Multilayer polyelectrolyte modification of ultrafiltration membranes for PFAS rejection.
11th International Palandoken Scientific Studies Congress, Erzurum, Türkiye, 20 - 21 Haziran 2025, ss.55-57, (Özet Bildiri)
- Yayın Türü: Bildiri / Özet Bildiri
- Basıldığı Şehir: Erzurum
- Basıldığı Ülke: Türkiye
- Sayfa Sayıları: ss.55-57
- Yıldız Teknik Üniversitesi Adresli: Evet
Özet
Perflorooktanoik asit (PFOA), 20. yüzyılın ortalarından itibaren çok sayıda endüstride ve kozmetik ürünlerde işlenmiş yüzeylerdeki gerilimi azaltmak amacıyla yüzey aktif madde olarak kullanılan, yapay kökenli per- ve polifloroalkil madde (PFAS) grubunun öne çıkan bir üyesidir. PFOA, çevrede yaygın bulunmasının yanı sıra, özellikle su kaynaklarında yüksek konsantrasyonlara ulaşabilen başlıca PFAS bileşiklerinden biridir. Kimyasal, termal ve biyolojik açıdan oldukça stabil yapısı sayesinde çevresel bozunmaya karşı son derece dirençli olan bu bileşik, aynı zamanda potansiyel toksisitesi nedeniyle ekosistemler ve insan sağlığı açısından ciddi riskler taşımaktadır. Konvansiyonel arıtma yöntemleri PFOA gibi bileşiklerin uzaklaştırılmasında yetersiz kalmakta; bu durum, ileri arıtma teknolojilerinin kullanımını zorunlu kılmaktadır. Membran bazlı prosesler, özellikle nanofiltrasyon (NF) ve ters ozmoz (RO), PFAS gideriminde yüksek etkinlik sağlamakla birlikte, bu sistemlerin yüksek işletme basıncı gerektirmesi maliyetleri artırmaktadır. Ultrafiltrasyon (UF) membranları ise daha düşük basınçlarda çalışabilme avantajı sunsa da, PFAS gideriminde sınırlı başarı göstermektedir. Bu çalışma kapsamında 150 kDa MWCO'ya sahip UV150 membranı polialilamin hidroklorit (PAH) ve poliakrilik asit (PAA) kimyasalları ile daldırmalı kaplama yöntemiyle modifiye edilerek PFOA giderimi araştırılmıştır. Saf su ile hazırlanan sentetik çözeltinin kullanıldığı çalışmada PFOA konsantrasyonu 2500 ng/L'dir. 7 kat PAA/PAH kaplanan UV150 membranının kaplama sonrası MWCO'su %33,33 azalmış, porozitesi %10,8 azalırken, temas açısı ise 74.39 o 'dan 67.42'e düşmüştür. 4 farklı işletme basıncında (0,5- 1-1,5-2 bar) test edilen membranlardan ham UV150 membranının PFOA giderimi %3,2 ile %0,4 arasında değişirken, 7 katmanlı PAA/PAH kaplı UV150 membranında ise PFOA giderimi farklı basınçlar altında %38,8 ile %34,8 arasında değişmiştir. Çalışma sonuçları PAA ve PAH kaplamasının UV150 membranında PFOA giderimini artırdığını göstermektedir. Sonuçlar PFOA gideriminin artan basınçtan olumsuz etkilense de bu etkinin minör bir etki olduğunu göstermektedir.
Perfluorooctanoic acid (PFOA) is a prominent member of the synthetic per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) group and has been widely used since the mid-20th century as a surfactant in various industrial processes and cosmetic products to reduce surface tension on treated surfaces. In addition to its widespread occurrence in the environment, PFOA is one of the primary PFAS compounds that can reach high concentrations in water sources. Due to its highly stable chemical, thermal, and biological structure, this compound is extremely resistant to environmental degradation and poses significant risks to ecosystems and human health due to its potential toxicity. Conventional treatment methods are largely ineffective in removing PFOA, necessitating the use of advanced treatment technologies. Membrane-based processes particularly nanofiltration (NF) and reverse osmosis (RO) have demonstrated high efficiency in PFAS removal; however, their requirement for high operating pressures results in increased operational costs. Although ultrafiltration (UF) membranes offer the advantage of operating at lower pressures, their performance in PFAS removal remains limited. In this study, the removal of PFOA was investigated using a UV150 UF membrane with a molecular weight cut-off (MWCO) of 150 kDa, which was modified via dip-coating with polyallylamine hydrochloride (PAH) and polyacrylic acid (PAA). A synthetic solution prepared with ultrapure water and containing 2500 ng/L of PFOA was used in the experiments. After coating with seven bilayers of PAA/PAH, the MWCO of the UV150 membrane decreased by 33.33%, porosity decreased by 10.8%, and the contact angle was reduced from 74.39° to 67.42°. The membranes were tested under four different operating pressures (0.5–1–1.5–2 bar). While the pristine UV150 membrane exhibited a PFOA removal efficiency ranging from 3.2% to 0.4 %, the PAA/PAH-coated membrane achieved removal efficiencies between 38.8% and 34.8% under the same pressure conditions. The results indicate that PAA and PAH coating significantly enhances the PFOA rejection performance of the UV150 membrane. Although increasing pressure was found to negatively affect removal efficiency, the effect was minimal.