https://oldena.lpnu.ua/handle/ntb/55787| Title: | Synthesis and Characterization of Indigenous Hydrophilized Polyvinylidene Fluoride Membrane for Drinking Water Purification: Experimental Study and Modeling Aspects |
| Other Titles: | Синтез та характеристика гідрофілізованих полівініліденфлуоридних мембран для очищення питної води: експериментальні дослідження та моделювання |
| Authors: | Ravichand, Kancharla Kumar, Vadeghar Ramesh Reddy, Ginuga Prabhaker Sridhar, Sundergopal |
| Affiliation: | Osmania University CSIR-Indian Institute of Chemical Technology |
| Bibliographic description (Ukraine): | Synthesis and Characterization of Indigenous Hydrophilized Polyvinylidene Fluoride Membrane for Drinking Water Purification: Experimental Study and Modeling Aspects / Kancharla Ravichand, Vadeghar Ramesh Kumar, Ginuga Prabhaker Reddy, Sundergopal Sridhar // Chemistry & Chemical Technology. — Lviv : Lviv Politechnic Publishing House, 2020. — Vol 14. — No 2. — P. 239–250. |
| Bibliographic description (International): | Synthesis and Characterization of Indigenous Hydrophilized Polyvinylidene Fluoride Membrane for Drinking Water Purification: Experimental Study and Modeling Aspects / Kancharla Ravichand, Vadeghar Ramesh Kumar, Ginuga Prabhaker Reddy, Sundergopal Sridhar // Chemistry & Chemical Technology. — Lviv : Lviv Politechnic Publishing House, 2020. — Vol 14. — No 2. — P. 239–250. |
| Is part of: | Chemistry & Chemical Technology, 2 (14), 2020 |
| Issue: | 2 |
| Volume: | 14 |
| Issue Date: | 24-Jan-2020 |
| Publisher: | Видавництво Львівської політехніки Lviv Politechnic Publishing House |
| Place of the edition/event: | Львів Lviv |
| DOI: | doi.org/10.23939/chcht14.02.239 |
| Keywords: | гідрофілізований полівініліденфлуор ультрафільтрація мутність глутаральдегід структурування полівініловий спирт hydrophilized polyvinylidene fluoride ultrafiltration turbidity glutaradehyde cross-linking polyvinyl alcohol |
| Number of pages: | 12 |
| Page range: | 239-250 |
| Start page: | 239 |
| End page: | 250 |
| Abstract: | Проведено гідрофілізацію полівініліденфлуоридних мембран (ПВДФ) внаслідок змішування з полівініловим спиртом (ПВС), і подальшим зшиванням із
глутаральдегідом. Синтезовані мембрани досліджені в процесах очищення поверхневих вод. Для вивчення поверхневої і поперечної морфології та міжмолекулярних
взаємодій проведені дослідження мембран з використанням скануючої електронної мікроскопії та спектроскопії Фур’є. Вивчено вплив параметрів, а саме: тиску, часу та
концентрації зшиваючого агента на ефективність процесу. Для прогнозування впливу концентраційної поляризації на ефективність розділення і частоту
зворотного промивання на основі експериментально встановлених даних граничного потоку, осмотичного тиску та моделі
блокування пор знайдено відповідну теоретичну модель. Встановлено, що модель осмотичного тиску є придатною моделлю,
а прогнозовані результати добре узгоджуються з експериментальними даними. Після перевірки моделі для синтезованої
мембрани, проведено симуляцію для прогнозування утворення осаду та визначено час зворотного промивання 97 год. Для підтвердження економічної доцільності
розробленого процесу проведено оцінку вартості пілотної установки потужністю 1000 м3/добу Indigenous polyvinylidene fluoride (PVDF) membrane was hydrophilized by blending with polyvinyl alcohol (PVA) which was further cross-linked with glutaraldehyde and tested for surface water purification. Synthesized membranes were characterized by SEM and FTIR to study the surface and cross-sectional morphologies and intermolecular interactions, respectively. The effect of parameters, namely feed pressure, operational time, and the cross-linking agent concentration on the process efficiency was studied. PVDF/PVA blend membrane exhibited a reasonable process flux of 205 l/m2·h at 0.5 MPa and ambient temperature of 308 K. Experimental data were fitted to the limiting flux, osmotic pressure and pore blocking model to find the suitable theoretical model to predict the effect of concentration polarization on the separation performance and back flushing frequency. Osmotic pressure model was found to be a suitable model and the predicted results from the model were in agreement with the experimental findings. After the model was validated for the synthesized membrane, the simulation was carried out to predict the cake formation and the back flushing time was found as 97 h. Cost estimation was carried out for a pilot plant of capacity of 1000 m3/day to emphasize the economic feasibility of the developed process. |
| URI: | https://ena.lpnu.ua/handle/ntb/55787 |
| Copyright owner: | © Національний університет “Львівська політехніка”, 2020 © Ravichand K., Kumar V., Reddy G., Sridhar S., 2020 |
| URL for reference material: | https://doi.org/10.1016/S0011-9164(02)00343-0 https://doi.org/10.1016/S0011-9164(01)00139-4 https://doi.org/10.1016/j.memsci.2009.08.032 https://doi.org/10.2166/wst.2012.380 https://doi.org/10.1016/j.memsci.2011.03.014 http://membranejournal.or.kr/journalarticle.php?code=12316 https://doi.org/10.1016/j.desal.2008.10.027 https://doi.org/10.1016/j.watres.2008.08.005 https://doi.org/10.1002/polb.21210 https://doi.org/10.1016/j.desal.2005.07.037 https://doi.org/10.1016/j.memsci.2015.03.009 https://doi.org/10.1016/j.memsci.2014.08.018 https://doi.org/10.1016/j.psep.2016.06.020 https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2015.06.001 https://doi.org/10.1590/S1516-14392006000200014 https://doi.org/10.1021/ie502566b https://doi.org/10.1016/0001-8686(94)00232-2 https://doi.org/10.1080/07373937.2012.683123 https://doi.org/10.1016/j.memsci.2004.09.026 https://doi.org/10.1021/es9610040 https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2012.04.011 |
| References (Ukraine): | [1] Brehant A., Bonnelye V., Perez M.: Desalination, 2002, 144, 353. https://doi.org/10.1016/S0011-9164(02)00343-0 [2] Wilf M., Schierach M.: Desalination, 2001, 135, 61. https://doi.org/10.1016/S0011-9164(01)00139-4 [3] Pathak T., Chung K.: J. Ind. Eng. Chem., 2006, 12, 539. [4] Hashim N., Liu F., Li K.: J. Membrane Sci., 2009, 345, 134. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2009.08.032 [5] Meng X., Zhao L., Wang L. et al.: Water Sci. Technol., 2012, 66, 2074. https://doi.org/10.2166/wst.2012.380 [6] Liu F., Hashim N., Liu Y. et al.: J. Membrane Sci., 2011, 375, 1. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2011.03.014 [7] Mailvaganam M., Goodboy K., Bai J.: US Pat. 6024872, Publ. Feb. 15, 2000. [8] Rhim J.-W., Kim J.-S., Park C.-Y. et al.: Membrane J., 2013, 23, 312. http://membranejournal.or.kr/journalarticle.php?code=12316 [9] Li N., Xiao C., An S., Hu X.: Desalination, 2010, 250, 530. https://doi.org/10.1016/j.desal.2008.10.027 [10] Wang X., Chen C., Liu H., Ma J.: Water Res., 2008, 42, 4656. https://doi.org/10.1016/j.watres.2008.08.005 [11] Linares A., Nogales A., Rueda D., Ezquerra T.: J. Polym. Sci. B, 2007, 45, 1653. https://doi.org/10.1002/polb.21210 [12] Zhang Y., Li H. et al.: Desalination, 2006, 192, 214. https://doi.org/10.1016/j.desal.2005.07.037 [13] Rajaeian B., Heitz A., Tade M., Liu S.: J. Membrane Sci., 2015, 485, 48. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2015.03.009 [14] Li X., Chen Y., Hu X. et al.: J. Membrane Sci., 2014, 471, 118. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2014.08.018 [15] Xu J., Ma C., Cao B. et al.: Proc. Safety Environ. Protect., 2016, 104B, 564, https://doi.org/10.1016/j.psep.2016.06.020 [16] Azmi R., Goh P., Ismail A. et al.: J. Food Eng., 2015, 166, 165. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2015.06.001 [17] dos Reis E., Campos F., Lage A. et al.: Mater. Res., 2006, 9, 185. https://doi.org/10.1590/S1516-14392006000200014 [18] Madhumala M., Satyasri D., Sankarshana T., Sridhar S.: Ind. Eng. Chem. Res. 2014, 53, 17770. https://doi.org/10.1021/ie502566b [19] Chowdari B., Kawamura J., Mizusaki J. (Eds.): Proceeding of the 13th Asian Conference on Solid State Ionics: Ionics for Sustainable World, Sendai Japan, 17-20 July 2012. World Scientific 2012. [20] Bowen W., Jenner F.: Adv. Colloid Interface Sci., 1995, 56, 141. https://doi.org/10.1016/0001-8686(94)00232-2 [21] Iritani E.: Dry. Technol., 2013, 31, 146. https://doi.org/10.1080/07373937.2012.683123 [22] Foley G.: Membrane Filtration: A Problem Solving Approach with MATLAB. Cambridge University Press 2013, 88-103. [23] Gehlert G., Abdulkadir M., Fuhrmann J., Hapke J.: J. Membrane Sci., 2005, 248, 63. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2004.09.026 [24] Chellam S., Jacangelo J., Bonacquisti T.: Environ. Sci. Technol., 1998, 32, 75. https://doi.org/10.1021/es9610040 [25] Perry J.: Chemical Engineers’ Handbook, 4th edn. McGraw Hill, New York 1963. [26] McCabe W., Smith J., Harriott P.: Unit Operations of Chemical Engineering, 5th edn. McGraw Hill, New York 1993. [27] Bai H., Wang X., Zhou Y., Zhang L.: Prog. Nat. Sci. Mater. Int., 2012, 22, 250. https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2012.04.011) |
| References (International): | [1] Brehant A., Bonnelye V., Perez M., Desalination, 2002, 144, 353. https://doi.org/10.1016/S0011-9164(02)00343-0 [2] Wilf M., Schierach M., Desalination, 2001, 135, 61. https://doi.org/10.1016/S0011-9164(01)00139-4 [3] Pathak T., Chung K., J. Ind. Eng. Chem., 2006, 12, 539. [4] Hashim N., Liu F., Li K., J. Membrane Sci., 2009, 345, 134. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2009.08.032 [5] Meng X., Zhao L., Wang L. et al., Water Sci. Technol., 2012, 66, 2074. https://doi.org/10.2166/wst.2012.380 [6] Liu F., Hashim N., Liu Y. et al., J. Membrane Sci., 2011, 375, 1. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2011.03.014 [7] Mailvaganam M., Goodboy K., Bai J., US Pat. 6024872, Publ. Feb. 15, 2000. [8] Rhim J.-W., Kim J.-S., Park C.-Y. et al., Membrane J., 2013, 23, 312. http://membranejournal.or.kr/journalarticle.php?code=12316 [9] Li N., Xiao C., An S., Hu X., Desalination, 2010, 250, 530. https://doi.org/10.1016/j.desal.2008.10.027 [10] Wang X., Chen C., Liu H., Ma J., Water Res., 2008, 42, 4656. https://doi.org/10.1016/j.watres.2008.08.005 [11] Linares A., Nogales A., Rueda D., Ezquerra T., J. Polym. Sci. B, 2007, 45, 1653. https://doi.org/10.1002/polb.21210 [12] Zhang Y., Li H. et al., Desalination, 2006, 192, 214. https://doi.org/10.1016/j.desal.2005.07.037 [13] Rajaeian B., Heitz A., Tade M., Liu S., J. Membrane Sci., 2015, 485, 48. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2015.03.009 [14] Li X., Chen Y., Hu X. et al., J. Membrane Sci., 2014, 471, 118. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2014.08.018 [15] Xu J., Ma C., Cao B. et al., Proc. Safety Environ. Protect., 2016, 104B, 564, https://doi.org/10.1016/j.psep.2016.06.020 [16] Azmi R., Goh P., Ismail A. et al., J. Food Eng., 2015, 166, 165. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2015.06.001 [17] dos Reis E., Campos F., Lage A. et al., Mater. Res., 2006, 9, 185. https://doi.org/10.1590/S1516-14392006000200014 [18] Madhumala M., Satyasri D., Sankarshana T., Sridhar S., Ind. Eng. Chem. Res. 2014, 53, 17770. https://doi.org/10.1021/ie502566b [19] Chowdari B., Kawamura J., Mizusaki J. (Eds.): Proceeding of the 13th Asian Conference on Solid State Ionics: Ionics for Sustainable World, Sendai Japan, 17-20 July 2012. World Scientific 2012. [20] Bowen W., Jenner F., Adv. Colloid Interface Sci., 1995, 56, 141. https://doi.org/10.1016/0001-8686(94)00232-2 [21] Iritani E., Dry. Technol., 2013, 31, 146. https://doi.org/10.1080/07373937.2012.683123 [22] Foley G., Membrane Filtration: A Problem Solving Approach with MATLAB. Cambridge University Press 2013, 88-103. [23] Gehlert G., Abdulkadir M., Fuhrmann J., Hapke J., J. Membrane Sci., 2005, 248, 63. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2004.09.026 [24] Chellam S., Jacangelo J., Bonacquisti T., Environ. Sci. Technol., 1998, 32, 75. https://doi.org/10.1021/es9610040 [25] Perry J., Chemical Engineers’ Handbook, 4th edn. McGraw Hill, New York 1963. [26] McCabe W., Smith J., Harriott P., Unit Operations of Chemical Engineering, 5th edn. McGraw Hill, New York 1993. [27] Bai H., Wang X., Zhou Y., Zhang L., Prog. Nat. Sci. Mater. Int., 2012, 22, 250. https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2012.04.011) |
| Content type: | Article |
| Appears in Collections: | Chemistry & Chemical Technology. – 2020. – Vol. 14, No. 2 |
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| 2020v14n2_Ravichand_K-Synthesis_and_Characterization_239-250.pdf | 1.14 MB | Adobe PDF | View/Open | |
| 2020v14n2_Ravichand_K-Synthesis_and_Characterization_239-250__COVER.png | 572.34 kB | image/png | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.