Development of dual-layer membranes and recycling of reverse osmosis membrane modules for water treatment

Abstract

Nowadays, water scarcity is a problem that important organizations such as the United Nations (UN) warn about, indicating that only less than two-thirds of the world's population has adequate access to safe and drinking water. Membrane technologies and mainly desalination by reverse osmosis (RO) process, are being applied worldwide as mechanisms to obtain drinking water. However, RO has still some problems that require an immediate solution, such as the treatment and management of the produced brines and wastes caused by discarded RO membrane modules. Other membrane processes of emerging interest such as forward osmosis (FO), pervaporation (PV) or membrane distillation (MD), also need focused efforts for their proper development and subsequent large scale application.The main objective of this PhD thesis is twofold. On one hand, dual-layer polymeric membranes (DLMs) are developed using different membrane preparation techniques in order to improve the performance of membrane separation processes of emerging interest such as PV and MD; and on other hand, attempts are made to recycle discarded RO modules in order to extend the useful life of their components making them suitable for water treatment by other membrane processes, contributing therefore to the circular economy of membrane science and protection of the environment...En la actualidad la escasez de agua es un problema del que alertan importantes organizaciones como la Organización de las Naciones Unidas (ONU), indicando que solo menos de dos tercios de la población mundial tiene acceso adecuado a agua potable y segura. Las tecnologías de membrana y principalmente la desalación mediante el proceso de separación ósmosis inversa (OI), están siendo aplicadas en todo el mundo como mecanismos para la obtención de agua potable. Sin embargo, la OI presenta algunos problemas que requieren una inmediata solución como el tratamiento y la gestión de las salmueras producidas y el adecuado manejo de los residuos ocasionados por los módulos de membrana desechados. Otros procesos de membrana de interés emergente como la osmosis directa (OD), la pervaporación (PV) o la destilación en membrana (DM), también necesitan la focalización de esfuerzos para su adecuado desarrollo y posterior aplicación a gran escala. El objetivo principal de esta tesis doctoral es doble. Por un lado se estudia el desarrollo de membranas poliméricas de doble capa (MDCs) aplicando diferentes técnicas de preparación de membranas, con el objeto de mejorar el rendimiento de procesos de separación por membranas emergentes como la PV y la DM; y por otro lado se reciclan módulos de OI descartados con el objeto de alargar la vida útil de sus componentes para aplicaciones en otros procesos de membrana para el tratamiento de aguas, contribuyendo en la economía circular de la ciencia de membranas y protección del medio ambiente...