Исследование первапорационного разделения водно-фенольных смесей с использованием полимерных мембран

• Автор: Перевалова, Татьяна Михайловна
• Шифр специальности: 11.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 141 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Сокращения и условные обозначения
Введение
1. Мембранная технология - перспективный путь решения экологических проблем, связанных с охраной водных ресурсов
1.1. Методы очистки сточных вод от фенолов
1.2. Аналитический обзор современного состояния
теории и практики первапорации
1.3. Цель и задачи работы
2. Методики анализа и эксперимента
2.1. Методика анализа
2.2. Методика лабораторного эксперимента по первапорации
2.3. Методика лабораторного эксперимента по исследованию сорбционной способности полимера
2.4. Выбор мембран для проведения исследований
3. Экспериментальная часть
3.1. Изучение сорбционной способности монолитных пленок
3.2. Исследование мембранного разделения в статических
условиях
3.3. Исследование мембранного разделения в динамических условиях
3.4. Обсуждение результатов
4. Разработка технологического процесса выделения фенолов из промышленных сточных вод с использованием первапорации
4.1. Возможные варианты извлечения фенолов
4.2. Технологическая схема разделения смеси фенол-вода
4.3. Конструкция первапорационного модуля

4.4. Методика расчета материального баланса мембранной
установки и определения оптимального числа модулей
5. Сравнение технико-экономических показателей
первапорации, адсорбции и экстракции
Основные результаты и выводы
Литература
Приложения
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

Обозначения:
Компоненты 1, ]
Селективность
Проницаемость вещества, кг/(м2' ч) в
Фактор разделения ос
Фактор обогащения [3
Состав исходной смеси, % масс. X
Состав пермеата, % масс. У
Давление насыщенного пара р,°
Парциальное давление пара компонента р.
Коэффициент активности у.
Термодинамическая активность компонента а;
Температура жидкостной и паровой камер, соответственно, °С Тж , Тп
Универсальная газовая постоянная, Дж/(моль К) К
Сокращения
Полиэтилен высокого давления
Политриметилсилилпропин
Первапорация
пэвд
птмсп

от 50 до 300 раз. Изучается первапорация таких вредных органических веществ, как трихлорэтилен, хлороформ, дихлорметан, дихлорэтан, бензол, толуол, фенол, метилэтилкетон и другие. Содержание этих веществ как в сточных водах промышленных производств, так и в грунтовых водах, используемых для получения питьевой воды, строго регламентировано во всем мире.
Для выделения бутанола из сточных вод проводились исследования по первапорационному разделению с использованием следующих органофильных композиционных мембран: на основе блок-сополимера Лестосил (пр-во НПО “Полимерсинтез”, г. Владимир) и на основе полиэфирамида РЕВА (пр-во ОКДБ, Германия). Обе мембраны демонстрируют более высокие значения селективности разделения для смесей с низким содержанием органического компонента и, поэтому, лучше должны работать при извлечении бутанола из смеси с водой при его концентрациях ниже 1% масс, в смеси [96].
Особое место среди органоселективных материалов занимают такие высокопроницаемые полимерные стекла, как политриметилсилилпропин (ПТМСП) [97, 98]. Характерными чертами ПТМСП являются очень высокие значения коэффициентов проницаемости и диффузии малых молекул и низкие (на уровне ПДМС) селективности диффузии. Последнее может быть объяснено структурной организацией свободного объема этого полимерного стекла. По мнению некоторых авторов [97], ПТМСП имеет очень высокую долю неравновесного (неотрелаксированного) свободного объема на уровне 20 - 26 %, присутствующего в полимере в виде системы сообщающихся микропор с размерами наиболее узких участков (4-5 А), соизмеримыми с диаметрами столкновения молекул органических жидкостей. Именно с этих позиций впервые удалось объяснить полученное Я.Фуджи и др. резкое падение селективности выделения третичного бутилового спирта из его растворов с водой при первапорации через пленки из ПТМСП по сравнению с аналогичными селективностями для менее разветвленных и объемных изомеров, а также полученное снижение (на порядок) коэффициента проницаемости изобутана по сравнению с углеводоро-