Значимые физико-химические характеристики анионообменных мембран, которые могут влиять на эффективность электродиализного удаления амфолитов из сточных вод. Пути совершенствования мембран, предназначенных для переработки амфолитсодержащих растворов.
Аннотация к работе
03.02.08 - экология (химические науки) 02.00.05 - электрохимия (химические науки)Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кубанский государственный университет», г. Профессор кафедры физической химии ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный университет», г. Профессор кафедры химической технологии Энгельсского технологического института филиала ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.», г. Москва Защита состоится «12 » декабря 2013 г. в 16:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.101.16 при Кубанском государственном университете по адресу: 350040, г. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного университета по адресу: г.Наибольшую сложность при переработке коммунальных и шахтных вод, сточных вод гальванических производств и пищевой индустрии представляет извлечение из них амфолитов. Амфолиты содержат полярные группы (например, фосфорнокислотные, карбоксильные и/или аминогруппы), которые вступают в реакции протолиза с растворителем (водой) с образованием ионов H или OH-и меняют зарядность в зависимости от PH окружающей среды. С другой стороны многофакторность процессов протолиза амфолитов в поровом растворе, на границе мембрана/раствор и в прилегающих к ионообменной мембране диффузионных пограничных слоях дает больше «рычагов» для воздействия на мембранную систему с целью обеспечения процесса извлечения и разделения амфолитов в желаемом направлении. Larchet достаточно подробно изучены физико-химические характеристики ионообменных мембран в растворах сильных электролитов, для них уже разработаны теории, позволяющие связать структурно-кинетические параметры ионообменных мембран с их физико-химическими характеристиками, важными для обоснования технологических решений, обеспечивающих минимизацию техногенного воздействия на окружающие экосистемы. Для расширения областей применения экологически целесообразных методов предотвращения загрязнения природной среды амфолитами требуется проведение исследований физико-химических аспектов функционирования ИОМ в амфолитсодержащих растворах, разработка новых, адаптированных к переработке амфолитов мембран.Для изучения физико-химических аспектов функционирования ИОМ в амфолитсодержащих растворах и разработки рекомендаций для создания новых, адаптированных к переработке амфолитов мембран требуются исследования концентрационных зависимостей электропроводности и диффузионной проницаемости мембран, а также верификация нестационарной трехслойной 1D модели, которая учитывает наличие диффузионных слоев и требует знания величин обменной емкости, плотности, толщины, влагоемкости и сорбционной способности мембран. Показано, что такое измельчение ведет к снижению на 20-40 % значений долей гелевой и межгелевой фаз мембран, определяемых из концентрационных зависимостей необменно сорбированного электролита, по сравнению со значениями, найденными из концентрационных зависимостей их электропроводности. Толщина диффузионного слоя d определена с использованием выражения, являющегося комбинацией известных уравнений Левека и Пирса: , Здесь L и V - расстояние, которое проходит раствор вдоль поверхности мембраны и его линейная скорость, h - расстояние между мембраной и противоположной стенкой камеры ячейки, D - коэффициент диффузии электролита. В третьей главе исследованы концентрационные зависимости поверхностного сопротивления и электропроводности АОМ и на их основе выявлены причины увеличения энергозатрат при ЭД переработке амфолитсодержащих растворов серийно выпускаемыми мембранами, оптимальные для снижения энергозатрат концентрации перерабатываемых растворов, а также нуждающиеся в совершенствовании физико-химические характеристики мембран. В соответствии с микрогетерогенной моделью причиной наблюдаемого в растворах NACL снижения электропроводности мембран является электронейтральный раствор, содержащийся в центральных частях крупных пор, и тождественный внешнему раствору.Анализ литературных данных, наших экспериментальных и теоретических результатов показывает, что наиболее экологически целесообразными технологическими решениями извлечения и концентрирования амфолитов из сточных вод и природных жидкостей представляются комбинированные биомембранные и электромембранные процессы, которые, в отличие от традиционных процессов химического осаждения, коагуляции, ионного обмена и др. не требуют внесения в перерабатываемые среды химических реагентов и не приводят к появлению вторичных выбросов в окружающую среду.