автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.18, диссертация на тему:Теоретические и экспериментальные исследования процессов электромембранной и адсорбционной технологий в применении к опреснению и очистке природных вод

:То ОЛ

п о Лгл 4-у-,-, На правах рукописи

У J Vi:0 1.4::/

Л У КАШ Е В Евгений Алексеевич

ГЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ПРОЦЕССОВ

ЭЛЕКТРОМЕМБРАННОЙ И АДСОРБЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИЙ В ПРИМЕНЕНИИ К ОПРЕСНЕНИЮ И ОЧИСТКЕ ПРИРОДНЫХ ВОД

05.17.18 ■ Мембраны и мембранная технология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва -1996

Работа выполнена в Московском государственном уинверсш природообустроКства.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Смирнова Н.М.; доктор химических наук, профессор Шапошник В.А; доктор химических наук, профессор Гозенкевич М.Б.

Ведущая организация - Государственное предприятие Комплекс! научно-исследовательски» л конструкторско-технологический инсп водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженер гидрогеологии (НИИ ВОДГЕО).

Защита диссертации состоится 199^. в че

в ауд. ЧСОУ-Д-.^Я^Л на заседании диссертационного совета Д 053.3' в РХТУ им. Д^И. Менделеева по адресу: 125047, Москва, А - 47, Миусская 9.

С диссертацией можно ознакомиться в Научно-информационном це! университета.

Автореферат разослан

:лан 199 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Каграманов Г.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертация посвящена развитию теории и технологии электромем-знных и адсорбционных методов опреснения и очистки природных вод -гктродиализа, электрохимической переработки рассолов опреснительных гановок, адсорбции хлорорганических соединений п пестицидов, дехло-рования.

Актуальность проблемы. В ряде регионов Российской Федерации гро стоят проблемы экологии и здравоохранения, связанные с качеством тьевой воды. Повышенная минерализация, присутствие в воде хлорорга-ческих соединений и пестицидов приводит к поражению желудочно-шечного тракта, к осложнениям в функционировании почек и мочевыво-!дих путей, к заболеваниям нервной и сердечно-сосудистой систем, к он-погическим заболеваниям. По отдельным регионам наблюдается рост эжденных аномалий у детей. Наиболее тяжелое положение по наличию гочников водоснабжения, состояние которых отвечает требованиям нор-тивов. п качеству воды, подаваемой централизованными системами во-:набжения, сложилось в Ставропольском и Краснодарском краях, в Рос-зскоК, Волгоградской. Самарской, Курганской, Костромской, Кемеров-зй, Томской, Тюменской и Амурской областях, в республиках Калмыкия Соми.

Обеспечение населения Российской Федерации качественной пигье-Г| водой в ряде регионов заставляет для нужд водоснабжения нспользо-гь подземные минерализованные или поверхностные загрязненные воды, шение этой общенациональное! проблемы требует широкого использова-я современных технологий опреснения и очистки, к которым, прежде :го относятся, мембранная и адсорбционная технологии.

Цель работы - развитие теории электромембранных процессов для гранения технологических осложнений при опреснении жестких минера-зованных вод и переработки рассолов опреснительных установок, экспе-ментальное подтверждение выводов теории, построение математических делей для масштабного перехода и адаптации процесса к качеству воды якрегного источника водоснабжения; теоретическое обоснование и отра-гка процессов химической активации сульфоугля для получения уголь-го адсорбента, по своим качествам превосходящего традиционные ак-

тивные угли при очистке волы от хлорорганическнх соединений п пестш дов. а также процессов ад:орбиии и дехлорирования на основе этого угля

Научная новизна. Поставлена н решена задача для электромассо реноса через ионнтовую .мембрану с учетом гидролиза фиксированных I нов фазы мембраны. Поставлена и решена задача электрохимической ге рации ионов гидроксония и гидроксила при гидролизе фиксированных нов катионитового или анионитового слоя биполярной мембраны с учет электрохимической стадии переноса заряда через границу раздела < «катионит - анионит», которая в равновесии характеризуется потепшш Доннана. Теоретические зависимости для электромассопереноса через ! нополярные и биполярные ионитовые мембраны подтверждены экспе ментально, для чего специально разработаны две установки и методи первая - на базе основных положений техники вращающегося дисков электрода - для монопольных ионитовых мембран; вторая - цикличеа вольтамлерометрии - дя? биполярных ионитовых мембран. На основе зультатов теоретических и экспериментальных исследований отработг технологические приемы повышения эффективности электродиализн опреснения и переработки рассолов опреснительных установок.

Теоретически на математических моделях биологических мемб| впервые исследована возможность восприимчивости мембранной систс к дополнительным, включая нестационарные, воздействиям с целью по! шения эффективности процессов мембранной технологии; разработан горитм оценки параметров для организации определенного типа массо реноса.

Исследован процесс активирования сульфированного угля и пол) ния адсорбента, превышающего по адсорбционным качествам традици ные активные угли по отношению к хлорорганическим соединениям и г тицидам. Исследован процесс дехлорирования воды фильтрованием че активные и сульфированные угли и показана более высокая дехлорнр; щая способность нового угольного адсорбента.

Практическая ценность включает технологические приемы по шения эффективности электродиапизного опреснения, переработки рас лов на кислоты, щелочи и дезинфектанты, алгоритмы выбора мембра расчета технологических режимов и конструктивных параметров обору вания: технологию получения и применения нового дешевого угольн адсорбента, получаемого из каменного угля сульфированием и химичес

сгивацией; результаты испытаний комплексной технологической схемы >лектрохимическая дезинфекция - каталитическое окисление и деструкция эганических соединений - электродпализнос опреснение - конднциониро-шне (адсорбция и реминерализация)" по очистке природных вод от бак-фиальных зафязнениП, пестицидов, хлорорганическнх соединении <ОС), нитратов и нитритов, бора и нефтепродуктов.

На защиту выносятся: анализ современного состояния технологии опреснения и очистки прн-эдпых вод по ряду приоритетных загрязнителей;

результаты теоретических и экспериментальных исследований электро-ембранных процессов;

технологическая проработка новых технических решении по организации роцессов электродиализа, биполярного электродиализа, ионитного диалк-j, электромембранного ионного обмена и мембранного электролиза; результаты теоретических и экспериментальных исследований хнмиче-кой активации сульфированного каменного угля, адсорбции хлорорганп-еских соединений и пестицидов, дехлорирования;

результаты технологических и санитарно-химических испытании ком-лексной технологической схемы, реализованной в электроднализном оп-еелнтеле-кондиционере .

Апробация работы. Основные результаты докладывались на семина-е "Неоднородность ионообменных материалов. Явления на границах раз-ела фаз проводников второго рода", Краснодар, 1983 г.; на Всес. совеша-пи "Применение электродиалнза в мембранно-сорбционной технологии чистки и разделения веществ", Батуми, 1984 г.; на семинаре Современные высокоэффективные методы очистки воды", Москва, 1984 ; на ссминарс "Мембранная электрохимия", Краснодар, 1988 г.; на науч-о-техническом. совещании "Проблемы создания и внедрения в народное озяйство мембранной технологии опреснения воды", Москва, 1990 г.; на оординационном. совещании "Создание экологически чистых мелиора-нвных систем", Москва 1990 г.; на семинаре "Новые технологические ре-/енля в практике водоснабжения и водоотведения", Москва, 1993 г.; на аучио-технических. конференциях МГУП, Москва, 1989-1996 г.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, яги глав, выводов, списка цитированной дит:ра1уры и приложения. Объ-м диссертации составляет 421 страницу, из них 303 основного машнно-

писною 1екс1а, 104 рисунка и 39 таблиц. Список цитированной лтера1ур1; включает 54(4 наименований, приложение - 4 страницы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулирован: цель и направление исследований. Научная новизна и практическая цен иость связаны с развитием теории электроднаянзного опреснения, адсорб ции и экспериментальным подтверждением теоретических результатов, ( разработкой технологических приемов повышения эффективности и эколо гическоП завершенности методов опреснения и очистки природных вод.

В первой главе дан анализ технологических проблем опреснения I очистки природных вод для водоснабжения.

В части регионов Российской Федерации ощущается дефицит пресно1 воды. В настоящее время около половины опресненной воды в мире даю мембранные мегоды. Ряд экологических н технологических пробле» (утилизация рассолов, предподготовка, отложение солеи жесткости) сдер живает развитие этой технологии.

Интенсивное сельскохозяйственное производство приводит к загряз ненню грунтовых вод соединениями азота. Технологические средства дд: очистки воды от этих загрязнителей ограничены. Сложная технологическая проблема - очистка воды от пестицидов. Трудность ее решения заключаете: в обилии используемых соединений (хлор- и фосфорорганические, гетеро циклические соединения, производные карбаминовой, тио- и дитиокарба мнновой кислот, карбамида). Обзор технологических средств решения это! проблемы показал, что определенный эффект дает интенсификация коагу ля ции и использование сильных окислителей - хлора и озона, однако на дежмое решение дает только активный уголь. Его дороговизна сдержнвае развитие технологии, поэтому стоит проблема дешевых адсорбентов.

К эшй проблеме примыкает дру!ая - очистка воды от ХОС, которые : незначительной степени подвержены бноразложению, если ими загрязнет почвы и природные воды. Вторая проблема с ХОС заключается в образова нин их при хлорировании воды в реакциях активного хлора с природным] (гумшювые соединения) и антропогенными (нефтенродукгы, фенолы и др. органическими веществами. Таким образом, проблема загрязнения ХОС разбивается на две: удаление ХОС и органических соединетп "'предшественников", которая решается интенсификацией коагуляции 1

льтровання, применением окислителей. К этой же группе задач следует 1ести надежное обеззараживание пониженными дозами активного хлора 1ехлорированис. Технология дехлорирования воды, кроме того, требуется < стадия предподготовки при опреснении и включает процессы адсорб-и и каталитического окисления.

В мировой практике наметилась тенденции к росту потребления воды, зчищенной на установках малой и средней производительности. Псобхо-мость такой доочистки обосновывалась в 70-80-е годы. Причиной этого шо обнаружение в воде многих артезианских скважин (США) пестици-а, фенолов, нефтепродуктов; в районах интенсивного сельского хозяйст-- нитратов и нитритов; в районах орошаемого земледелия - микроэле-ктов геологического происхождения (бор, селен, мышьяк, ртуть, кадмии ф.). Проведен анализ технологий, реализованных в установках малой и :дней производительности различных конструкций.

В настоящее время в Российской Федерации на нужды сельско,хозяйкиного водоснабжения (без орошения) из подземных источников пошляется 75,8 %, а из поверхностных - 24,2 % воды. К регионам, в кото-х ощущается недостаток пресных вод, но имеются минерапизованные зземные воды, относятся Северный Кавказ. Среднее и Нижнее Повол-е, Зауралье и некоторые районы севера Европейской части России. Вы-сий уровень использования поверхностных источников характерен для веро-Кавказского, Дальневосточного, Северного, Западно-Сибирского, веро-Западпого и Поволжского экономических районов. Для ряда рай-эв предполагается рост водопотребления из поверхностных источников, я речных бассейнов характерны следующие гипы загрязнений: нефгяное )лхов, Онега), нефте-фенольное (Северная Дг;нна. Печора. Лена, Селенга, ювья Енисся), нефте-фенольно-азотное (СслсрныП Донец. Волга, Обь. тыш, Амур! верховья Енисея), нитрнтно-фепольное (Кубань), повышен-I минерализация (малые реки Ставропольского края и Ростовской облас-1 и высокое содержание поверхностно-акгивпых веществ (Северная Дви-Сухона, Вычегда, Печора, Тура, Тавда).

Во второй главе приведены результаты теоретических исследований, ¡смотрены теории электромембранного массоперепоса - "объемного за-1а" и "кислотно-основной генерации" Показано, что вклад механизма, ггулируемого в первой группе теорий, явлиегся незначительным. Для рпй второй фуппы характерно игнорирование фазы ионита мембраны.

В построенной теории электромембранного массопереноса перенесен а цент на фазу мембраны, как источник образования дополнительного кол чества носителей тока (заряда) - ионов гидроксония и гидроксила, обссг чиваюших специфику функционирования монополярных и биполярш ионитовых мембран, обусловленную типом фиксированных ионогенш групп. В основу теории положены два эффекта: гидролиза ионогенш групп и экзальтации миграционного тока, когда наблюдается сопряжен двух процессов, например, переноса ионов и обогащение диффузионпс слоя со стороны раствора у принимающей стороны мембраны коионал которые образуются в результате гидролиза ионов фиксированных гру ионита мембраны.

Для монополярной ионитовой мембраны (для примера выбрана аш нитовая мембрана) электродиффузионная задача сформулирована в пр| положении идеальной селективности мембраны и соблюдения услог элекгронейтральности. Решение имеет вид

С, = сР

ехр

'"1 ~тъ

т\ -тъ

т\ -тъ

т. + ш„

(О; -С9вхрЕ,

С~ = с9ехрЕ,

где

/и, = / /о Г, т =/ О Р, С., /).

11/ 1 3 3 3 I I

(2);

(3)

концентрации и коэффи енты диффузии в фазе раствора, ' - ток,' Е = еГ/НТ . безразмерный

тенииал ( Р - число Фарадея), /=1,2.3

СР

I .

концентрации в потоке электрод!

\ соответственно, для хлорид-иона, иона натрия и гидроксония приближении модели диффузионного слоя Нернста получено выражение

т. +И1-

Е = —!--1/„

т. — /я.

(1-ап)[тх-тъ)

+ 1

2 С

е / - координата нормальная к поверхности мембраны. " - толщина

С. = 0, 1 = 0

ффузионного слоя. Для 1 получено соотношение между пре-

лы1ым током по хлорид-ионам н током по ионам гидроксония

Лип

,0

V

" * (5)

показано, что сопряжение переноса хлорид-ионов через анионитовую :мбрану с доставкой ионов гидроксония за счет смещения протолитпче-ого равновесия в фазе мембраны типа

Я - + 211 20 <¿>11-Шг Н20 + Н30+, к1

+ 2Н00 Ля = 1Ч+ ОН~ + ЩО+ к

9

(6)

(7)

иводит к линейной зависимости суммарного тока от тока экзальтации, торый численно равен току по ионам гидроксония. Для тока по ионам дроксоння в приближении стационар поста н избытка фонового электро-

та получено решение электрокинетнческой задачи

-

ч

к N С

1 1 3 р Д.

I

'3

3Р.

(8)

И С С N У Зр' 3' 1

е 3р о I . коэффициент диффузии, равновесная и текущая

нцентрацин нона гидроксония в фазе мембраны, концентрация ноногеи-IX групп в понте мембраны.

Решены аналогичные задачи для отдающей стороны анноннтовон мбраны и для катионнтовой мембраны при переносе двухвалентных нов. Показано, что в практическом плане можно рехигзовать ситуацию, ко-а со стороны потока рассола в камерах концентрирования электроднапи-

загоров будет происходить рост концентрации ионов кальция и одновр менно гидроксония. Таким путем достигается закнеление диффузионно слоя с отдающей стороны юшюнитовой мембраны и исключается образ вание солей жесткости с одновременной интенсификацией массопереноса

Теория электрохимического синтеза кислот и оснований на биполя ных ионитовых мембранах построена на основе обобщенной теории кисл и оснований. Концепция сводится к тому, что образование и перенос нош гидроксоиия и гидроксила может происходить двумя путями. Первь (например, для иона гидроксония) - это образование в фазе аннонита бнп лярной мембраны за счет гидролиза фиксированных нош (предшествующая химическая реакция); реакция перехода, т.е. преодол ние границы раздела фаз "кашонит - анионнт", которая в равновесных у ловиях характеризуется потенциалом Доннана и соответствующей эперги активации (собственно электрохимическая стадия); ассоциация - обменн реакция или образование ионной пары - иона гидроксония с фиксирова ными группами катионита (последующая химическая реакция). Второй это образование иона гидроксила в фазе катнонита, при этом ситуация по ностью аналогична предыдущей - образование в результате иредшеству! щей химической реакции гидролиза в фазе катионита, перенос через граи цу раздела фаз и последующая реакция ассоциации с фиксированны? группами анионита.

При поляризации биполярной мембраны разница потенциалов меж. фазами катионита и анионита становится больше потенциала Доннана разница в уровнях свободной энергии, например, иона гидроксония в эп фазах приводит к смещению равновесия в сторону анодного процесса - г рехода иона гидроксония в фазу катионита. Ток анодного процесса склад вается из анодной и катодной составляющих, для которых в приближен! равенства пулю электрокинетического потенциала получены выражения

1_=-к1[н+.(Ю)-]ехр[-( 1-7)4 (10)

к'; = к^ехр\-Е* /ЯТ], кЧ = к'_ехр\-Е*_/кт\; Е* Е*_ где I т' ] I ^ здесь +

энергии активации анодного и катодного перехода при потенциале эле

е_^ — ре IЛТ е

ода сравнения, О Ы ( Ь . электрический потенциал гра-

щы раздела фаз), и - оезразмерпын нулевой потенцпат в выораннои кале, ■* - коэффициент перехода. 1- 0 1 - поверхностная концентрация шов гидроксоння,

- концентрация анионов фиксированных групп

тионита, Ь } - концентрация ионных пар. Ток обмена и сум-

фиый ток анодного процесса определяются выражениями -1"

= 1'0[ехр{Л*} - ехр{~{} - /У'}].

(И)

(12)

1г = е-еп „

е " - безразмерное перенапряжение перехода. Для больших

одных перенапряжений справедливо уравнение Тафеля. Аналогичная

ория построена для процесса , когда границу раздела фаз "'катиопит -

нонит" преодолевает ион гилроксила, образующийся при гидролизе ио-

1В фиксированных групп катионнта.

Биомембраны привлекают внимание исследователей своей высокой рмодинамической эффективностью и селективностью разделения. Иссле-вание немонотонных откликов мембранной системы на внешнее возлей-вие закладывает основу понимания предполагаемой интенсификации, условленной нестационарными воздействиями. Рассмотрены подходы аджкина и Хаксли, Теорелла, а также некоторые положения подходов Таки и Митчелла. Одна из задач исследования возбудимых биомембран авилась как математическое моделирование воссгановления потенциала коя, когда идет разделение калия и натрия, в рамках основных положе-1й теории Ходжкина - Хаксли. Система уравнений Ходжкнна - Хаксли едена к системе уравнений близкой по форме к уравнениям, принятым в ектрохнмнн. Исключением переменной, списывающей безразмерную отность тока по попам калия, эта система приведена к уравнению второ-порядка с матым параметром ( Л )

1,2 ^ = Л2 |уу _¡у 2 _ 3_ С)) + /;4Д

д ~д1

где № = Ь V, здесь V . безразмерный мембранный потенциал. С - кс станта, Д - оператор Лапласа, I - время.

При нулевой степени малого параметра получено уравнение

()2+"о-с-

"о V

которому удовлетворяет функция 1У0 = С + Асо5Т

(14)

(15)

(Г = 5///}

Из стандартного условия независимости периода по Т от след)

При первой степени малого параметра по;

2

50/ = ±1

УП = ±/ + 5П(Г) И V и

чено уравнение

IV'-21У IV' "IV' "

"о 0 0 0 0 о

V

-2IV"ч -ЪУ

"о 1/ 0/'

(1

которое при условии разрешимости на окружности приводит к выражеш для амшиггуды

11/2

1 2 ЗС2+2С-1+ г

С(пехр\ ЗС2-н2С-1 + 2 1 8

(17)

Поведение решения исследовано для двумерной (спиральные волны) трехмерной (вихри и вихревые кольца) активных сред. Построенная моде описывает затухающие колебания малой амплитуды при восстановлен мембранного потенциала покоя, зафиксированные в экспериментах Хс жкина и Хаксли, но не описываемые ни одной из известных моделей.

Электроюшетические автоколебания в системе "пористая мембран раствор электролита", обнаруженные Т. Теореллом, не нашли практичес! го применения. Небольшое число экспериментальных результат

,ытнерскнй Ю.И., 1.а?.51о К.) позволяет надеется на повышение эффектив->сти разделения и очистки веществ, используя подход Теорелла. В рамках ого подхода посгроепа модель электрокинетнческих автоколебаний и ав-волн, а для зависимости активного сопротивления пористой мембраны от Немного потока жидкости через нее предложена аппроксимация N1-¡разной функцией, представляющей сумму гиперболического тангенса и шейной зависимости. Эта аппроксимация в большей мере соответствует спернменту в отличие от аппроксимации кубической параболой, предло-мшой Ван-дер-Полем и используемой практически во всех моделях авто-шебательных систем. Построен алгоритм анализа электрокннегических ойств пористых мембран и предложено обобщенное уравнение Теорелла [я распределенной системы

НРи„ - +И + ЛУАГ| Щи, «,)} = о, (18)

' „ Щи.и,)

е и - безразмерный поток жидкости через мембрану, ^ 1 > -

:линейные функции Ы-образного вида, отражающие связь параметров ¡мбраны и динамики движения жидкости через нее; - показатели

епени малого параметра (Л), значения которых определяются электроос-этической и гидростатической проницаемостями, пористостью, толщиной анизотропией (здесь подстрочные индексы t \\ г означают дифференпи->вание по времени п пространственной координате). Асимптотическое :шение получено для малой толщины мембраны и анизотропной каналь-ш структуры

2

-с.

"д = ЛсозкТ, А = (7(г)ед/з| | ^У*^

1

(19)

эоведено исследование поведения решения на сферической и цплиндри-:ской оболочках (пористая мембрана в виде полого волокна). Показано, о круговая или винтовая теорелловская автоволна приводит к перисталь-[ческому транспорту жидкости вдоль волокна и перемешиванию жидко-и в плоскости поперечного сечения. Эти эффекты указывают на возмож->сть снятия поляризационных офаничений на мембранный \1ассоперенос увеличения селективности разделения компонентов раствора.

К факторам интенсифицирующим массоперенос через жидкие ме браны относят гидродинамическую неустойчивость, возникающую за сч эффекта Марангони. На математической модели кинетики последовате; ных химических реакций перехода ионом металла через межфазную г верхность показано, что причиной возникновения возмущении поверхнм ного натяжения, обуславливающих гидродинамическую неустойчивое является неоднородность распределения участников поверхностной рег ции. Поведение системы исследовано в терминах корней характеристи1 ского уравнения для точечной и распределенной систем. Показано, что 3! ние кинетики химических реакций, проходящих при переходе компонент из фазы в фазу (водный раствор - жидкий ионит, он же экстрагент), атак: значений коэффициентов поверхностной и объемной диффузии участник реакции, дает возможность оценить размер неоднородностий и восполь, ватъея моделью как алгоритмом нахождения параметров процесса, приг дяшшх к неустойчивости.

Теоретический анализ процесса дехлорирования воды при фильтрац через активные угли проведен с позиций химии поверхностных реакцг Построены кинетические сх-змы, одна из которых представлена следуют последовательностью реакций: гидролитическое расщепление раствореш го молекулярного хлора на поверхности угля, образование поверхностнс комплекса с хлорноватистой кислотой, разложение поверхностного ко плекса с образованием поверхностною оксида типа карбонильных или (| нольных груш, последующее окисление с образованием поверхностно оксида типа карбоксильных, лактонных и пероксидных групп, гидрол поверхностных оксидов с образованием новых активных центров, диспр порционированне с образованием новых активных центров. Анализ а иг мы дифференциальных уравнений кинетики этой последовательности I акций показывает, что стационарное состояние может быть устойчиво и неустойчиво. В последнем случае при определенных значениях кннети1 ских параметров может наблюдаться как прямой, так и косвенный авго! тализ. Устойчивость стационарного состояния определяется в основн электрохимической коррозией материала угля и окислением адсорбнровг ных органических соединений.

В третье» главе изложены результаты экспериментальных несло; ваний электромембранных процессов.

1дя измерения параметров ионитовых мембран разработана методика, в снову которой положен метод вольтамперометрнп с фиксацией гидролитических условий у поверхности мембраны, для чего использовалась ехника вращающегося диска. В конструкции установки решена задача азделыюго измерения поляризационных характеристик для отдающей и |ринимающей сторон мембраны. Для сопоставления результатов теории и ксперимента экспериментальные поляризационные характеристики пред-тавлены в виде суммы зависимостей, опнсыиаюшнх режим «допределыю-

28 24 20

12 4

1..т

А/сН'

• 1 1 I ' ! Г" " ту—'I 1 / \/

1 \5 * А у

—

1 , 1

200 <{00 ■ 1206 об/мнл.

600 800 |о,тВ

Рис.1. Экспериментальные и теоретические зависимости плотности тока от перенапряжения на мембране, включая диффузионный слой раствора электролита (0,01 моль/л хлорида натрия) с принимающей стороны, для ка-тионитовой мембраны МК-41 (катионит КФ-I) при различной скорости вращения мембранного дискового электрода: I - 114; 2 -

35; 3-452; 4-850; 5. э" и "запредельного" токов. Первое слагаемое вычисляли по формуле

1г

ЯТ

1п

1 —

Ит

(20)

де Л - перенапряжение, Л7м - плотность предельного диффузионного то-а. Второе слагаемое, описывающее жшыашгю диффузионного гока за 4ет генерации ионов гидрокенла или гидроксония. рассчитывалось в соот-гтетвии с построенной теорией. Хорошее согласие получено для мембран,

Рис.2. Экспе рименгалыше и тес ретические зависммс сти шготности гока о неренанряженш н мембране, включа диффузионный ело раствора электролш (0,01 моль/л хлорид натрия) с принимай: щей стороны, для к; тионитовой мембр; ны МК-40 (катиони КУ-2) при различно скорости вращени мембранного дискс вого злектрода: 1-1К 2 - 232; 3 - 455; 4 842; 5 -1214 об/мин.

¿00 ■нОО 120; 2 -242; 3 - 441; 4 - 832; 5 - 1187 об/мин.

о 00 П тВ

Рис.3. Эксги риментальные теоретические зав!

симости плотнос1

тока от перенапр жения на мембран включая диффуз] онныи слой раств ра •электролита (0,( моль/'л хлорида н грия) с принимав щей стороны, д. анионитовой ме! браны МА-(анионит ЭДЭ-101 при различной ск рости врашен! мембранного диск вого электрода: 1

держащих слабо кислотные (МК-41) и слабое сновные (МА-40) фуппы не. 1,3). Не полное согласие наблюдается для мембраны МК-4У, содержали сильнокислотные сульфогруппы, что объяснено наличием карбоксиль-•IX фупп, которые образуются на стадии синтеза нонита в результате :ислення при сульфировании (рнс.2).

Для измерения эксплуатационных параметров биполярных ионнтовых :мбран разработана методика, в основу которой положен метод цикличе-:ой вольтамперометрпп. Предполагалось, что при достаточно развитой >верхности поляризующих платиновых электрсдов количество электриче-ва, пошедшее на образование адсорбированных кислорода и водорода, /дет достаточно для проведения измерения одной поляризационной ха-истеристики при обратной развертке тока. Этэ предположение подтвер-дено экспериментально: на одном платиновом электроде был реализован угенниал равновесного водородного электрода, на другом - смешанный эгенцнал электровосстаиовления кислорода. Сравнение поляризационных зрактеристнк исследованных марок мембран указывает на два обстоятель-гва (рис. 4-6). Во-первых, при небольших перенапряжениях наблюдает-I характерная для монополярных мембран площадка предельного тока иффузии с характерным наклоном. Начальный участок поляризационных зрактеристнк биполярных мембран отнесен к электромнграшюнному пе-гносу необменно сорбированного электролита В соответствии с построчной теорией проведена обработка экспериментальных данных. Значение редельного диффузионного тока для необменно сорбированного электро-ита определено экстраполяцией линейного участка поляризационной ха-актеристики на нулевое значение перенапряжс ния. Парциальный ток для еобменно сорбированного электролита рассчитан по формуле

1оляризанионные характеристики для процесса генерации ионов гпдро-сония и гидроксила получены вычитанием этой зависимости из эксперн-еиталыю измеренной. Полученные таким путем зависимости удовлетво-яют уравнению Гафеля, что указывает на согласие с построенной теорией позволяет рассчитать значения коэффини н га перехода и тока обмена.

Исследование возможности интенсификации электродиализа проведе-ы с использованием ионопроводяших грокладок. Поляризационные ха-актеристики и кривые изменения рН покрывают, что при сборке электро-

(21)

¿00 *(00 ¿00 §00 (ООО и т Е>

Рис.4. Поляризационные характеристики биполярных мембран: кривые 2,3 и 4, соответственно, для мембраны МБ-3 (АВ-17И/КФ-1), МБ-2 (АВ-17И/КУ-2) и мембраны АВ-

17И/КФС, катионито-вый слой которой содержит 40% фосфор-но-кнслотных и 60% сульфокислотных групп, в растворе хлорида натрия с концентрацией 2,0 моль/л.

12

10 &

6

¿оо нсо ^о ¿до К гпЬ

Рис.5. Поляризационные характеристики биполярных мембран: кривые 2,3 и 5, соответственно, для мембраны МБ-3 (АВ-17И/КФ-1), МБ-2 (АВ-17И/КУ-2) и трехслойной ластовой мембраны, ка-тионитовый слои которой содержит слои К'Ф-1 и КУ-2 (А В-1711/КФ-1 /КУ-2), в растворе хлорида натрия 1,0 моль/л.

т А /с (Л2

2оо 400 &оо 5о0 'Ш00 К

Рис.6. Поляризационные характеристики биполярных мембран: кривые 2,3 и 4, соответственно, для мембраны МБ-3 (АВ-17И/КФ-1), МБ-2 (АВ-17И/КУ-2) и мембраны, катионн-товын слой которой содержит 40% фос-форио-кислотных и 60% сульфокислот-ных групп, в растворе хлорида натрия с концентрацией 0,2

МО;1Ь/л.

V

0ц р^

Г---,—

р1|р I

--

г /

/

/

Р»1 /

—

— I

I > _

Рис.7. Поляризационная характеристика элек-тродиатнзного аппарата с изолирующей прокладкой при солесо-держании исход-нон солоноватой воды 2,0 г/л (хлорид натрия).

8

ч /1, К

-1

Рис.8. Поля зационная харан ристика электрод лизиого аппаратг анионитовой п кладкой в кам деминерализации при со л ее о держа! исходной солонс той воды 2,0 • (хлорид натрия).

диализатора, когда в камере опреснения находится анионитовая проклад а в камере концентрирования - катиошповая, происходит подщелачнваш опресняемой воды и подктление концентрата, а точка наступления к< центрашюнной поляризации отодвигается в область больших токов (рис 8). Этим достигается снятие технологических осложнением, связанны? опреснением минерализованных вод с повышенной жесткостью.

Проведены исследования конверсии рассолов опреснительных ус новок на кислоты и шелочи электродиализом с биполярными мембрана« В качестве рассолов исполыовали расгвор хлорида натрия и смеси со; (хлорид и сульфат натрия и нитрат калия). Экспериментальные результа получены в форме кинетических зависимостей накопления кислот и ще. чей при различных напряжениях на аппарате для циркуляционного режи; Алгоритм обработки результатов эксперимента строился для получег информации о наиболее эффективных режимах процесса и конструкп аппарата: кинетика накопления кислот и щелочей представлена в форме

Рис.9. Поляризационные характеристики - "полезный" парциальный ток: как функция напряжения на аппарате: (а) - для гилрокеида натрия; (б) для соляной кислоты; цифры у кривых означают безразмерное время обработки.

безразмерной зависимости ( с,У _ концентрация и объем кисло-

ты или щелочи, t - время накопления); графическим дифференцированием строятся зависимости изменения парциального тока по кислоте или щелочи d{cV)j(lt= Fit)

' , сечения семейства этих зависимостей при фиксирован-

ных значениях времени дают вольтамперные характеристики (рис.9). Эти данные позволяют констатировать, что в зависимости от целей технологии (получение кислот или щелочей) необходимо выбирать марку мембран, конструкцию аппарата и режим эксплуатации.

Другая возможность конверсии рассолов опреснительных установок заключается в производстве дезинфицирующих реагентов. Исследован процесс получения раствора активного хлора и гидроксида натрия методом мембранного электролиза. Эксперименты проведены для различных сборок аппарата (ра?ные мембраны) при варьировании межэлектродного расстояния, концентрации рассола и напряжения Результаты в форме экспешшен-

тальных кривых и регрессионных зависимостей положены в основу расчет мембранных электролизеров. Показано, что технологическое разбиение по тока на два - кислый и щелочной, позволяет более эффективно обеззаражи вать воду при низких значениях рН с последующей коррекцией активно! реакции воды за счет щелочного потока. Эго решение позволяет в несколь ко раз снизить дозу активното хлора без потери бактерицидного эффекта I соответственно снизить вероятность образования ХОС.

Один из способов решения технологии ионного обмена, преследую щего цель снижения потребления реагентов для регенерации и объем сбрасываемых растворов, заключается в использовании электродиализагс ров с биполярными мембранами. Опреснение солоноватых вод проводите в аппарате, сборка которого состоит из биполярных мембран, установлен ных разноименными сторонами друг к другу. В режиме сорбции все мем браны обращены к катоду анионитовой стороной, а к аноду - катионито вой. В режиме десорбции положение мембран меняется на обратное, чт достигается переполюсов кой аппарата. Такая организация процесса имее два положительных момента: безреагентная регенерация нонитов и боле высокие значения обменной емкости катионита и анионита. Эксперимен тальные результаты положены в основу математической модели процесс: которая построена методом теории подобия с использованием уравнен» кинетики ионного обмена. Изменение во времени концентрации электроли та в выходящем потоке (рис. 10)задается зависимостью

с = с0

liexpj-Ä^/j 1 -exp^-k^t

(22)

cr\

где и - концентрация электролита в исходной воде (знаки плюс и мину

относятся к десорбции и сорбции, соответственно), ' '

кинетические константы для четырех участков одного периода выходно кривой (рис. 10). Кинетические константы задаются соотношениями

kP = K^Dar ¡Вот, i 11/1

ЪаР = I^L/FVvc , DaZ = l~ Fe . q, 1/02 mm'

BoP = vd / D BoP = vd / D

i al „п., i ml

или I "4 (23)

ЪаР

где ' - критерии аналогичные критериям кинетического подобия Дам-

келера, 1 - критерии диффузионного подозия Боденштейна. - ток соответствующей полярности, £ - длина канала течения, Р - число Фараде», У - объем одной камеры аппарата, V - линейная скорость потока, -с .

объемный расход, пип - минимальная обменная емкость катионпта или ашюшгта биполярной мембраны, - толщина камеры аппарата, В - коэффициент диффузии электролита в растворе, - толщина катиопитово-

*о или анионнтового слоя биполярной мембраны, -О - коэффициент диффузии соответсгвующего противоиона в мембране (выбор вида Критерия эоденштейиа зависит от кинетики ионного обмена - гелевой или пленом-К±

юй), 1 - постоянные коэффициенты, отражающие влияние неучтенных факторов и определяемые из экспериментальных данных. Модель, кроме тределення конструктивных и эксплуатационных парамефов, позволяет »пределить оптимальное время цикла для достижения минимальных и мак-яшальмых концентрации в потоке опреснения и концентрирования.

«.о то 6.0 и

1.0 го 1.0

1 С«ГА

— —

>г г"5""! — л»

/

т

5.0 А.0 ал 20 ю а -«.а -2.0

Л* ¡5 В

'к

-— —-

N

60

<20

30 В

60

Ш

Рис.10. Изменение во времени в режиме сорбции и десорбции копией|рашш юрида нагрия (на выходе из аппарата) и юка. Исходная концентрация электролита 5 г/л (солоноватая вода)

so «С

20 "С

г> a.'Cf, is

в, »10 i

б)

Рис.11. Выходные кри вые, рассчитан ные для различ ных значенш безразмерных кинетических констант; X = с/с, - относительная степей опреснения (концентрирования).

ш 45 га t

Исследован процесс ионитного диализа для разделения растворов кт слот и солей на примере извлечения серной кислоты из отработанных рас творов гидрометаллургии никеля. По данным экспериментов и моделирс вання процесса (ламинарный режим) построена функция для параметр "извлечение" ( К )

где Р - площадь сечения канала течения, 5 - рабочая площадь мембрань К - коэффициент пропорциональности в представлении усредненного п

аппарату коэффициента массопередачи от скорости потока (

& <' - отношение средней логарифмической к средней арнфметическс разнице концентраций в камерах дналшата и диффузага, я - констант значение которой близко к единице для ламинарного потока. Опытт

ромышлениые испытания ("Уралмедь") показали правомерность прпия-ых допущений и подтвердили корректность модели.

Четвертая глава диссертации посвящена адсорбционным методам; на включает исследование активирования сульфоугля (СУ) и сравннтель-ые исследования адсорбции ХОС на активных (АУ) и сульфированных Iлях. Активирование СУ представлено как процесс экстракционной нен-изацнн. Условия активирования проанализированы с термодинамических кинетических позиций. Показано, что снижение поверхностного натяже-ия, которое обеспечивается использованием щелочного раствора и обра-званием поверхностно-активных веществ в результате омыления органи-еских соединений жидкой фазы угля, и увеличение температуры приводят агрегатнвной устойчивости свободно дисперсной лнофильной коллоид-ой системы. Эти же факторы способствуют уменьшению частиц золя н велнчению скорости их диффузии в пористой структуре угольной части-ы. Технологическая ситуация качественно изучена на математической мо-елн экстракции, сформулированной как задача о продвижении фронта ептизацин вглубь угольной частицы.

Эксперименты подтвердили результаты теоретического анализа и дали сновпые параметры технологического процесса. Сравнение пористой груктуры активного сульфоугля (СУМ) с исходным СУ и активным углем 1АД-йодн. показало, что пористость СУМ в 6-7 раз меньше, чем угля КАД-одн. при почти одинаковой мезопористости. Активирование СУ увеличи-ает суммарную пористость в 2-2,3 раза.

Сравнительные исследования статики, кинетики и динамики адсорб-ии ХОС проведены на СУМ и некоторых АУ (КАД-йодн., БАУ, АГ-3). В ачестве ХОС выбраны хлороформ, четыреххлористый углерод и трихло-этилен, как наиболее часто встречающиеся из этой группы загрязнителей, в качестве индикаторного выбран хлороформ, как наиболее трудно сор-ируемый. Начальный участок изотерм хлороформа для всех изученных уг-ей является прямолинейным (изотерма Генри), что может указывать на кодный механизм адсорбции (рис.12.а). При увеличении равновесной онцентрацнн хлороформа в воде от 0,5 до 12 мг/л изотермы для АУ остался прямолинейными, тогда как для СУМ становятся вогнутыми, так что а этом участке адсорбционная емкость СУМ становится выше, чем у АУ >нс.12.б,в). При увеличении равновесных концентраций ХОС в воде и остнженнн состояния близкого к насыщению вогнутый характер изогепм

Рис. 12,а. Изотермы адсорбццп хлороформа из воды на сульфированных (СУМ -О,СУ-А) и активированных (БАУ -Ш КЛД-йодн. углях; температура 20±2"С; исходная концентрация хлороформа в воде 640-910 мкг/л;с„ -500 мкг/л, о„ - 500 мкг/г.

01 ».Д 16 0-5 • <0 Ср/с.

(К

1 ' о \ 1

и

0.4

ае

о в

w Чс.

Рис. 12,6. Изотермы адсорбции хлороформа из воды на сульфированных (СУМ - (1)) и активированных (КЛД-йодн. - , АГ-3 - (2)) углях; температура 20±2иС; исходная концентрация хлороформа в воде 2,0-2,4 мг/л; с0 - 2,0 мг/л, а„ -2,0 мг/г.

«Л

о.2 а а.б о.з га с,/с.

Рис. 12,в. Изотермы адсорбции хлороформа из воды на сульфированных (СУМ - (1), СУ - (3)) и активированных (КАД-йодн. - , АГ-3 - (2)) углях; темнера-тура20±2"С; исходная концентрация хлороформа в вод 12 мг/л; с0 - 10 мг/л, а„ -10 мг/г

мя СУМ и линейный для АУ сменяется выпуклым, а адсорбционная ем-<ость уменьшается в ряду КАД-йодн., АГ-3, СУМ, СУ. В той же последовательности уменьшается удельная поверхность и пористость этих адсорбентов.

Изотермы, имеющие Б-образную форму, обычно свидетельствуют о талпмолекулярной адсорбции и более сильном межмолекулярном взаимодействии в веществе сорбата, чем сорбата с поверхностью угля. В случае г'гля СУМ такой характер изотерм следует связать с тем, что этот адсорбент шляется катноиитом, т.е. поверхность обладает свойствами полнэлектро-шта. Для области малых концентраций ХОС оценено влияние гранулометрического состава СУМ, рН и температуры воды.

Результаты исследования кинетики адсорбции ХОС в обласги концен-граш1й 0,3 и 10-14 мг/л показали, что адсорбционное равновесие для СУМ устанавливается быстрее, чем для угля КАД-йодн. Это связано с большей лакропористостью СУМ. В динамике исследовалось влияние скорости (шльтрашш и высота слоя адсорбента. Результаты указывают на более эффективное извлечение ХОС на СУМ по сравнению с КАД-йоднДрнс. 13).

Рис. 13. Результаты сравнительных исследований. Выходные кривые адсорбщн хлороформа из водопроводной воды на КАД-йодн. (1) и СУМ (2) при скорости фильт рации 6,0 м/ч, высоте слоя адсорбента 50 см (диаметр колонки 16 мм) и исходной кон центрации хлороформа 200-220 мкг/л (температура 19 ±2"С).

Построена математическая модель динамики равновесной адсорбции нг основе дифференциального уравнения конвективной диффузии и изотермь Фрейндлиха. Коэффициент продольной квазндиффузин вычислен по экспериментальным данным методом H.H. Веригина. Расчет фильтров для адсорбции ХОС предложено проводить по уравнению

A!n\g-\\=t* -7, (25)

g = С! С *

где ' 0 _ безразмерная концентрация ХОС в воде, t - отрезок, отсекаемый на оси абсцисс касательной к выходной кривой на участке максимальной крнвизны, А - вычисляется по формуле (25) для значений " и I на участке максимальной кривизны выходной кривой. Сравнение расчетных и экспериментальных выходных кривых показало адекватность моделг и результатов эксперимента для области концентраций ХОС, близкой к ПДК для питьевой воды (рис. 14).

Исследована конкурентная адсорбция ХОС для двух- и трехкомпо-нентных систем. Установлено, что при выгеснительнон десорбции, например, хлороформа четыреххдористым углеродом концентрация первого е выходящем потоке может резко превысить концентрацию на входе.

0,0 0,2 0,1

1 а 5 V 1о"а

Рис.И. Выходные кривые адсорбции хлороформа из воды на угле СУМ (температура » i-c ); а; >> -IX м/ч, высота стоя гдсорбента H-43.S см, с, -77} мкг/л; б: v - й м/ч, высота слоя адсорбера И = 50 см, с, - /7? мкг/л; 1- экспериментальная кривая. 2 - расчетная кривая (смещена относительно экспериментальной кривой на время /'); с, - концентрация на входе.

Дехлорирование воды исследовано на углях СУМ, СУ, БАУ и КАД-йодн. при скоростях фильтрации от 16 до 40 м/ч (рпс. 15). Показано, что дехлорирующая способность углей СУМ и СУ намного выше, чем у углей БАУ и КАД-йодн. Установлено, что с течением времени, когда активный хлор не поступает с водой (остановка процесса) угли восстанавливают свою дехло-

рнрующую способность. Это подтверждает выводы теории. Кроме того, экспериментально подтвержден вывод теории о приближении процесса дехлорирования к стационарному состоянию по интегральным кривым узла или фокуса. Для условий динамики проведена оценка влияния скорости фильтрации, высоты слоя угля и рН на дехлорирующий эффект. Для влияния рН на скорость дехлорирования построена модель, отражающая гот факт, что наибольшей реакционной способностью (как окислитель и бактерицидный агент) обладает хлорноватистая кислота. Результаты эксперимента и теория дехлорирования на АУ позволяют надежно предсказать эффективность процесса и избежать его неустойчивости.

4 в

<£0 V/, д

2,0-2,2 мг/л.

Рис.15. Зависимость эффективности дехлорирования от количества пропущенной воды на сульфированных углях СУМ (1), СУ (2) и активированном угле БАУ (3) при скорости фильтрации 25 м/ч, массе угля 25 г, высоте слоя адсорбента 19 см (СУМ, СУ) и 36 см (БАУ); температура 20 ± г'С; концентрация активного хлора на входе

В пятой главе представлены результаты технологических и санитар-но-химических исследований опреснения солоноватых вод электродиализом с одновременным обеззараживанием и обезвреживанием пестицидов, извлечением нефтепродуктов и минеральных азот- и борсодержащих соединений, с последующим кондиционированием - коррекцией ионного состава воды по рН и содержанию ионов кальция и гндрокарбоната. Исследо-

1ания комплексной технологической схемы "обеззараживание - опреснение очистка - кондиционирование" проведены на установке ЭД-500 разработка Смагииа В.П.), а по очистке пресных вод - на установке КПВ-000.

Исследования, преследующие цель отработку конструкции и техноло-ического режима отдельных модулей и установки в целом, а также санн-арно-химические испытания, дающие возможность определить область юдежного применения (по примесному составу и уровням загрязнения фиродных вод), выполнены совместно со специалистами ВНИИГИНТОКС г. Киев) и Московского НИИ гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана (г. Москва).

В испытаниях определялось влияние загрязненной пестицидами и )чшценной воды на репродуктивную функцию лабораторных животных эмбриотоксический эффект) и иммунологическую реактивность организме. Статистически достоверно установлено, что очистка воды от пестпци-юв предотвращает неблагоприятное'воздействие пестицидов на плод и по-омство, а вода теряет свое иммуномодулирующее действие. Комплексная ехнология опреснения и очистки воды от пестицидов апробирована в При-фалье.

Эффект очистки по аммонийному азоту составил в среднем 80% при :олебаниях в исходной воде от I до 6 ПДК, по нитритам 90-100% при кон-кнтрации менее 1 ПДК, по нитратам от 70 % для концентрации около 1 1ДК до 93 % при исходном загрязнении 5 ПДК. Для соединений бора ги-иеническая надежность обеспечивается при условии их содержания в исходной воде около 2 ПДК (эффективность очистки 65 %). Концентрация «ефтепродуктов снижается в 5 раз. Гигиенический норматив цветности юстигается, если цветность исходной воды не превышает 50 град, по пла-тшово-кобальтовой шкале. Суммарное содержание органических соедине-шй, оцениваемое по перманганатной окисляемости, снижается в 2,5 раза. Годержание солей, определяющих органолеитическне свойства воды сухой остаток, концентрация кальция, магния, хлоридов и сульфатов), при >бработке снижается. При сухом остатке исходной воды 1,5-1,7 г/л, сухой >статок обработанной воды составляет 0,5 г/л. Жесткость при обработке юды снижается от 1,5 до 7,5 раз. Концентрация хлоридов снижается в 3-4 та, а сульфатов в 2-5 раз. При обработке удаляются тяжелые металлы: сонцентрация свинца и цинка снижается в 2 раза, даже при низком уровне (агрязнення (около 2-4 мкг/л).

С целью установления эпидемиологической безопасности воды прот дена санитарно-микробнологическая оценка качества различных по хи\н ческому составу вод, прошедших обработку по комплексной технологи опреснение - очистка (ЭД-500). Результаты бактериологического конгрол качества обработанной во^ы по общему количеству сапрофитной микрс флоры (ОМЧ), лактозоположнтельным кишечным палочкам (ЛКП), ф< кальным кишечным палочкам (ФКП) и энтерококкам позволили установит уровень инфицированное™ исходной воды, которую можно обрабагыват на установке ЭД-500. Он соответствует 90%.

ВЫВОДЫ

1. Для многих регионов России актуальна проблема качества питьево воды, опреснения минерализованных вод, очистки воды от загрязнений а1 тропогенного и геологического происхождения. Очистные водопроводны станции не являются надежным барьером для многих трудно извлекаемы загрязнений, поэтому необходимо разрабатывать комплексные технолог! ческие подходы, совершенствовать методы очистки, вести поиск новы эффективных решений.

2. Примером комплексного подхода может служить сочетание опре< нения минерализованных вод с переработкой рассолов опреснительных у< тановок: получение кислот и щелочей, получение растворов дезинфекта! тов и использование их для нужд технологии очистки воды, возврат техн< логических растворов в производственный цикл.

3. Теоретические исследования электромембранного массоперено( дали ответ на вопросы интенсификации процессов элек-фодиализного 01 реснения с одновременным решением проблемы опреснения солоновать вод повышенной жесткости, указали пути повышения эффективности пр! цесса переработки рассолов на кислоты и щелочи электроднализом с бит лярными мембранами.

4. Теоретические исследования бпомембраниых процессов намети; пути совершенствования мембранных процессов в направлении использ! вания различного вида неустойчивостей.

5. Экспериментальные исследования чассопереноса через монополя] ные и биполярные ионитовые мембраны подтвердили выводы теории о с щественной роли фазы ионпта как источника новых носителей заряда - и нов гидроксония и гидроксила, о возможности интенсификации массопер

оса за счет экзальтации предельного диффузионного тока с одновремен-ым указанием факторов, позволяющих избежать отложения солей жестко-тн, о необходимости выбора и химического конструирования биполярных [ембран по константам гидролиза фиксировать« ионогенных групп ка-ионитового или анионитового слоев.

6. Исследования электродиализного опреснения, конверсии рассолов а кислоты и щелочи в электроднализаторах с биполярными мембранами ¡ли растворы активного хлора и щелочи в мембранных электролизерах, азделения растворов кислот и солей понятным диализом показали воз-(ожность комплексного подхода к решению задач опреснения и предоста-илн фактический материал для математического моделирования и по-троения алгоритмов расчета оборудования.

7. Исследования процессов получения и применения в водоподготовке тольного катионита-адсорбента СУМ дают возможность построить эффек-ивные адсорбционные процессы и фильтры для извлечения трудноудаляе-1ых загрязнений таких, как ХОС и пестициды, а также экологически эффективно решать задачи дехлорирования питьевой, производственных и точных вод.

8. Технологические и санитарно-химическис исследования доказали юзможность использования в технологии водоснабжения разработанных ехнологических решений по электродиализному опреснению, электрохимическому обеззараживанию и адсорбции как в виде отдельных стадии, так i в составе комплексной технологии, когда вода по составу загрязнений не .южет быть очищена до уровня питьевой традиционными методами.

ОСНОВНЫЕ РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

I. Смагин D.H., Лукашев Е.А., Коровин А.Н. Повышение эффективности мембранных методов опреснения //Обзорная информация. ЦБНТИ Мштодхоза СССР.- M.-I988.-1ып. 1, Сер. 3-60 с.

!. Исследование конверсии рассолов электродиализом с биполярными мембранами 1ри обессоливанни воды/ В.Н. Смагин, ЕА. Лукашев и др.//Инженерное обеспечение >бъектов строительства. - М.: ВНИИНТПИ Госстроя СССР. - 1990,- Вып. С. 2-12. I. Лукашев Е.А., Смагин В.Н., Лукашева Г.Н. Перспективы исполыовання мембран-шх методов в очистке сточных и природных вод // Обзорная информация. В1ПП1Н-ГПИ Госстроя СССР -М,- 1990,- Вып. 4 - 69 с.

4. Данилов В.Г., Лукашев Е.А. Математическая модель нелинейного ревербератор малой амплитуды // Биофизика, 1990.- т. 35,№ 5,- С. 855-858.

5. Данилов В.Г., Лукашев Е.А. Асимптотическое решение типа спиральных волн дл уравнений модели нелинейного ревербератора малой амплитуды//Там же, 1990,- г. 3! №5.-С. 859-863.

6. Данилов В.Г., Лукашев Е.А. Асимптотическое решение типа вихрей и вихревых ki леи для уравнении модели нелинейного ревербератора малой амплитуды // Там >к<

1990,- т. 35, № 4.- С. 699.

7. Смагин В.Н., Лукашев Е.А., Хнряев D.M. Предельный ток в системе монополярна ионитовая мембрана - раствор электролита // Химия и технология воды, 1990.- т. 12, J1 7- С. 587-591.

8. Лукашев Е.А., Роговой В.Л., Смагнн В.Н. Моделирование кинетики образовали осадка при фильтрации через пористые среды //Там же, 1990.- т. 12, № 6,- С. 488-494

9. Лукашев Е.А. Математический алгоритм для технологического моделирования прс цесса регенерации кислот на установках диализа с анионитовыми мембранами // 1U женерное обеспечение объектов строительства. - М.: ВНИИНТПИ Госстроя СССР

1991,-Вып. 1,-С. 2-15.

10. Лукашев Е.А. К построению математической модели образования форм эритроцит как автоволновог о процесса // Биофизика, 1991,-т. 36, № 1,- С. 78-82.

11. Лукашев Е.А. Асимптотическое решение уравнений модели форм эритроцита ка автоволнового процесса // Там же, 1991.- т. 36, № 1.- С. 83-90.

12. Лукашев Е.А. Диффузионная и кинетическая неустойчивость при массоперенос через жидкую мембрану // Химия и технология воды, 1991.- т. 13, № 6,- С. 483-486.

13. Смагин В.Н., Лукашев Е.А., Квитка Л.А. Анализ механизма процесса дехлорировг ния воды на гранулированных пористых углях // Там же, 1991.-т. 13, №7,- С. 602-607

14. Лукашев Е.А., Смагин В.Н. Исследование кинетических особенностей последовг тельности реакций при дехлорировании воды на гранулированных пористых углях , Там же, 1991,- т.13,№ 7,- С. 621-623.

15. Лукашев Е.А., Смагнн В.Н,, СиллаШ.Т. Электрохимические процессы при поляр; зации биполярных ионитовых мембран // Там же, 1991,- т. 13, № 7,- С. 592-598.

16. Лукашев Е.А , Смагин В.Н. К теории эффекта экзальтации миграционного тока пр массонереносе через ионитовую мембрану в условиях концентрационной поляри ¡аии //Электрохимия,- 1992.-т. 28, №2,- С. 173-180.

17. Лукашев Е.А. Исследование модельной кинетики ассоциативных реакций в начал! ной стадии гидролиза коагулянта И Химия и технология воды. - 1992,- т. 14, № 9,- С 658-667.

18. Технологические исследования очистки природных вод от пестицидов бытовым установками ЭД-500 и КПВ-1000 / В.Н. Смагнн, Е.А. Лукашев и др.// Там же, 1992,- i 14, № 10,-С. 769-777.

Смагнн В.Н., Лукашев Е.А., Квитка JI.A. Экологические и технологические аспекты гжения содержания галогеиорганических соединение в питьевой воде // Там же, >3.-т. 15, № 1.-С. 36-51.

Смаглн В.П., Лукашев Е.А., Квитка J1.A. Иссле; ование равновесной адсорбции |роргаиическ1гх соединений на гранулированных перистых углях при очистке воды ам же, 1993,-т. 15, № 11-12.-С. 726-733.

Лукашеа Е.А.., Скакальская Л.И., Мочалова Е.П. Регенерация кислот в процессе шановского диализа //Журнал прикладной . химии, 1993,- т. 66,№ 8 - С. 1737-1743. Лукашев Е.А. К теории и практическому применению электрокинетических авто-ебаний в системах с пористыми мембранами II Коллоидный журнал, 1993,- т. 55, № С. 76-81.

Лукашев Е.А. К теории и практическому прнмененню злектроюшетнческих автоновых процессов//Там же, 1993,- т. 55, №5 -С. 101-108.

Лукашев Е.А. Математическая модель перисталы ического транспорта жидкости, циируемого автоволновым процессом массоперен оса через пористую стенку ка-ляра // Там же, 1993,- т. 55, № 5,- С. 109-113.

Лукашев Е.А., Роговой В.Л., Аль Аджи Б. Малогабаритные установки для очистки ондиционироваиия питьевой воды. Часть VI Инженерное обеспечение объектов жительства. Обзорная информация. - М.: ВНИИНТПП Госстроя РФ, 1994.- Вып. 2,-

Лукашев Е.А., Роговой В.Л., Аль Аджи Б. Малогабаритные установки для очистки ждиционировання питьевой воды. Часть II//Там же, 1995,- Вып. I.- 69 с. Лукашев Е.А., Роговой В.Л., Квитка Л.А. Развитие методов физико-химической шлогии очистки природных вод в условиях загрязьения водоисточников примеся-зитропогенного и природного происхождения. Часть \П Там же, 1995,- Вып. 2.- 57

Лукашеа Е.А., Роговой В.Л., Квитка Л.А. Развитие методов физико-химической юлогии очистки природных вод в условиях загрязнения водоисточников примеся-штропогенного и природного происхождения. Часть II // Там же, 1995,- Вып. 3.- 70

Способ получения дезинфицирующих растворов/ В.I I. Смагнн, Е.А. Лукашев, Г1.А. зчкин, С. Канте/7 № заявки 4705453/26; положительное решение от 27.02.91. Гпособ очистки воды от нитратов и нитритов/ Е.А. Лукашев, Б. Аль Аджи// № за-I 951 И 443/26 (019593); положительное решение от I июля 1995 г.