Whey electrodialysis using organic-inorganic membranes

Organic-inorganic membranes based on heterogeneous ion exchange polymer supports, which were modified with hydrated zirconium dioxide (anion exchange membrane) and zirconium hydrophosphate (cation exchange separator), were used for whey desalination as well as for concentrate and permeate of whey nanofiltration. Comparing with pristine polymer membranes, the composite materials are characterized by stability against fouling inside pores. The membranes were applied to desalination of whey and products of its baromembrane treatment. Exponential decay of electrical conductivity over time has been found for the solutions being purified. The membrane resistance grew simultaneously

АДСОРБЦІЯ АРСЕНУ, ХРОМУ, СВИНЦЮ, КАДМІЮ АДСОРБЕТАМИ НА ОСНОВІ ОКСИДІВ Zr (IV), Ti (IV), Sn (IV), Al (III), Fe (III)

It was studied sorption of As (V), Cr (VI), Cu (II), Cd (II), Pb (II) ions by inorganic and organic-inorganic ionites based on hydrated oxides of Zr (IV), Ti (IV), Sn ( IV), Al (III), Fe (III) from isotherms of sorption and  values of the distribution coefficients are calculated. High selectivity of oxides was observed in the presence of singly charged competing ions. It was found that in the case of the use of Zr (IV), Ti (IV), Sn (IV) oxyhydrates as a hybrid ionite in the composition, regeneration of 0.1 M with NaOH results in a 70-80% reduction in the absorptivity. The use of Fe (III) oxide as adsorbent leads to formation of intraspheric complexes. In this case, regeneration of ion-exchange adsorbents is difficult and requires higher concentrations of regenerating reagents and/or energy inputs.Изучена адсорбция ионов As(V), Cr(VI), Cu(II), Cd(II), Pb(II) неорганическими и органо-неорганическими адсорбентами на основе гидратированных оксидов Zr(IV), Ti(IV), Sn(IV), Al(III), Fe(III) и рассчитаны величины коэффициента распределения. Обнаружена высокая избирательность оксидов и органо-неорганических адсорбентов в присутствии однозарядных конкурирующих ионов. Найдено, что в случае применения в составе органо-неорганических адсорбентов оксидов Zr(IV), Ti(IV), Sn(IV) адсорбат образует с поверхностью внешнесферные комплексы. Применение в качестве неорганической компоненты адсорбента оксида Fe(III) приводит к образованию внутрисферных комплексов. В этом случае регенерация ионообменных адсорбентов затруднена и для нее требуются более высокие концентрации регенерирующих реагентов и/или энергозатраты.Вивчено адсорбцію іонів As (V), Cr (VI), Cu (II), Cd (II), Pb (II) неорганічними та органо-неорганічними адсорбентами на основі гідратованих оксидів Zr (IV), Ti (IV), Sn (IV), Al (III), Fe (III) і розраховані величини коефіцієнтів розподілу. Введення індивідуальних та подвійних оксигідратів Zr (IV), Ti (IV), Sn (IV), Fe (III) у органічні іоніти призводить до збільшення сорбційної здатності відносно Pb2+, CrO4-, HAsO42- іони та зменшення відносно іонів Cu2+. Виявлена висока селективність оксидів і органо-неорганічних адсорбентів у присутності однозарядних конкуруючих іонів. Показана можливість позитивного впливу на величину сорбційної ємності органічних аніонообмінників щодо HAsO42- в умовах присутності конкуруючих нітрат-іонів шляхом додавання селективного полівалентного оксигідрату металу. Результати досліджень в двокомпонентних модельних розчинах підтверджують відсутність селективності в органічних іонітах та досить високу селективність неорганічних сорбентів та органо-неорганічних іонообмінників. Здатність до регенерації органо-неорганічних сорбентів порівнянна і навіть вища, ніж у органічних смол. При відносно невеликій кількості введеного неорганічного компонента відбувається відновлення до 70-80% ємності, що дозволяє прогнозувати їх ефективне використання в режимах багатоступеневої експлуатації. Регенеруємість органо-неорганічних сорбентів, що містять лише оксид заліза в аналогічних умовах, близька до нуля. У цьому випадку регенерація іонообмінних адсорбентів є складною і вимагає більшої концентрації регенеруючих реагентів (під час хімічної регенерації) та / або споживання енергії (з термічною або електрохімічною регенерацією). Знайдено, що в разі застосування в складі органо-неорганічних адсорбентів гідратованих оксидів Zr (IV), Ti (IV), Sn (IV) адсорбат утворює з поверхнею зовнішньосферні комплекси. Застосування в якості неорганічного компоненту адсорбенту оксиду Fe (III) призводить до утворення внутрішньосферних комплексів. У цьому випадку регенерація іонообмінних адсорбентів ускладнена та для неї потрібні більш високі концентрації регенеруючих реагентів і/або енерговитрати

Composite Membranes Containing Nanoparticles of Inorganic Ion Exchangers for Electrodialytic Desalination of Glycerol

Abstract Composite membranes were obtained by modification of heterogeneous polymer cation and anion-exchange membranes with nanoparticles of zirconium hydrophosphate and hydrated zirconium dioxide, respectively. The ion-exchange materials were investigated with the methods of electron microscopy, potentiometry, voltammetry, and impedance spectroscopy. Single nanoparticles, which were precipitated in aqueous media, form aggregates, when the composites are in a contact with polar organic solvent. Both single nanoparticles (up to 10 nm) and their aggregates (up to 200 nm) were precipitated in ion-exchange polymers in glycerol media. Non-aggregated nanoparticles improve electrical conductivity of the ion-exchange materials, the aggregates are barriers against fouling. The membranes were applied to NaCl removal from highly concentrated glycerine-water mixture containing organic additives (byproduct of biodiesel production). As opposite to pristine materials, the composites demonstrate stability against fouling

Адсорбция мышьяка, хрома, свинца, кадмия адсорбентами на основе оксидов Zr(IV), Ti(IV), Sn(IV), Al(III), Fe(III)

Вивчено адсорбцію іонів As (V), Cr (VI), Cu (II), Cd (II), Pb (II) неорганічними та органо-неорганічними адсорбентами на основі гідратованих оксидів Zr (IV), Ti (IV), Sn (IV), Al (III), Fe (III) і розраховані величини коефіцієнтів розподілу. Введення індивідуальних та подвійних оксигідратів Zr (IV), Ti (IV), Sn (IV), Fe (III) у органічні іоніти призводить до збільшення сорбційної здатності відносно Pb2+, CrO4-, HAsO42- іони та зменшення відносно іонів Cu2+. Виявлена висока селективність оксидів і органо-неорганічних адсорбентів у присутності однозарядних конкуруючих іонів. Показана можливість позитивного впливу на величину сорбційної ємності органічних аніонообмінників щодо HAsO42- в умовах присутності конкуруючих нітрат-іонів шляхом додавання селективного полівалентного оксигідрату металу. Результати досліджень в двокомпонентних модельних розчинах підтверджують відсутність селективності в органічних іонітах та досить високу селективність неорганічних сорбентів та органо-неорганічних іонообмінників. Здатність до регенерації органо-неорганічних сорбентів порівнянна і навіть вища, ніж у органічних смол. При відносно невеликій кількості введеного неорганічного компонента відбувається відновлення до 70-80% ємності, що дозволяє прогнозувати їх ефективне використання в режимах багатоступеневої експлуатації. Регенеруємість органо-неорганічних сорбентів, що містять лише оксид заліза в аналогічних умовах, близька до нуля. У цьому випадку регенерація іонообмінних адсорбентів є складною і вимагає більшої концентрації регенеруючих реагентів (під час хімічної регенерації) та / або споживання енергії (з термічною або електрохімічною регенерацією). Знайдено, що в разі застосування в складі органо-неорганічних адсорбентів гідратованих оксидів Zr (IV), Ti (IV), Sn (IV) адсорбат утворює з поверхнею зовнішньосферні комплекси. Застосування в якості неорганічного компоненту адсорбенту оксиду Fe (III) призводить до утворення внутрішньосферних комплексів. У цьому випадку регенерація іонообмінних адсорбентів ускладнена та для неї потрібні більш високі концентрації регенеруючих реагентів і/або енерговитрати.It was studied sorption of As (V), Cr (VI), Cu (II), Cd (II), Pb (II) ions by inorganic and organic-inorganic ionites based on hydrated oxides of Zr (IV), Ti (IV), Sn ( IV), Al (III), Fe (III) from isotherms of sorption and values of the distribution coefficients are calculated. High selectivity of oxides was observed in the presence of singly charged competing ions. It was found that in the case of the use of Zr (IV), Ti (IV), Sn (IV) oxyhydrates as a hybrid ionite in the composition, regeneration of 0.1 M with NaOH results in a 70-80% reduction in the absorptivity. The use of Fe (III) oxide as adsorbent leads to formation of intraspheric complexes. In this case, regeneration of ion-exchange adsorbents is difficult and requires higher concentrations of regenerating reagents and/or energy inputs.Изучена адсорбция ионов As(V), Cr(VI), Cu(II), Cd(II), Pb(II) неорганическими и органо-неорганическими адсорбентами на основе гидратированных оксидов Zr(IV), Ti(IV), Sn(IV), Al(III), Fe(III) и рассчитаны величины коэффициента распределения. Обнаружена высокая избирательность оксидов и органо-неорганических адсорбентов в присутствии однозарядных конкурирующих ионов. Найдено, что в случае применения в составе органо-неорганических адсорбентов оксидов Zr(IV), Ti(IV), Sn(IV) адсорбат образует с поверхностью внешнесферные комплексы. Применение в качестве неорганической компоненты адсорбента оксида Fe(III) приводит к образованию внутрисферных комплексов. В этом случае регенерация ионообменных адсорбентов затруднена и для нее требуются более высокие концентрации регенерирующих реагентов и/или энергозатраты