Voorspelling en validatie van de verwijdering van organische microverontreinigingen uit water; deel 3: membraanprocessen

Drinkwaterbedrijven zien zich regelmatig geconfronteerd met de aanwezigheid van nieuwe organische microverontreinigingen (OMV), of OMV die er mogelijk al langer waren, maar niet eerder gedetecteerd konden worden. Om vast te stellen of deze verwijderd kunnen worden in de bestaande zuivering, of om te bepalen welke additionele zuiveringstechniek het effectiefst zou zijn om dergelijke OMV te verwijderen, zijn meestal kostbare experimenten nodig. Indien het mogelijk zou zijn om vooraf met enige zekerheid te kunnen voorspellen hoe deze OMV zich in een zuiveringsproces gedragen, zou dat een forse besparing, zowel in geld als in tijd, betekenen. Dit geldt zeker ook voor membraanprocessen, het onderwerp van dit rapport, dat het derde deel is uit de serie over het ontwikkelen van modellen voor veel toegepaste of nieuwe behandelingstechnieken voor drinkwater (filtratie over actieve kool, (geavanceerde) oxidatie, en dus ook membraanfiltratie).
De afgelopen jaren heeft KWR modellen ontwikkeld waarmee de verwijdering van OMV door spiraalgewonden membranen voor NF of RO kan worden voorspeld. Hiervoor is een membraanmodel ontwikkeld dat uitgaat van A (waterdoorlaatbaarheid)- en B (doorlaatbaarheid voor opgeloste stoffen)-factoren gebaseerd op het oplos-diffusie scheidingsmechanisme. De B-waarden voor te verwijderen OMV werden tot voor kort experimenteel vastgesteld, wat wel betrouwbare voorspellingen opleverde in de modellen, maar een kostbare en tijdrovende procedure vergde. Met behulp van wiskundige beschrijvingen van de relevante moleculaire eigenschappen van een representatieve set aan OMV is nu geprobeerd QSPRs te ontwikkelen voor die B-waarden. Op deze manier kan de verwijdering van een stof door een bepaald membraan ook worden voorspeld zonder dat er eerst experimenten zijn gedaan.
Deze modellering is toegepast op drie verschillende typen membranen: twee spiraalgewonden exemplaren (ESNA1 voor nanofiltratie en SWC5 voor omgekeerde osmose), en voor een nieuw type capillair NF-membraan (NF40). Voor een beperkt aantal stofjes (1-5, afhankelijk van het type membraan) werd een afwijking van 10-20% waargenomen, waarbij de ene keer het model een te hoge, en de andere een te lage verwijdering voorspelde. In alle drie de gevallen werd echter voor de meeste OMV een goede overeenkomst gevonden tussen voorspelde en gemeten verwijdering (≤ 10% afwijking).