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Metallized hollow fiber membranes for electrochemical fouling control
Journal of Membrane Science ( IF 8.4 ) Pub Date : 2020-01-01 , DOI: 10.1016/j.memsci.2019.117397 D. Bell , R. Sengpiel , M. Wessling
Journal of Membrane Science ( IF 8.4 ) Pub Date : 2020-01-01 , DOI: 10.1016/j.memsci.2019.117397 D. Bell , R. Sengpiel , M. Wessling
Abstract Membrane fouling remains one of the key challenges in membrane processes. Conductive membranes have the potential to mitigate fouling through the induction of Rayleigh-Benard convection, gas evolution, electrochemical oxidation or electrostatic repulsion of foulants. These membranes are usually prepared with conductive polymers and particles or a blend of conductive particles and a conventional polymer. In this work, we describe a method to selectively metallize the shell-side surface of a polyethersulfone (PES) hollow fiber membrane without the use of toxic plating solutions in a facile process. The metallized membrane is conductive, active towards the hydrogen evolution reaction and thereby removes fouling effectively. FE-SEM images show a homogeneous nickel coating of tunable morphology and electrical resistance. Long-term experiments show no changes in permeability and electrochemical properties, highlighting the applicability in filtration processes. Fouling experiments with fresh yeast solutions show an effective removal of the fouling layer by the generation of gas-bubbles directly on the membrane surface. A TMP recovery of around 60% and TMP savings of up to 28% could be reached at a cleaning time of only 3 s. The presented method represents an effective anti-fouling technique, as the location of gas evolution coincides with the fouling layer.
中文翻译:
用于电化学污染控制的金属化中空纤维膜
摘要 膜污染仍然是膜过程中的主要挑战之一。导电膜具有通过诱导 Rayleigh-Benard 对流、气体逸出、电化学氧化或静电排斥污垢来减轻污垢的潜力。这些膜通常用导电聚合物和颗粒或导电颗粒和常规聚合物的混合物制备。在这项工作中,我们描述了一种选择性金属化聚醚砜 (PES) 中空纤维膜的壳侧表面的方法,而无需在简单的过程中使用有毒电镀溶液。金属化膜具有导电性,对析氢反应具有活性,从而有效去除污垢。FE-SEM 图像显示出具有可调形态和电阻的均匀镍涂层。长期实验表明渗透性和电化学特性没有变化,突出了在过滤过程中的适用性。新鲜酵母溶液的污染实验表明,通过直接在膜表面产生气泡可以有效去除污染层。只需 3 秒的清洁时间即可实现约 60% 的 TMP 回收率和高达 28% 的 TMP 节省。所提出的方法代表了一种有效的防污技术,因为气体逸出的位置与污垢层重合。只需 3 秒的清洁时间即可实现约 60% 的 TMP 回收率和高达 28% 的 TMP 节省。所提出的方法代表了一种有效的防污技术,因为气体逸出的位置与污垢层重合。只需 3 秒的清洁时间即可实现约 60% 的 TMP 回收率和高达 28% 的 TMP 节省。所提出的方法代表了一种有效的防污技术,因为气体逸出的位置与污垢层重合。
更新日期:2020-01-01
中文翻译:
用于电化学污染控制的金属化中空纤维膜
摘要 膜污染仍然是膜过程中的主要挑战之一。导电膜具有通过诱导 Rayleigh-Benard 对流、气体逸出、电化学氧化或静电排斥污垢来减轻污垢的潜力。这些膜通常用导电聚合物和颗粒或导电颗粒和常规聚合物的混合物制备。在这项工作中,我们描述了一种选择性金属化聚醚砜 (PES) 中空纤维膜的壳侧表面的方法,而无需在简单的过程中使用有毒电镀溶液。金属化膜具有导电性,对析氢反应具有活性,从而有效去除污垢。FE-SEM 图像显示出具有可调形态和电阻的均匀镍涂层。长期实验表明渗透性和电化学特性没有变化,突出了在过滤过程中的适用性。新鲜酵母溶液的污染实验表明,通过直接在膜表面产生气泡可以有效去除污染层。只需 3 秒的清洁时间即可实现约 60% 的 TMP 回收率和高达 28% 的 TMP 节省。所提出的方法代表了一种有效的防污技术,因为气体逸出的位置与污垢层重合。只需 3 秒的清洁时间即可实现约 60% 的 TMP 回收率和高达 28% 的 TMP 节省。所提出的方法代表了一种有效的防污技术,因为气体逸出的位置与污垢层重合。只需 3 秒的清洁时间即可实现约 60% 的 TMP 回收率和高达 28% 的 TMP 节省。所提出的方法代表了一种有效的防污技术,因为气体逸出的位置与污垢层重合。