ТРАНСПОРТНІ ВЛАСТИВОСТІ КЕРАМІЧНИХ МАТРИЦЬ НА ОСНОВІ Al2O3
DOI:
https://doi.org/10.24025/2306-4412.2.2023.278921Ключові слова:
керамічні матриці, мембрани, транспортні характеристики, пористість, стічні водиАнотація
Проведено аналіз сучасного стану проблеми застосування керамічних мембран в технології очищення води. Здійснено синтез керамічних матриць різного складу методом сухого пресування з подальшою термообробкою за температур 950 ºС та 1100 ºС. Досліджено вплив типу та вмісту пороутворювача на пористість синтезованих керамічних матриць. Виявлено, що пористість керамічних матриць суттєво залежить від вмісту гідрокарбонату амонію як пороутворювача в її складі – при вмісті 8 % пористість становила 63,4 %, тоді як при вмісті 16 % NH4HCO3 – 70,3 %. Зразок керамічної матриці із загальною пористістю 56,22 % з вмістом пороутворювача СаСО3 12,5 %, виготовлений за температури спікання 950 °С, продемонстрував достатньо високу ефективність (до 38 %) очищення води від завислих речовин, які надають воді каламутності. Модифікування поверхні такого зразка керамічної матриці за допомогою ТіО2, отриманого золь-гель методом, дозволило підвищити ефективність вилучення органічних барвників різного походження у середньому від 10 % до 60 % за умови додаткового опромінення керамічної матриці у процесі фільтрування води.
Посилання
A. Serhiienko, I. Brychenko, A. Fedchenko, T. Dontsova, and I. Kosogina, "Transport properties of ceramic membranes based on kaolin", in Proc. VII Int. Sci. and Tech. Conf. Pure Water. Fundamental, Applied and Industrial Aspects, Kyiv, 2021, pp. 61-63. [Online]. Available: http://purewater.net.ua/wp-content/uploads/2022/01/Materiali-CHista-voda-2021.pdf.
M. Mulder, "Membrane processes", in Basic Principles of Membrane Technology, 1991, pp. 198-280. doi: 10.1007/978-94-017-0835-7_6.
S. L. Sandhya Rani, and R. V. Kumar, "Insights on applications of low-cost ceramic membranes in wastewater treatment: A mini-review", Case Studies in Chemical and Environmental Engineering, vol. 4, 100149, 2021. doi: 10.1016/j.cscee.2021.100149.
D. Das, N. Kayal, and M. D. Innocentini, "Permeability behavior and wastewater filtration performance of mullite bonded porous SIC ceramic membrane prepared using coal fly ash as sintering additive", Transactions of the Indian Ceramic Society, vol. 80 (3), pp. 186-192, 2021. doi: 10.1080/0371750x.2021.1934122.
W. Park, S. Jeong, S.-J. Im, and A. Jang, "High turbidity water treatment by ceramic microfiltration membrane: Fouling identification and process optimization", Environmental Technology & Innovation, vol. 17, 100578, 2020. doi: 10.1016/j.eti.2019.100578.
A. O. Serhiienko, Т. А. Dontsova, O. I. Yanushevska, S. V. Nahirnayk, and H.-B. Ahmad, "Ceramic membranes: New trends and prospects (short review)", Water and Water Purification Technologies. Scientific and Technical News, vol. 27 (2), pp. 4-31, 2020. doi: 10.20535/2218-93002722020208817.
S. Jana, M. Purkait, and K. Mohanty, "Preparation and characterization of lowcost ceramic microfiltration membranes for the removal of chromate from aqueous solutions", Applied Clay Science, vol. 47 (3-4), pp. 317-324, 2010. doi: 10.1016/j.clay.2009.11.036.
J. Kim, and B. Van der Bruggen, "The use of nanoparticles in polymeric and ceramic membrane structures: Review of manufacturing procedures and performance improvement for water treatment", Environmental Pollution, vol. 158 (7), pp. 2335-2349, 2010. doi: 10.1016/j.envpol.2010.03.024.
Ceramic flat sheet membrane technology provider - CERAFILTEC How it works. [Online]. Available: https://www.cerafiltec.com/how-it-works/. Accessed on: March 21, 2023.
Ceramics for clean water: Nanofiltration membranes break separation limits - The American Ceramic Society. [Online]. Available: https://ceramics.org/ceramic-techtoday/ceramics-for-clean-water-nanofiltration-membranes-break-separation-limits. Accessed on: March 21, 2023.
Sub-nano Ceramic Membranes | Research Development | NGK INSULATORS, LTD. [Online]. Available: https://www.ngk-insulators.com/en/rd/subnano. Accessed on March 21, 2023.
Y. Dong, S. Hampshire, J.-er Zhou et al., "Recycling of fly ash for preparing porous mullite membrane supports with Titania addition", Journal of Hazardous Materials, vol. 180 (1-3), pp. 173-180, 2010. doi: 10.1016/j.jhazmat.2010.04.010.
S. K. Hubadillah, M. H. D. Othman, Z. Harun, A. F. Ismail, M. A. Rahman, and J. Jaafar, "A novel green ceramic hollow fiber membrane (CHFM) derived from rice husk ash as combined adsorbent-separator for efficient heavy metals removal", Ceramics International, vol. 43 (5), pp. 4716-4720, 2017. doi: 10.1016/j.ceramint.2016.12.122.
M. Issaoui, L. Limousy, B. Lebeau, J. Bouaziz, and M. Fourati, "Design and characterization of flat membrane supports elaborated from kaolin and aluminum powders", Comptes Rendus Chimie, vol 9 (4), pp. 496-504, 2016. doi: 10.1016/j.crci.2015.10.011.
Y. Feng, K. Wang, J. Yao, P. A. Webley, S. Smart, and H. Wang, "Effect of the addition of polyvinylpyrrolidone as a poreformer on microstructure and mechanical strength of porous alumina ceramics", Ceramics International, vol. 39 (7), pp. 7551-7556, 2013. doi: 10.1016/j.ceramint.2013.03.007.
S. Li, C. Wang, and J. Zhou, "Effect of starch addition on microstructure and properties of highly porous alumina ceramics", Ceramics International, vol. 39 (8), pp. 8833-8839, 2013. doi: 10.1016/j.ceramint.2013.04.072.
B. K. Nandi, R. Uppaluri, and M. K. Purkait, "Identification of optimal membrane morphological parameters during microfiltration of mosambi juice using low cost ceramic membranes", LWT - Food Science and Technology, vol. 44 (1), pp. 214-223, 2011. doi: 10.1016/j.lwt.2010.06.026.
M. Issaoui, and L. Limousy, "Low-cost ceramic membranes: Synthesis, classifications, and applications", Comptes Rendus Chimie, vol. 22 (2-3), pp. 175-187, 2019. doi: 10.1016/j.crci.2018.09.014.
R. Vinoth Kumar, A. Kumar Ghoshal, and G. Pugazhenthi, "Elaboration of novel tubular ceramic membrane from inexpensive raw materials by extrusion method and its performance in microfiltration of synthetic oily wastewater treatment", Journal of Membrane Science, vol. 490, pp. 92-102, 2015. doi: 10.1016/j.memsci.2015.04.066.
K. Suresh, and G. Pugazhenthi, "Development of ceramic membranes from low-cost clays for the separation of oil–water emulsion", Desalination and Water Treatment, vol. 57 (5), pp. 1927-1939, 2014. doi: 10.1080/19443994.2014.979445.
P. Monash, G. Pugazhenthi, and P. Saravanan, "Various fabrication methods of porous ceramic supports for membrane applications", Reviews in Chemical Engineering, vol. 29 (5), 2013. doi: 10.1515/revce-2013-0006.
S. Mestre, A. Gozalbo, M. M. Lorente-Ayza, and E. Sánchez, "Low-cost ceramic membranes: a research opportunity for industrial application", Journal of the European Ceramic Society, vol. 39 (12), pp. 3392-3407, 2019. doi: 10.1016/j.jeurceramsoc.2019.03.054.
A. Ma'ruf, M. Agus Salim Al Fatoni, A. Mulyadi Purnawanto, and I. Meilani, "Utilization of natural zeolite for development of ceramic/polymer composite membrane for ultrafiltration", Materials Today: Proceedings, vol. 19, pp. 1547-1551, 2019. doi: 10.1016/j.matpr.2019.11.182.
S.-C. Huang, C.-T. Huang, S.-Y. Lu, and K.-S. Chou, "Ceramic/polyaniline composite porous membranes", Journal of Porous Materials, vol. 6 (2), pp. 153-159, 1999. doi: 10.1023/a:1009687523387.
M. Issaoui, L. Limousy, B. Lebeau, J. Bouaziz, and M. Fourati, "Design and characterization of flat membrane supports elaborated from kaolin and aluminum powders", Comptes Rendus Chimie, vol. 19 (4), pp. 496-504, 2016. doi: 10.1016/j.crci.2015.10.011.
I. M. Бриченко, А. О. Федченко, І. В. Косогіна, З. В. Малецький, та Т. А. Донцова, "Синтез та перевірка характеристик керамічних матриць", на VI Міжнар. наук.-практ. конф. Хімічна технологія: наука, економіка та виробництво, (м. Шостка, 23-25 листоп. 2022 р.), с. 148-151. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://himtec.sumdu.edu.ua/doc/Conference_book_2022.pdf/.
ДСТУ ISO 5017:2014 Вироби вогнетривкі щільні формовані. Метод визначення уявної щільності, відкритої пористості та загальної пористості (ISO 5017:1998, IDT).
A. Aleksyk, O. Yanushevska, and T. Dontsova, "Synthesis of TiO2 by solvothermal method and its photocatalytic activity towards biseptol and congo red", Technology Water and Water Purification Technologies. Scientific and Technical News, vol. 33 (2), pp. 15-24, 2022. doi: 10.20535/2218-930022022267096.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
URN
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Ірина Володимирівна Косогіна
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автори, які публікуються в цьому збірнику, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають збірнику право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License CC BY-NC, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи в цьому збірнику.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи в тому вигляді, в якому її опубліковано цим збірником (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати в складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи в цьому збірнику.
Політика збірника наукових праць дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
