Processi a membrana per sistemi in fase liquida

DIFFUSIONE IN POLIMERI E SEPARAZIONI A MEMBRANA – SEPARAZIONE DI LIQUIDI CON MEMBRANE
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PROCESSI A MEMBRANA PER SISTEMI IN FASE LIQUIDA
GRUPPO DI RICERCA: Serena Bandini, Carlo Gostoli, Valentina Morelli
PAROLE CHIAVE: processi a membrane, frazionamento di miscele liquide,
sviluppo di processo, Nanofiltrazione, industria
alimentare
L’attività consiste nello studio di processi a
membrana per miscele liquide (Microfiltrazione
(MF), Ultrafiltrazione (UF), Nanofiltrazione
(NF), Osmosi Inversa (OI), Osmosi Diretta (OD),
Elettrodialisi (ED)). L’interesse è rivolto a
separazioni innovative e a nuove tecniche di
reazione con membrane polimeriche, inorganiche
o composite per applicazioni nel campo
alimentare, dell’energia e dell’industria di
processo. L’attività si articola in: i)
caratterizzazione dei materiali di membrana e
delle prestazioni; ii) modellazione del trasporto e
della partizione; iii) misura delle prestazioni dei
moduli; iv) scale-up del processo. Le attività sono
svolte in collaborazione con università straniere e
industrie.
Modellazione del processo di Nanofiltrazione. E’
stato messo a punto un modello di partizionetrasporto per miscele contenenti elettroliti e soluti
neutri attraverso membrane da NF, che considera
fenomeni quali l’equilibrio di Donnan, l’Esclusione Dielettrica e tiene conto degli ostacoli al
trasporto in pori di dimensioni paragonabili a
quelle dei soluti. La modellazione è supportata
dalla misura delle prestazioni delle membrane e
dalla caratterizzazione elettrochimica dei
materiali.
Applicazioni di Nanofiltrazione nell’industria
alimentare: La NF può essere alternativa a OI e
UF nei processi di concentrazione. Fra le
applicazioni studiate: i) la concentrazione del
latte e del siero di latte con eventuale produzione
di formaggi con basso contenuto di sodio, ii) la
separazione di zuccheri semplici da miscele
complesse (su tale argomento è stato sviluppato
un brevetto in collaborazione con un’azienda del
settore).
Nuove frontiere nell’ingegneria delle membrane.
Le sfide future riguardano l’applicazione delle
membrane alla produzione di energia, lo sviluppo
di apparati, in cui si realizza sia la reazione che la
separazione, e di sistemi compatti per processi di
separazione di fase. Sono ora allo studio
l’applicazione di membrane alla produzione di
energia attraverso l’OD con gradienti salini e attraverso la ED inversa di soluzioni saline.
Un impianto pilota per la Nanofiltrazione del latte
PROGETTI ED ATTIVITA’ DI RICERCA 2013
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PRINCIPALI PUBLICAZIONI
G. Mucchetti, G. Zardi, F. Orlandini, C. Gostoli,
The pre-concentration of milk by Nanofiltration
in the production of fresh cheese Quarg type. Le
Lait 80(2000)43-50.
S.Bandini, Nafion Membranes for Conversion of
Sodium Phenoxides into Undissociated Phenols,
J. Membrane Sci., 207 (2002) 209-225.
S.Bandini, D.Vezzani, Nanofiltration modeling:
the role of dielectric exclusion in membrane characterization, Chem. Eng. Sci., 58 (2003) 33033326
S.Bandini, J.Drei, D.Vezzani, The role of pH and
concentration on the ion rejection in polyamide
nanofiltration membranes, J. Membrane Sci, 264
(2005), 65-74.
S.Bandini, Modelling the mechanism of membrane charge formation in NF membranes: Theory and application, J. Membrane Sci., 264
(2005), 75-86.
S.Bandini, C.Mazzoni, Modelling the amphoteric
behaviour of polyamide nanofiltration membranes, Desalination, 184 (2005) 1307-1316.
C. Gostoli, G. Mucchetti, New types of fresh
cheese obtained by nanofiltration of milk and
whey, in: E. DRIOLI, W. WEI, Sino-Italian
workshop on the application of membrane technology in food processing, WEIHAI, 2005, pp.
61 – 64.
L.Bruni, S.Bandini, Studies on the role of sitebinding and competitive adsorption in determining the charge of nanofiltration membranes, Desalination, 241 (2009) 315-330.
C.Mazzoni, F.Orlandini, S.Bandini, Role of the
electrolyte type on TiO2 – ZrO2 nanofiltration
membranes performances, Desalination, 240
(2009) 227-235.
A.Szymczyk, P.Fievet, S.Bandini, On the Amphoteric Behavior of Desal DK Nanofiltration
Membranes at Low Salt concentrations , J. Membrane Sci. 355 (2010) 60-68.
S.Bandini, L.Bruni, Transport phenomena in
Nanofiltration membranes, in “Comprehensive
Membrane Science and Engineering”, vol. 2:
“Membrane operations in molecular separations”,
(2010), 67-89, Oxford: Ac. Press, Elsevier.
BREVETTI
G. Mucchetti, C. Gostoli, D. Carlini,, F. Orlandini, G. Zardi,, G. Potena, Procedimento di preparazione di formaggio fresco da latte concentrato
mediante
Nanofiltrazione.
Patent
N.
BO99A000269 Filed on 19/5/1999.
Bandini S., Ketsman J., Nataloni L., Sanchez S.,
Process for increasing yield of Dextrose production process, by membrane technology, Application number: 12006676.6 - 2101/ EP12006676.
Filed on 24/09/2012 with European Patent Office
-Munich
PROGETTI DI RICERCA
C.Mazzoni, S.Bandini, On Nanofiltration Desal-5
DK performances with calcium chloride-water
solutions, Separation & Purification Technology,
52 (2006) 232-240.
Nanofiltration for the production of fresh cheese
(NANOFRESH), 2000-2001, EU- Regione Emilia
Romagna, C. Gostoli.
C.Mazzoni, L.Bruni, S.Bandini, Nanofiltration:
role of the electrolyte and pH on Desal DK performances, Industrial and Engineering Chemistry
Research Journal, 46 (2007) 2254-2262.
Analisi di fattibilità tecnica per l’arricchimento
del destrosio in acque madri tramite Nanofiltrazione. Convenzione di ricerca tra DICMA e Cargill srl (SSE BUSINESS UNIT – Castelmassa
(RO)) (2010-2012).
L.Bruni, S.Bandini, The role of the electrolyte on
the mechanism of charge formation in polyamide
nanofiltration membranes, J. Membrane Sci. 308
(2008)136-151.
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