Полімер-неорганічні мембрани для видалення пестицидів з води iз використанням баромембранного методу
Pesticides enter surface and ground waters not only from agricultural lands, but also from the plants, where these substances are produced and packed. Thus, the problem of wastewaters produced by these plants must be solved. This work is devoted to the development of high performance membranes for p...
Gespeichert in:
| Datum: | 2024 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2024
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/751 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543962449313792 |
|---|---|
| author | Dzyazko, Yu. S. Rozhdestvenska, L. M. Kudelko, K. O. Ponomaryova, L. M. Shteinberg, L. Ya. Yatsenko, T. V. |
| author_facet | Dzyazko, Yu. S. Rozhdestvenska, L. M. Kudelko, K. O. Ponomaryova, L. M. Shteinberg, L. Ya. Yatsenko, T. V. |
| author_sort | Dzyazko, Yu. S. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2025-06-19T09:27:30Z |
| description | Pesticides enter surface and ground waters not only from agricultural lands, but also from the plants, where these substances are produced and packed. Thus, the problem of wastewaters produced by these plants must be solved. This work is devoted to the development of high performance membranes for pressure-driven processes, which would remove pesticides from water and give a possibility to use the concentrate further. Polyamide (PA) and polyvinylidene fluoride (PVDF) microfiltration membranes as well as polyacrylonitrile (PAN) ultrafiltration membrane were modified with hydrated zirconium dioxide (HZD) by a deposition of ion exchanger from sol with ammonia vapour directly in pores of the polymer. The membranes were investigated with SEM method, energy dispersive and FTIR spectra were also recorded. HZD in active layer as well as the products of PA or PAN hydrolysis enhance hydrophilicity of the membrane surface: for instance, the contact angle of water decreases from 69° to 43° for the PA sample. Water test followed by calculation using the Hagen-Poiseuille equation showed a 2–3 times decrease in pore size of the modified membranes comparing with pristine materials. Selectivity of HZD-containing membranes reaches 90–96 % towards bowine serum albumin, and exceeds 99 % in the case of quizalofop-p-ethyl. The highest permeate flux (196 l m–2 h–1bar–1) has been found for the HZD-containing PVDF sample. The pesticide concentration in the permeate was 0.0002–0.008 mg l–1. The posttreatment of the permeate involved adsorption on biochar under dynamic conditions. The method of liquid chromatography showed that after the passage through the column, no pesticide was detected in the permeate or its content was lower than maximal allowable concentration for surface water (0.0001 mg l–1). |
| first_indexed | 2025-09-24T17:25:28Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-751 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-09-24T17:45:58Z |
| publishDate | 2024 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-7512025-06-19T09:27:30Z Polymer-inorganic membranes for removal of pesticides from water using pressure-driven technique Полімер-неорганічні мембрани для видалення пестицидів з води iз використанням баромембранного методу Dzyazko, Yu. S. Rozhdestvenska, L. M. Kudelko, K. O. Ponomaryova, L. M. Shteinberg, L. Ya. Yatsenko, T. V. ultrafiltration microfiltration pesticide hydrated zirconium dioxide adsorption ультрафільтрація мікрофільтрація пестицид гідратований діоксид цирконію адсорбція Pesticides enter surface and ground waters not only from agricultural lands, but also from the plants, where these substances are produced and packed. Thus, the problem of wastewaters produced by these plants must be solved. This work is devoted to the development of high performance membranes for pressure-driven processes, which would remove pesticides from water and give a possibility to use the concentrate further. Polyamide (PA) and polyvinylidene fluoride (PVDF) microfiltration membranes as well as polyacrylonitrile (PAN) ultrafiltration membrane were modified with hydrated zirconium dioxide (HZD) by a deposition of ion exchanger from sol with ammonia vapour directly in pores of the polymer. The membranes were investigated with SEM method, energy dispersive and FTIR spectra were also recorded. HZD in active layer as well as the products of PA or PAN hydrolysis enhance hydrophilicity of the membrane surface: for instance, the contact angle of water decreases from 69° to 43° for the PA sample. Water test followed by calculation using the Hagen-Poiseuille equation showed a 2–3 times decrease in pore size of the modified membranes comparing with pristine materials. Selectivity of HZD-containing membranes reaches 90–96 % towards bowine serum albumin, and exceeds 99 % in the case of quizalofop-p-ethyl. The highest permeate flux (196 l m–2 h–1bar–1) has been found for the HZD-containing PVDF sample. The pesticide concentration in the permeate was 0.0002–0.008 mg l–1. The posttreatment of the permeate involved adsorption on biochar under dynamic conditions. The method of liquid chromatography showed that after the passage through the column, no pesticide was detected in the permeate or its content was lower than maximal allowable concentration for surface water (0.0001 mg l–1). Пестициди потрапляють до поверхневих та підземних вод не лише зі сільськогосподарських угідь, а й із підприємств. де виробляють та фасують ці речовини. Таким чином, необхідно вирішити проблему стічних вод таких підприємств. Дану роботу присвячено розробці високоефективних матеріалів для баромембранних процесів, які б були спрямовані на видалення пестицидів з води із подальшим використанням концентрату. Поліамідні (ПA) та полівініліденфторидні (ПВДФ) мікрофільтраційні мембрани, а також поліакрилонітрильні (ПАН) ультрафільтраційні мембрани модифікували гідратованим діоксидом цирконію (ГДЦ) шляхом осадження іоніту із золю парами амоніаку безпосередньо в порах полімера. Мембрани досліджували методом СЕМ, також використовували енергодисперсійну рентгенівську та ІЧ-Фур’є спектроскопію. ГДЦ в активному шарі, а також продукти гідролізу ПA або ПAН підвищують гідрофільність поверхні мембрани: наприклад, контактний кут води зменшується з 69° до 43° для зразка ПA. Для тестування мембран використовували воду як робочу рідину. Розрахунки за рівнянням Хагена-Пуазейля показали зменшення розміру пор модифікованих мембран у » 2–3 рази порівняно з немодифікованими. Селективність ГДЦ-вмісних мембран досягає 90–96 % відносно бичачого сироваткового альбуміну та перевищує 99 % у випадку хізалофоп-п-етилу. Найбільше значення потоку пермеату (196 л м–2 год–1 атм–1) було виявлено для зразка ПВДФ, що містить ГДЦ. Концентрація пестициду у пермеаті становила 0.0002–0.008 мг л–1. Додаткова обробка пермеату включала адсорбцію на біовугіллі в динамічних умовах. Згідно даних методу рідинної хроматографії, така обробка дозволяє зменшити вміст пестициду в розчині до рівня, нижчого за межу визначення або гранично припустиму концентрацію для поверхневих вод (0.0001 мг л–1). Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2024-11-23 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/751 10.15407/hftp15.04.534 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 15 No. 4 (2024): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 534-551 Химия, физика и технология поверхности; Том 15 № 4 (2024): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 534-551 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 15 № 4 (2024): Хімія, фізика та технологія поверхні; 534-551 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp15.04 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/751/769 Copyright (c) 2024 Yu. S. Dzyazko, L. M. Rozhdestvenska, K. O. Kudelko, L. M. Ponomaryova, L. Ya. Shteinberg, T. V. Yatsenko |
| spellingShingle | ультрафільтрація мікрофільтрація пестицид гідратований діоксид цирконію адсорбція Dzyazko, Yu. S. Rozhdestvenska, L. M. Kudelko, K. O. Ponomaryova, L. M. Shteinberg, L. Ya. Yatsenko, T. V. Полімер-неорганічні мембрани для видалення пестицидів з води iз використанням баромембранного методу |
| title | Полімер-неорганічні мембрани для видалення пестицидів з води iз використанням баромембранного методу |
| title_alt | Polymer-inorganic membranes for removal of pesticides from water using pressure-driven technique |
| title_full | Полімер-неорганічні мембрани для видалення пестицидів з води iз використанням баромембранного методу |
| title_fullStr | Полімер-неорганічні мембрани для видалення пестицидів з води iз використанням баромембранного методу |
| title_full_unstemmed | Полімер-неорганічні мембрани для видалення пестицидів з води iз використанням баромембранного методу |
| title_short | Полімер-неорганічні мембрани для видалення пестицидів з води iз використанням баромембранного методу |
| title_sort | полімер-неорганічні мембрани для видалення пестицидів з води iз використанням баромембранного методу |
| topic | ультрафільтрація мікрофільтрація пестицид гідратований діоксид цирконію адсорбція |
| topic_facet | ultrafiltration microfiltration pesticide hydrated zirconium dioxide adsorption ультрафільтрація мікрофільтрація пестицид гідратований діоксид цирконію адсорбція |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/751 |
| work_keys_str_mv | AT dzyazkoyus polymerinorganicmembranesforremovalofpesticidesfromwaterusingpressuredriventechnique AT rozhdestvenskalm polymerinorganicmembranesforremovalofpesticidesfromwaterusingpressuredriventechnique AT kudelkoko polymerinorganicmembranesforremovalofpesticidesfromwaterusingpressuredriventechnique AT ponomaryovalm polymerinorganicmembranesforremovalofpesticidesfromwaterusingpressuredriventechnique AT shteinberglya polymerinorganicmembranesforremovalofpesticidesfromwaterusingpressuredriventechnique AT yatsenkotv polymerinorganicmembranesforremovalofpesticidesfromwaterusingpressuredriventechnique AT dzyazkoyus polímerneorganíčnímembranidlâvidalennâpesticidívzvodiizvikoristannâmbaromembrannogometodu AT rozhdestvenskalm polímerneorganíčnímembranidlâvidalennâpesticidívzvodiizvikoristannâmbaromembrannogometodu AT kudelkoko polímerneorganíčnímembranidlâvidalennâpesticidívzvodiizvikoristannâmbaromembrannogometodu AT ponomaryovalm polímerneorganíčnímembranidlâvidalennâpesticidívzvodiizvikoristannâmbaromembrannogometodu AT shteinberglya polímerneorganíčnímembranidlâvidalennâpesticidívzvodiizvikoristannâmbaromembrannogometodu AT yatsenkotv polímerneorganíčnímembranidlâvidalennâpesticidívzvodiizvikoristannâmbaromembrannogometodu |