Математические модели электромембранных процессов очистки воды с учетом реакции диссоциации-рекомбинации воды и пространственного заряда

• Автор: Сеидова, Наталья Михайловна
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 165 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. ЭЛЕКТРОМЕМБРАННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ НАИБОЛЕЕ

ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫЙ МЕТОД ОЧИСТКИ ВОДЫ .

1.1. Некоторые пути решения проблемы уменьшения загрязнения водных ресурсов.

1.2. Использование запредельных токовых режимов для интенсификации массопереноса.

1.3. Экспериментальные данные влияния диссоциации воды на физикохимические характеристики электромембранных систем очистки воды

1.4. Модели диссоциации воды при выполнении условия электронейтральности

1.5. Математические модели массопереноса ионов соли с учетом пространственного заряда
1.6. Некоторые математические модели диссоциации воды с нарушенной электронейтральностью
Выводы
2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЛИЯНИЯ РЕАКЦИИ ДИССОЦИАЦИИРЕКОМБИНАЦИИ ВОДЫ НА МАССОПЕРЕНОС ИОНОВ СОЛИ С УЧЕТОМ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЗАРЯДА
2.1. Физическая постановка задачи.
2.2. Математическая постановка задачи.
. Декомпозиция систем электродиффузионных уравнений
2.4. Вывод краевых условий для декомпозоционных уравнений.
2.5. Алгоритм численного решения для случая бинарного типа
электролита.
2.6. Результаты численного решения исходной задачи.
Выводы.
ЧИСЛЕННЫЕ И ПРИБЛИЖЕННЫЕ АНАЛИТИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ КРАЕВОЙ ЗАДАЧИ ДИССОЦИАЦИИ ВОДЫ С УСЛОВИЕМ ЭЛЕКТРОНЕЙТРАЛЬНОСТИ ,.
3.1. Сведение общей краевой задачи с условием электронейтральности к задаче Коши путем специальной декомпозиции.
3.2. Решения, основанные на общем методе декомпозиции, при допредельных токах.
Выводы
МОДЕЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ С НАРУШЕННОЙ ЭЛЕКТРОНЕЙТРАЛЬНОСТЬЮ
4.1. Модельная задача с условием квазиравномерного распределения плотности зарядов .
4.2. Модельная задача Харкаца с учетом пространственного заряда.
4.3. Асимптотические решения декомпозиционных уравнений с учетом пространственного заряда.
Выводы.
5. РАСЧЕТ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
ЭЛЕКТРОМЕМБРАННЫХ СИСТЕМ. СРАВНЕНИЕ С
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМИ ДАННЫМИ
5.1. Экспериментальный и теоретический максимальные потоки ионов соли в различных моделях.
5.2. Учет сопряженной конвекции.
5.3. Влияние раствора на массоперенос ионов соли.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Получены модельные задачи с условием электронейтральности в декомпозиционной форме и две различные модельные задачи, каждая из которых учитывает перенос ионов соли и одного из ионов ОИ или Н, пренебрегая влиянием на массоперенос другого иона, названные в диссертационной работе первой и второй модельными задачами Харкаца. Получены аналитические решения некоторых модельных задач и проведено сравнение полученных численных и аналитических решений. В четвертой главе сформулированы новые модельные задачи, которые численно решены и проанализированы, в том числе модельная задача с условием квазиравномерного распределения заряда КРЗ и первая модельная задача Харкаца с учетом пространственного заряда. Получено асимптотическое решение декомпозиционных уравнений с учетом пространственного заряда для различных типов электролита. Представлено сравнение численного решения общей краевой задачи и асимптотического решения. Пятая глава посвящена анализу физикохимических характеристик массопереноса в мембранных системах. Затем из сравнения теоретических кривых зависимости потоков противоионов от парциального потока с экспериментальными кривыми, где наряду с массопереносом, обусловленным пространственным зарядом и процессом диссоциациирекомбинации воды, учитывается также влияние сопряженных эффектов, оценены вклады в массоперенос каждого из указанных процессов. Разработан алгоритм учета сопряженной конвекции с использованием экспериментальных кривых зависимости потоков противоионов от парциального потока, а также экспериментальных вольтамперных характеристик мембранных каналов. С помощью разработанного алгоритма оценена область пространственного заряда в диффузионном слое. Также показано, что пространственный заряд приводит к возникновению сопряженной конвекции микроконвективных течений, облегчающей массоперенос, и происходит разрушение диффузионного слоя. Рассмотрено влияние раствора на перенос ионов соли и на максимальный поток ионов соли. Программа Госкомвуза России Университеты России, направление II Университеты как центры развития фундаментальных исследований, раздел Электрохимия ионообменных мембран. Единый заказнаряд Госкомвуза. Разработать математические модели электродная иза с целью создания нового класса электродиализаторов. Российский Фонд Фундаментальных Исследований РФФИ, гг. Теоретические основы электромембранных процессов. Российский Фонд Фундаментальных Исследований, гранты 2 Сопряженные эффекты концентрационной поляризации в мембранных системах при интенсивных режимах электродиапиза. Российский Фонд Фундаментальных Исследований грант 4 Исследование электромембранных процессов обессоливания природных вод Краснодарского края с целью снижения сильноминерализованных солевых выбросов промышленных и сельскохозяйственных предприятий. ВОДЫ. Общий объем пресных вод на Земле достигает примерно ,3 млн. Но если учесть, что основная часть пресных вод, законсервированных в виде льда в полярных ледниках, недоступна для использования, то объем остальной части пресных вод составляет всего лишь около 4,2 млн. На планете в настоящее время практически не осталось поверхностных пресных вод, которые в той или иной степени не были бы загрязнены человеком. Качество вод, особенно пресных, стало одним из важнейших факторов здоровья населения. Всемирная организация здравоохранения отмечает, что на планете от низкого качества воды ежегодно умирает около 5 млн. Источники загрязнения водоемов многочисленны и весьма разнообразны. Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ. Установлено, что более 0 видов веществ могут вызвать загрязнение вод. К основным источникам загрязнения относятся 1 сброс в водоемы неочищенных сточных вод 2 смыв ядохимикатов и удобрений с полей дождевыми осадками 3 утечка нефти и нефтепродуктов. Наибольшая доля загрязнения поверхностных и подземных вод приходится на неочищенные сточные воды промышленные, канализационные, коллекторнодренажные и др. Загрязнение сточными водами делят, в основном, на две группы минеральные и органические.