Ultrafiltration using modified membranes and classic nanofiltration for the separation of micropollutants

W pracy podjęto badania nad oceną nisko- i wysokociśnieniowej filtracji membranowej pod kątem separacji wybranych mikrozanieczyszczeń, tj. bisfenolu A (BPA) oraz 17α-etynyloestradiolu (EE2). Obydwa związki należą do substancji aktywnych endokrynnie (ang. Endocrine Disrupters Compounds (EDCs)), które niekorzystnie wpływają na organizmy żywe występujące w wodach naturalnych, stąd potrzeba ich skutecznego usuwania z odpływów z oczyszczalni ścieków. W pracy porównawczo badano klasyczną membranę do nanofitracji o symbolu NF-90 firmy Dow Filmtec (USA) oraz wytworzoną membranę ultrafiltracyjną z polieterosulfonu (PES), zmodyfikowaną nanorurkami (SWCNT), oznaczoną jako UF-PES-SWCNT. Oczyszczaniu poddano odpływ modelowy zawierający wzorce badanych mikrozanieczyszczeń w stężeniu 500 μg/dm3. Na podstawie przeprowadzonych badań dotyczących separacji bisfenolu A oraz 17α-etynyloestradiolu w procesie ultra- i nanofiltracji wykazano, że współczynnik retencji zależał zarówno od rodzaju procesu, jak i usuwanego związku. W przypadku membrany nanofiltracyjnej efektywność usuwania BPA wynosiła 90%, a dla EE2 95%. Wartości tego parametru dla membrany ultrafiltracyjnej zmodyfikowanej nanorurkami była nieznacznie niższa, tj. 70% dla BPA i 92% dla EE2. Na podstawie tych wyników stwierdzono, że niezależnie od rodzaju membrany 17α-etynyloestradiol był usuwany w znacznie wyższym stopniu niż bisfenol A. Może to być spowodowane większym powinowactwem tego związku do polimerów membranotwórczych, wynikającym z dużej wartości współczynnika logKow. W ramach badań wykazano również, że membrana ultrafiltracyjna zmodyfikowana nanomateriałami w porównaniu do klasycznej membrany nanofiltracyjnej była mniej podatna na niekorzystne zjawisko foulingu, ale posiadała kilkakrotnie mniejszą wydajność.During the study, the efficiency of high and low pressure membrane filtration in terms of removal of bisphenol A (BPA) and 17α-ethinylestradiol (EE2) form model effluent containing mentioned micropollutants in the concertation of 500 μg/dm3 were tested. Both compounds are endocrine active substances (Endocrine disrupters Compounds - EDCs), which adversely affects both - living organisms present in the water and the subsequent water treatment processes for the water supply purposes and its final quality. During this study, the high-pressure commercial NF-90 nanofiltartion membrane (Dow Filmtec, USA) and self-prepared polyethersulfone (PES) ultrafiltration membrane modified with nanotubes (PES-SWCNT) were tested. Membrane designated as UF-PES-SWCNT. Based on studies concerning the separation of bisphenol A and 17α-ethinyl estradiol by means of ultra and nanofiltration processes, it has been shown, that the retention degree of tested compounds was dependent on both, the type of the process and the physicochemical properties of the compound to be removed. The efficiency of micropollutants removal in case of nanofiltration membrane reached 90 and 95% for BPA and EE2, respectively. The value of retention degree for modified PES membrane was lower, namely about 70% for BPA and 92% for EE2. Based on obtained results it was found, that regardless of the type of the membrane, 17α-ethinyl estradiol was removed to a greater extent compared with bisphenol A. EE2 has higher affinity for membranogenic polymers because of its higher logKow coefficient. Research has also shown, that modified PES membrane was more resistant to fouling phenomena in comparison with NF-90 membrane