WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ВОДООЧИСТКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

МЕМБРАННЫХ МЕТОДОВ

Студент Еникеев К.Б.

д.т.н., профессор Беззубцева М.М.

Санкт-Петербургский государственный аграрный университет

Санкт-Петербург, Росcия

RESEARCH TECHNIQUE OF WATER TREATMENT WITH THE USE OF MEMBRANE

TECHNIQUES

Enikeev K.B.

Bezzubceva M.M.

St. Petersburg State Agrarian University

St. Petersburg, Russia Учебно-методическое пособие для бакалавров, обучающихся по направлению «Агроинженерия»

Цель работы:

1. Ознакомиться с процессом водоочистки при помощи мембранного метода.

2. Изучить устройство и принцип работы мембранного фильтра.

3. Изучить устройство и принцип работы приборов, используемых для контроля чистоты воды.

Общие вопросы С каждым годом растет потребность людей в воде, пригодной для использования, и в то же время, естественные воды непрерывно загрязняются деятельностью человека.

Индустриальная деятельность человека сопровождается непрерывным сбросом многообразных по своему химическому составу сточных вод, которые, попадая в источники питьевой воды, создают серьезную угрозу здоровью людей.

В такой ситуации международные организации и правительства многих стран вынуждены усиливать требования к качеству сточных вод и осуществлять строгий контроль качества питьевой воды, что приводит к удорожанию стоимости питьевой воды для населения и технической воды для промышленных предприятий.

Стремительно растущая потребность в воде и ограниченные ресурсы источников воды в виде рек, озер и подземных вод, с одной стороны, и удорожание подготовки питьевой и технической воды, с другой стороны, приводят к необходимости создания и использования новых энергоэффективных технологий обработки воды, которые позволяют быстро, эффективно и экономически выгодно очищать воды, а также получать питьевую и индустриальную воду из огромных запасов морской воды. В последние 10 - 15 лет широкое применение находят мембранные технологии обработки воды, которые позволяют при подготовке питьевой воды надежно очищать исходную воду от примесей, вызывающих болезни. При обработке сточных муниципальных вод получать воду, пригодную для использования в промышленных целях, а при обработке индустриальных сточных вод получать воду, пригодную для повторного использования. Кроме того, с помощью мембран можно достаточно эффективно удалить соли из морской воды (т. е. произвести обессоливание воды), что открывает огромные перспективы в получении питьевой и индустриальной воды практически из неисчерпаемого источника.





Современные мембранные технологии, применяемые для водоснабжения и водоотведения, включают четыре вида: микрофильтрацию, ультрафильтрацию, нанофильтрацию и гиперфильтрацию (обратный осмос). Мембраны этих видов отличаются размером пор мембран и соответственно размером задерживаемых примесей.

Затраты на 1 м3 воды, обработанной мембранной технологией, по сравнению с традиционными технологиями неуклонно снижаются. Если десять лет назад они были в несколько раз больше, то в настоящее время не только сравнялись, но стали меньше.

Все виды мембранной фильтрации выполняются под давлением, увеличивающимся в зависимости от размера пор.

Процесс прохождения примесей через мембраны микрофильтрации и ультрафильтрации является процессом просеивания. В мембранах нанофильтрации и обратного осмоса процесс прохождения ионов и молекул через мембраны является более сложным процессом диффузии, и поэтому этот процесс зависит от ряда факторов, таких как состав исходной воды, загрязнение мембран, заряд мембран и коэффициент концентрации солей.

Все виды мембран имеют определенные требования к качеству входной воды.

Наименее требовательны к составу входной воды мембраны микро- и ультрафильтрации.

Эти мембраны допускают обработку хлорированной воды, высокое содержание взвешенных частиц (от 50 до 40 000 мг/л в зависимости от типа мембран) и работают в широком диапазоне рН (от 1 до 13). Мембраны нанофильтрации и обратного осмоса предъявляют достаточно высокие требования к качеству входной воды. Обычно требуется предварительная обработка воды, которая заключается в удалении взвешенных частиц, растворенного железа и нейтрализации окислителей.

Области применения мембранной фильтрации в водоочистке Таблица Мембранная технология Муниципальная обработка воды Индустриальная обработка Предподготовка Микрофильтрация Питьевая вода Сточные воды Сточные воды воды Предподготовка Ультрафильтрация Питьевая вода Сточные воды Сточные воды воды Нанофильтрация Питьевая вода Предподготовка воды --Обратный осмос Питьевая вода Обессоленная и ультрачистая вода --Таблица Основные параметры и характеристики различных видов мембранной фильтрации Характеристика Микро-фильтрация Ультра-фильтрация Нано-фильтрация Обратный осмос целлюлоза, полиамид, целлюлоза, целлюлоза, тонкопленочные полипропилен, тонкопленочные Материал полисульфон, композитные полисульфон, композитные керамика материалы, керамика материалы полисульфон Размер пор (микрон) 0,01 - 1 0,001 - 0,01 0,0001 - 0,001 0, Размер удаляемых молекул (дальтон) Удаление взвешенных частиц Удаление раство-ренных органических веществ Удаление раство-ренных неоргани-ческих веществ Эффект осмотического давления Способность к концентрации отложений Рассмотрим подробнее трековую мембрану "РЕАТРЕК" (рис. 1).





Это - тонкая полимерная пленка толщиной около 10 микрон, на поверхности которой на каждом квадратном сантиметре находятся сотни миллионов пор диаметром 0,2 – 0, микрона, что обеспечивает гарантированное качество фильтрации. У трековых мембран все поры являются "калиброванными". Для трековых мембран характерен ситовый механизм задержания микрочастиц. Именно поэтому их используются в качестве эталонного теста при определении селективности других типов фильтров.

Трековые мембраны характеризуются исключительно малой дисперсией пор по размерам (5-10%), высокой селективностью и производительностью, имеют низкую адсорбционную способность по отношению к вирусам, клеткам, биополимерам, практически не содержат компонентов, способных мигрировать в фильтрат. Процесс фильтрации протекает на поверхности мембраны и размеры пор не меняются в процессе фильтрации.

Через мембрану проходят только молекулы воды, имеющие электрический заряд, соответствующий абсолютно чистой воде, а все другие примеси бактериального, вирусного, механического или химического происхождения остаются на поверхности мембраны или адсорбируются на огромной внутренней поверхности треков (молекулярных ходов в толще полимерной пленки). Даже измененные молекулы воды (дейтерий, тритий) блокируются в толще мембраны.

Способ очистки с помощью трековой мембраны заимствован у природы: каждая клетка животного или растительного организма окружена тончайшей мембраной, которая обеспечивает эту клетку. Существенно, что трековая мембрана выполняет роль молекулярного насоса для очищаемой жидкости, в результате вода фильтруется "самотеком".

Молекулярный осмос сохраняет все важные физико - химические характеристики воды:

поверхностное натяжение, кислотно - щелочное равновесие и ряд других важных показателей. Таким образом, трековая мембранная технология фильтрации является одной из самых качественных, надежных и экономичных систем тонкой очистки воды.

В Физико-энергетическом институте созданы ускорительная и реакторная технологии получения трековых мембран.

Устройство и принцип работы лабораторного стенда Установка предназначена для очистки воды методом мембранной микрофильтрации и оценки результатов этой очистки. Она позволяет удалить из грязной воды:

- полностью очистить воду от бактерий (кишечная палочка, холерный вибрион, штамм чумы, палочка бутулизма, туберкулезная палочка и др.), пестицидов и соединений хлора;

- уменьшить мутность на 96%;

- понизить содержание металлов более чем на 80%, свободного хлора – на 90%.

Схема установки представлена на рис. 2.

Для работы фильтр помещают в емкость с неочищенной водой. Вода проникает в поры-капилляры трековой мембраны и по водопроводной трубке сливается в приемную емкость для очистки воды.

1. Ознакомьтесь с устройством лабораторной установкой и прибора СОМ-100.

2. Заполните емкость электролитом (в соответственно с заданием).

3. Прибором СОМ-100 измерьте уровень общей минерализации раствора.

3.1 Снимите с прибора защитный колпачок и включите прибор нажатием кнопки ON/OFF.

3.2 Удерживанием кнопки HOLD/MODE включите режим измерения солесодержания.

3.3 Опустите прибор нижней частью в раствор. Измерение проводить в течение секунд, после чего кратковременным нажатием кнопки HOLD/MODE зафиксировать измерения.

3.4 Извлеките прибор из воды и запишите показания.

3.5 Верните прибор в исходное состояние кратковременным нажатием кнопки HOLD/MODE, стряхните воду и оботрите нижнюю часть прибора сухой тряпкой.

4. Погрузите мембранный фильтр в емкость. Создайте всасывание на другом конце трубки. Рассчитайте разность давлений на двух концах трубки в зависимости от высоты, разделяющей концы трубки по формуле:

– плотность раствора (для воды = 1000кг/м3); g = 9,8 Н/кг; h – высота, замеряемая где по лабораторной установке (м).

5. Пронаблюдайте процесс очистки. Замерьте время очистки (t) заданного объема жидкости (V).

6. Прибором СОМ-100 измерьте уровень общей минерализации жидкости после фильтрации. Запишите показания и сравните их с результатами первого замера.

7. Рассчитайте удельную производительность по воде для данной мембраны по формуле:

где SМ – площадь поверхности мембраны (190х57мм).

8. Рассчитайте константу для данной мембраны в определенном диапазоне изменения давления и температуры АВ по формуле:

9. Рассчитайте удельную производительность мембраны по воде GB при разделении водных растворов электролитов:

где сВ, — доля свободной воды в разделяемом растворе (т. е. воды, не связанной в первичных гидратных оболочках ионов, принимаем сВ = 1); µП — вязкость пермеата; р — перепад рабочего давления через мембрану; 3 — осмотическое давление разделяемого раствора у поверхности мембраны (равно осмотическому давлению в объеме разделяемого раствора: 3 = 1); 2 — осмотическое давление пермеата (пренебрежимо мало, т.е. 2 = 0).

10. Рассмотрим случай, при котором на поверхности мембраны образуется слой с повышенным содержанием задержанных веществ, т.е. в первой емкости образуется концентрат раствора электролита.

В начале расчета задаемся производительностью отводимого поверхностного слоя.

Зная это значение, определяем время, в течение которого исходный раствор пройдет в виде поверхностного слоя концентрата:

где Vн – исходный объем раствора, м3,g – производительность по поверхностному слою концентрата, м3/с.

Определяем объем образующегося за это время фильтрата:

где v – средняя скорость фильтрации за этот интервал времени, м/с; S – площадь мембраны, м2.

Находим текущее количество полученного концентрированного раствора традиционным методом:

Концентрация раствора меняется от исходной СИ до величины СК1. Её среднее значение можно найти как среднелогарифмическое:

Находим концентрацию поверхностного слоя на мембране. Эта величина в n раз выше концентрации раствора, находящегося в мембранном канале:

Используя значение величины СК1 и С*К1 определяем степени концентрирования N1 и N*1:

11. По результатам исследований оценить эффективность способа водоочистки с использованием мембранного метода.

Содержание отчета 3. Таблица опытных данных 4. Расчеты 5. Выводы по работе 1. Беззубцева М.М. Электромембранные способы разделения неоднородных систем в АПК. Учебно-методическое пособие. – СПб: СПбГАУ, 2009. - 65с.

2. Лазарева И.А. Мембранные процессы разделения жидких и газовых сред. Учебнометодическое пособие. – СПб: СПбГАУ, 2009. - 48 с.



Похожие работы:

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ УТВЕРЖДАЮ Директор ИДО А.Ф. Федоров _ 2006 г. ФИЗИКА И ХИМИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА Рабочая программа, методические указания и контрольные задания для студентов специальности 240304 Химическая технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов Института дистанционного образования Семестр 6 Лекции, часов 2 Лабораторные занятия, часов...»

«ГОУ ВПО ИГМУ Росздрава Кафедра технологии лекарственных форм Т.П. ЗЮБР, Г.И. АКСЕНОВА, И.Б. ВАСИЛЬЕВ Учебно-методическое пособие Детские лекарственные формы для студентов фармацевтического факультета Иркутск, 2009 Пособие подготовлено зав. кафедрой технологии лекарственных форм ИГМУ доцентом Зюбр Т.П., ассистентом, ст. преподавателем, кандидатом фарм. наук. Аксеновой Г.И., кандидатом фарм. наук Васильевым И.Б. Рецензенты: зав. кафедрой фармации ГИУВа, доктор фарм. наук. профессор Ковальская...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова (СЛИ) Кафедра общей и прикладной экологии КЛИМАТОЛОГИЯ РЕСПУБЛИКИ КОМИ Учебно-методический комплекс по дисциплине для студентов направления бакалавриата 280200 Защита окружающей среды и специальности 280201 Охрана...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова Кафедра информационных систем ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И МЕТОДЫ СБОРА СТАТИНФОРМАЦИИ Учебно-методический комплекс по дисциплине для студентов специальности 240406 Технология химической переработки древесины всех форм...»

«МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ им. И.М. СЕЧЕНОВА ФАКУЛЬТЕТ ПОСЛЕДИПЛОМНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ПРОВИЗОРОВ КАФЕДРА ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА И РЕАЛИЗАЦИИ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ Столыпин В.Ф., Гурарий Л.Л. ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ Под ред. член-корр. РАМН, профессора, Береговых В.В. Рекомендуется Учебно-методическим...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ СЫКТЫВКАРСКИЙ ЛЕСНОЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ) ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ С. М. КИРОВА КАФЕДРА ОБЩЕЙ И ПРИКЛАДНОЙ ЭКОЛОГИИ Посвящается 60-летию высшего профессионального лесного образования в Республике Коми ТОКСИКОЛОГИЯ Учебное пособие Утверждено учебно-методическим советом Сыктывкарского лесного...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова Кафедра целлюлозно-бумажного производства, лесохимии и промышленной экологии ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ, БУМАГИ И КАРТОНА Учебно-методический комплекс по дисциплине для подготовки дипломированного специалиста...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова Кафедра целлюлозно-бумажного производства, лесохимии и промышленной экологии ОСНОВЫ БИОТЕХНОЛОГИИ Учебно-методический комплекс по дисциплине для подготовки дипломированного специалиста по направлению 240000...»

«Источник публикации Сборник важнейших официальных материалов по вопросам дезинфекции, стерилизации, дезинсекции, дератизации в пяти томах. Под редакцией М.Г.Шандалы, том III. - Москва: Информационно-издательский центр Госкомсанэпиднадзора РФ, 1994 г. УТВЕРЖДАЮ Начальник Главного эпидемиологического управления Министерства здравоохранения СССР М.И.НАРКЕВИЧ 28 февраля 1991 г. N 15/6-5 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО КОНТРОЛЮ РАБОТЫ ПАРОВЫХ И ВОЗДУШНЫХ СТЕРИЛИЗАТОРОВ 1. Общие положения 1.1. Методические...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова (СЛИ) Кафедра Машины и оборудование лесного комплекса БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ Учебно-методический комплекс по дисциплине для студентов направления 240000 Химическая и биотехнологии по специальности 240406...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова (СЛИ) Кафедра Машины и оборудование лесного комплекса МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Учебно-методический комплекс по дисциплине для студентов специальностей 250401 Лесоинженерное дело и...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова Кафедра теплотехники и гидравлики ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА Учебно-методический комплекс по дисциплине для студентов специальностей 250401.65 Лесоинженерное дело и 250403.65 Технология деревообработки всех форм...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова Кафедра теплотехники и гидравлики ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА Учебно-методический комплекс по дисциплине для студентов специальности 240406.65 Технология химической переработки древесины всех форм обучения...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова Кафедра целлюлозно-бумажного производства, лесохимии и промышленной экологии ФИЗИКА И ХИМИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ И ЛИГНИНА Учебно-методический комплекс по дисциплине для подготовки дипломированного специалиста по направлению...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова Кафедра теплотехники и гидравлики ТЕПЛОТЕХНИКА Учебно-методический комплекс по дисциплине для студентов специальности 220301.65 Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям) всех форм обучения  ...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова (СЛИ) Кафедра Машины и оборудование лесного комплекса УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО ДИСЦИПЛИНЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ для специальности 190601.65 Автомобили и автомобильное...»

«Н.В. Логинова Г.И. Полозов Т.В. Ковальчук ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Программа и методические указания по специальности 1-31 05 01 Химия (по направлениям) Направление специальности 1-31 05 01-03 Химия (фармацевтическая деятельность) ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Дисциплина фармацевтическая химия является одной из основных в комплексе химических и медико-биологических дисциплин, призванных обеспечить подготовку специалистов-химиков в области изыскания и исследования лекарственных средств. В соответствии с...»

«Э.К. Артёмова, Е.В. Дмитриев ОСНОВЫ ОБЩЕЙ И БИООРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ Рекомендовано Учебно-методическим объединением высших учебных заведений Российской Федерации по образованию в области физической культуры в качестве учебного пособия для образовательных учреждений высшего профессионального образования, осуществляющих образовательную деятельность по направлению 032100 Физическая культура УДК 54(075.8) ББК 24.1я73 А86 Рецензенты: С.И. Нифталиев, заведующий кафедрой общей и неорганической химии...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова (СЛИ) Кафедра Машины и оборудование лесного комплекса УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ для специальности 220301 Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям) Сыктывкар...»

«Учреждение образования БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ МАКРОЭКОНОМИКА Методические рекомендации к выполнению курсовых работ для студентов экономических специальностей Минск 2009 УДК 330.101.541 (075.8) ББК 65.05 М16 Рассмотрены и рекомендованы к изданию редакционно-издательским советом университета Составители: И. М. Лемешевский, М. В. Коротков, Д. А. Жук Рецензент доктор экономических наук, профессор кафедры экономики и управления на предприятиях химико-лесного...»






 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.