NO328918B1 - Fremgangsmate og system for fjerning av organisk materiale i vaesker - Google Patents
Fremgangsmate og system for fjerning av organisk materiale i vaesker Download PDFInfo
- Publication number
- NO328918B1 NO328918B1 NO20083578A NO20083578A NO328918B1 NO 328918 B1 NO328918 B1 NO 328918B1 NO 20083578 A NO20083578 A NO 20083578A NO 20083578 A NO20083578 A NO 20083578A NO 328918 B1 NO328918 B1 NO 328918B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- membrane
- liquid
- capsules
- microcapsules
- photocatalytic
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 47
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims abstract description 19
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000003094 microcapsule Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000002775 capsule Substances 0.000 claims description 22
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 10
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 8
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 claims description 4
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 claims description 4
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims 2
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 claims 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 claims 1
- -1 metal complex salts Chemical class 0.000 claims 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 claims 1
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 claims 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 claims 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 9
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 5
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 4
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 3
- XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M Chlorate Chemical compound [O-]Cl(=O)=O XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- SXDBWCPKPHAZSM-UHFFFAOYSA-M bromate Inorganic materials [O-]Br(=O)=O SXDBWCPKPHAZSM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- SXDBWCPKPHAZSM-UHFFFAOYSA-N bromic acid Chemical compound OBr(=O)=O SXDBWCPKPHAZSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 2
- 239000003622 immobilized catalyst Substances 0.000 description 2
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 description 2
- 239000002088 nanocapsule Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KZMAWJRXKGLWGS-UHFFFAOYSA-N 2-chloro-n-[4-(4-methoxyphenyl)-1,3-thiazol-2-yl]-n-(3-methoxypropyl)acetamide Chemical compound S1C(N(C(=O)CCl)CCCOC)=NC(C=2C=CC(OC)=CC=2)=C1 KZMAWJRXKGLWGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 208000012868 Overgrowth Diseases 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229940037003 alum Drugs 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 229910001919 chlorite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052619 chlorite group Inorganic materials 0.000 description 1
- QBWCMBCROVPCKQ-UHFFFAOYSA-N chlorous acid Chemical compound OCl=O QBWCMBCROVPCKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000013270 controlled release Methods 0.000 description 1
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 description 1
- 231100000135 cytotoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000003013 cytotoxicity Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000000645 desinfectant Substances 0.000 description 1
- 230000035622 drinking Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 231100000003 human carcinogen Toxicity 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009285 membrane fouling Methods 0.000 description 1
- 239000013335 mesoporous material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012229 microporous material Substances 0.000 description 1
- 230000007886 mutagenicity Effects 0.000 description 1
- 231100000299 mutagenicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 231100000041 toxicology testing Toxicity 0.000 description 1
- 239000003053 toxin Substances 0.000 description 1
- 231100000765 toxin Toxicity 0.000 description 1
- 108700012359 toxins Proteins 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/725—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/14—Dynamic membranes
- B01D69/141—Heterogeneous membranes, e.g. containing dispersed material; Mixed matrix membranes
- B01D69/145—Heterogeneous membranes, e.g. containing dispersed material; Mixed matrix membranes containing embedded catalysts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/063—Titanium; Oxides or hydroxides thereof
-
- B01J35/39—
-
- B01J35/51—
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/0201—Impregnation
- B01J37/0209—Impregnation involving a reaction between the support and a fluid
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/0215—Coating
- B01J37/0221—Coating of particles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
- C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/10—Catalysts being present on the surface of the membrane or in the pores
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/001—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/48—Treatment of water, waste water, or sewage with magnetic or electric fields
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/722—Oxidation by peroxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/727—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation using pure oxygen or oxygen rich gas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/74—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with air
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/76—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with halogens or compounds of halogens
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/78—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with ozone
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
Abstract
Fremgangsmåten består i å bringe en væske som inneholder organisk materiale i kontakt med mikrokapsler som inneholder oksiderende midler i kombinasjon med en foto katalytisk membran. Et system for fjerning av organisk materiale i væsker er også indikert.
Description
Oppfinnelsen angår en effektiv vannbehandlingsprosess for fjerning av organisk materiale i væske, spesielt drikkevann. Fremgangsmåten kombinerer keramiske porøse membraner som har fotokatalytiske egenskaper til å oksidere det organiske stoffet eller fotokatalysatorer i form av partikler med mikro- og nanokapsler som vil avgi sterke oksidasjonsmidler på membranoverflaten.
I dag anvendes klor i stor grad ved behandling av drikkevann. I henhold til toksikologiske undersøkelser og rapporter, er noen desinfeksjonsbiprodukter (f.eks. trihalogenmetan (THM), halogeneddiksyre (HAA), kloritt, klorat, bromat) mulige kreftfremkallende for mennesker. Mesteparten av klorbehovet i ikke-forurenset drikkevann skyldes naturlige organiske materialer (NOM).
Det optimale valg av behandlingsprosesser for å fjerne organisk materiale avhenger av karakteren til de organiske materialer til stede og av den endelige kvalitet som kreves for det behandlede vannet. Generelt er alun det best virkende uorganiske koaguleringsmiddel for fjerning av NOM, farge og turbiditet under vanlige pH forhold (6-7). Det er imidlertid en andel av det organiske materialet som ikke kan bli fjernet ved koagulenngsprosesser og vil kreve ytterligere behandling. Det gjenværende NOM etter behandling påvirker behovet for desinfisering, dannelsen av desinfeksjonsbiprodukter og dannelse av biofilm i fordelingssystemet. Fjerning av biologisk nedbrytbart organisk materiale vil redusere nedbrytning av desinfiseringsmiddel og biofilmvekst i fordelingssystemer.
Valg av en behandlingsprosess for å fjerne organisk materiale vil være avhengig av karakteren til de organiske materialer og graden av fjerning som er nødvendig. Behovet for å fjerne NOM for å forbedre vannkvaliteten utover det som er oppnåelig ved bare koagulermg vil kreve ytterligere behandling. For behandling av vann for drikkeformål er flere avanserte behandlingsteknikker utviklet verden over. Disse faller generelt innenfor tre kategorier: oksidative prosesser, adsorberende midler og membranfiltrering.
Oksidativ prosess:
UV-behandling av NOM fører til progressiv reduksjon i dets molekylvekt, organisk karbon behov og eventuell mineralisering. Produktvannet fra VUV/BAC -prosessen har lav potensiell helserisiko når det gjelder THM, HAA, nitritt, hydrogenperoksid, bromat, cytotoksisitet og mutagenisitet.
En fremgangsmåte som involverer en polymer adsorpsjonsresin som omfatter jern ble spesifikt utformet for fjerning av DOC fra drikkevann. (Morran et al, 1996). Denne prosessen kombinert med pulverisert aktivert karbon (PAC) og koagulerende behandling ble funnet å forbedre mengden av DOC fjernet ved mellom 82-96%, for å redusere klorbehovet og betydelig redusere THM. Bakteriell gjenvekst ble imidlertid øket, og fremhever den kritiske forskjell mellom å anvende en behandling for å redusere NOM konsentrasjon og å endre NOM karakter.
Adsorberende midler:
Når aktivert karbon blir benyttet for fjerning av problem mikroforurensninger, så som smaks- og luktforbindelser, algetoksiner eller pesticider, påvirker NOM betydelig dets effektivitet. Sterk konkurranse for adsorpsjonssetene resulterer i høyere doserings-behov for pulverisert aktivert karbon (PAC) og kortere levetid for granulære aktiverte karbon(GAC)filtre. NOM karakteren spiller også en rolle i den konkurrerende effekt, med NOM i molekylvektområde lignende målforbindelsen som forårsaker den største konkurranse og derfor den største effekt på adsorpsjon.
Membranfiltrering:
Mikrofiltrering/Ultrafiltreringsmembraner fjerner lite NOM ettersom størrelsen av molekylene vanligvis er mindre enn porestørrelsen til membranene (se Tabell 1). NOM avsettes imidlertid på lavtrykksmembraner og kjemisk rensing er nødvendig for å gjenopprette gjennomstrømningen. Sammensetningen av NOM har en sterk innvirkning på avsetningshastigheten: hydrofile nøytrale forbindelser med høy molekylvekt synes å ha en stor innvirkning på gjengroingshastigheten.
Koagulerende midler reduserer nesten alltid hastigheten for membran gjengroing (fouling). Tilsetning av partikler, så som magnetitt, med et koagulerende middel kan forbedre membranytelsen ved å øke porøsiteten til filterkaken. UV-nedbrytning av NOM før membraner senker gjengroingshastigheten for membraner.
Anvendelse av fotokatalyse for væskebehandling er begrenset på grunn av vanskelighetene ved å ha effektiv kontakt mellom fotokatalysatorer og reaktanter i væske og i å forsyne fotokatalysatorene med tilstrekkelig lys. Dispergerende fotokatalysatorer som har fin pulverform i væske øker kontakten mellom fotokatalysatorer og reaktanter i væske. Imidlertid er separering av de fine fotokatalysatorene fra væsken vanskelig. I tillegg reduserer pulveret i væsken raskt lysstyrken i dybde-retningen. Følgelig kan en stor del av fotokatalysatorene få for lite tilførsel av lys. Siden fotokatalytisk aktivitet avhenger av lysstyrken kan ikke konfigurasjonen av dispergerende fotokatalysatorer gi den optimale oksidasjonsytelse til det fotokatalytiske materialet.
Immobilisert katalysator er foretrukket på den måten at fremgangsmåten ikke krever ekstra utstyr for å separere ut katalysatoren. I tillegg kan katalysatortap under behandlingen bli ubetydelig, noe som er viktig når dyr katalysatorer anvendes i systemet. Videre vil lys bh jevnt forsynt til fotokatalysatoren uavhengig av fotokatalysatorens plassering i væsken.
I et slikt immobilisert katalysatorsystem, kan væske strømme over katalysatoren (jf. US 5 779,912) og gjennom katalysatorlaget ("Photocatalytic membrane reactor using porous titanium oxide membranes ,Tsuru, T; Toyosada, T; Yoshioka, T, et al., J. Chem Eng. Japan, Vol. 36 (9), p. 1063-1069 (2003)). Ekstra gass kan tilsettes til reaksjonsfeltet ved anvendelse av membran (photo-WaterCatox, WO 02/074701.) Når væske tilføres over katalysatoren med parallell strøm i forhold til det katalytiske laget, foretrekkes turbulent strøm og tynt væskelag over det katalytiske laget for å lette kontakten mellom reaktanter i væsken og fotokatalysator og for å opprettholde lysstyrken så sterk som mulig og for å øke katalysator/reaktant-forholdet. Derimot, hvis væsken går gjennom det katalytiske lag, vil reaktanter bh transportert til katalysatoren ved diffusjon og også med strømmen.
Denne konfigurasjon er fordelaktig for transporten. Imidlertid kan det også forårsake problemer: gjennomtrengningsveiene er i nanometerstørrelse i det katalytiske lag og veiene kan bh tettet etter en viss driftstid med partikler eller molekyler i væsken. Tilstopning forårsaker trykkøkning på væskesiden og reduksjon av gjennom-strømningsmengden som går gjennom laget. I tillegg er det nødvendig med et høyere trykk, slik som 5 - 100 bar, for å oppnå tilstrekkelig gjennomstrømningsmengde som går gjennom det katalytisk lag da gjennomtrengningen blir redusert både ved motstanden av katalysatorlaget og det porøse bærende laget.
Innkapslingen av fotokatalysatoren (for eksempel Ti02) kunne i mange tilfeller øke de optiske/fotokatalytiske egenskaper. Innkapslingen av oksidasjonsmidler, så som H202 i Ti02 kapsler, kunne imidlertid ytterligere øke de fotokatalytiske egenskapene. Den kontrollerte frigjøring av oksidasjonsmidlene kunne betydelig forbedre effektiviteten av fotokatalysatorene.
Fordelene med innkapsling av oksidasjonsmidler inne i fotokapslene kan listes opp som følger: 1) Forenkle metoden med å tilsette oksidasjonsmidler til fotokatalysatorene når anvendt i prosesser. 2) Gi et barrierelag rundt oksidasjonsmidler og således, forbedre levetiden til oksidasjonsmidlet ved å frigjøre det på en kontrollert måte. 3) Forbedre effektiviteten og varigheten til fotokatalysatorene ved å frigjøre oksidasjonsmidlene på en kontrollert måte. 4) Redusere tilstopning ved å immobilisere de reduserte forbindelser (hvis noen) til fotokatalysatormembranen.
Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for fjerning av organisk materiale i væsker, spesielt fortynnet, toksisk organisk materiale i vann, ved å bringe væsken i kontakt med mikrokapsler 2 som inneholder oksidasjonsmidler, i kombinasjon med en fotokatalytisk membran 3.
Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer videre et system for fjerning av organisk materiale i væsker, spesielt fortynnet, toksisk organisk materiale i vann, omfattende en fotokatalytisk membran 3 i kombinasjon med mikrokapsler 2 inneholdende oksidasjonsmidler.
Mikrokapslene kan fremstilles av porøse materialer, f.eks. mesoporøse eller mikroporøse materialer.
Videre kan mikrokapslene fremstilles av fotokatalytisk materiale, f.eks. Ti02.
JP 2003096399 beskriver anvendelse av en fotokatalytisk mikrokapsel av Ti02.
En fotokatalysatorbærer for anvendelse i vannbehandling basert på foto ka ta lysa tor-belagte partikler som har kjerneskallstruktur er rapportert i JP 2006247621.
Mikrokapslene kan også være lagd av uorganiske materialer som metalloksider eller organiske uorganiske hybridmaterialer.
Mikrokapslene kan enten være dispergert eller anbragt/festet på et mesh-filter som har meget mindre transportmotstand enn den porøse bæreren, som har porer av nano- til mikrometerstørrelse med mm tykkelse. Mesh-filteret kan være hydrofobt eller hydrofilt og har affinitet til reaktanter i væske.
Kapsler i væske øker den totale transporten av reaktanter til den katalytiske overflaten. I tillegg er trykkfallet i reaktoren mindre sammenlignet med tilfellet hvor strøm passerer gjennom membranen og høyt trykk er ikke nødvendig og gir et enklere og billigere enhetsdesign. Videre gir kombinasjonen av lyskilde og nett hvor kapsler er immobilisert bedre lystilførsel til fotokatalysatoren som er på overflaten av kapselen.
Figur 1 viser én mulig konfigurasjon av det katalytiske membranfilter.
Fotokatalysatorer 12 er immobilisert/festet på et mesh-filter 13, som har porestørrelse i området 1 pm til 1 cm og tykkelse i et område noen få pm til 1 cm. Lys kan innføres ved hjelp av fiber, lyspære eller annen metode 14. Mange fotokatalytiske mesh-filtere 13, 15 og lyskilder 14 kan kombineres som vist i illustrasjonen i Fig. 1. I denne konfigurasjon blir væsken innført fra én side 16, går gjennom den kombinerte struktur og kommer ut fra enheten 17.
Fordelene med denne konfigurasjon er: mindre transportmotstand, bedre massetransport av reaktant(er) til den katalytiske overflate, stasjonær katalysator, kort avstand fra lyskilden til katalysatoren, tilførsel av oksidasjonsmiddelet fra kapslene.
Figur 2 viser tre typiske strukturer av fotokatalytiske mikro- eller nanokapsler.
Til venstre: hul fotokatalysator (18). Partikkelen består av fotokatalytiske lag (skall), som kan være tette eller porøse. Kapselen er hul.
I midten: Kjernen (19) av kapselen (18) er fylt med væske, fast stoff eller gass som har oksiderende egenskap i seg selv eller genererer oksidanter ved fotokatalyse. Kapsler kan også være fylt med reduksjonsmidler eller andre kjemikalier.
Til høyre: Det sentrale hulrom i skallet har blanding av to eller flere av gass, væske og/eller fast stoff. Figur 3 illustrerer én utførelsesform ifølge oppfinnelsen. Kapsler 2 er immobilisert på en porøs membran 3. Porøs membran kan fremstilles av oksider så som alumina, titanoksid, silika, av metall, så som rustfritt stål, av adsorberende midler så som karbon, leire eller av andre materialer. Porestørrelse kan for eksempel være fra 1 nm til 100 pm. Væske som inneholder molekyler 1 som skal behandles blir matet fra én side av membranen 3. Linje 4 med tilførsel av væske har noe overtrykk i forhold til den permeable linje 6. Reaksjon forekommer på de katalytiske kapsler 2 med lys 5. Porøs membran 3 virker ikke bare som en bærer av kapsler 2 men også som en sikt: større molekyler vil ikke gå gjennom membranen. Figur 4 illustrerer en annen utførelsesform ifølge oppfinnelsen. Kapsler 2 er immobilisert på en porøs membran 3 og på et mesh-filter 9. Mesh-filteret har en stor porestørrelse, så som 10 - 10000 pm, for å redusere vanngjennomtrengnings-motstanden. Væske som inneholder molekyler 1 som skal behandles, blir tilført på én side av membranen 7, strømmer over membranen og går ut fra membranenheten 10. Reaksjon forekommer på eller nære kapslene 2 immobilisert på membranen 3 og/eller filteret 9. Gass, så som oksygen, ozon, luft, anriket luft, hydrogen, metan, klor eller væske, så som hydrogenperoksid, kan tilføres fra den andre side av membranen 8. Denne ytterligere gass eller væske øker oksidasjonsreaksjonen. Figur 5 illustrerer en annen utførelsesform ifølge oppfinnelsen. Kapsler 2 er immobilisert på en porøs membran 3. Mesh-filter som beskrevet i Figur 4 kan
anvendes i tillegg. Væske inneholdende molekyler 1 som skal behandles, blir tilført på én side av membranen 7, strømmer over membranen og går ut fra membranenheten 10. Elektrisk felt 11 blir påført for å øke diffusjonen av molekyl 1 som skal behandles,
til kapslene. Membranen må ha elektrisk ledningsevne og kan fremstilles av metaller eller belegges av metall. Reaksjon forekommer på eller nær kapslene 2 immobilisert på membranen 3 og/eller filteret 9. Gass, så som oksygen, ozon, luft, anriket luft, hydrogen, metan, klor eller væske, så som hydrogenperoksid, kan leveres fra den andre siden av membranen 8. Denne ytterligere gass eller væske forbedrer reaksjonen ved, for eksempel å forsterke oksidasjonen, hydrogeneringen eller andre reaksjoner.
Claims (12)
1 Fremgangsmåte for fjerning av organisk materiale i væsker, spesielt
fortynnet, toksisk organisk materiale i vann,
karakterisert ved
å bringe væsken i kontakt med mikrokapsler (2) inneholdende oksidasjonsmidler, i kombinasjon med en fotokatalytisk membran (3).
2 Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor mikrokapslene (2) er immobilisert på membranen (3) og væsken presses gjennom membranen ved trykk.
3 Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor mikrokapslene (2) er immobilisert på membranen (3) og på et mesh-filter (9),
væsken strømmer langs membranen, gass tilføres fra den andre side av membranen som virker som en kontaktor mellom væskefasen og en gassfase.
4 Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor mikrokapslene (2) er immobilisert på membranen (3) og membranen virker som en kontaktor mellom væskefasen og en gassfase og et elektrisk felt blir påført.
5. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1 til 4, hvor skallet til kapslene er lagd av porøse materialer.
6. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1 til 4, hvor det porøse skallet til kapslene er lagd av fotokatalytiske materialer.
7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, hvor fotokatalysatoren fortrinnsvis blir valgt blant oksider, nitrater, sulfider, karbider, metallkomplekssalter, organiske halvledermaterialer og metaller, blandinger derav og doping av disse materialer med for eksempel N, S, Pt og andre ioner og metaller.
8. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1 til 7, hvor kapslene er fylt med 02, luft, oksygenanriket luft, ozon, H202, kaliumpermanganat (KMn04), jod (I), eller hvilket som helst annet oksiderende stoff.
9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor kapslene er til stede i membranporene eller ved membranoverflaten.
10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor kapslene er til stede i væsken.
11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor kapslene er til stede både i væsken og på membranen.
12. System for fjerning av organisk materiale i væsker, spesielt fortynnet, toksisk organisk materiale i vann,
karakterisert ved at
det omfatter en fotokatalytisk membran (3) i kombinasjon med mikrokapsler (2) inneholdende oksidasjonsmidler.
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20083578A NO328918B1 (no) | 2008-08-18 | 2008-08-18 | Fremgangsmate og system for fjerning av organisk materiale i vaesker |
| EP09808445.2A EP2326597B1 (en) | 2008-08-18 | 2009-08-18 | Process and system for removal of organics in liquids |
| PCT/NO2009/000291 WO2010021552A1 (en) | 2008-08-18 | 2009-08-18 | Process and system for removal of organics in liquids |
| US13/059,607 US20110210080A1 (en) | 2008-08-18 | 2009-08-18 | Process and System for Removal of Organics in Liquids |
| JP2011523762A JP2012500115A (ja) | 2008-08-18 | 2009-08-18 | 液体中の有機物の除去のための方法及びシステム |
| ES09808445T ES2531025T3 (es) | 2008-08-18 | 2009-08-18 | Procedimiento y sistema para la eliminación de componentes orgánicos en líquidos |
| CN200980137216.XA CN102159507A (zh) | 2008-08-18 | 2009-08-18 | 用于去除液体中的有机物的方法和体系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20083578A NO328918B1 (no) | 2008-08-18 | 2008-08-18 | Fremgangsmate og system for fjerning av organisk materiale i vaesker |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20083578L NO20083578L (no) | 2010-02-19 |
| NO328918B1 true NO328918B1 (no) | 2010-06-14 |
Family
ID=41707321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20083578A NO328918B1 (no) | 2008-08-18 | 2008-08-18 | Fremgangsmate og system for fjerning av organisk materiale i vaesker |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20110210080A1 (no) |
| EP (1) | EP2326597B1 (no) |
| JP (1) | JP2012500115A (no) |
| CN (1) | CN102159507A (no) |
| ES (1) | ES2531025T3 (no) |
| NO (1) | NO328918B1 (no) |
| WO (1) | WO2010021552A1 (no) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130034464A1 (en) * | 2011-08-03 | 2013-02-07 | Src, Inc. | Active decontamination microcapsule filtration media |
| US9302227B2 (en) * | 2011-09-02 | 2016-04-05 | Membrane Technology And Research, Inc. | Membrane separation assembly for fuel gas conditioning |
| WO2014144718A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Carus Corporation | Sustained release reactant blends |
| KR101567388B1 (ko) * | 2013-07-02 | 2015-11-10 | 한국과학기술연구원 | 중공코어 및 기공성 쉘층을 가지는 금속산화물 복합체 및 그 제조방법 |
| CN107867748B (zh) * | 2016-09-28 | 2020-11-17 | 南京工业大学 | 一种有机半导体二苯基蒽唑啉化合物光催化氧化处理亚甲基蓝废水方法 |
| CN106517405A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-03-22 | 东华大学 | 一种包覆金属配合物的磁性微胶囊的制备方法 |
| GB201816556D0 (en) * | 2018-10-10 | 2018-11-28 | Glasport Bio Ltd | Treatments of organic waste |
| JP2020081996A (ja) * | 2018-11-28 | 2020-06-04 | 株式会社日本フォトサイエンス | 紫外線処理方法及びシステム |
| CN109772454B (zh) * | 2019-02-28 | 2021-07-27 | 清华大学深圳研究生院 | 光催化膜及其制备方法和对消毒副产物前体物的降解应用 |
| CN113003652A (zh) * | 2021-03-03 | 2021-06-22 | 贵州大学 | 一种高效活化过硫酸盐降解水中有机污染物的方法 |
| CN114260001A (zh) * | 2021-11-11 | 2022-04-01 | 宁夏浦士达环保科技有限公司 | 一种活性炭复活方法 |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT389099B (de) * | 1987-09-08 | 1989-10-10 | Simmering Graz Pauker Ag | Verfahren und vorrichtung zur reinigung einer mit organischen und/oder anorganischen fremdstoffen belasteten fluessigkeit, sowie verwendung einer halbleiterschicht |
| JPH09225321A (ja) | 1995-04-14 | 1997-09-02 | Sekisui Chem Co Ltd | 光触媒体 |
| JP2888185B2 (ja) * | 1996-01-24 | 1999-05-10 | 日本電気株式会社 | 紫外線酸化装置 |
| RU2117517C1 (ru) * | 1996-07-16 | 1998-08-20 | Институт физиологически активных веществ РАН | Способ очистки воды от растворенных органических веществ |
| US6117337A (en) * | 1997-01-31 | 2000-09-12 | Lynntech, Inc. | Enhanced photocatalytic oxidation of organics using a porous titanium dioxide membrane |
| US5779912A (en) * | 1997-01-31 | 1998-07-14 | Lynntech, Inc. | Photocatalytic oxidation of organics using a porous titanium dioxide membrane and an efficient oxidant |
| US6136186A (en) * | 1997-01-31 | 2000-10-24 | Lynntech, Inc. | Photocatalytic oxidation of organics using a porous titanium dioxide membrane and an efficient oxidant |
| JP2000334446A (ja) * | 1999-05-27 | 2000-12-05 | Takuma Co Ltd | 水処理方法及び水処理装置 |
| NO313994B1 (no) | 2001-03-12 | 2003-01-13 | Due Miljoe As | Våtoksidasjon ved hjelp av en porös katalytisk kontaktor |
| JP2003096399A (ja) | 2001-09-25 | 2003-04-03 | Washin Chemical Industry Co Ltd | 光触媒カプセル含有コーティング組成物及び光触媒カプセル含有塗膜構造体 |
| JP4048273B2 (ja) * | 2002-02-27 | 2008-02-20 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 紫外・可視光活性触媒 |
| JP3681365B2 (ja) * | 2002-08-06 | 2005-08-10 | エア・ウォーター株式会社 | 光触媒反応による水浄化方法および装置 |
| US20050035066A1 (en) * | 2003-08-13 | 2005-02-17 | Martin Perry L. | Combining a solvent-activated reactor and a halogen for enhanced oxidation |
| ITMI20040058A1 (it) * | 2004-01-19 | 2004-04-19 | Maria Letizia Stefanelli | Membrane fotocatalitiche |
| JP4738851B2 (ja) | 2005-03-14 | 2011-08-03 | 大東化成工業株式会社 | 光触媒担持体の製造方法 |
| JP2007039268A (ja) * | 2005-08-02 | 2007-02-15 | Casio Comput Co Ltd | 改質方法及び燃料供給装置 |
| EP1971426A1 (de) * | 2006-01-11 | 2008-09-24 | P & W Invest Vermögensverwaltungsgesellschaft mbH | Hüllenmembran zur abgabe eines eingeschlossenen wirkstoffs, ein verfahren zur herstellung sowie deren verwendung |
| CN101443272A (zh) * | 2006-05-15 | 2009-05-27 | 弗吉尼亚联邦大学 | 用于受控和持续产生并输送过氧化物的方法和组合物 |
| WO2008076082A1 (en) | 2006-12-20 | 2008-06-26 | Nanyang Technological University | Microspheric tio2 photocatalyst |
-
2008
- 2008-08-18 NO NO20083578A patent/NO328918B1/no not_active IP Right Cessation
-
2009
- 2009-08-18 US US13/059,607 patent/US20110210080A1/en not_active Abandoned
- 2009-08-18 CN CN200980137216.XA patent/CN102159507A/zh active Pending
- 2009-08-18 WO PCT/NO2009/000291 patent/WO2010021552A1/en active Application Filing
- 2009-08-18 ES ES09808445T patent/ES2531025T3/es active Active
- 2009-08-18 EP EP09808445.2A patent/EP2326597B1/en not_active Not-in-force
- 2009-08-18 JP JP2011523762A patent/JP2012500115A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20110210080A1 (en) | 2011-09-01 |
| ES2531025T3 (es) | 2015-03-09 |
| WO2010021552A1 (en) | 2010-02-25 |
| EP2326597A4 (en) | 2013-06-12 |
| NO20083578L (no) | 2010-02-19 |
| EP2326597A1 (en) | 2011-06-01 |
| EP2326597B1 (en) | 2014-11-19 |
| CN102159507A (zh) | 2011-08-17 |
| JP2012500115A (ja) | 2012-01-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO328918B1 (no) | Fremgangsmate og system for fjerning av organisk materiale i vaesker | |
| Kumari et al. | Photo-catalytic membrane reactors for the remediation of persistent organic pollutants–A review | |
| Huang et al. | Degradation of natural organic matter by TiO2 photocatalytic oxidation and its effect on fouling of low-pressure membranes | |
| Pendergast et al. | A review of water treatment membrane nanotechnologies | |
| Ganiyu et al. | Coupling of membrane filtration and advanced oxidation processes for removal of pharmaceutical residues: A critical review | |
| Augugliaro et al. | The combination of heterogeneous photocatalysis with chemical and physical operations: A tool for improving the photoprocess performance | |
| Yang et al. | Super-adsorptive and photo-regenerable carbon nanotube based membrane for highly efficient water purification | |
| JP5045099B2 (ja) | 超純水製造装置及び超純水製造装置の運転方法 | |
| Anis et al. | Electrically conductive membranes for contemporaneous dye rejection and degradation | |
| Sarasidis et al. | A hybrid photocatalysis–ultrafiltration continuous process: The case of polysaccharide degradation | |
| US20110150734A1 (en) | Photo-Catalytic Membrane Reactor | |
| KR20110053946A (ko) | 유기물 함유수의 처리 방법 및 장치 | |
| KR100623326B1 (ko) | 배수의 처리방법 | |
| Yaghmaeian et al. | Oxidation of acetaminophen in the ozonation process catalyzed with modified MgO nanoparticles: effect of operational variables and cytotoxicity assessment | |
| Ke et al. | Integrating efficient filtration and visible-light photocatalysis by loading Ag-doped zeolite Y particles on filtration membrane of alumina nanofibers | |
| Li et al. | Polymeric catalytic membrane for ozone treatment of DEET in water | |
| Molinari et al. | Photocatalytic membrane reactors for water treatment | |
| Karnik et al. | Use of salicylic acid as a model compound to investigate hydroxyl radical reaction in an ozonation–membrane filtration hybrid process | |
| US20180050323A1 (en) | Water purification catalyst, water purifier, beverage maker and method | |
| Heng et al. | Preparation of composite zeolite membrane separator/contactor for ozone water treatment | |
| Erdim et al. | Hybrid photocatalysis/submerged microfi ltration membrane system for drinking water treatment | |
| Halim et al. | Performances of submerged membrane photocatalysis reactor during treatment of humic substances | |
| Loddo et al. | Membranes for photocatalysis in water and wastewater treatment | |
| Alias et al. | Photocatalytic materials-based membranes for efficient water treatment | |
| JP2007090288A (ja) | 逆浸透膜分離方法および逆浸透膜分離装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |