Анализ проблемы разделения многокомпонентных водно-электролитных смесей обратным осмосом. Влияние давления на удельную производительность и селективность. Действие рабочего давления и температуры на процесс. Отходы, образующиеся при очистке сточных вод.
Аннотация к работе
2.2 Методика проведения эксперимента 2.2.1 Влияние давления на удельную производительность и селективность 2.2.2 Влияние температуры на удельную производительность и селективность 2.5 Обработка экспериментальных данных по селективности с учетом свойств катионных составляющих изученных растворов 4.1 Отходы образующиеся при очистки сточных водМембранные методы - современный инструмент реализации ряда приоритетных направлений развития науки, технологий и техники, их практическое значение связано, прежде всего, с решением глобальных проблем, стоящих перед человечеством в XXI в.: создание высоких технологий, обеспечение безопасности проживания, производство экологически чистых продуктов питания, высококачественной питьевой воды, а также формирование должного баланса между решением социально-экономических проблем и сохранением окружающей среды. С помощью мембранных процессов удается охватить практически весь диапазон возникающих разделительных задач: от самых тонких - концентрирования изотопов урана методом газовой эффузии - до относительно «грубых» - микрофильтрационной очистки жидкостей от взвешенных частиц субмикронных размеров. В настоящее время их используют в химической, нефтехимической, газовой, фармацевтической, микробиологической, атомной, электронной, пищевой промышленности, медицине, водоподготовке с различными целевыми назначениями, в аналитическом приборостроении, в устройствах для преобразования и хранения информации и в других областях. Необходимо отметить, что существуют области, где мембранные технологии вообще не имеют конкурентов - например, низкотемпературная стерилизация растворов, позволяющая удалять не только бактерии, но и вирусы, сохраняя при этом ценные качества термически неустойчивых веществ. Интенсивное развитие новых технологий и создание новых материалов, с одной стороны: полностью преображают всю сферу деятельности человека - состояние науки, промышленности, сельского хозяйства, быта, медицины, здравоохранения и др., а другой стороны: приводят к столь же интенсивному накоплению отходов.Однако применение этих методов выявило наличие недостатков: необходимость регенерации, громоздкое и дорогое оборудование, дорогие иониты и др. Группа баромембранных методов включает в себя обратный осмос, микрофильтрацию, ультрафильтрацию и нанофильтрацию. У истоков науки о мембранах стояли также немецкие физиологи и ботаники. Затем эстафету подхватили физико-химики, среди которых следует отметить В.Нернста (электрохимические аспекты мембранных процессов), В.Оствальда (роль мембран в биоэлектрических процессах) и Я.Вант-Гоффа (теория осмотических процессов)[2] . Среди мембранных методов наиболее востребованными являются баромембранные процессы, в которых перенос вещества через мембрану происходит под действием разности давлений .Благодаря такой асимметричной структуре эти мембраны имеют высокую разделяющую способность, в то же время изза тонкости селективного слоя у них низкое гидравлическое сопротивление для пермеата и высокая удельная производительность по растворителю. Удельная производительность, , при данном давлении выражается объемом (или массой) пермеата , пропускаемого в единицу времени ?, через единицу рабочей поверхности, , мембраны: Существуют разные теории, с помощью которых объясняют механизм разделения электролитов обратным осмосом [2-7] и влияние внешних факторов на этот процесс. В ней растворяются вода и ионы, которые проникают через мембрану независимо друг от друга, при скоростях, соответствующих своим коэффициентам диффузии. 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 [16].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. 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 мембране задерживаются с тем большей селективностью, чем больше их гидратирующая способность [18].Водно-электролитные системы, используемые в технологии неорганических веществ, наиболее часто представляют собой водные растворы минеральных солей, называемых электролитами [25]. Если оба иона однозарядны, то такой электролит называют одно - однозарядным и обозначают как 1 - 1 электролит; если ионы двухзарядны, то это будет двух - двухзарядный электролит (2 - 2 электролит) и т.д. К ним относятся одно-трехзарядные (1 - 3 электролиты) и три - однозарядные (3 - 1 электролиты) электролиты.
План
Содержание
Введение
1. Научно-исследовательская часть
1.1 Баромембранные методы разделения водных смесей
1.2 Основные закономерности разделения водных смесей обратным осмосом
1.3 Характерные особенности водно-электролитных смесей
1.4 Состояние проблемы разделения многокомпонентных водно-электолитных смесей обратным осмосом
1.5 Основные вопросы физики и химии водных растворов электролитов
1.6 Влияние внешних факторов на параметры разделения водных смесей обратным осмосом