MARC

 008260126s2022        us                              c    eng  d
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■035    ▼a(MiAaPQ)GeorgiaTech72621
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a574
■1001  ▼aWhite,  Haley  D.
■24510▼aEnhanced  Wastewater  Reclamation  with  Carbonaceous  Membranes
■260    ▼a[Sl]▼bGeorgia  Institute  of  Technology▼c2022
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2022
■300    ▼a267  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-05,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Lively,  Ryan  P.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Georgia  Institute  of  Technology,  2022.
■520    ▼a1The  removal  of  organic  contaminants  from  wastewater  and  drinking  water  streams  is  becoming  increasingly  important  to  safeguard  global  water  resources  and  public  health.  The  separation  of  such  organic  contaminants,  often  referred  to  as  emerging  contaminants  of  concern  (CoCs),  is  difficult  because  many  of  these  constituents  are  small  and  neutral  solutes.  Many  traditional  treatment  technologies  rely  on  the  size  and/or  charge  of  the  contaminant  for  removal,  and  so  these  contaminants  are  considered  to  be  recalcitrant  with  traditional  drinking  water  or  wastewater  treatment  processes.  Carbonaceous  membrane  and  adsorbent  materials,  however,  show  promise  for  the  removal  of  emerging  contaminants  due  to  their  chemical,  mechanical,  and  thermal  stability,  their  scaling  ability,  the  potential  to  use  inexpensive  precursors,  and  the  capability  to  avoid  multi-step  fabrication  techniques.The  ability  for  rigid  and  carbonaceous  membranes  to  separate  organic  contaminants  from  aqueous  waste  streams  can  be  predicted  using  thermodynamics,  kinetics,  and  transition  state  theory  fundamentals.  With  transition  state  theory,  we  can  better  understand  the  effects  of  the  degrees  of  freedom  (ability  for  a  molecule  to  move  in  the  translational,  vibrational,  or  rotational  directions  based  on  the  canonical  partition  function)  on  a  molecule  as  it  diffuses  through  rigid  nanoporous  and  microporous  regions  in  a  membrane.  Understanding  the  degrees  of  freedom  of  a  molecule  in  a  membrane  allows  us  to  see  the  potential  effects  of  entropic  selectivity  on  overall  diffusivity  selectivity.  Using  a  simple  model  that  was  developed  from  transition  state  theory,  the  diffusivity  selectivity  of  water  compared  with  various  potential  organic  contaminants  is  estimated.  From  these  data,  we  learn  that  the  enthalpy  of  sorption,  activation  energy  of  diffusion,  and  minimum  potential  energy  between  the  guest  species  and  host  membrane  material  heavily  contribute  to  diffusivity  selectivity  in  rigid  membranes.  Additionally,  isotherm  behavior  plays  a  key  role  in  diffusivity  selectivity  at  all  fractional  occupancies  (partial  pressures).  We  also  learn  that  rigid  membrane  materials  exhibit  diffusivity  selectivities  that  exceed  the  upper  bound  for  aqueous  separations  when  separating  water  from  certain  organic  contaminants.  The  upper  bound  for  aqueous  membrane  separations  is  currently  identified  with  NaCl  rejection  using  thin  film  composite  reverse  osmosis  membranes  that  contain  an  active  polyamide  layer.  These  preliminary  estimations  encourage  further  experimental  work  with  rigid  adsorbent  and  membrane  materials  for  organic-laden  aqueous  streams.Thin  film  composite  reverse  osmosis  membranes  that  incorporate  a  layer  of  fully  aromatic  polyamide  are  highly  selective  toward  NaCl  (99%  rejection)  in  seawater  desalination.  The  high  selectivity  of  fully  aromatic  polyamide  as  a  flexible  polymer  inspired  further  work  into  development  of  carbon  molecular  sieves  (CMS)  derived  from  this  precursor  for  enhanced  removal  of  small  and  neutral  solutes.  CMS  were  fabricated  by  pyrolyzing  polyamide  latexes  in  temperatures  of  700  °C  to  900  °C  in  inert,  oxidizing,  or  reducing  atmospheres.  These  materials  were  characterized  with  many  techniques  to  probe  the  structural  and  chemical  properties,  as  well  as  estimate  potential  separation  performance.  Nitrogen  physisorption  reveals  a  bimodal  pore  structure  in  these  materials  with  ultramicropores  of  5.5  A  to  6.5  A  in  diameter  and  micropores  ~  1  nm  in  diameter.  Dynamic  vapor  sorption  measurements  completed  with  water  and  n,  n-  dimethylformamide  allow  for  estimations  of  high  diffusivity,  sorption,  and  permeability  selectivities  of  these  CMS  materials.
■590    ▼aSchool  code:  0078.
■650  4▼aMembranes
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■71020▼aGeorgia  Institute  of  Technology.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-05B.
■790    ▼a0078
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2022
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17360681▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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