Membrane distillation as a separation technology and its applications

No Thumbnail Available

Files

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Kemiantekniikan korkeakoulu | Bachelor's thesis
Electronic archive copy is available locally at the Harald Herlin Learning Centre. The staff of Aalto University has access to the electronic bachelor's theses by logging into Aaltodoc with their personal Aalto user ID. Read more about the availability of the bachelor's theses.
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2024-05-31

Department

Major/Subject

Kemian tekniikka ja prosessit

Mcode

CHEM3050

Degree programme

Kemiantekniikan kandidaattiohjelma

Language

en

Pages

43

Series

Abstract

In this bachelor’s thesis membrane distillation and its applications are studied. The study was conducted in a form of a literature review. An assessment of operating principles of the membrane distillation, basic process configurations and the membranes was conducted. A great number of papers containing experimental research were reviewed in the assessment of applications of membrane distillation. Membrane distillation is a separation technology in which components are separated by their different vapor pressures. Vapor forming on the feed side of a membrane distillation module permeates through a porous membrane. Vapor then condenses either on the inside of the module or outside in a separate condenser depending on the process configurations. Mass and heat transfer are simultaneous across the membrane. Membrane distillation has various potential application. Currently, the most research application for membrane distillation is the desalination of seawater and brackish water. H0wever, concentration of brine might be the most popular application of membrane distillation in the future. Almost all researched applications are separations of water-based solutions. The membranes being used in the membrane distillation are hydrophobic and, therefore, suit these applications well. Solutions with high oil content, however, cause fouling and wetting of the membrane. This wetting phenomenon can be prevented by coating the membrane with a hydrophobic surface coating. Currently, membrane distillation is used only in a few commercial installations. However, number of pilot plants is greater, and the amount of research is increasing. Membrane distillation can evolve to a more widely used separation technology as the amount of research and the number of pilot plants increase with increased knowledge over this separation technology.

Tässä kandidaatintyössä tutkitaan kalvotislausta ja sen käyttökohteita. Työ toteutettiin suorittamalla kirjallisuuskatsaus tutkittavista aiheista. Kalvotislauksen toimintaa tarkasteltiin toimintaperiaatteen, tyypillisten laitekonfiguraatioiden ja käytettyjen kalvojen kannalta. Sen käyttökohteiden tarkasteluun käytettiin lukuisia kokeellista tutkimusta sisältäviä julkaisuja, joissa mahdollisia käyttökohteita on tutkittu. Kalvotislaus on erotusmenetelmä, joka perustuu erotettavien komponenttien höyrynpaine-eroihin. Kalvotislausmoduulin syöttöpuolella muodostuva höyry läpäisee huokoisen kalvon erottuen syötön nestefaasista. Höyry tiivistyy takaisin nesteeksi joko moduulin sisällä tai erillisessä lauhduttimessa laitekonfiguraatiosta riippuen. Kalvotislauksessa aineen- ja lämmönsiirto ovat kalvon läpi samanaikaisia. Kalvotislauksen potentiaalisia käyttökohteita on lukuisia. Tällä hetkellä tutkituin käyttökohde on suolan poisto meri- tai murtovedestä. Kuitenkin erilaisten suolaliemien väkevöinti on mahdollisesti tulevaisuudessa suosituin käyttökohde kalvotislaukselle. Lähes kaikki tutkitut käyttökohteet kalvotislaukselle liittyvät erilaisten vesiliuosten erotusprosesseihin. Kalvotislauksessa käytetyt kalvot ovat hydrofobisia, minkä seurauksena ne toimivat hyvin tällaisten liuosten kanssa. Erityisen öljyiset liuokset aiheuttavat kuitenkin kalvojen vettymistä. Tätä voidaan ehkäistä hydrofiilisillä kalvon pinnoitteilla. Kalvotislausta käytetään tällä hetkellä vain muutamissa kaupallisissa laitoksissa. Puolestaan pilottilaitoksia on useampia ja kalvotislaukseen liittyvän tutkimuksen määrä on kasvavaa. Kalvotislauksesta on mahdollista kehittyä laajemmin käytetty erotusprosessi tutkimuksen ja pilottilaitosten määrän kasvaessa sekä ymmärryksen kasvaessa tästä erotusteknologiasta.

Description

Supervisor

Aromaa, Jari

Thesis advisor

Pokki, Juha-Pekka

Keywords

membrane distillation, separation processes, membranes, effluent treatment, brine concentration, desalination

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202407305137

Collections

[kand] Kemian tekniikan korkeakoulu / CHEM