Sustainability assessment of organic solvent nanofiltration: From fabrication to application

Green Chemistry

Volumn 16, Issue 10, 2014, Pages 4440-4473

  Szekely, Gyorgy ^a   Jimenez Solomon, Maria F ^a   Marchetti, Patrizia ^a   Kim, Jeong F ^a   Livingston, Andrew G ^a  

^a IMPERIAL COLLEGE LONDON   (United Kingdom)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 84907789915     PISSN: 14639262     EISSN: 14639270     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c4gc00701h     Document Type: Review

References (173)

1. M. G. Buonomenna RSC Adv. 2013 3 5694 5740
2. E. Drioli A. Brunetti G. Di Profio G. Barbieri Green Chem. 2012 14 1561 1572
3. G. Cederlof and E. R. Geus, US Patent 7,351,873, 2008
4. A. P. B. Ribeiro J. M. L. N. de Mouraa L. A. G. Goncalves J. C. C. Petrus L. A. Viotto J. Membr. Sci. 2006 282 328 336
5. D. Ormerod B. Sledsens G. Vercammen D. Van Gool T. Linsen A. Buekenhoudt B. Bongers Sep. Purif. Technol. 2013 115 158 162
6. M. Rabiller-Baudry G. Nasser T. Renouard D. Delaunay M. Camus Sep. Purif. Technol. 2013 116 46 60
7. C. J. Pink H. T. Wong F. C. Ferreira A. G. Livingston Org. Process Res. Dev. 2008 12 589 595
8. G. Szekely J. Bandarra W. Heggie B. Sellergren F. C. Ferreira Sep. Purif. Technol. 2012 86 79 87
9. J. Micovic K. Werth P. Lutze Chem. Eng. Res. Des. 2014 10.1016/j.cherd.2014.02.012
10. E. Rundquist C. Pink E. Vilminot A. G. Livingston J. Chromatogr., A 2012 1229 156 163
11. P. T. Anastas and J. C. Warner, Green Chemistry Theory and Practice, Oxford University Press, New York, 1998
12. I. Soroko Y. Bhole A. G. Livingston Green Chem. 2011 13 162 168
13. S. Loeb and S. Sourirajan, Sea Water Demineralization by Means of an Osmotic Membrane, in saline Water Conversion-II, Advances in Chemistry Series Number 28, American Chemical Society, Washington, DC, 1963, pp. 117-132
14. I. F. J. Vankelecom, K. De Smet, L. E. M. Gevers and P. A. Jacobs, in Nanofiltration, Principles and Applications, ed., A. I. Schaefer, A. G. Fane, and, T. D. White, Elsevier, 2005
15. K. Vanherck G. Koeckelberghs I. F. J. Vankelecom Prog. Polym. Sci. 2013 38 874 896
16. J. E. Cadotte and R. J. Petersen, Sitzungsberichte der Kaiserlichen Akademie der Wissenschaften Wien, 2te Abteilung a, 63; Desalination, ACS Symp. Ser. No. 153, American Chemical Society, Washington, DC, 1981, p. 305
17. N. Benmouhoub N. Simmoonet N. Agoudjil T. Coradin Green Chem. 2008 10 957 964
18. R. H. Henderson C. Jimenez-Gonzalez D. J. C. Constable S. R. Alston G. G. A. Inglis G. Fisher J. Sherwood S. P. Blinks A. D. Curzons Green Chem. 2011 13 854 862
19. K. Alfonsi J. Colber P. J. Dunn T. Fevig S. Jennings T. A. Johnson H. P. Kleine C. Knight M. A. Nagy D. A. Perry M. Stefaniak Green Chem. 2008 10 31 36
20. N. Tanihara K. Tanaka H. Kita K. Okamoto J. Membr. Sci. 1994 95 161 169
21. J. S. Kang J. Won H. C. Park U. Y. Kim Y. S. Kang Y. M. Lee J. Membr. Sci. 2000 169 229 235
22. M. J. Earle K. R. Seddon Pure Appl. Chem. 2000 72 1391
23. R. D. Rogers K. R. Seddon Science 2003 302 792 793
24. R. Renner Environ. Sci. Technol. 2001 35 410A 413A
25. D. Y. Xing N. Peng T. S. Chung Ind. Eng. Chem. Res. 2010 49 8761 8769
26. D. Y. Xing S. Y. Chan T. S. Chung Green Chem. 2012 14 1405 1412
27. T. S. Chung J. Macromol. Sci., Polym. Rev. 1997 C37 277 301
28. A. B. Conciatori E. C. Chenevey T. C. Bohrer A. E. Prince Jr. J. Polym. Sci., Part C: Polym. Symp. 1967 19 49 64
29. D. Y. Xing S. Y. Chan T. S. Chung Chem. Eng. Sci. 2013 87 194 203
30. E. M. V. Hoek and A. K. Ghosh, US patent 2010/0224555 A1, 2010
31. H. Gao T. Jiang B. Han Y. Wang J. Du Z. Liu J. Zhang Polymer 2004 45 3017 3019
32. L. Zhu C. Y. Huang Y. H. Patel J. Wu S. V. Malhotra Macromol. Rapid Commun. 2006 27 1306 1311
33. S. Takezo, S. Takatoshi and S. Masao, US Patent 3992495/1976, 1976
34. S. Li F. Qin P. Qin M. N. Karim T. Tan Green Chem. 2013 15 2180 2190
35. H. J. Li T. M. Cao J. J. Qin X. M. Jie T. H. Wang J. H. Liu Q. Yuan J. Membr. Sci. 2006 279 328 335
36. Y. Zhang H. Shao Ch. Wu X. Hu Macromol. Biosci. 2001 1 141 148
37. Z. Mao Y. Cao X. Jie G. Kang M. Zhou Q. Yuan Sep. Purif. Technol. 2010 72 28 33
38. X. L. Li L. P. Zhu B. K. Zhu Y. Y. Xu Sep. Purif. Technol. 2011 83 66 73
39. H. Z. Chen N. Wang L. Y. Liu J. Chem. Technol. Biotechnol. 2012 87 1634 1640
40. K. Cziner T. Virkki-Hatakka M. Hurme I. Turunen Chem. Eng. Technol. 2005 28 1490 1499
41. M. Degerman N. Jakobsson B. Nilsson Chem. Eng. Technol. 2008 31 875 882
42. T. Winkelnkemper G. Schembecker Sep. Purif. Technol. 2010 71 356 366
43. C. Jimenez-Gonzalez D. J. C. Constable C. S. Ponder Chem. Soc. Rev. 2012 41 1485 1498
44. C. Jimenez-Gonzalez C. S. Ponder Q. B. Broxterman J. B. Manley Org. Process Res. Dev. 2011 15 912 917
45. D. J. C. Constable A. D. Curzons V. L. Cunningham Green Chem. 2002 4 521 527
46. A. D. Curzons D. J. C. Constable D. N. Mortimer V. L. Cunningham Green Chem. 2001 3 1 6
47. C. Jimenez-Gonzalez P. Poechlauer Q. B. Broxterman B. S. Yang D. am Ende J. Baird C. Bertsch R. E. Hannah P. Dell'Orco H. Noorman S. Yee R. Reintjens A. Wells V. Massonneau J. Manley Org. Process Res. Dev. 2011 15 900 911
48. W. M. Nelson, Green Solvents for Chemistry-Perspectives and Practice, Oxford University Press, Inc., 2003, ISBN 0-19-515736-2
49. I. Sereewatthanawut F. W. Lim Y. S. Bhole D. Ormerod A. Horvath A. T. Boam A. G. Livingston Org. Process Res. Dev. 2010 14 600 611
50. G. Szekely J. Bandarra W. Heggie B. Sellergren F. C. Ferreira J. Membr. Sci. 2011 381 21 33
51. J. Vanneste D. Ormerod G. Theys D. Van Gool B. Van Camp S. Darvishmanesh B. Van der Bruggen J. Chem. Technol. Biotechnol. 2013 88 98 108
52. G. Szekely M. Gil B. Sellergren W. Heggie F. C. Ferreira Green Chem. 2013 15 210 225
53. J. F. Kim G. Szekely I. B. Valtcheva A. G. Livingston Green Chem. 2014 16 133 145
54. C. Lee R. Helmy C. Strulson J. Plewa E. Kolodziej V. Antonucci B. Mao C. J. Welch Z. Ge M. A. Al-Sayah Org. Process Res. Dev. 2010 14 1021 1026
55. A. Keraani T. Renouard C. Fischmeister C. Bruneau M. Rabiller-Baudry ChemSusChem 2008 1 927 933
56. W. E. Siew C. Ates A. Merschaert A. G. Livingston Green Chem. 2013 15 663 674
57. S. So L. G. Peeva E. W. Tate R. J. Leatherbarrow A. G. Livingston Chem. Commun. 2010 46 2808 2810
58. S. Drioli I. Adamo M. Ballico F. Morvan G. M. Bonora Eur. J. Org. Chem. 2002 3473 3480
59. D. J. Gravert K. D. Janda Chem. Rev. 1997 97 489 509
60. J. F. Kim A. M. Freitas da Silva I. B. Valtcheva A. G. Livingston Sep. Purif. Technol. 2013 116 277 286
61. D. Nair H. T. Wong S. Han I. F. J. Vankelecom L. S. White A. G. Livingston A. T. Boam Org. Process Res. Dev. 2009 13 863 869
62. G. J. Harmsen Chem. Eng. Process. 2007 46 774 780
63. P. Lutze A. Gorak Chem. Eng. Res. Des. 2013 91 1978 1997
64. M. Priske K. D. Wiese A. Drews M. Kraume G. Baumgarten J. Membr. Sci. 2010 360 77 83
65. G. Szekely, I. B. Valtcheva, J. F. Kim and A. G. Livingston, React. Funct. Polym, 2014 10.1016/j.reactfunctpolym.2014.03.008
66. C. S. Slater, M. J. Savelski, W. A. Carole and D. J. C. Constable, in Green Chemistry in the Pharmaceutical Industry, ed., P. J. Dunn, A. S. Wells, and, M. T. Williams, Wiley-VCH Verlag GmBH & Co., Weinheim, 2010, ch. 3, pp. 49-82
67. R. A. Sheldon Green Chem. 2007 9 1273 1283
68. E. M. Rundquist C. J. Pink A. G. Livingston Green Chem. 2012 14 2197 2205
69. M. J. Raymond C. S. Slater Green Chem. 2010 12 1826 1834
70. American Chemical Society. ACS GCI Pharmaceutical Roundtable, 2011, [Online]. Available from: http://chemistry.org/greenchemistryinstitute/pharma-roundtable.html
71. C. S. Slater, M. J. Savelski, W. A. Carole and D. J. C. Constable, in Green Chemistry in the Pharmaceutical Industry, ed., P. J. Dunn, A. S. Wells, and, M. T. Williams, Wiley-VCH Verlag GmBH & Co., Weinheim, 2010, ch. 3, p. 77
72. C. Stewart Slater Mariano J. Savelski Marie Nydia Ruiz-Felix J. Environ. Sci. Health, Part A: Toxic/Hazard. Subst. Environ. Eng. 2013 48 13 1602 1608
73. J. Geens B. De Witte B. Van der Bruggen Sep. Sci. Technol. 2007 42 2435 2449
74. P. Marchetti, A. Butté and A. G. Livingston, Reactive Peptide Nanofiltration, in Sustainable Nanotechnology and the Environment: Advances and Achievements, ed., N. Shamim, and, S. Virender, ACS Symp. Ser., 2013
75. L. S. White A. R. Nitsch J. Membr. Sci. 2000 179 267 274
76. R. M. Gould L. S. White C. R. Wildemuth Environ. Prog. 2001 20 12 16
77. L. P. Raman M. Cheryan N. Rajagopalan J. Am. Oil Chem. Soc. 1996 73 219
78. N. Stafie D. F. Stamatialis M. Wessling J. Membr. Sci. 2004 228 103 116
79. S. S. Koseoglu J. T. Lawhon E. W. Lusas J. Am. Oil Chem. Soc. 1990 67 315 322
80. J. C. Wu E. Lee J. Membr. Sci. 1999 154 251 259
81. J. R. Kwiatkowski M. Cheryan J. Am. Oil Chem. Soc. 2005 82 221 227
82. S. Darvishmanesh T. Robberecht P. Luis J. Degréve B. Van der Bruggen J. Am. Oil Chem. Soc. 2011 88 1255 1261
83. S. Manjula H. Nabetani R. Subramanian J. Membr. Sci. 2011 366 43 47
84. C. Weibin S. Yanzhi P. Xianglan L. Jiding Z. Shenlin Chin. J. Chem. Eng. 2011 19 575 580
85. L. R. Firman N. A. Ochoa J. Marchese C. L. Pagliero J. Membr. Sci. 2013 431 187 196
86. L. P. Raman M. Cheryan N. Rajagopalan Lipids 1996 98 10 14
87. W. E. Siew A. G. Livingston C. Ates A. Merschaert Chem. Eng. Sci. 2013 90 299 310
88. S. Darvishmanesh L. Firoozpour J. Vanneste P. Luis J. Degrève B. Van der Bruggen Green Chem. 2011 13 3476 3483
89. R. Abejón A. Garea A. Irabien AIChE J. 2014 60 931 948
90. Y. Kong D. Shi H. Yu Y. Wang J. Yang Y. Zhang Desalination 2006 191 254
91. B. M. Bhosle R. Subramanian K. Ebert Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2005 107 746 753
92. T. Fane Developments in membrane technology are providing significant opportunities and challenges in desalination Chem. Eng. 2013 7 26 29
93. A. Rathore and A. Velayudhan, Scale-up and Optimization in Preparative Chromatography, Marcel Dekker, Inc., 2003
94. M. Mulder, Basic Principles of Membrane Technology, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 1996
95. A. Criscuoli E. Drioli Ind. Eng. Chem. Res. 2007 46 2268 2271
96. M. R. Wiesner S. Chellan Environ. Sci. Technol. 1999 33 17 360A 366A
97. R. C. Gumerman, B. E. Burris and S. P. Hansen, Estimation of Small System Water Treatment Costs; U.S. EPA Contract No. 68-03-3093, U.S., Environmental Protection Agency, U.S. Government Printing Office, Washington, DC, 1984
98. R. C. Gumerman, R. L. Culp and S. R. Hasen, Estimating Water Treatment Costst EPA-600/2-79-162a-d, U.S. Environmental Protection Agency, U.S. Government Printing Office, Washington, DC, 1979
99. R. H. Perry and C. H. Chilton, Chemical Engineers' Handbook, McGraw-Hill, New York, 1999, vol. 19
100. P. Silva L. G. Peeva A. G. Livingston J. Membr. Sci. 2010 349 167 174
101. R. W. Baker Ind. Eng. Chem. Res. 2002 41 1393 1411
102. R. L. Goldsmith, R. P. de Filippi, S. Hossain and R. S. Timmins, in Membrane Processes in Industry and Biomedicine, ed., M. Bier, Plenum Press, New York, 1971, pp. 267-300
103. F. V. Kosikowski, in Membrane Separations in Biotechnology ed., W. C. McGregor, Marcel Dekker, New York, 1986, pp. 201-254
104. S. Judd, The BMR Book: Principles and Applications of membrane bioreactors in water and wastewater treatment, Elsevier Ltd, Oxford, 2006
105. A. G. Fane, Submerged membranes, in Advanced Membrane Technology and Applications ed., N. N. Li, A. g. Fane, W. S. W. Ho, and, T. Matsuura, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, NJ, 2008, pp. 239-270
106. S. Kennedy and S. J. Churchouse, Progress in membrane bioreactors: new advances. Proceedings of the Water and wastewater Europe Conference, Milan, 2005
107. http://duramem.evonik.com/product/duramem-puramem/en/Pages/default.aspx
108. http://www.solsep.com/
109. http://www.amsmembrane.com/
110. http://www.gmtmem.com/en
111. N. A. Bhore R. M. Gould S. M. Jacob P. O. Staffeld D. McNally P. H. Smiley C. R. Wildemuth Oil Gas J. 1999 97 67 74
112. L. White J. Membr. Sci. 2006 286 26 35
113. G. Baumgarten, 3rd International Conference on Organic Solvent Nanofiltration, London, September 2010
114. A. Buekenhoudt H. Beckers D. Ormerod M. Bulut P. Vandezande R. Vleeschouwers Chem. Ing. Tech. 2013 85 1243 1247
115. H. E. A. Brüschke, State-of-the-art of pervaporation processes in the chemical industry, Membrane Technology in the Chemical Industry, 2001, pp. 127-172
116. R. W. Baker, Membrane Technology and Applications, Wiley, 2012
117. L. H. Shaffer and M. S. Mintz, Electrodialysis, in Principles of Desalination, Academic Press, New York, 1966, pp. 200-289
118. R. W. Baker and J. G. Wiljmans, Polymeric Gas Separation Membranes, CRC Press, Boca Raton, FL, 1994, pp. 353-398
119. N. W. Ockwig T. M. Nenoff Chem. Rev. 2007 107 4078
120. M. Elimelech W. Phillip Science 2011 333 712 717
121. B. J. Feinberg G. Z. Ramon E. M. V. Hoek Environ. Sci. Technol. 2013 47 2982 2989
122. S. R. Auvil, J. S. Choe and L. J. Kellogg, U.S. Patent 5,259,869, 1992
123. R. A. Hayes, U.S. Patent 5,141,642, 1992
124. R. R. Zolandz and G. K. Fleming, Gas Permeation Applications, Chapman & Hall, New York, 1992
125. B. Smith D. Suhanya S. Sridhar M. Ramakrishna J. Membr. Sci. 2004 241 1 21
126. J. Glater S. K. Hong M. Elimelech Desalination 1994 95 325 345
127. M. F. A. Goosen S. S. Sablani H. Al-Hinai S. Al-Obeidani R. Al-Belushi D. Jackson Sep. Sci. Technol. 2005 39 2261 2297
128. P. Vandezande L. E. M. Gevers I. F. J. Vankelecom Chem. Soc. Rev. 2008 37 365 405
129. A. Tsoukala L. Peeva A. G. Livingston H.-R. Bjørsvik ChemSusChem 2012 5 188 193
130. A. Stankiewicz Chem. Eng. Process.: Process Intensif. 2003 42 137 144
131. P. Schmidt E. L. Bednarz P. Lutze A. Gorak Chem. Eng. Sci. 2014 115 115 126
132. S. M. Dutczak C. R. Tanardi K. K. Kopeć M. Wessling D. Stamatialis Sep. Purif. Technol. 2012 86 183 189
133. P. Sehn E. Zhao J. Johnson M. Hallan M. Peery Water Pract. Technol. 2009 4
134. P. Vandezande L. E. M. Gevers N. Weyens I. F. J. Vankelecom J. Comb. Chem. 2009 11 243 251
135. P. Marchetti A. Butté A. G. Livingston J. Membr. Sci. 2013 444 101 115
136. L. G. Peeva E. Gibbins S. S. Luthra L. S. White R. P. Stateva A. G. Livingston J. Membr. Sci. 2004 236 121 136
137. E. A. Mason H. K. Lonsdale J. Membr. Sci. 1990 51 1 81
138. International Conference On Harmonisation of Technical Requirements for Registration of Pharmaceuticals for Human Use, ICH Harmonised Tripartite Guideline: http://www.ich.org/products/guidelines/quality/article/quality-guidelines.html
139. Z. R. Lazic, Design of Experiments in Chemical Engineering, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2004
140. R. Soleimani N. Alavi Shoushtari B. Mirza A. Salahi Chem. Eng. Res. Des. 2013 91 883 903
141. L. Eriksson, E. Johansson, N. Kettaneh-Wold, C. Wikström and S. Wold, Design of Experiments-Principles and Applications, Umetrics Academy Publisher, Malmö, Sweden, 2008
142. M. Bulut L. E. M. Gevers J. S. Paul I. F. J. Vankelecom P. A. Jacobs J. Comb. Chem. 2006 8 168 173
143. S. S. Madaeni N. T. Hasankiadeh A. R. Kurdian A. Rahimpour Sep. Purif. Technol. 2010 76 33 43
144. P. Amirabedi R. Yegani M. K. R. Aghjeh J. Textiles Polym. 2013 1
145. S. Darvishmanesh J. Degréve B. Van der Bruggen ChemPhysChem 2010 11 404 411
146. S. Darvishmanesh J. Degréve B. Van der Bruggen Phys. Chem. Chem. Phys. 2010 12 13333 13342
147. D. Machado D. Hasson R. Semiar J. Membr. Sci. 2000 166 63 69
148. J. Geens B. Van der Bruggen C. Vandecastleele Sep. Purif. Technol. 2006 48 255 263
149. S. Darvishmanesh A. Buekenhoudt J. Degréve B. Van der Bruggen Sep. Purif. Technol. 2009 70 46 52
150. P. Marchetti A. Butté A. G. Livingston J. Membr. Sci. 2012 444 415 416
151. I. F. J. Vankelecom K. De Smeta L. E. M. Gevers A. G. Livingston D. Nair S. Aerts S. Kuypers P. A. Jacobs J. Membr. Sci. 2004 231 99 108
152. P. Silva A. G. Livingston J. Membr. Sci. 2006 280 889 898
153. W. R. Bowen J. S. Welfoot Chem. Eng. Sci. 2002 57 1121 1137
154. J. G. Wijmans R. W. Baker J. Membr. Sci. 1995 107 1 21
155. E. Yaroshchuk J. Membr. Sci. 1995 10 83 87
156. J. A. Whu B. C. Balzis K. K. Sirkar J. Membr. Sci. 2000 170 159 172
157. T. Tsuru S. Izumi T. Yoshioka M. Asaeda AIChE J. 2000 46 565 574
158. T. Tsuru M. Narita R. Shinagawa T. Yoshioka Desalination 2008 233 1 9
159. G. Schock A. Miquel Desalination 1987 64 339 352
160. A. L. Ahmad C. P. Leo S. R. Abd. Shukor Desalin. Water Treat. 2009 5 80 90
161. K. S. Bahçeci Int. J. Food Sci. Technol. 2012 47 315 324
162. J. M. Gozálvez-Zafrilla A. Santafé-Moros J. Carlos García-Díaz J. M. Gozálvez-Zafrilla A. Santafé-Moros J. Carlos García-Díaz Desalination 2013 315 61 69
163. K. Guerra J. Pellegrino J. E. Drewes Sep. Purif. Technol. 2012 87 47 53
164. E. Połom D. Szaniawska Desalination 2006 198 208 214
165. B. Rahmaniana M. Pakizeh S. A. A. Mansoori R. Abedini J. Hazard. Mater. 2011 187 67 74
166. A. Román G. Vatai A. Ittzés Z. Kovács P. Czermak J. Food Eng. 2012 35 708 714
167. P. Marchetti A. Butté A. G. Livingston Chem. Eng. Sci. 2013 101 200 212
168. P. Schmidt T. Köse P. Lutze J. Membr. Sci. 2013 429 103 120
169. A. Caus L. Braeken K. Boussu B. Van der Bruggen J. Chem. Technol. Biotechnol. 2009 84 391 398
170. J. C. Lin A. G. Livingston Chem. Eng. Sci. 2007 62 2728 2736
171. D. Peshev A. G. Livingston Chem. Eng. Sci. 2013 104 975 987
172. I. Sereewatthanawut F. C. Ferreira N. F. Ghazali A. G. Livingston AIChE J. 2010 56 893 904
173. http://www.epa.ie/whatwedo/advice/bat/