Please use this identifier to cite or link to this item: http://ena.lp.edu.ua:8080/handle/ntb/55787
Title: Synthesis and Characterization of Indigenous Hydrophilized Polyvinylidene Fluoride Membrane for Drinking Water Purification: Experimental Study and Modeling Aspects
Other Titles: Синтез та характеристика гідрофілізованих полівініліденфлуоридних мембран для очищення питної води: експериментальні дослідження та моделювання
Authors: Ravichand, Kancharla
Kumar, Vadeghar Ramesh
Reddy, Ginuga Prabhaker
Sridhar, Sundergopal
Affiliation: Osmania University
CSIR-Indian Institute of Chemical Technology
Bibliographic description (Ukraine): Synthesis and Characterization of Indigenous Hydrophilized Polyvinylidene Fluoride Membrane for Drinking Water Purification: Experimental Study and Modeling Aspects / Kancharla Ravichand, Vadeghar Ramesh Kumar, Ginuga Prabhaker Reddy, Sundergopal Sridhar // Chemistry & Chemical Technology. — Lviv : Lviv Politechnic Publishing House, 2020. — Vol 14. — No 2. — P. 239–250.
Bibliographic description (International): Synthesis and Characterization of Indigenous Hydrophilized Polyvinylidene Fluoride Membrane for Drinking Water Purification: Experimental Study and Modeling Aspects / Kancharla Ravichand, Vadeghar Ramesh Kumar, Ginuga Prabhaker Reddy, Sundergopal Sridhar // Chemistry & Chemical Technology. — Lviv : Lviv Politechnic Publishing House, 2020. — Vol 14. — No 2. — P. 239–250.
Is part of: Chemistry & Chemical Technology, 2 (14), 2020
Issue: 2
Volume: 14
Issue Date: 24-Jan-2020
Publisher: Видавництво Львівської політехніки
Lviv Politechnic Publishing House
Place of the edition/event: Львів
Lviv
DOI: doi.org/10.23939/chcht14.02.239
Keywords: гідрофілізований полівініліденфлуор
ультрафільтрація
мутність
глутаральдегід
структурування
полівініловий спирт
hydrophilized polyvinylidene fluoride
ultrafiltration
turbidity
glutaradehyde
cross-linking
polyvinyl alcohol
Number of pages: 12
Page range: 239-250
Start page: 239
End page: 250
Abstract: Проведено гідрофілізацію полівініліденфлуоридних мембран (ПВДФ) внаслідок змішування з полівініловим спиртом (ПВС), і подальшим зшиванням із глутаральдегідом. Синтезовані мембрани досліджені в процесах очищення поверхневих вод. Для вивчення поверхневої і поперечної морфології та міжмолекулярних взаємодій проведені дослідження мембран з використанням скануючої електронної мікроскопії та спектроскопії Фур’є. Вивчено вплив параметрів, а саме: тиску, часу та концентрації зшиваючого агента на ефективність процесу. Для прогнозування впливу концентраційної поляризації на ефективність розділення і частоту зворотного промивання на основі експериментально встановлених даних граничного потоку, осмотичного тиску та моделі блокування пор знайдено відповідну теоретичну модель. Встановлено, що модель осмотичного тиску є придатною моделлю, а прогнозовані результати добре узгоджуються з експериментальними даними. Після перевірки моделі для синтезованої мембрани, проведено симуляцію для прогнозування утворення осаду та визначено час зворотного промивання 97 год. Для підтвердження економічної доцільності розробленого процесу проведено оцінку вартості пілотної установки потужністю 1000 м3/добу
Indigenous polyvinylidene fluoride (PVDF) membrane was hydrophilized by blending with polyvinyl alcohol (PVA) which was further cross-linked with glutaraldehyde and tested for surface water purification. Synthesized membranes were characterized by SEM and FTIR to study the surface and cross-sectional morphologies and intermolecular interactions, respectively. The effect of parameters, namely feed pressure, operational time, and the cross-linking agent concentration on the process efficiency was studied. PVDF/PVA blend membrane exhibited a reasonable process flux of 205 l/m2·h at 0.5 MPa and ambient temperature of 308 K. Experimental data were fitted to the limiting flux, osmotic pressure and pore blocking model to find the suitable theoretical model to predict the effect of concentration polarization on the separation performance and back flushing frequency. Osmotic pressure model was found to be a suitable model and the predicted results from the model were in agreement with the experimental findings. After the model was validated for the synthesized membrane, the simulation was carried out to predict the cake formation and the back flushing time was found as 97 h. Cost estimation was carried out for a pilot plant of capacity of 1000 m3/day to emphasize the economic feasibility of the developed process.
URI: http://ena.lp.edu.ua:8080/handle/ntb/55787
Copyright owner: © Національний університет “Львівська політехніка”, 2020
© Ravichand K., Kumar V., Reddy G., Sridhar S., 2020
URL for reference material: https://doi.org/10.1016/S0011-9164(02)00343-0
https://doi.org/10.1016/S0011-9164(01)00139-4
https://doi.org/10.1016/j.memsci.2009.08.032
https://doi.org/10.2166/wst.2012.380
https://doi.org/10.1016/j.memsci.2011.03.014
http://membranejournal.or.kr/journalarticle.php?code=12316
https://doi.org/10.1016/j.desal.2008.10.027
https://doi.org/10.1016/j.watres.2008.08.005
https://doi.org/10.1002/polb.21210
https://doi.org/10.1016/j.desal.2005.07.037
https://doi.org/10.1016/j.memsci.2015.03.009
https://doi.org/10.1016/j.memsci.2014.08.018
https://doi.org/10.1016/j.psep.2016.06.020
https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2015.06.001
https://doi.org/10.1590/S1516-14392006000200014
https://doi.org/10.1021/ie502566b
https://doi.org/10.1016/0001-8686(94)00232-2
https://doi.org/10.1080/07373937.2012.683123
https://doi.org/10.1016/j.memsci.2004.09.026
https://doi.org/10.1021/es9610040
https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2012.04.011
References (Ukraine): [1] Brehant A., Bonnelye V., Perez M.: Desalination, 2002, 144, 353. https://doi.org/10.1016/S0011-9164(02)00343-0
[2] Wilf M., Schierach M.: Desalination, 2001, 135, 61. https://doi.org/10.1016/S0011-9164(01)00139-4
[3] Pathak T., Chung K.: J. Ind. Eng. Chem., 2006, 12, 539.
[4] Hashim N., Liu F., Li K.: J. Membrane Sci., 2009, 345, 134. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2009.08.032
[5] Meng X., Zhao L., Wang L. et al.: Water Sci. Technol., 2012, 66, 2074. https://doi.org/10.2166/wst.2012.380
[6] Liu F., Hashim N., Liu Y. et al.: J. Membrane Sci., 2011, 375, 1. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2011.03.014
[7] Mailvaganam M., Goodboy K., Bai J.: US Pat. 6024872, Publ. Feb. 15, 2000.
[8] Rhim J.-W., Kim J.-S., Park C.-Y. et al.: Membrane J., 2013, 23, 312. http://membranejournal.or.kr/journalarticle.php?code=12316
[9] Li N., Xiao C., An S., Hu X.: Desalination, 2010, 250, 530. https://doi.org/10.1016/j.desal.2008.10.027
[10] Wang X., Chen C., Liu H., Ma J.: Water Res., 2008, 42, 4656. https://doi.org/10.1016/j.watres.2008.08.005
[11] Linares A., Nogales A., Rueda D., Ezquerra T.: J. Polym. Sci. B, 2007, 45, 1653. https://doi.org/10.1002/polb.21210
[12] Zhang Y., Li H. et al.: Desalination, 2006, 192, 214. https://doi.org/10.1016/j.desal.2005.07.037
[13] Rajaeian B., Heitz A., Tade M., Liu S.: J. Membrane Sci., 2015, 485, 48. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2015.03.009
[14] Li X., Chen Y., Hu X. et al.: J. Membrane Sci., 2014, 471, 118. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2014.08.018
[15] Xu J., Ma C., Cao B. et al.: Proc. Safety Environ. Protect., 2016, 104B, 564, https://doi.org/10.1016/j.psep.2016.06.020
[16] Azmi R., Goh P., Ismail A. et al.: J. Food Eng., 2015, 166, 165. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2015.06.001
[17] dos Reis E., Campos F., Lage A. et al.: Mater. Res., 2006, 9, 185. https://doi.org/10.1590/S1516-14392006000200014
[18] Madhumala M., Satyasri D., Sankarshana T., Sridhar S.: Ind. Eng. Chem. Res. 2014, 53, 17770. https://doi.org/10.1021/ie502566b
[19] Chowdari B., Kawamura J., Mizusaki J. (Eds.): Proceeding of the 13th Asian Conference on Solid State Ionics: Ionics for Sustainable World, Sendai Japan, 17-20 July 2012. World Scientific 2012.
[20] Bowen W., Jenner F.: Adv. Colloid Interface Sci., 1995, 56, 141. https://doi.org/10.1016/0001-8686(94)00232-2
[21] Iritani E.: Dry. Technol., 2013, 31, 146. https://doi.org/10.1080/07373937.2012.683123
[22] Foley G.: Membrane Filtration: A Problem Solving Approach with MATLAB. Cambridge University Press 2013, 88-103.
[23] Gehlert G., Abdulkadir M., Fuhrmann J., Hapke J.: J. Membrane Sci., 2005, 248, 63. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2004.09.026
[24] Chellam S., Jacangelo J., Bonacquisti T.: Environ. Sci. Technol., 1998, 32, 75. https://doi.org/10.1021/es9610040
[25] Perry J.: Chemical Engineers’ Handbook, 4th edn. McGraw Hill, New York 1963.
[26] McCabe W., Smith J., Harriott P.: Unit Operations of Chemical Engineering, 5th edn. McGraw Hill, New York 1993.
[27] Bai H., Wang X., Zhou Y., Zhang L.: Prog. Nat. Sci. Mater. Int., 2012, 22, 250. https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2012.04.011)
References (International): [1] Brehant A., Bonnelye V., Perez M., Desalination, 2002, 144, 353. https://doi.org/10.1016/S0011-9164(02)00343-0
[2] Wilf M., Schierach M., Desalination, 2001, 135, 61. https://doi.org/10.1016/S0011-9164(01)00139-4
[3] Pathak T., Chung K., J. Ind. Eng. Chem., 2006, 12, 539.
[4] Hashim N., Liu F., Li K., J. Membrane Sci., 2009, 345, 134. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2009.08.032
[5] Meng X., Zhao L., Wang L. et al., Water Sci. Technol., 2012, 66, 2074. https://doi.org/10.2166/wst.2012.380
[6] Liu F., Hashim N., Liu Y. et al., J. Membrane Sci., 2011, 375, 1. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2011.03.014
[7] Mailvaganam M., Goodboy K., Bai J., US Pat. 6024872, Publ. Feb. 15, 2000.
[8] Rhim J.-W., Kim J.-S., Park C.-Y. et al., Membrane J., 2013, 23, 312. http://membranejournal.or.kr/journalarticle.php?code=12316
[9] Li N., Xiao C., An S., Hu X., Desalination, 2010, 250, 530. https://doi.org/10.1016/j.desal.2008.10.027
[10] Wang X., Chen C., Liu H., Ma J., Water Res., 2008, 42, 4656. https://doi.org/10.1016/j.watres.2008.08.005
[11] Linares A., Nogales A., Rueda D., Ezquerra T., J. Polym. Sci. B, 2007, 45, 1653. https://doi.org/10.1002/polb.21210
[12] Zhang Y., Li H. et al., Desalination, 2006, 192, 214. https://doi.org/10.1016/j.desal.2005.07.037
[13] Rajaeian B., Heitz A., Tade M., Liu S., J. Membrane Sci., 2015, 485, 48. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2015.03.009
[14] Li X., Chen Y., Hu X. et al., J. Membrane Sci., 2014, 471, 118. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2014.08.018
[15] Xu J., Ma C., Cao B. et al., Proc. Safety Environ. Protect., 2016, 104B, 564, https://doi.org/10.1016/j.psep.2016.06.020
[16] Azmi R., Goh P., Ismail A. et al., J. Food Eng., 2015, 166, 165. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2015.06.001
[17] dos Reis E., Campos F., Lage A. et al., Mater. Res., 2006, 9, 185. https://doi.org/10.1590/S1516-14392006000200014
[18] Madhumala M., Satyasri D., Sankarshana T., Sridhar S., Ind. Eng. Chem. Res. 2014, 53, 17770. https://doi.org/10.1021/ie502566b
[19] Chowdari B., Kawamura J., Mizusaki J. (Eds.): Proceeding of the 13th Asian Conference on Solid State Ionics: Ionics for Sustainable World, Sendai Japan, 17-20 July 2012. World Scientific 2012.
[20] Bowen W., Jenner F., Adv. Colloid Interface Sci., 1995, 56, 141. https://doi.org/10.1016/0001-8686(94)00232-2
[21] Iritani E., Dry. Technol., 2013, 31, 146. https://doi.org/10.1080/07373937.2012.683123
[22] Foley G., Membrane Filtration: A Problem Solving Approach with MATLAB. Cambridge University Press 2013, 88-103.
[23] Gehlert G., Abdulkadir M., Fuhrmann J., Hapke J., J. Membrane Sci., 2005, 248, 63. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2004.09.026
[24] Chellam S., Jacangelo J., Bonacquisti T., Environ. Sci. Technol., 1998, 32, 75. https://doi.org/10.1021/es9610040
[25] Perry J., Chemical Engineers’ Handbook, 4th edn. McGraw Hill, New York 1963.
[26] McCabe W., Smith J., Harriott P., Unit Operations of Chemical Engineering, 5th edn. McGraw Hill, New York 1993.
[27] Bai H., Wang X., Zhou Y., Zhang L., Prog. Nat. Sci. Mater. Int., 2012, 22, 250. https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2012.04.011)
Content type: Article
Appears in Collections:Chemistry & Chemical Technology. – 2020. – Vol. 14, No. 2



Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.