Wpływ polielektrolitu na skuteczność ultrafiltracji roztworów wodnych zawierających barwniki organiczne i substancję powierzchniowo czynną

Oceniono wydajność i skuteczność procesu ultrafiltracji wodnych roztworów barwników organicznych z dodatkiem substancji powierzchniowo czynnej i kationowego polielektrolitu. W badaniach wykorzystano płaskie membrany ultrafiltracyjne wykonane z regenerowanej celulozy i polietersulfonu. Membrany charakteryzowały się różnymi wartościami granicznej rozdzielczości (5 kDa, 10 kDa i 30 kDa). Proces ultrafiltracji przeprowadzono w przy ciśnieniach 0,1 MPa i 0,2 MPa w stosunku do roztworów anionowych barwników organicznych (oranżu metylowego, czerwieni indygo, czerni amidowej i czerni bezpośredniej) oraz roztworów barwników z dodatkiem surfaktantu - dodecylosiarczanu sodu (SDS) i kationowego polielektrolitu Magnofloc LT 22S. Stężenie barwników i SDS w roztworach wodnych wynosiło 100 g/m3, zaś polielektrolitu - 0,5 g/m3. Stwierdzono, że obecność kationowego polielektrolitu, jako substancji kompleksującej, przyczyniła się do polepszenia właściwości separacyjnych membran ultrafiltracyjnych (zwłaszcza polietersulfonowych) w stosunku do anionowych barwników organicznych i anionowej substancji powierzchniowo czynnej (SDS). Obecność kationowego polielektrolitu zarówno w roztworach zawierających anionowe barwniki organiczne jak i w roztworach barwników z anionową substancją powierzchniowo czynną spowodowała zmniejszenie wydajności membran ultrafiltracyjnych, zwłaszcza o umiarkowanej hydrofilowości. Przyczyną tego zjawiska było blokowanie struktury membran przez makrocząsteczkowe kompleksy typu polielektrolit-barwnik (SDS). Zjawisko to było tym bardziej widoczne, im większa była graniczna rozdzielczość membran.

The effect of a cationic polyelectrolyte on the efficiency of dye and surfactant solution treatment by ultrafiltration was assessed. Flat UF membranes made of regenerated cellulose and polyethersulfone characterized by different cut-off values (5, 10, and 30 kDa) were used in the experiments. The UF process involved a pressure of 0.1 and 0.2 MPa. Permeation measurements were carried out with aqueous solutions of different anionic dyes (Methyl Orange, Indigo Carmine, Amido Black, and Direct Black) and dye solutions containing an anionic surfactant, sodium dodecyl sulphate (SDS), and/or a cationic polyelectrolyte, Magnofloc LT 22S. Dye and surfactant concentration in the experimental solutions amounted to 100 g/m3, whereas polyelectrolyte concentration was equal to 0.5 g/m3. It was found that when a cationic polyelectrolyte was present in the dye solutions or in the aqueous mixtures of an anionic dye and an anionic surfactant, this was concomitant with a decrease in membrane permeability and an increase in dye and surfactant retention (especially for polyethersulfone membranes). The observed effects can be attributed to the formation of intermolecular complexes of polycations with dye and surfactant particles. These polyelectrolyte complexes can cause membrane fouling, which is more pronounced for membranes of higher cut-off values and moderate hydrophilicity.