Разработка мембраны и технологии очистки воды от микропримесей мышьяка термомембранным методом

• Автор: Хейн Тху Аунг
• Шифр специальности: 05.17.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 115 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Характеристики и свойства мышьяка
1.2. Распространение мышьяка в природе
1.3. Мышьяк в питьевой воде
1.4. Мышьяк и проблемы глобального здравоохранения
1.5. Методы удаления мышьяка из воды
1.6. Баромембранные методы
1.7. Термомембранные методы
1.7.1. Первапорация
1.7.2. Мембранная дистилляция
1.7.3. Использование технологии вакуумной мембранной дистилляции для обессоливания воды
1.8. Мембраны для термомембранных процессов
1.9. Формование мембран методом фазовой инверсии
ВЫВОДЫ ИЗ ЛИТЕРАТУРНОГО ОБЗОРА
ГЛАВА 2. ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ УСТАНОВКИ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ МЫШЬЯКА ТЕРМОМЕМБРАННЫМ МЕТОДОМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НАПРЯМУЮ СОЛНЕЧНОГО СВЕТА
ГЛАВА 3. ВЫБОР МЕМБРАНЫ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ТЕРМОМЕМБРАННОГО ПРОЦЕССА
3.1. Схема установки формования мембраны в виде полого волокна методом двойной коагуляционной ванны
3.2. Схема экспериментальной установки по определению селективности и проницаемости волокон

3.3. Мембранный модуль
3.4. Использование модельных смесей
3.5. Вольтамперометрическое определение мышьяка (+3) на золотом
электроде
3.6. Обработка данных и построение калибровочной кривой
3.7. Мембрана
3.7.1. Первапорационная мембрана
3.7.2. Микрофильтрадионная мембрана
3.7.3. Мембрана для вакуумной мембранной дистилляции
ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ОПЕРАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ НА ЭФФЕКТИВНО СТЬ ТЕРМОМЕМБРАННОГО ПРОЦЕССА
4.1. Исследование проницаемости мембраны по солевому раствору
4.2. Исследование проницаемости мембран из ПВДФ по
дистиллированной воде
4.3. Экспериментальные данные по зависимости потока воды через мембрану от величины разряжения в зоне пермеата
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Мышьяк - токсичный и канцерогенный элемент чрезвычайно опасный для здоровья человека даже на низких уровнях воздействия. В результате выветривания и выщелачивания из горных пород и почв он попадает в грунтовые воды и далее - в питьевую воду. Токсичность мышьяка, главным образом, определяется его сродством к сере, что вызывает его взаимодействие с тиолами белков человеческого организма [1,2].
Процесс подготовки питьевой воды в общем случае, обычно, включает в себя следующие шаги: обработку химическими реагентами, осаждение крупных частиц, фильтрацию, хлорирование (дезинфекцию). Эта процедура может оказаться неэффективной в случае удаления из воды микропримесей мышьяка[3].
Фактически на сегодняшний день единственными эффективными методами эффективного удаления микропримесей мышьяка могут являться дистилляция, и такие баромембранные методы как нанофильтрация и обратный осмос с предварительной обработкой воды. Однако применение этих методов далеко не всегда возможно по экономическим, технологическим, а также, иногда, и принципиальным соображениям. Таким образом, растет необходимость в разработке экономически эффективных методов удаления мышьяка из питьевой воды [4].
С учетом того, что проблема мышьяка в питьевой воде, главным образом, характерна для регионов с высокой инсоляцией (свыше 400 вт/м2), то представляет интерес возможность рассмотрения не только баромембранных, но и термомембранным процессов с использованием непосредственно солнечного света в качестве источника энергии для осуществления фазового перехода воды.
Цель настоящей работы — исследование закономерностей термомембранного метода очистки воды от микропримесей мышьяка и эффективности его использования с минимальными технологическим оформлением и энергетическими затратами.
питающего потока от 40 до 70С поток дистиллированной воды увеличивается с 2 до 8-10'3 кг/(м2*с), при этом падает удельный расход энергии [126].
Выявлена прямая корреляция между потоком вещества через мембрану и величиной перепада давлений, который может быть создан либо увеличением температуры питающего потока, либо снижением давления в зоне пермеата. Угол наклона линейной корреляции тем круче, чем выше проницаемость мембраны [113, 127-130].
Поток вещества (летучего компонента) через мембрану падает по мере увеличения концентрации нелетучего компонента в питающем потоке, что связано с уменьшением давления паров летучего компонента над поверхностью жидкости и приводит к снижению движущей силы трансмембранного переноса в процессе вакуумной мембранной дистилляции [129,131-135]. Тем не менее метод вакуумной мембранной дистилляции в значительно меньшей степени по сравнению с обратным осмосом зависит от концентрации растворенного нелетучего компонента [125, 136-137].
В целом, по сравнению с другими конфигурациями метода мембранной дистилляции, ее вакуумный вариант дает самый большой поток вещества через мембрану при прочих равных условиях. Наибольшая зафиксированная величина потока для дистиллированной воды из питающего раствора, который содержал 1 мас.% хлорида натрия - 69-80 кг/(м2*час). Этот результат был получен при температуре 85С и разряжении в зоне пермеата от 8 до 8,8 кПа. В экспериментах была использована полипропиленовая пористая мембрана в виде полого волокна с внешним диаметром 0,63 мм, пористостью 65% и максимальным размером пор 0,2 мкм. Поток подавался с наружный стороны мембраны, которая была покрыта, с помощью метода плазменной полимеризации, фторсодержащим силиконом. Следов хлорида натрия в пермеате обнаружено не было [127].