Konsentroitujen liuosten nanosuodatus

The aim of this thesis was to study the retentions of an organic acid and neutral components separately and in mixed solutions. The literature part of this study deals with factors affecting retention in nanofiltration. Nanofiltration is a complex process where many factors are affecting retention depending on the solution, molecule and membrane properties and their interactions. Concentrated model solutions were filtered with Desal-5 DL, NTR 7470 and NF 270 nanofiltration membranes in the experimental part of this work. The effects of pH, pressure and flux on retention were studied. Citric acid was used as the organic acid and the neutral components were inositol, betaine and xylitol. All components were filtered separately. The neutral compounds were also filtered together with citric acid. The filtrations were performed at Lappeenranta University of Technology using laboratory scale nanofiltration equipment. The retentions of neutral components were constant when filtered separately at different pH values. Citric acid had a significant influence on the retention of the neutral compounds. The retentions of neutral compounds decreased significantly when pH increased. The neutral compounds did not have any affect on the retention of citric acid. The retentions of model compounds increased when the flux increased.

Tässä työssä tutkittiin orgaanisen hapon ja erilaisten neutraalien yhdisteiden retentioita kolmella erilaisella nanosuodatuskalvolla. Suodatuskokeet tehtiin konsentroituneilla malliaineliuoksilla. Työn kirjallisuusosa käsittelee nanosuodatuksen läpäisevyyteen vaikuttavia tekijöitä. Nanosuodatus on monimutkainen prosessi, jossa läpäisevyyteen vaikuttavat monet tekijät yhdessä. Erottumiseen vaikuttavat liuoksen, molekyylin ja kalvon ominaisuudet sekä näiden vuorovaikutukset. Kokeellisessa osassa suodatettiin erilaisia malliaineliuoksia Desal-5 DL, NTR 7470 ja NF 270 -nanosuodatuskalvoilla tutkien pH:n, paineen ja konsentraation vaikutusta yhdisteiden retentioon. Malliaineliuoksissa käytettiin orgaanisena happona sitruunahappoa ja neutraaleina yhdisteinä inositolia, betaiinia ja ksylitolia. Kaikki yhdisteet suodatettiin yksitellen ja lisäksi jokainen neutraaliyhdiste suodatettiin yhdessä sitruunahapon kanssa. Kokeet suoritettiin laboratoriomittakaavan nanosuodatuslaitteistolla Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa. Varauksettomien yhdisteiden retentiot olivat vakioita eri pH:n arvoilla, kun ne suodatettiin yksitellen. Sitruunahappo vaikutti oleellisesti neutraalien komponenttien retentioihin. Suodatettaessa varauksettomia yhdisteitä yhdessä sitruunahapon kanssa Desal-5 DL -kalvolla, pH:n kasvaessa retentiot laskivat merkittävästi. Varauksettomat yhdisteet eivät vaikuttaneet sitruunahapon retentioon. Vuon kasvaessa myös malliaineiden retentiot kasvoivat.