Электрохимические, кинетические и структурные характеристики электромембранного извлечения ионов Fe2+, Mn2+, Mg2+ из технологических и сточных вод гальванических производств тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.03, кандидат наук Левин Александр Александрович

• Левин Александр Александрович
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Левин Александр Александрович

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ПО МЕТОДАМ ОЧИСТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РАСТВОРОВ И СТОЧНЫХ ВОД

1.1 Классификация промышленных растворов

1.2 Классические методы разделения технологических и сточных вод

1.2.1 Гидромеханические методы

1.2.2 Тепловые методы

1.2.3 Биологические методы

1.2.4 Физико-химические методы

1.2.5 Мембранные методы обработки растворов

1.3 Модели, применяемые при описании электрохимических мембранных процессов разделения растворов

1.3.1 Пористая модель

1.3.2 Модель «растворение-диффузия»

1.3.3 Термодинамическая модель

1.3.4 Фрикционная модель

1.3.5 Уравнения переноса при электробаромембранном разделении растворов

1.4 Методы анализа структурных характеристик полупроницаемых мембран

1.5 Методы расчета технологических параметров электромембранных аппаратов

1.6 Технологическое оформление электромембранных процессов

1.7 Выводы по первой главе, формулировка цели и задач исследования

2

ГЛАВА 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Объекты исследования

2.2 Методики растровой электронной микроскопии и рентгенодифрактометрического исследования состояния воды в поверхностных слоях и кристалличности мембран

2.3 Методика исследования деградации поверхностных слоев термическими методами

2.4 Установка и методика исследования электросорбционной емкости

2.5 Установка и методика для исследования электродиффузионной проницаемости

2.6 Установка и методика для исследования вольт-амперных характеристик, коэффициента задержания и удельного выходного потока

2.7 Выводы по второй главе

ГЛАВА 3 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ СТРУКТУРНЫХ, ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ И КИНЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОМЕМБРАННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РАСТВОРОВ

3.1 Исследования состояния воды, аморфности и структурных характеристик ультрафильтрационных мембран УАМ-50 и УАМ-100

электронно-микроскопическим и рентгенодифрактометрическим методами

3.2 Исследование деградации поверхностных слоев в мембранах УАМ-100,

УАМ-150 и МГА-95 методом термогравиметрии

3.3 Исследования кристалличности в мембранах УАМ-50 и УАМ-100 методом дифференциально-сканирующей калориметрии

3.4 Исследование вольт-амперных характеристик

3.5 Исследование электросорбционной емкости и электродиффузионной проницаемости мембран

3.6 Исследование коэффициента задержания и удельного выходного потока в процессе электрохимического мембранного извлечения ионов

3.7 Выводы по третьей главе

ГЛАВА 4 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОБАРОМЕМБРАННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ РАСТВОРОВ, СОДЕРЖАЩИХ ИОНЫ ЖЕЛЕЗА, МАРГАНЦА И МАГНИЯ

4.1 Математическое определение коэффициентов массопереноса в процессе электрохимического мембранного извлечения ионов железа, марганца и магния из технологических растворов, осложненного концентрационной поляризацией

4.2 Методика учета гидродинамики потока в аппаратах рулонного типа

4.3 Методика расчета объема и массы электробаромембранного аппарата трубчатого вида для очистки промышленных растворов

4.4 Выводы по четвертой главе

ГЛАВА 5 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОФОРМЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОБАРОМЕМБРАННЫХ ПРОЦЕССОВ В ОЧИСТКЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РАСТВОРОВ ОТ ИОНОВ ЖЕЛЕЗА, МАРГАНЦА И МАГНИЯ

5.1 Разработка электробаромембранного аппарата плоскокамерного типа с охлаждением раствора и ионообменными гранулами

5.2 Разработка электробаромембранного аппарата трубчатого типа

5.3 Электробаромембранный аппарат плоскокамерного типа с низким гидравлическим сопротивлением

5.4 Разработка технологической схемы очистки технологических растворов от ионов железа, марганца и магния

5.5 Расчет эколого-экономической эффективности

электробаромембранного извлечения ионов металлов из технологических растворов и сточных вод

5.6 Выводы по пятой главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

£р - коэффициент распределения;

См - концентрация растворенного вещества в мембране, кг/м3;

Сисх - концентрация растворенного вещества в исходном растворе, кг/м3;

тм - масса растворенного вещества в мембране, кг;

Ум - объем мембраны, м3;

3 - толщина мембраны, м;

Уисх - объем исходного раствора, м3;

Рэд - коэффициент электродиффузионной проницаемости, кг/(Ас); У2 - объем исследуемого раствора, м3; М - масса проницаемого вещества, кг; I - плотность тока, А/м2; Гт - рабочая площадь мембраны, м2;

С1 - концентрации растворенного вещества в исходном растворе, кг/м3; С2 - концентрации растворенного вещества, перешедшего через мембрану, кг/м3;

т - время проведения эксперимента, с;

Яе - критерий Рейнольдса;

V - линейная скорость потока, м/с;

Ь - длина аппарата, м;

Б - коэффициент диффузии, м2/с;

Q - массовый расход растворителя, м3/ч;

Я - коэффициент задержания;

Спер - концентрация растворенного вещества в пермеате, кг/м3;

J - удельный выходной поток, м3/(м2 с);

Упер - объем собранного пермеата, м3;

Т - температура раствора, К;

О - удельная производительность, м3/ч;

А^ - движущая сила процесса;

АР - трансмембранное давление, МПа;

Ко - мера сопротивления, которая оказывает мембрана на перенос вещества;

^ - совмещенный потенциал;

21 - заряд иона, Кл;

F - постоянная Фарадея, Кл/моль;

и - электрический потенциал, В;

та - средняя величина диаметра капилляров, мкм;

8а - среднее квадратичное отклонение капилляров а от направления в пористой среде;

х0, - характерные размеры для двух поперечных координат;

Лр - гидравлическая проницаемость мембраны;

5 - коэффициент отражения (отсечки) Ставермана;

Ла - диффузионная проницаемость мембраны, м2/с ;

¥у - фрикционная сила, действующая между частицами;

Х - коэффициент трения;

аи - изменение внутренней энергии, Дж;

5^ - количество теплоты, Дж;

5^ - совершенная работа, Дж;

5Ук - изменение обьема, м3;

5пгк - число молей компонента ¡, поступающих в выделенную часть системы; 55 к - изменение энтропии, Дж/К; р1о - стандартный химический потенциал, дж/моль; VI - парциальный мольный объем компонента, ¡; СК - степень кристалличности, %;

/0 - суммарная интенсивность рассеяния от аморфных и кристаллических фаз;

1а - интенсивность рассеяния в аморфной фазе;

X - длина волны рентгеновского излучения, нм;

20 - угол дифракционного рассеивания, о;

ДСК - дифференциально-сканирующая калориметрия;

ТГ - термогравиметрия;

РСА - рентгеноструктурный анализ; ФРР - функция радиального распределения; ВАХ - вольт-амперные характеристики; а - степень дегидратации; Е - энергия активации, кДж/моль; Ь - расстояние между мембранами, м;

С(х) - средняя по сечению концентрация раствора в межмембранном канале, кг/м3;

и - средняя скорость потока жидкости в межмембранном канале, м/с; Ей - критерий Эйлера; г - плотность раствора, кг/м3;

в - коэффициент массоотдачи от раствора к поверхности мембраны, м/с; ^ - коэффициент, учитывающий конструкцию разделительного элемента.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Ежегодно объем выпускаемой продукции гальванических производств становится больше, это необходимо для удовлетворения потребностей растущего населения Земли. В Российской Федерации по оценке специалистов существует сегодня около 7000 цехов, занимающихся гальваническим производством. Гальваническое производство является одним из крупнейших потребителей воды, металлов, достаточно дорогих химических реактивов, их сточные воды являются токсичными и вредными, так как содержат примеси тяжелых металлов, неорганических кислот и щелочей, поверхностно-активные вещества и другие высокотоксичные соединения. Кроме того, с технологическими водами гальванопроизводств безвозвратно уносится 2/3 содержащихся в них металлов, среди которых такие металлы, как магний и марганец. Так, например, применение магниевых сплавов в качестве конструкционного материала позволяет существенно сократить массу деталей по сравнению с алюминиевыми сплавами на 20... 30%, а стали и чугуна - на 50... 75%. Одним из наиболее рациональных путей для достижения этих целей является создание локальных систем очистки с извлечением ценных компонентов и использованием очищенных вод в оборотном цикле. Но сегодня существующие методы очистки сточных вод не позволяют достичь предельно допустимых концентраций (ПДК) ионов тяжелых металлов в очищенной воде. Наиболее перспективными являются мембранные методы очистки, в частности электрохимические мембранные методы, которые наряду с очисткой воды могут дифференциально извлекать ионы металлов, получать католиты и анолиты с заданными физико-химическими свойствами. Кроме вышеперечисленных достоинств, электромембранные методы по сравнению с существующими способами (реагентным, биологическим, физической обработкой) характеризуются малой металло- и энергоемкостью, безреагентностью и простотой конструктивного оформления [1, 2].

Исследования выполнены при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований на 2019-2021 гг., проект РФФИ № 19-3890117 «Состояние воды, структурные и кинетические характеристики полупроницаемых мембран при электрохимическом мембранном извлечении ионов железа, магния и марганца из технологических и сточных вод».

Исследования диссертационной работы опирались на материалы отечественных и зарубежных ученых в области мембранных и электромембранных методов очистки и регенерации промышленных растворов и сточных вод: Ю. И. Дытнерского, М. Мулдера, Т. Брока, М. Т. Брыка, В. А. Шапошника, Н. В. Чураева, В. П. Дубяги, С. Т. Хванга,

A. П. Перепечкина, Е. Е. Каталевского, А. Г. Первова, В. И. Васильевой,

B. И. Заболоцкого, К. К. Полянского, А. И. Ключникова, С. И. Лазарева и др.

Объект исследования: мембраны, технологические и сточные воды гальванических производств, содержащие ионы Бе2+, Мп2+ и Mg2+.

Предмет исследования: электрохимические, кинетические и структурные характеристики электромембранного процесса.

Цель работы: исследовать электрохимические, кинетические и структурные характеристики полупроницаемых мембран при электромембранном извлечении ионов Бе2+, Мп2+, М§2+ из технологических и сточных вод гальванических производств.

Задачи работы:

1 . Разработать методики для получения микрофотографий с помощью растровой электронной микроскопии, рентгенодифрактометрических и термогравиметрических исследований порового пространства, состояния воды и структурных характеристик в активных и дренажных слоях полупроницаемых мембран УАМ-50, УАМ-100 и МГА-95.

2. Методом растровой электронной микроскопии изучить поровое

пространство мембран УАМ-50 и УАМ-100. Получить рентгеновские

дифрактограммы, характеризующие состояние воды, изменение структуры

активного и дренажного слоев полупроницаемых мембран УАМ-50, УАМ-

10

100 и МГА-95. Методом термогравиметрии исследовать деградацию поверхностных слоев мембран УАМ-100, УАМ-150 и МГА-95 в температурном интервале от 30 до 300 С. Методом дифференциально-сканирующей калориметрии исследовать изменение кристалличности в композиционных ацетатцеллюлозных мембранах УАМ-100, УАМ-150 и МГА-95.

3. Экспериментально исследовать вольт-амперные характеристики, электросорбционную способность и электродиффузионную проницаемость мембран в зависимости от плотности тока и вида растворенного вещества.

4. Получить экспериментальные данные удельного выходного потока и коэффициента задержания для мембран УАМ-50, УАМ-100, МГА-95 и МГА-100 в результате разделения растворов, имеющих в составе ионы Ге2+, Мп2+, М§2+, в зависимости от изменения трансмембранного давления и плотности тока.

5. Получить эмпирические коэффициенты и усовершенствовать математические формулы для теоретического нахождения численных значений коэффициента задержания и выходного потока, позволяющих спрогнозировать результаты основных кинетических характеристик мембран УАМ-50, УАМ-100, МГА-95, МГА-100.

6. Предложить математическое описание и разработать методику для расчета коэффициентов массоотдачи мембранного процесса, осложненного концентрационной поляризацией.

7. Разработать методику для расчета общего объема разделяемого раствора и объемов камер в электробаромембранных аппаратах плоскокамерного и рулонного типов, преемственность которых подтверждена свидетельствами о государственной регистрации программ для ЭВМ.

8. Разработать конструкции аппаратов плоскокамерного и рулонного типов, предназначенных для извлечения ионов металлов из технологических

растворов гальванических производств электромембранным методом, подтвержденных патентом.

9. Совершенствовать технологическое оформление процесса электробаромембранного извлечения ионов Бе2+, Мп2+ и М§2+ из технологических и сточных вод и его экономически обосновать.

Научная новизна.

Экспериментально получены данные и проанализированы зависимости по вольт-амперным, электросорбционным и электродиффузионным характеристикам электробаромембранных систем.

Получены экспериментальные данные по поровому пространству, состоянию воды, кристалличности и размеру кристаллов, влияющие на структурные превращения в межфазных и дренажных слоях композиционных полупроницаемых мембран УАМ-50, УАМ-100 и МГА-95.

Получены зависимости коэффициента задержания и выходного потока от трансмембранного давления, плотности тока в процессе извлечения ионов Бе2+, Мп2+ и М§2+ из технологических и сточных вод с применением мембран УАМ-50, УАМ-100, МГА-95, МГА-100.

Усовершенствованы аппроксимационные зависимости и эмпирические коэффициенты, позволяющие спрогнозировать основные кинетические характеристики, электросорбционную емкость, электродиффузионную проницаемость, коэффициент задержания и удельный выходной поток для разделения технологических растворов гальванических производств.

Выполнена оценка влияния концентрационной поляризации на процесс электрохимического мембранного разделения растворов с учетом гидродинамики потока раствора и массопереноса в межмембранном канале аппарата. Получены критериальные зависимости для разработки и проектирования лабораторных, пилотных и промышленных электробаромембранных аппаратов и установок. По результатам расчета построены кривые по локальным коэффициентам массоотдачи в зависимости

критерия Яе и трансмембранного давления для водных растворов, содержащих Бе804, МпБ04, М§Б04, , и мембран МГА-95 и МГА-100.

Практическая значимость.

Разработаны методики для расчета общего объема разделяемого раствора и объемов камер в электробаромембранных аппаратах плоскокамерного и рулонного типов.

На основе теоретических и экспериментальных данных разработана программы для ЭВМ: (№ 2020613300) позволяющая рассчитывать общий объем разделяемого раствора, объемы электробаромембранных камер плоскокамерного аппарата, массу диэлектрического материала для разработки конструкции аппарата; (№ 2020613300) позволяющая рассчитать массу и объем аппарата трубчатого типа для очистки промышленных растворов машиностроительных и химических производств.

Предложены конструкции электробаромембранных аппаратов, обладающих патентной чистотой (патенты РФ на изобретение № 2625668, 2718037, 2744408), для регенерации, разделения и дифференцированного извлечения ионов из промышленных растворов.

Модернизирована технологическая схема извлечения Бе2+, Мп2+ и М§2+ из технологических и сточных вод металлургических производств. Результаты исследований приняты к внедрению на предприятиях Тамбовской области АО «ТАГАТ» им С. И. Лившица, ООО «ИНФРАСТРУКТУРА» и в учебный процесс ТГТУ.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Разработать методики для получения микрофотографий с помощью растровой электронной микроскопии, рентгенодифрактометричеких и термогравиметрических исследований порового пространства, состояния воды и структурных характеристик в активных и дренажных слоях полупроницаемых мембран УАМ-50, УАМ-100 и МГА-95.

2. Методом растровой электронной микроскопии изучить поровое пространство мембран УАМ-50 и УАМ-100. Получить рентгеновские дифракто-

13

граммы, характеризующие состояние воды, изменение структуры активного и дренажного слоев полупроницаемых мембран УАМ-50, УАМ-100 и МГА-95. Методом термогравиметрии исследовать деградацию поверхностных слоев мембран УАМ-100, УАМ-150 и МГА-95 в температурном интервале от 30 до 3000 °С. Методом дифференциально-сканирующей калориметрии исследовать изменение кристалличности в композиционных ацетатцеллюлозных мембранах УАМ-100, УАМ-150 и МГА-95.

3. Экспериментально исследовать вольт-амперные характеристики, электросорбционную способность и электродиффузионную проницаемость мембран в зависимости от плотности тока и вида растворенного вещества.

4. Получить экспериментальные данные удельного выходного потока и коэффициента задержания для мембран УАМ-50, УАМ-100, МГА-95 и МГА-100 в результате разделения растворов, имеющих в составе ионы Ге2+, Мп2+ и М§2+, в зависимости изменения от компонентного состава раствора, трансмембранного давления и плотности тока.

5. Получить эмпирические коэффициенты и усовершенствовать математические формулы для теоретического нахождения численных значений коэффициента задержания и выходного потока, позволяющих спрогнозировать результаты основных кинетических характеристик мембран УАМ-50, УАМ-100, МГА-95, МГА-100.

6. Предложить математическое описание и разработать методику для расчета коэффициентов массоотдачи мембранного процесса, осложненного концентрационной поляризацией.

7. Разработать методику для расчета общего объема разделяемого раствора и объемов камер в электробаромембранных аппаратах плоскокамерного и рулонного типов, преемственность которых подтверждена свидетельствами о государственной регистрации программ для ЭВМ.

8. Разработать конструкции аппаратов плоскокамерного и рулонного

типов, предназначенных для извлечения ионов металлов из технологических

растворов гальванических производств электромембранным методом, подтвержденных патентом.

9. Совершенствовать технологическое оформление процесса электробаромембранного извлечения ионов Бе2+, Мп2+ и М§2+ из технологических и сточных вод и его экономически обосновать

Методики и методы диссертационного исследования. В основу методик данного исследования легли как общенаучные, так и частнонаучные методы познания: гравиметрический, кинетический, гидродинамический, термогравиметрический методы, дифференциально-сканирующей калориметрии и рентгеноструктурного анализа. Приведенные в данной работе методы основаны на математическом моделировании, теоретических основах тепло- и массопереноса в ультрафильтрационных мембранах, для проверки адекватности полученных аппроксимационных зависимостей.

Степень достоверности. Все результаты, выводы и положения были получены на основании обширного теоретического и экспериментального материала с использованием законов сохранения массы и энергии. При этом достоверность основных положений и выводов диссертации обеспечивается использованием комплекса апробированных экспериментальных методов, воспроизводимостью результатов экспериментов, корреляцией их с имеющимися литературными данными, статистической оценкой экспериментальных данных с доверительной вероятностью 0,95. Отклонение результатов эксперимента и расчета по основным кинетическим коэффициентам процессов ультрафильтрационного концентрирования растворов не превышало ±15%.

Личный вклад автора заключается в формулировании цели и задач исследования, выборе методик исследования для решения поставленных задач, планировании и проведении экспериментальных исследований и их интерпретации, и разработке методик расчета.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Электрохимические, кинетические и структурные характеристики электромембранного извлечения ионов Fe2+, Mn2+, Mg2+ из технологических и сточных вод гальванических производств»

Апробация работы.

Результаты диссертационной работы обсуждались на семинарах и международных конференциях: Международной научно-инновационной молодежной конференции «Современные твердофазные технологии: теория, практика и инновационный менеджмент» (Тамбов, 2017 и 2019 гг.); Международной научно-практической конференции «Виртуальное моделирование, прототипирование и промышленный дизайн» (Тамбов, 2017 и 2018 гг.); Международной студенческой школе-конференции по экологии (Владикавказ, 2017); Международной конференции «Актуальные вопросы электрохимии, экологии и защиты от коррозии» (Тамбов, 2019); II Международной конференции «Фундаментальные и прикладные вопросы электрохимического и химико-каталитического осаждения и защиты металлов и сплавов», посвященной памяти чл.-корр. РАН Ю. М. Полукарова (Москва, 2020).

Публикации.

Материалы диссертационных исследований опубликованы в 30 работах, в том числе в 5 статьях в изданиях, индексируемых в международной базе цитирования WoS и Scopus, 10 статей, рекомендованных ВАК РФ. Получено 3 патента РФ на изобретения и две программы для ЭВМ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка используемых источников (157 работ отечественных и зарубежных авторов). Работа изложена на 196 странице машинописного текста, содержит 19 таблиц, 72 рисунка и 5 приложения.

Благодарность. Автор выражает благодарность сотрудникам НОЦа в области безотходных и малоотходных технологий, а также преподавателям кафедры МИГ, профессору О. А. Абоносимову и доцентам К. В. Шестакову и И. В. Хорохориной

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ПО МЕТОДАМ ОЧИСТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РАСТВОРОВ И СТОЧНЫХ ВОД

1.1 Классификация промышленных растворов

Гальваническое производство - это основная часть машиностроительного предприятия, типографии и иной металлообработки. Основная роль гальванических покрытий заключается не только в повышении декоративности, а главное - в приобретении изделий дополнительной твердости, устойчивости к коррозии и износостойкости. Поэтому метод гальванического покрытия металлов нашел широкое применение в различных отраслях промышленности.

Сточные воды гальванических производств с позиции токсичности являются опасными, потому что содержат высокотоксичные ингредиенты -тяжелые металлы. Для очистки технологических вод гальванопроизводств разработано большое количество технологических схем.

Гальванические производства являются крупнейшими потребителями водных ресурсов страны. Большое потребление водных ресурсов связано с применением воды во многих процессах гальванической обработки металлов: обработка деталей, приготовление электролитов, мойка оборудования и готовых изделий. При этом 50...80% составляют сточные воды, в которых присутствуют соединения и ионы таких веществ, как хром, цинк, медь, никель, цианиды, а также кислоты, щелочи, примерно 50. 80 %.

В сточных водах могут иметься соединения тяжелых металлов практически всех видов, но большее количество - третьего и четвертого видов. При промывке деталей, инструментов и оборудования гальванических производств тяжелые металлы могут попадать в сточные воды.

Сточные воды, загрязненные растворимыми соединениями тяжелых металлов, образующихся в процессах обработки деталей

электрохимическими и химическими методами, относятся к третьему виду. Сточные воды третьего вида образуются в процессах электрохимической и химической обработок изделий, в большинстве случаях растворимые соединения тяжелых металлов.

Четвертый вид содержит тяжелые металлы, которые в основном представлены в виде мелкодисперсных взвесей, которые образуются в результате механической обработки изделий [3, 4].

Наибольшую опасность представляет третий вид, так как он преобладает по объему и составу загрязнений. Сточные воды этого вида делят на группы по настоящей классификации:

1) содержащие кислоты и щелочи;

2) содержащие соединения хрома;

3) содержащие цианиды;

4) содержащие соединения фтора.

Главными загрязнителями сточных вод в гальваническом производстве являются процессы химической и электрохимической обработки изделий. На производстве расходы вод с 1 тыс. м2 площади могут достигать в сутки 500 м3.

1.2 Классические методы разделения технологических и сточных вод

1.2.1 Гидромеханические методы

Промышленные сточные воды - дисперсные системы, при которых дисперсная среда выступает как вода, содержащая растворенные в ней вредные твердые/жидкие вещества или газы.

Можно использовать периодические и непрерывные гидромеханические процессы, чтобы удалять суспензии и взвешенные вещества из сточных вод, используют:

- процеживание;

- гравитационное отстаивание;

- центробежное отстаивание;

- фильтрование.

Так же на очистных сооружениях используют усреднители, которые позволяют выравнивать концентрацию и расход веществ, что позволяет добиться лучших показателей очищения [5].

Выделяют два вида усреднителей:

1) периодического действия - такие усреднители позволяют достичь высоких степеней выравнивания концентрации. За счет перемешивания происходит процесс выравнивания;

2) непрерывного действия - многоходовые, коридорного типа, прямоугольные, круглые и др.

Нередко используют для предварительной, грубой очистки от крупных посторонних предметов, а также от суспензий промышленные стоки процеживают через решетки и сита. Решетки бывают неподвижными, подвижными. Наиболее часто встречаются решетки неподвижные, сделанные из металла, которые устанавливаются на пути движения сточных вод под углом 60...750.

Для прутьев могут быть использованы металлические профили круглого или прямоугольного сечения. При использовании прутьев круглого сечения уменьшается гидродинамическое сопротивление, но такие прутья быстрее засоряются, поэтому широкое применение нашли прутья прямоугольного сечения с закруглением со стороны входа воды в решетку.

На очистных сооружениях первыми в технологической линии очистки сточных вод устанавливают решетки, позволяющие вылавливать крупные элементы. После вылавливания крупных элементов решетками сточные воды направляются в песколовки, где происходит процесс осаждения частиц размером 0,25 .1,00 мм. На рисунке 1. 1 показана схема решетки.

Рисунок 1.1 - Схема решетки: 1 - решетка; 2 - бесконечная цепь; 3 - грабли

Песколовки работают по гравитационному методу, т.е. все, что тяжелее воды, опускается на дно и удаляется в виде осадка, в большинстве случаев песок. Чтобы увеличить срок службы всего оборудования, песок важно удалить на первой стадии очистки сточных вод, поскольку попадание песка в механизмы оборудования приведет к его разрушению.

Песколовки можно разделить на несколько видов в зависимости от течения: горизонтальные, вертикальные, винтовые [6, 7].

1.2.2 Тепловые методы

Для удаления органических веществ, в которых присутствуют минеральные соли из сточной воды, на предприятиях применяют термические методы.

К термическим методам выдвигают следующие требования: установки должны очищать сточные воды до концентраций меньше, чем ПДК; обладать высокой производительностью; должны гарантировать безопасность и быть экономически выгодными [8].

Данный метод широко применяется для обезвреживания сточных вод, содержащих минеральные соли. С помощью такого метода можно создавать оборотное водоснабжение, благодаря тому, что при удалении минеральных

солей вода очищается до высоких показателей. Процесс разделения сточных вод происходит в два этапа. Первый этап - это кристаллизация растворителя и удаление растворенных веществ.

Для повышения концентрации используют выпаривание (испарением), вымораживание и кристаллизацию.

Самым энергозатратным процессом является выпаривание. Основным принципом вымораживания является то, что образование кристаллов льда происходит за счет связей между молекулами воды, а растворенное вещество занимает положение между кристаллами в свободных ячейках, просидит концентрирование раствора. При использовании специальных холодильных камер процесс вымораживания проводят под вакуумом.

В процессе кристаллизации происходит выделение из насыщенных растворов твердой фазы в виде кристаллов, расплавов или паров. Разделение веществ методом кристаллизации проводят несколькими методами [9, 10]:

• вымораживанием, уменьшение температуры раствора до появления кристаллов растворителя (изогидрическая кристаллизация);

• выпариванием, под действием высоких температур удаление растворителя (изотермическая кристаллизация);

• высаливанием, в результате добавления электролита в раствор растворенное вещество выпадает в осадок.

Растворимость зависит от температуры раствора и бывает положительной и отрицательной. В случае если растворимость имеет прямо пропорциональную зависимость от температуры, то это положительная растворимость, а если происходит обратный эффект, то это отрицательная растворимость. Изогидрическая кристаллизация - образование кристаллов при охлаждении [11].

1.2.3 Биологические методы

Одним из главных методов очистки сточных вод от органических веществ является биологический метод. В биологических методах используют микроорганизмы, которые в процессе своей жизнедеятельности поедают загрязняющие вещества. Микроорганизмы разделяют на две группы: аэробные и анаэробные. Первый вид микроорганизмов, аэробные, более производительные, но для их жизнедеятельности необходим кислород.

Для них делают специальные сооружения - аэротенки, в которые специально подают кислород. Так же применяют и анаэробные бактерии, для их работы не требуется кислород, но по требованиям очистки и производительности они уступают аэробным. Для того чтобы сточные воды соответствовали степени очистки, переработанные стоки подвергают доочистке. Применять данные методы необходимо, когда в сточных водах присутствуют токсичные вещества. Как у большинства методов очистки сточных вод, так и у биологических есть недостатки. Главный недостаток -образование фосфора и аммонийного азота после разложения опасных веществ. Эти элементы являются основными питательными веществами для водорослей, если вода с большим содержанием этих элементов попадет в естественный водоем, это спровоцирует рост водорослей (1 мг фосфора способствует образованию 110 мг водорослей, растений и планктона, 1 мг азота способствует образованию 10 мг биомассы), а это в свою очередь нанесет вред водоему [12, 13].

Очистить сточные воды от азота можно несколькими способами:

1. Физико-химический метод основан на выщелачивании, увеличении рН воды до 10-11 единиц, за счет использования процесса известкования. С помощью данного процесса происходит образование аммиака. Далее используются градирни, позволяющие с помощью продувки воздухом удалять аммиак из сточных вод.

2. Биохимический метод проводится в несколько этапов. На первом этапе применяется процесс нитрификации, в котором используются специальные бактерии. На второй стадии вода направляется в денитрификатор - плотно закрытый аппарат, не допускающий подпадания воздуха внутрь, где анаэробные бактерии используют нитраты и нитриты в качестве питательного вещества для своей жизнедеятельности, поглощая связанный с ними кислород, и разрушают их, в процессе чего выделяется молекулярный азот [14, 15].

1.2.4 Физико-химические методы

Очистка сточных вод физико-химическим методом включает в себя ряд процессов. Все методы физико-химической очистки сточных вод в большинстве случаев включают возможность извлекать ионы и некоторые ценные вещества из сточных вод, поэтому их относят к так называемым регенерационным методам. Такие методы нашли широкое применение для очистки концентрированных вод.

Адсорбция является оптимальным методом, поскольку при относительно небольших затратах позволяет вернуть их часть на очистку, благодаря реализации некоторых выделенных ценных веществ из сточных вод. Такой метод нашел широкое применение в локальных системах очистки [16, 17].

Более затратным является электрохимический метод, который чаще всего применяется на предприятиях для выделения ценных веществ. Поэтому во избежание больших затрат целесообразно использовать такой метод на предприятиях, где имеется своя электростанция. Электрохимический метод, так же как и адсорбция, применяется в локальных системах очистки.

В пищевой промышленности для получения некоторых продуктов (например, в калийной и содовой промышленности) нередко используют

выпаривание. Выпаривание также применяют для обессоливания морской воды и для снижения количества вредных сбросов.

Если вещества относятся к особо опасным, то для их ликвидации можно использовать сжигание, но такие методы требуют больших капитальных и эксплуатационных затрат. Сжигание эффективнее использовать, если сточные воды имеют высокую температуру и содержат большое количество органических веществ, позволяющих уменьшить затраты [18 - 20].

Для правильного подбора метода очистки технологических стоков необходимо знать локальные условия, качественные и количественные характеристики стоков. Одним из главных условий выбора методов очистки является простота использования технологической схемы очистки и экономические характеристики, которые позволяют извлекать ценные вещества и создавать водооборотные системы.

1.2.5 Мембранные методы обработки растворов

Мембранный метод основан на том, что пористые тела могут пропускать определенные вещества. В зависимости от движущей силы веществ через полупроницаемую мембрану, мембранные методы можно разделить на гидродинамические, электрические и диффузионные. В некоторых случаях при необходимости можно объединять виды переноса, что может привести к лучшему качеству и ускорению разделения. Схема осмоса показана на рисунке 1.2.

В основе всех этих методов лежит явление осмоса - стремление растворителя (воды) перейти через мембрану для разбавления раствора. При наложении давления на раствор происходит переход воды в обратном направлении, и растворенные в ней вещества остаются с другой стороны полупроницаемой мембраны. Такой метод называется обратным осмосом (поскольку вода направлена в другом направлении) [21].

Р< Н Р = И Р>Н

2 2 2

обе

Рисунок 1.2 - Принципиальная схема мембранного разделения: Н - создаваемое раствором осмотическое давление; Р - избыточное давление, приложенное к разделяемому раствору; а - прямой осмос, когда осмотическое давление выше избыточного давления; б - равенство осмотического и избыточного давлений; в - обратноосмотическое разделение раствора; 1 - вода;

2 - пористая мембрана; 3 - разделяемый раствор

Все явления переноса рассматриваются для единицы площади мембраны, поэтому получили название «удельный перенос». Прежде всего, будем рассматривать удельный перенос переходящего через мембрану вещества, рассчитанный по формуле

С = Кс Дц, (1.1)

где О - удельная производительность, м3/ч;

Д^ - движущая сила процесса;

КО - мера сопротивления, которая оказывает мембрана на перенос вещества.

Чтобы растворенное вещество переходило из одного раствора в другой, должна присутствовать движущая сила, так называемый положительный градиент химического потенциала, Д^ - это универсальная характеристика, которая возникает в результате разности давления, концентрации и электрического потенциала.

Значение электрохимического потенциала находим по формуле [22, 23]

ц = + ЯТЫщ + УЬР + г^и, (1.2)

где ^ - совмещенный потенциал;

Я - универсальная газовая постоянная (Я = 8,31 Дж/моль К);

Т - абсолютная температура, К;

а1 - активность компонента г, моль м3;

Р - давление, МПа;

21 - заряд иона;

F - постоянная Фарадея ^ = 96484 ~ 105 Кл/моль);

и - электрический потенциал.

Движущая сила переноса вещества i определяется по формуле

Дц* = ДДЛпДа* + У1ДР + z¿FДtf. (1.3)

От градиента зависит, какой будет мембранный процесс: АР -баромембранные; АТ - термомембранные; АС - диффузионные; А и -электромембранные.

В таком описании механизма переноса вещества через мембрану, не учитывают процессы, протекающие внутри мембранного аппарата: структуру мембраны, взаимодействие мембрана-раствор. Описать механизм переноса можно, если рассматривать сразу все процессы внутри аппарата [24, 25].

1.3 Модели, применяемые при описании электрохимических мембранных процессов разделения растворов

1.3.1 Пористая модель

Первой моделью для решения задач массопереноса была капиллярно-пористая модель, состоящая из капилляров, проникающих через объемную сплошную среду. В первых работах по капиллярным моделям отмечено, что поровое пространство по всему объему одинаковое, и состоит из пучка капиллярных каналов, распределенных равномерно в поперечной плоскости [26].

Рассматривая работы, описывающие похожие модели капиллярно-пористых структур, замечаем использование описания характерных размеров моделируемой среды. Несмотря на это, изучая процессы внутренней гидродинамики, необходимо обращать внимание на то, что происходит уменьшение полезного сечения капиллярного канала в связи с отрывом потока от стенок и неравномерностью профиля скоростей в поперечном сечении.

В результате уменьшения полезной площади сечения капилляров, в связи с потерей давления у стенок уместен термин «эквивалентный диаметр», хорошо известный в гидродинамических процессах.

В моделях объемная пористость П^ принимается равной просветности структуры мембраны Пуо, причем не зависящей от продольного размера пор у0. Для оценки пористости в качестве продольного размера пор принимают координату у, соответствующую выделенному направлению в пористой среде (рисунок 1.3), а поперечными координатами берут две - х и 2. Данные характеристики можно найти по следующей формуле, но справедлива она

только при большом количестве капилляров [27, 28]:

^ = (14)

где та - средняя величина диаметра капилляров Sa - среднее квадратичное отклонение капилляров аг от направления в пористой среде; х0, г0 -характерные размеры для двух поперечных координат.

На рисунке 1.3 представлен участок пористой мембраны, показывающий распределение капилляров по объему мембраны и характерные размеры.

Рисунок 1.3 - Участок пористой мембраны, показывающий распределение капилляров по объему мембраны и характерные размеры

Удельную поверхность найдем по уравнению

а50 = ппш2 . (1.5)

XoZo

Для всех рассмотренных моделей эффективные показатели совпадают с полными Пга = Пуо и П = П/о, а коэффициенты равны единице = = 1. Модели, упомянутые выше, просты, и их применение дают возможность описывать течение раствора через капилляр мембраны. Такие модели хорошо применимы к мембранам природного происхождения и полупроницаемым материалам, в которых капилляры имеют постоянное продольное сечение и не пересекаются с другими капиллярами.

Системы капилляров переменного сечения. В пористых средах капилляры имеют разную площадь сечения по всей длине канала. Для нахождения поля скоростей в таком случае необходимо учитывать гидродинамическое сопротивление по всей длине канала.

На рисунке 1.4 показаны капиллярные модели пористой среды.

а) б) в)

Рисунок 1.4 - Капиллярные модели пористой среды: а - капилляры параллельны с изменяющимся сопротивлением по длине; б - капилляры искривленные с изменяющимся сопротивлением по длине; в - система капилляров многослойная с местными сопротивлениями по длине

В результате рассмотрения капиллярной структуры пористого материала как системы, состоящую из параллельно расположенных капилляров по всей площади полупроницаемого материала, приходим к одномерной постановке начальных и граничных условий, сужающих круг решаемых задач. Решить поставленные задачи можно двумя способами [29 -

31]:

1) системой непересекающихся искривленных капиллярных каналов для однослойных моделей;

2) образованием нескольких системам параллельных каналов для многослойных моделей.

Для решения первым способом построение модели строится на представлении порового пространств, как системы, состоящей из одиночных капилляров, имеющих разное гидравлическое сопротивление в каждой точке на протяжении всего капилляра (рисунок 1.4, б). Гидравлическое сопротивление, кривизна капилляра находятся на основе опытных данных конкретно для моделируемой пористой среды.

Для случая, приведенного на рисунке 1.4, в, пористая система включает последовательность плоских слоев, пересекающихся системой параллельных

каналов с изменяющимися диаметрами и смещением оси индивидуального капилляра на каждом слое. Перемена размеров и координат этих капилляров для одного слоя соответствует кривым распределения эквивалентных размеров и проницаемости для рассматриваемой пористой среды.

Основные характеристики для капилляров, имеющих различную площадь сечения по всей длине, находятся по уравнению 1.6, с учетом

изменяющегося диаметра и местного сопротивления:

2

П™ = П,0=-(1.6)

где тй - среднее значение диаметра прямолинейного участка капилляра ф/, - среднее квадратичное отклонение прямолинейного участка капилляра ау для выделенного направления; индекс «у» обозначает номер прямолинейного участка /-го капилляра (рисунок 1.4).

Удельную поверхность в описываемых моделях определяем по уравнению

nnm.de /1 т

о50 =-—. (1.7)

хого cos 5а

Параметры и размещение капилляров меняющегося сечения в объеме пористой среды приведено на рисунке 1.5.

Рисунок 1.5 - Характерные размеры и расположение капилляров переменного сечения в выделенном объеме пористой среды

Данные модели показывают хорошие значения в случаях, когда рассматривается процесс массопереноса для пористых структур, имеющих неоднородное распределение капилляров и большое отношение размера к толщине области.

В заключение стоит отметить, что рассмотренные модели могут без изменений переноситься на криволинейные поверхности при невысоких величинах их толщины и кривизны [32, 33].

1.3.2 Модель «растворение-диффузия»

Модель «растворение-диффузия» основана на возможности мембраны по поверхности сорбировать растворенное вещество. Далее осуществляется его растворение в активном слое мембраны и затем под действием градиента химического потенциала протекает процесс переноса растворенного вещества через мембрану.

Удельный поток находим по уравнению

1 ш =-0^-^, (18)

где Сш и Бш - концентрация и коэффициент диффузии в мембране, в соответствии с законом Генри

^ = -ЯТйЫСш = -ят^ (1.9)

приводится к виду

т РщСщ ^М-м__РщСщ /1 1 А\

= ЯТ йу ~ ЯТ Ау ( . )

и преобразуется при допущении (Бш, Сш и 1/Ш) Ф /(АР) к виду

/ш =2щ;т(АР - Ап) = А(АР - Ап), (1.11)

где А - коэффициент проницаемости растворителя.

Поток растворенного вещества в соответствии с первым законом Фика

ас3 ~ ас3

= (1.12)

Б ЯТАу Б Ау' К '

где Ds - коэффициент диффузии растворенного вещестсва в мембране. Предполагается, что Б3 ^ f(C).

С учетом коэффициента распределения поток Js можно связать с концентрациями в растворе к поверхности мембраны:

Л = -05К3^ = К2(Ск - Ср), (1.13)

где ^ - коэффициент проницаемости растворенного вещетсва.

Приближение - , использованное в формуле (1.12),

Ах

основывается на линейном профиле концентраций внутри [34, 35].

Из уравнений (1.11) и (1.13) коэффициент задержания находят по формуле

К = 1-£р = 1__сР~сЯ_1__(114)

Ск СК (АР-Ап) V ■ '

Исходя из позиции Пауля, о справедливости уравнения можно судить при условии, что мебрана содержит не более 15% воды.

Если мембрана содержит более 15% воды, то уравнение (1.13) запишем в следующем виде:

Г) к УАР

1з = М^(Сн-СРе-1^). (1.15)

Полученное выражение подходит для ультрафильтрационных мембран, и для растворов, имеющих большой мольный объем, для растворов, в которых содержатся органические молекулы и биологически активные вещества [36].

1.3.3 Термодинамическая модель

Фундаментальная теория Ставермана-Кедем-Качальского-Спайдера 1960 года была сформулирована в своем нынешнем виде как локальная (для каждой точки плоской полупроницаемой мембраны). Уравнения для

объемного потока и потока растворенного вещества (поток рассматривается с единицы поверхности мембраны) для однокомпонентного раствора имеют вид:

]у = -л„(—-оЯТ—), (1.16)

^ руйх ах-" у '

Ь = -Ла%+(1-°)ьС, (1.17)

где С - концентрация раствора, кг/м3; Р - гидростатическое давление, МПа; Ар - гидравлическая проницаемость мембраны, м3/(м2 с); 5 - коэффициент отражения (отсечки) Ставермана; Я - универсальная газовая постоянная, Дж/(моль К); Т - абсолютная температура, К; Аа - диффузионная проницаемость мембраны, м2/с. Очевидно, что последние два уравнения сформулированы для направления, перпендикулярного поверхности мембраны (направление х). Если мембрана плоская и гомогенная, т.е. локальные транспортные параметры Ар, 5 и Р не зависят от положения внутри мембраны (направление х), и допускается равномерность переноса, т.е. Л и Л не зависят от х, и эти уравнения могут быть представлены в следующем виде:

= —Ар (АР - оЯТАС), (1.18)

]5 = РАС + (1-о)иСт. (1.19)

Для мембраны толщиной 5: Ар = Ар/5; Р = Аа/5; dP и dC - разность гидростатического давления и концентрации растворенного вещества в растворе по обе стороны мембраны соответственно; См - концентрация раствора внутри мембраны, кг/м3, которая описывается следующим уравнением:

СМ = (1-Г)С±+Г2, (1.20)

где С1 и С2 - граничные значения концентрации растворенного вещества, и тогда

? = Х]у вхрШу)-! (1.21)

где С1 и С2 - граничные значения концентрации растворенного вещества.

Безразмерный параметр Ре = А/Л, называемый числом Пекле, описывает соотношение конвективной и диффузионной составляющих переноса. При практическом применении теории Кедем-Качальского для термодинамического описания транспорта растворенного вещества (уравнения (1.19) - (1.21)) поток растворенного вещества Js является нелинейной функцией объемного потока Jv и транспортных параметров 5 и р. Тем не менее нелинейное уравнение (1.19) и параметр f из уравнений (1.20) и (1.21) могут быть аппроксимированы в линейное уравнение заменой f на постоянное значение ^ которое выбирается в зависимости от значения числа Пекле. Наиболее широко используемая аппроксимация - F = 0,5 для низких значений числа Пекле (Ре < 1). Для высоких значений числа Пекле (Ре >> 1) - ¥ = 0 [37 - 40].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Левин Александр Александрович, 2021 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Терновцев, В. Е. Очистка промышленных сточных вод / В. Е. Терновцев, В. М. Пухачев. - Киев : Вудивельник, 1985. - 120 с.

2. Промышленная экология : учебное пособие для студентов высших учебных заведений / под общ. ред. В. Г. Калыгина. - М. : Издательский центр "Академия", 2004 - 432 с.

3. Очистка сточных вод: учебное пособие / под общ. ред. Соколова М .П. - Наб. Челны, КамПИ, 2005, - 197 с.

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

5. Москалев, П. В. Математическое моделирование пористых структур / П. В. Москалев, В. В. Шитов. - М. : ФИЗМАТЛИТ, 2007. - 120 с.

6. Орлов, Н. С. Ультра- и микрофильтрация : учебное пособие / Н. С. Орлов. - М. : РХТУ им. Менделеева, 2014. - 117 с.

7. Заболоцкий, В. И. Перенос ионов в мембранах / В. И. Заболоцкий, В. В. Никоненко. - М. : Наука, 1996. - 392 с.

8. Комарова, Л. Ф. Инженерные методы защиты окружающей среды. Техника защиты атмосферы и гидросферы от промышленных загрязнений / Л. Ф. Комарова, Л. А. Кормина. - Барнаул : Алтай, 2000. - 395 с.

9. Пат. 2426584 Российская Федерация. В 01 D 61/44. Мембранный аппарат с плоскими фильтрующими элементами / Шахов С. В., Логинов А. В., Потапов А. И., Попов Е. С., Торопцев В. В., Березнев О. Г., Попов Д. С., Марков А. А. Бюл. № 232011.

10. Технологические процессы экологической безопасности / А. И. Родионов, В. Н. Клушин, В. Г. Систер. - К. : Издательство Н. Бочкаревой. - 2000. - 800 с.

11. Свитцов, А. А. Введение в мембранную технологию [Текст] / А. А. Свитцов. - М. : ДеЛи принт, 2007. - 208 с.

12. Швецов, В. Н. Преимущества биомембранной технологии для

биологической очистки сточных вод / В. Н. Швецов, К. М. Морозова, А. В. Киристаев // Экологические производств. - 2005. - № 11. - С. 76 - 80.

13. Парилова, О. Ф. Современные и традиционные технологии водоподготовки / О. Ф. Парилова, И. Г. Устимова // Энергосбережение в Саратовской области. - 2007. - № 2. - С. 18 - 21.

14. Карюхина, Т. А. Химия воды и микробиология : учебник для техникумов / Т. А. Карюхина, И. Н. Чурбанов. - М. : Стройиздат, 1995. - 208 с.

15. Первов, А. Г. Современные высокоэффективные технологии очистки питьевой и технической воды с применением мембран: обратный осмос, нанофильтрация, ультрафильтрация / А. Г. Первов. - М. : Изд-во «Ассоциации строительных вузов», 2009. - 232 с.

16. Трейбал, Р. З. Жидкостная экстракция / Р. З. Трейбал. - М. : -Химия, 1966. - 724 с.

17. Поляков, А. М. Некоторые аспекты первапорационного разделения жидких смесей // Серия. Критические технологии. Мембраны. -2004. - № 4 (24). -С. 29 - 44.

18. Касаткин, А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии : учебник для вузов. 14-е изд. [Текст] / А. Г. Касаткин. - М. : ООО ИД «Альянс», 2008. - 753 с.

19. Шапошник, В. А. Явления переноса в ионообменных мембранах [Текст] / В. А. Шапошник, В. И. Васильева, О. В. Григорчук // МФТИ. -2001. - 200 с.

20. Ceylan S. Estimation of the maximum stable drop sizes, coalescence frequencies and the size distributions in isotropic turbulent dispersions / S. Ceylan, G. Kelbaliyev // Colloids and Surfaces A: physicochemical Eng. Aspects 2003. -V. 212. - P. 285 - 295.

21. Ларин, Б. М. Эффективные способы реагентной и адсорбционной очистки воды на ТЭС от органических примесей / Б. М. Ларин, А. И. Пирогов, А. А. Гришин // Общие вопросы химической технологии. -2006. - Т. 15. - С. 109 - 115.

22. Федоренко, В. И. Производство ультрачистой воды методом непрерывной электродеионизации // Химико-фармацевтический журнал. -2003. - Т. 37, № 3. - С. 49 - 52.

23. Финогенов, Д. В. Новые гибридные мембраны с антибактериальными свойствами / Д. В. Финогенов, С. И. Семенова // Химическая промышленность сегодня. - 2006. - № 3. - С. 18 - 22.

24. Основные процессы и аппараты химической технологии / Ю. И. Дытнерский, Г. С. Борисов, В. П. Брыков, С. З. Каган. - М. : Химия, 1991. - 495 с.

25. Деминерализация методом электродиализа : учебное пособие / под ред. Дж. Вильсона. - М. : Госатомиздат, 1963. - 351 с.

26. Платэ, Н. А. Мембранные технологии - авангардное направление XXI века / Н. А. Платэ // Критические технологии. Мембраны. - 1999. - № 1. -С. 4 - 13.

27. E. Gogina, Nikolay Makislia. Information technologies in view of complex solution of waste water problems // Applied Mechanics and Materials. -2014. - T. 587 - 589. - C. 636 - 639.

28. Пахомов, А. П. Памяти академика Николая Альфредовича Платэ посвящается / А. П Пахомов. - http:.'eUbrar>r.m,iteni.asp?idH=12892090 (с). Дата публикации: 02.04.2007. Номер публикации: № 1175493660.

29. Разработка технологии очистки поверхностных вод c помощью нанофильтрационных мембран / А. Г. Первов, Ю. В. Козлова, А. П. Андрианов, Н. Б. Мотовилова // Критические технологии. Мембраны. -2006. - № 1 (29). - С. 20 - 33.

30. Hills, M. R. Methodes eleetrolytiguss pomletraitement des laiix usins. / Hills M. R. // Gerres et laux. - 1970. - Vol 64. - P. 8.

31. G. Petzold, S. Schwarz, Polyelectrolyte complexes in flocculation applications. Adv. Polym. Sci. 256, 25-66 (2014).

32. XuDezhi. XiangBo. ShaoJianying. LiYijiu. Применение

мембранных технологий при очистке промышленных сточных вод.

158

Gongyeshuichuli=Ind. WaterTreat. - 2006. - 2б. - № 4. - С. 1 - 3.

33. PiaLipp. MarcoWitte. Применение микро-ультрафильтрации для очистки вод поверхностных источников / Н. А. Шиненкова, А. А. Поворов, Л. В. Ерохина, А. Ф. Наследникова, В. П. Дубяга, В. Г. Дзюбенко, И. И. Шишова, Н. И. Солодихин // Критические технологии. Мембраны. -2005. - № 4 (28). - С. 21 - 25.

34. Поляков, Л. В. О новых подходах к решению проблемы обеспечения населения России питьевой водой / Л. В. Поляков, Н. П. Фрог // Мелиорация и водное хозяйство (Россия). - 2005. - № 2. - С. 19 - 22.|

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

36. Shannon Mark A.. Bohn Paul W.. Elimelech Menachem, Georgiadis John G.. Marinas Benito J., Mayer Anne M.. Science and technology' for water purification in the coming decades. Mayer Anne M.. Nature. - 2008. - 452. -№ 7185. - C. 301 - 310.

37. Воронин, Г. Ф. Основы термодинамики / Г. Ф. Воронин. - М. : МГУ, 1987. - 192 с.

38. Плановский, А. Н. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. 3-е изд. / А. Н. Плановский, П. И. Николаев. -М. : Химия, 1987.

39. Nanofiltration of concentrated acidic copper sulphate solutions / Tanninen J., Manttari M., Nystrdm M. // Desalmation: International Journal of the Science and Technology ofWater Desalting. - 2006. - 189, № 1 - 3. - C. 92 - 96.

40. Каграманов, Г. Г. Диффузионные мембранные процессы : учебное пособие / Г. Г. Каграманов. - М. : РХТУ им. Менделеева, 2009. - 73 с.

41. Foley T. Klinowski J.. Meares P. Differential conductance coefficients in a cation-exchange membrane // Proc. Roy. Soc. London A. - 1974. - Vol. 336. -P. 327.

42. Narebska A.. Koter S.. Kujawski W. Irreversible thermodynamics of transport across charged membranes. 1. Macroscopic resistance coefficients for a

159

system with Nafion 120 membrane // J. Membr. Sci. - 1985. - Vol. 25. - P. 153 -170.

43. Narebska A.. Kujawski W.. Koter S. Irreversible thermodynamics of transport across charged membranes. 2. Ion-water interactions in permeation of alcali // J. Membr. Sci. - 1987. - Vol. 30. - P. 125 - 140.

44. Пригожий, И. Введение в термодинамику необратимых процессов / И. Пригожий. - М. : Изд-во иностр. лит., 1960. - 127 с.

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

46. Хаазе, Р. Термодинамика необратимых процессов / Р. Хаазе. - М. : Мир, 1967. - 543 с.

47. Гленсдорф, П. Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуаций / П. Гленсдорф, И. Пригожин. - М. : Мир, 1973. -280 с.

48. Накагаки, М. Физическая химия мембран / М. Накагаки ; пер. с япон. - М. : Мир, 1988. - 255 с.

49. Порай-Кошиц, М. A. Практический курс рентгеноструктурного анализа : учебник для ун-тов / М. A. Порай-Кошиц. - М. : МГУ, 1960. - Т. 2. -532 c.

50. Разработка мембранного аппарата с пониженным уровнем концентрационной поляризации для регенерации пива из дрожжевого осадка в пивоваренной промышленности / И. Т. Кретов, С. В. Шахов, A. И. Потапов, E. С. Попов, Д. С. Попов // Техника машиностроения. - 2009. - № 3. - С. 42 -44.

51. Экспериментальное исследование пористой структуры обратноосмотических композиционных мембран методом малоуглового рентгеновского рассеяния / В. М. Поликарпов, С. И. Лазарев, С. A. Вязовов, Ю. М. Головин, В. С. Быстрицкий // Конденсированные среды и межфазные границы. - Воронеж, 2010. - Т. 12, № 4. - С. 382 - 385.

52. Китайгородский, A. И. Рентгеноструктурный анализ /

160

А. И. Китайгородский, - М.-Л. : ГИТТЛ, 1950. - 650 с.

53. Разработка ультразвукового мембранного модуля для разделения жидких пищевых сред / И. Т. Кретов, С. В. Шахов, А. И. Потапов, Е. С. Попов, Д. С. Попов // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2012. -№ 4. - С. 62.

54. J. J. Krol Monopolar and bipolar ion exchange membranes. Mass Transport Limitations. Enschede, The Netherlands, 1997.

55. Березина, Н. П. Синтетические ионообменные мембраны / Н. П. Березина // Соросовкий образовательный журнал. - Т. 6, № 9. - 2000. -С. 37 - 42.

56. Гринчик, Н. Н. Процессы переноса в пористых средах, электролитах и мембранах / Н. Н. Гринчук. - Минск : Изд-во АНК «Институт тепло- и массообмена им. А. В. Лыкова», 1991. - 252 с.

57. Дытнерский, Ю. И. Баромембранные процессы / Ю. И. Дытнерский. - М. : Химия, 1986. - 272 с.

58. Мулдер, М. Введение в мембранную технологию / М. Мулдер ; под ред. Ю. П. Ямпольского. В. П. Дубяги. - М. : Мир, 1999. - 513 с.

59. Теоретические и технологические аспекты применения биомембранных технологий глубокой очистки сточных вод / В. Н. Швецов, К. М. Морозова, И. А. Нечаев, А. В. Киристаев. // ВСТ: Водоснабжение и санитарная техника. - 2007. - № 1. - С. 10 - 13.

60. Бабенышев, С. П. Мембранная технология очистки растительного масла / С. П. Бабенышев, И. А. Евдокимов // Хранение и переработка. сельхозсырья. - 2008. - № 4. - С. 78 - 80.

61. Храменков, С. В. Юго-Западная водопроводная станция - новый шаг в развитии системы водоснабжения Москвы / С. В. Храменков, Р. Шредер // Водоснабжение и санитарная техника. - 2007. - № 11 (часть 1).

62. Шапошник, В. А. Мембранные методы разделения смесей веществ / В. А. Шапошник // Соросовский образовательный журнал. - 1999. -№ 9. - С. 27 - 32.

63. E. Pehlivan, Т. Altun, The study of various parameters affecting the ion exchange of Cu2*, Zn2*, Ni2+, Cd2+, and Pb2* from aqueous solution on Dowex 50W synthetic resin, Vol. 134, Issues 1 - 3. 2006. - P. 149 - 156 (Е. Пехливан, А. Алтун, Исследование различных параметров, влияющих на ионный обмен Cu2*, Zn2*, Ni2+, Cd2+ и Pb2* из водного раствора на синтетической смоле Dowex 50W, Т. 134, Вып. 1 - 3, 2006. С. 149 - 156)

64. Dohmann Max. Bailingarten Sven. Entwicklungender Membrantechnik inder Abwasseraufbereitung. (Развитие мембранных технологий при очистке сточных вод.) DVGWEnerg.Wasser-Prax. 2006. 57, № 2. С. 30 - 32.

65. Хванг, С. Т. Мембранные процессы разделения / пер. с англ. С. Т. Хванга, К. Каммермейера ; под ред. Дытнерского. - М. : Химия, 1981. -464 с.

66. Востриков, С. В. Исследование процесса ультрафильтрационного разделения и концентрирования белкового комплекса спиртовой дробины / С. В. Востриков, А. И. Ключников, Н. В. Зуева // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2006. - № 9. - С. 37 - 40.

67. Abo-Ghander N. S., Rahman S. U., Zaidi S. M. J.. A modified electrodialytic cell to recover heavy metals from wastewater. Port, eleetrochim. acta. 2006. 24, № 3, c. 367 - 376. (Або-Гандер Н. С., Рахман С. У., Заиди С. М. Дж. Модифицированная электродиалитическая ячейка для извлечения тяжелых металлов из сточных вод. Порт, электрохим. acta. 2006. 24, № 3, c. 367 - 376.)

68. Андрианов, А. П. Перспективы применения мембранных методов ультрафильтрации и нанофильтрации на крупных водопроводных станциях / А. П. Андрианов, А. Г. Первов // Водоочистка. - 2007. - № 2. - С. 10 - 15.

69. Лейси, Р. Е. Технологические процессы с применением мембран / Р. Е. Лейси, С. Леб. - М : Мир, 1986. - 269 с.

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

71. Saffaj N., Persin М., Younssi S. Alanii. Albizane A., Bouhna M., Loukili H., Dach H., Larbot A., Separ.and Purif. Removal of salts and dyes by low ZnA1204-Ti02 ultrafiltration membrane deposited on support made from raw clay. (Опреснение морской воды методом ультрафильтрации.) ТесИшЬ. - 2005. -47, № 1-2. - С. 36 - 42.

72. Первое, А. Г. Новые горизонты применения мембран обратного осмоса н нанофильтрации / А. Г. Первое, А. П. Андрианов, Д. В. Спицов // Сантехника. - 2007. - № 6. - С. 20 - 26.

73. Иванов, М. Мембранные технологии водоочистки / М. Иванов // Аква-Терм. - 2005. - № 2. - С. 44 - 46.

74. Гильденблант, И. А. Аппаратура гидродинамических и тепловых процессов химической технологии / И. А. Гильденблант. - М. : Химия, 1974. - 80 с.

75. Дытнерский, Ю. И. Обратный осмос и ультрафильтрация / Ю. И. Дытнерский. - М. : Химия, 1978. - 352 с.

76. Nanotubemembranes (Мембраны из нанотрубок) Chem. Eng.(C/&4). - 2006. - 113, № а.Ф6. - С. 16.

77. Белоконова, А. Ф. Водно-химические режимы тепловых электростанций / А. Ф. Белоконова. - М. : Энергоатомиздат, 1985. - 248 с.

78. MirzaSohail. Reduction of energy consumption in process plants using nanofiltration and reverse osmosis. Desalination. - 2008. - 224, № 1 - 3. -C. 132 - 142.

79. Рябчиков, Б. Е. Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования / Б. Е. Рябчиков. - М. : ДеЛи принт, 2004. - 301 с.

80. Дубяга, В. П. Нанотехнологии и мембраны / В. П. Дубяга, И. Б. Бесфамильный // Критические технологии. Мембраны. - 2005. - № 3. -С. 11 - 16.

81. Ермаков, В. И. Инженерные методы расчета процессов получения и переработки эластомеров / В. И. Ермаков, В. С. Шеин, В. О. Рейхефельд. -

163

Л. : Химия, 1982. - 334 с.

82. Kieferr Johannes (Германия. TU Munchen). Фильтрация через мембрану с перекрестными потоками. Crossflow-Membranfiltration. Getrankeindustrie. - 2006. - 60, № И. - С. 40 - 47.

83. Белогорский, А. А. Перспективы применения мембранных технологий в системах водоснабжения / А. А. Белогорский, В. К. Лапшин // Пиво и напитки. - 2006. - № 2. - С. 74 - 76.

84. Колзунова, Л. Г. Баромембранные процессы разделения: задачи и проблемы / Л. Г. Колзунова // Вестник ДВОР АН. - 2006. - № 5. - С. 65 - 75.

85. Абоноодмов, О. А. Баромембранные методы разделения при очистке сточных вод гальванотехники и химводоподготовки : монография / О. А. Абоноодмов, С. И. Лазарев, К. К. Полянский. - 2016. - 116 с.

86. Плановский, А. И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии / А. И. Плановский, П. И. Николаев. - М. : Химия, 1987. - 496 с.

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

88. Иванов, М. Мембранные технологии водоочистки / М. Иванов // Аква-Терм. - 2005. - № 2. - С. 44 - 46.

89. Simstich Benjamin. OllerHans-Jnrgen. Membranprozesseinder Papierindustrie. (Применение мембранной технологии в бумажной промышленности.) WWT : Wassenvirt. Wassertechn. - 2007. - № 7-8. - С. 25 - 28.

90. Продукция: [Электронный ресурс]. URL: http://www.vladipor.ru/catalog. (Дата обращения: 30.04.2021).

91. Лазарев, С. И. Научные основы электрохимических и баромембранных методов очистки, выделения и получения органических веществ из промышленных стоков : дис. ... д-ра техн. наук / Лазарев С. И.Тамбов. - 2001. - 543 с.

92. Арисова, В. Н. Структура и свойства КМ : учебное пособие /

164

B. Н. Арисова. - Волгоград : ВолгГТУ, 2008. - 94 с.

93. Уэндландт, У. Термические методы анализа / У. Уэндландт. - М. : Мир, 1978. - 527 с.

94. Логвиненко, В. А. Термический анализ координационных соединений и клатратов / В. А. Логвиненко. - Новосибирск : Наука, 1982. -128 с.

95. Хорохорина, И. В. Сорбционная емкость слабоионизированных мембран ОПМН-К и ОПМН-П при нанофильтрационном разделении технологических растворов, содержащих ионы тяжелых металлов / И. В. Хорохорина // Вестник технологического университета. - 2020. - Т. 23, № 3. - С. 67 - 70.

96. Данилова, Г. Н. Сорбционно-мембранное извлечение ионов тяжелых металлов из сточных вод / Г. Н. Данилова, В. В. Котов, И. С. Горелов // Сорбционные и хроматографические процессы. - Воронеж, 2004. - Т. 4. - Вып. 2. - С. 226 - 232.

97. Лазарев, С. И. Разработка методики исследования электросорбционной способности полупроницаемых мембран /

C. И. Лазарев, А. А. Левин, К. В. Шестаков // Вестник технологического университета. - 2018. - Т. 21. - № 6. - С. 97 - 100.

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

99. Свитцов, А. А. Введение в мембранную технологию / А. А. Свитцов. - М. : ДеЛипринт, 2007. - 208 с.

100. Брык, М. Т. Мембранная технология в промышленности / М. Т. Брык, Е. А. Цапюк, А. А. Твердый. - Киев : Тэхника, 1990.- 247 с.

101. Поляков, Л. В. Мелиорация и водное хозяйство / Л. В. Поляков, Н. П. Фрог (Россия). - 2005. - № 2. - С. 19 - 22.

102. Мембраны и фильтрующие элементы. - [Электронный ресурс]. -URL : http://www.vladipor.ru/ (дата обращения: 18.05.18).

103. Kinetic and structural characteristics of ultrafiltrational membranes at separation of solutions containing sodium laurylsulphate/ Lazarev S. I., Golovin Y. M., Khorokhorina I. V. Kovalev S. V., Levin A. A. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii khimiya i khimicheskaya tekhnologiya. - 2019. - Vol. 62. № 10. - Р. 89 - 95.

104. Особенности термического воздействия на пористый ацетатцеллюлозный композитный материал / С. И. Лазарев, Ю. М. Головин, С. В. Ковалев, А. А. Левин // Инженерно-физический журнал. - 2019. - Т. 92, № 4. - С. 1083 - 1088.

105. Xiaoping Guan. Crystallization of Polyamide 66 Copolymers at High Supercoolings: PhD dis., University of Tennessee, 2004. - URL : http: //trace.tennessee. edu/utk_graddiss

106. Экспериментальное исследование пористой структуры обратноосмотических композиционных мембран методом малоуглового рентгеновского рассеяния / В. М. Поликарпов, С. И. Лазарев, С. А. Вязовов и др. // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2010. - Т. 12, № 4. -С. 382 - 385.

107. Studies on Structure of Pore Space of MGA-95 and ESPA Semipermeable Membranes by Small-Angle X-ray / Lazarev S. I., Golovin Yu. M., Lazarev D. S., Chorochorina I. V. // Petroleum Chemistry. - 2016. - V. 56, № 5. -P. 423 - 426.

108. Лазарев, С. И. Влияние воды на структурные превращения в межфазных и дренажных слоях композиционных полупроницаемых мембран / С. И. Лазарев, Ю. М. Головин, А. А. Левита // Журнал физической химии. -2019. Т. 93,. № 6. - С. 900 - 907.

109. Термические свойства интерполиэлектролитных комплексов хитозана и сульфата ацетата целлюлозы / Т. А. Савицкая, Т. Н. Шибайло, К. А. Селевич, С. Е. Макаревич // Вестник БГУ. Сер. 2. 3, 38 (2008).

110. Влияние температурных воздействий на транспортные

характеристики ацетатцеллюлозных пористых пленок / С. И. Лазарев,

166

Ю. М. Головин, С .И. Ковалев, Д. С. Лазарев, А. А. Левин // Теплофизика высоких температур. - 2020. - Т. 58, № 6. - С. 1 - 7.

111. S. I. Lazareva, Yu. M. Golovina, S. V. Kovaleva, D. S. Lazareva and A. A. Levina / Influence of Thermal Effects on the Transport Characteristics of Cellulose Acetate Porous Films // Teplofizika Vysokikh Temperatur. - 2020. -Vol. 58, No. 6. - P. 876 - 882.

112. Брок, Т. Мембранная фильтрация / Т. Брок. - М. : Мир, 1987. -

464 с.

113. Дытнерский, Ю. И. Процессы и аппараты химической технологии. Часть 2 / Ю. И. Дытнерский. - М. : Химия, 2002.

114. Рентгеноструктурные исследования конформационных превращений в композиционных нанофильтрационных пленках / С. И. Лазарев, Ю. М. Головин, О. А. Ковалева, В. Н. Холодилин, И. В. Хорохорина // Физикохимия поверхности и защита материалов. - 2018. - Т. 54, № 5. - С. 466 - 475.

115. Исследование структурной организации поверхностного слоя и состояния воды в ультрафильтрационных композиционных мембранах / С. И. Лазарев, Ю. М. Головин, И. В. Хорохорина, П. А. Хохлов // Физикохимия поверхности и защита материалов. - 2020. - Т. 56, № 2. -С. 132 - 137.

116. Molecular interpretation of electrokinetic potentials / J. Lyklema // Current Opinion in Colloid & Interface Science. - 2010. - Vol. 15. - P. 125 - 130.

117. Исследование дзета-потенциала и катионной потребности волокнистых полуфабрикатова / С. Смолин, Р. О. Шабиев, П. Яккола // Химия растительного сырья. - 2009. - № 1. - С. 177 - 184.

118. Термогравиметрические исследования дегидратации ацетатцеллюлозного слоя в композиционных пленках УАМ-100, УАМ-150 и МГА-95 / С. И. Лазарев, Ю. М. Головин, С. В. Ковалев, Д. С. Лазарев, А. А. Левин // Журнал технической физики. - 2021. - № 3. - С. 444 - 450.

119. Сharacteristics of thermal action on porouscellulose acetate composite material / S. I. Lazarev, Yu. M. Golovin, S. V. Kovalev and A. A. Levin // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. - 2019. - Vol. 92, No. 4, July. -P. 1050 - 1054.

120. Molecular Modeling of Water Interfaces: From Molecular Spectroscopy to Thermodynamics / Y. Nagata, T. Ohto, E. H. G. Backus, M. Bonn // The Journal of Physical Chemistry. - 2016. - B. 120. - P. 3785 - 3796.

121. Смолин, А. С. Исследование дзета-потенциала и катионной потребности волокнистых полуфабрикатов / А. С. Смолин, Р. О. Шабиев. -П. Яккола // Химия растительного сырья. - 2009. - № 1. - С. 177 - 184.

122. Дерягин, Б. В. Поверхностные силы / Б. В. Дерягин, Н. В. Чураев,

B. М. Муллер. - М .: Наука, 1985. - 398 с.

123. Лазарев, С. И. Влияние воды на структурные превращения в межфазных и дренажных слоях композиционных полупроницаемых мембран /

C. И. Лазарев, Ю. М. Головин, А. А. Левин // Журнал физической химии. -2019. - Т. 93, № 6. - С. 900 - 907.

124. Вольтамперные и проницаемые характеристики электробаромембранной очистки гальванических стоков от ионов Mg2+, Fe2+, SO42- / С. И. Лазарев, А. А. Левин, С. В. Ковалев, М. И. Михайлин, В. Ю. Рыжкин, Т. А. Хромова // Вестник ТГТУ. - 2020. - Т. 26, № 4. - С. 629 -633.

125. Some kinetic dependence of electrohyperfiltration method of purification of wastewater from iron ions / A. A. Levin, O. A. Abonosimov, S. I. Lazarev, O. A. Kovaleva, I. V. Khorokhorina, M. A. Kuznetsov // Вестник ТГТУ.- 2018. - Т. 24, № 2. -Transactions TSTU. - С. 295 - 306.

126. Равновесный коэффициент распределения и потенциал поля

поверхностных сил ультрафильтрационных мембран в растворах

биохимических производств / С. И. Лазарев, И. В. Хорохорина,

А. А. Лавренченко, А. А. Арзамасцев, Д. А. Родионов // Вестник Тамбовского

государственного технического университета. - 2018. - Т. 24, № 1. - С. 87 -

168

127. Чепеняк, П. А. Электродиффузионная проницаемость ультрафильтрационных мембран в водных фосфатсодержащих растворах / П. А. Чепеняк, В. Л. Головашин, С. И. Лазарев // Химия и химическая технология. - 2012. - Т. 55,. № 8. - С. 52 - 56.

128. Коэффициенты массопереноса в процессе электрохимического мембранного извлечения ионов железа, магния и марганца из технологических растворов, осложненного концентрационной поляризацией / О. А. Абоносимов, С. И. Лазарев, Д. С. Лазарев, А. А. Арзамасцев, С. И. Котенев, А. А. Левин // Химическое и нефтегазовое машиностроение. -2020. - № 9. - С. 3 - 7.

129. Изменение физических характеристик ультрафильтрационных мембран в процессе очистки промышленных растворов биохимических производств / С. И. Лазарев, Ю. М. Головин, А. А. Лавренченко, А. А. Левин, Н. Н. Игнатов // Химическая технология. - 2019. - № 1. - С. 21 -28.

130. Кинетические и структурные характеристики ультрафильтрационных мембран при разделении растворов, содержащих лаурилсульфат натрия / С. И. Лазарев, Ю. М. Головин, И. В. Хорохорина, С. В. Ковалев, А. А. Левин // Изв. вузов. Химия и химическая технология. -2019. - Т. 62, Вып. 10. - С. 89 - 95.

131. Акулинчев, А. М. Исследование электробаромембранного разделения промышленных технологических растворов, содержащих ионы тяжелых металлов РЬ, Сё, Бе / А. М. Акулинчев, О. А. Абоносимов, С. И. Лазарев // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2017. - Т. 23, № 1. - С. 120 - 128.

132. Структурные и проницаемые характеристики ацетатцеллюлозных мембран при очистке промышленных стоков гальванических производств / О. А. Абоносимов, С. И. Лазарев, К. В. Шестаков, А. А. Левин // Химическая технология. - 2018. - Т. 19, № 2. - С. 74 - 80.

133. Критериальные зависимости процесса массопереноса электробаромембранного разделения технологических растворов от тяжелых металлов / О. А. Абоносимов., С. И. Лазарев, И. В. Зарапина, С. И. Котенов, Н. Н. Игнатов // Вестник технологического университета. - 2019. - Т. 25, № 3. -С. 442 - 449.

134. Мембранная очистка технологических растворов от ионов железа и марганца / А. А. Левин, О. А. Абоносимов, С. И. Лазарев, В. Н. Холодилин, Д. С. Лазарев, Е.И. Горелова // Вестник технологического университета. -2019. - Т. 22, № 11. - С. 70 - 73.

135. Муравьев, Л. Л. Моделирование работы обратноосмотических установок с рулонными фильтрующими элементами / Л. Л. Муравьев // Химия и технология воды. - 1989. - Т. 11, № 1. - С. 107 - 109.

136. Модель расчета баромембранных аппаратов рулонного типа / Д. О. Абоносимов,. С. И. Лазарев, А. М. Акулинчев, О. А. Абоносимов // Вестник Тамбовского университета. Сер. Естественные и технические науки. -2012. - Т. 17, вып. 6. - С. 1580 - 1584.

137. Математическое описание массопереноса и методика расчета локальных коэффициентов массоотдачи в межмембранном канале баромембранных рулонных элементов / С. И. Лазарев, О. А. Абоносимов,

A. А. Левин, Н. Н. Игнатов, С И. Котенев // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2018. - № 9. - С. 16 - 18.

138. Study and method of calculating the efficiency of roll-type devices, taking into account the hydrodynamics of flow / S. I. Lazarev, O. A. Abonosimov, D. A. Rodionov, N. N. Ignatov, A. A. Levin, V. Yu. Bogomolov // Chemical and Petroleum Engineering, Vol. 54, Nos. 5-6, September, 2018. Р. 405 - 409. (Russian Original Nos. 5-6, May-June, 2018)

139. Коновалов, В. И. Кинетика и технологические схемы обратноосмотического разделения сточных вод / В. И. Коновалов,

B. Б. Коробов, О. А. Абоносимов // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2000. - Т. 6. - С. 425 - 434.

140. Абоносимов, О. А. Влияние структуры потока раствора на массоперенос при баромембранном разделении промышленных растворов и стоков / О.А. Абоносимов, С. И. Лазарев, Д. О. Абоносимов // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2016. - № 3. - С. 16 - 19.

141. Дытнерский, Ю. И. Основные процессы и аппараты химической технологии : пособие по проектированию / Ю. И. Дытнерский. - М. : Химия. -1991. - 496 с.

142. Массоперенос в поперечном потоке в модельной гексагональной системе половолоконных мембран / B. A. Кирш, В. И. Ролдугин., С .Д. Баженов, А. В. Бильдюкевич // Мембраны и мембранные технологии. -2015. - Т. 5, № 2. - С. 269 - 297.

143. Mark С. Porter. Handbook of industrial membrane technology. MarkWestwood : Noyes Publications. - 1990. - 604 p.

144. Judd S., Jefferson В. Membranes for industrial wastewater recovery and reuse // UK. Elsevier. - 2003. - 291 p.

145. Исследование и методика расчета эффективности работы аппаратов рулонного типа с учетом гидродинамики потока / С. И. Лазарев, О. А. Абоносимов, Д. А. Родионов, Н. Н. Игнатов, А. А. Левин, В. Ю. Богомолов // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2018. -№ 6. - С. 22 - 24.

146. Совершенствование электробаромембранного аппарата трубчатого типа для разделения технологических растворов / С. И. Лазарев, О. А. Ковалева, К. В. Шестаков, А. А. Левин // Наука центральной России. -2017. - № 6. - С. 75 - 81.

147. ТУ 2224-036-00203803-2012. Капролон (Полиамид 6 блочный). ОАО «Метафракс».

148. ГОСТ 19807-91. Титан и сплавы титановые деформируемые. Марки (с Изменением N 1).

149. ГОСТ 10007-80. Фторопласт-4. Технические условия (с Изменениями N 1.2).

150. Пат. 2625668 Российская Федерация, МПК В 01 D 61/42 С 1. Электробаромембранный аппарат плоскокамерного типа / С. И. Лазарев, О. А. Ковалева, К. В. Шестаков, С. В. Ковалев, А. А. Насонов, А. А. Левин, заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный технический университет» ; заявл. 15.11.2016 ; опубл. 18.07.2017, Бюл. № 20.

151. Пат. 2718037 Российская Федерация, МПК В 01 В 61/18. В 01 В 63/06. Электробаромембранный аппарат трубчатого типа / С. И. Лазарев, С. В. Ковалев, П. А. Хохлов, А. А. Левин, заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный технический университет» ; заявл. 13.12.7.2019 ; опубл. 31.03.2020, Бюл. № 10.

152. Пат. 2744408 Российская Федерация, МПК В 01 В 61/42. В 01 В 61/14. Электробаромембранный аппарат трубчатого типа / С. И. Лазарев, С. В. Ковалев, П. А. Хохлов, А. А. Левин, заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный технический университет» ; заявл. 07.07.2020 ; опубл.09.03.21, Бюл. № 7.

153. Методика расчета рабочей площади мембран и количества элементов в мембранном агрегате / С. И. Лазарев, В. Ю. Попов, Д. С. Лазарев, А. А. Левин // Вестник ТГУ. - 2017. - Т. 22, № 1. - С. 60 - 63.

154. Эмпирическая модель ультрафильтрационного концентрирования белка в подсырной сыворотке / С. И. Лазарев, В. Ю. Богомолов,

A. А. Арзамасцев, К. К. Полянский, С. А. Вязовов, А. А. Левин // Вестник ТГТУ. - 2016. - Т. 21, № 2. - С. 655 - 660.

155. Сравнительное исследование методов электрохимической очистки растворов и сточных вод различных производств / О. А. Ковалева, С. И. Лазарев, А .А. Левин, Р. В. Попов // Вестник технологического университета. - 2017. - Т. 20, № 24. - С. 27 - 32.

156. Бесков, В. С. Общая химическая технология и основы промышленной экологии : учебное пособие для вузов. / В. С. Бесков,

B. С. Сафронов. - М. : Химия, 1999. - 472 с.

157. Постановление Правительства РФ от 13.09.2019 № 913 «О

172

ставках платы за негативное воздействие на окружающую среду и дополнительных коэффициентах».

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А - Методика определения магния, марганца и железа. Для определения концентраций в растворе ионов магния, марганца и железа использовали атомно-абсорбционный спектрофотометр фирмы ЗЫшаё7у (Япония). Способ основан на распылении исследуемой пробы сжатым воздухом в пламя горелки, в котором атомизируются металлы. Условия определения некоторых элементов указаны в табл. А. 1

Таблица А. 1 - Условия определения металлов методом ААС

Элемент Длина волны, нм Горючий газ Газ-окислитель Тип пламени

328,1 Ацетилен Воздух Окислительный

А1 309,3 »» Оксид азота (I) Богатый горючим газом

АБ 193,7 Водород Воздух + аргон То же

Ва 553,6 Ацетилен Оксид азота (I) »» »»

Ве 234,9 »» То же »» »»

Са 422,7 »» Воздух Окислительный

Сё 228,8 »» »» »»

Со 240,7 »» »» Стехиометрический

Сг 357,9 »» »» Небольшой избыток горючего газа

Си 324,7 »» »» Окислительный

Бе 248,3 »» »» »»

Мв 285,2 »» »» »»

Мп 279,9 »» »» »»

Мо 313,3 »» Оксид азота (I) Богатый горючим газом

N1 232,0 »» Воздух Окислительный

РЬ 283,3 »» »» Слегка окисительный

V 318,4 »» Оксид азота (I) »» »»

2п 213,9 »» Воздух Окислительный

Приложение Б - Результаты экспериментальных исследований Таблица Б.1 - Экспериментальные и расчетные данные

электросорбционной емкости мембран в технологическом растворе,

содержащем катионы М£2+, Мп2+, Бе2+

Тип мембраны Вещество А/м2 Сисх, кг/м3 См, кг/м3 Коэффициент равновесного распределения кр

экспер. расчет

1 2 3 2 4 5 6

МГА-95 0,10 0,23 2,3 2,313

2,1 0,24 0,29 1,2 1,108

0,35 0,24 0,7 0,807

0,65 0,32 0,5 0,480

0,10 0,27 2,7 2,657

4,2 0,24 0,38 1,6 1,567

0,35 0,39 1,1 1,248

0,65 0,58 0,9 0,860

0,10 0,31 3,1 2,989

8,4 0,24 0,48 2,0 2,012

0,35 0,52 1,5 1,697

0,65 0,84 1,3 1,282

Мв(П) 0,10 0,38 3,8 3,753

12,3 0,24 0,62 2,6 2,621

0,35 0,70 2,0 2,245

0,65 1,17 1,8 1,742

0,11 0,21 1,9 1,859

0,22 0,17 0,8 0,781

2,1 0,32 0,09 0,3 0,489

0,61 0,12 0,2 0,218

0,11 0,25 2,3 2,286

4,2 0,22 0,26 1,2 1,183

0,32 0,22 0,7 0,828

0,61 0,30 0,5 0,448

0,11 0,30 2,7 2,691

8,4 0,22 0,35 1,6 1,594

0,32 0,35 1,1 1,201

0,61 0,55 0,9 0,737

0,11 0,37 3,4 3,359

12,3 0,22 0,48 2,2 2,217

0,32 0,51 1,6 1,772

Мп(11) 0,61 0,85 1,4 1,204

0,12 0,36 3,0 2,933

0,22 0,42 1,9 1,989

2,1 0,35 0,49 1,4 1,477

0,55 0,66 1,2 1,106

0,12 0,41 3,4 3,345

л 0 0,22 0,51 2,3 2,404

4,2 0,35 0,63 1,8 1,867

0,55 0,88 1,6 1,459

0,12 0,45 3,8 3,745

О Л 0,22 0,60 2,7 2,817

8,4 0,35 0,77 2,2 2,264

0,55 1,10 2,0 1,831

0,12 0,54 4,5 4,421

10 0,22 0,72 3,3 3,425

12,3 0,35 0,94 2,7 2,817

Fe(II) 0,55 1,37 2,5 2,329

УAM-150 0,10 0,18 1,8 1,779

0,24 0,19 0,8 0,720

2,1 0,35 0,11 0,3 0,488

0,65 0,13 0,2 0,257

0,10 0,22 2,2 2,134

л 0 0,24 0,26 1,1 1,064

4,2 0,35 0,21 0,6 0,788

0,65 0,26 0,4 0,482

0,10 0,26 2,6 2,558

Q Л 0,24 0,36 1,5 1,466

8,4 0,35 0,35 1,0 1,153

0,65 0,52 0,8 0,778

0,10 0,33 3,3 3,297

10 0,24 0,50 2,1 2,039

Mg(II) 12,3 0,35 0,52 1,5 1,658

0,65 0,84 1,3 1,180

0,11 0,15 1,4 1,388

0,22 0,09 0,4 0,462

2,1 0,32 0,10 0,3 0,255

0,61 0,12 0,2 0,091

0,11 0,20 1,8 1,785

Л 0 0,22 0,15 0,7 0,727

4,2 0,32 0,13 0,4 0,448

0,61 0,18 0,3 0,194

Q /1 0,11 0,27 2,5 2,502

8,4 0,22 0,24 1,1 1,081

Mn(II) 0,32 0,19 0,6 0,686

0,61 0,24 0,4 0,314

0,11 0,32 2,9 2,883

0,22 0,37 1,7 1,680

0,32 0,35 1,1 1,255

12,3 0,61 0,55 0,9 0,759

0,12 0,30 2,5 2,480

0,22 0,31 1,4 1,491

2,1 0,35 0,35 1,0 1,009

0,55 0,38 0,7 0,690

0,12 0,35 2,9 2,857

л о 0,22 0,40 1,8 1,876

4,2 0,35 0,45 1,3 1,359

0,55 0,61 1,1 0,993

0,12 0,40 3,3 3,254

Й Л 0,22 0,48 2,2 2,297

8,4 0,35 0,60 1,7 1,759

0,55 1,82 1,5 1,356

0,12 0,48 4,0 3,965

10 ^ 0,22 0,61 2,8 2,921

12,3 0,35 0,77 2,2 2,312

Бе(11) 0,55 1,10 2,0 1,841

Таблица Б.2 - Экспериментальные и расчетные данные электродиффузионной проницаемости мембран в технологическом растворе,

содержащем катионы М§2+, Мп2+, Бе2+

Тип мембраны Вещество 7, А/м2 Сисх, кг/м3 Коэффициент электродиффузионной проницаемости Рэд ■ 106, кг/(А с)

экспер. расчет

1 2 3 4 5 6

МГА-95 0,10 4,65 4,632

2,1 0,24 3,61 3,613

0,35 3,42 3,378

0,65 3,26 3,328

0,10 4,96 4,994

4,2 0,24 3,93 3,919

Мв(П) 0,35 3,75 3,669

0,65 3,57 3,612

8,4 0,10 5,26 5,319

0,24 4,22 4,192

0,35 4,06 3,946

0,65 3,88 3,952

0,10 5,60 5,616

1 0 0,24 4,52 4,529

12,3 0,35 4,36 4,274

0,65 4,19 4,228

0,11 4,23 1,838

0,22 3,22 0,840

2,1 0,32 3,03 0,484

0,61 2,96 0,129

0,11 4,54 2,253

л 0 0,22 3,53 1,213

4,2 0,32 3,35 0,869

0,61 3,26 0,492

0,11 4,91 2,759

О Л 0,22 3,93 1,504

8,4 0,32 3,74 1,147

0,61 3,65 0,848

0,11 5,25 3,432

12,3 0,22 4,23 2,017

Mn(II) 0,32 4,05 1,648

0,61 3,95 1,490

0,12 5,26 2,967

0,22 4,21 1,922

2,1 0,35 4,04 1,444

0,55 3,86 1,166

0,12 5,58 3,379

л 0 0,22 4,51 2,310

4,2 0,35 4,34 1,831

0,55 4,18 1,583

0,12 5,88 3,851

Q Л 0,22 4,81 2,708

8,4 0,35 4,65 2,211

0,55 4,49 1,991

0,12 6,22 4,511

1 0 0,22 5,13 3,252

12,3 0,35 4,96 2,713

Fe(II) 0,55 4,88 2,501

0,10 4,25 1,820

0,24 3,22 0,707

УAM-150 2,1 0,35 3,03 0,406

Mg(II) 0,65 2,85 0,115

4,2 0,10 4,56 2,194

0,24 3,52 1,072

0,35 3,34 0,713

0,б5 3,1б 0,288

0,10 4,87 2,598

8,4 0,24 3,81 1,481

0,35 3,б5 1,113

0,б5 3,47 0,б2б

0,10 5,19 3,292

12,3 0,24 4,12 2,029

0,35 3,9б 1,бб2

0,б5 3,78 1,22б

0,11 3,82 1,395

0,22 2,83 0,455

2,1 0,32 2,б3 0,2б0

0,б1 2,55 0,113

0,11 4,13 1,807

4,2 0,22 3,13 0,734

0,32 2,94 0,451

Mn(II) 0,б1 2,85 0,195

0,11 4,52 2,482

8,4 0,22 3,53 1,092

0,32 3,33 0,704

0,б1 3,25 0,334

0,11 4,84 2,917

0,22 3,83 1,б19

0,32 3,б4 1,22б

12,3 0,б1 3,55 0,855

0,12 4,85 2,428

0,22 3,81 1,492

2,1 0,35 3,б3 1,030