Investigation of Polypropylene Glycol 425 as a Draw Solution for Forward Osmosis
Author
Jørgensen, Mads Koustrup
Term
4. term
Education
Publication year
2009
Abstract
This thesis examines whether Polypropylene Glycol 425 (PPG 425) can serve as a draw solution for forward osmosis. Suitability is assessed against three criteria: high osmotic pressure to drive water flux, low concentration polarization, and efficient regeneration of the draw solution. Water activity of PPG solutions at varying concentrations and temperatures was measured to describe osmotic pressure using the van’t Hoff equation. The data show high osmotic pressures at 15 °C and high concentrations, but decreasing solubility with increasing temperature, with phase separation observed at 50 °C. Based on these findings, forward osmosis experiments were performed at 15 °C using PPG as the draw solution and NaCl solutions as the feed. The measured water flux was lower than theoretical predictions due to concentration polarization, and flux modeling agreed only partially with experiments: it captured the effect of feed concentration reasonably well but did not align with variations in draw solution concentration. Attempts to regenerate the draw solution by temperature-induced separation were ineffective; high-molecular-weight PPG fractions precipitated at 50 °C, while 60–74% of low-molecular-weight polymers remained dissolved at 80 °C. A more monodisperse PPG may improve separation. Overall, PPG 425 can generate water flux from NaCl feeds at 15 °C, but the tested regeneration approach is not efficient enough for practical use.
Dette speciale undersøger, om Polypropylen Glycol 425 (PPG 425) kan anvendes som trækkende opløsning i direkte osmose. PPG’s egnethed vurderes ud fra tre krav: højt osmotisk tryk for høj vandflux, lav koncentrationspolarisering og mulighed for effektiv regenerering af den trækkende opløsning. Vandaktiviteten for PPG-opløsninger ved forskellige koncentrationer og temperaturer blev målt og brugt til at beskrive det osmotiske tryk med van’t Hoff-ligningen. Resultaterne viste høje osmotiske tryk ved 15 °C og høje koncentrationer, men faldende opløselighed ved stigende temperatur med faseseparetion ved 50 °C. På baggrund heraf blev direkte osmoseforsøg udført ved 15 °C med PPG som trækløsning og NaCl-opløsninger som fødestrøm. Den målte vandflux var lavere end den teoretiske på grund af koncentrationspolarisering, og modellering af flux stemte kun delvist overens med eksperimenterne: der var rimelig overensstemmelse med variationer i fødestrømmens koncentration, men ikke med trækløsningens koncentration. Forsøg på regenerering ved temperaturinduceret separation var ineffektive; ved 50 °C udfældede de høj-molekylære PPG-kæder, mens 60–74 % af de lav-molekylære kæder forblev opløst ved 80 °C. En mere monodispers PPG kunne muligvis forbedre separationsprocessen. Samlet konkluderes, at PPG 425 kan skabe vandflux fra NaCl-fødeløsninger ved 15 °C, men at den undersøgte regenereringsmetode er utilstrækkelig til praktisk anvendelse.
[This apstract has been generated with the help of AI directly from the project full text]