автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Кинетика массопереноса в процессах обратноосмотического разделения водных растворов низкомолекулярных органических веществ

РГБ ОД 2 2 ДЕК 7«!

На правах рукописи

ГОЛОВАШИН Владислав Львович

КИНЕТИКА МАССОПЕРЕНОСА В ПРОЦЕССАХ ОБРАТНООСМОТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ НИЗКОМОЛЁКУЛЯРНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Специачьность 05.17.08 — Процессы и аппараты химической технологии

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тамбов 2000

Работа выполнена в ^Тамбовском государственном техническом уни-верситете^на кафедре "Процессы и аппараты химической технологии".

Научные руководители: кандидат технических наук, доцент Коробов Виктор Борисович; кандидат технических наук, доцент Лазарев Сергей Иванович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Долгунин Виктор Николаевич; кандидат химических наук Пачшский Сергей Евгеньевич.

Ведущая организация: Научно-технологическое предприятие по синтезу химикатов для полимеров АО "Синтез" г. Тамбов.

Защита диссертации состоится " 2000 г. в 7

часов _минут на заседании диссертационного совета К 064.20.01

Тамбовского государственного технического университета по адресу: 392000, г. Тамбов., ул. Ленинградская, 1, ауд. 60.

Отзывы в двух экземплярах, скрепленные гербовой печатью, просим направлять по адресу: 392000, г. Тамбов, ул. Советская, 106, ученому секретарю.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТГТУ.

Автореферат разослан "¿2-/ " ■ 2000 г.

■1

Ученый секретарь , \ .

диссертационного совета, ^' \ I

доцент V I В.М. Нечаев

'ЧЛ

А

кл^ех а<{'Х-И (Л

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одной из наиболее важных проблем настоящего времени как в России, так и за рубежом является защита водного бассейна от попадания вредных промышленных выбросов. В связи с этим весьма актуальна очистка сточных вод предприятии органического синтеза.

Сточные воды предприятий оргсинтеза часто содержат в своем составе такие низкомолекулярные органические вещества как: анилин, морфо-лин, уротропин, гидрохинон и др. Такие соединения имеют низкие значения предельно допустимо]"! концентрации в водных растворах, и обладают значительной токсичностью. При традиционных методах утилизации подобных сточных вод (мокрое сжигание, биологическое окисление, адсорбция) безвозвратно теряются ценные компоненты.

Возврат ценных компонентов в производственный цикл можно осуществить при помощи обратноосмотического разделения. Процесс обратного осмоса характеризуется достаточно простым конструктивным и технологическим оформлением, малой энергоемкостью, отсутствием реагентов и поглотителей..

Проблемой, сдерживающей промышленное применение процесса обратного осмоса на предприятиях органического синтеза, является отсутствие надежных инженерных методов расчета обратноосмотическпх аппаратов и установок, а также недостаточная изученность кинетики массопере-носа низкомолекулярных органических веществ и массопереносных свойств мембран.

Настоящая работа выполнялась в соответствии с координационным планом научно-исследовательских работ ТГТУ ("Черноземье"), 1997 -2000 гг., тема ЗГ/99 ГБР "Разработка теоретических основ расчета и проектирования оптимальных энерго- и ресурсосберегающих процессов и оборудования химических и микробиологических производств".

Цель работы. Целью работы является изучение и анализ влияния технологических и режимных параметров на кинетику массопереноса при обратноос-мотическом разделении водных растворов низкомолекулярных органических веществ; изучение массопереносных свойств мембран; экспериментальное исследование кинетических закономерностей обратноосмотического разделения водных растворов низкомолекулярных органических веществ, разработка усовершенствованной математической модели массопереноса в обрагноосмотиче-ских аппаратах и на ее базе создание достаточно простой и надежной инженерно]! методики расчета; разработка технологических схем разделения и концентрирования водных растворов низкомолекулярных органических веществ ОАО "Пигмент" (г. Тамбов) и концерна "Беллегпром" (г. Минск).

Научная новизна. Проведены экспериментальные и теоретические исследования кинетики обратноосмотического разделения водных растворов низкомолекулярных органических веществ. Экспериментально получены кинетические характеристики массопереноса ряда важных низкомолекулярных соединений предприятий органического синтеза. Для широко ис-

пользуемых в промышленности видов полупроницаемых мембран определены их кинетические характеристики в зависимости от концентрации температуры, давления и вида растворенного вещества, дано математическое описание и получены необходимые аппроксимационные зависимости. Исследовано разделение многокомпонентных водных растворов, содержащих низкомолекулярные органические вещества. Усовершенствована математическая модель конвективной диффузии и гидродинамики, описывающая кинетику массопереноса в межмембранном канале, учетом осмотической: потока.

Практическая ценность. На основании результатов проведенных экспериментальных и теоретических исследований разработана инженерная методика расчета обратноосмотических аппаратов, проверенная на промышленной обратноосмотической установке.

Выданы практические рекомендации по очистке сточных вод и концентрированию промышленных растворов ОАО "Пигмент" (г. Тамбов) п концерна "Беллегпром" (г. Минск) с организацией замкнутого цикла пс воде в технологических нуждах.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на Международной конференции "Экология и жизнь - 2000" (Великий Новгород, 2000 г.), на ежегодных научно-практических конференциях г. Тамбова и ТГТУ (19972000 гг.).

Публикации. Материалы, изложенные в диссертации, нашли отражение в 10 опубликованных печатных работах.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, включающего 160 наименований, и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показаны цели и задачи исследования, преимущества об-ратноосмотического метода разделения перед традиционными, основные проблемы при внедрении данного способа разделения в промышленность, актуальность работы. Дано краткое изложение результатов диссертации.

В первой главе рассматриваются литературные данные, посвященные кинетике массопереноса при мембранном разделении водных растворов низкомолекулярных органических веществ. Показаны проблемы и трудности, возникающие при использовании традиционных методов разделении данных растворов. Перечислены основные виды обратноосмотических мембран, изготавливаемых в России, приведены их основные характеристики. Проанализированы явления массопереноса в мембранах, рассмотрены основные теории разделения растворов при обратном осмосе, существующие инженерные методики расчета обратноосмотических процессов и аппаратов, математические модели процесса.

В результате анализа отмечено, что для успешного применения обратного осмоса при разделении водных растворов низкомолекулярных органических веществ необходимо изучение влияния параметров, прису-

щих данному методу; изучение характеристик и выбор мембран; разработка математической модели массопереноса и методики инженерного расчета процесса; а для данной работы также разработка на этой основе технологических схем очистки применительно к производствам предприятий органического синтеза.

Во второй главе приводится описание объектов исследований. Некоторые характеристики объектов приведены в таблицах 1, 2. Рассмотрены конструкции лабораторных и промышленной установок (рис. 1, 2, 3), на которых проводились исследования по обратноосмотическому разделению и концентрированию сточных вод и модельных растворов. Изложены методики проведения экспериментальных исследований.

Обратноосмотическое разделение и концентрирование водных растворов низкомолекулярных органических веществ проводились на лабораторной установке плоскорамного типа и на промышленной обратноосмо-тической установке рулонного типа. Принципиальная схема лабораторной обратноосмотической установки приведена на рис. 1. (Е] - емкость исходного раствора; Н( - насос высокого давления; К! - компрессор; Ак - гидроаккумулятор; Я - разделительная мембранная ячейка; Е2, Ез - емкости для пермеата; Рь Р2- ротаметры; Мь М2 - манометры; ЭМ - элекгрокон-тактный манометр; ВР^ - вентили регулирующие; Тм - термометр, ТС -термостат, Т - термопара; П - потенциометр).

Таблица 1. Промышленные и модельные растворы

Наименование и состав промышленных и модельных растворов Параметр Содержание . (кг/м3)

Сточные воды, содержащие анилин Концентрация анилина Температура Цвет 20°С белый

Сточные воды, содержащие морфолин Концентрация морфолина Температура Цвет 20°С белый

Анилин 0,5- -15

Морфолин 0,5- -15

Уротропин 0,5- -15

Гидрохинон 0,5- -15

Анилин+ уротропин 0,5- -15 +0,5н-15

и

Рис. 1 Схема лабораторной обратноосмотической установки

л

?

4

£

К

1_

Рис. 2 Схема промышленной обратноосмотической установки рулонного типа

?

Таблица 2. Обрат! юосмотпческие мембраны и рулонный элемент

Тип мембраны , элемента Основные характеристики

СЮ6, м3/м2с Ф, % рН

МГА95-К 4,0-5,0 93-95 5-8 10-50

ОПМ-К 11-13 72-86 1-14 10-150

ЭРО-Э-6,5/900А 4,5 94-96 3-8 5-35

Принципиальная схема промышленной обратноосмотической установки дана на рис. 2. (1 - емкость исходного раствора; 2 - насос высокого давления; 3 - модуль разделительный; 4 - дроссель; 5, 6 - ротаметры; 7 -манометр; 8 - электроконтактный манометр; 9 - емкость пермеата; 10, 11,

12 - вентили регулирующие; 13 - термометр).

Исследования диффузионной и осмотической проницаемостей обрат-ноосмотических мембран проводились на экспериментальной установке, принципиальная схема которой показана на рис. 3 (ДЯ - диффузионная ячейка; 1 - мембрана; 2, 4, - емкости исходного раствора; 3, 5 - емкости отработанных растворов; 6 - мешалки; 7 - термопара; 8 - потенциометр; 9 - реле; 10 - термостат; 11, 12 - измерительные капилляры;

13 - поддерживающие решетки; 14 -змеевики).

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований кинетических характеристик процесса массопереноса при обрашоосмотическом разделении и концентрировании водных растворов низкомолекулярных органических веществ. Исследования проводились при варьировании концентраций, скорости раствора, компонентного состава, давления. Ьылк получены зависимости для селективности, удельной производительности, коэффициентов диффузионной и осмотической проницаемости мембран. Примеры полученных зависимостей показаны на рис. 4, 5, 6, 7, 8.

исследования диффузионной и осмотической проницаемостей мембран

Рис. 4 Зависимость селективности мембран МГА-95К (а) и ОПМ-К (б) для водного раствора уротропина от концентрации и давления. Концентрации уротропина, кг/м3, обозначены номерами (1: 0,43; 2: 3,2; 3: 5,96; 4: 7,68; 5: 12,1; 6: 16,9 ) Точки - эксперимент, сплошная линия - расчет

Рис. 5 Зависимость удельной производительности мембран МГА-95К (а) и ОПМ-К (б) для водного раствора уротропина. Концентрации уротропина, кг/м3, обозначены (1: 0,43; 2: 3,2; 3: 5,96; 4: 7,68; 5: 12,1; 6: 16,9 ) Точки - эксперимент, сплошная линия - расчет

На рис. 4 показана зависимость селективности мембран МГА-95К и ОПМ-К от концентрации и давления раствора уротропина; на рис. 5 -зависимость удельной производительности мембран МГА-95К и ОПМ-К от концентрации раствора уротропина; на рис. 6 - зависимость коэффициента диффузионной проницаемости мембраны МГА-95К от концентраций и температур растворов анилина, уротропина, морфолина и гидрохинона; на рис. 7 - зависимость коэффициента осмотической проницаемости мембра-

ны МГА-95К от концентраций и температур растворов анилина, уротропина, морфолина и гидрохинона.

Из рис. 5 видно, что селективность с ростом концентрации раствора изменяется мало, удельная производительность уменьшается, что свойственно для растворов слабо сорбирующихся веществ. При увеличении давления значения селективности и удельной производительности возрастают, в результате увеличения движущей силы процесса разделения и уменьшения влияния концентрационной поляризации. Это следует учитывать при выборе режимных параметров ведения процесса.

Как следует из рис. 6, коэффициент диффузионной проницаемости для всех исследованных растворов с увеличением концентрации уменьшается. Это связано с уменьшением сечения пор в результате сорбции мембраной растворенного вещества, и образованием пространственных структур, состоящих из воды и растворенного вещества.

На рис. 7 показаны зависимости коэффициента осмотической проницаемости водных растворов уротропина и морфолина для мембран МГА-95К и ОПМ-К. С ростом концентрации морфолина коэффициент осмотической проницаемости уменьшается, что связано с закупоркой пор мембран, при увеличении концентрации уротропина осмотическая проницаемость возрастает в результате повышения осмотического давления.

При расчете селективности мембран использовалась формула, предложенная Б.В. Дерягиным, Н.В. Чураевым, Г.А. Мартыновым, В.М. Сатаровым, которая для наших условий имеет вид:

Ф = 1--;-Г?-Г"^-^-7-Г > (D

1 +

V*p kl

— 1

1-ехр

ехр

Vk3

D04w,

где к^ 2, з - коэффициенты, зависящие от типа исследуемого раствора и мембраны. Значения этих коэффициентов для некоторых исследованных растворов и мембраны МГА-95К приведены в таблице 3.

Таблица 3

Мембрана Раствор kj к2 кз

М ГА-95 К анилин 0,29 1,16 5

уротропин 0,05 1 1

морфолин 0,0736 0,614 2,459

гидрохинон 0,01 0,75 11

v

/

Рис. 6 Зависимость диффузионной проницаемости мембраны М ГА—95 К от концентрации исходного раствора и температуры (а - раствор анилина, б - раствор уротропина, в - раствор морфолина, г - раствор гидрохинона). Сплошная линия - эксперимент, штриховая - расчет

Для описания удельной производительности пользовались следующим уравнением:

С =

к АР

РосьАС

ехр!

кАС

(2)

у

где к4, п, - коэффициенты, определяемые опытным путем (для меибрань МГА-95К и водного раствора уротропина Аг4=0,15; «=-0,5).

ДсмЮ'2, т

13,5 С„, кг/м3

м5/кгч-3,9

2,7

1,5

Г.)

_ ..........Т----------- ' /45° чч, / ,32° ! / 1

--^ ' —XI

чГ«.. .

—, г.

1^20° ^25°

ДсмЮ11,!

м'/КГ'С ! Ю

25° ; N32» 7 10,5 С„, кг/м3

3,5 7 10,5 С„, кг/м3 г)_______________

3,5 7

25° ! 4 32° 10,5 С„, кг/м3

Рис. 7 Зависимость осмотической проницаемости от концентрации и температуры раствора мембран МГА-95К (а, б) и ОПМ-К (в, г) для водных растворов уротропина (а, в) и морфолина (б, г). Сплошная линия -эксперимент, штриховая - расчет

Для расчета коэффициентов диффузионной проницаемости было использовано аппроксимационное уравнение вида:

(3)

/

где а, Ъ, п, кь к2, g^, Л - коэффициенты, которые зависят от типа исследуемых растворов и мембран. Значения этих коэффициентов для исследованных расгеоров и мембраны МГА-95К представлены в табл. 4.

Для расчета коэффициента осмотической проницаемости было получено аппроксимационное уравнение следующего вида:

(4)

где п, Л}, '¿, А - коэффициенты, зависящие от вида растворенного вещества и мембран. Значения этих коэффициентов представлены в табл. 5.

о

Таблица 4. Экспериментальные коэффициенты для расчета диффузионной проницаемости мембран

Тип мембраны Водный раствор а Ь п кь Ю6 к2 ё\ & А

МГА-95К анилин - - -0,033 1 - -0,0093 - -2714

морфолин - - -0,42 6,79 - 0,05047 - -3748

гидрохинон - - -0,046 1,79 - -0,013 - -2984

уротропин - - -0,085 0,38 - -0,024 - -3150

анилин+ уротропин 0,03 -0,545 -0,046 1,31 -5,92 0,008 -0,006 -3100

-0,58 -0,453 0,068 5,02 0,144 -0,063 -0,054 -3975

Таблица 5. Коэффициенты для расчета осмотической проницаемости мембран

Тип мембраны Водный раствор п к, £1 А

МГА-95К морфолин -0,1137 1,313-Ю'9 -0,00955 -1777

уротропин -0,132 6,769 10-8 -0,014 -2853

ОПМ-К морфолин 0,5643 1,9610-6 -0,02817 -3399

уротропин 0,5855 5,752-Ю"7 -0,0392 -2983

Экспериментальные данные по сорбции мембран представлены на рис. 8. При описании сорбционных характеристик мембран использовали аппроксимационное уравнение вида:

= (5)

где Ь{ 2, а, Ь, п, т - экспериментальные коэффициенты, Т, Т0 - рабочая и реперная (принятая как 293К) температуры. Значения коэффициентов приведены в таблице 6.

Таблица 6. Коэффициенты для расчета сорбционных _ характеристик мембран _

Тип мембраны Водный раствор ъ ь2 а Ь п т

МГА-95К анилин 4,81 - - - 0,876 -1,68

морфолин 0,954 - - - 0^840 1,965

гидрохинон 5,35 - - - 0,629 -3,5

уротропин 0,569 - - - 0,855 1,737

ЗНИЛИН+ уротропин -4,0510^ 2,14-10^ 0,03 0,31 0,390 1,164

0,368 0,02 -0,3 0,2 1,150 1,675

ОПМ-К анилин 1,537 - - - 0,844 2,489

морфолин 1,212 - - - 0,735 2,072

гидрохинон 1,491 - - - 0,785 1,183

уротропин 0,48 - - - 0,992 4,218

анилин+ уротропин 1,23 0,2 -0,518 -0,634 0,77 0,986

0,82 0,4 -0,387 -0,017 0,85 1,4

Рис. 8 Сорбция растворенных веществ мембраной МГА-95К (а - анилин, б — уротропин, в — морфолин, г — гидрохинон).

Сплошная линия - эксперимент, о - расчет при 25 °С

Четвертая глава посвящена математическому описанию процесса мас-сопереноса в межмембранном канале. Ранее в работах O.A. Абоносимова и В.Б. Коробова была разработана модель массопереноса в межмембранном канале на основе уравнений гидродинамики и конвективной диффузии. Однако в этой модели отсутствовал учет влияния осмотического потока, который, как показали наши исследования, для многих низкомолекулярных органических веществ имеет значительную величину. Поэтому в данной работе дополнительно учитывается осмотический поток. На рис. 9 изображена схема массопереноса с учетом осмотического потока в межмембранном канале (М1, М2 - обратноосмотические мембраны; L - длина канала; R - полувысота канала; С, С„ - концентрация растворенного вещества в растворе и в пермеате; U - продольная скорость раствора; V - скорость фильтрации; У0 - скорость осмотического потока; ф,,ф, - селективность мембран).

Задача решается в следующей последовательности: из решения задачи гидродинамики находится выражение для распределения скоростей по длине и высоте канала и давления по длине канала. Полученные выраже-

ния подставляются в уравнение проницаемости, конвективной диффузии и граничные условия. В результате система уравнений, описывающих мас-соперенос с учетом осмотического давления, имеет вид:

и

2ц

Щ I

Дс/.[(£ - х) Д + ДРкса(х.Д) -ДТСнСА[(£ - х) Д + Дк^*^

Д/^Л^! - + -

- х) + ^

Ж

Л2-,')-*

> дх

дС_ _ ГС ду ду2

Граничные условия:

Д^ф - х) Д + Д

Ф1 С(*,Л>-

к

5/г I

Л

в

дС(х,Я) ду

ф2 С(х-Я)-

к

5 А I

-■¥1

Д/>нлШ

+ АР^М

-Дти,^! - *) Л] + Дти^л: Д дС(х, 0)

(6)

(7)

(8)

ду

су

= о;

(Ю)

Рис. 9 Схема массопереноса

С(0)}/) = С0. (11)

Полученная система уравнений решается численным методом. В результате находится распределение концентраций по длине и высоте канала, средние проницаемость и селективность по длине канала.

Расчетные и экспериментальные данные по изменениям концентрации уротропина и морфолина в концентрате и пермеате представлены на рис. 10.

Рис. 10 Изменение концентрации уротропина и морфолина в концентрате и пермеате. Сплошная линия - эксперимент, штриховая - расчет

При разработке инженерной методики расчета использовались данные полученные при расчете математической модели.

Для расчета общей площади обратноосмотической мембраны использовали уравнения материального баланса и уравнение проницаемости:

О

С -С

и *-к

м ~ ( { \ \

к е.- 1-Ф С„

V \ ) У

(12)

где среднюю проницаемость в канале рассчитывают по выражению:

Л

~ /

V

Селективность определяли по уравнению:

~ 1 и Л,..

----I чЧ л «Л .

I г\ )

(13)

(14)

В пятой главе изложены вопросы практического применения обратноос-мотеческого разделения и промышленные рекомендации. На основании про-

о

веденных исследований и использования разработанной инженерной методики предложена схема концентрирования промывных вод производства уротропина (рис. 11). Технологическая схема позволяет использовать пермеат в качестве оборотной воды, а концентрат после его дальнейшего концентрирования - направлять в процесс производства уротропина. На рис. 11 обозначено: 1 - реактор; 2 - емкость; 3 - друк-фильтр; 4 - вакуумный выпарной аппарат; 5 -центрифуга; 6 - промывная емкость; 7 - мембранный аппарат.

Ф'Ч> М-1 ПИН -\ЧЧ1МЧНДЯ ВО/М

Рис. 11 Модернизированная технологическая схема производства уротропина

Также разработаны схемы очистки сточных вод и концентрирования промышленных растворов, содержащих анилин, морфолин и гидрохинон ОАО "Пигмент" (г. Тамбов) и концерна "Беллегпром" (г. Минск). При этом предложено пермеат использовать в производственном цикле, а концентрат утилизировать. Разработанные схемы приняты к реализации.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Выполнен обзор и анализ литературных данных, посвященных обратно-осмотическому разделению водных растворов органических веществ. Показаны основные трудности, возникающие при концентрировании промышленных растворов и утилизации сточных вод, содержащих низкомолекулярные компоненты. Рассмотрены основные положения теории массопереноса при обратном осмосе, математические модели процессов, конструкции обратноосмотических аппаратов и установок. Поставлены задачи исследований.

2. Проведены обширные экспериментальные исследования обратноосмоти-ческого разделения одно- и многокомпонентных водных растворов на экспериментальной и промышленной установках таких низкомолекулярных органических веществ как анилин, морфолин, уротропин, гидрохинон, а также трехком-понентного раствора апш1нн+уротропин на мембранах МГА-95К и ОПМ-К. Исследования проводились на модельных и реальных растворах при варьировании условий ведения процесса. При этом установлено, что мембраны МГА-95К и ОПМ-К по данным веществам обеспечивают значения селективности и удельной производительности наиболее пригодные для практического применения.

3. Экспериментально исследованы основные кинетические характеристики процесса обратного осмоса: удельная производительность и селективность мембран, диффузионная и осмотическая проницаемости мембран в диапазоне концентраций 0,5-15 кг/м3, изучены сорбционные характеристики мембран.

4. Изучено влияние на кинетику процесса разделения концентраций, компонентного состава, температуры растворов (в пределах 20+45°С). Установлена закономерность: повышение температуры растворов для всех исследованных веществ и мембран приводит к увеличению диффузионной и осмотической проницаемосгей, математически описываемой уравнением, аналогичным уравнению Аррениуса,

5. Проведены эксперименты по выяснению закономерностей влияния рабочего давления (в пределах 1-5 МПа) и скорости раствора в межмембранном канале (от 0,036 до 0,18 м/с) в процессе обратноосмотического разделения водных растворов низкомолекулярных органических веществ на кинетические параметры. Влияние скорости раствора на процесс исследовалось на промышленной установке рулонного типа с использованием рулонных элементов, оснащенных мембраной МГА-95К, влияние давления на лабораторной установке плоскорамного типа с использованием мембран МГА-95К и ОПМ-К. Эксперименты позволили оценить и проанализировать влияние на кинетические характеристики процесса (селективность и удельную производительность) исследованных технологических параметров (скорости раствора и рабочего дааления) и разработать рекомендации по выбору оптимальных условий ведения процесса.

6. Выполнена обработка экспериментальных данных графо-аналити-ческими и численными методами, получены аппроксимационные зависимости, описывающие кинетические параметры процесса (селективность, удельную производительность, диффузионную и осмотическую проницаемости, сорбционные характеристики мембран). Расхождения экспериментальных и расчетных данных не превышают 20 %, что позволяет использовать полученные зависимости в инженерных расчетах.

7. Усовершенствована физико-математическая модель массопереноса на основе уравнений конвективной диффузии и гидродинамики при обратноосмо-тическом разделении путем введения осмотической составляющей давления. Адекватность разработанной физико-математической модели проверена путем сравнения расчетных и экспериментальных данных, полученных на промышленной обратноосмотической установке рулонного типа. Расхождение расчетных и экспериментальных данных не превышает 20 %. Предложена инженерная методика расчета обратноосмотического аппарата с использованием средних по длине аппарата значений селективности и проницаемости мембран.

8. На основе проведенных исследований разработаны безотходные технологии очистки сточных вод и концентрирования промышленных растворов, содержащих такие низкомолекулярные органические вещества, как анилин, моп-фолин, уротропин, гидрохинон с концентрациями ~1 кг/м5. Разработанные технологические схемы приняты к реализации на ОАО "Пигмент" (т. Тамбов) и концерном "Беллегпром" (г. Минск).

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

С - концентрация растворенного вещества в растворе, кг/м3; ДРи, ДРК - рабочее дав-лстше соответственно начальное и конечное, Па; Т- температура раствора. К; О - удельная производительность мембран, м3/м2с; 9 - селективность мембран, %; Ра - коэффициент диффузионной проницаемости, м2/с; £>о - коэффициент диффузии растворенного вещества в растворе, м2/с; V/ - скорость раствора над мембраной, м/с; кр - коэффициент распределения; £ - длина межмембранного канала, м; Я - полувысото межмембранного каната, м; § - толщина мембраны, м; - площадь мембраны, м2; .Рос« - коэффициент осмотической проницаемости, м5/кг-с; Длн, ЛпК - осмотическое давление соответственно начальное и конечное, Па.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Головашнн ВЛ., Лазарев С.И., Коробов В.Б. Разделение водных растворов содержащих гидрохинон обратным осмосом // Известия вузов. Химия и химическая технология. - 1999. - Т. 42. - Вып. б. - С. 126 - 128.

2. Головашин ВЛ., Лазарев С.И., Коробов В.Б. Влияние многокомпонентности на обратноосмотичсское разделение водных растворов содержащих анилин и уротропин // Известия вузов. Химия и химическая технология. - 1999. - Т. 42. - Вып. 6. - С. 128 - 131.

3. Головашин ВЛ., Лазарев С.И. Проницаемость водных растворов через обратноосмотическую ацетатцеллюлозную мембрану // Известия вузов. Химия и химическая технология. - 2000. - Т. 43. - Вып. 5.

4. Головашин В.Л., Лазарев С.И., Коробов В.Б. Влияние давления на процесс об-ратноосмотического разделения морфалинсодержаших водных растворов // Труды ТГТУ: Сборник научных статей молодых ученых и студентов. - Тамбов: ТГТУ, 1999. Вып. 3. -С. 50 - 53.

5. Головашин ВЛ., Лазарев С.И. Проницаемость водных растворов, содержащих морфолин, через обратноосмотичсскую ко.мпозитную мембрану // Труды ТГТУ: Сборник научных статей молодых ученых и студентов. - Тамбов: ТГТУ, 2000. Вып. 6 . - С. 93 - 95.

6. Гатовадяш ВЛ., Лазарев С.И., Коробов В.Б. Обрашоосмотическое разделение сточных вод производств химикатов-добавок для полимерных материалов. // Экология-98. Инженерное и информационное обеспечение безопасности в Тамбовской области. Тезисы докладов. Тамбов, 1998. - С. 87 - 88.

7. Головашин ВЛ., Лазарев С.И., Коробов В.Б. Обрашоосмотическое разделение двухкомпонешных водных растворов содержащих анилин и уротропин // IV Научная конференция ТГТУ. Тезисы докладов. Тамбов, 1999. - С. 29 - 30.

8. Головашин ВЛ. Влияние технологических параметров на эффективность обратно-осмотического разделения анилин-водных растворов // V Научная конференция ТГТУ. Тезисы докладов. Тамбов, 2000. - С. 56.

9. Головашин ВЛ. Диффузионная проницаемость водных растворов гидрохинона через обратноосмотическую ацетатцеллюлозную мембрану МГА-95К // V Научная конференция ТГТУ. Тезисы докладов. Тамбов, 2000. - С. 57.

10. Головашин ВЛ., Лазарев С.И Проницаемость водного раствора уротрошша через обратноосмотическую мембрану ОПМ-К // Международная конференция "Экология и жизнь - 2000". - С. 58 - 59.

1. ВОПРОСЫ АППАРАТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОФОРМЛЕНИЯ И ИНЖЕНЕРНОГО РАСЧЕТА ПРОЦЕССОВ МЕМБРАННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ.

1.1. Обзор работ посвященных мембранному разделению растворов.

1. 2. Основные виды обратноосмотических мембран и гипотезы механизма массопереноса через них.

1.3. Влияние внешних факторов на процесс массопереноса при обратноосмотическом разделении.

1. 4. Уравнения массопереноса для процессов обратного осмоса. 1. 5. Основные кинетические характеристики в мембранах и в растворах.

1.6. Конструкции мембранных установок и аппаратов.

1.7. Методы расчета обратноосмотических установок.

1.8. Выводы, постановка проблемы и задач исследования.

2. ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2. 1. Объекты исследований.

2. 1. 1. Мембраны.

2. 1. 2. Исследуемые растворы.

2. 2. Экспериментальные установки и методики проведения исследований.

2. 2. 1. Экспериментальная установка и методика исследования селективной и гидродинамической проницаемостей мембран. 2. 2. 2. Промышленная обратноосмотическая установка. 2. 2. 3. Установка и методика определения диффузионной и осмотической проницаемости мембран.

2. 2. 4. Аппаратура и методика снятия изотерм сорбции мем- 65 бран.

2. 2. 5. Способ измерения порозности мембран.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВА- 68 НИЙ И ИХ АНАЛИЗ.

3.1. Селективная проницаемость мембран.

3. 1. 1. Водные растворы анилина.

3. 1. 2. Водные растворы морфолина.

3.1.3. Водные растворы гидрохинона.

3. 1. 4. Водные растворы уротропина.

3. 1.5. Тернарный водный раствор уротропина и анилина

3. 2. Удельная производительность и гидродинамическая прони- 82 цаемость мембран.

3. 3. Диффузионная проницаемость мембран.

3. 4. Осмотическая проницаемость мембран.

3. 5. Сорбция органических веществ мембранами.

3. 6. Порозность мембран

4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И РАСЧЕТ МАССОПЕРЕ- 107 НОСА В ОБРАТНООСМОТИЧЕСКОМ АППАРАТЕ РУЛОННОГО ТИПА.

4. 1. Математическая модель массопереноса в межмембранном 107 канале с учетом осмотического давления. 4. 2. Проверка адекватности математической модели.

4. 3. Инженерная методика расчета обратноомотического аппа- 120 рата.

5. ВОПРОСЫ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ ОБРАТНО- 123 ГО ОСМОСА В ПРОИЗВОДСТВАХ ПРЕДПРИЯТИЙ ОРГА

НИЧЕСКОГО СИНТЕЗА.

ВЫВОДЫ.

Одной из наиболее остро стоящих проблем настоящего времени как в России, так и за рубежом является защита водного бассейна от попадания вредных промышленных выбросов [1, 2]. Для решения данной задачи необходимо, с одной стороны, максимально утилизировать ценные вещества из сбрасываемых сточных вод, с другой стороны, создавать замкнутые производственные циклы, обеспечивающие наилучшее использование компонентов. Как правило, загрязнения водного бассейна возникают при разделении жидких сред, широко использующихся во многих отраслях промышленности [3+5]. Традиционно для разделения жидких смесей используются экстракция, ректификация, выпаривание и ряд других физико-химических методов [9+10]. Следует отметить, что данные методы характеризуются высокой энергоемкостью, сложностью и громоздкостью аппаратуры, использованием в некоторых случаях токсичных поглотителей.

Большинства недостатков вышеперечисленных способов разделения можно избежать, используя полупроницаемые мембраны и методы мембранной технологии [11+24]. Мембранные методы отличаются высокой экологичностью, компактностью и простотой аппаратуры, ее малой металл о- и энергоемкостью. В связи с этим мембранная технология начала применяться в химической, пищевой, микробиологической, фармацевтической и других отраслях промышленности [24, 28, 34+35].

К мембранным методам, наиболее распространенным в народном хозяйстве, относятся: обратный осмос, ультра- и микрофильтрация, электродиализ. Так же исследуются и внедряются сравнительно новые методы: мембранная дистилляция, электроосмофильтрование и др. [28].

Из вышеперечисленных мембранных методов наиболее часто применяемым является обратный осмос [11+24]. Во многих странах мира методом обратноосмотического обессоливания с успехом получают пресную воду. Известно, что при помощи обратного осмоса можно уда6 лить 80ч-90 % солей, растворенных в воде, используемой для промышленных нужд [25].

К настоящему времени были проведены некоторые исследования по выявлению эффективности применения обратного осмоса для очистки сточных вод [30ч-32], получения особо чистых веществ [41], разделения многокомпонентных растворов [38, 40], а также для подготовки воды в теплоэнергетике [27].

В большинстве работ, посвященных обратному осмосу, исследовались растворы неорганических веществ. Исследований, посвященных разделению органических веществ, очень мало (в основном они касаются ультрафильтрации высокомолекулярных соединений), несмотря на то, что органические вещества в различных отраслях промышленности применяются весьма широко, и практически отсутствуют экспериментальные данные по разделению многокомпонентных растворов низкомолекулярных органических веществ.

Как правило, утилизация низкомолекулярных органических веществ, по сравнению с неорганическими, связана с рядом трудностей, обусловленных специфическими свойствами соединений данного вида (высокой токсичностью, взрыво- и пожароопасностью) [8], которые значительно затрудняют или делают вообще невозможным использование традиционных методов разделения растворов.

Задачей данной работы являлось исследование кинетических закономерностей при обратноосмотическом разделении водных растворов низкомолекулярных органических веществ, а также влияния технологических параметров на процесс разделения применительно к производствам полупродуктов органического синтеза, химикатов добавок для полимерных материалов, красителей и т.д. В вышеперечисленных отраслях промышленности весьма остро стоят вопросы создания замкнутого водооборота, очистки сточных вод, упрощения технологических схем, повышения качества продукции [30ч-35]. 7

В данной работе представлены результаты исследований по разделению модельных водных растворов, содержащих низкомолекулярные органические вещества, методом обратного осмоса, а также влияние технологических параметров на процесс разделения.

Была сформулирована и решена задача математического описания кинетики массопереноса для обратноосмотических установок работающих с замкнутой циркуляцией раствора по тракту пенетрата.

Исходя из вышесказанного, становится очевидной актуальность исследований по разделению растворов низкомолекулярных органических веществ мембранными методами.

Настоящая работа выполнялась в соответствии с координационным планом научно-исследовательских работ ТГТУ («Черноземье»), 1997-2000 гг., тема ЗГ/99 ГБР «Разработка теоретических основ расчета и проектирования оптимальных энерго- и ресурсосберегающих процессов и оборудования химических и микробиологических производств».

Автор выражает благодарность коллективу кафедры "ПАХТ" и другим сотрудникам ТГТУ за помощь в работе. 8

132 ВЫВОДЫ

1. Выполнен обзор и анализ литературных данных, посвященных об-ратноосмотическому разделению водных растворов органических веществ. Показаны основные трудности, возникающие при концентрировании промышленных растворов и утилизации сточных вод, содержащих низкомолекулярные компоненты. Рассмотрены основные положения теории массопереноса при обратном осмосе, математические модели процессов, конструкции обратноосмотических аппаратов и установок. Поставлены задачи исследований.

2. Проведены обширные экспериментальные исследования обратно-осмотического разделения одно- и многокомпонентных водных растворов на экспериментальной и промышленной установках таких низкомолекулярных органических веществ как анилин, морфолин, уротропин, гидрохинон, а также трехкомпонентного раствора анилин+уротропин на мембранах МГА-95К и ОПМ-К. Исследования проводились на модельных и реальных растворах при варьировании условий ведения процесса. При этом установлено, что мембраны МГА-95К и ОПМ-К по данным веществам обеспечивают значения селективности и удельной производительности наиболее пригодные для практического применения.

3. Экспериментально исследованы основные кинетические характеристики процесса обратного осмоса: удельная производительность и селективность мембран, диффузионная и осмотическая проницаемости мембран в диапазоне концентраций 0,5-т-15 кг/м3, изучены сорбционные характеристики мембран.

4. Изучено влияние на кинетику процесса разделения концентраций, компонентного состава, температуры растворов (в пределах 20-ь45°С). Установлена закономерность: повышение температуры растворов для всех исследованных веществ и мембран приводит к увеличению диффузионной и осмотической проницаемостей, математически описываемой уравнением, аналогичным уравнению Аррениуса.

133

5. Проведены эксперименты по выяснению закономерностей влияния рабочего давления (в пределах 1-г5 МПа) и скорости раствора в межмембранном канале (от 0,036 до 0,18 м/с) в процессе обратноосмотического разделения водных растворов низкомолекулярных органических веществ на кинетические параметры. Влияние скорости раствора на процесс исследовалось на промышленной установке рулонного типа с использованием рулонных элементов, оснащенных мембраной МГА-95К, влияние давления на лабораторной установке плоскорамного типа с использованием мембран МГА-95К и ОПМ-К. Эксперименты позволили оценить и проанализировать влияние на кинетические характеристики процесса (селективность и удельную производительность) исследованных технологических параметров (скорости раствора и рабочего давления) и разработать рекомендации по выбору оптимальных условий ведения процесса.

6. Выполнена обработка экспериментальных данных графоаналитическими и численными методами, получены аппроксимационные зависимости, описывающие кинетические параметры процесса (селективность, удельную производительность, диффузионную и осмотическую проницаемости, сорбционные характеристики мембран). Расхождения экспериментальных и расчетных данных не превышают 20%, что позволяет использовать полученные зависимости в инженерных расчетах.

7. Усовершенствована физико-математическая модель массопереноса на основе уравнений конвективной диффузии и гидродинамики при об-ратноосмотическом разделении путем введения осмотической составляющей давления. Адекватность разработанной физико-математической модели проверена путем сравнения расчетных и экспериментальных данных, полученных на промышленной обратноосмотической установке рулонного типа. Расхождение расчетных и экспериментальных данных не превышает 20%. Предложена инженерная методика расчета обратно-осмотического аппарата с использованием средних по длине аппарата значений селективности и проницаемости мембран.

134

8. На основе проведенных исследований разработаны безотходные технологии очистки сточных вод и концентрирования промышленных растворов, содержащих такие низкомолекулярные органические вещества, как анилин, морфолин, уротропин, гидрохинон с концентрациями ~1 кг/м3. Разработанные технологические схемы приняты к реализации на ОАО" Пигмент" (г. Тамбов) и концерном «Беллегпром» (г. Минск).

135

1. Д.Н. Калюжный., В.В. Булгаков., Я.И. Костовецкий. Гигиена внешней среды в районе размещения промышленных предприятий. Киев, "Здоровье", 249с., 1972.

2. Вопросы гигиены воды и санитарной охраны водоемов. Сборник. Москва, 145с., 1968.

3. Очистка сточных вод от аминосоединений. Обзорная информация. Сер. Анилинокрасочная промышленность. Москва, НИИТЭХИМ, 47с., 1985.

4. Методы очистки сточных вод производства органических красителей. Обзорная информация. Сер. Охрана окружающей среды и рациональное использование природных рессурсов. Москва, НИИТЭХИМ, вып. 2, 31с., 1985.

5. Очистка сточных вод производства синтетических волокон. Обзорная информация. Сер. Охрана окружающей среды и рациональное использование природных рессурсов. Москва, НИИТЭХИМ, вып. 5, 41с., 1976.

6. Климовицкая Л.М., Дедков Ю.М. Компонентный состав водостоков и сточных вод. Сообщение 4. Сточные воды различных производств химической промышленности. Казань, 42с, 1984.

7. Грушко Я.М. Вредные органические соединения в промышленных сточных водах. Справочник. Изд. 2-е, перераб. и доп. Л.: Химия, 1982. -216 с.

8. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Изд. 9-е. М.: Химия, 1973. - 752 с.

9. Плановский А.Н., Николаев П.И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. Изд. 3-е. М.: Химия, 1987. - 496 с.1351. Список литературы

10. Д.Н. Калюжный., В.В. Булгаков., Я.И. Костовецкий. Гигиена внешней среды в районе размещения промышленных предприятий. Киев, "Здоровье", 249с., 1972.

11. Вопросы гигиены воды и санитарной охраны водоемов. Сборник. Москва, 145с., 1968.

12. Очистка сточных вод от аминосоединений. Обзорная информация. Сер. Анилинокрасочная промышленность. Москва, НИИТЭХИМ, 47с., 1985.

13. Методы очистки сточных вод производства органических красителей. Обзорная информация. Сер. Охрана окружающей среды и рациональное использование природных рессурсов. Москва, НИИТЭХИМ, вып. 2, 31с., 1985.

14. Очистка сточных вод производства синтетических волокон. Обзорная информация. Сер. Охрана окружающей среды и рациональное использование природных рессурсов. Москва, НИИТЭХИМ, вып. 5, 41с., 1976.

15. Климовицкая Л.М., Дедков Ю.М. Компонентный состав водостоков и сточных вод. Сообщение 4. Сточные воды различных производств химической промышленности. Казань, 42с, 1984.

16. Грушко Я.М. Вредные органические соединения в промышленных сточных водах. Справочник. Изд. 2-е, перераб. и доп. Л.: Химия, 1982. -216 с.

17. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Изд. 9-е. М.: Химия, 1973. - 752 с.

18. Плановский А.Н., Николаев П.И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. Изд. 3-е. М.: Химия, 1987. - 496 с. ,1351. Список литературы

19. Д.Н. Калюжный., В.В. Булгаков., Я.И. Костовецкий. Гигиена внешней среды в районе размещения промышленных предприятий. Киев, "Здоровье", 249с., 1972.

20. Вопросы гигиены воды и санитарной охраны водоемов. Сборник. Москва, 145с., 1968.

21. Очистка сточных вод от аминосоединений. Обзорная информация. Сер. Анилинокрасочная промышленность. Москва, НИИТЭХИМ, 47с., 1985.

22. Методы очистки сточных вод производства органических красителей. Обзорная информация. Сер. Охрана окружающей среды и рациональное использование природных рессурсов. Москва, НИИТЭХИМ, вып. 2, 31с., 1985.

23. Очистка сточных вод производства синтетических волокон. Обзорная информация. Сер. Охрана окружающей среды и рациональное использование природных рессурсов. Москва, НИИТЭХИМ, вып. 5, 41с., 1976.

24. Климовицкая Л.М., Дедков Ю.М. Компонентный состав водостоков и сточных вод. Сообщение 4. Сточные воды различных производств химической промышленности. Казань, 42с, 1984.

25. Грушко Я.М. Вредные органические соединения в промышленных сточных водах. Справочник. Изд. 2-е, перераб. и доп. Л.: Химия, 1982. -216 с.

26. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Изд. 9-е. М.: Химия, 1973. - 752 с.

27. Плановский А.Н., Николаев П.И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. Изд. 3-е. М.: Химия, 1987. - 496 с.136

28. Дытнерский Ю.И. Баромембранные процессы. Теория и расчет. М.: Химия, 1986. - 272 с.

29. Дытнерский Ю.И. Мембранные процессы разделения жидких смесей. -М.: Химия, 1975. 252 с.

30. Дытнерский Ю.И. Обратный осмос и ультрафильтрация. М.: Химия. 1978.-352 с.

31. Тимашев С.Ф. Физико-химия мембран. М.: Химия, 1988. - 240 с.

32. Технологические процессы с применением мембран /Под ред. P.E. Лейси и С. Лёба. Пер. с англ. J1.A. Мазитова и Т.М. Мнацаканян. М.: Мир, 1976.-372 с.

33. Хванг С. Т. Каммермейер К. Мембранные процессы разделения. /Пер. с англ. /Под ред. Ю.И. Дытнерского. - М.: Химия, 1981. - 464 с.

34. Карелин Ф.Н. Обессоливание воды обратным осмосом. М.: Строй-издат. 1988. - 208 с.

35. Обработка воды обратным осмосом /A.A. Ясминов, А.К. Орлов, Ф.Н. Карелин и др. М.: Стройиздат, 1978. - 122 с.

36. Брык М.Т. Цапюк Е.А., Твердый A.A. Мембранная технология в промышленности. К.: Тэхника, 1990. - 247 с.

37. Брык М.Т., Цапюк Е.А, Ультрафильтрация. К.: Наукова думка. 1989. - 288 с.

38. Применение мембран для создания систем кругового водопотребле-ния/М.Т. Брык, Е.А. Цапюк, К.Б. Греков и др. М.: Химия, 1990. - 40 с.

39. Слесаренко В.Н. Опреснение морской воды. М.: Энергоатомиздат, 1991.- 278 с,

40. Дубяга В.П., Перепечкин Л.П., Каталевский Е.Е. Полимерные мембраны. М.: Химия, 1981. - 232 с.

41. Кестинг P.E. Синтетические полимерные мембраны. М.: Химия, 1991.- 336 с.

42. Брок Т. Мембранная фильтрация. Пер. с англ. М.: Мир, 1987.- 464 с.

43. Комплексная переработка минерализованных вод /А.Т. Пилипенко, Б.С. Вахнин, И.Т. Гороновский и др. К.: Наукова думка, 1981. - 284 с.137

44. Громогласов A.A., Копылов A.C., Пильщиков А.П. Водоподго-товка. Процессы и-аппараты. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 272 с.

45. Мулдер М. Введение в мембранную технологию: Пер. с англ. М.: Мир, 1999.-513с.

46. Пилипенко А.Т., Вахнин И.Г., Максин В.И. Развитие методов опреснения вод//Химия и технология воды. 1984. - Т. 6, №5. - С. 414 -441.

47. Применение мембранных процессов в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности /C.B. Зубарев, H.A. Алексеева, Н.С. Ба-ринов и др. //Обзорная информация. М. ЦНИИТЭнефтехим, 1989. - 76 с.

48. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих предприятий мембранными методами /C.B. Зубарев, H.A. Алексеева, В.Н. Ивашенцев и др. //Химия и технология топлив и масел. 1989. - №11.- С. 40-43.

49. Перспективы мембранной очистки промышленных вод от поверхностно-активных веществ и красителей /Л.А. Кульский, Т.В. Князькова, H.A. Клименко и др. //Обзорная информация Укр. НИИНТИ. К.: - 1986. - 48 с.

50. Черкасов А.Н., Пасечник В.А. Мембраны и сорбенты в биотехнологии. Л: Химия, 1991.-240 с.

51. Сойфер Р.Д. Мембранная технология в производстве биологически активных веществ //Ж. Всес. хим. о-ва им. Д.И.Менделеева. 1987. - Т. 32, №6. -С. 661-669.

52. Карбахш М., Перль. X. Мембранные процессы в медицине и биотехнологии //Там же. С. 669-673.

53. Дытнерский Ю.И., Кочаров Р.Г. Некоторые проблемы теории и практики использования баромембранных процессов //Там же. -С. 607614.

54. Дюмаев K.M. Направления приоритетных исследований в химии и химической технологии //Химическая промышленность. 1988. - .№ 8. -С. 2-6.138

55. Аксельрод JI.С., Федоренко В.И. Разделение многокомпонентных растворов методом обратного осмоса в аппаратах плоскокамерного типа //Химическое машиностроение /Труды МИХМа. 1977.39. Вып. 8.-С. 131-136.

56. Выделение индивидуальных веществ из многокомпонентных растворов электролитов обратным осмосом /Л.Ф. Стернина, A.B. Огневский, В.А. Михайлов и др. //Тез. докл. 1У Всес. конф. по мембранным методам разделения смесей. М. - 1987. - Т. I

57. Марквард К. Приготовление воды повышенной чистоты и ее тран-спотировка к потребителям: Препринт фирш "Хагер и Эльзассер". -Штутгарт. ФРГ, 1982.

58. Ostra J. R., Wejenberg D. S., Aufbereituhg von abwessern mittels umkerosmose und ultrafiltration/Technische mitteilungen. 1985. - V. 78, №12 -P. 608 -615.

59. Концентрирование сточных вод ионообменных колонн методом обратного осмоса /H.H. Брагер, Н.М. Корольков, Ю.П. Лобанов и др. /Днепродзержинский индустр. ин-т. Дзержинск, 1989,- 12 с. - Деп. в УкрНИИНТИ 31.03.89. № 953-Ук 89.

60. Дубицкая Н.И., Перлов С.А. Применение метода обратного осмоса для очистки сточных вод //Бумажная промышленность. -1987. № 6. - С. 5-6.

61. Тимофеева С.С. Современное состояние технологии регенерации и утилизации металлов сточных вод гальванических производств //Химия и технология воды. 1990. - Т. 12, № 3. - С. 237-245.

62. Карелин Ф.Н. Использование мембранной техники для очистки загрязненных промышленных сточных вод //Ж. Всес. хим. о-ва им. Д.И.Менделеева. 1987. - Т. 32, №6. - С. 653-656.

63. Бадеха В.П., Дедечек В.П., Пономарев М.И. Применение мембранных методов в технологии очистки гальванических стоков // Мембраны и мембранная технология. II Республиканская конференция. К.: 1991. С. 10-12.

64. Николаев Ю.Т., Якубсон A.M. Анилин. М.: Химия, 1984. -152 с.139

65. Desalination by reverse osmosis/Editid by U. Merten. Cambridge -London: The M. I. T. Press, 1966 - 290p.

66. Духин С.С., Чураев H.В., Ярощук А.Э. Обратный осмос и диэлектрические свойства мембран //Химия и технология воды. -1984. Т. 6, № 4. -С. 291-301.

67. Жарких Н.И., Шилов В.Н. Теория обратного осмоса на мембране из сферических частиц. Приближение Дебая //Химия и технология воды. -1982л-Т. 4, №1- С. 3-9.

68. Цапюк Е.А., Бадеха В.П., Кучерук Д.Д. Влияние заряда полупроницаемых мембран, природы и концентрации электролита на их обессоливающее действие при обратном осмосе //Химия и технология воды. -1981. -Т. 3, №4. -С. 307-314.

69. Эман М.И., Кузьмицкая Н.Б., Фишман Г.И. Исследование диффузии ионов при очистке воды обратным осмосом //Химия и технология воды.1981.-Т. 3, №4. -С. 315-317.

70. Эман М.И. Разделение обратным осмосом //Химия и технология воды. 1980. - Т. 2. №2. - С. 107- III.

71. Поляков C.B., Волгин В.Д., Максимов Е.Д. Зависимость от концентрации параметров, используемых при математическом описании процесса опреснения воды обратным осмосом //Химия и технология воды.1982.-Т.4, №2.-С. 107-Ш.

72. Мартынов Г.А., Стеров В.М., Чураев Н.В. К теории мембранного разделения растворов. I. Постановка задачи и решение уравнений пере-носа.//Коллоидный журнал. 1980. - Т. 42, №3. - С. 489-499.

73. Мартынов Г.А., Старов В.М., Чураев Н.В. К теории мембранного разделения растворов. 2. Анализ полученных решений // Коллоидный журнал. 1980. - Т. 42, №4. - С. 657-664.

74. Теория разделения растворов методом обратного осмоса /Б.В, Деря-гин, Н.В. Чураев, Г.А.Мартынов и др. //Химия и технология воды. 1981. -Т. 3, №2.-С. 99-104.

75. Кочергин Н.В., Фомичев C.B., Огневский A.B. К исследованию полупроницаемости обратноосмотических мембран в разбавленных водных140растворах //Труды МХТИ им. Д.И.Менделеева. -1982. Вып. 122. - С. 315.

76. Карелин Ф.Н. Некоторые особенности осмотического переноса воды через полупроницаемые мембраны //ЖФХ. 1968. - Т. 42, вып. II. - С. 2990-2992.

77. Рыбак И.И. Разделение водно-фенольных смесей методами обратного осмоса //Нефтехимическая промышленность //Нефтепереработка и нефтехимия. 1974, .№ 3. - С. 41-43.

78. Бестереков У., Кочергин Н.В,, Дытнерский Ю.И. Разделение водных растворов капролактама методом обратного осмоса // Труды МХТИ. -1976.-Вып. 90.-С. 147-150.

79. Корнева JT.B., Авдонин Ю.А., Олевский В.М. Очистка сточных вод хлорбензола методом обратного осмоса //Химическая промышленность. 1976, №1. - С. 21-23.

80. Дытнерский Ю.И., Аргунова Е.П. Применение обратного осмоса для очистки сточных вод от поверхностно-активных веществ // Химическая промышленность» 1977, №2. - С. 26-30.

81. A.c. 617041, СССР. Способ очистки водных растворов от органических соединений /Ю.А. Авдонин, JI.B. Корнева, И.И. Константинов и др. //Открытия, изобретения. 1978. - .№ 28. - 4 с.

82. Ясминов A.A., Калгдаа В.Т., Кожевников A.B. Разделение растворов низкомолекулярных органических веществ методом обратного осмоса //Химическая промышленность. 1978, №10. - С. 25-30.

83. Некоторые особенности обратноосмотического разделения многокомпонентных водных растворов, содержащих как минеральные, так и органические компоненты /Л.С. Аксельрод, В.И. Федоренко, О.Ю. Тимофеева и др., //ШХ. 1979, .№ 6. - С. 1403-1404.

84. Использование метода обратного осмоса для очистки сточных вод производства изопрена /К.А.Галуткина, А.Г.Немченко, И.В.Апостолова и др. //Химическая промышленность, 1980, №2. - С. 60-61.141

85. Палейчук B.C., Кучерук Д.Д. Концентрирование водных растворов м-бензолдисульфоната натрия методом обратного осмоса // Химия и технология воды. 1980. - Т. 2, №3. - С. 230-233.

86. Срибная В.П. Кучерук Д.Д. Влияние растворенных органических веществ на полупроницаемые мембраны и способы стабилизации их об-ратноосмотических свойств //Химия и технология воды. 1981. - Т, 3, № 3. - С. 204-207.

87. Палейчук B.C., Кучерук Д.Д. Скрибная В.П. Особенности разделения водных растворов препарата этония методом обратного осмоса //Химия и технология воды, 1983. - Т. 5, А 2. -С. 152-155.

88. Микасян Н.В., Степанян И.О., Соломян М.А., Микасян О.Х. Очистка сточных вод методом обратного осмоса //Промышленность Армении. -1982, №7. С. 15-17.

89. Корнеева J1.B. Авдонин Ю.А. Очистка сточных вод мембранным методом /ГИАП. М., 1987. - 9 с. - Деп. в ОНИИТЭЖМа 19.02.87, №222-х; 1-87.

90. Гринь С.А., Погосян А.И. Обратноосмотическая очистка сточных вод коксохимического производства ацетатцеллюлозными мембранами. I. Изучение закономерностей обратноосмотического разделения смесей. -Деп. в Черметинформ 25.11.88, № 4824 чм-88.

91. Влияние молекулярно-кинетических свойств водных растворов неэлектролитов на селективность обратноосмотических мембран /H.H. Ку-лов, A.C. Лилеев, А.К. Лященко и др. //ДАН СССР. -1989. Т. 308, № 6. -С. 1430-1432.

92. Matsuura Т., Sourirajan S. Reverse osmosis separation of organic acids in aqueous solutions using porous cellulose acetate membranes//Journal of applied polymer sciense. 1973. Y. 17, №12. - P.3661 - 3682.142

93. Matsuura T., Sourirajan S. Reverse osmosis separation of hydrocarbons in aqueous solutions using porous cellulose acetate membranes//Journal of applied polymer sciense. 1973. V. 17, №12. - P.3661 - 3682.

94. Matsuura T., Sourirajan S. Reverse osmosis separation of phenols in aqueous solutions using porous cellulose acetate membranes//Journal of applied polymer sciense. 1972. V. 16, №10. - P.2531 - 2554.

95. Мацуура Т. Выделение веществ из водных растворов по методу обратного осмоса /Перевод с японского языка статьи из журнала "йки госай кагаку кёкай си", 1973, Т. 31, №9. С. 717-746 /Перевод №Ц-53579 ВЦП. М. 1975. - 98 с.

96. Sourirajan S. The sciense of reverse osmosis. Mehanisms, membranes, transport and applications// Pure and applied chemistry. - 1978. V. 50. P. 593 -615.

97. Ивара M. Механизм разделения растворенных веществ методом обратного осмоса /Перевод с японского языка статьи из журнала "Хёмэи", 1978. Т. 16, И 7. С. 399-412 /Перевод №Г-16892ВШ. М. 1981. - 38 с.

98. Jonsson G. and Boesen C.E. The mechanism of reverse osmosis separation of organie solutes using cellulose acetate membranes//Desalination, 1978. У. 24, №1/3.-P. 17-18.

99. Tone S., Shinohara K., Igorashi Y., Otake T. Separation of aromatic substances from aqueonssolutions using a reverse osmosis technique with thin, dense cellulose acetate membranes// Journal of membrane sciense. 1984. - Y. 19, P. 195-208.

100. Гуцалюк В.M. Вариационная постановка задачи массопереноса в процессах разделения через мембраны под давлением //Тез. докл. 1У Всес. конф. по мембранным методам разделения смесей. М.: -1987. - Т. 4. - С. 13-15.

101. Обратноосмотические композитные мембраны /А.И. Бон, И.С. Беляев, Е.В. Комкова и др. //Экологические проблемы производства синтетических каучуков. Тез. докл. Всес. конф., сентябрь 1990 , г. Воронеж. -М.: ЩИИТЭнефтехим. 1990. - С. 8-9.143

102. Мембраны и мембранная техника. Каталог. Черкассы: НИИТЭХИМ, 1988.- 32 с.

103. Накагаки М. Физическая химия мембран: Пер. с японок. М.: Мир, 1991.-255 с.

104. Ньюмен Дж. Электрохимические системы: Пер. с англ. /Под ред. Ю.А.Чизмаджева. М.: Мир, 1977. - 464 с.

105. Гринчик H.H. Процессы переноса в пористых средах, электролитах и мембранах. Минск: Изд-во АНК "Институт тепло- и массообмена им. А.В.Лыкова", 1991. - 252 с.

106. Кочаров Р.Г. Мембранные процессы разделения жидких и газовых смесей//Труды МХТИ им. Д.И.Менделеева. 1982. - Вып. 122. - С. 39-46.

107. Эман М.И., Кузьмицкая Н.Е., Фишман Г.И. Зависимость селективности обратноосмотической мембраны от ее проницаемости при переменном давлении разделяемого раствора //Производство и переработка пластмасс и синтетических смол. 1980, №8. - С. 10-12.

108. Зависимость селективности ацетатцеллюлозных мембран от гидродинамической проницаемости /Л.А. Кульский, Н.И. Жарких, Т.В. Князько-ва и др. //ДАН СССР. 1987. - Т. 296, Ж. - С. 175-178.

109. Волгин В.Д., Максимов Е.Д., Новиков В.И. Математическое описание процесса обратного осмоса //Химия и технология вода. 1989. - T. II, №3. - С. 222 - 225.

110. Прохоренко Н.И., Корбутяк М.А., Кучерук Д.Д., Пилипенко А.Т. Зависимость характеристик ацетатцеллюлозных мембран в процессе обратного осмоса от температуры и природы электролита //ДАН УССР. Сер. Б. 1988. - Ж. - С. 50-53.

111. Николаев Н.И. Диффузия в мембранах. М.: Химия, 1980. -232 с.144

112. Чалых А.Е. Диффузия в полимерных системах. М.: Химия, 1987. -312 с.

113. Чалых А.Е., Злобин В.Б. Современные представления о диффузии в полимерных системах//Успехи химии. 1988. - Т. 57, Вып. 6. - С. 903-928. ЮО.Рейтлингер С.А. Проницаемость полимерных материалов. - М.: Химия, 1974. - 272 с. \

114. Chen J.Y., Nomura М., Pusch W. Temperature dependense of membrane transport parametrs in hyperflltration//Desalination. 1983. - V. 46. - P. 437 -446.

115. Ю2.Влияние концентрации растворов электролитов и температуры на проницаемость и селективность обратноосмотических мембран /Н.И.Прохоренко, М.А.Корбутян, Н.В.Чураев и др. //Химия и технология воды. 1989. - №4. - С. 315-318.

116. Wodzki Romuald, Narebska Anna, Ceynowa Jozef. Permselectivity of vion excheng membranes from sorption data and its relation to nonuliformity of membranes//Die Angewandte Makromolekulare Chemi. Basel, 1982. - V. 106, №1685. - P. 23 - 25.

117. Робинсон P., Стоке P. Растворы электролитов. M.: ИИЛ, 1963. - 646 с.

118. Эрдеи-Груз Т. Явления переноса в водных растворах. М.: Мир, 1976.- 592 с.

119. Свойства электролитов: Справ, изд. /И.Н. Максимова, Пак Чжон Су, Н.Н. Правдин и др. М.: Металлургия, 1987. -128 с.

120. Справочник химика. М.: Химия, 1964. - Т. 3. - 1008 с.

121. Райд К. Курс физической органической химии /Пер. с англ. Под ред. В.А.Смита. М.: Мир, 1972. - 551 с.

122. Справочник химика. М.: Химия, 1964. - Т. 2. - 1168 с.145

123. Адсорбция растворенных веществ /A.M. Когановский, Т.М. Левченко, В.А. Кириченко и др. К.: Наукова думка, 1977. -223 с.

124. Адсорбция органических веществ из воды /A.M. Когановский, И.А. Клименко, Т.М. Левченко и др. Л.: Химия, 1990. - 256 с.

125. Г.И. Физические свойства и структура воды. Изд.2-е, перераб. М.: Изд-во МГУ, 1987,- 171 с.

126. Лазарев С.И., Коробов В.Б., Коновалов В.И. Исследование диффузионной и осмотической проницаемости полимерных мембран /Тамб. инт хим. машиностр. Тамбов, 1989. - 12 с. -Деп. в ОНИИТЭХИМа 21.08.89 №. 807-хп 89.

127. Страмберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1988. - 496 с.

128. A.c. 1745284 СССР, МКИ В 010 63/08. Мембранный аппарат с плоскими фильтрующими элементами /С.И. Лазарев, В.Б. Коробов, В.И. Коновалов (СССР) 4664891/26: Заявлено 21.03.89 -4 с. Опубл. 07.07.92. Бюл. №25.

129. Листовые материалы, полученные методом прокатки порошков. Проспект. Выкса, завод ВМЗ.

130. Демидович Б.П., Марон И.А., Шувалова Э.З. Численные методы анализа. М.: Наука, 1967. - 368 с.

131. Духин С. С., Сидорова М.П., Ярощук А.Э. Электрохимия мембран и обратный осмос. Л.: Химия, 1991. - 192 с.

132. Гребенюк В.Д., Гудрит Т.Д. Осмотическая и диффузионная проницаемость гомогенных ионообменных мембран //Коллоидный журнал. -1987.-Т. 49, №2.-С. 336-339.

133. Michaels A. S. Membrane permeation: Theory and practice//Progress in separation and Purification. У. 1. - P. 143 - 186. Перевод. ВЦП, № 3228 -M. - 1978 - 65c.

134. Влияние взаимодействия пенетрат-мембрана на проницаемость полимерных мембран, получаемых вытяжкой полимерных пленок в жидких средах /А.Л. Волынский, О.В. Козлова, Л.М. Ярышева и др. //Моск. гос. унив-т.-М., 1985. 15 с. Деп. в ВИНИТИ №4467-85 Деп.146

135. Богданов А.П., Чураев Н.В., Эман М.И. Физико-химические характеристики обратноосмотических мембран с тонким делящим слоем //Коллоидный журнал. 1988. - Т. 50, №6. - С. 1058-1061.

136. Мембраны на основе ароматических полиамидов //Пластические массы. 1980. - №11. - С. 60.

137. Трейбал Р. 3. Жидкостная экстракция. М.: Химия, 1966. -724 с.

138. Иванский В.И. Химия гетероциклических соединений. М.: Высшая школа, 1978. - 559 с.

139. Абоносимов O.A. Кинетика процесса массопереноса при обратно-осмотическом разделении гальваностоков и сточных вод химводоочист-ки: Дис. .канд. техн. наук. Тамбов, 2000. - 196 с.

140. Чураев Н.В. Физикохимия процессов массопереноса в капилярно-пористых телах. М.: Химия, 1990. 272с.

141. Дерягин Б.В., Чураев Н.В., Муллер В.М. Поверхностные силы. М.: Наука, 1985. 396с.

142. Дерягин Б.В., Чураев Н.В. Смачивающие пленки. М.: Наука, 1984. -160с.

143. Антонченко В.Я. Микроскопическая теория воды в порах мембраны. Киев: Наукова думка, 1983. 160с.

144. Муравьев JI.JI. Моделирование работы обратноосмотических установок с рулонными фильтрующими элементами. // Химия и технология воды. 1989.-T.il, №2. - С. 107-109.

145. Кочергин Н.В., Бестреков У.Б., Дытнерский Ю.И. ВКММ-77, Владимир, Изд. ВНИИСС, 1977, С. 347-349.

146. Байков В.И., Бильдюкевич A.B. Нестационарная концентрационная поляризация при ламинарной ультрафильтрации в плоском канале. // ИФЖ. 1994. - Т. 67, №1-2. С. 103-107.

147. Байков В.И., Зновец П.К. Ультрафильтрация в плоском канале с одной проницаемой поверхностью. // ИФЖ. 1999. - Т. 72, №1. С. 32-37.

148. Горбатюк В.И., Старов В.М. Гидродинамика мембранных процессов при ламинарном режиме течения. // Химия и технология воды. 1983. Т. 5, №Г-С. 8-12.147

149. Регирер С.А. О приближенной теории вязкой несжимаемой жидкости в трубах с пористыми системами. // ИВУЗ. Сер. Математика. -1962. №5, - С. 65-67.

150. Computer simulation of membrane separation processes. R.E. Lebrun, C.R. Bouchard, A.L. Rollin, T. Matsuura, Sourirajan // Chem. Eng. Sci. -1989.-44, №2. C. 366-375.

151. Evangelista T. Improved graphical-analitical method for the design of reverse-osmosis plants // Ind. and Eng. Chem. Process Pess. and Dev. 1986. №2. C. 366-375.

152. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. М.: Наука, 1971. - 526с.

153. Кульский J1.JI. Электрохимия в процессах обработки воды. Киев: Техника, 1987. 222с.

154. Ярощук А.Э., Мещерякова Е.В. Влияние распределения пор в мембране по размерам на обратный осмос. // Химия и технология воды. -1983. Т. 5, №1.-С. 8-12.

155. Мембраны и мембранная техника. Каталог. Черкассы: НИИТЕХИМ, 1988. - 32с.

156. Справочник химика. М.: Химия, 1964. Т.2 - 1168с.

157. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. Изд. 2-е. М.: Химия, 1976. -512с.

158. Перегуд Е.А. Химический анализ воздуха (новые и усовершенствованные методы). JL: Химия, 1976, 328 с.

159. Лурье Ю.Ю., Рыбников А.И. Химический анализ производственных сточных вод. Изд. 4-е перераб. и доп. М.: Химия, 1974. - 336с.

160. Артемов Н.С. Аппараты и установки для мембранных процессов. -М.: Машиностроение, 1994. 240с.148

161. Лазарев С.И., Коробов В.Б., Коновалов В.И. Мембранное разделение сточных вод производств химикатов-добавок // Синтез и исследование эффективности химикатов для полимерных материалов. Тез. докл. IX Всесоюзн. научно-техн. конф. 1990. - С.206-207.

162. Головашин В.Л., Лазарев С.И., Коробов В.Б. Разделение водных растворов содержащих гидрохинон обратным осмосом. // Известия вузов. Химия и химическая технология. 1999. - Т.42. - Вып. 6. - С. 126-128.

163. Головашин В.Л., Лазарев С.И., Коробов В.Б. Влияние многокомпо-нентности на обратноосмотическое разделение водных растворов содержащих анилин и уротропин. // Известия вузов. Химия и химическая технология. 1999. - Т.42. - Вып. 6. - С. 128-131.

164. Головашин В.Л., Лазарев С.И. Проницаемость водных растворов через обратноосмотическую ацетатцеллюлозную мембрану// Известия вузов. Химия и химическая технология. 2000. - Т.43. - Вып. 5.

165. Головашин В.Л., Лазарев С.И., Коробов В.Б. Влияние давления на процесс обратноосмотического разделения морфолинсодержащих водных растворов. // Труды ТГТУ: Сборник научных статей молодых ученых и студентов. Тамбов: ТГТУ, 1999. Вып.З . -С. 50-53.

166. Головашин В.Л., Лазарев С.И. Проницаемость водных растворов, содержащих морфолин, через обратноосмотическую композитную мембрану. // Труды ТГТУ: Сборник научных статей молодых ученых и студентов. Тамбов: ТГТУ, 2000. Вып.6 . -С. 93-95

167. Головашин В.Л., Лазарев С.И., Коробов В.Б. Обратноосмотическое разделение двухкомпонентных водных растворов содержащих анилин и уротропин. //IV Научная конференция ТГТУ. Тезисы докладов. Тамбов,1999.- С29-30.151

168. П. 2.1 Методики анализа рабочих растворов низкомолекулярных органических веществ1. Определение анилина.

169. Метод основан на диазотировании анилина и азосочетаний с Я-солью (натриевой солью 2- нафтол- 3, 6- сульфокислоты) с образованием красителя пунцового Т.

170. Чувствительность метода 0,1 мг/л.1. Реактивы:

171. Гидроокись натрия, 10% раствор.

172. Хлористоводородная кислота, 1н. раствор.1. Бромид калия, 5% раствор.

173. Нитрит натрия 0,1н. раствор, применяют свежеприготовленным.

174. Карбонат натрия, 2н. раствор.

175. Я- соль, 2% раствор, применяют свежеприготовленным.1. Ход определения.

176. Метод основан на гидролизе уротропина в кислой среде с образованием формальдегида. Формальдегид определяют фотоколориметриче-ски по реакции с хромотроповой кислотой. Чувствительность определения 0,5 мкг/5 мл.1. Реактивы:1. Серная кислота ¿=1,84

177. Хромотроповая кислота или ее динатривая соль, 2% водный раствор.1. Ход определения.

178. Метод основан на образовании окрашенных в оранжево-красный цвет растворов при взаимодействии гидрохинона с флороглюцином.

179. Чувствительность определения 1 мкг/8 мл.1. Реактивы:

180. Едкое кали, 1н. раствор или раствор ЫагСОз^ШО.

181. Флороглюцин(1, 3, 5 триоксибензол), 0,5% раствор, свежеприготовленный.1. Ход определения.

182. Метод основан на титровании раствора морфолина раствором соляной кислоты.

183. Чувствительность определения 10 мг/1л.1. Реактивы:

184. Соляная кислота, 0,1н. раствор, 0,01н. и 0,001н. растворы.1. Ход определения.

185. Раствор морфолина, объемом 25 мл, помещали в химический стакан и при перемешивании титровали с помощью рН-метра типа 673 со стеклянным электродом и каломельным электродом сравнения до нейтрального рН.154