ITMI20102063A1 - PROCEDURE FOR THE TREATMENT OF WATER CONTAMINATED BY ORGANIC COMPOUNDS - Google Patents
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Description
PROCEDIMENTO PER IL TRATTAMENTO DI ACQUA CONTAMINATA DA COMPOSTI ORGANICI PROCEDURE FOR THE TREATMENT OF WATER CONTAMINATED BY ORGANIC COMPOUNDS
DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente invenzione riguarda un procedimento per il trattamento di acqua contaminata da composti organici. The present invention relates to a process for the treatment of water contaminated by organic compounds.
Più in particolare, la presente invenzione riguarda un procedimento per il trattamento di acqua contaminata da composti organici polari e/o apolari comprendente inviare detta acqua contaminata ad almeno una unità di nanofiltrazione. More particularly, the present invention relates to a process for the treatment of water contaminated by polar and / or apolar organic compounds comprising sending said contaminated water to at least one nanofiltration unit.
Acque reflue industriali che devono essere trattate prima del loro smaltimento o riutilizzo spesso includono acque contaminate comprendenti composti organici polari e/o apolari. Dette acque possono provenire da una varietà di industrie quali, ad esempio, industrie di produzione dell’ alluminio e delPacciao, industrie chimiche e/o petrolchimiche, industrie automobilistiche, industrie petrolifere. Industrial wastewater that must be treated before its disposal or reuse often includes contaminated water including polar and / or non-polar organic compounds. These waters can come from a variety of industries such as, for example, aluminum and mulch production industries, chemical and / or petrochemical industries, automotive industries, oil industries.
In particolare, le industrie petrolifere, sia durante l’estrazione, sia durante la raffinazione, producono notevoli quantità di acqua. Ad esempio, durante l’estrazione viene prodotta sia l’acqua di produzione che viene estratta insieme al petrolio, sia l’acqua di iniezione derivante dal ritorno in superficie insieme agli idrocarburi dell’acqua pompata nel pozzo per mantenere valori di pressione a livelli adeguati. In particular, the oil industries, both during extraction and during refining, produce significant quantities of water. For example, during the extraction both the production water is produced which is extracted together with the oil, and the injection water deriving from the return to the surface together with the hydrocarbons of the water pumped into the well to maintain pressure values at adequate levels. .
Tipici composti contaminanti presenti nelle acque reflue derivanti dalle industrie petrolifere, in particolare nelle acque di produzione e nelle acque reflue di raffineria (e.g., acque di raffredamento, acque di lavaggio, acque di falda di raffineria), e nelle acque reflue derivanti da industrie petrolchimiche (e.g., acque di raffredamento, acque di lavaggio, acque di falda di industrie petrolchimiche), sono riportate in Tabella 1. Typical contaminating compounds present in wastewater deriving from the petroleum industries, in particular in production water and in refinery wastewater (e.g., cooling water, washing water, refinery groundwater), and in wastewater deriving from petrochemical industries (e.g., cooling water, washing water, groundwater from petrochemical industries), are shown in Table 1.
Tabella 1 Table 1
Trattamenti per la rimozione dei suddetti composti contaminanti sono noti nell’ arte. Esempi di detti trattamenti sono riportati in Tabella 2. Treatments for the removal of the aforementioned contaminating compounds are known in the art. Examples of said treatments are reported in Table 2.
Tabella 2 Table 2
I suddetti trattamenti fisici e/o chimici sono generalmente attuati negli impianti “offshore” dove gli spazi sono contenuti e si possono usare tecnologie compatte. Tuttavia, detti trattamenti, oltre ad avere costi elevati, possono presentare alcuni inconvenienti. Infatti, detti trattamenti, non sempre risultano essere completamente efficaci nei confronti della rimozione sia dei suddetti composti organici polari o apolari, sia dei suddetti minerali disciolti. The aforementioned physical and / or chemical treatments are generally carried out in “offshore” plants where spaces are limited and compact technologies can be used. However, said treatments, in addition to having high costs, can have some drawbacks. In fact, said treatments do not always turn out to be completely effective in removing both the aforementioned polar or apolar organic compounds, and the aforementioned dissolved minerals.
I suddetti trattamenti biologici sono, invece, generalmente attuati negli impianti “onshore”. Detti trattamenti biologici, generalmente più economici ed efficaci rispetto ai suddetti trattamenti fisici e/o chimici, non sempre sono però attuabili in particolare, in presenza di: The aforementioned biological treatments are, on the other hand, generally carried out in "onshore" plants. These biological treatments, generally cheaper and more effective than the aforementioned physical and / or chemical treatments, however, are not always feasible in particular, in the presence of:
elevate concentrazioni saline che inibiscono fortemente Γ attività dei microrganismi impiegati; high salt concentrations which strongly inhibit the activity of the microorganisms used;
sostanze tossiche per la biomassa (e. g., benzene); toxic substances for biomass (eg, benzene);
sostanze organiche difficilmente biodegradabili (e.g., MTBE). hardly biodegradable organic substances (e.g., MTBE).
Inoltre, detti trattamenti biologici generalmente richiedono la gestione di grandi volumi di fanghi prodotti. Furthermore, these biological treatments generally require the management of large volumes of sludge produced.
Ulteriori problemi possono infine derivare da un inquinamento secondario dovuto all’impiego di additivi chimici che possono essere utilizzati allo scopo di controllare i suddetti trattamenti chimici, fisici e/o biologici. Finally, further problems may arise from secondary pollution due to the use of chemical additives that can be used in order to control the aforementioned chemical, physical and / or biological treatments.
Trattamenti di acque contaminate tramite membrane sono descritti nell’ arte. Ad esempio, Visvanathan e altri nell’articolo “Volume reduction of produced water generated from naturai gas production process using membrane technology”, pubblicato in “Water Science and Technology” (2000), Voi. 41, pg. 117-123, descrivono un procedimento per il trattamento di acqua di produzione derivante dal procedimento di produzione del gas naturale, comprendente inviare detta acqua di produzione ad una unità di pre-trattamento comprendente una membrana per ultrafiltrazione (UF), oppure una membrana per nanofiltrazione (NF), ottenendo un permeato ed un retentato; inviare il permeato ottenuto dalla unità di pre-trattamento ad una unità di trattamento comprendente una membrana per osmosi inversa [“reverse osmosis” (RO)]. Il suddetto pre-trattamento è detto essere necessario allo scopo di evitare lo sporcamento (“fouling”) della membrana per osmosi inversa [“reverse osmosis” (RO)]. Treatments of contaminated water through membranes are described in the art. For example, Visvanathan and others in the article "Volume reduction of produced water generated from natural gas production process using membrane technology", published in "Water Science and Technology" (2000), Vol. 41, pg. 117-123, describe a process for the treatment of production water deriving from the natural gas production process, comprising sending said production water to a pre-treatment unit comprising an ultrafiltration (UF) membrane, or a nanofiltration membrane (NF), obtaining a permeate and a retentate; sending the permeate obtained from the pre-treatment unit to a treatment unit comprising a reverse osmosis (RO)] membrane. The aforementioned pre-treatment is said to be necessary in order to avoid fouling of the reverse osmosis (RO)] membrane.
Mondai e altri nell’ articolo “Produced water treatment by nanofiltration and reverse osmosis membranes”, pubblicato in “Journal of Membrane Science” (2008), Voi. 322, pg. 162-170, descrivono il trattamento di acqua di produzione coprodotta durante la produzione di olio o di gas, tramite membrana per nanofiltrazione (NF) o per osmosi inversa [“reverse osmosis” (RO)]. In particolare sono state testate le seguenti membrane: Mondai and others in the article "Produced water treatment by nanofiltration and reverse osmosis membranes", published in "Journal of Membrane Science" (2008), Vol. 322, pg. 162-170, describe the treatment of co-produced production water during the production of oil or gas, by means of membrane by nanofiltration (NF) or by reverse osmosis [“reverse osmosis” (RO)]. In particular, the following membranes were tested:
NF 270: membrana composita a film sottile a base di piperazina e poliammide semi-aromatica [nanofiltrazione (NF)] ; NF 270: thin film composite membrane based on piperazine and semi-aromatic polyamide [nanofiltration (NF)];
NF 90 membrana composita a film sottile a base di poliammide aromatica [nanofiltrazione (NF)]; NF 90 thin film composite membrane based on aromatic polyamide [nanofiltration (NF)];
BW 30 membrana composita a film sottile a base di poliammide aromatica {osmosi inversa [“reverse osmosis” (RO)]}. BW 30 thin film composite membrane based on aromatic polyamide {reverse osmosis [“reverse osmosis” (RO)]}.
Le prove hanno dimostrato uno sporcamento (“fouling”) delle membrane. La membrana per osmosi inversa (RO) BW 30 ha prodotto il permeato di qualità migliore rispetto alle membrane per nanofiltrazione (NF) NF 270 ed NF 30. Tests have shown fouling of the membranes. The BW 30 reverse osmosis (RO) membrane produced the best quality permeate compared to the NF 270 and NF 30 nanofiltration (NF) membranes.
Ahmadun e altri nella review “Review of technologies for oil and gas produced water treatment”, pubblicata in “Journal of Hazardous Materials” (2009), Voi. 170, pg. 530-551, riportano diverse tecniche di trattamento dell’acqua di produzione derivante dalFindustria petrolifera e del gas. Tra queste, sono descritte, ad esempio, tecniche di trattamento tramite membrane per microfiltrazione (MF), membrane per ultrafiltrazione (UF), membrane per nanofiltrazione (NF), membrane per osmosi inversa [“reverse osmosis” (RO)]. In detta review è riportato che il trattamento dell’acqua di produzione tramite una singola tecnica non è generalmente in grado di dare un effluente con le caratteristiche richieste dalle normative in vigore e che, a detto scopo, è preferibile sottoporre detta acqua di produzione a due o più trattamenti. Ahmadun and others in the review "Review of technologies for oil and gas produced water treatment", published in "Journal of Hazardous Materials" (2009), Vol. 170, pg. 530-551, report different techniques for the treatment of production water deriving from the oil and gas industry. Among these, for example, treatment techniques using membranes for microfiltration (MF), membranes for ultrafiltration (UF), membranes for nanofiltration (NF), membranes for reverse osmosis [“reverse osmosis” (RO)] are described. In said review it is reported that the treatment of production water through a single technique is generally not able to give an effluent with the characteristics required by the regulations in force and that, for this purpose, it is preferable to subject said production water to two or more treatments.
Il brevetto americano US 5,028,336, descrive un metodo per il trattamento di acqua (e.g., acqua di produzione derivante dalla produzione di olio o gas) avente basso pH e contenente elettroliti organici solubili in acqua disciolti, che comprende: innalzare il pH di detta acqua così da ottenere un’acqua alcalina (“alkalized water”) contenente elettroliti organici solubili in acqua disciolti; sottoporre detta acqua alcalina (“alkalized water”) contenente elettroliti organici solubili in acqua disciolti a nanofiltrazione così da ottenere (i) un retentato acquoso contenente una maggiore concentrazione di elettroliti organici solubili in acqua disciolti e (ii) un permeato acquoso contenente una minore concentrazione di elettroliti organici solubili in acqua disciolti; recuperare detto retentato acquoso contenente una maggiore concentrazione di elettroliti organici solubili in acqua disciolti; e recuperare detto permeato acquoso contenente una minore concentrazione di elettroliti organici solubili in acqua disciolti. Il suddetto trattamento è detto essere in grado di rimuovere efficacemente gli elettroliti organici solubili in acqua disciolti presenti in detta acqua. US patent US 5,028,336 describes a method for treating water (e.g., production water deriving from the production of oil or gas) having a low pH and containing dissolved water-soluble organic electrolytes, which comprises: raising the pH of said water thus to obtain an alkalized water containing organic electrolytes dissolved in water; subject said alkalized water containing dissolved water-soluble organic electrolytes to nanofiltration in order to obtain (i) an aqueous retentate containing a higher concentration of dissolved water-soluble organic electrolytes and (ii) an aqueous permeate containing a lower concentration of dissolved water-soluble organic electrolytes; recovering said aqueous retentate containing a higher concentration of dissolved water-soluble organic electrolytes; and recovering said aqueous permeate containing a lower concentration of dissolved water-soluble organic electrolytes. The aforementioned treatment is said to be capable of effectively removing the dissolved water-soluble organic electrolytes present in said water.
Tuttavia, i procedimenti sopra riportati possono presentare alcuni inconvenienti. Infatti, non sempre i suddetti procedimenti sono in grado di dare i risultati desiderati, in particolare nel trattamento di acque contaminate da composti organici polari e/o apolari, più in particolare nel trattamento di acque contaminate da composti organici polari e/o apolari in presenza di elevate concentrazioni saline (e.g., concentrazioni saline maggiori o uguali a 10000 ppm). However, the above methods may have some drawbacks. In fact, the aforementioned processes are not always able to give the desired results, in particular in the treatment of water contaminated by polar and / or apolar organic compounds, more particularly in the treatment of water contaminated by polar and / or apolar organic compounds in the presence of high saline concentrations (e.g., saline concentrations greater than or equal to 10,000 ppm).
La Richiedente si è quindi posta il problema di trovare un procedimento per il trattamento di acqua contaminata da composti organici polari e/o apolari in grado di dare buoni risultati, senza richiedere ulteriori trattamenti, anche in presenza di elevate concentrazioni saline. The Applicant therefore posed the problem of finding a process for the treatment of water contaminated by polar and / or apolar organic compounds capable of giving good results, without requiring further treatments, even in the presence of high saline concentrations.
La Richiedente ha ora trovato che sottoponendo detta acqua contaminata ad un trattamento di nanofiltrazione, detto trattamento essendo effettuato in presenza di membrane per nanofiltrazione aventi specifiche caratteristiche, è possibile rimuovere efficamente detti composti organici polari e/o apolari, anche in presenza di elevate concentrazioni saline. Detto trattamento di nanofiltrazione consente di garantire una elevata qualità delTeffluente finale. In particolare, detto trattamento di nanofiltrazione consente di ottenere la rimozione di composti organici polari e/o apolari a livelli definiti dai limiti normativi previsti dal decreto legislativo 152/2006 senza bisogno di ulteriori trattamenti, con un conseguente risparmio dei costi di trattamento. The Applicant has now found that by subjecting said contaminated water to a nanofiltration treatment, said treatment being carried out in the presence of nanofiltration membranes having specific characteristics, it is possible to effectively remove said polar and / or apolar organic compounds, even in the presence of high saline concentrations. . Said nanofiltration treatment allows to guarantee a high quality of the final effluent. In particular, said nanofiltration treatment makes it possible to obtain the removal of polar and / or non-polar organic compounds at levels defined by the regulatory limits provided for by Legislative Decree 152/2006 without the need for further treatments, with a consequent saving in treatment costs.
Costituisce pertanto oggetto della presente invenzione un procedimento per il trattamento di acqua contaminata da composti organici polari e/o apolari, comprendente inviare detta acqua contaminata ad almeno una unità di nanofiltrazione includente almeno una membrana idrofilica di nanofiltrazione, in cui detta membrana idrofilica di nanofiltrazione ha un angolo di contatto con acqua inferiore o uguale a 45°, preferibilmente compreso tra 25° e 40°. Therefore, the object of the present invention is a process for the treatment of water contaminated by polar and / or apolar organic compounds, comprising sending said contaminated water to at least one nanofiltration unit including at least one hydrophilic nanofiltration membrane, in which said hydrophilic nanofiltration membrane has an angle of contact with water lower than or equal to 45 °, preferably comprised between 25 ° and 40 °.
Detto “angolo di contatto” è stato misurato come descritto da Geens e altri nell’ articolo “Polymeric nanofiltration of binary water-alcohol mixtures: Influence of feed composition and membrane properties on permeability and rejection”, pubblicato in “Journal of Membrane Science” (2005), Voi. 255, pag. 255-264. Said "contact angle" was measured as described by Geens and others in the article "Polymeric nanofiltration of binary water-alcohol mixtures: Influence of feed composition and membrane properties on permeability and rejection", published in "Journal of Membrane Science" ( 2005), Vol. 255, p. 255-264.
Allo scopo della presente descrizione e delle rivendicazioni che seguono, le definizioni degli intervalli numerici comprendono sempre gli estremi a meno di diversa specificazione. For the purpose of the present description and of the following claims, the definitions of the numerical ranges always include the extremes unless otherwise specified.
Allo scopo della presente invenzione e delle rivendicazioni che seguono con il termine “unità di nanofiltrazione” si intende l’intero apparato necessario alla attuazione della nanofiltrazione comprendente, tipicamente, almeno un serbatoio di alimentazione, almeno una pompa di alimentazione, almeno un recipiente (“vessel”) per nanofiltrazione includente almeno una membrana di nanofiltrazione, almeno uno scambiatore di calore allo scopo di mantenere costante la temperatura dell’acqua alimentata. Maggiori dettagli relativi a detta unità di nanofiltrazione sono sotto riportati (Materiali e Metodi impiegati). For the purpose of the present invention and of the following claims, the term "nanofiltration unit" means the entire apparatus necessary for carrying out the nanofiltration comprising, typically, at least one feeding tank, at least one feeding pump, at least one container (" vessel ") for nanofiltration including at least one nanofiltration membrane, at least one heat exchanger in order to keep the temperature of the supplied water constant. More details relating to said nanofiltration unit are reported below (Materials and Methods used).
In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detta acqua contaminata può essere scelta tra: acqua di produzione derivante da pozzi petroliferi o a gas; acqua di iniezione derivante dal ritorno in superficie insieme agli idrocarburi dell’acqua pompata nel pozzo per mantenere valori di pressione a livelli adeguati; acqua derivante dalla raffinazione; acqua derivante dalle industrie petrolchimiche; acqua di falda derivante dalla raffinazione e/o dalle industrie petrolchimiche. In accordance with a preferred embodiment of the present invention, said contaminated water can be chosen from: production water deriving from oil or gas wells; injection water resulting from the return to the surface together with the hydrocarbons of the water pumped into the well to maintain pressure values at adequate levels; water deriving from refining; water from the petrochemical industries; groundwater from refining and / or petrochemical industries.
In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detti composti organici polari e/o apolari possono essere scelti tra composti organici aventi da 1 ad 8 atomi di carbonio, preferibilmente da 2 a 6 atomi di carbonio. In accordance with a preferred embodiment of the present invention, said polar and / or apolar organic compounds can be selected from organic compounds having from 1 to 8 carbon atoms, preferably from 2 to 6 carbon atoms.
In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detti composti organici polari possono essere: alcooli quali, ad esempio, metanolo, etanolo, 1-propanolo, iso-propanolo, 1-butanolo, iso-butanolo, ter-butanolo; chetoni quali, ad esempio, acetone, 2,3-butandione, 3-idrossi-2-butanone, metil-etil-chetone, metil-propil-chetone, metil-butil-chetone, pentan-2-one, pentan-3-one; glicoli quali, ad esempio, etilenglicole, dietilenglicole, trietilenglicole; acidi carbossilici quali, ad esempio, acido acetico, acido propionico, acido butanoico, acido pentanoico, acido esanoico, o loro metil-sostituiti; aldeidi quali, ad esempio, acetaldeide, butanaldeide, pentanaldeide, esanaldeide, o loro metil-sostituiti; o loro miscele. According to a preferred embodiment of the present invention, said polar organic compounds can be: alcohols such as, for example, methanol, ethanol, 1-propanol, iso-propanol, 1-butanol, iso-butanol, tert-butanol; ketones such as, for example, acetone, 2,3-butanedione, 3-hydroxy-2-butanone, methyl-ethyl-ketone, methyl-propyl-ketone, methyl-butyl-ketone, pentan-2-one, pentan-3- one; glycols such as, for example, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol; carboxylic acids such as, for example, acetic acid, propionic acid, butanoic acid, pentanoic acid, hexanoic acid, or their methyl substitutes; aldehydes such as, for example, acetaldehyde, butanaldehyde, pentanaldehyde, hexanaldehyde, or their methyl substitutes; or their mixtures.
In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detti composti organici apolari possono essere: solventi alogenati quali, ad esempio, tetracloroetilene (PCE), tricloroetilene (TCE), dicloroetilene (DCE), vinilcloruro (VC); composti alifatici e/o aromatici quali, ad esempio, metil-t-butiletere (MTBE), etil-t-butiletere (ETBE), benzene, toluene, etilbenzene, xileni (noti come BTEX); o loro miscele. In accordance with a preferred embodiment of the present invention, said non-polar organic compounds can be: halogenated solvents such as, for example, tetrachlorethylene (PCE), trichlorethylene (TCE), dichloroethylene (DCE), vinyl chloride (VC); aliphatic and / or aromatic compounds such as, for example, methyl-t-butylether (MTBE), ethyl-t-butylether (ETBE), benzene, toluene, ethylbenzene, xylenes (known as BTEX); or their mixtures.
In accordo con una ulteriore forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detta acqua contaminata può comprendere sali quali: sali di metalli alcalini o alcalino-terrosi quali, ad esempio, cloruri, solfati, carbonati, bicarbonati, di sodio, di potassio, di calcio, di magnesio, di bario, di stronzio, di ferro; sali di metalli pesanti quali, ad esempio, cloruri, solfati, carbonati, bicarbonati, di arsenico, di cromo, di antimonio, di selenio, di mercurio, di cadmio, di cobalto, di nichel, di piombo, di manganese, di rame; o loro miscele. In accordance with a further preferred embodiment of the present invention, said contaminated water can comprise salts such as: alkali or alkaline-earth metal salts such as, for example, chlorides, sulphates, carbonates, bicarbonates, sodium, potassium, calcium , magnesium, barium, strontium, iron; salts of heavy metals such as, for example, chlorides, sulphates, carbonates, bicarbonates, arsenic, chromium, antimony, selenium, mercury, cadmium, cobalt, nickel, lead, manganese, copper; or their mixtures.
In accordo con una ulteriore forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detti sali di metalli alcalini o alcalino-terrosi, o di metalli pesanti, possono essere presenti in detta acqua contaminata in quantità maggiore o uguale a 1 ppm, preferibilmente compresa tra 10 ppm e 20000 ppm, più preferibilmente compresa tra 5000 ppm e 18000 ppm. In accordance with a further preferred embodiment of the present invention, said salts of alkali or alkaline-earth metals, or of heavy metals, can be present in said contaminated water in quantities greater than or equal to 1 ppm, preferably between 10 ppm and 20000 ppm, more preferably between 5000 ppm and 18000 ppm.
In accordo con una ulteriore forma di realizzazione della presente invenzione, detta acqua contaminata può comprendere altri contaminanti quali, ad esempio, additivi chimici usualmente utilizzati durante la perforazione dei pozzi. In accordance with a further embodiment of the present invention, said contaminated water can comprise other contaminants such as, for example, chemical additives usually used during well drilling.
In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detti composti organici polari possono essere presenti in detta acqua contaminata in quantità compresa tra 1 ppm e 10000 ppm, più preferibilmente compresa tra 2 ppm e 5000 ppm. In accordance with a preferred embodiment of the present invention, said polar organic compounds can be present in said contaminated water in quantities ranging from 1 ppm to 10000 ppm, more preferably between 2 ppm and 5000 ppm.
In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detti composti organici apolari possono essere presenti in detta acqua contaminata in quantità compresa tra 1 ppm e 10000 ppm, più preferibilmente compresa tra 2 ppm e 5000 ppm. In accordance with a preferred embodiment of the present invention, said apolar organic compounds can be present in said contaminated water in quantities ranging from 1 ppm to 10000 ppm, more preferably between 2 ppm and 5000 ppm.
In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detta membrana idrofilica di nanofiltrazione può avere una permeabilità all’acqua, misurata a 22°C, compresa tra 0,5 l/(m x h x bar) e 5 l/(m x h x bar), preferibilmente compresa tra 1 l/(m x h x bar) e 3 l/(m x h x bar). In accordance with a preferred embodiment of the present invention, said hydrophilic nanofiltration membrane can have a water permeability, measured at 22 ° C, between 0.5 l / (m x h x bar) and 5 l / (m x h x bar) , preferably between 1 l / (m x h x bar) and 3 l / (m x h x bar).
In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detta membrana idrofilica di nanofiltrazione può avere una energia superficiale compresa tra 40 mN/m ed 80 mN/m, preferibilmente compresa tra 50 mN/m e 75 mN/m. In accordance with a preferred embodiment of the present invention, said hydrophilic nanofiltration membrane can have a surface energy between 40 mN / m and 80 mN / m, preferably between 50 mN / m and 75 mN / m.
In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detta membrana idrofilica di nanofiltrazione può avere una temperatura massima operativa compresa tra 15°C e 50°C, preferibilmente compresa tra 20°C e 45°C. In accordance with a preferred embodiment of the present invention, said hydrophilic nanofiltration membrane can have a maximum operating temperature between 15 ° C and 50 ° C, preferably between 20 ° C and 45 ° C.
In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detta membrana idrofilica di nanofiltrazione può avere una pressione massima operativa compresa tra 5 bar e 45 bar, preferibilmente compresa tra 10 bar e 40 bar. In accordance with a preferred embodiment of the present invention, said hydrophilic nanofiltration membrane can have a maximum operating pressure between 5 bar and 45 bar, preferably between 10 bar and 40 bar.
In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detta membrana idrofilica di nanofiltrazione può avere un “molecular weight cut-off ’ (MWCO) compreso tra 150 dalton e 300 dalton, preferibilmente compreso tra 200 dalton e 280 dalton. In accordance with a preferred embodiment of the present invention, said hydrophilic nanofiltration membrane can have a "molecular weight cut-off" (MWCO) between 150 dalton and 300 dalton, preferably between 200 dalton and 280 dalton.
In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detta membrana idrofilica di nanofiltrazione può avere un pH massimo operativo compreso tra 1 e 12, preferibilmente compreso tra 1,5 e 11. In accordance with a preferred embodiment of the present invention, said hydrophilic nanofiltration membrane can have a maximum operating pH between 1 and 12, preferably between 1.5 and 11.
In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detta membrana idrofilica di nanofiltrazione può essere scelta tra le membrane polimeriche comprendenti polialchilsilossani, preferibilmente polidimetilsilossani. Detti polialchilsilossani possono essere reticolati o non reticolati, preferibilmente reticolati. In accordance with a preferred embodiment of the present invention, said hydrophilic nanofiltration membrane can be selected from polymeric membranes comprising polyalkylsiloxanes, preferably polydimethylsiloxanes. Said polyalkylsiloxanes can be cross-linked or non-cross-linked, preferably cross-linked.
Membrane idrofiliche per nanofiltrazione che possono essere vantaggiosamente utilizzate allo scopo della presente invenzione sono i prodotti noti con i nomi commerciali di SelRO<®>MPS-44 (serie 2540, 4040, 8040) della Koch Membrane Systems. Hydrophilic membranes for nanofiltration which can be advantageously used for the purpose of the present invention are the products known under the trade names of SelRO <®> MPS-44 (series 2540, 4040, 8040) of Koch Membrane Systems.
Le suddette membrane idrofiliche di nanofiltrazione, possono presentarsi in forma di membrane omogenee, membrane asimmetriche, membrane composite multistrato, membrane a matrice incorporanti uno strato di gel o uno strato di liquido, o in qualsiasi altra forma nota nell’ arte. Preferibilmente, si presentano in forma di membrane composite multistrato comprendenti uno strato di base, uno strato di supporto poroso e uno strato comprendente almeno uno dei polimeri sopra riportati. Strati di base utili allo scopo sono, in generale, tessuti intrecciati o non-intreccciati flessibili e ad elevata porosità, comprendenti fibre includenti fibre metalliche, fibre di poliolefine, fibre di polisulfoni, fibre di polieteroimmidi, fibre di polifenilene solfuro, fibre di carbonio, o loro miscele; strutture porose comprendenti vetro, ceramica, grafite, metalli, sono ugualmente utili. Lo strato di supporto poroso ha, preferibilmente, una struttura porosa asimmetrica. Detto strato di supporto poroso può essere prodotto, ad esempio, da poliacrilonitrile, polisulfone, polietersulfone, polieterimmide, poliviniliden-fluoruro, cellulosa triacetato idrolizzata, polifenilene solfuro, poliacrilonitrile, politetrafluoroetilene, poli-etilene, polivinilalcool, copolimeri di poliolefine trifluorurate, o altri polimeri utili, o loro miscele. The aforementioned hydrophilic nanofiltration membranes can take the form of homogeneous membranes, asymmetrical membranes, multilayer composite membranes, matrix membranes incorporating a layer of gel or a layer of liquid, or in any other form known in the art. Preferably, they are presented in the form of multilayer composite membranes comprising a base layer, a porous support layer and a layer comprising at least one of the above mentioned polymers. Basic layers useful for this purpose are, in general, flexible and highly porous woven or non-woven fabrics, comprising fibers including metal fibers, polyolefin fibers, polysulfone fibers, polyetherimide fibers, polyphenylene sulphide fibers, carbon fibers, or their mixtures; porous structures including glass, ceramics, graphite, metals, are equally useful. The porous support layer preferably has an asymmetrical porous structure. Said porous support layer can be produced, for example, from polyacrylonitrile, polysulfone, polyethersulfone, polyetherimide, polyvinylidene-fluoride, hydrolyzed cellulose triacetate, polyphenylene sulphide, polyacrylonitrile, polytetrafluoroethylene, polyethylene, polyvinylalcohol, other polyfluorins, copolymers or other polymers useful, or their mixtures.
Le suddette membrane idrofiliche di nanofiltrazione, possono presentarsi in forma di fogli piani, fibre vuote, membrane tubolari, membrane ad avvolgimento a spirale, od in altre forme utili. The aforesaid hydrophilic nanofiltration membranes can be in the form of flat sheets, hollow fibers, tubular membranes, spiral wound membranes, or in other useful forms.
In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, il flusso specifico (kg di permeato per metro quadro di superficie della membrana idrofilica di nanofiltrazione per ora) può essere compreso tra 0,5 kg/(m x h) e 50 kg/(m x h), preferibilmente compreso tra 0,8 kg/(m x h) e 30 kg/(m x h). According to a preferred embodiment of the present invention, the specific flux (kg of permeate per square meter of surface of the hydrophilic nanofiltration membrane per hour) can be between 0.5 kg / (m x h) and 50 kg / (m x h ), preferably between 0.8 kg / (m x h) and 30 kg / (m x h).
In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detta acqua contaminata può essere inviata all’unità di nanofiltrazione ad una temperatura compresa tra 10°C e 40°C, preferibilmente compresa tra 15°C e 30°C. In accordance with a preferred embodiment of the present invention, said contaminated water can be sent to the nanofiltration unit at a temperature between 10 ° C and 40 ° C, preferably between 15 ° C and 30 ° C.
In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detta acqua contaminata può essere inviata all’unità di nanofiltrazione ad un pH compreso tra 1 e 12, preferibilmente compreso tra 2 e 10. In accordance with a preferred embodiment of the present invention, said contaminated water can be sent to the nanofiltration unit at a pH between 1 and 12, preferably between 2 and 10.
In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detta acqua contaminata può essere inviata all’unità di nanofiltrazione ad una pressione compresa tra 5 bar e 35 bar, preferibilmente compresa tra 8 bar e 25 bar. Materiali e Metodi impiegati In accordance with a preferred embodiment of the present invention, said contaminated water can be sent to the nanofiltration unit at a pressure between 5 bar and 35 bar, preferably between 8 bar and 25 bar. Materials and methods used
Unità di nanofiltrazione e membrane idrofiliche di nanofiltrazione Nanofiltration unit and hydrophilic nanofiltration membranes
La sperimentazione è stata condotta su un impianto pilota (i.e. unità di nanofiltrazione) equipaggiato con un recipiente (“vessel”) in acciaio inox per nanofiltrazione in grado di contenere almeno una membrana idrofilica di nanofiltrazione a spirale avvolta, avente un diametro pari a 61 mm, un’area pari a 1,6 m , e caratterizzata da un elevato rapporto superficie/volume. The experimentation was conducted on a pilot plant (i.e. nanofiltration unit) equipped with a stainless steel "vessel" for nanofiltration capable of containing at least one hydrophilic membrane of spiral wound nanofiltration, with a diameter of 61 mm , an area of 1.6 m, and characterized by a high surface / volume ratio.
In Figura 1 è riportato lo schema dell’impianto pilota (i.e. unità di nanofiltrazione) utilizzato che è così composto: Figure 1 shows the scheme of the pilot plant (i.e. nanofiltration unit) used which is composed as follows:
un serbatoio di alimentazione (1) avente una capacità pari a circa 3001; una pre-pompa (2) con lo scopo di fornire una pressione minima di ingresso; una pompa ad alta pressione di alimentazione (4); a feed tank (1) having a capacity of about 3001; a pre-pump (2) with the purpose of providing a minimum inlet pressure; a high pressure feed pump (4);
- due manometri (Pi) e (P2) con lo scopo di controllare la pressione tra i due filtri - two pressure gauges (Pi) and (P2) with the purpose of checking the pressure between the two filters
(3); (3);
un flussimetro (Fi) per la misura della portata di alimentazione; a flowmeter (Fi) for measuring the supply flow rate;
un pre-filtro a cartuccia (e.g., di nylon lavabile) ed un filtro a cartuccia (e.g., in polipropilene) (3); a cartridge pre-filter (e.g., washable nylon) and a cartridge filter (e.g., polypropylene) (3);
- un manometro (P3) con lo scopo di controllare la pressione di esercizio; - a pressure gauge (P3) with the purpose of checking the operating pressure;
una valvola a spillo (6) per la regolazione della pressione attraverso la membrana; a needle valve (6) for regulating the pressure across the membrane;
un recipiente (“vessel”) in acciaio inox per nanofiltrazione (5) comprendente una membrana idrofilica di nanofiltrazione; a stainless steel vessel for nanofiltration (5) comprising a hydrophilic nanofiltration membrane;
- un flussimetro (F2) per la misura della portata del permeato; - a flow meter (F2) to measure the permeate flow rate;
un conduttimetro (C) per la misura on-line della conducibilità del permeato; uno scambiatore di calore a piastre (7). a conductivity meter (C) for on-line measurement of the conductivity of the permeate; a plate heat exchanger (7).
In Figura 1 sono altresì riportati il permeato (8) ed il retentato (9). In Figure 1 the permeate (8) and the retentate (9) are also reported.
Il suddetto impianto lavora con una portata di alimentazione pari ad 8001/h e a ricircolo totale: sia il permeato (8), sia il retentato (9), sono infatti riciclati al serbatoio dell’alimentazione (1) per mantenerne costante la concentrazione durante ogni prova. The aforementioned plant works with a feed rate of 8001 / h and total recirculation: both the permeate (8) and the retentate (9) are in fact recycled to the feed tank (1) to keep their concentration constant during each test. .
L’alimentazione è “cross-flow” e permette di ridurre i fenomeni associati al “fouling” della membrana idrofilica di nanofiltrazione, sia chimico che fisico. La temperatura di esercizio è stata impostata a 20°C e mantenuta costante tramite il suddetto scambiatore di calore a piastre (7). The power supply is "cross-flow" and allows to reduce the phenomena associated with the "fouling" of the hydrophilic nanofiltration membrane, both chemical and physical. The operating temperature was set at 20 ° C and kept constant by the aforementioned plate heat exchanger (7).
Sono state utilizzate due pressioni di esercizio: 10 bar e 20 bar ed il pH delle soluzioni è stato mantenuto tra 6 e 7, se non diversamente specificato. Two working pressures were used: 10 bar and 20 bar and the pH of the solutions was kept between 6 and 7, unless otherwise specified.
La membrana idrofilica di nanofiltrazione utilizzata è una membrana composita ad avvolgimento a spirale ed è costituita da una serie di coppie di membrane piane incollate tra loro su tre lati e con il quarto lato collegato ad un canale centrale di raccolta del permeato; le membrane sono poi avvolte attorno a tale canale. I due fogli di membrana sono separati da una rete spaziatrice per il drenaggio del permeato. La rete è montata anche dal lato dell'alimentazione (tra le coppie di membrane) e contribuisce a creare una turbolenza aggiuntiva che permette una diminuzione della concentrazione di polarizzazione (teoricamente il moto è di tipo laminare, con Re (i.e. numero di Reynolds generalmente compreso tra 100 e 3000). The hydrophilic nanofiltration membrane used is a composite spiral wound membrane and consists of a series of pairs of flat membranes glued together on three sides and with the fourth side connected to a central channel for collecting the permeate; the membranes are then wrapped around this channel. The two membrane sheets are separated by a space net for permeate drainage. The mesh is also mounted on the feed side (between the pairs of membranes) and helps to create an additional turbulence that allows a decrease in the polarization concentration (theoretically the motion is laminar, with Re (i.e. Reynolds number generally included between 100 and 3000).
I rapporti superficie/volume sono abbastanza elevati, generalmente compresi tra 700 m<2>/m<3>e 1000 m<2>/m<3>. The surface / volume ratios are quite high, generally between 700 m <2> / m <3> and 1000 m <2> / m <3>.
Le caratteristiche chimico-fisiche della membrana idrofilica di nanofiltrazione utilizzata SelRO<®>MPS-44 (serie 2540) (Koch) sono riportate in Tabella 3. The chemical-physical characteristics of the hydrophilic nanofiltration membrane used SelRO <®> MPS-44 (series 2540) (Koch) are shown in Table 3.
Tabella 3 Table 3
A scopo comparativo è stata utilizzata la membrana idrofilica di nanofiltrazione Desal<®>-5-DL (General Electrics Osmotic): le caratteristiche chimicofisiche sono riportate in Tabella 4. For comparative purposes the Desal <®> -5-DL (General Electrics Osmotic) nanofiltration hydrophilic membrane was used: the chemical-physical characteristics are reported in Table 4.
Tabella 4 Table 4
Il grado di separazione raggiungibile con una membrana, e quindi la sua prestazione, nei confronti di un determinato soluto è espresso dalla reiezione percentuale: The degree of separation achievable with a membrane, and therefore its performance, with respect to a given solute is expressed by the percentage rejection:
R (%) = (1 - Cp/Cr) x 100 R (%) = (1 - Cp / Cr) x 100
in cui Cpe Crsono le concentrazione del soluto nel permeato e del soluto nel retentato, rispettivamente. where Cpe Cr are the concentrations of the solute in the permeate and of the solute in the retentate, respectively.
I prelievi per le misure delle concentrazioni sono stati effettuati all 'equilibrio. Ogni prova è durata tra le 2 ore e le 4 ore, con prelievi ogni ora. The levies for the merger measures were made in equilibrium. Each trial lasted between 2 hours and 4 hours, with withdrawals every hour.
Metodi Analitici Analytical Methods
Le acque sono state caratterizzate con analisi qualitative e quantitative sia dei composti organici presenti nello spazio di testa (composti oragnici volatili - metodo EPA 5021), sia dei composti organici estratti con solventi (composti organici meno volatili - metodo EPA 3510 C). The waters were characterized with qualitative and quantitative analyzes of both the organic compounds present in the headspace (volatile organic compounds - method EPA 5021), and the organic compounds extracted with solvents (less volatile organic compounds - method EPA 3510 C).
L’analisi qualitativa per un’identificazione preliminare dei composti organici prevalenti è stata effettuata mediante gascromatografia associata a spettrometria di massa (GC-MS). The qualitative analysis for a preliminary identification of the prevalent organic compounds was carried out by gas chromatography associated with mass spectrometry (GC-MS).
L’analisi quantitativa è stata eseguita con due metodi: uno gascromatografico (GC) (metodo EPA 8041 e metodo EPA 8015) che fa riferimento alle classi di composti organici più rappresentativi, per esempio fenolo-equivalenti, ed uno chimico per cui i composti organici presenti sono quantificati in termini di carbonio organico totale (TOC) (metodo EPA 415.1). The quantitative analysis was performed with two methods: one gas chromatographic (GC) (method EPA 8041 and method EPA 8015) which refers to the most representative classes of organic compounds, for example phenol-equivalent, and a chemical one for which organic compounds present are quantified in terms of total organic carbon (TOC) (EPA method 415.1).
I composti organici a basso peso molecolare ossigenati quali, alcooli, glicoli, aldeidi e chetoni sono stati quantificati con i metodi ASTM E202 ed EPA 8260B. The oxygenated low molecular weight organic compounds such as alcohols, glycols, aldehydes and ketones were quantified with the ASTM E202 and EPA 8260B methods.
Le apparecchaiture utilizzate per le analisi sono state le seguenti: The equipment used for the analyzes were the following:
gas cromatografo “Purge and Trap” (HP 6890 Agilent) con un detector FID, iniettore split- splitless ed equipaggiato con una colonna capillare DB WAXetr (PEG) (lunghezza 30 m, diametro 320 pm, spessore del film 1 pm); “Purge and Trap” gas chromatograph (Agilent HP 6890) with a FID detector, split-splitless inlet and equipped with a DB WAXetr (PEG) capillary column (length 30 m, diameter 320 pm, film thickness 1 pm);
gas cromatografo “Spazio di Testa” (HP 5890 serie Π con campionatore Agilent 7694) con un detector FID, iniettore split-splitless ed equipaggiato con una colonna HP-5 (lunghezza 30 m, diametro 320 pm, spessore del film 0,25 pm); "Headspace" gas chromatograph (HP 5890 Π series with Agilent 7694 sampler) with an FID detector, split-splitless inlet and equipped with an HP-5 column (length 30 m, diameter 320 pm, film thickness 0.25 pm );
- analizzatore IL550 TOC-TN (Hach) per le analisi TOC (Total Organic Carbon); - IL550 TOC-TN (Hach) analyzer for TOC (Total Organic Carbon) analyzes;
conduttimetro (mod. 160, Amel Instruments) per le misure di conducibilità e quindi delle concentrazioni saline; conductivity meter (mod. 160, Amel Instruments) for measurements of conductivity and therefore of salt concentrations;
polarografo EcaMon ÌOS della Instran, equipaggiato con una cella a tre elettrodi: elettrodo di lavoro in carbonio, elettrodo ausiliare in platino ed elettrodo di riferimento Ag/AgCl per l’analisi di zinco, cadmio, piombo e rame; Instran EcaMon ÌOS polarograph, equipped with a three-electrode cell: working carbon electrode, auxiliary platinum electrode and Ag / AgCl reference electrode for the analysis of zinc, cadmium, lead and copper;
assorbimento atomico 220 FS Varian, con atomizzazione in fometto di grafite; pH-metro mod. 632 (Metrohm Herisan). atomic absorption 220 FS Varian, with graphite atomization; pH-meter mod. 632 (Metrohm Herisan).
Allo scopo di meglio comprendere la presente invenzione e per mettere in pratica la stessa vengono di seguito riportati alcuni esempi illustrativi che non devono comunque in alcun modo essere considerati restrittivi della portata dell’ invenzione stessa. In order to better understand the present invention and to put it into practice, some illustrative examples are given below which should in no way be considered restrictive of the scope of the invention itself.
ESEMPIO 1 EXAMPLE 1
Reiezione di sali: confronto tra due membrane di nanofiltrazione SelRO<®>MPS-44 e Desal<®>-5-DL Salt rejection: comparison between two SelRO <®> MPS-44 and Desal <®> -5-DL nanofiltration membranes
Sono state utilizzate soluzioni saline in acqua distillata. Differenti soluzioni monocomponenti sono state preparate con sette concentrazioni equimolari di ogni sale in modo da poter confrontare le prestazioni delle membrane sui differenti soluti a parità di concentrazione: sali e concentrazioni sono riportate in Tabella 5. Saline solutions in distilled water were used. Different one-component solutions were prepared with seven equimolar concentrations of each salt in order to compare the performance of the membranes on the different solutes at the same concentration: salts and concentrations are reported in Table 5.
Tabella 5 Table 5
In Figura 2 ed in Figura 3, sono riportati i risultati ottenuti in termini di percentuale di reiezione da parte della membrana SelRO<®>MPS-44 in accordo con la presente invenzione su soluzioni di cloruro di sodio e di magnesio a differenti concentrazioni molari e a due differenti pressioni di esercizio. Figure 2 and Figure 3 show the results obtained in terms of rejection percentage by the SelRO <®> MPS-44 membrane in accordance with the present invention on sodium and magnesium chloride solutions at different molar concentrations and at two different operating pressures.
Dai grafici è possibile osservare come la reiezione della membrana SelRO<®>MPS-44 nei confronti dei cloruri sia estremamente elevata. In presenza di soluzioni diluite la reiezione del cloruro di sodio è leggermente maggiore rispetto a quella del cloruro di magnesio. All’ aumentare della concentrazione, la reiezione diminuisce fino a raggiungere un valore circa costante. Per il MgCl2Γ andamento, anche se meno evidente, è opposto: all’ aumentare della concentrazione, la reiezione aumenta leggermente fino a superare quella del sodio cloruro già alla concentrazione di 0,007 mol/1 e portarsi a valori costanti. La reiezione del Na2S04e del MgS04da parte della SelRO<®>MPS-44 in funzione della concentrazione è costante e pari al 100% già a pressioni di 10 bar. From the graphs it is possible to observe how the rejection of the SelRO <®> MPS-44 membrane towards chlorides is extremely high. In the presence of dilute solutions, the rejection of sodium chloride is slightly greater than that of magnesium chloride. As the concentration increases, the rejection decreases until it reaches an approximately constant value. For the MgCl2Γ trend, although less evident, it is the opposite: as the concentration increases, the rejection slightly increases until it exceeds that of sodium chloride already at a concentration of 0.007 mol / 1 and reaches constant values. The rejection of Na2S04 and MgS04 by SelRO <®> MPS-44 as a function of the concentration is constant and equal to 100% already at pressures of 10 bar.
Attraverso il confronto con la membrana Desal<®>-5-DL (comparativa) si evidenziano ancora di più le prestazioni raggiunte con la membrana in accordo con la presente invenzione (i.e. la membrana SelRO<®>MPS-44). By comparing it with the Desal <®> -5-DL membrane (comparative), the performances achieved with the membrane in accordance with the present invention are highlighted even more (i.e. the SelRO <®> MPS-44 membrane).
In Figura 4 sono riportati i risultati ottenuti in termini di percentuale di reiezione da parte della membrana Desal<®>-5-DL su soluzioni di cloruro e solfato di sodio e di magnesio a differenti concentrazioni molari. Il grafico riportato in Figura 4 evidenzia, soprattutto nei confronti dei cloruri, un netto peggioramento della reiezione rispetto ai risultati ottenuti con la membrana SelRO<®>MPS-44 in accordo con la presente invenzione. Figure 4 shows the results obtained in terms of the percentage of rejection by the Desal <®> -5-DL membrane on sodium and magnesium chloride and sulphate solutions at different molar concentrations. The graph shown in Figure 4 shows, especially with regard to chlorides, a clear worsening of rejection compared to the results obtained with the SelRO <®> MPS-44 membrane in accordance with the present invention.
ESEMPIO 2 EXAMPLE 2
Reiezione di composti organici polari: confronto tra due membrane di nanofiltrazione SelRO<®>MPS-44 e Desal<®>-5-DL. Rejection of polar organic compounds: comparison between two SelRO <®> MPS-44 and Desal <®> -5-DL nanofiltration membranes.
Sono stati esaminati inquinanti organici polari neutri a basso e medio peso molecolare in soluzioni contenenti un solo componente per volta alla concentrazione pari a 1000 ppm, a pressione di esercizio pari a 10 bar, a temperatura pari a 20°C ed We examined neutral polar organic pollutants with low and medium molecular weight in solutions containing only one component at a time at a concentration of 1000 ppm, at an operating pressure of 10 bar, at a temperature of 20 ° C and
a pH 7. at pH 7.
In Tabella 6 sono riportate le proprietà chimico-fisiche dei composti organici polari utilizzati e le reiezioni ottenute utilizzando la membrana di nanofiltrazione SelRO<®>MPS-44 in accordo con la presente invenzione. Table 6 shows the chemical-physical properties of the polar organic compounds used and the rejections obtained using the SelRO <®> MPS-44 nanofiltration membrane in accordance with the present invention.
Tabella 6 Table 6
In Tabella 7 sono riportate le proprietà chimico-fisiche dei composti organici polari utilizzati e le reiezioni ottenute utilizzando la membrana di nanofiltrazione Desal<®>-5-DL (comparativa). Table 7 shows the chemical-physical properties of the polar organic compounds used and the rejections obtained using the Desal <®> -5-DL nanofiltration membrane (comparative).
Tabella 7 Table 7
I dati riportati in Tabella 7 evidenziano come l’utilizzo della membrana di nanofiltrazione Desal<®>-5-DL (comparativa) porti ad un peggioramento della reiezione rispetto all’utilizzo della membrana SelRO<®>MPS-44 in accordo con la presente invenzione (vedi Tabella 6). The data reported in Table 7 show how the use of the Desal <®> -5-DL nanofiltration membrane (comparative) leads to a worsening of rejection compared to the use of the SelRO <®> MPS-44 membrane in accordance with the present invention (see Table 6).
ESEMPIO 3 EXAMPLE 3
Reiezione di composti contaminanti utilizzando la membrana di nanofiltrazione SelRO<®>MPS-44 Rejection of contaminating compounds using the SelRO <®> MPS-44 nanofiltration membrane
E’ stata condotta una sperimentazione su soluzioni di contaminanti in acqua a complessità crescente per studiare le prestazioni della membrana in presenza di più inquinanti contemporaneamente. An experiment was conducted on solutions of contaminants in water of increasing complexity to study the performance of the membrane in the presence of multiple pollutants at the same time.
In Tabella 8 sono riportate le soluzioni utilizzate e le concentrazioni dei composti monitorati. Table 8 shows the solutions used and the concentrations of the monitored compounds.
Tabella 8 Table 8
<(1)>: metil-t-butiletere; <(1)>: methyl-t-butylether;
<(2)>: ter-butanolo; <(2)>: tert-butanol;
<(3)>: etil-t-butiletere; <(3)>: ethyl-t-butylether;
<(4)>: solidi disciolti totali espressi come salinità (*: nella soluzione N° 3 indicano la concentrazione di NaCl); <(4)>: total dissolved solids expressed as salinity (*: in solution N ° 3 they indicate the concentration of NaCl);
<(5)>: refluo derivante da impianto trattamento acque di falda di raffineria. <(5)>: wastewater from the refinery groundwater treatment plant.
Come riferimento per la sperimentazione è stato scelto un refluo proveniente da un impianto di trattamento di acque di falda (TAF) di raffineria, in particolare la corrente acquosa all’uscita di una sezione di ultrafiltrazione (UF) prevista per Γ abbattimento dell’olio disperso. Il refluo era caratterizzato da un COD (“Chemical Oxygen Demand”) pari a 70 ppm dovuto alla presenza di: composti aromatici (e.g., benzene e suoi derivati), alometani, MTBE, ETBE, acetone, t-butil alcool, metalli pesanti, elevato contenuto salino. As a reference for the experimentation, a wastewater from a refinery groundwater treatment plant (TAF) was chosen, in particular the aqueous stream at the outlet of an ultrafiltration section (UF) provided for Γ abatement of the dispersed oil . The wastewater was characterized by a COD ("Chemical Oxygen Demand") equal to 70 ppm due to the presence of: aromatic compounds (e.g., benzene and its derivatives), halomethanes, MTBE, ETBE, acetone, t-butyl alcohol, heavy metals, high saline content.
Sono state preparate quattro soluzioni in acqua deionizzata, numerate da 1 a 4 (riportate in Tabella 8), contenenti in vari rapporti i principali inquinanti, cioè quelli presenti in concentrazione maggiore nel refluo considerato, i.e. soluzione 5 (riportata in Tabella 8). La pressione di esercizio è stata impostata a 10 bar. Four solutions in deionized water were prepared, numbered from 1 to 4 (shown in Table 8), containing in various ratios the main pollutants, i.e. those present in higher concentrations in the wastewater considered, i.e. solution 5 (reported in Table 8). The operating pressure was set at 10 bar.
In Tabella 9 sono riportati i risultati ottenuti nelle prove di nanofiltrazione utilizzando la membrane di nanofiltrazione SelRO<®>MPS-44 in accordo con la presente invenzione. Table 9 shows the results obtained in the nanofiltration tests using the SelRO <®> MPS-44 nanofiltration membrane in accordance with the present invention.
Tabella 9 Table 9
Dai dati riportati in Tabella 9 risulta evidente l’elevata reiezione della membrana idrofilica di nanofiltrazione SelRO<®>MPS-44 in accordo con la presente invenzione, nei confronti di tutti i contaminanti organici presenti nella corrente acquosa in esame. La rimozione è molto alta indipendentemente dalla matrice sintetica o reale. Non si evidenzia un effetto competitivo dei vari componenti organici presenti in soluzione, infatti non risulta una apprezzabile variazione della capacità di reiezione della membrana nei confronti dei singoli componenti e della miscela degli stessi. From the data reported in Table 9 it is evident the high rejection of the hydrophilic nanofiltration membrane SelRO <®> MPS-44 in accordance with the present invention, against all organic contaminants present in the aqueous stream under examination. The removal is very high regardless of the synthetic or real matrix. There is no evidence of a competitive effect of the various organic components present in the solution, in fact there is no appreciable variation in the rejection capacity of the membrane towards the individual components and their mixture.
ESEMPIO 4 (comparativo) EXAMPLE 4 (comparative)
Reiezione di composti contaminanti utilizzando la membrane di nanofiltrazione Desal<®>-5-DL. Rejection of contaminating compounds using the Desal <®> -5-DL nanofiltration membrane.
A scopo comparativo, le soluzioni 4 e 5 riportate in Tabella 8, sono state sottoposte a nanofiltrazione utilizzando la membrane di nanofiltrazione Desal<®>-5-DL (comparativa): i risultati ottenuti sono riportati in Tabella 10. For comparative purposes, solutions 4 and 5 reported in Table 8, were subjected to nanofiltration using the Desal <®> -5-DL nanofiltration membrane (comparative): the results obtained are reported in Table 10.
Tabella 10 Table 10
Dai dati riportati in Tabella 10 risulta evidente come l’utilizzo della membrana di nanofiltrazione Desal<®>-5-DL (comparativa) diminuisca la reiezione rispetto all’ utilizzo della membrana di nanofiltrazione SelRO<®>MPS-44 in accordo con la presente invenzione, nei confronti di tutti gli inquinanti organici presenti nella corrente acquosa in esame. From the data reported in Table 10 it is evident how the use of the Desal <®> -5-DL nanofiltration membrane (comparative) decreases the rejection compared to the use of the SelRO <®> MPS-44 nanofiltration membrane in accordance with the present invention, with respect to all the organic pollutants present in the aqueous stream under examination.
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Patent Citations (1)
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