Regeneration and modelling of an ion-exchange column for water purification
(2020) In Thesis work KETM05 20201Chemical Engineering (M.Sc.Eng.)
- Abstract
- In peritoneal dialysis ultrapure water used is produced from tap water by using several filter cartridges in series. One of the cartridges is an ion exchange filter removing cations and anions by either reverse osmosis membrane or chemical ion exchange resin. The ion exchange filter that is investigated in this thesis is a chemical ion exchange filter. The current chemical ion exchange system has a lifecycle of 3 to 4 months before the cartridge is spent and discarded. In this thesis methods to regenerate the ion exchange resin were investigated and thereafter one of the regeneration methods was applied on ion exchange resin. The regeneration method chosen were a chemical regeneration method using hydrochloric acid of varying... (More)
- In peritoneal dialysis ultrapure water used is produced from tap water by using several filter cartridges in series. One of the cartridges is an ion exchange filter removing cations and anions by either reverse osmosis membrane or chemical ion exchange resin. The ion exchange filter that is investigated in this thesis is a chemical ion exchange filter. The current chemical ion exchange system has a lifecycle of 3 to 4 months before the cartridge is spent and discarded. In this thesis methods to regenerate the ion exchange resin were investigated and thereafter one of the regeneration methods was applied on ion exchange resin. The regeneration method chosen were a chemical regeneration method using hydrochloric acid of varying concentrations (4, 7, 10, 15%). Furthermore, a model to simulate the capacity of regenerated ion exchange resin was developed. To develop a model that can simulate the capacity of regenerated resins, adsorption isotherms test had to be carried out which can used to simulate the kinetics of adsorption and desorption of ions in the exchange resin. A lab scale ion exchange had to be set up as well to see the capacity of fresh resin and compare it to the simulated capacity of fresh resin through the developed model. The model generated can create exhaustion curves of ion exchange resin with different regeneration concentrations. Although more lab scale ion exchange tests should be carried out at different regeneration concentrations to ensure that the model gives accurate capacity of regenerated resin. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Utvärdering av regenerationsmetoder for jonutbytar-filter och modellering av jonutbytar-filter.
Förbättring av nuvarande metoder för bukhinnedialys behöver undersökas eftersom i en av Baxters jonutbytar metoder används kemiska jonutbytar filter tills de är förbrukade och därefter slängs de. Därför är det av intresse att utvärdera metoder för att återskapa förbrukade jonutbytar-filter så de kan återanvändas igen.
För att bukhinnedialys ska kunna användas på patienter med nedsatt/ingen njurfunktion behöver vatten renas så att det varken har joner, bakterier eller organiskt material. Därefter späds det ultrarena vattnet ut med salter som sen injiceras i patientens mage utanför bukhinnan. Denna saltlösning agerar som en njure och drar ut... (More) - Utvärdering av regenerationsmetoder for jonutbytar-filter och modellering av jonutbytar-filter.
Förbättring av nuvarande metoder för bukhinnedialys behöver undersökas eftersom i en av Baxters jonutbytar metoder används kemiska jonutbytar filter tills de är förbrukade och därefter slängs de. Därför är det av intresse att utvärdera metoder för att återskapa förbrukade jonutbytar-filter så de kan återanvändas igen.
För att bukhinnedialys ska kunna användas på patienter med nedsatt/ingen njurfunktion behöver vatten renas så att det varken har joner, bakterier eller organiskt material. Därefter späds det ultrarena vattnet ut med salter som sen injiceras i patientens mage utanför bukhinnan. Denna saltlösning agerar som en njure och drar ut kroppens restprodukter. Denna behandling tar från 4 till 10 timmar och krävs från 3–5 gånger i veckan beroende på patient. Behandlingen kan ske både i patientens hem med en skötare eller på sjukhus.
Figur 1: Jonutbtyar-filter utanför bukhinnedialysmaskin.
När vatten renas till att bli ultrarent vatten går det igenom flera filter som tar bort joner, bakterier etc och det filtret som denna rapport undersökte var kemisk jonutbytar-filter och metoder för att återskapa dess funktion efter att filtret har förbrukats.
Först utvärderas flera metoder för att regenerera jonutbytar-filtret där en metod valdes som bäst som rapporten gick vidare med. Denna metod undersöktes först med experiment och därefter skapades en modell som kunde simulera den volym ultrarent vatten jonutbytar-filtret kan rena innan den måste regenereras igen.
Anledningen till att en modell valdes att skapas istället för att testa en uppsättning med jonutbytar-filter med en regenerationsmetod var att det tog upp till 44 timmar att förbruka filtren efter att de har blivit regenererade. Det hade även krävts mycket mer kemikalier och uppsättningen och utförandet hade tagit längre tid.
Rapportens resultat blev att en modell kunde skapas som visar den volym ultrarent vatten en regenererad jonutbytar-filter kan skapa vid olika regenerations koncentrationer. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9025156
- author
- Mogard, Erik LU
- supervisor
- organization
- course
- KETM05 20201
- year
- 2020
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- keywords
- Ion exchange, Water purification, regeneration, Adsorption isotherms, Modelling, Chemical engineering, Kemiteknik
- publication/series
- Thesis work
- language
- English
- id
- 9025156
- date added to LUP
- 2020-07-31 14:38:40
- date last changed
- 2020-07-31 14:38:40
@misc{9025156,
abstract = {{In peritoneal dialysis ultrapure water used is produced from tap water by using several filter cartridges in series. One of the cartridges is an ion exchange filter removing cations and anions by either reverse osmosis membrane or chemical ion exchange resin. The ion exchange filter that is investigated in this thesis is a chemical ion exchange filter. The current chemical ion exchange system has a lifecycle of 3 to 4 months before the cartridge is spent and discarded. In this thesis methods to regenerate the ion exchange resin were investigated and thereafter one of the regeneration methods was applied on ion exchange resin. The regeneration method chosen were a chemical regeneration method using hydrochloric acid of varying concentrations (4, 7, 10, 15%). Furthermore, a model to simulate the capacity of regenerated ion exchange resin was developed. To develop a model that can simulate the capacity of regenerated resins, adsorption isotherms test had to be carried out which can used to simulate the kinetics of adsorption and desorption of ions in the exchange resin. A lab scale ion exchange had to be set up as well to see the capacity of fresh resin and compare it to the simulated capacity of fresh resin through the developed model. The model generated can create exhaustion curves of ion exchange resin with different regeneration concentrations. Although more lab scale ion exchange tests should be carried out at different regeneration concentrations to ensure that the model gives accurate capacity of regenerated resin.}},
author = {{Mogard, Erik}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
series = {{Thesis work}},
title = {{Regeneration and modelling of an ion-exchange column for water purification}},
year = {{2020}},
}