автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Кинетика процесса массопереноса при обратнообсмотическом разделении гальваностоков и сточных вод химочистки

?Г5 ОД - о ма гзсз

На правах рукописи

АБОНОСИМОВ Олег Аркадьевич

КИНЕТИКА ПРОЦЕССА МАССОПЕРЕНОСА ПРИ ОБРАТНООСМОТИЧЕСКОМ РАЗДЕЛЕНИИ ГАЛЬВАНОСТОКОВ И СТОЧНЫХ ВОД ХИМВОДООЧИСТКИ

Специальность 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 университете, на кафедре "Процессы и аппараты химической технологии".

Научные руководители: заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Коновалов Виктор Иванович; кандидат технических наук, доцент Коробов Виктор Борисович

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки и техники РФ

доктор технических наук, профессор Рудобашта Станислав Павлович; доктор химических наук, профессор Килимник Александр Борисович.

Ведущая организация: АО "Синтез" г. Тамбов.

Защита диссертации состоится "/■6 " //¿¿^л» 2000 г. в/^' час. на заседании диссертационного совета К 064.20.01 Тамбовского государст-' венного технического университета по адресу: г. Тамбов, ул. Ленинградская, 1, ауд. 60.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять по адресу: 392000, г. Тамбов, ул. Советская, 106, ТГТУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан "АГ" _ 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доцент Ц \ \ \ В. М. Нечаев

А <ео, ъч о

К66 /- 4Я ГУ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

, Актуальность работы. В (Настоящее время в связи с острой экологической обстановкой и нехваткйй водных ресурсов большое значение- имеет очистка промышленных сточных вод.

В частности, это особенно остро ощущается в гальванопроизводстве и химводоочистке. Сточные воды этих производств содержат ионы металлов и токсичных веществ, такие как Сг6"1", Сг3+, Си2+, №2+, пределы допустимых концентраций (ПДК) которых имеют очень малые значения. Экономически важным фактором является еще и то, что 2/3 используемых в гальванопроизводстве ценных компонентов рабочих растворов уходят безвозвратно со сточными водами. Для разделения растворов уже давно применяются такие методы разделения, как экстракция, ректификация, выпаривание," адсорбция, электрокоагуляция, ионный обмен.

Наиболее прогрессивным методом очистки является метод с использованием полупроницаемых мембран и особенно обратный осмос. Этот процесс прост в технологическом и компактен в конструктивном отношении, обладает малой металло- и энергоемкостью, безреагентностью и экологич-ностью.

Однако промышленное применение процесса обратного осмоса в гальванопроизводстве и химводоочистке одерживается слабой изученностью кинетики массопереноса этих веществ и массопереносных свойств мембран, необходимых для инженерных расчетов обратноосмотических установок.

Настоящая работа выполнялась в соответствии с координационным планом научно-исследовательских работ АН СССР по направлению 'Теоретические основы химической технологии" на 1986 - 1990 п\ (код 2.27 2.16).

Цель работы. Целью работы является анализ влияния технологических й режимных факторов и параметров на кинетику массопереноса при обрат-ноосмотическом разделении гальваностоков и сточных вод химводоочистки; изучение массопереносных свойств мембран; экспериментальное исследование кинетических закономерностей , обратноосмотического разделения гздьваностоков, и сточных вод химводоочистки; разработка усовершенствованной математической модели массопереноса в обратцоосмотических аппаратах и на ее базе создание достаточно простой и надежной инженерной методики расчета; разработка технологических схем очистки сточных вод применительно для гальваностоков ОАО "Завод "Комсомолец" (г. Тамбов) и химводоочистки НПО "ВНИПИсера" (г. Львов).

Научная новизна. Проведены исследования кинетики обратноосмотического разделения, изучены и объяснены массопереносные свойства мембран и кинетические характеристики массопереноса основных компонентов гальваностоков и сточных вод химводоочистки. Разработано усовершенствованное математическое описание кинетики массопереноса в обратноосмотических аппаратах.

Практическая ценность. На основании результатов проведенных экспериментальных и теоретических исследований предложен инженерный метод расчета обратноосмотических аппаратов.

Выданы практические рекомендации по очистке сточных вод гальванопроизводств на ОАО "Завод "Комсомолец" (г. Тамбов) с возможной организацией замкнутого цикла По воде в технологических нуждах. Представлена схема очистки сточных вод химводоочистки НПО "ВНИПИсера" (г. Львов). Эколого-экономический эффект от использования предлагаемого метода очистки на НПО "ВНИПИсера" ориентировочно составил 150 тыс. р. в ценах 1991 г.

; 1' Апробация работы. Результаты работы докладывались на Межгосударственной научно-практическйй конференции "Методы исследования, паспортизации и переработки отходов"1 (Пенза, 1994 г.), на III региональной конференции "Проблемы химйи и химической технологии" (Воронеж, 1995 г.), на I и V научных конференциях ТГТУ (Тамбов, 1994 и 2000 гг.).

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

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложения.'

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1 * Во введении показаны актуальность данной работы, преимущества мембранных методов разделения перед традиционными, основные трудности их внедрения в промышленность и цель исследований. Дано краткое изложение результатов диссертации.

В первой главе приведен литературный обзор исследований кинетики массопереноса применительно к мембранному разделению гальваностоков и сточных вод химводоочистки. Рассмотрены существующие методы очистки сточных вод, основные особенности и трудности использования. Перечислены основные виды обратноосмотических мембран, мембранных элементов и установок, выпускаемых в России. Приведены их краткие характеристики. Проанализированы явления переноса в мембранах, и растворах, рассмотрены основные теории разделения растворов при обратном осмосе, существующие инженерные методики расчета обратноосмотических процессов и аппаратов, математические модели.

В результате анализа отмечено, что для успешного применения обратного осмоса при разделении гальваностоков и сточных вод химводоочистки необходимо изучение влияния параметров;, присущих данному методу; изучение характеристик и выбор мембран; разработка математической модели массоперёноса и методики инженерного ^'расчета процесса; а для данной работы' также разработка на этой основр технологических схем очистки применительно к гальванопроизводству ОАО "Завод "Комсомолец" (г. Тамбов) и химводоочистки НПО "ВНИПИсера" (г: Львов).

Во второй главе приводится описание объектов исследований. Их некоторые характеристики приведены в таблицах 1, 2, 3, 4. Приведено описание серии экспериментальных установок (рис. 1, 2, 3, 4), на которых проводились исследования обратноосмотического разделения сточных вод и кинетических характеристик массопереноса при обратном осмосе. Рассмотрены также, методики проведения экспериментальных исследований.

Таблица 1

Модельные растворы

№ Компоненты растворов Диапазон концентраций (кг/м3)

Модельные растворы гальванопроизводств

1 , К2Сг207 0,032 - 0,080

СиБ04 0,038 - 0,135

№С12 0,092 - 0,268

; 4 К2Сг207 + Си804 0,009 - 0,040 0,040 - 0,171

) К2Сг207 + №С12 0,030 - 0,090 0,093 - 0,356

Модельные растворы химводоочистки

;> Ыа^СХ, + №С1 2,430 - 23,440 1,000 - 8,920

Таблица 2 Промышленные растворы

№ Составные компоненты Диапазон концентраций (кг/м3)

Сточные воды гальванопроизводств

1 Сг6* 0,034 - 0,072

2 Си2+ 0,340 - 0,720

'! 0,061 - 0,130

А Ре2+ 0,052 - 0,086

5 ¡Ча+ 0,043 - 0,710

6 8042- 0,870 - 3,900

7 Р043- . 0,270 - 0,940

О ■ ■ сг 0,073 - 0,660

Сточные воды химводоочистки

■ <) 10 ^а2Б04 • . 3,470

№С1 2,720

Таблица 3

Обратноосмотические мембраны

Тип мембраны Основные характеристики

С? • 10б, м3/м2 • с ср',% ; рн 7, °С

МГА - 80 5,0 - 6,0 84- 86 5 - 8 10 50

м :.-МГА - 95 4,0 - 5,0 93 - 95 , ,5-8 10 - 50

Таблица 4

Мембранные рулонные элементы

. Тип элемента Основные характеристики

м2 С - 10б, м3/м2 • с Ф, % рН г,"С

ЭРО-Э-6,5/900А 6,5 4,5 .94 - 96 3-8 5 - 35

ЭРО-К-92-475 3,0 3,5 94 - 96 3-8 5 - 35

Исследования обратноосмотического разделения гальваностоков и сточных вод химводоочисткипроводились на лабораторной обратноосмоти-ческой установке плоскорамного типа и на промышленной обратноосмоти-ческой установке рулонного типа. Принципиальная схема лабораторной¡' обратноосмотической установки приведена на рис. 1 (Е[ - емкость исходного раствора; Н! - насос высокого давления; К2 - воздушный компрессор; Ак - гидроаккумулятор; Я - разделительная мембранная ячейка; Е2, Е3 -емкости для пермеата; Рх, Р2 - ротаметры; М - манометры; ЭМ - электроконтактный манометр; ВР^у - вентили регулирующие).

Принципиальная схема промышленной обратноосмотической установки дана на рис. 2 (ООА - обратноосмотический аппарат; Еь Е2 - емкости исходного раствора и пермеата, соответственно; Н[ - насос высокого давления; Д - дроссель; Рь Р2 - ротаметры; М - манометр; ЭМ - электроконтактный манометр; Т - термометр; ВР] - вентиль регулирующий).

Исследования продольного перемешивания в мембранных модулях проводились на модернизированной промышленной обратноосмотической установке, принципиальная схема которой приведена на рис. 3 ( РМ - разделительный модуль; Е12 - емкости растворов; Н1>2 - насосы высокого давления; К1 - воздушный'компрессор; Ак - гидроаккумулятор; Д - дроссель; Р)д - ротаметры; ИЯ -измерительная ячейка; АМ - автоматический мост; МС - магазин сопротивлений; ЦВ - цилиндр впрыска трассера; ВР[_5 - вентили регулирующие; ЭМ - электроконтактный манометр; М - манометр; Т - термометр).

Исследования диффузионной проницаемости обратноосмотических; мембран проводились на экспериментальной установке, принципиальная схема которой показана на рис. 4 (ДЯ - диффузионная ячейка; ТС - термостат; Т12 - термометры; Ем - емкости растворов; М1)2 - магнитные мешалки).

ИЯ^р

цв ВРЧ „. „ ■

mMMJî^K

-

e2

i ЯРГЯЗ*

Рис. 3

H2

Рис. 4

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований кинетических характеристик процесса массопереноса при обратноос-мотическом разделении гальваностоков и сточных вод химводоочистки. Исследования проводились при варьировании концентраций, скорости движения, компонентного состава, давления и температуры растворов. Были получены зависимости для селективности, удельной производительности, коэффициентов диффузионной проницаемости и продольного перемешивания. Примеры полученных зависимостей показаны на рис. 5, 6, 7, 8.

На рис. 5 показана зависимость селективности и удельной производительности мембраны МГА-95 от концентрации й - скорости движения раствора К2Сг207 (1 - 0,04 м/с; 2 - 0,08 м/с; 3 - 0,12 м/с); на рис. 6 - зависимость селективности и удельной производительности мембраны МГА-95 от концентрации двухкомпонентного раствора ЫаС1+Ыа2804; на рис. 7 - зависимость коэффициента диффузионной проницаемости мембран от концентрации, раствора К2Сг207 (1 - МГА-95; 2 - МГА-95лп) и Си804 (3 - МГА-95; 4 - МГА-95лп); на рис. 8 - зависимость коэффициента продольного перемешивания от скорости и давления раствора в модуле с рулонными элементами ЭРО-ЭИ?,5/900А (1 - 0,1 МПа; 2 - 1,0 МПа; 3 г 2,5 МПа; 4 - 4,0 МПа).

N301+

ф.'/о 95

К2Сг207

С • Ю-6, м3/м2 • с с&% №2504 ..(7,'.10"6,м3/м2

90 85 80 75

и— О— —е —£ 3 . —0 2

О— - и —& 1

-( 4 —В' о

-^ —У- -й

п 2

1 г *

1

б,о 9:

'4,0

3,0 4,0 -5,0 ? 10

"*! ,.- _ е С ■ 10"2,_КГДф",- : : ' Рис. 5 I 1 '

(

N

О я.

\

5,0

4,0 3,0

2,0

.30 50 ¡Рис.6

С, кг/м3

Из рис. 5; видно, что селективность и удельная производительность мало изменяется с ростом концентрации, что свойственно для разбавленных растворов. При увеличении скорости движения раствора значения селективности и удельной производительности возрастают, что молено объяснить уменьшением влияния концентрационной поляризации. Это следует учитывать при выборе режимных параметров ведения процесса. Для концентрированных растворов, как видно из рис. 6, влияние роста концентрации более значительное, особенно на удельную производительность. Это вызывается возрастанием осмотического давления концентрированных растворов, что снижает движущую силу процесса.

4,0 '' 3,0 2,0 1,0

-О1

-02

—

—& 0 з П 4

4,0 3,0 2,0 1,0

0,1 0,20 0,3 С, кг/м3 Рис. 7

/ 4

/ 3

*А 2

(а 1

0,05

0,10 Рис: 8

0,15

и, м/с

Из рис. 7 видно, что коэффициент диффузионной проницаемости для раствора К2Сг207 незначительно возрастает с изменением концентрации, а для Си804 - уменьшается. Это связано с природой растворенных веществ. Так, коэффициент диффузии раствора К2Сг207 уменьшается, а раствора Си804 возрастает с увеличением концентрации.

Из рис. 8 видно, что коэффициент продольного перемешивания значительно увеличивается при увеличении скорости движения жидкости в модуле. Это объясняется увеличением турбулизации в межмембранном канале элемента. Увеличение коэффициента продольного перемешивания с ростом давления вызывается возрастанием поперечного потока пермеата, направленного перпендикулярно основному потоку. - .. ,

Для оценки селективности мембран -процесса обратноосмотического разделения была принята формула, предложенная Б. В. Дерягиным, которая с учетом зависимости селективности от гидродинамики потока раствора над мембраной приняла вид

Ф = 1-

1

(у-о

1 - ехр

У-о

\ /1 )

(О

ехр

у-Я-Яе"

у

где Е, п - коэффициенты, зависящие от типа исследуемого раствора и мембраны. Значения этих коэффициентов для исследованных растворов приведены в табл. 5.

Для описания удельной производительности пользовались следующим уравнением'"' ■ . .> ■ ■

г

г

е = А(ЛР-Дя)аЯс"^} , (2)

где к, а, п, т - коэффициенты, определяемые опытным путем (А 1,1; а = 0,74; л-у= 0,06;/и = 4,75). . : , . ■ '

\! . Таблица 5

Мембрана Раствор •"У Е т-..... 1 п

МГА-95 К,Сг,07 31,7 22,2 - ;' -4,00

/ СиБОд 38,6 0,015 ! -1,25

' ' №С1, Г' ■ , 33,3 0,15 -2,10

К,Сг,07 + СиБОд 17,0 22,2 -4,00

К7Сг,07 + N101, 45,0 22,2 -4,0

СиБОд + К7Сг707 32,0 0,015 -1,25

№СЬ + К?Сг,07 43,0 0,15 -2.10

Для описания кбэффициентов 'диффузионной проницаемости было Получено аппроксимационное уравнение следующего вида

Р„ = ЬС\ , ... (3)

где Ъ, п - коэффициенты, которые зависят от типа исследуемых растворов и мембран. Значения этих коэффициентов представлены в табл. 6.

Таблица 6

Мембрана Раствор ь- ю10 п

МГА-95 N¿01, 0,966 -0,98

К,Сг?07 5,083 0,40

СиЗОд 0,641 -0,28

МГА-95лп №С1, 0,746 -0,52

К7Сг,07 4,161 0,35

СиБОд 0,563 0,50

Для оценки структуры потока раствора в мембранном модуле была получена аппроксимационная зависимость коэффициента продольного перемешивания следующего вида: ...■:.,

Е" = ' (4)

где Ь, п, т - коэффициенты, которые зависят от типа мембранного модуля. Значения этих коэффициентов представлены в табл. 7.

Таблица 7

Мембранный модуль Ъ■ 10б я т

ЭРС)-Э-6,5/900А 5,672 2,10 0,16

ЭРО-К-92-475 1,593 2,55 ......0,16

Четвертая глава посвящена математическому описанию процесса мас-сопереноса в обратноосмотических установках., На рис. 9 представлена схема массопереноса в плоском межмембранном канале (М1, М2 - обратноос-мотические мембраны; £ - длина канала; Я - полувысота канала; С, Сп -концентрация растворенного вещества в растворе и в пермеате; II - продольная скорость раствора; V - скорость фильтрации; р,, р2 - коэффициенты

масссотдачи от раствора к мембранам М1 и М2, соответственно; ф;, ср2 - селективность мембран).

М1 Ф1 * Сц1

1+И

и0

М2

гЯ

Рис. 9

.... .Здесь рассматривается задача внешнего массопереноса в потоке раствора к мембранам. Свойства мембран учитываются селективностью. Диффузионное сопротивление со стороны пермеата незначительное, и им можно пренебречь. Принимается, что поток жидкости стационарный, режим течения жидкости ламинарный. Рассматривается область стабилизированного течения.

Математическая запись модели массопереноса в обратноосмотических аппаратах:

дЦ дУ дх ду '

дх ду

вги

"Р"

д2С

граничные условия:

ОХ ду . гду1

1/(х, К) = 0; I/(х,-Л) = 0 ;

ф1С(х,Д)К(х,Л) = £>-

ду

дС(х-Я)

ду

(7) («)

(9) .(10)

(II)

где Б - коэффициент диффузии вещества в растворе; ф](х), ф2(х) -истинные селективности мембран, которые определяют по следующим формулам: , ... .. .

(л). ;

Ф1(х) = I -

ф2(х) = 1 ■

С(х,Л) ' С(х,-Л) '

(12) (13)

где С(х, К), С(х,-Л) - концентрации растворенного вещества у поверхности 1-ой и 2-ой мембран соответственно со стороны канала; для рассматриваемого обратноосмотического аппарата задача симметрична, т.е. ф1 ф2, вследствие того,'что мембраны одинаковы.

Выражение для продольной скорости раствора, получаемое из уравнения движения жидкости в межмембранном канале, имеет следующий вид

и{х, К) =

3

У

(14)

Скорость фильтрации, полученная из уравнения проницаемости, имеет следующий вид

V = кАР„

- *)) + оЦ*^}) •

(15)

где к - коэффициент проницаемости мембраны; \ - ~

Ы Л3

а/;-АЛ,

Выражение для перепада давления по длине канала имеет следую шин

вид

Используя уравнения (14) - (16) в уравнении конвективной диффузии (71, получаем конечную задачу в следующем виде:

граничные условия:

V ' С(х,П)/2(х)-=тдС(*'К) (18)

ду

дС(х,0) .... . ду

(19)

С0(О,у) = С0, " (20)

где

/1 (х) = f[cb(ML - х)) - ach(x^f)]; (21)

/2(х) = ^sh(1/¡If(¿ -;x)) + ash(x^Á|)]; .;-. . ' (22)

Д Рх

(23)

DshÍLM)

т =-(24)

срД/,,

Полученная система уравнений (17) - (20) решается методом конечных разностей с нахождением поля концентраций С(х, у). Для решения была составлена программа счета (на языке Delphi), реализованная на персональном компьютере. Зная поле концентраций С(х, у), можно рассчитать локальные эффективные коэффициенты массоотдачи вдоль по длине канала по уравнению

¡}dC(x,'R)

Р =--' , (25)

C(x,R)-C(x)

где С(х) - средняя по сечению (по у) концентрация раствора в межмембранном канале ч;,

С(х) = \с(х, у)иШу, (26)

где ¿7 - средняя скорость потока жидкости в межмембранном канале

Iя ' ■ ч

0 = ~к\и(х,у)с1у. (27)

-Л

Проверка адекватности разработанной математической модели осуществлялась путем сравнения экспериментальных и расчетных данных. Сравнение производилось по концентрационным зависимостям концентрата от концентрации исходного раствора при различных скоростях потока раствора в межмембранном канале. При этом использовались экспериментальные данные, полученные при разделении модельных растворов сточных вод, содержащих К2Сг207, №С12, Си804, на промышленной обратноосмотиче-ской установке. Сравнение расчетных и экспериментальных данных для раствора №С12 и №С12+К2Сг207 представлено на рис. 10 и 11 (Ые: 1 - 19, 2 - 36; 3 - 55). Из рисунков видно, что для инженерных расчетов результаты приемлемы. ' ' '■

Скон, кг/мз Скоп, кг/мз ™С12+К2Сг207

..., РИС. Ю. ., Рис. 1)

Математическая модель массопереноса при обратном осмосе использо валась также при разработке более, простой инженерной методики расчета обратноосмотических установок. Для расчета общей площади обрати оосмо тической мембраны использовали основное уравнение массопередачи

где коэффициент массопередачи рассчитывали по выражению , ■

Обработка расчетно-аналитических данных по локальным коэффициентам массоотдачи позволила получить приближенные аппроксимационные соотношения для аналитических значений средних коэффициентов массоотдачи по длине каналам После их корректировки по результатам экспериментов получено расчетное уравнение (погрешность ¿7%) . j ■

Nu = 1,84 • 1<Г3 • Re033- К^ , ' ' ' (30)

¡Vie KAI> - безразмерный комплекс

К&р= Еи.Яе2=ДРР%. , (31)

В пятой главе рассмотрены вопросы практического применения обрат-ноосмотического разделения и промышленные рекомендации.

На основе проведенных исследований, разработанной математической модели массопереноса и инженерной методики расчета обратноосмотиче-ских установок была предложена технологическая схема очистки гальваностоков ОАО "Завод "Комсомолец" (г. Тамбов), которая приведена на рис. 12 (1 - фильтры; 2 - усреднительная емкость; 3, 4 - емкости для щелочи и кислоты; 5 - питающий центробежный насос; 6 - фильтр предварительной очистки; 7 - насосы для ультрафильтрационной установки; Я промежуточная емкость; 9 - ультрафильтрационная установка; 10 - емкость для фильтрата с ультрафильтрации; 11 - насос для обратноосмотиче-ской установки; 12 - насос для промывочного раствора; 13, 14 - емкости промывочных растворов; 15 - обратноосмотическая установка; 16 - емкость для пермеата обрагноосмотической установки; В]_32 - запорная и регулирующая арматура).

Технологическая схема позволяет использовать пермеаг в качестве оборотной воды, а концентрат после его дальнейшего концентрирования -для приготовления рабочих растворов гальванических ванн. Технологическая схема очистки гальваностоков была предложена ОАО "Завод "Комсомолец" для проектирования схемы очистки сточных вод гальванопроизводства с использованием выпускаемых ими мембранных установок.

Предложенная схема очистки сточных вод химводоочистки НПО "ВНИПИссра" (г. Львов) представлена на рис. 13. При этом предложено пермеат использовать в производственном цикле, а концентрат утилизировать методом упаривания.

Разработанная схема принята НПО "ВНИПИссра" к реализации с эко-лого-экономическим эффектом 150 тыс. р. (в ценах 1991 г.).

[1=140 я11 =100 иш =80 «!V = 60 //v 48

Рис! 13

выводы

1 Проведен анализ процесса массопереноса в обратноосмотических аппаратах при разделении гальваностоков и сточных вод химводоочистки. Определены направления экспериментального исследования. Показана необходимость разработки математической модели массопереноса и инженерных методов расчета процессов обратного осмоса:

2 Экспериментально исследованы основные кинетические характеристики массопереноса при обратном осмосе в зависимости от типа мембран, состава растворов, концентрации, скорости движения раство{56в,'давления и температуры- исходных растворов. Показано, что селективность, удельная производительность, диффузионная проницаемость существенно зависят от природы растворенного вещества, состава растворов, концентраций, режимных параметров ведения процесса. Получены необходимые инженерно-аппроксимационные соотношения.

3 Разработана усовершенствованная математическая модель кинетики массопереноса для обратноосмотических установок разделения гальваностоков и сточных вод химводоочистки. Получены аппроксимационные соотношения для расчетно-аналитических и экспериментальных данных по коэффициентам массоотдачи.

4 Проверена адекватность разработанной математической модели массопереноса путем сравнения экспериментальных и расчетных концентрационных зависимостей. Показано приемлемое совпаденйе расчетных и экспериментальных зависимостей, что дало возможность рекомендовать разработанную модель для практических инженерных расчетов. На этой основе разработана инженерная методика расчета аппаратов обратноосмо-тического разделения.

5 На основе проведенных экспериментальных исследований и выполненных расчетов предложены технологическая' схема очистки гальваностоков ОАО "Завод "Комсомолец" (г. Тамбов) и схема очистки сточных вод химводоочистки ПНО "ВНИПИсера" (г. Львов). Эколого-экономический эффект от использования результатов исследований в процессе очистки сточных вод химводоочистки НПО "ВНИПИсера" составил 150 тыс. р. (в цена!х 199i"r.).

'; , . .Ч ■11

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ■

С - концентрация растворенного вещества в-растворе, кг/м3; ДР - рабочее давление, Па; Т, t - температура раствора в К и .в. °С; G - удельная проницаемость мембран, м3/м2 • с; ср - селективная проницаемость мембран, %; Рг! - коэффициент диффузионной проницаемости, м2/с; D, Dm - коэффициенты диффузии растворенного вещества в растворе и в мембране, м2/с; Р - коэффициент массоотдачи, м/с; К - коэффициент массопередачи, м2/с; U -скорость раствора над мембраной, м/с; к - коэффициент проницаемости мембраны, м/с Па; к - коэффициент распределения; Еп - коэффициент продольного перемешивания, м2/с; р - плотность раствора, кг/м3; ц,и -

коэффициенты динамической и кинематической вязкости раствора, Па • с, м2/с;

Яе, Ре, N11, Ей - числа Рейнольдса, и Пекле, Нуссельта и Эйлера; х - время, с; Ь - длина межмембранного канала, м; Я - полувысота межмебранного канала, м; 6 - толщина мембраны, м; /'- площадь мембраны, м2.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1 Абоносимов О. А., Коробов В. Б., Коновалов В. И. Экспериментальные, исследования обратноосмотического обессоливания-кониентри-рования сточных вод химводоочистки // II Межгос. научн. конф.: Краткие тезисы докладов. Ч, 1. Пенза, 1994. - С. 82 -83.

2 Абоносимов О. А., Коробов В. Б., Андронова Н. П., Артемов В. Н. Экспериментальные исследования обратноосмотического разделения на лабораторной установке. - Тамбов, ТИХМ, 1992. - 8 с. - Деп. в ОНИИТЭХИМа 22.03,84. № 133-хп92. •

3 Коробов В. Б., Абоносимов О/А.; Артемов В. Н., Андронова Н. П. Экспериментальные исследования обратноосмотического разделения на промьип-ленной установке., г. Тамбов,, ТИХМ, 1992. - 8 с. - Деп. в ОНИИТЭХИМа 22.03.84. № 134-хп92.

... 4 Абоносимов О. А., Коробов В: Б., Коновалов В. И. Обратноосмоти-ческая очистка гальваностоков. // II Межгос. научн. конф. Тезисы докладов. Ч. 1. Пенза, 1994. С. 83 - 85.

5 Абоносимов О. А., Коробов В. Б., Лазарев С. И. Обратноосмотиче-ская очистка некоторых видов гальваностоков // Труды ТГТУ: Сборник научных статей молодых ученых и студентов. - Тамбов: ТГТУ, 1997. - Вып. I -С. 8 - 12.

6 Абоносимов О. Л, Коробов В. Б., Коновалов В. И. Продольное перемешивание в обратноосмотических- модулях // I научная конференция: Краткие тезисы докладов. - Тамбов: ТГТУ, 1994. - С. 160 161.

7 Абоносимов О, А., Коробов В. Б. Гидродинамические характеристики промышленных обратноосмотических аппаратов с рулонными разделительными элементами //. Изв. ВУЗов. Химия и химическая Технология. Иваново, 1999. - Т. 42. - Вып. 2. - С. 131 - 134.

8 Абоносимов О. А., Коробов В. Б. Диффузионная проницаемость обратноосмотических мембран МГА-93лп // III регион, конф.: Краткие тезисы докладов. - Воронеж, 1995. - С. 192> - 194.

9 Абоносимов О. А., Лазарев С. И„ Алексеев А. А. Математическая модель массопереноса в обратноосмотических аппаратах рулонного типа // Труды ТГТУ: Сборник научных статей молодых ученых и студентов. - Там -бов: ТГТУ, 2000. Вып. 6. - С. 101 - 104

10 Абоносимов О. А., Лазарев С. И. Математическое описание массопереноса в обратноосмотических аппаратах // V научная конференция: Краткие тезисы докладов. - .Тамбов: ТГТУ, 2000. ¿-X?.. 46.