Presentazione standard di PowerPoint

Caratterizzazione di membrane osmotiche per Forward Osmosis e Pressure Retarded OsmosisTesi di laurea di:Danilo SanfilippoRelatori:Prof. Giorgio MicaleProf. Andrea CipollinaCo-relatoreIng. Giuseppina VellaAnno Accademico 2013/2014

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Chimica

1

Global Electrical Energy SourcesDanilo Sanfilippo, Caratterizzazione di membrane osmotiche per Forward Osmosis e Pressure Retarded Osmosis2

Salinity Gradient Power, SGPPROREDMESCOLAMENTO CAPACITIVO (CAPMIX)

Pressure Retarded Osmosis(PRO) Work Extraction4

Low ConcentrationFeed SolutionHigh ConcentrationDraw SolutionSemi-permeable Membrane

Danilo Sanfilippo, Caratterizzazione di membrane osmotiche per Forward Osmosis e Pressure Retarded Osmosis

MEMBRANE

PermeatoFeedPressure Draw Solution

PRESSURE RETARDED OSMOSISDanilo Sanfilippo, Caratterizzazione di membrane osmotiche per Forward Osmosis e Pressure Retarded Osmosis5

PRO Water FluxDanilo Sanfilippo, Caratterizzazione di membrane osmotiche per Forward Osmosis e Pressure Retarded Osmosis6

Fenomeni influenzanti le performance:

Polarizzazione della concentrazione esternaPolarizzazione della concentrazione internaFlusso di soluto inverso.

OBIETTIVO DELLA TESIDanilo Sanfilippo, Caratterizzazione di membrane osmotiche per Forward Osmosis e Pressure Retarded Osmosis7Caratterizzazione di membrane osmotiche per Forward Osmosis e Pressure retarded osmosisCONFIGURAZIONE:Modulo PianoFluidi in equicorrenteINDAGINE:Parametri operativi del processoEFFETTIGrandezze fondamentali:Coeff. di permeabilit AFlusso di permeatoDensit di potenza massimaLong run test

APPARECCHIATURA SPERIMENTALEDanilo Sanfilippo, Caratterizzazione di membrane osmotiche per Forward Osmosis e Pressure Retarded Osmosis8

Bagno termostatatoBilanciaDraw SolutionManometriMODULO PIANOFeed SolutionPompa peristaltica

CUORE DELLAPPARECCHIATURAMODULO CONTENENTE LA MEMBRANADanilo Sanfilippo, Caratterizzazione di membrane osmotiche per Forward Osmosis e Pressure Retarded Osmosis9

Piastre esterne in policarbonatoSpaziatore (270mm)MembranaModulo assemblato

9

Membrane testate e Parametri operativiDanilo Sanfilippo, Caratterizzazione di membrane osmotiche per Forward Osmosis e Pressure Retarded Osmosis10Membrane usate:OsMem TFC-ES Thin film compositeBW30FR-6741 Acetato di cellulosaSW30HR Thin film composite ROParametri indagati:Concentrazione della draw solutionAcqua mareTemperaturaPortataTempo Condizioni operative:Soluzione diluita: acqua distillataSoluzione concentrata: acqua + NaCl (varie concentrazioni)Orientazione della membrana: AL-DS

Misure di flusso e stima del coeff. ADanilo Sanfilippo, Caratterizzazione di membrane osmotiche per Forward Osmosis e Pressure Retarded Osmosis11

Concentrazione Draw solution0.017 M0.034 M0.051 M0.068 M0.1 M0.2 M0.5 M0.75 M1 M2 M4 M

Temperatura20 C

Portata51 ml/min

11

Misure di Densit di potenzaDanilo Sanfilippo, Caratterizzazione di membrane osmotiche per Forward Osmosis e Pressure Retarded Osmosis12Concentrazione Draw solution0.017 M0.034 M0.051 M0.068 M0.1 M0.2 M0.5 M0.75 M1 M2 M4 M

Temperatura20 C

Portata51 ml/min

Effetto della temperaturaDanilo Sanfilippo, Caratterizzazione di membrane osmotiche per Forward Osmosis e Pressure Retarded Osmosis13Incremento del flusso di permeato del 20% allaumento di temperatura da 20 C a 40 C alla concentrazione 1 M Concentrazione Draw solution0.017 M0.034 M0.051 M0.068 M0.1 M0.2 M0.5 M0.75 M1 M

Temperatura20 C30 C40 C

Fenomeni influenzati dalla temperaturaViscosit dei fluidi= f(T)

Diffusivit solutiD = D f(T)

Coefficienti di trasportoK = K f(T)Propriet delle membrana: Coefficiente di permeabilit A = A f(T)

Portata51 ml/min

Effetto della temperaturaDanilo Sanfilippo, Caratterizzazione di membrane osmotiche per Forward Osmosis e Pressure Retarded Osmosis14Concentrazione Draw solution0.017 M0.034 M0.051 M0.068 M0.1 M0.2 M0.5 M0.75 M1 M

Temperatura20 C30 C40 C

Portata51 ml/min

Feed solution

Effetto della temperaturaDanilo Sanfilippo, Caratterizzazione di membrane osmotiche per Forward Osmosis e Pressure Retarded Osmosis15Concentrazione Draw solution0.017 M0.034 M0.051 M0.068 M0.1 M0.2 M0.5 M0.75 M1 M

Temperatura20 C30 C40 C

Portata51 ml/min

20 C30 C40 C

Draw solution

Effetto della temperatura sulla densit di potenzaDanilo Sanfilippo, Caratterizzazione di membrane osmotiche per Forward Osmosis e Pressure Retarded Osmosis16Incremento della densit di potenza del 100 % allaumento di temperatura da 20 C a 40 C alla concentrazione 1 M Concentrazione Draw solution0.017 M0.034 M0.051 M0.068 M0.1 M0.2 M0.5 M0.75 M1 M

Temperatura20 C30 C40 C

Portata51 ml/min

Effetto del regime fluidodinamico sul flussoDanilo Sanfilippo, Caratterizzazione di membrane osmotiche per Forward Osmosis e Pressure Retarded Osmosis17Concentrazione Draw solution0.017 M0.034 M0.051 M0.068 M0.1 M0.2 M0.5 M0.75 M1 M

Portata51 ml/min72 ml/min

Temperatura

20 C

Long Run Test con soluzioni realiDanilo Sanfilippo, Caratterizzazione di membrane osmotiche per Forward Osmosis e Pressure Retarded Osmosis18Temperatura20 C

Portata51 ml/min

Concentrazione draw solution1 MSaline ettore infersa

Membrana BW30FR -6741Danilo Sanfilippo, Caratterizzazione di membrane osmotiche per Forward Osmosis e Pressure Retarded Osmosis19Minori prestazioni rilevate rispetto alla membrana TFCTemperatura20 C

Portata51 ml/min

Concentrazione draw solution0,017 M0,034 M0,051 M0,068 M0,2 M0,5 M0,75 M1 M

Acetato di cellulosa:Membrana idrofilaResistenza al foulingResistenza ad agenti ossidantiSensibile al pH ( 4-6)

Membrana SW30HRDanilo Sanfilippo, Caratterizzazione di membrane osmotiche per Forward Osmosis e Pressure Retarded Osmosis20Nessun Dato significativoTemperatura20 C

Portata51 ml/min

Concentrazione draw solution0,017 M0,034 M0,051 M0,068 M0,2 M0,5 M0,75 M1 M

Thin Film Composite per RO:Alta reiezione salinaAlti spessori di strato di supportoResistenza ad alte pressioni idraulicheSensibile ad agenti ossidanti

CONCLUSIONIDanilo Sanfilippo, Caratterizzazione di membrane osmotiche per Forward Osmosis e Pressure Retarded Osmosis213 tipologie di membrane testateIndagine delle principali dipendenzeValutato gli effetti sulle grandezze fondamentali del processoRisultato:Ottime performance della membrana TFC della HTITecnologia PRO pi vicina ad essere una valida alternativa per la produzione di energia.Sfide:Necessit di uno scale-up per valutare il comportamento sotto pressione e la variazione delle grandezze considerate

Author, Title22Nullius boni sine socio iucunda possessio est.

Nessuna cosa bella da possedere se non si hanno amici con cui condividerla.Lucio Anneo SenecaGrazie per lattenzione