Разработка электромембранных методов утилизации высокоминерализованных жидких щелочных отходов ТЭС

• Автор: Вафин, Тимур Филаритович
• Шифр специальности: 05.14.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 186 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Оглавление

Список использованных сокращений

Введение

Г лава 1. Жидкие отходы на ТЭС и способы их утилизации

(обзор литературы)

1.1 Образование жидких отходов на ТЭС

1.1.1 Жидкие отходы установок ионитного обессоливания

1.1.2 Жидкие отходы установок подпитки теплосети

1.1.3 Жидкие отходы ВПУ термического обессоливания
1.1.4 Жидкие отходы баромембранных ВПУ
1.1.5 Жидкие отходы систем гидрозолоудаления (ГЗУ)
1.1.6 Продувочная вода паровых котлов
1.1.7 Жидкие отходы, образующиеся в результате консерваций и химических моек оборудования
1.2 Способы утилизации жидких отходов, применяемые на ТЭС
1.3 Теоретические основы электромембранных технологий
1.3.1 Классификация электромембранных технологий 3
1.3.2 Принцип электромембранного разделения растворов
1.4 Элементы конструкций электромембранных аппаратов
1.4.1 Электроды и электродные камеры
1.4.2 Ионообменные мембраны
1.5 Выводы по обзору литературы и постановка задачи
Глава 2. Методическая часть
2.1 Методики определения физико-химических характеристик ионообменных мембран
2.1.1 Сорбция воды и набухание
2.1.2 Кривые потенциометрического титрования ионитов

2.1.3 Определение обменной емкости ионообменных мембран
2.1.4 Диффузионная проницаемость гетерогенных ионообменных мембран
2.1.5 Методика расчета массообмена при диализе
2.1.6 Диализные характеристики мембран
2.1.7 Основные показатели для расчета диффузионного диализа
2.1.8 Расчет эффективности (скорости) диффузии 5
2.1.9 Статистическая обработка данных
2.2 Описание опытного лабораторного электромембранного аппарата
2.3. Расчет электромембранного аппарата
2.4 Технические характеристики ионообменных мембран
2.4.1 Ионообменные мембраны отечественного производства
2.4.2 Зарубежные ионообменные мембраны
Глава 3. Экспериментальные исследования физико-химических свойств мембран
3.1. Измерение изменения размеров и объема поглощения растворов для образцов мембран
3.2 Кривые потенциометрического титрования
3.3 Диффузионная проницаемость мембран
Глава 4. Разработка методов утилизации высокоминерализованных щелочных отходов ТЭС
4.1 Исследование эффективности разделения щелоче-солевого
раствора в различных электромембранных процессах
4.2 Диффузионно-диализное разделение щелоче-солевых растворов
на гетерогенных ионообменных мембранах
4.3 Электродиализное разделение компонентов модельных и промышленных растворов
4.4 Разработка метода получения щелочи из отработанных регенерационных растворов

4.5 Диализная переработка отработанного регенерационного раствора и промывочных вод анионитных фильтров
Глава 5. Создание лабораторного электромембранного стенда для изучения процессов в водном теплоносителе и жидких отходах
5.1 Разработка лабораторного электромембранного стенда
5.2 Эксплуатация и обслуживание электромембранной установки
5.3 Исследование состава компонентов водных сред в камерах электромембранного аппарата
5.4 Разработка рекомендаций по проектированию ЭМУ
5.5 Технико-экономический расчет эффективности электромембранной утилизации высокоминерализованных щелочных отходов ТЭС
Основные результаты и выводы 13
Список литературы
Приложение

В качестве катода в ЭМА обычно используют нержавеющие стали, железо, никель, графит и др. Эти материалы достаточно дешевы и удобны в конструктивном отношении. В то же время они обладают достаточной стойкостью почти во всех растворах, встречающихся в практике электромем-бранных технологий.
Значительно сложнее выбрать материалы для изготовления анода. В прикладной электрохимии в качестве нерастворимых анодов применяют железо и никель (в щелочных растворах), сплав свинца с 1 % серебра (в сернокислых растворах), графит (в хлоридных растворах) и др. Свинец и железо в качестве анодов не всегда удобны, так как эти материалы требуют создания специальной циркуляционной системы. В этом отношении более удобны электроды, которые были бы работоспособны в широком интервале концентраций электродных растворов при одновременном присутствии ионов СГ и 8042~. К таким анодам относится титан, покрытый двуокисью марганца. Недостатками титан-двуокисномарганцевого анода являются ограниченный срок службы (около полугода), малая адгезия титана и двуокиси марганца, вследствие чего анод требует бережного обращения, невозможность применения его в качестве катода, постепенное увеличение анодного потенциала из-за роста сопротивления контакта Тл - Мп02 в результате окисления титана кислородом, диффундирующим через слой двуокиси марганца. Более стойки титан-двуокисномарганцевые аноды, в которых двуокись марганца нанесена на титановый лист, к которому приварена титановая сетка, или аноды, имеющие специальные ямки, бороздки и другие приспособления, предотвращающие осыпание двуокиси марганца. Значительно лучше работают аноды, поверхность которых перед нанесением двуокиси марганца предварительно покрывается тонким (0,1 мкм) слоем платины.
Наибольшее распространение получили аноды, изготовленные из платинированного титана и графита. Эти аноды достаточно стойки и допускают реверс тока. Платина может быть нанесена на поверхность титана различными способами. Аноды, изготовленные из платинированного тантала, алюминия, нержавеющей стали и графита, не обладают существенными преимуще-