автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.02, диссертация на тему:Регенерация санитарно-гигиенической воды на основе баромембранных методов для условий длительных космических экспедиций

На правах рукописи

О»-»0

СТАРИКОВ Сергей Евгеньевич

РЕГЕНЕРАЦИЯ САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ВОДЫ НА ОСНОВЕ БАРОМЕМБРАННЫХ МЕТОДОВ ДЛЯ УСЛОВИЙ ДЛИТЕЛЬНЫХ КОСМИЧЕСКИХ ЭКСПЕДИЦИЙ

Специальность: 05.26.02 - Безопасность в чрезвычайных ситуациях (Авиационная и ракетно-космическая техника, технические науки)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 2 ыДР 23

Москва-2009

003463749

Работа выполнена в Государственном научном центре Российской Федерации - Институте медико-биологических проблем Российской Академии Наук.

Научный руководитель:

Доктор технических наук, профессор Синяк Юрий Емельяиович Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Бобе Леонид Сергеевич Кандидат технических наук, доцент Свитцов Алексей Александрович

Ведущая организация: ОАО «НИИхиммаш»

диссертационного совета Д 002.111.02 при Государственном научном центре Российской Федерации - Институте медико-биологических проблем РАН (123007, Москва, Д-7, Хорошевское шоссе, 7б-а).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного научного центра Российской Федерации - Институте медико-биологических проблем РАН (ГНЦ РФ - ИМБП РАН).

Автореферат разослан ц2Ру> 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 002.111.02, доктор биологических наук '^С.^уГс-^ ^ 'Назаров Н. М.

Защита состоится

заседании

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В условиях длительных межпланетных экспедиций, когда доставка одежды и белья с Земли невозможна, а масса и объем запасов становятся слишком большими, целесообразно многократно использовать текстильные материалы, периодически подвергая их гигиенической обработке. На современном этапе развития пилотируемой космонавтики большое внимание уделяется проектам освоения ближайших к Земле космических тел - Луны и Марса. Их реализация возможна лишь при использовании высокотехнологичных систем жизнеобеспечения, способных надежно работать в течение нескольких лет в отрыве от земных ресурсов. В связи с этим появляется необходимость в разработке как можно более замкнутых и универсальных систем жизнеобеспечения. Среди них особое место занимает система водообеспечения, так как именно за счет организации круговорота воды можно достичь наибольшего снижения стартового веса космических кораблей. В качестве влагосодержащих отходов на борту пилотируемого космического аппарата можно выделить конденсат атмосферной влаги, мочу, санитарно-гигиеническую воду (СГВ), конденсат электрохимических генераторов и продукт разложения перекиси водорода. Максимальный вклад в объем влагосодержащих отходов дает СГВ. При содержании воды до 99%, в СГВ загрязнения имеют различную природу: это и макрочастицы (волосы, нитки, частицы эпидермиса и пр.), и органические вещества (белки, жиры, ПАВ), и неорганические соединения (в основном, соли), а также бактерии и другие микроорганизмы. Целесообразность использования системы регенерации воды (СРВ) определяется, кроме прочего, низкой эквивалентной массой, что достигается базированием данной системы на высокопроизводительных и малоэнергоемких процессах регенерации воды с высокими ресурсными характеристиками. К ним относятся, в первую очередь, баромембранные

процессы: микрофильтрация, ультрафильтрация, нанофильтрация и обратный осмос.

Поскольку регенерация СГВ до сих пор считается актуальной лишь для длительных космических экспедиций, этому вопросу посвящено небольшое количество работ. Так, в некоторых работах предлагались обратный осмос, либо нанофильтрация. В последнее время в промышленности наблюдается интенсивное использование ультрафильтрации на полых волокнах как для предварительной обработки исходной воды, так и для финишной очистки сточных вод перед их сбросом или повторным использованием. Также неуклонно расширяется область применения обратного осмоса. В первую очередь это связано с разработкой композитных мембран, с повышенной селективностью по таким, например, компонентам как хлористый натрий и мочевина. Одновременно с этим постоянно снижается рабочее давление и увеличивается производительность мембранных элементов.

Таким образом, выбор системы регенерации воды, основанной на баромембранных процессах, представляется закономерным и обоснованным.

В качестве основных принципов построения модели системы регенерации в данной работе были приняты следующие:

1. Система регенерации должна быть максимально надежной и рассчитанной на весь срок полета (например, до Марса и обратно).

2. Качество получаемой воды должно соответствовать требованиям, предъявляемым к воде для санитарно-гигиенических целей по ГОСТ Р 50804-95 "Среда обитания космонавта в пилотируемом космическом аппарате. Общие медико-технические требования."

3. Степень извлечения чистой воды из исходной должна быть максимально возможной для данных условий.

4. Масса системы должна быть минимизирована.

Цель работы; разработка технологической схемы регенерации санитарно-гигиенической воды на основе баромембранных процессов применительно к длительным космическим полетам.

Для достижения этой цели в диссертации решались следующие задачи:

1. Разработка математической модели работы системы регенерации воды на основе процесса обратного осмоса.

2. Оценка возможности ультрафильтрации как предварительной подготовки санитарно-гигиенической воды.

3. Экспериментальная проверка адекватности представленной модели при работе на модельных растворах и реальной санитарно-гигиенической воде из гермокамерного эксперимента, полученной при обработке текстильных материалов.

Научная новизна. Впервые для условий длительных космических экспедиций предложена схема узла регенерации санитарно-гигиенической воды на основе комплекса баромембранных методов: предварительная обработка - ультрафильтрация на полых волокнах, основная - обратный осмос на рулонном мембранном элементе.

Для данной схемы разработана математическая модель функционирования узла регенерации с учетом длительной работы и факторов изменения качества очищенной воды нри простоях оборудования.

Из принятой гипотезы о диффузии растворенного вещества через поры получена зависимость выравнивания концентраций по обе стороны обратноосмотической мембраны от времени простоя аппарата.

Практическая зпачимость. Разработана методика получения кривых диффузии растворенного вещества через композитную многослойную мембрану, расчета на их основе величин потенциалов взаимодействия поверхности пор с растворенным веществом и селективности обратноосмотических мембран в рабочем режиме.

Представленная программа позволяет прогнозировать поведение системы водообеспечения при длительной эксплуатации мембранной установки. Это может найти применение как при проектировании систем регенерации воды для пилотируемых космических аппаратов, так и для промышленных систем оборотного водоснабжения.

Личный вклад автора заключается в выполнении основного объема теоретических и экспериментальных исследований, изложенных в диссертационной работе, включая разработку теоретических моделей, методик экспериментальных исследований, проведение исследований, анализ и оформление результатов в виде публикаций и научных докладов.

В работе защищаются:

- схема регенерации санитарно-гигиенической воды на основе баромембранных методов - ультрафильтрации и обратного осмоса, позволяющая получать очищенную воду стабильного качества в течение длительного времени, соответствующую ГОСТ Р 50804-95, без замены комплектующих;

- физико-математическая модель изменения концентрации по обе стороны обратноосмотической мембраны от времени простоя аппарата;

- модель работы баромембранного узла регенерации санитарно-гигиенической воды, позволяющая рассчитать его для условий длительной эксплуатации;

- методика снятия кривых диффузии растворенного вещества через многослойную мембрану, расчета потенциала взаимодействия и селективности обратноосмотических мембран.

Апробация работы.

Результаты и положения, изложенные в диссертации, докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях:

1. Доклад на VI Конференции молодых учёных и специалистов, аспирантов и студентов, посвященной Дню космонавтики, Москва, 10 апреля 2007 г.

2. Доклад на Международной конференции "Системы жизнеобеспечения как средство освоения человеком дальнего космоса ", Москва, 24-27 сентября 2008 г.

3. Доклад на XVIII научно-технической конференции молодых ученых и специалистов, Королев, 24-28 ноября 2008 г.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 2 статьи в реферируемых журналах РАН, а также 2 тезисов докладов.

Объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, приложения, и содержит 142 страницы, включает 13 таблиц, 37 рисунков; список литературы включает 93 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы, указаны ее цель и научная новизна, излагаются ее основные научные положения.

В первой главе дан обзор предыдущих исследований по теме работы [Поляков, 1982], [Шумилина и др., 1999] и приведен аналитический обзор литературы, касающихся источников регенерируемой воды на борту ПКА. Основной акцент сделан на санитарно-гигиеническую обработку текстильных материалов, показана необходимость такой обработки. Также приведен обзор методов регенерации санитарно-гигиенической воды. Показано, что наиболее перспективными для этой цели являются баромембранные методы. Детально рассмотрены теоретические основы баромембранных процессов разделения жидких сред.

На основе литературных данных высказано предположение, что наиболее эффективным методом регенерации СГВ является обратный

осмос. Однако, для продления ресурса обратноосмотических мембранных элементов требуется предварительная обработка СГВ методом ультрафильтрации.

Подробно разобран с технологической и теоретической точек зрения процесс ультрафильтрации. Показано, что наибольший интерес для регенерации СГВ представляют половолоконные элементы.

Представлена теория обратного осмоса, впервые предложенная Н.В. Чураевым [Чураев, 1990], которая основана на предположении о наличии тонких пор в обратноосмотических мембранах и объясняющая процесс разделения жидких сред посредством введения потенциала взаимодействия молекул растворенного вещества с поверхностью пор мембраны.

В конце главы представлены выводы из обзора литературы.

Вторая глава посвящена описанию методик проведенных исследований, мембран, жидкостей и экспериментальных установок.

Диффузионный процесс во время простоя оборудования исследовали на плоскорамной электрохимической ячейке, схема которой представлена на рис. 1. В работе использовали три полупроницаемые мембраны: МГА-ЮОП, Е8РА-1 и Беэа! Ав.

4 2 5 3 5 2

4

е.

Рис. 1. Электрохимическая ячейка 1 — крышки, 2 —резиновые прокладки, 3—мембрана, 4, 5 — электроды, б - штуцеры

Исследование процесса обратного осмоса на модельных растворах проводили на установке с плоскорамной ячейкой, схема которой представлена на рис. 2. Использовались те же мембраны, что и для исследования процесса диффузии.

Рис. 2. Схема экспериментальной установки с плоскорамной ячейкой для исследования процесса обратного осмоса. 1 - емкость исходной воды, 2 -насос, 3 - ячейка, 4 - байпасная линия, 5 - линия рецикла концентрата, 6 -линия сброса концентрата, 7 - манометры, 8 - вентили регулировочные, 9 -ротаметры, 10 - емкости для сбора пермеата.

Регенерацию реальной СГВ проводили на макете системы регенерации СГВ, состоящем из связанных между собой установок ультрафильтрации и обратного осмоса.

Изучение процесса ультрафильтрации, а также предварительную очистку натуральной СГВ перед обратноосмотическим элементом, проводили на установке с половолоконным ультрафильтрационным элементом Membrana Medica D200. Фильтрацию проводили в тангенциальном режиме с периодическими обратными промывками.

Обработка предварительно осветленной ультрафильтрацией СГВ проводилась на обратноосмотической установке с рулонным мембранным

элементом Оеза! А в 2521 ТР. Полученный концентрат использовали при обратной промывке ультрафильтрационного элемента.

14

13

6

12

7

В

9

Рис. 3. Схема экспериментальной установки для регенерации СГВ. 1 -бак исходной воды; 2 - сетчатый фильтр; 3 - насос; 4 -ультрафильтрационный модуль; 5 - бак ультрафильтрационного концентрата; б - бак ультрафильтрационного фильтрата; 7 - роторно-пластинчатый насос Ргосоп 1 ¡ЗАЮОГЗ1ВА250; 8 - рулонный элемент Эе$а1 АС 2521ТР; 9 - бак сбора пермеата; 10 - емкость сбора обратноосмотического концентрата; 11 - манометры; 12 - ротаметры; 13 - вентили запорные; 14 - вентили регулировочные.

В третьей главе представлена математическая модель работы системы регенерации СГВ в условиях длительных космических экспедиций. На рис. 4 показана принципиальная схема работы такой системы.

Даны подробные математические описания рабочего, цикла и простоя системы. Особое внимание уделено используемым в модели приближениям. Так неоднородность раствора вдоль плоскости мембраны учитывается введением дополнительного коэффициента £. = Сс /(Сг (х)) и параметра 8, характеризующего толщину слоя концентрационной поляризации (КП).

Рис. 4. Схема установки для регенерации воды.

Для изменения КП в нестационарных условиях определены характерные времена релаксации к стационарному режиму. Для исследования нестационарных эффектов предложено использовать приближение, предполагающее, что время установления локального распределения концентрации вследствие диффузии вдоль направления потока много меньше времени, характеризующего изменение концентрации в системе. Ввиду того, что в большинстве реальных систем фильтрации характерные продольные размеры мембраны всегда много больше высоты канала концентрата а, сделано также дополнительное допущение. А именно, что объем концентрата можно разбить на слабо взаимодействующие

области, с пренебрежимо малым изменением концентрации раствора внутри каждой из них. То есть каждая область характеризуется своей (локальной) средней концентрацией и скоростью потока вдоль мембраны, но вид концентрационного профиля перпендикулярно плоскости мембраны одинаков для всех областей. Отметим, что в приближении полного перемешивания это разбиение сводится к одной области.

Исходя из указанных предположений получены следующие уравнения, описывающие изменения концентраций в рабочем режиме в объеме.

Для объема концентрата:

С2(0 = (С° - «Г1 С,) еэр(-/)+«Г'С,, (1)

'2

где

¿1 = (1 - Щ + Д(1 - <р)а[а-6 + (\-<р)8 + —) -1)]"'.

V Д,

Для объема пермеата:

СМ-М^^-^-^ + С'ай-чО + вр-ай-чО], (2)

\V-Wj

где

А=Ь~1(1- <рХС" - сГ'С,);

в = (\-<р)ь-1а~1й1\

Ш 1Ю

м> = —; т»>, = —.

У.г У.з

Для объема буферной емкости:

ело = г1 {^„2ц'"[1"ехр(~ц,/)Ь^"[1"ехр(~^)] +

\V-W2

+ -еч>(-и>2/)] + В[1- «"¿'О -ехр(-и>2/))]} (3)

Здесь С,0 - начальная концентрация, О - поток, V - объем, Я — степень извлечения, (р - селективность, а - высота канала, 8 - толщина слоя

концентрационной поляризации, О - коэффициент диффузии, v - скорость потока через мембрану.

Изложена физико-математическая модель, описывающая изменение концентрации по обе стороны обратноосмотической мембраны в зависимости от времени простоя аппарата. Модель основана на предположении о диффузии растворенного вещества через мембрану во время простоя аппарата.

с

----С?

✓

/

/

У

/

/

у

У

/

у

/

у

у

у 1

Рис. 5. Диаграмма распределения концентраций в процессе диффузии растворенного вещества через двухслойную мембрану Уравнения диффузии:

д2С, дС, .

&2 дт ' ( )

дх1

дт

Д

дгС, _ ОС,

дхг

дт

(7)

Граничные условия:

х--а:

ох

х = 0: = С2 = С,е*°;

дх дх

х = к: Д_т.

х = Л, + й2:

ах

т Г) 5С" - П 5С' —г— = ио —

ах дх

ЭС,

Г <?ф° = Г •

с =г •

х = Л, +А,+а: ^- = 0.

дх

Начальные условия:

(-1 _ (-! 0. Г* __ .

с -гг° - г" =

Здесь т^ - пористость селективного (активного) слоя; т} - пористость микропористого слоя (подложки).

С помощью преобразования Лапласа найдены следующие решения системы уравнений (4-7) совместно с граничными и начальными условиями для средней концентрации растворенного вещества в области 4 обратноосмотического аппарата.

Для сравнительно малых времен простоя I ~ я/К

_(С°2-С°)

-3 Ч> '

где

К

е ' -1

К

\ _

+ С3°,

(8)

к- - ■ аЬ>е " •

А —--1--,

Я =

ке 0

£>0т3 ^6Ц,от3 20„т2 ^

Для больших времен простоя I» я/К

с" л. г" V

2 ц

(9)

Константа 5 находится посредством «гладкой сшивки» (8) и (9). В частности, если пренебречь отклонением от линейности в (8) на больших временах, получаем:

Г0 лчО /-»0 , (-¡О у

К 2 д

Решая (7, 8) относительно времени «сшивки» ^ и Б, находим:

= 02) 2 К К ц

Таким образом, при I < ^ концентрация С3(0 рассчитывается с помощью выражения (8), при I > ^ с помощью выражения (9), где константы Б, ^определяются соотношениями (12). Среднюю по объему концентрацию С2(0 можно оценить как С2(0 = С2° +С3°- С3(1), что соответствует пренебрежению общим объемом мембраны по сравнению с объемами пермеата и концентрата.

Для описания режима простоя с помощью выражений (8-12) необходимо знать целый ряд параметров: а, Ьь Ь2, О0, От, т2, тэ, Ф0, что часто оказывается затруднительным. Поэтому, в ряде случаев удобнее характеризовать свойства мембраны в режиме простоя двумя феноменологическими параметрами - К и я. В отличие от перечисленных выше восьми параметров константы К в (| могут быть легко оценены экспериментально посредством измерений временной зависимости концентраций в объемах пермеата и концентрата при простое системы.

Полученные решения, а также экспериментальные данные позволили разработать программу, моделирующую циклическую работу системы регенерации.

В четвертой главе представлены результаты экспериментов и их обсуждение.

С помощью экспериментальной электрохимической ячейки (рис. 2) были получены зависимости концентрации по обе стороны мембраны от времени простоя. Характерные кривые представлены на рис. 6.

Характер диффузионных кривых описывается уравнениями, полученными в третьей главе. После аппроксимации экспериментальных

дшшых, представленных в табл. 1, были вычислены значения коэффициентов Ки а затем с помощью уравнения (8) - потенциалы взаимодействия растворенного вещества для трех мембран (табл. 2). Расчетная величина селективности по №С1 оказалась достаточно близкой к паспортным данным и результатам, полученным на ячейке с плоским каналом (табл, 3).

100 200 Э00 400

■ Пермеят ЕЭРА-1 !3 Кан^нтраг ЕЗРА-1

6С0 700 900 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1709 1400

Пврмздгт МГ7ИМП Кои^тлт МГА- !00П Ср«дк«я кон.*мтрацкя

Рис. 6. Экспериментальные зависимости концентрации по обе стороны мембраны от времени

Затем аппроксимировали эти данные по уравнению (9) и находили значения 8 и я/К. Из соотношений (10) и (11) находили «время сшивки» ^ , то есть то время, при котором решения уравнений (8) и (9) совпадают. В этой точке находили значение тангенса угла наклона прямого участка

С,0-С»

графика к оси х, которое соответствовало значению

К

—. Затем из

полученных данных находили значения ц, К и Ф0 . Селективность рассчитывали по формуле 1

?в1 —

ехр

(V

(13)

Таблица 1. Параметры аппроксимации экспериментальных данных

Мембрана с2° + с° 2 С3° Б д/К, мин ¡0, мин

МГА 100 639 103 518 140 -150

Е8РА-1 400 34 360 350 -100

Бева! АС 569 54 456 586 -400

Таблица 2. Коэффициенты К, потенциал Ф0 и расчетная селективность ср для каждой из мембран

Мембрана Ф0 К, мин <7, мин2 9. %

МГА 100 4.64 592 82880 99

Е8РА-1 5.36 946 331100 99,5

Оеэа! Ай 6.04 2287 1340182 99,8

Таблица 3. Экспериментальные значения селективности <р и производительности исследуемых мембран по раствору хлористого натрия с концентрацией концентрата 1500 мг/л

Мембрана 9,% Производительность, л/ м2-ч

МГА 100 97,8 19,2

ЕБРА-1 99,4 33,2

Бева! АО 99,5 33,8

Дальнейшие эксперименты были посвящены получению рабочих характеристик - зависимости производительности мембран от времени работы и температуры. В результате была подтверждена линейная характеристика производительности от температуры в интервале 15 - 25 °С.

За 140 дней работы получены данные снижения удельной производительности мембран (табл. 4).

Таблица 4. Снижение удельной производительности мембран в ходе эксперимента

Мембрана Снижение удельной производительности, л/м2 -ч

Первые 10 дней Последние 10 дней

Е8РА-1 1,415 0,012

ВеБа1 АО 0,72 0,005

МГА-ЮОП 0,565 0,005

Из полученных данных видно, что мембрана Беза1 АО имеет наибольшую селективность и средний показатель проницаемости, падение удельной производительности составляет не более 0,0054% на каждые 1000 литров после первичной усадки мембраны.

Для подтверждения правильности выбранной схемы регенерации СГВ и проверки зависимостей, полученных в третьей главе проведены натурные испытания макета баромембранной системы регенерации СГВ.

Были проведены циклы регенерации воды после стирки белья, полученного в гермокамерном эксперименте с участием человека (для последующей стирки). Всего за время эксперимента было очищено 100 литров СГВ (по 20 литров за цикл). Для первой стирки, а также для восполнения потерь использовался обратноосмотический пермеат водопроводной воды, полученный на той же установке, которая использовалась для эксперимента. Общая степень извлечения чистой воды из исходной составила 80%.

—■— Производительность

0-1-,-,-,-.-,-,-,-,-,-,-,- 1,1

О 20 40 60 80 100

Общее количество пермеата, л

Рис. 7. Зависимость производительности ультрафильтрационного модуля и коллоидного индекса (КИ) от количества полученного пермеата с учетом обратных промывок

На рис. 8 видно, что после первых двух циклов концентрация растворенных веществ в пермеате стабилизируется и не имеет тенденции к росту. Это происходит в связи с понижением концентрации в исходной воде за счет добавления в нее недостающих 20% объема из запасного резервуара. Таким образом, экспериментально показано, что изменение качества пермеата происходит в основном за счет диффузии растворенных веществ из концентрата в пермеат во время длительных простоев оборудования.

5

.. I

О

Общее солесодержание Окисляемость бихроматная Хлориды - Натрий Аммиак

Циклы

Рис. 8. Изменение концентрации растворенных веществ в воде, прошедшей через систему очистки

В конце главы представлена программа для моделирования работы системы в различных режимах, общий вид которой приведен на рис. 9. Расчет изменения концентраций для режима фильтрации и режима простоя осуществляется в программе на основе соотношений, полученных в Главе 3. Переход между режимами осуществляется посредством модификации соответствующих граничных условий для средних концентраций. Деградация мембраны учитывается в виде изменения селективности и производительности при каждом запуске системы. Установить значения этих параметров можно, заполнив соответствующие ячейки в диалоговом окне программы, показанном на рис. 9.

делирогшше^ исте о чистку .^ды..

Мяделирсвйние

Кояичдатео амкгяе

Время простоя (ч)

Один рабочий цикл + простой

Сохранить лрогсйсог.

Сохрани гг. рв^льтаты

ост

0, ЙМ'/Ч) 10

! Яасое 1 За

1 <Ж?ьт

■

-

>¡1500

!тг ¡ояйа—"

¿ЦмШ-У 1'...... !тз |о,ою1

>Фо ¡4,6

5,с«-'.-,/с •'•!:'•

в

0,0193999995529652 !,009Э9ЗД«146326 1,152736902236« 0,171«414£в6?101 0,137598320841755 0,0399999991059303 !,0099599904«26 1,28786623477536 0,230522707104683 0,169891774654388 0,0599999986588955 1,00955999046326 1,41579353809357 0,273636005256653 0,190387503623962 0,07999999821 ¡8607 1,00999999046326 1,53650^4688263 0,317541159СЮ9933 0,223531231284142

Рис, 9. Диалоговое окно программы, используемой для моделирования.

Программа позволяет сделать прогноз поведения системы в зависимости от количества рабочих циклов и различных параметров (рис. 10,11).

С, мг/л

- Расчетная концентрация в пермеате ■ Расчетная концентрация в буферной емкости Экспериментальная концентрация в пермеате

о юо 200 зоо Время, час

Рис. 10. Зависимости изменения концентраций ионов натрия в пермеате и буферной емкости от времени работы установки

Исходный раствор

- Концентрат

........Пермеат

-Буферная емкость

™ч—■

10000

Время, час

Рис. 11. Зависимость общего солесодержания в системе регенерации воды от времени работы, рассчитанная на два года. Результаты математического моделирования предлагаемой системы регенерации воды.

В пятой главе оценены массо-энергетические характеристики предлагаемой схемы регенерации СГВ. Для оценки массоэнергетических характеристик обратноосмотической системы взята за основу система СРВ-СГ. Принимается, что система, построенная на баромембранных процессах (ультрафильтрации и обратном осмосе) отличается лишь присутствием мембранных модулей и конструкцией блока подачи раствора. При этом считается, что разница в эквивалентных массах систем определяется лишь этими различиями.

В таблице 5 приведена сравнительная оценка эквивалентной массы оборудования, которое обеспечивает очистку СГВ в баромембранной и сорбционной системах. Для двухгодичного автономного полета принят общий объем требуемой воды для санитарно-гигиенических нужд и стирки белья 90 м3.

Таблица 5. Сравнительная оценка эквивалентной массы оборудования очистки СГВ

Объем регенерированной воды, м3 Эквивалентная масса оборудования, кг

СРВ-СГ Баромембранная СРВ

10 459 705,35

50 3571 3313,35

90 6423 5921,35

Показано, что система регенерации СГВ, основанная на баромембранных процессах, в условиях двухлетнего космического полета (например, на Марс) имеет преимущество по массе перед системой СРВ-СГ. Преимущество же перед системой, основанной на запасах воды, составит на один полет более 80000 кг.

Несмотря на небольшой выигрыш предлагаемой нами схемы по массовым характеристикам системе СРВ-СГ, основанной только на механической фильтрации и сорбции, такая схема имеет ряд неоспоримых преимуществ, а именно:

- за счет введения узла ультрафильтрации многократно повышается ресурс всей системы в целом, а также происходит обеззараживание системы и, как следствие, обеспечивается микробиологическая чистота регенерированной воды;

- схема, основанная на баромембраиных процессах, обладает способностью к задержанию большего спектра примесей, чем система, основанная исключительно на сорбции;

- повышается универсальность системы, то есть возможна регенерация воды, полученной из различных источников (стирка белья, душ, умывальное устройство и прочие).

ВЫВОДЫ

1. Впервые для условий длителышх космических экспедиций предложена схема регенерации СГВ на основе двух последовательных баромембраиных процессов: предварительная обработка -ультрафильтрация на полых волокнах, основная - обратный осмос на рулонных мембранных элементах с частичным использованием концентрата для обратной промывки полых волокон. Такой узел регенерации имеет низкую эквивалентную массу, большую универсальность и селективность по загрязняющим компонентам.

2. Получена теоретическая зависимость выравнивания концентраций по обе стороны мембраны при простое аппарата из предположения о диффузии растворенного вещества через мембрану. Совпадение характера теоретических и экспериментальных диффузионных кривых, а также потенциалов взаимодействия поверхности пор активного слоя композитных

мембран с растворенным веществом подтверждает правильность полученных решений.

3. В развитие теории обратноосмотического разделения растворов и в соответствии с предложенной схемой разработана математическая модель работы узла регенерации воды из СГВ, позволяющая рассчитывать поведение системы оборотного водоснабжения с подпиткой водой, при ее длительной эксплуатации. С помощью полученных экспериментальных данных и представленной модели возможно рассчитывать основные характеристики системы регенерации: необходимый объем и качество воды запасов, производительность и сменность мембранных элементов и т. п., в зависимости, например, от требований к СГВ.

4. Разработана методика снятия диффузионной кривой и ее обработки с целью нахождения потенциала взаимодействия мембраны с растворенным веществом. Из экспериментальных диффузионных кривых по хлориду натрия для трех различных мембран вычислены соответствующие потенциалы и значения максимальной селективности. Полученные результаты разделяющей способности с точностью до 2% совпали с паспортными данными и экспериментальными рабочими характеристиками исследованных мембран.

5. Проведена многократная обработка нательного белья, полученного в гермокамерном эксперименте с участием человека, и регенерация полученной воды с последующим ее использованием. Анализ полученных данных показал высокую работоспособность предложенной схемы узла регенерации без заметного снижения производительности и селективности, а также соответствие качества регенерированной воды требованиям ГОСТ Р 50804-95 «Среда обитания космонавта в пилотируемом космическом аппарате. Общие медико-технические требования.» по измеренным показателям.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Стариков С. Е. Исследование возможности обеззараживающей ультрафильтрации на полых волокнах.// Материалы VI конференции молодых ученых и специалистов, аспирантов и студентов, посвящешюй Дню космонавтики. - М.: ГНЦ РФ ИМБП РАН, 2006. с. 51

2. Стариков С. Е., Короткова Т. П., Григорьева Е. Г. Разработка технологии регенерации санитарно-гигиенической воды на борту межпланетных космических кораблей.// Материалы конференции «Системы жизнеобеспечения как средство освоения человеком дальнего космоса». -М.: ГНЦ РФ ИМБП РАН, 2008. с. 93-94

3. Стариков С. Е., Синяк Ю. Е., Стариков Е. Н. Об изменении качества пермеата после длительных простоев мембранных аппаратов в замкнутых системах оборотного водоснабжения.// Критические технологии. Мембраны. № 4 (40), 2008. с. 20-24

4. Стариков С. Е., Короткова Т. П., Григорьева Е. Г. Разработка системы регенерации санитарно-гигиенической воды на основе баромембранных процессов для использования на борту межпланетных космических кораблей.// Авиакосмическая и экологическая медицина. № 6/1, 2008. с. 7274

Список цитированных литературных источников

1. Поляков С. В. Регенерация санитарно-гигиенической воды методом обратного осмоса применительно к системам регенерации воды космических кораблей. Дисс. на соискание ученой степени канд. технич. наук. - М.: ИМБП, 1982.

2. Шумилина И. В., Кривобок С. М., Шумилина Г. А. Использование нанофильтрации для регенерации различных видов санитарно-гигиенических вод, полученных в гермозамкнутом объекте // Авиакосм, и эколог, мед. 1999. Т. 33. № 3. - С. 47-51

3. Чураев Н. В. Физикохимия массопереноса в пористых телах. - М.: Химия, 1990.272 с.

Подписано в печать:

16.02.2009

Заказ № 1581 Тираж -100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

ВВЕДЕНИЕ.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. Источники регенерируемой воды на борту пилотируемых космических аппаратов.

1.2. О санитарной обработке текстильных материалов на борту ПКА.

1.2.1. Состав текстильных материалов на борту ПКА, подлежащих санитарной обработке.

1.2.2. О санитарно-гигиенической воде, предназначенной для обработки текстильных материалов.

1.2.3. Состав санитарно-гигиенической воды, полученной от обработки текстильных материалов.

1.2.3.1. Качественный состав моющих средств.

1.2.3.2. Состав пота человека.

1.3. Методы регенерации санитарно-гигиенической воды.

1.4. Баромембранные процессы.

1.4.1. Мембраны.

1.4.2. Общие положения переноса через мембрану.

1.5. Ультрафильтрация.

1.5.1. Особенности процесса.

1.5.2. Основные определения.

1.5.3. Обратная промывка мембран.

1.5.4. Забивание мембран.

1.5.5. Фронтальный и тангенциальный режимы фильтрации.

1.6. Обратный осмос.

1.7. Выводы из обзора литературы.

Глава 2. ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, ИССЛЕДОВАННЫЕ МЕМБРАНЫ И ЖИДКОСТИ. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Описание экспериментальных установок.

2.1.1. Плоскорамная электрохимическая ячейка.

2.1.2. Установка для изучения процесса обратного осмоса.

2.1.3. Макет системы регенерации СГВ.

2.2. Методика исследований.

2.2.1. Исследуемые жидкости и способы их приготовления.

2.2.2. Исследуемые мембраны.

2.3. Методика исследования диффузионного процесса во время простоя оборудования.

2.4. Методика исследования процесса обратного осмоса на ячейке с плоским каналом.

2.5. Методика исследования процесса ультрафильтрации.

2.6. Методика измерения коллоидного индекса.

2.7. Методика исследования процесса обратного осмоса на ячейке с рулонным элементом.

2.8. Погрешности измерений и оценка точности расчетов.

Глава 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ СИСТЕМЫ РЕГЕНЕРАЦИИ ВОДЫ.

3.1. Используемая система регенерации воды.

3.2. Рабочий цикл системы.

3.2.1. Используемые приближения.

3.2.1.1. Учет эффектов, связанных с неламинарностью потока.

3.2.1.2. Эволюция концентрационной поляризации в нестационарных режимах.

3.2.1.3. Описание нестационарных процессов в терминах средних концентраций.

3.2.2. Изменение концентраций в режиме работы.

3.2.2.1. Объем концентрата.

3.2.2.2. Объем пермеата.

3.2.2.3. Буферная емкость.

3.3. Простой системы.

Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

4.1. Нахождение потенциала взаимодействия мембраны и растворенного вещества.

4.2. Сравнение параметров работы мембран на ячейке с плоским каналом.

4.3. Зависимость производительности мембран от времени работы и температуры.

4.4. Многократная регенерация СГВ, полученной в ходе гермокамерного эксперимента с участием человека, на макете баромембранной

4.5. Программа для моделирования.

Глава 5. ОЦЕНКА МАССОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМЫ РЕГЕНЕРАЦИИ САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ВОДЫ,

ОСНОВАННОЙ НА БАРОМЕМБРАННЫХ МЕТОДАХ.

ВЫВОДЫ.

Развитие космонавтики приближает время осуществления длительных полетов человека к другим планетам и создания инопланетных поселений. Одно из абсолютно необходимых для этого условий - научное и практическое решение проблемы жизнеобеспечения человека, длительно оторванного от привычных условий земной биосферы [46].

Классическое положение естествознания о единстве организма и среды лежит в основе всех творческих поисков создания систем жизнеобеспечения человека, как для длительных полетов на космических кораблях, так и для обитания на Луне и планетах. При этом с ростом автономности и длительности полета возрастают требования к физиолого-гигиеническому комфорту космонавтов [50].

В условиях длительных межпланетных экспедиций, когда невозможна доставка одежды и белья с Земли, а масса и объем запасов становятся слишком большими, целесообразно многократно использовать текстильные материалы, периодически подвергая их гигиенической обработке. На современном этапе развития пилотируемой космонавтики большое внимание уделяется проектам освоения ближайших к Земле космических тел — Луны п Марса. Реализация таких проектов возможна лишь при использовании высокотехнологичных систем жизнеобеспечения, способных надежно работать в условиях отрыва от земных ресурсов в течение нескольких лет. В связи с этим появляется необходимость в разработке систем, как можно более замкнутых и универсальных. Особое место среди систем жизнеобеспечения занимает система водообеспечения, так как именно за счет организации круговорота воды может быть получено наибольшее снижение стартового веса космических кораблей. В качестве влагосодержащих отходов на борту пилотируемого космического аппарата можно выделить конденсат атмосферной влаги, мочу, санитарно-гигиеническую воду (СГВ), конденсат электрохимических генераторов и продукт разложения перекиси водорода [33]. Максимальный вклад в объем влагосодержащих отходов дает СГВ. При содержании воды до 99%, в СГВ загрязнения имеют различную природу: это и макрочастицы (волосы, нитки, частицы эпидермиса и пр.), и органические молекулы (белки, жиры, ПАВ), и неорганические соединения (в основном, соли), а также бактерии. Для того, чтобы система регенерации воды (СРВ) обладала низкой эквивалентной массой, она должна базироваться на основе высокопроизводительных и малоэнергоемких процессов регенерации воды с высокими ресурсными характеристиками. К ним относятся, в первую очередь, баромембранные процессы: микрофильтрация, ультрафильтрация, нанофильтрация и обратный осмос.

Так в работе [92] предполагалось, что физико-химическая подсистема регенерации воды может быть построена с использованием одних только мембранных процессов. А в работах [44, 82] рассматривалось применение обратного осмоса для регенерации СГВ душевых процедур.

В последнее время в промышленности наблюдается интенсивное использование ультрафильтрации на полых волокнах как для предварительной обработки исходной воды, так и для финишной очистки стоков перед их сбросом или повторным использованием. Также неуклонно расширяется область применения обратного осмоса [51]. В первую очередь это связано с разработкой композитных мембран, направленной на повышение селективности по таким, например, компонентам как хлористый натрий и мочевина. Одновременно с этим постоянно снижается рабочее давление и увеличивается производительность мембранных элементов.

В качестве основных принципов построения модели системы регенерации в данной работе были приняты следующие: система регенерации должна быть максимально надежной и рассчитанной на весь срок полета (например, до Марса и обратно);

- качество получаемой воды должно соответствовать требованиям, предъявляемым к воде для санитарно-гигиенических целей по ГОСТ Р 50804-95

Среда обитания космонавта в пилотируемом космическом аппарате. Общие медико-технические требования.";

- степень извлечения чистой воды из исходной должна быть максимально возможной для данных условий;

- уровень энергопотребления должен быть минимизирован.

Цель работы: разработка технологической схемы регенерации санитарно-гигиенической воды применительно к длительным космическим полетам.

Для достижения этой цели в диссертации решались следующие задачи.

1. Разработка математической модели работы системы регенерации воды на основе процесса обратного осмоса.

2. Исследование возможности ультрафильтрации как предварительной подготовки санитарно-гигиенической воды.

3. Экспериментальная проверка адекватности представленной модели при работе на модельных растворах и реальной санитарно-гигиенической воде из гермокамерного эксперимента для обработки текстильных материалов.

Научная новизна.

Впервые предложена схема узла регенерации санитарно-гигиенической воды на основе комплекса баромембранных методов: предварительная обработка - ультрафильтрация на полых волокнах, основная - обратный осмос на рулонном мембранном элементе.

Для данной схемы разработана математическая модель функционирования узла регенерации с учетом длительной работы и факторов изменения качества очищенной воды при простоях оборудования.

Из предположения о диффузии растворенного вещества через поры получена зависимость выравнивания концентраций по обе стороны обратноосмотической мембраны от времени простоя аппарата.

Практическая значимость

Разработана методика получения кривых диффузии растворенного вещества через композитную многослойную мембрану. Полученные из экспериментальных диффузионных кривых величины потенциалов взаимодействия поверхности пор с растворенным веществом позволяют рассчитать селективность обратноосмотических мембран в рабочем режиме.

Разработанная программа позволяет прогнозировать поведение системы водообеспечения при длительной эксплуатации мембранной установки. Это может найти применение как при проектировании систем регенерации воды для ПКА, так и для промышленных систем оборотного водоснабжения.

В работе защищаются:

- схема регенерации санитарно-гигиенической воды на основе баромембранных методов — ультрафильтрации и обратного осмоса, позволяющая получать очищенную воду стабильного качества в течение длительного времени, соответствующая ГОСТ Р 50804-95, без замены комплектующих;

- физико-математическая модель изменения концентрации по обе стороны обратно осмотической мембраны от времени простоя аппарата;

- модель работы баромембранного узла регенерации санитарно-гигиенической воды, позволяющая рассчитать его для условий длительной эксплуатации;

- методика снятая кривых диффузии растворенного вещества через многослойную мембрану, расчета потенциала взаимодействия и селективности обратноосмотических мембран.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ а — высота канала концентрата и пермеата; для рулонного мембранного элемента эффективное значение этой величины а/2, м о

С — концентрация, мг/л; кг/ м О - коэффициент диффузии, м7с О — поток, м3/с

2 3 2 g — удельный поток воды через мембрану, л/м -ч; дм /м -с Ь- толщина слоя мембраны, м поток вещества, кг/м -с к — постоянная Больцмана, Дж/К ш— пористость N0 — количество вещества, г Р- давление, Па Ре — критерий Пекле

Я - степень извлечения чистой воды из исходной или универсальная газовая постоянная, Дж-К/моль 8 - площадь поверхности мембраны, м2 Т — температура, К ъ ,ъ — валентность ионов

8 — толщина слоя концентрационной поляризации, м е — диэлектрическая проницаемость

Ф—потенциал взаимодействия иона с поверхностью пор, единицы кТ у - равновесный коэффициент распределения вещества ср — селективность

1-динамическая вязкость воды, Па-с 7с — осмотическое давление, Па о р - плотность раствора, кг/м т — время, с у — скорость потока через мембрану, м/с

4 — отношение концентрации раствора, поступающего на слив к средней концентрации раствора в объеме концентрата - коэффициент концентрационной поляризации

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АПАВ - анионогенное поверхностно-активное вещество

ВПК - биологическое потребление кислорода

КАВ - конденсат атмосферной влаги

КИ - коллодиный индекс

КЛА - космический летательный аппарат

КП - концентрационная поляризация

МФ - микрофильтрация

НПАВ - неионогенное поверхностно-активное вещество

НФ - нанофильтрация

ПАВ - поверхностно-активное вещество

СГВ - санитарно-гигиеническая вода

СМС - синтетическое моющее средство

СРВ - система регенерации воды

СРВ-К - система регенерации конденсата атмосферной влаги

СРВ-СГ - система регенерации санитарно-гигиенической воды

УФ - ультрафильтрация хпк - химическое поглощение кислорода

ВЫВОДЫ

1. Впервые предложена схема регенерации СГВ на основе двух последовательных баромембранных процессов: предварительная обработка — ультрафильтрация на полых волокнах, основная — обратный осмос на рулонных мембранных элементах с частичным использованием концентрата для обратной промывки полых волокон. Такой узел регенерации имеет большую универсальность и селективность по загрязняющим компонентам, при степени извлечения не менее 80%.

2. Получена теоретическая зависимость выравнивания концентраций по обе стороны мембраны во время простоя аппарата из предположения о диффузии растворенного вещества через мембрану. Совпадение характера теоретических и экспериментальных диффузионных кривых, а также теоретических и экспериментальных значений потенциалов взаимодействия поверхности пор активного слоя композитных мембран с растворенным веществом подтверждает правильность полученных решений.

3. В развитие теории обратноосмотического разделения растворов и в соответствии с предложенной схемой разработана математическая модель работы узла регенерации воды из СГВ, позволяющая рассчитывать поведение баромембранной системы оборотного водоснабжения с подпиткой водой при ее длительной эксплуатации. С помощью полученных экспериментальных данных и представленной модели возможно рассчитывать основные характеристики системы регенерации: необходимый объем и качество воды запасов, производительность и сменность мембранных элементов и т. п., в зависимости, например, от требований к СГВ.

4. Разработана методика снятия диффузионной кривой и ее обработки с целью нахождения потенциала взаимодействия мембраны с растворенным веществом. Из экспериментальных диффузионных кривых по хлориду натрия для трех различных мембран вычислены соответствующие потенциалы и значения максимальной селективности. Полученные результаты разделяющей способности с точностью до 2% совпали с паспортными данными и экспериментальными рабочими характеристиками исследованных мембран.

5. Были проведены пять циклов стирки нательного белья, полученного в гермокамерном эксперименте с участием человека, и регенерации полученной воды. Анализ полученных данных показал высокую работоспособность предложенной схемы узла регенерации без заметного снижения производительности и селективности, а также соответствие качества регенерированной воды требованиям ГОСТ Р 50804-95 "Среда обитания космонавта в пилотируемом космическом аппарате. Общие медико-технические требования." по измеренным показателям.

1. Адамович Б. А. Системы обеспечения жизнедеятельности экипажей при кратковременных полетах и полетах средней продолжительности.// «Основы космической биологии и медицины» (Космическая медицина и биотехнология -3). М.: Наука, 1975. - С. 231-249.

2. Андрианов А. П. Исследование и оптимизация работы установок очистки воды методом ультрафильтрации. Автореф. дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. М.: МГСУ, 2003. 22 с.

3. Андрианов А.П., Первов А.Г. Методика определения параметров эксплуатации ультрафильтрационных систем очистки природных вод// Крит, технол. Мембраны. № 2 (18), 2003. с. 3-22

4. Андрианов А. П., Первов А. Г. Оптимизация процесса обработки воды методом ультрафильтрации.//Водоснабжение и сан. техника. 2003. №6, с. 7-9.

5. Берлин А. А. Медико-биологическое обоснование санитарно-гигиенического обеспечения операторов, находящихся в герметично-замкнутых помещениях. Автореф. дисс. на соискание ученой степени доктора биол. наук. М. 1998.

6. Большая Медицинская Энциклопедия, Третье издание, 1983, т. 20, с. 391.

7. Бретшнайдер С. Свойства газов и жидкостей. Инженерные методы расчета. -М.-Л.: Химия, 1966. 536 с.

8. Брык М. Т., Цапюк Е. А. Ультрафильтрация. — Киев: Наук, думка, 1989. -189 с.

9. Воронин Г. И., Поливода А. И. Жизнеобеспечение экипажей космических кораблей. М.: Машиностроение, 1967. - 211 с.

10. Гайдадымов В. Б., Прищеп А. Г., Зарубина К. В. и др. Сорбционный способ регенерации воды для личной гигиены космонавтов.// Космическая биология и авиакосмическая медицина. 1976. Т. 10. № 1. с. 73-75.

11. Глушко В. П. Развитие ракетостроения и космонавтики в СССР. — М.: Машиностроение, 1981. — 208 с.

12. ГОСТ Р 50804-95. Среда обитания космонавта в пилотируемом космическом аппарате. Общие медико-технические требования.

13. Де Гроот С., Мазур П. Неравновесная термодинамика. — М.: Мир, 1964. -456 с.

14. Дерягин Б. В., КоптеловаМ. М. Исследование капиллярного осмоса радиоиндикаторным методом. Коллоид, журн., 1969, 31, № 2, с. 692-698.

15. Дерягин Б. В., Коптелова М. М. Сб. Поверхностные силы в тонких пленках и дисперсных системах. -М.: Наука, 1972. с. 169

16. Дерягин Б. В., Крылов Н. А., Новик В. Ф., Гончаров Г. В. — В кн.: Поверхностные силы в тонких пленках и устойчивость коллоидов. М.: Наука, 1974, с. 164-167

17. Дерягин Б. В., Ландау Л. Д.// Журн. ЭТФ. 1941. Т. II, № 12. с. 802-821

18. Дерягин Б. В., Сидоренков Г. П., Зубащенко Е. А., Киселева Е. В. Коллоидн. журн., 9, 335, 1947.

19. Дерягин Б. В., Чураев Н. В.// Коллоидн. журн., 38, 1976. с. 438-449

20. Дерягин Б. В., Чураев Н. В., Мартынов Г. А., Старов В. М. Химия и технология воды, 1981, т. 3, № 2, с. 99-104

21. Дерягин Б. В., Чураев Н. В., Мулл ер В. М. Поверхностные силы. М.: Наука, 1985. 398 с.

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

23. Духин С. С., Дерягин Б. В. В кн.: Исследования в области поверхностных сил. -М.: Наука, 1967. с. 304-324

24. Духин С. С., Дерягин Б. В. Электрофорез. -М.: Наука, 1976. 332 с.

25. Духин С. С., Ярощук А. Э. Коллоидн. ж., т. 44, № 5, 1982. - с. 884-895

26. Дущенко В. П., Романовский И. А. Журн. физ. химии, 1970, т. 44, № 6, с. 1479-1484

27. Дытнерский Ю. И. Баромембранные процессы. — М.: Химия, 1986. с. 31, 113-137

28. Дытнерский Ю. И. Обратный осмос и ультрафильтрация. М.: Химия, 1978. 352 с.

29. Дытнерский Ю. И., Свитцов А. А., Жилин Ю. Н.// ТОХТ. № 6, 1980. с. 930932

30. Залогуев С. Н., Борщенко В. В. Санитарно-бытовое обеспечение длительных космических полетов. — В кн.: Научные чтения по авиации и космонавтике. — М.: Наука, 1980, с. 218.

31. Ильин В. И., Колесников В. А., Паршина Ю. И. Электрофлотационная очистка бытовых стоков, содержащих моющие средства// Сантехника. № 5, 2001.

32. Карелин Ф. Н. Обессоливание воды обратным осмосом. М.: -Стройиздат, 1988. с. 26-30

33. Космическая биология и медицина. Обитаемость космических летательных аппаратов, т. II М.: Наука, 1994. - С. 185-205, 337-374.

34. Космическая биология и медицина. В 2-х томах. Том 1. Медицинское обеспечение длительных полетов. М.: ООО "Аником", 2001.

35. Краткий справочник физико-химических величин / Под ред. К. П. Мищенко и А. А. Равделя. -М.-Л.: Химия, 1965. 159 с.

36. Лойцянский Л.Г., Механика жидкости и газа: Учеб. для вузов — 7-е издание, испр. М. Дрофа, 2003 - 840 с.

37. Лукиных Н. А. Очистка сточных вод, содержащих синтетические поверхностно активные вещества. — М.: Стройиздат, 1972.

38. Малоземов В. В., Рожнов В. Ф., Правецкий В. Н. Системы жизнеобеспечения экипажей летательных аппаратов. — М.: Машиностроение, 1986.-с. 62-232.

39. Мартынов Г. А., Старов В. М., Чураев Н. В. К теории мембранного разделения растворов. -Коллоидн. журн., 1980, т. 42, № 3, с. 489-499

40. Миташова Н. Экологические аспекты технологий «влажной» чистки.// Современная химчистка и прачечная. 2001. № 5.

41. Мулдер М. Введение в мембранную технологию: Пер. с англ. -М.: Мир, 1999. с. 16-35

42. Плетнев М. Ю. Косметико-гигиенические моющие средства. -М. 1990, 135 с.

43. Поляков С. В. Регенерация санитарно-гигиенической воды методом обратного осмоса применительно к системам регенерации воды космических кораблей. Дисс. на соискание ученой степени канд. технич. наук. М.: ИМБП, 1982.

44. Поляков С. В., Волгин В. Д., Синяк Ю. Е. и др. Регенерация санитарно-гигиенической воды для условий длительных космических полетов при помощи обратного осмоса// Космическая биология, № 2, 1984. с. 78-80

45. Поляков Ю. С. Ультра- и микрофильтрация в половолоконных аппаратах с образованием осадка на поверхности мембран. Дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук. -М.: МГУИЭ, 2004. 150 с.

46. Проблемы создания замкнутых экологических систем. — М.: Наука, 1967. -259 с.

47. Рабинович В. А., Хавин 3. Я. Краткий химический справочник. Л.: Химия, 1978.-392 с.

48. Рябчиков Б. Е. Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования. М.: ДеЛи принт, 2004. с. 57-59

49. Свитцов А. А. Введение в мембранную технологию. — М.: ДеЛи принт, 2007. с. 11-13

50. Системы жизнеобеспечения космических кораблей и скафандров. Под ред. Хазена И. М., Мараказова А. И. М.: ИМБП, 1967. - 193 с.

51. Слесаренко В. Н., Слесаренко В. В. Судовые опреснительные установки. Владивосток: Морской Государственный Университет, 2001. 448 с.

52. Стариков Е. Н. Процесс мембранной дистилляции в системе регенерации воды из мочи применительно к условиям пилотируемого космического аппарата. Дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук. - М.: ИМБП, 1987, 182 с.

53. Старов В. М., Чураев Н. В. Влияние структурной неоднородности обратноосмотической мембраны на ее селективные свойства.// Коллоидн. ж., 1981, т. 43, №4, с. 698-703.

54. Технический справочник по обработке воды: Пер. с французского, т. 1. СПб.: ГУЛ «Водоканал Санкт-Петербурга», 2007. с. 279-290

55. Технологические процессы с применением мембран./ Пер. с англ, под.ред. Мазитова Ю. А. -М.: Мир, 1976. 370 с.

56. Толкачевская Н. Ф. Химический состав крови, секретов, экскретов и жидкостей нормального человеческого организма. -М.: Медгиз, 1940. 119 с.

57. Чижов С. В., Синяк Ю. Е. Водообеспечение экипажей космических кораблей.// Проблемы космической биологии, т. XXIV. М.: Наука, 1973. 268 с.

58. Чураев Н. В. Физикохимия массопереноса в пористых телах. — М.: Химия, 1990. 272 с.

59. Шлихтинг, Г. Теория пограничного слоя, пер. Г.А. Вольперта с пятого немецкого издания, исправленный по шестому (американскому) изданию под редакцией Л.Г.Лойцянского, изд. Наука, Главная редакция физико-математической литературы, Москва, 1974.

60. Шумилина И. В., Кривобок С. М., Шумилина Г. А. Использование нанофильтрации для регенерации различных видов санитарно-гигиенических вод, полученных в гермозамкнутом объекте // Авиакосм, и эколог, мед. 1999. Т. 33. №3.-С. 47-51

61. Юдин А. М., Сучков В. Н., Коростелин Ю. А. Химия для вас. М.: Химия, 1987. 192 с.

62. Ярощук А. Э. -Коллоидн. ж., 1983, т. 45, № 1, с. 140-148

63. Bechhold Н. Z. Physic Chem., 60, 257, (1907)

64. Bresler Е. Н., Mason Е. A., Wendt R. P. Biophys. Chem., vol 4, № 3, p. 229-236, 1976

65. Chia-Chi Ho, Andrew L. Zydney. Measurement of membrane pore interconnectivity// Journal of Membrane Science, № 170, 2000, p. 101-112

66. Churaev N. V., Starov V. M. J. Colloid and Interface Sci., 1982, vol. 89, № 1, p. 77-85.

67. Clemendson G. M. // Astronautic. 1959. Vol. 1, 4. P. 133-139.

68. Darcy H. P. G. Les Fontainer Publiques de la Ville de Dijon Victor Dalmont, Paris, 1856.

69. Derjagin В. V., Churaev N. V. J. Colloid Interface Sci., 62, 369, 1977.

70. Derjagin В. V., Churaev N. V., Martynov G. A. The theory of the reverse osmosis separation using fine-porous membranes. — J. Colloid and Interface Sci., 1980, v. 75, №2, p. 419-434

71. Derjagin В. V., Dzyaloshinski I. E., Koptelova M. M., Pitaevski L. P. Disc. Faraday Soc., 40, 246, 1965.

72. Heyde M. E., Peters C. R., Anderson J. E. J. Colloid and Interface Sci., 1975, vol. 50, № 3, p. 467-478

73. Hoextra P., Doyle W. T. J. Colloid and Interface Sci., 1971, vol. 36, № 4, p. 513-521

74. Jacazio G., ProbsteinR. F. a. o., J. Phys. Chem., 76, 4015, 1975.

75. Kedem O., Katchalsky A. Biochim. Biophys. Acta, vol. 27, № 2, p. 229-236, 1958.

76. Laksminarayanaiah N. Transport phenomena in membranes, Acad. Press, Ney York, 1969. 517 p.

77. Lee P. I., Home F. H. Conf. Int. Thermodyn. Chem., 4th, 5. 5, 1975.

78. Michaels A. S., Ultrafiltration в книге: Progress in Separation and Purification, V. 1, E. S. Perry, Ed., Interscience, N. Y., 1968, p.297

79. Nicolaisen B. Developments in membrane technology for water treatment// Desalination. № 153,2002. p. 355-360

80. Polyakov S. V., Maksimov E. D., Starikov E. N., Sinyak Yu. E. On the design of a wash wastewater treatment unit for interplanetary manned spaceships.// 45th Congress of the International Astronautical Federation. Jerusalem, 1994.

81. Putnam D. F., Wells G. W. Water recovery for spacecraft application // XXIV Intern. Astronaut. Cong. Baku, 1973. P. 45-55.

82. Pure water handbook. Minnetonka: Osmonics, 1997. p. 54, 117-118

83. Shumilina I.V. Prospective technologies and equipment for sanitary-hygienic measures for life-support systems/ZAdvances in Space Research. 40. 2007. p. 17351740

84. Slonim A. R., Rotz A. I., Herald А. В., London S. A. Portable water standarts for aerospace systems //Aerospace Med. 1967. Vol. 37, 8. P. 789-799.

85. Sourirajan S. Reverse osmosis. L.: Logos, 1970. 578 p.

86. Sourirajan S. Pure and Appl. Chem., 1978, vol. 50, № 7, p. 593-615

87. Spiegler K. S., Kedem O. Desalination, 1966, vol. 1, p. 311-318.

88. Staverman A. J., Kruissink Ch. A., Pals D. T. F. Trans. Faraday Soc., 64, 2805, 1965.

89. Strathmann H. Membrane separation process: current relevance and future opportunities// AlChE Journal. V. 47, № 5, 2001. p. 1077-1087

90. Yeh H. M., Wu H. H. Membrane ultrafiltration in combined hollow-fiber module systems// Journal of membrane science. № 124, 1997. p. 93-105