Кинетика обратноосмотического разделения гальваностоков и многокомпонентных сульфатсодержащих растворов

• Автор: Ковалев, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 178 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР МЕТОДОВ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ГАЛЬВАНОПРОИЗВОДСТВ И ВОДОПОДГОТОВКИ.

1.1 Основные процессы, применяемые для разделения гальваностоков

и ВОДОПОДГОТОВКИ

1.2 Мембранные процессы, применяемые в промышленности

1.3 Виды мембран и мембранных элементов

1.3.1 Плоскокамерные разделительные элементы и аппараты.

1.3.2 Трубчатые разделительные элементы и аппараты

1.3.3 Рулонные разделительные элементы и аппараты.

1.3.4 Разделительные аппараты на основе полых волокон.
1.4. Гипотезы механизма массопереноса для полупроницаемых
мембран.
1.5 Модели, используемые для описания массопереноса
в обратноосмотических аппаратах.
1.6 Факторы, влияющие на массоперенос в баромембранных процессах.
1.7 ВЫВОДЫ ПО ПЕРВОЙ ГЛАВЕ И ФОРМУЛИРОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ.
2. УСТАНОВКИ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ КИНЕТИКИ МАССОПЕРЕНОСА И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
2.1 Объекты исследовании.
2.1.1 Мембраны
2.1.2 Исследуемые растворы
2.2 Разделительные элементы с плоским и рулонным каналом.
2.2.1 Экспериментальные установки.
2.2.1.1 Установка по исследованию коэффициента задержания
и удельной производительности мембран
2.2.1.2 Установка по исследованию регенерации мембран и влияние ее на коэффициент задержания
и удельную производительность
2.2.1.3 Проточная установка и методика определения диффузионной и осмотической проницаемостей мембран.
2.2.1.4 Аппаратурное оформление и методика исследования
изотерм сорбции мембран.
2.3 ВЫВОДЫ ПО ВТОРОЙ ГЛАВЕ.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
И ИХ АНАЛИЗ
3.1 Удельная производительность мембран и коэффициент задержания .
3.2 Удельная производительность и коэффициент задержания
при исследовании регенерации мембран.
3.3 Диффузионная и осмотическая проницаемость мембран
3.4 Сорбционная способность мембран, коэффициент распределения .
3.5 ВЫВОДЫ ПО ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ
4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КИНЕТИКИ ОБРАТНООСМОТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛЕНИЯ И ИНЖЕНЕРНАЯ МЕТОДИКА РАСЧЕТА ДЛЯ АППАРАТА РУЛОННОГО ТИПА .
4.1 Математическое описание процесса массопереноса многокомпонентных растворов в баромембранных аппаратах.
4.2 Проверка адекватности математической модели.
4.3 Методика инженерного расчета аппарата рулонного типа
4.4 ВЫВОДЫ ПО ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ.
5. ВОПРОСЫ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ ОБРАТНОГО ОСМОСА В ПРОЦЕССАХ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ.
5.1 Разработка баромембранной аппаратуры
5.2 Применение обратноосмотического метода для очистки
сточных вод ОАО Электроприбор.
5.3 ВЫВОДЫ ПО ПЯТОЙ ГЛАВЕ.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ


В качестве сорбентов используются активированные угли, синтетические сорбенты, отходы производства (зола, шлаки, опилки и др. Минеральные сорбенты - глины, силикагели, алюмогели и гидроксиды металлов для адсорбции хрома из сточных вод используются мало, так как энергия взаимодействия их с молекулами воды велика - иногда превышает энергию адсорбции. Наиболее универсальными из адсорбентов являются активированные угли |"]. Процесс адсорбционного извлечения шестивалентного хрома из сточных вод ведут при интенсивном перемешивании адсорбента с раствором, при фильтровании раствора через слой адсорбента или в псевдоожиженном слое на установках периодического и непрерывного действия. В качестве других сорбентов в различных исследованиях предлагаются: а) отходы пивоваренной промышленности (картон с сорбированным штаммом специальных дрожжей; б) древесные сосновые опилки, обработанные сополимером винилового эфира моноэганоламина с виниловым эфиром (СВЭМВЭ); в) растительный материал (шлам-лигнин, целлюлоза); г) железные опилки; д) цеолиты, силикагели, бентонит; е) глины; ж) вермикулит. Сорбции на ионитах (ионообменный метод). Это процессы взаимодействия раствора с твердой фазой, обладающей свойствами обменивать ионы, содержащиеся в ней, на ионы, присутствующие в растворе. Вещества, составляющие эту твердую фазу, называются ионитами. Метод ионного обмена основан на применении катионитов и анионитов, сорбирующих из обрабатываемых сточных вод катионы и анионы растворенных солей. Это приводит к истощению обменной способности материалов и необходимости их регенерации [, ]. Наибольшее практическое значение для очистки сточных вод приобрели синтетические ионообменные смолы. Синтезированы ионообменные материалы на основе отходов швейного и трикотажного производства, содержащие полиэфирное, полиакрилонит-рильное волокно. Установлено, что синтезированные ионообменные волокна проявляют селективные ионообменные свойства. Комбинированный метод. Наиболее распространенный из сорбционных. Заключается в использовании и угля, и ионитов одновременно для извлечения хрома, железа, меди. Суть его такова: сточные воды подаются на гравийно-угольный фильтр, затем последовательно на сильнокислый катионит, слабоосновной анионит и далее - сильноосновной анионообменник. После прохождения всего комплекса выделения металла через ионообменные колонны, вода имеет высокую степень чистоты и может использоваться повторно. Извлеченный хром, например, может быть направлен на утилизацию в кожевенную промышленность для дубления кож [, , ]. Электрохимические методы. В настоящее время электрохимические методы выделения тяжелых цветных металлов из сточных вод гальванопроизводства находят все более широкое применение. К ним относятся процессы анодного окисления и катодного восстановления, электрокоагуляции, электрофлокуляции и электродиализа. Все эти процессы протекают на электродах при пропускании через раствор постоянного электрического тока. Показано, что содержание Ъь, Си, Сс1, Мо, Со в сточных водах после обработки в условиях электрохимической неравномерности не превышает, а в ряде случаев значительно ниже ПДК [7, -]. Электрокоагуляция. В основе метода лежит процесс анодного растворения металлов под действием проходящею через жидкость электрического тока. Перешедшие в воду катионы металла (алюминия, железа) гидролизуют с образованием гидроксидов металлов и служат активными коагулянтами для коллоидно-дисперсных примесей. Основной элемент электрокоагулятора - набор плоскопараллельных железных пластин (анодов и катодов). В зависимости от объема очищаемой воды может быть один или несколько блоков коагуляторов. После электрохимической очистки гальваностоков образуются осадки, которые состоят из гидроксидов металлов, преимущественно Ре, ЬН, вг, Си, Ъп и пр. Электрофлотация. Эти методы разработаны сравнительно недавно, позволяют очищенную сточную воду вернуть в производство и рекуперировать ценные компоненты. В этом процессе очистка сточных вод от взвешенных частиц происходит при помощи пузырьков газа, образуюгцихся при электролизе воды и использовании растворимых электродов.