Разработка комбинированной технологии очистки вод от тяжёлых металлов с использованием мембранных методов

• Автор: Фарносова, Елена Николаевна
• Шифр специальности: 05.17.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 123 с. : ил.

Оглавление
Введение
1. Литературный обзор
1.1. Общая характеристика стоков, содержащих ТМ
1.2. Общая характеристика существующих методов очистки
1.3. Флотация
1.4. Ультрафильтрация
1.5. Обратный осмос
1.6. Нанофильтрация
Выводы из литературного обзора
2. Материалы и методы исследования
2.1. Комбинированный мембранно-электрофлотационный процесс. Схема и принцип работы установки
2.2. Ультрафильтрация. Схема и принцип работы установки
2.3. Процессы НФ и ОО. Схемы и принципы работы установок
2.4. Методика анализа концентрации тяжелых металлов и измерения pH и температуры
2.5. Исследование электроповерхностных свойств НФ мембран
2.6. Использованные реагенты и материалы
2.7. Методика приготовления и характеристики алюмокремниевого флокулянта-коагулянта АКФК
3. Результаты и их обсуждение
3.1. Стадия флотации
3.2. Стадия ультрафильтрации
3.3. Стадия обратного осмоса и нанофильтрации
3.3.1. Истинная селективность НФ мембран
3.3.2. Наблюдаемая селективность мембран
3.3.3. Влияние концентрации и типа противоиона на селективность ОО и НФ мембран
3.3.4. Влияние коніїентрации одновалентных коионов на селективность ОО и НФ мембран

3.3.5. Влияние концентрации двухвалентных коионов на селективность ОО мембран
3.3.6. Влияние концентрации двухвалентных коионов на селективность НФ мембран
3.3.7. Влияние величины pH исходного раствора на эффективность очистки
3.3.8. Оценка эффективности ОО и НФ мембран при разделении многокомпонентных растворов
3.3.9. Проницаемость НФ мембран
4. Технико-экономические показатели комбинированного процесса очистки стоков на основе мембранных методов
Выводы
Приложение
Приложение
Приложение
Список литературы

Введение
В мире, как известно, наблюдается острая нехватка питьевой и технологической воды надлежащего качества, поэтому проблемы водоподготовки играют ведущую и все возрастающую роль. Индустриальная деятельность сопровождается непрерывным сбросом многообразных по своему химическому составу сточных вод, которые, попадая в источники питьевой воды, создают серьезную угрозу природной среде и здоровью людей.
В такой ситуации международные организации и правительства многих стран вынуждены усиливать требования к качеству сбросных вод и осуществлять их строгий контроль, что приводит к удорожанию стоимости питьевой и технологической воды. Предприятия вынуждены нести значительные потери денежных средств в результате выплаты штрафов за сброс сточных вод ненадлежащего качества, что является результатом работы устаревших сооружений, не отвечающих мировым стандартам.
Поэтому, возникает необходимость инновационных, научнообоснованных подходов в водоочистке и водоподготовке.
Перспективным для решения большей части проблем водоочистки и водоподготовки является применение технологий на основе мембранных методов.
Считалось, что мембранные технологии относительно дороги для массового применения в водоочистке. Однако, в последнее время произошёл прорыв в технологии производства мембран, удешевились готовые элементы, резко повысилась их производительность и селективность разделения, а, следовательно, снизились эксплуатационные и капитальные затраты. Все это позволило мембранным методам, значительно превосходящим по эффективности «традиционные», морально устаревшие способы, составить им серьёзную конкуренцию и постепенно замещать их на рынке очистки воды.

температура замерзания и уменьшается растворяющая способность. Поэтому для молекул и ионов растворенных веществ эта вода представляет особую фазу, в которую они проникают с некоторым коэффициентом распределения, который может быть значительно меньше единицы.
Степень проникновения ионов в слой связанной воды зависит от свойств мембраны и ионов.
Чем гидрофильнее мембрана, чем больше на ней активных центров, тем толще слой связанной воды, тем значительнее ее свойства отличаются от свойств воды в объеме, тем меньше степень проникновения ионов в мембрану и выше селективность.
Среди свойств ионов определяющим является их гидратирующая способность. Явление гидратации заключается во взаимодействии ионов с молекулами воды в растворе. Различают первичную (ближнюю) и вторичную (дальнюю) гидратации. Первичная заключается в прочном связывании молекул воды ионами вплоть до образования донорно-акцепторных связей. Вторичная представляет собой электростатическое взаимодействие молекул воды с первично гидратированными ионами. Молекулы воды, связанные непосредственно с ионом, образуют первичную гидратную оболочку. Число молекул воды в ней называют координационным числом гидратации.
Чем больше гидратирующая способность иона, тем сильнее связаны с ним молекулы воды, тем прочнее и толще гидратная оболочка, тем труднее иону проникнуть в слой связанной воды.
Таким образом, мембраны с одинаковым размером пор, но изготовленные из разных материалов, будут иметь тем большую селективность, чем более гидрофильна их поверхность, а ионы на одной и той же мембране задерживаются с тем большей селективностью, чем больше их гидратирующая способность.
Применительно к расчету селективности при разделении бинарных растворов сильных электролитов Кочарову Р.Г. [47] удалось получить довольно простой метод, основанный на теплотах гидратации ионов.