автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Опреснение морской воды методом мембранной дистилляции - применительно к условиям сельского хозяйства Сирии

На правах рукописи

Махмуд Сухер Юнес

Опреснение морской воды методом мембранной дистилляции применительно к условиям сельского хозяйства Сирии

05-20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства 05.18.12 - Процессы и аппараты пищевых производств

Автореферат

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2004

Работа выполнена в ФГОУ ВПО "Московский государственный агроинженсрный университет им. В.П. Горячкина"

Научный руководитель: заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Рудобашта Станислав Павлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Коваленко Всеволод Павлович

доктор технических наук, профессор Ефремов Герман Иванович

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский

и проектно-технологический институт по использованию техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве (ГНУ ВИИТиН)

Защита состоится

- о/

2004 г. в 13 часов на заседании

диссертационного совета Д 220.044.01, ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет им. В Л. Горячкина» по адресу: 127550 г. Москва, Тимирязевская, 58.

С диссертацией м о ознакомится! библиотеке МГАУ. Автореферат разослан " / / " января 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

А.Г. Левшин

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Задачи обессиливания воды актуальны для различных отраслей промышленности и для сельскохозяйственного производства, особенно для регионов засушливым климатом, к числу которых относится и Сирия.

В сельском хозяйстве вода используется как на питьевые, так и на производственные нужды (поение животных, приготовление кормов, мытье технологического оборудования, санитарно-гигиеническая уборка помещений, полив растений, питание водой паровых и водогрейных котлов малой производительности и т.д.). В зависимости от целей водопотребления к воде предъявляются соответствующие требования в отношении содержания в ней минеральных солей. В Сирии- для целей сельскохозяйственного водоснабжения используются реки и водоемы, артезианские скважины. Определенную роль в системе сельскохозяйственного водоснабжения в прибрежных районах Сирии может играть опресненная морская вода в связи с огромным запасом воды Средиземного моря и достаточно большой протяжённостью береговой линии страны (180 км). В настоящее время использование опресненной морской воды для целей сельскохозяйственного водоснабжения Сирии сдерживается дороговизной традиционных методов ее обессоливания (дистилляция).

Для опреснения морской воды большой интерес представляет метод мембранной дистилляции (МД), который обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционными методами (дистилляция, электродиализ, обратный осмос и др.). МД является новым перспективным методом разделения растворов нелетучих веществ. Возможности и условия его применения по отношению к различным растворам изучены недостаточно, четко не определены типы и марки мембран, наиболее пригодных для целей МД, не разработаны инженерные методы расчета промышленных аппаратов, не получены данные по массопереносным характеристикам, необходимые для этих расчетов. Решение этих задач является весьма актуальным и представляет значительный теоретический и практический интерес.

Цель и задачи исследований. Целью исследований являлась разработка высокоэффективной, энергосберегающей технологии опреснения морской воды применительно к сельскохозяйственному производству Сирии и аппаратурное оформление этого процесса.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- изучение возможностей использования процесса МД для опреснения воды Средиземного моря применительно к потребностям сельского хозяйства Сирии;

- подбор и сравнительные испытания российских пленочных мембран «Владипор» типа МФФК в этой технологии;

- исследование влияния определяющих параметров на технологические характеристики процесса МД - разделения;

- разработка математической модели процесса МД и инженерной методики расчета МДУ на ее основе, учитывающих эффекты температурной поляризации, депрессии пара и концентрационной поляризации;

- разработка пттгргпрбгргптпттпгтгтигппппггтгмт г'гг I МДУ.

- технико-экономический анализ рассматриваачо/^1АШ£$й!'*'''ЬНЛЯ I

у

Объект исследований. Объектом исследований являются тепломассообменные процессы при МД воды Средиземного моря и технология се опреснения применительно к холодному и горячему сельскохозяйственному водоснабжению. Методика исследований. Постановленные задачи решены путем проведения тсореаических и экспериме1ггальных исследований. В работе использованы положения теории тепло-массообмена, гидродинамики, физико-химии растворов, теории подобия, а также методы физического моделирования и математической обработки экспериментальных данных. Научная новизна работы:

1. Изучены физические закономерности процесса МД морской воды с помощью пленочных композитных мембран «Владилор»;

2. Получены данные, устанавливающис количественную зависимость удельной производительности и селективности разделения в данном процессе от марки мембраны и размера ее пор;

3. Исследована кинетика процесса МД морской воды на указанных мембранах, показано значительное влияние температурной поляризации, депрессии пара и концентрационной поляризации на скорость процесса;

4. Разработана математическая модель МД, учитывающая эти эффекты;

5. Экспериментально выявлено и объяснено физически влияние температурного и-гидродинамического режимов процесса МД на селективность разделения при опреснении морской воды;

6. Получены экспериментальные данные по коэффициенту паропроводности мембран МФФК2, МФФКЗ, МФФК4 в функции от температуры мембраны и данные по параметру Api, учитывающему влияние депрессии пара и концентрационной поляризации на кинетику процесса МД;

7. Разработана методика инженерного расчета мембранно-дистилляционной установки плоско-рамного типа, учитывающая указанные эффекты.

Практическая значимость:

1. Показана практическая целесообразность и эффективность применения метода МД для опреснения морской воды с помощью пленочных композитных мембран «Владипор». Даны рекомендации по их выбору;

2. Разработанные математическая модель и методика инженерного расчета МДУ плоско-рамного типа могут быть применены для расчета процесса МД различных водных растворов нелетучих веществ;

3. Полученные данные по коэффициенту паропроводпости являются характеристиками исследованных марок мембран и могут быгь использованы при расчете процессов разделения различных растворов. Полученная зависимость параметра Apj=/(Tr, Рег) может быгь использована при разделении морской воды методом МД при различных температурных и гадродинамических режимах ведения процесса;

4. Даны рекомендации по апларатурно-технологическому оформлению процесса МД и схемное решение энергосберегающих МДУ непрерывного действия для целей холодного и горячего водоснабжения, применимых в сельскохозяйственном производстве и учитывающих природно-климатические условия Сирии.

Автор защищает:

1. Результаты сравнительных экспериментальных исследований по опреснению морской воды с помощью. композитных мембран «Владипор» марок-МФФК2, МФФКЗ, МФФК4 и выводы на их основе;

2. Выявленные закономерности по влиянию размера пор мембран, температурного и гидродинамического режимов на удельную производительность и селективность разделения морской воды методом МД;

3. Математическую модель процесса МД, учитывающую эффекты температурной поляризации, депрессии пара и концентрационной поляризации;

4. Экспериментальные данные по коэффициенту паропроводности мембран МФФК2, МФФКЗ, МФФК4 и параметру Др], а также полученные по ним зависимости;

5. Инженерную методику расчета непрерывно действующей МДУ плоско-рамного типа, учитывающую вышеуказанные эффекты;

6. Аппаратурно-технологическое оформление процесса опреснения морской воды методом мембранной дистилляции с использованием солнечного коллектора для целей холодного и горячего сельскохозяйственного водоснабжения.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: научно-технических конференциях преподавателей и сотрудников МГАУ (г. Москва, Россия, 2001-2003 гг.), Международной теплофизической школе «Теплофизические измерения в начале 21 века» (г. Тамбов, Россия, 24-28 сентября 2001 года), Международной научно-практической конференции «Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и термовлажностная обработка материалов)», (г. Москва, Россия, 28-31 мая

2002 года), Международной научно-практической конференции «Проблемы экологической безопасности и природопользования», (г. Москва, Россия, 21-23 января

2003 года); Международной научно-практической конференции «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве», (г. Москва, Россия, 14-15 мая 2003 года), Третьей Международной конференции «Проблемы промышленной теплотехники», (г. Киев, Украина, 29 сентября - 4 октября 2003 года).

Публикации. Материалы, изложенные в диссертации, нашли отражение в 5 опубликованных печатных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, списка литературы и 13 Приложений, изложена на 170 страницах машинописного текста, содержит 30 рисунков и 33 таблицы. Список литературы включает 111 наименований.

Основное содержание работы Во введении показана актуальность темы и изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе дана краткая характеристика Сирии и ее сельскохозяйственного производства, рассмотрено использование воды в сельскохозяйственном производстве. Отмечено, что в связи с ограниченным запасом пресной воды в Сирии определенный интерес для ее сельскохозяйственного водоснабжения представляет использование опресненной морской воды. Такая возможность обусловлена протяженной береговой линией страны и относительно небольшим водопотрсблением сельских хозяйств, позволяющим применять в них МДУ небольшой мощности. Рассмотрены физическая сущность и титл мембратюй

дистилляции, мембраны, используемые в данном процессе, массотеплоперенос при МД, эффекты температурной и концентрационной поляризации, применение МД для разделения различных растворов, аппаратурное оформление процесса, экономические показатели различных методов разделения растворов. На основе анализа сформулированы задачи исследований.

Во второй главе представлены результаты экспериментальных исследований по опреснению морской воды методом МД. Эксперименты проводили на российских гидрофобных композитных мембранах типа «Владипор» марок МФФК2, МФФКЗ и МФФК4, выпускаемых в промышленном масштабе для целей микрофильтрации. Эта мембраны изготавливаются из сополимера винилиденфторида и тетрафторэтилена на полипропиленовой подложке. Предпочтение композитным (двухслойным) мембранам МФФК по сравнению с однослойными мембранами МФФ было отдано потому, что они имеют большую механическую прочность и поэтому эксплуатационно более пригодны. Характеристики использованных в работе мембран приведены в табл.1, схема лабораторной установки, на которой проводились исследования, показана на рис. 1.

Рис. 1. Схема лабораторной установки: I- горячий поток; II- холодный поток; 1- термостат; 2-ротаметры; 3- вентили; 4- термометры; 5- камера горячего потока; 6- камеры холодного потока; 7-мембраны; 8- камеры сбора, пермеата; 9-измерительные цилиндры, 10-насос.

Между камерой горячего потока и камерами холодного потока были расположены камеры сбора пермеата 8. Горячий поток (разделяемая морская вода) циркулировал по замкнутому контуру между МДМ и термостатом 1 марки UTU-4, с помощью которого поддерживалась заданная температура горячего потока. Его перемещение осуществлялось насосом марки «Peristaltic pump 372». Для контроля температуры горячего и холодного потоков на входе и выходе МДМ использовали стеклянные термометры с ценой деления 0,1°С. Контроль расходов осуществляли с помощью ротаметров 2, измерительные цилиндры 9 служили для определения количества получаемого дистиллята. Рабочая площадь одной мембраны составляла 2*10-3м2. Разделяемым раствором являлась вода Средиземного моря, параллельно проводились контрольные опыты с дистиллированной водой. В опытах измеряли количество собранного пермеата за фиксированное время, солесодержание исходной морской воды и получаемого пермеата. Концентрацию ионов измеряли с помощью ионного хроматографа «Stayer» с точностью 0,01 мг/дм3. Результаты детектирования автоматически обрабатывались с помощью компьютерной программы «Мультихром».

Сравнительным испытанием мембран МФФК2, МФФКЗ, МФФК4 установлено что при МД морской воды наибольшую, удельную производительность имеет мембрана МФФК4, а наименьшую - МФФК2.

Характеристики мембран МФФК2, МФФКЗ, МФФК4

Таблица 1

Характеристики Мембрана

МФФК2 МФФКЗ МФФК4

Общая толщина мембраны 8, мкм 170 150 130

Толщина рабочего слоя 5], мкм 60 40 20

Пористость с, % -70 -70 -70

Средний диаметр пор <1, мкм ОДО 0,45 0,65

Для всех исследованных температурно-скоростных режимов в среднем удельная производительность мембраны МФФК4 по сравнению с мембраной МФФК2 выше в 1,7 раза (табл. 2), а мембраны МФФКЗ - выше в 1,2 раза. Таким образом, с точки зрения удельной производительности для опреснения морской воды мембрана МФФК4 наиболее предпочтительна.

Таблица 2

Расход (Уг=Ух)-Ю6,м3/с при 1г

40 °С 45 °С 50 °С 55 °С

2,500 1,70 1,42 1,51 1,39

4.000 1,61 1,47 1,82 1,69

5,833 1,66 1,71 2,30 1,77

6.670 1,86 1.94 2,39 1,59

* - ^ - для мембран МФФК2 и МФФК4 соответственно.

Наблюдаемое в опытах увеличение удельной производи! ел ьности последовательно при переходе от мембраны МФФКЗ к МФФКЗ и далее - к мембране МФФК4 объясняется уменьшением ее толщины и увеличением диаметр пор (табл. 1).

Плотность потока пара через мембрану описывается уравнением:

^О.ОМЬйОг», (1)

в котором коэффициент С = —_ ^пА---/^ч

" ЯТМ8+ Кп) ут

где - средняя температура мембраны, К.

Как следует из уравнения (2), коэффициент паропроводности Сп тем больше, чем больше коэффициент '.Ре и чем меньше толщина мембраны 5, что и подтвердил

эксперимент. Для выяснения влияния диаметра пор на удельную производительность мембраны удельные производительности мембран были нормированы по отношению к их толщине по соотношению (Л) <$,)/ (У^ <у. Эти нормированные величины представлены ниже

Мембраны МФФК2 МФФКЗ МФФ4

1 1,06 1,30

Здесь индекс i = 2,3,4 показывает отношение рассматриваемого параметра соответственно к мембране МФФК2, МФФКЗ, МФФК4. Сопоставление этих данных с табл. 1 показывает, что при увеличении диаметра пор мембраны ее удельная производительность возрастет - примерно на 7 % на каждые 0,1 мкм прироста размера пор.

Плотность потока пара через мембрану при МД морской воды ниже, чем при МД дистиллированной воды (табл. 3), что объясняется присутствием в первой растворенных солей, снижающих давление пара над раствором (депрессия пара), а также концентрационной поляризацией.

Таблица 3 -

Значение величины Уд в.Мнж. при МД = 15 °С)

Режим МД Марка мембраны <

МФФК2 МФФКЗ МФФК4

уг=0,146 м/с 1Г=40°С 1,28 1,46 1,27

^=45 °С 1,25 1,38 1,23

1г= 50 °С 1,29 1,35 1,19

^=55 °С 1,31 1,29 1,15

1Г=50°С уг=0,0625 м/с 1,62 1,48 1,32

уг=0,100 м/с 1,38 1,42 1,32

4=0,146 м/с 1,32 1,40 1,21

ц.=0,167 м/с 1,29 1,38 1,21

Рис. 2. Влияние температуры горячего потока на величину удельного потока пара (мембрана МФФКЗ, ц.= 0,146 м/с; 1х= 15 °С): 1 - морская вода; 2 - дистиллированная вода

Увеличение температуры горячего потока приводит к существенному росту плотности потока пара через мембрану (рис. 2) -вследствие увеличения движущей силы процесса МД. Увеличение скорости горячего потока также приводит к значительному росту плотности потока пара через мембрану из-за

снижения эффекта температурной поляризации (рис. 3). Физические причины, вызывающие данные эффекты, рассмотрены в диссертации.

Состав получаемого в опытах пермеата анализировали на содержание анионов СГ, 8042" и катионов М1Д К+, Са2+. Коэффициент удержания

рассчитывали по уравнению:

(3)

Рис. 3. Влияние скорости горячего потока на величину удельного потока пара (мембрана МФФКЗ, ^ = 50 °С; 1, = 15 °С): 1 - морская вода; 2 - дистиллированная вода:

Анализ состава пермеата и сопоставление его с составом морской воды показал, что МД морской воды.на всех исследованных марках мембран приводит к глубокому ее обессоливанию, в результате которого в зависимости от режима процесса общая ее жесткость снижается в 230...4800 раз, а суммарная концентрация солей - в 800...8500 раз. Расчет коэффициента удержания (р при опреснении морской воды показал, что по отдельным ионам он варьируется в пределах 99,83...99,99 (табл. 4), т.е. имеет высокое значение.

Таблица 4

Коэффициент удержания 9 (%) всех катионов и всех анионов при опреснении морской воды методом МД

Условия -эксперимента Марка мембраны

МФФК2 МФФКЗ МФФК4

Катионы Анионы Катионы Анионы Катионы Анионы

ТГ=45°С; ог=0,146 м/с 99,93 99,97 99,90 99,93 99,83 99,89

Тг=50иС; т>г=0,146 м/с 99,95 99,97 99,92 99,96 99,86 99,92

ТГ=55°С; г)г=0,146 м/с 99,94 99,96 99,91 99,97 99,85 99,93

Тг=50"С;лу=0,0625 м/с 99,98 99,99 99,96 99,97 99,94 99,96

Тг=50иС; пг=0,1 м/с 99,95 99,98 99,95 99,97 99,91 99,95

Тг=50иС;г>Г=0,146 м/с 99,95 99,37 99,92 99,96 99,86 99,92

Тг=50иС;т)г=0,167 м/с 99,97 99,98 99,96 99,98 99,93 99,96

Среднее значение 99,95 99,98 99,93 99,96 99,89 99,94

Полученный пермеат при всех исследованных марках мембран и режимах МД по жесткости и содержанию минеральных солей удовлетворяет требованиям ГОСТ 2874-82 и СанПин 2.1.4.559-96 к питьевой воде. По этим параметрам он также соответствует требованиям по применению воды:

1) в технологических процессах сельскохозяйственного производства, а именно при поении животных: крупный рогатый скот : Ссо. < 2400 мг/дя3; Ж,, < 18мг-экв/дм3; свиньи : Ссо. < 1200 мг/дм3; лошади : Сс.а < 1000 мг/дм3; Жо < 15 мг-экв/дм3; овцы: Ссо. < 5000 мг/дм3; Жо < 45 мг-экв/дм3;

2) в сельскохозяйственных энергетических установках: Ж0 < 2 мг-экв/дм3. Наилучшей разделительной способностью обладает мембрана МФФК2 (среднее

значение <р= 99,97%),, для мембраныМФФКЗ <р= 99,95%, а для мембраны МФФК4 <р= 99,92%. Однако высокая разделительная способность всех мембран при опреснении морской воды позволяет отдать предпочтение мембране МФФК4 ввиду ее большей удельной производительности.

Температурный и гидродинамический режим МД оказывает влияние на степень обессоливания. С повышением температуры 1г в диапазоне 45...50°С селективность разделения в целом повышается и выходит на максимум при температуре 1г = 50°С, а при дальнейшем повышении ее до 55°С наблюдается тенденция к уменьшению коэффициента удержания. Функции (р^Ут) для всех ионов проходят через максимум. Ухудшение селективности разделения наблюдается в диапазоне чисел Яе = 300...550. Наблюдаемое в опытах влияние температуры горячего потока и скорости его движения относительно поверхности мембраны на коэффициент удержания объясняется разными причинами: в первом случае оно обусловлено специфическими-явлениями массопереноса через тонкие и широкие поры мембраны, а во втором -гидродинамическими» явлениями в пограничном слое у горячей поверхности мембраны. Эти эффекты проанализированы в диссертации.

Присутствующие в морской воде соли вызывают понижение давления пара над раствором. Поскольку морская вода - многокомпонентный раствор, то рассчитывать депрессию пара аналитически на основе известных физико-химических корреляций весьма затруднительно. В связи с этим в работе было экспериментально измерено давление пара над водой Средиземного моря - на установке, схема которой показана на рис. 4. Цель этого эксперимента - оценить величину эффекта депрессии пара при МД морской воды.

Рис. 4 Экспериментальная установка для определения равновесного давления пара над морской водой: 1- термостат; 2- и- образный ртутный манометр; 3- вакуумный насос РВН-2; 4- циркуляционная воздуходувка; 5-электрический нагреватель; 6- измерительная / ячейка с морской водой; 7- катетометр КМ-8.

Для проверки точности определения равновесного даатения пара были проведены также опыты по определению давления насыщенного пара над дистиллированной водой. Результаты этих измерений сопоставлялись с табличными литературными данными. Результаты опытов приведены в табл. 5.

Таблица 5

Равновесное давление пара над морской и дистиллированной водой при 1=30°С

Жидкость р, кПа

Морская вода (эксперимент) 2,935

Дистиллированная вода (эксперимент) 4,242

Дистиллированная вода (табличные значения) 4,247

Относительная погрешность измерений равновесного давления пара, вычисленная путем сравнения опытного и табличного значений р„ для дистиллированной воды, составила - 0,12 %, что вполне приемлемо. Как видно из табл. 5, равновесное давление пара над морской водой при t=30°C на ~ 30 % ниже, чем над дистиллированной водой и, следовательно, этот эффект необходимо учитывать при расчете плотности потока пара при МД.

Третья глава посвящена математическому моделированию процесса МД морской воды. Разработана математическая модель МД, учитывающая эффекты температурной поляризации, депрессии пара, и концентрационной поляризации, а также методика расчета МД - аппарата плоско-рамного типа на ее основе. Модель содержит четыре блока описаний.

Блок 1. В качестве расчетного уравнения для плотности потока пара через мембрану принято модифицированное нами уравнение паропроводности (1).

1 = ст(р1 <(,) - р2 (12)) = Ст (р/ (1,) - р, (12) - Др,),

(4)

где Др| = Р| — Р1(1|) - поправка на депрессию пара и конце! гграционную поляризацию; р! (1|), Рг^г) - равновесное давление пара над чистой водой при температурах поверхностей мембраны - равновесное давление пара над

морской водой у поверхности мембраны.

Блок 2. Зависимости для расчета температур поверхностей мембраны, полученные из уравнений тегсювого баланса для горячей и холодной поверхностей мембраны:

где - термические сопротивления соответственно: теплоотдачи к горячей

поверхности мембраны, теплопроводности мембраны, теплопередачи на холодной стороне мембраны;

В диссертации приведены методика и зависимости для расчета температур и и Ь1 по уравнениям (5) и (6).

Блок 3. Расчет коэффициента паропроводности.

Поскольку коэффициент паропроводности зависит только от характеристик мембраны и не зависит от состава разделяемого раствора, то для получения его

значений были обработаны данные по дистиллированной воде. Полученные данные

Рис. 5. Зависимости Сга= / (Г„): 1-мембрана МФФК2,2- МФФКЗ, 3- МФФК4

Экстремальный характер- полученных зависимостей Ст= £(ТМ) хорошо согласуется с уравнением (2). С увеличением температуры Ти вначале доминирует фактор обратной пропорциональности Сп> от Ти, поэтому коэффициент Сп, убывает, а при дальнейшем увеличении Ти более сильное влияние на коэффициент паропроводности оказывает возрастание эффективного коэффициента диффузии пара с

___ ^ температурой, в результате чего

! ^ 32 Т К коэффициент Сга при дальнейшем росте

температуры Ти увеличивается. Согласно уравнению (2) коэффициент паропроводности обратно пропорционален толщине мембраны и зависит от размера пор (через коэффициент й, и параметр Кп). Анализом получепных данных по коэффициенту паропроводности показано, что в среднем он увеличивается пропорционально корню- квадратному из кратности увеличения размера пор мембраны.

Для удобства инженерных расчетов зависимости Сга =/(Гм ) были аппроксимированы следующими формулами:

- мембрана МФФК2:

Сга= (1467,46-9,377 • Г, + 1,5 • 10"2 • Т\) • 10"7 (7)

(погрешность аппроксимации ± 3,97 %);

- мембрана МФФКЗ:

(погрешность аппроксимации ± 1,99 %);

- мембрана МФФК4:

(погрешность аппроксимации ± 0,50 %).

Блок 4. Учет эффектов депрессии пара и концентрационной поляризации.

Для идентификации параметра Др1 были обработаны экспериментальные данные по МД морской воды - в соответствии с уравнением (4), согласно которому он равен:

Эти расчеты, результаты которых приведены в диссертации, показали, что величина поправочного параметра Др1 снижается с увеличением скорости горячею потока при всех температурных режимах. Это объясняется тем, что рост ъг приводит

по Ст приведены на рис. 5.

к снижению сопротивления диффузионного пограничного слоя на горячей стороне мембраны. В результате этот происходит выравнивание концентраций растворенных веществ у горячей поверхности мембраны и в ядре горячего потока, т.е. снижается эффект концентрационной поляризации. С увеличением температуры горячего потока параметр Др) возрастает. Это происходит из-за повышения разности равновесных давлений пара над чистой и морской водой,- т.е. усилением эффекта депрессии пара над раствором.

Поскольку параметр Api не зависит от характеристик мембраны, то полученные значения Apj для различных мембран были осреднены и выражены в виде функции Др! —f (Т„ Ре,.). Критерий Рег был выбран в качестве определяющего потому, что в ламинарном режиме течения, который имел место в опытах, именно он определяет гидродинамику потока. Api 10"J, Па Рис. 6. Зависимость Др| =/(Рег) (средние

данные для всех мембран): 1- tr= 40°С;

Зависимости Api = f (Рсг) приведены на рис. 6. Они аппроксимированы следующим уравнением:

¿Pi = а (Тг) - 0,5 Per, 1450 < Рег < 3960, (11)

гд.

а (Тг)= 4,031 • 10-2,586-103Tr+4,18 Г,2., (12)

Относительна погрешность аппроксимации составляет 0,72 %.

т №

Рс,.

ит ш zoo зав ззю <п»

Совокупность полученных значений Сга и Др! идентифицирует математическую модель и позволяет рассчитывать плотность потока пермеата через мембраны МФФК 2, МФФК 3, МФФК 4 при МД морской воды. При этом данные по коэффициенту паропроводности могут быть использованы при МД не только морской воды, но и других растворов, разделяемых с помощью исследуемых мембран.

Проверку адекватности математической модели осуществляли путем поверочных расчетов плотности потока пара при различных технологических режимах проведения процесса, результаты которых приведены в диссертации. Они показали, что средняя относительная погрешность расчета плотности потока J составляет ± 8,7 %, что приемлемо для инженерных расчетов и подтверждает адекватность разработанной математической модели реальному процессу. В четвертой главе представлены: аппаратурно-технологическое оформление процесса МД морской воды, конструктивное оформление МДМ, методика расчета МДУ на основе разработанной математической модели, пример расчета МДУ, технико-экономический анализ ее применения.

Разработаны две энергосберегающие схемы МДУ с солнечным коллектором малой производительности (1 м3/ч), ориентированные на предприятия сельскохозяйственного профиля. Одна из них (рис.7) предназначена для холодного водоснабжения, а другая (рис. 8) - для горячего. Отличие между ними состоит в том, что первая схема содержит теплообменник, погруженный в грунт, с помощью

которого осуществляется охлаждение рецуркулирующего дистиллята, используемого в качестве холодного потока, и дополнительный насос для его перемещения. Во второй схеме в качестве холодного потока в МДМ используется исходная морская вода, которая затем дополнительно подогревается в солнечном коллекторе и повторно направляется в МДМ - на опреснение. Наличие солнечного коллектора в обеих схемах обеспечивает даровой нагрев морской воды солнечной энергией, что существенно снижает затраты энергии, которая в данном случае расходуется только на перемещение жидкостей. Сопоставление. второй схемы, содержащей МДМ с жидкостными или газовым зазором, со схемой, приведенной на рис. 7, в состав которой входит КМДМ показывает, что она проще в технологическом отношении, т.к. в ней отсутствуют теплообменник и циркуляционный насос. Однако, в конструктивном отношении МДМ с жидкостным или газовым зазором сложнее, чем КМДМ.

Исследованные российские пленочные композитные мембраны марок МФФК2, МФФКЗ, МФФК4 выпускаются в виде гибкой ленты шириной 6] = 0,3м. Исходя из этого, МДМ с их использованием может быть выполнен в виде плоскорамной конструкции по принципу разборного пластинчатого теплообменника. В зависимости от типа МДМ (КМДМ или модуль с газовым или жидкостным зазором) конструктивное исполнение МДМ будет различным. В КМДМ мембраны расположены между рифленными металлическими пластинами и по- контуру

Рис. 7. Схема КМДУ с солнечным коллектором для холодного

водоснабжения: КМДМ - контактный МД-модуль; Н - насос; СК - солнечный коллектор; Т - теплообменник; Р1 -резервуар теплой воды; Р2 - резервуар холодной воды; ВгВм - вентили; ВЗЬ В32

- воздушники. Материальные потоки: 1 -морская вода; 2 - концентрат; 3 - тёплый дистиллят; 4 - отбор тёплого дистиллята; 5

- охлаждённый дистиллят на рециркуляцию; 6 - дистиллят в систему холодного водоснабжения.

Разработана методика расчета МДУ применительно к модулю плоско-рамного типа, в составе которого используются пленочные мембраны. Она распространяется как на контактную мембранную дистилляцию, так и на мембранную дистилляцию с жидкостным (газовым) зазором. Дан пример расчета МД для опреснения морской воды производительностью 1 м3/ч по дистилляту. Проведен технико-экономический анализ применения МДУ с солнечным коллектором для опреснения воды, в котором метод МД сравнивался с дистилляцией, электродиализом и обратным осмосом. В сравниваемых вариантах использовались данные по удельным капитальным и эксплуатационным затратам, приводимым в литературе.

уплотнены резиновыми прокладками.

Рис. 8. Схема МДУ с солнечным коллектором для горячего водоснабжения: МДМ - МД-модуль с жидкостным или газовым зазором; СК - солнечный коллектор; Е - емкость; ВЗ - воздушник; В1-В7 - вентили; X - камера холодного теплоносителя; Г - камера горячего теплоносителя; С - камера сбора пермеата. Материальные потоки: 1 - морская вода; 2 - концентрат; 3 - дистиллят.

Расчеты проводили для МДУ производительностью 1 м3/ч при условии ее круглогодичной работы по 12 часов в сутки, в сравниваемых вариантах принимали ту же суточную производительность; долларовые затраты пересчитывали в рубли по курсу: 1$ = 30,6 руб.

Таблица б

Экономические характеристики различных опреснительных установок (Усут= 12 м3/сут)

Метод опреснения Вид затрат Экономический эффект от применения -КМДУ, тыс. руб/год

Приведенные капитальные вложения, Е„-Кв, тыс. руб/год Эксплуатационные затраты Эз, тыс. руб/год Приведенные затраты Пз, тыс. руб/год

мембранная дистилляция 9,75 25,0 34,75 -

дистилляция 6,10 10,39 110 75,25

электродиализ 2,21 32,84 35,05 0,30

обратный осмос 2,21 38,20 440,41 5,66

Е,, = 0,1 - нормативный коэффициент окупаемости капитальных вложений.

Результаты расчетов приведены в табл. 6. Из нее видно, что МД проигрывает другим методам опреснения по капитальным вложениям (из-за высокой СТОИМОСТИ мембран), но выигрывает у них по эксплуатационным и приведенным затратам -особенно у дистилляции. Ио сравнению с электродиализом и обратным осмосом разница не столь значительна, но МД с ними вполне конкурентоспособна.

Основные выводы

1. МД морской воды на всех исследованных марках мембран приводит к глубокому ее обессоливанию. Полученный дистиллят при всех исследованных режимах МД удовлетворяет предъявляемым требованиям на содержание минеральных солей в питьевой воде, питательной воде энергетических сельскохозяйственных установок и в воде, используемой в технологических процессах сельскохозяйственного производства- Коэффициент удержания <р при

опреснении морской воды по отдельным ионам варьируется в пределах 99,83.,.99,99, т.е. имеет высокое значение;

2. Наилучший разделительной способностью обладает мембрана МФФК2 (среднее значение <р= 99,97 %), для мембраны М Ф <р= 99,95 %, а для мембраны МФФК4 <р= 99,92 %;

3. Высокая селективность разделения и приемлемая удельная производительность . (7... 15 кг/(м2ч)) доказывают возможность применения МД для опреснения

морской воды;

4. Сравнительные испытания композитных мембран типа «Владипор» марок МФФК2, МФФКЗ, МФФК4 показали, что наиболее пригодной для опреснения морской воды является мембрана ММФК4 как имеющая наибольшую производительность и обеспечивающая высокую селективность разделения;

5. Присутствие в морской воде минеральных солей существенно снижает удельную производительность мембран в процессе МД, что объясняется эффектами депрессии пара и концентрационной поляризации. Это должно учитываться в расчетах;

6. С повышением температуры горячего потока удельная производительность мембран возрастает, однако селективность разделения вначале увеличивается, достигает максимума при t,. = 50°С, после чего наблюдается тенденция к ео уменьшению;

7. Рост скорости горячего и холодного потоков также приводит к непрерывному увеличению удельной производительности мембран, а селективность разделения имеет наибольшее значение при что объясняется специфическими гидродинамическими явлениями у горячей поверхности мембраны. Это необходимо учитывать при выборе режима МД;

8. Увеличение размера пор мембраны вызывает рост ее удельной производительности - в средним на 7 % на каждые 0,1 мкм прироста диаметра пор. Это происходит из-за увеличения эффективного коэффициента диффузии пара в порах мембраны;

9. Разработанная математическая модель МД учитывает эффекты температурной поляризации, депрессии пара, концентрационной поляризации и позволяет рассчитывать плотность потока пара через мембрану с достаточной для инженерной практики точностью;

10. Полученные данные по коэффициенту паролроводности исследованных мембран являются их характеристиками и поэтому применимы при расчете МД различных солесодержащих растворов;

11. Показано, что эффекты депрессии пара и концентрационной поляризации могут быть описаны с помощью предложенного в данной работе поправочного параметра Разработанная методика расчета этого параметра рекомендуется для его определения при описании МД различных растворов, а полученные зависимости - для расчета при МД морской воды при различных режимах проведения процесса;

12. Предложенная инженерная методика расчета МДУ ориентирована на пленочные мембраны и может быть применена при расчете установок плоско-рамного типа;

13. Разработанные две схемы МДУ с солнечным коллектором являются энергосберегающими и могут быть использованы в сельскохозяйственном производстве - одна для холодного, другая - для горячего водоснабжения;

14. Проведенный технико-экономический анализ опреснения воды методом МД показал ее преимущество перед дистилляцией и конкурентноспособность по отношению к методам обратноосмотического и электродиализного опреснения.

Условные обозначения •

С- концентрация пара в порах мембраны, кг/м3; Ст- коэффициент пароироводности мембраны, кг/(м2-с-Па); Ое— эффективный коэффициент диффузии пара, м2/с; Ь', Ь"- энтальпия конденсата и сухого насыщенного пара соответственно, Дж/кг; J- плотность потока пара через мембрану, кг/(м2*с); М- молярная масса, кг/кмоль; р- парциальное давление пара, Па; Ы= 8314- универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль*К); Т- температура, К; Т- средняя температура, К; ^ температура, °С; V- объемный расход потока, M3/C; V- скорость потока, м/с; ут-среднелогарифмическая мольная доля пара в порах мембраны, кмольДкмоль смеси); у— коэффициент извилистости; 5- толщина мембраны, м; е— пористость мембраны, м3/.м3; ф- коэффициент удержания; Кп- параметр Кнудсена; Ре- критерий Пекле; Ые -критерий Рейнольдса. Индексы: в- воздух; г- горячий поток; м- мембрана; н-насыщешшй; п- пар; пер- пермеат; х- холодный поток; 1- горячая поверхность мембраны; 2- холодная поверхность мембраны. Аббревиатура; КМДМ- контактный мембраннодистилляционный модуль; МД- мембранная дистилляция; МДМ-мембраннодистилляционный модуль; МДУ- мембраннодистилляционная установка.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях

1. Рудобашта СП., Сухер Махмуд. Тепломассоперенос через композитную мембрану при мембранной дистилляции// Материалы Четвертой международной теплофизической школы «Теплофизические измерения в начале XXI века». Часть I. Тамбов. 24-28 сентября 2001. - 124 с.

2. Рудобашта СИ., Терешков И.Г., Махмуд С. Опреснение грунтовой и морской воды энергосберегающим методом мембранной дистилляции// Труды Первой международной научно-практической конференции «Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и термовлажностиая обработка материалов)». Т. 4. М.: 28-31 мая 2002. С 180-183.

3. Махмуд С, Рудобашта СП. Экспериментальные исследования по опреснению морской воды методом мембранной дистилляции// Сб. трудов Международной научно-практической конференции «Проблемы экологической безопасности и природопользования». М.: 21-23 января 2003. С. 21-22.

4. Махмуд С, Рудобашта СП. Энергосберегающая технология опреснения морской воды с помощью мембранной дистилляции// Труды 3-й Международной научно-практической конференции «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве». М.: 14-15 мая 2003 С. 404-409.

5. Рудобашта СП., Сухср Махмуд. Опреснение морской воды энергосберегающим методом мембранной дистилляции// Труды 3-й Международной конференции «Проблемы промышленной теплотехники», Киев, Украина, 29.09-4.10.2003 г. Промышленная теплотехника. Т. 25. № 4. С. 191 - 193.

Подписано к печати

Формат 60x84/16.

Бумага офсетная! Печать офсетная.

Уч.-изд. л. •/• &

Тираж /00экз.

Заказ № {0$

Отпечатано в лаборатории. оперативной полиграфии Московского государственного агроинженерного университета им. В.П. Горячкина

127550, Москва, Тимирязевская, 58

• • f 5 5 9

РНБ Русский фонд

2004-4 26985

Введение.

Обозначения.

Глава 1. Водопотребление сельского хозяйства Сирии и опреснение воды методом мембранной дистилляции.

1.1. Краткая характеристика Сирии и ее сельскохозяйственного производства.

1.2. Использование воды в сельскохозяйственном производстве (применительно к условиям Сирии).

1.3. Физическая сущность и типы мембранной дистилляции.

1.4. Мембраны, используемые в процессе мембранной дистилляции.

1.5. Массотеплоперенос при мембранной дистилляции.

1.6. Разделение растворов методом мембранной дистилляции.

1.7. Аппаратурное оформление процесса мембранной дистилляции.

1.8. Экономические показатели различных методов разделения растворов.

Выводы по главе 1.

Задачи исследований.

Глава 2. Экспериментальные исследования по опреснению морской воды методом МД.

2.1. Описание экспериментальной установки.

2.2. Методика проведения эксперимента.

2.3. Анализ экспериментальных данных, полученных на дистиллированной воде.

2.4. Анализ экспериментальных данных, полученных на морской воде.

2.5. Экспериментальное определение равновесного давления пара над морской водой.i.

Задачи обессоливания воды, концентрирования водных растворов нелетучих веществ, опреснение морской воды актуальны для многих отраслей промышленности, в том числе и для сельскохозяйственного производства. Опреснение морской воды особенно актуально для стран и регионов планеты с жарким, засушливым климатом, к числу которых относится Сирия.

В сельском хозяйстве вода используется как на питьевые, так и на производственные нужды (поение животных, приготовление кормов, мытье технологического оборудования, санитарно-гигиеническая уборка помещений, полив растений, питание водой паровых и водогрейных котлов малой производительности и т.д.). В зависимости от целей водопотребления к воде предъявляются соответствующие требования в отношении содержания в ней минеральных солей.

В сельском хозяйстве Сирии эксплуатируется большой количество паровых и водогрейных котлов малой мощности (паровые и водогрейные котлы, водонагреватели), что требует подготовки питающей их воды и, в частности ее деминерализации. Особенностью котельных установок малой мощности является то, что в них недостаточно эффективно решаются вопросы ее деминерализации. Это объясняется тем, что традиционные методы обессоливания применительно к ним малопригодны и неэкономичны.

В Сирии для целей сельскохозяйственного водоснабжения используются реки и водоемы, артезианские скважины. Определенную роль в системе сельскохозяйственного водоснабжения в прибрежных районах Сирии может играть опресненная морская вода в связи с огромным запасом воды Средиземного моря и достаточно большой протяжённостью береговой линии страны. В настоящее время использование опресненной морской воды для целей водоснабжения Сирии сдерживается дороговизной традиционных методов ее обессоливания (дистилляция).

Для опреснения морской воды большой интерес представляет метод мембранной дистилляции, который обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционными методами (выпаривание, вымораживание, электродиализ и др.). Мембранная дистилляция (МД) является новым перспективным методом разделения растворов нелетучих веществ (более новым, чем другие мембранные методы разделения растворов — электродиализ, обратный осмос, микро-, ультра-, и нанофильтрация). Возможности и условия применения этого метода по отношению к различным растворам изучены недостаточно, пока не созданы серийно выпускаемые промышленные установки, четко не определены типы и марки промышленно выпускаемых мембран, наиболее пригодных для целей мембранной дистилляции.

Настоящая работа посвящена теоретическому и экспериментальному исследованию процесса деминерализации воды Средиземного моря методом мембранной дистилляции и разработке аппаратно-технологического оформления этого процесса применительно к сельскохозяйственному водоснабжению. Цель работы

Целью исследований являлась разработка высокоэффективной, энергосберегающей технологии опреснения морской воды применительно к сельскохозяйственному производству Сирии и аппаратурное оформление этого процесса. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи, сформулированные в конце первой главы. Объект исследований

Объектом исследований являются тепломассообменные процессы при МД воды Средиземного моря и ее технология опреснения применительно к холодному и горячему сельскохозяйственному водоснабжению. Методика исследований

Постановленные задачи решены путем проведения теоретических и экспериментальных исследований с использованием положений теорий тепломассообмена, гидродинамики, физико-химии растворов, теории подобия, а также методов физического моделирования и математической обработки экспериментальных данных.

Научная новизна работы:

1. Изучены физические закономерности процесса МД морской воды с помощью пленочных композитных мембран «Владипор»;

2. Получены данные, устанавливающие количественную зависимость удельной производительности и селективности разделения в данном процессе от марки мембраны и размера ее пор;

3. Исследована кинетика процесса МД морской воды на указанных мембранах, показано значительное влияние температурной поляризации, депрессии пара и концентрационной поляризации на скорость процесса;

4. Разработана математическая модель МД, учитывающая эти эффекты;

5. Экспериментально выявлено и объяснено физически влияние температурного и гидродинамического режимов процесса МД на селективность разделения при опреснении морской воды;

6. Получены экспериментальные данные по коэффициенту паропроводности мембран МФФК2, МФФКЗ, МФФК4 в функции от температуры мембраны и данные по параметру Api, учитывающему влияние депрессии пара и концентрационной поляризации на кинетику процесса МД;

7. Разработана методика инженерного расчета мембранно-дистилляционной установки плоско-рамного типа, учитывающая указанные эффекты.

Практическая значимость:

1. Показана практическая целесообразность и эффективность применения метода МД для опреснения морской воды с помощью пленочных композитных мембран «Владипор». Даны рекомендации по их выбору;

2. Разработанные математическая модель и методика инженерного расчета МДУ плоско-рамного типа могут быть применены для расчета процесса МД различных водных растворов нелетучих веществ;

3. Полученные данные по коэффициенту паропроводности являются характеристиками исследованных марок мембран и могут быть использованы при расчете процессов разделения различных растворов. Полученная зависимость параметра Api=/(Tr, Рег) может быть использована при разделении морской воды методом МД при различных температурных и гидродинамических режимах ведения процесса;

4. Даны рекомендации по аппаратурно-технологическому оформлению процесса МД и схемное решение энергосберегающих МДУ непрерывного действия для целей холодного и горячего водоснабжения, применимых в сельскохозяйственном производстве, и учитывающих природно-климатические условия Сирии.

Автор защищает:

1. Результаты сравнительных экспериментальных исследований по опреснению морской воды с помощью композитных мембран «Владипор» марок МФФК2, МФФКЗ, МФФК4 и выводы на их основе;

2. Выявленные закономерности по влиянию размера пор мембран, температурного и гидродинамического режимов на удельную производительность и селективность разделения морской воды методом МД;

3. Математическую модель процесса • МД, учитывающую эффекты температурной поляризации, депрессии пара и концентрационной поляризации;

4. Экспериментальные данные по коэффициенту паропроводности мембран МФФК2, МФФКЗ, МФФК4 и параметру Арь а также полученные по ним зависимости;

5. Инженерную методику расчета непрерывно действующей МДУ плоскорамного типа, учитывающую вышеуказанные эффекты;

6. Аппаратурно-технологическое оформление процесса опреснения морской воды методом мембранной дистилляции с использованием солнечного коллектора для целей холодного и горячего сельскохозяйственного водоснабжения.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: научнотехнических конференциях преподавателей и сотрудников МГАУ (г. Москва, Россия, 2001-2003 гг.), Международной теплофизической школе «Теплофизические измерения в начале 21 века» (г. Тамбов, Россия, 24-28 сентября 2001 года), Международной научно-практической конференции «Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и термовлажностная обработка материалов)», (г. Москва, Россия, 28-31 мая 2002 года), Международной научно-практической конференции «Проблемы экологической безопасности и природопользования», (г. Москва, Россия, 21 -23 января 2003 года); Международной научно-практической конференции «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве», (г. Москва, Россия, 14-15 мая 2003 года), Третьей Международной конференции «Проблемы промышленной теплотехники», (г. Киев, Украина, 29 сентября - 4 октября 2003 года).

Публикации. Материалы, изложенные в диссертации, нашли отражение в 5 опубликованных печатных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, списка литературы и 13 Приложений, изложена на 170 страницах машинописного текста, содержит 30 рисунков и 33 таблицы. Список литературы включает 111 наименований.

Основные выводы

МД морской воды на исследованных мембранах приводит к глубокому ее обессоливанию. Получаемый дистиллят удовлетворяет предъявляемым требованиям на содержание минеральных солей в питьевой воде, питательной воде энергетических сельскохозяйственных установок и в воде, используемой в технологических процессах сельскохозяйственного производства. Коэффициент удержания ф при этом по отдельным ионам варьируется в пределах 99,83.99,99, т.е. имеет высокое значение; Наилучший разделительной способностью обладает мембрана МФФК2 (среднее значение ф= 99,97 %), для мембраны МФФКЗ ф= 99,95 %, а для мембраны МФФК4 ф= 99,92 %;

Высокая селективность разделения и приемлемая удельная производительность (7. 15 кг/(м2-ч)) доказывают возможность применения МД для опреснения морской воды;

Сравнительные испытания мембран «Владипор» МФФК2, МФФКЗ, МФФК4 показали, что наиболее пригодной для опреснения морской воды является мембрана ММФК4 как имеющая наибольшую производительность и обеспечивающая высокую селективность разделения;

Присутствие в морской воде минеральных солей существенно снижает удельную производительность мембран в процессе МД, что объясняется эффектами депрессии пара и концентрационной поляризации. Это должно учитываться в расчетах;

С повышением температуры горячего потока удельная производительность мембран возрастает, однако селективность разделения вначале увеличивается, достигает максимума при tr = 50°С, после чего наблюдается тенденция к ее уменьшению;

Рост скорости горячего и холодного потоков также приводит к непрерывному увеличению удельной производительности мембран, тогда как селективность разделения имеет наибольшее значение при Rer < 300 и и Rer > 550, что объясняется специфическими гидродинамическими явлениями у горячей поверхности мембраны. Это необходимо учитывать при выборе режима МД;

8. Увеличение размера пор мембраны вызывает рост ее удельной производительности — в средним на 7 % на каждые 0,1 мкм прироста диаметра пор. Это происходит из-за увеличения эффективного коэффициента диффузии пара в порах мембраны;

9. Разработанная математическая модель МД учитывает эффекты температурной поляризации, депрессии пара, концентрационной поляризации и позволяет рассчитывать плотность потока пара через мембрану с достаточной для инженерной практики точностью;

10. Полученные данные по коэффициенту паропроводности исследованных мембран являются их характеристиками и поэтому применимы при расчете МД различных солесодержащих растворов;

11. Показано, что депрессия пара и концентрационная поляризация могут быть описаны с помощью предложенного в данной работе поправочного параметра Apj. Разработанная методика расчета этого параметра рекомендуется для его определения при МД различных растворов, а полученные зависимости Api = /(Тг, Рег) - для расчета Api при МД морской воды при различных режимах проведения процесса;

12. Предложенная инженерная методика расчета МДУ ориентирована на пленочные мембраны и может быть применена при расчете установок плоско-рамного типа;

13. Разработанные две схемы МДУ с солнечным коллектором являются энергосберегающими и могут быть использованы в сельскохозяйственном производстве - одна для холодного, другая - для горячего водоснабжения;

14. Проведенный технико-экономический анализ опреснения воды методом МД, показал ее преимущество перед дистилляцией и конкурентноспособность по отношению к методам обратноосмотического и электродиализного опреснения.

147

1. Findley М.Е. Vaporisation through porous membranes // 1.d. Eng. Chem. Process. Des. and Dev. 1967. V. 6. P. 226.

2. Findley M.E., Tanna V.V., Rao Y. B. C.L. Ych. AIChEI. 1969. V. 15. P. 483.

3. Van Hauic A., Henderyckx Y. Desalination. 1967. V. 3. P. 169.

4. Henderyckx Y. Desalination. 1967. V. 3. P. 237.

5. Schneider K., Van Grassel T.S. Membrane Distillation // Chem.- Jug.- Tech. 1984. Bd.56. № 7. S. 514.

6. Пат. 4419187 США. РЖХим. 2И83П. 1985.

7. Anderson S.I., Kjelander N., Rodesjo B. Design and field tests of a new membrane of desalination //Desalination. 1985. V. 56. P. 345.

8. Hanbury W.T., Hodgkiess T. Membrane distillation. 1985. V. 56. P. 287.

9. Sarti G.C., Gostoli C., Matulli S. Low energy cost desalination process using hydrophobic membranes // Desalination. 1985. V. 56. P. 277.

10. Gostoli C., Sarti G.C., Matulli S. Low temperature distillation through hydrophobic membranes // Separ. Sci. and Technol. 1987. V. 22. P. 855.

11. З.Золотарёв П.П., Тимашёв С.Ф. О процессе мембранной дистилляции водных растворов солей // Теор. Основы хим. Технол. 1989. Т. 24. № 2. -252 с.

12. Н.Дытнерский Ю.И., Быков И.Р., Акобян А.А., Смекалов В.Т. В кн. «Разделение жидких смесей испарением через мембрану и мембранной дистилляцией». НИИТЭХИМ. М. 1989. 49 с.

13. Брык М.Т., Нигматуллин P.P. Мембранная дистилляция // Успехи химии. 1994. Т. 63. №12.- 1114 с.

14. Tomaszewska М., Gryta М. Inz. Chem. Ргос. 1992. V. 13. Р. 359.

15. Smolders К., Franken А.С.М. Desalination. 1989. V. 72. Р.249.

16. Gostoli С., Sarti G., Matulli S. Low temperature distillation through hydrophobic membranes // Sep. Sci. and Technol. 1987. V. 22. № 2. P. 855.

17. Basini L., D'Angelo G., Gobli M., Sarti G.C., Gostoli C. Desalination. 1987. V.64. P. 245.

18. Пат. 587407 Австралия. РЖХ им. 15И67П. 1990.

19. Jin. Sh., Johnson R.A., Lefebvre M.S. Desalination. 1991. V. 80 P. 113.

20. Tomaszewska M., Chlubek N. Concentration of dairy wastes by membrane distillation // Environment Protection Engineering. 1987. V. 13 № 1. P. 17.

21. Martinez-Diez L., Vazquez-Gonzalez M.I. Effects of Polarization on Mass Transport trough Hydrophobic Porous Membranes // Ind. Eng. Chem. Res. 1998. V. 37. P. 4128.

22. Drioli E., Wu Y. Membrane distillation for aqueous solutions // Proc. Nauk. Inst. Ochr. Srodow. Wrocl. 1986. V. 57. P. 177.

23. Drioli E., Wu Y., Calabro V. Membrane distillation in the treatment of aqueous solutions // J. Membr. Sci. 1987. V. 33. P. 277.

24. Aptel P., Challard N., Cuny J., Neel J. Ibid. 1976. V.l. P.271.30.0hto K., Kimura S. Experiments of sea water distillation by membrane distillation//Desalination 1990. V.78 P. 177.

25. Ohto K. et. al. // Ibid. 1991. V. 81. P. 107.

26. Franken A.C.M., Mulder M.H.V., Smolder C.A. //J. Membr. Sci. 1990. V. 57. P. 105.

27. Рудобашта С.П., Ёлкина И.Б. Исследование диффузионной паропроводности при мембранной дистилляции // Теор. основы хим. технол. 1999. Т. 33. № 4. 363 с.

28. Лыков А.В. Теория сушки. Изд. 2-е, перер. И доп. М.: Энергия. 1968. -471 с.

29. Грачёв С.Н. Электро- и термомембранное разделение жидких сред сельскохозяйственного назначения. Дисс. канд. техн. наук. М. МГАУ. 2001.- 192 с.

30. Wu Y., Kong Y., Lin X., Liu W., Xu J. J Membr. Sci. 1992. V. 72 P. 189.

31. Нигматуллин P.P., Бурбан А.Ф., Мельник А.Ф., Брык M.T., Кондратюк В.В. Журн. Прикл. Химии. 1993. Т. 66. 1328 с.

32. Акобян А.А. Разработка процессов обессоливания методом мембранной дистилляции. Дисс. Канд. техн. наук. М: МХТИ 1992.

33. Рудобашта С.П. Массоперенос в системах с твёрдой фазой. М.: Химия. 1980. 248 с.

34. Рудобашта С.П., Карташов Э.М. Диффузия в химико-технологических процессах. М.: Химия. 1993. 208 с.

35. Дытнеровский Ю.И., Акобян А.А Хим. пром-ть. 1990. Т. 22. № 8.42.3олотарёв П.П. Химия и технология воды. 1990. Т. 12.-681 с.

36. Золотарёв П.П. Концентрирования поляризация в процессе контактной мембранной дистилляции // Химия и технология воды. 1991. Т. 13 675 с.

37. Liu G.L., Zhu С., Cheung C.S., Leung C.W. Theoretical and experimental studies on air gap membrane distillation // Heat and Mass Transfer- 1998. V.34 P.329.

38. Чизмаджев Ю.А., Маркин B.C., Тарасевич M.P., Чирков Ю.Г. Макрокинетика процессов в пористых средах. М.: Наука. 1971.

39. Саттерфилд Ч.Н. Массопередача в гетерогенном катализе. М.: Химия. 1976.-240 с.

40. Carman Р.С. Flow of Gases through Porous Media. London: Acad. Press. 1956.

41. Кузнецкий Р.С О коэффициенте извилистости пористой среды // Теор. Основы хим. технол. 1983. Т. 17. № 2.-194 с.

42. Казанский А.Б. Теория коэффициента извилистости пористой среды // Докл. АН СССР. 1973. № 3. 55 с.

43. Стариков Е.Н. Селективность процесса мембранной дистилляции // Коллоидный журнал. 1991 Т. 53. 902 с.

44. Стариков Е.Н. Селективность многослойной мембраны в установившемся процессе мембранной дистилляции // Теор. основы хим. технологии. 1992. Т. 26. 50 с.

45. Weyl P.K. Recovery of demineralized water from saline waters. United States Patent 3,340,186.

46. Carlsson L. The new generation in sea water desalination SU membrane distillation system // Desalination. 1985. V. 45. P. 221.

47. Drioli E., Wu Y.L. Membrane distillation: an experimental study // Desalination. 1985. V. 53. P. 339.

48. Schofield R.W., Fane A.G., Fell C.I.D. Gas and vapour transport trough microporuns membranes. I. Knudsen Poiseille transition // J. Membrane Sci. 1990. V. 53. P. 159.

49. Shneider K., Holz W., Wollbeck R., Ripperger S. Membranes and modules for transmembrane distillation // J. Membrane Sci. 1988. V. 39. P. 26.

50. Calabro V., Drioli E., Matera F. Membrane distillation in the textile wastwater treatment // Desalination. 1991. V. 83. P. 209.

51. Velazquez A., Mengual J.I. Temperature polarization coefficients in membrane distillation // Jnd. Eng. Chem. Res. 1995. V. 34. P. 585.

52. Banat F.A., Simandl J. Removal of benzene traces from contaminated water by vacuum membrane distillation // Chem. Eng. Sci. 1996. V.51. №8. P.1257.

53. Lawson K.W., Lioyd D.R. Membrane distillation. I. Module design and performance evaluation using vacuum membrane distillation // J. Membrane Sci. 1996. V.120. P. 111.

54. Kurokawa H., Ebara K., Kuroda O., Takabashi S. Vapor permeate characteristics of membrane distillation // Separation Sci. Tech. 1990. V.25. P. 1349.

55. Угрозов B.B., Ёлкина И.Б. Концентрирование бинарных водных растворов методом мембранной дистилляции // Теор. основы хим. технол. 1998. Т. 32 №2.-117 с.

56. Tomaszewska М., Gryta М., Morawski A. Study on the concentration of acids by MD // J. Membr. Sci. 1995. №2. P. 113.

57. Дытнерский Ю.И., Агашичев С.П., Акобян А.А., Фалилеева Г.Г. Концентрирование термолабильных растворов мембранной дистилляцией // Мембранные методы разделения смесей: Тез. Докл. Владимир. 23-27 декабря 1991.Черкассы. 95 с.

58. Udriot U., Ampriero S., Marison I., Van Stokar U. Extractive fermentation of ethanol using memberane distilltion // Biotechnology letters 1994. V. 7. P. 509.

59. Ortiz de Zarate J.M., Rincone Mengual J.I. Concentration of bovine serum albumin aqueus solution by membrane distillation // Separ. Sci. and Technology. 1998. V. 33. № 3. P. 283.

60. Sakaik., Koyano Т., Muroi Т. Effect of temperature and concentration polarization on water vapour permeability for blood in membrane distillation // Chem. Jng. J. 1998. V. 38. № 3. P. 33.

61. Colabro V., Jiao В., Drioli E. Theoretical and experimental study on membrane distillation in the concentration of orange juice // I and EC Res 1994. V. 33. P. 1803.

62. Грачёв C.H., Рудобашта С.П., Ёлкина И.Б. Концентрирование очищенного свекловичного сока методом мембранной дистилляции // Хранение и переработка сельхозсырья. 2000. № 8. 56 с.

63. Грачёв С.Н., Рудобашта С.П., Ёлкина И.Б., Лысенкова Л.П. Концентрирование сыворотки методом мембранной дистилляции // Хранения переработка сельхозсырья. 1999. № 8. — 34 с.

64. Wu Y., Kong Y., Liu J. An experimental study of MD-Cristallization for treating waste water in taurine production // Desalination. 1991. V. 80. № 2. P. 235.

65. Van Gassel Т., Schneider K. In membrane and membrane processes. (Eds. E. Drioli, M. Nakagaki). Plenum Press. New York. 1986. P.343.

66. Патент 452451 Швеция. РЖХ им., 24И501П. 1988.

67. Gore D. W. Proc. 10-th Auwal Convention of Water Supply Improwement Association. Honolulu, Hawaii. 1982. P. 34.

68. Горбенко O.O. Первапорция при разделении многокомпонентных смесей. Дисс.канд. техн. наук. М: МГУ ИЭ. 2002.86.3аявка №2-14719 Япония Изобрет. Стран мира, 11(2). 1991.

69. А. Solar desalination system using the membrane distillation process // Cadet renewable energy. Technical brochure. 1999. № 46. P. 8.

70. Грачёв, Рудобашта, Ёлкина И.Б. Мембранная дистилляция с использованием солнечной энергии // Возобновляемые источники энергии. Тезисы докладов Первой всероссийской научной школы, 4-9 октября 1999г. Москва, МГУ. - 9 с.

71. Квиникадзе Г.А. Метод электротермической обработки воды для повышения надёжности котельного оборудования на животноводческих фермах. Дисс. канд. техн. наук. М: ВИЭСХ. 1995.

72. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. Пер. с англ. JL: Химия. 1982.

73. Bird R.B., Steward W.E., Lightfoot E.N. Transport Phenomena. J. Willey. New York. 1960.

74. Комиссаров Ю.А., Гордеев B.C., Нгуен Суан Нгуен. Анализ и синтез систем водообеспечения химических производств. М.: Химия. С. 2002. -496 с.

75. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача M-JI: Энергия 1965.

76. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент. Справочник. Под общей редакцией В.А. Григорьева и В.М. Зорина М.: Энергоатомиздат. 1988.

77. Киреев В.А. Курс физической химии. Изд. 3-е, перер. И доп. М.: Химия 1975.-775 с.

78. Кафаров В.В., Дорохов И.Н., Липатов Л.Н. Системный анализ процессов химической технологии. М.: Наука. 1982. 316 с.

79. Плановский А.Н., Николаев П.И. Процессы и аппараты химической и нефхимической технологии. Изд. 2-е. Перер. и доп. М.: Химия. 1985. -496 с.

80. Рудобашта С.П. и др. Тепло и водоснабжение сельского хозяйства. Под ред. С.П. Рудобашты. М.: Колосс. 1997. 509 с.

81. Рудобашта С.П. и др. Тепло- и водоснабжение сельского хозяйства. М.: Колос. 1997.-509 с.

82. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. 6-е изд. М.: 1999. 472 с.

83. Каталог. Пластинчатые теплообменные аппараты. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ. 1983. 56 с.

84. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию. Изд. 2-е, пер. и доп. Под ред. Ю.И. Дытнерского. М.: Химия. 1991.-494 с.

85. Водянников В.Т. Экономическая оценка средств электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства и систем сельской энергетики. Учебное пособие для студентов, аспирантов и специалистов сельской энергетики. М.: МГАУ. 1997. 180 с.

86. Александров А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. Справочник. М.: МЭИ. 1999. 164 с.

87. Аксюхин А.И. и др. Сирийская Арабская Республика. М.: Институт изучения Израиля и Ближнего Востока. 1997. 111 с.

88. Терентьев О.В. Разработка и обоснование параметров водонагревателя с саморегулированием мощности для технологических процессов животноводства. Дисс. канд. техн. наук. Тамбов. ГНУ ВИИТиН и ТГТУ. 2002. 190 с.