[미국] 하수슬러지 재에서 인산 회수 개선 연구논문 발표

 

연구 논문 '층별로 변형된 멤브레인을 이용한 하수 슬러지 재에서의 인산 회수 개선'은 Elsevier 's Journal of Membrane Science(Volume 587, 2019년 10월 1일, 117162)에 발표되었다.

 

 

 

■ 초 록
우리는 침출된 하수슬러지 재에서 인산 회수를 위한 고급처리 방법을 보고한다.

 

층별(LbL)고분자 전해질 침착은 중공식 한외 여과막을 인산(H3PO4) 회수를 위한 나노여과 (NF) LbL 막으로 변경하고 변환하는 도구로 사용되어 왔다. 

 

LbL 멤브레인을 만들기 위해 poly(styrenesulfonate) PSS가 폴리 음이온으로 선택되었지만 영구 대전된 고분자 전해질(polyelectrolyte), 폴리(디 알릴 디메틸 암모늄 클로라이드), PDADMAC;  pH 의존성 대전된 고분자 전해질 폴리(알릴 아민 히드로 클로라이드), PAH;  및 Guanidinium 그룹 (PAH-Gu)으로 수정된 PAH이다. 

 

자세한 표면 특성(AFM, XPS 및 제타 전위)을 기반으로 polycations의 전하 밀도 및 pH 반응성이 최종 막 표면 구조 및 운송 특성을 제어하는 - 주요 매개 변수라고 결론지었다.
 
실제 침출된 하수슬러지 회분 용액에 노출되었을 때 LbL 코팅막의 표면 특성은 막여과 성능과 상관 관계가 있었다. 

 

가장 높은 침투성은 (PDADMAC / PSS) 6에 대해 기록되었으며, 그 결과 느슨한, 가능하게는 덜 침투된 구조에서 합리적인 결과를 얻었으며, 다음으로 (PAH-Gu / PSS)  H3PO4 회수율은 (PDADMAC / PSS) 6의 경우 가장 높았지만, 다가 금속 (Fe3 + 및 Mg2 +)의 유지율은 낮아 오염물이 더 많이 오염되었다.

 

반대의 경향은 (PAH-Gu / PSS) 6에서 관찰되어 금속 오염이 적 었으며 H3PO4가 농축 된 투과 물도 적었다.

 

우리의 LbL 개질된 막은 상업적으로 이용 가능한 내산성 NF 막에 비해 침투성 및 H3PO4 회수율을 개선시키는 것으로 밝혀졌다.

[원문보기]

Improved phosphoric acid recovery from sewage sludge ash

 

 

The research article ‘Improved phosphoric acid recovery from sewage sludge ash using layer-by-layer modified membranes’ has been published in Elsevier’s Journal of Membrane Science (Volume 587, 1 October 2019, 117162).

 

Abstract

We report an advanced treatment method for phosphoric acid recovery from leached sewage sludge ash.

 

Layer-by-layer (LbL) polyelectrolyte deposition has been used as a tool to modify and convert a hollow ultrafiltration membrane into a nanofiltration (NF) LbL membrane for H3PO4 recovery.

 

To build the LbL membrane, poly(styrenesulfonate) PSS was chosen as polyanion, while three different polycations were used: a permanently charged polyelectrolyte, poly(diallyldimethylammonium chloride), PDADMAC; a pH-dependent charged polyelectrolyte poly(allylamine hydrochloride), PAH; and a PAH modified with guanidinium groups (PAH-Gu).

 

Based on detailed surface characterizations (AFM, XPS and Zeta-potential) it was concluded that both charge density and pH-responsiveness of the polycations are key parameters to control the final membrane surface structure and transport properties.

 

The surface properties of LbL-coated membranes were correlated with the membrane filtration performance, when exposed to the real leached sewage sludge ash solution.

 

 The highest permeability was recorded for (PDADMAC/PSS)6, a result that was rationalized on its loose, and possibly less interpenetrated, structure, followed by (PAH-Gu/PSS)6 characterized by a more dense, compact layer.

 

H3PO4 recovery was the highest in the case of (PDADMAC/PSS)6, but the retention of multivalent metals (Fe3+ and Mg2+) was low, leading to a more contaminated permeate.

 

The opposite trend was observed for (PAH-Gu/PSS)6, resulting in a less metal-contaminated, but also a less H3PO4-concentrated permeate.

 

Our LbL-modified membranes were found to improve the permeability and H3PO4 recovery compared to a commercially available acid-resistant NF membrane.

[출처=필터레이션-프로덕츠(http://www.filtration-products.com/improved-phosphoric-acid-recovery-from-sewage-sludge-ash/) / 2019년 7월 5일]