DUGi

From ageing analysis to second life: a sustainable approach to osmosis membrane recycling

http://dugi.udg.edu/item/http:@@@@hdl.handle.net@@10256@@28361

ENG-. In this study, constraints appearing during operational membrane life such as the effects of drying, industrial use, and chemical exposure on RO membranes were systematically assessed to better understand their impact on membrane performance and to evaluate whether these factors pose limitations for membrane recycling. Similar approach was also directed to forward osmosis (FO) membranes, an emerging technology with similar composition with polyamide (PA) selective layer coated on a polysulfone (PSf) layer. Results showed that drying significantly reduces membrane permeabilities (65% for new membranes, 55% for SW30-used and 85% for BW30-used). However, after ethanol-soaking, a partial recovery was observed, indicating that the PA layer damage may be reversible to some extent. In contrast, for the PSf layer, drying caused irreversible damage (90% permeability loss for new membranes, 35% for SW30-used and 70% for BW30-used), including surface cracking, leading to a complete loss of functional properties. Industrial use was also evaluated for both PA and PSf layers. The results indicated performance degradation, mainly due to pore compaction in the PSf layer and partial degradation of the PA layer, confirming the impact of long-term use on membrane integrity. The study further examined chemical exposure, using a three-step free chlorine protocol to selectively degrade the PA layer. This process successfully produced nanofiltration (NF)- and ultrafiltration (UF)-like membranes, confirming the feasibility of transforming end-of-life (EoL) RO membranes into membranes with different separation properties. In parallel, the resistance of membranes to extreme pH conditions was tested. While membranes exhibited good resistance at acidic (slightly changes in permeability), neutral and basic pH values, the addition of 10 ppm free chlorine triggered degradation, particularly under neutral and basic conditions

CAT-. En aquest estudi, limitacions que apareixen durant la vida operativa de les membranes com per exemple els efectes de l’assecat, l’ús industrial i l’exposició química sobre membranes d’OI es van avaluar sistemàticament per entendre millor el seu impacte en el rendiment i determinar si aquests factors són limitant pel reciclatge de membranes. Un enfocament similar també es va dirigir a les membranes d’osmosi directa (OD), una tecnologia emergent amb una composició similar, amb una capa selectiva de poliamida (PA) recoberta en una capa de polisulfona (PSf). Els resultats van mostrar que l’assecat redueix significativament la permeabilitat (65% les noves membranes, 55% la SW30-used i 85% la BW30-used). Tot i això, després de la immersió en etanol, es va observar una recuperació parcial, la qual cosa indica que el dany a la capa de PA podria ser parcialment reversible. En canvi, en el cas de la capa de PSf, l’assecat va provocar danys irreversibles (90% pèrdua de la permeabilitat en les noves membranes, 35% en la SW30-used i 70% per la BW30-used)., com esquerdes a la superfície, que van suposar la pèrdua total de les propietats funcionals. També es va avaluar l’impacte de l’ús industrial a les capes de PA i PSf. Els resultats van indicar una disminució del rendiment, principalment per la compactació dels porus en la capa de PSf i la degradació parcial de la capa de PA, confirmant l’impacte de l’ús prolongat en la integritat de les membranes. L’estudi va analitzar a més l’exposició química, utilitzant un protocol en tres etapes amb clor lliure per degradar selectivament la capa de PA. Aquest procés va permetre obtenir membranes amb propietats similars a les de la nanofiltració (NF) i ultrafiltració (UF), confirmant la viabilitat de transformar membranes d’OI al final de la seva vida útil (EoL) en membranes amb diferents propietats de separació. Paral·lelament, es va provar la resistència de les membranes a condicions extremes de pH. Tot i que van mostrar bona resistència en medis àcids (petites variacions en la permeabilitat), neutres i bàsics, l’addició de 10 ppm de clor lliure va provocar la seva degradació, especialment en condicions neutres i bàsiques

Programa de Doctorat en Ciència i Tecnologia de l’Aigua

Universitat de Girona