Буртная И.А., Ружинская Л.И., Литвиненко Д.В., Кузьменко
Е.В.
Национальный
технический Университет Украины «КПИ»
Исследование
проницаемости индивидуальных компонентов через полимерную мембрану
Аннотация
Приводятся данные экспериментальных исследований по проницаемости различных
органических веществ, наиболее часто встречающихся в сточных водах, которые
могут быть применены при создании мембранных установок для очистки воды от этих
примесей.
Ключевые слова: проницаемость, мембрана, установка, примеси, очистка.
1. Введение
Присутствие органических
примесей в воде весьма нежелательно, так как вода – основной продукт
жизнеобеспечения человека. Чаще всего загрязнения происходят на
фармацевтических, химических, нефтеперерабатывающих предприятиях. Недостаточно
очищенную воду сбрасывают в водоемы, тем самым нарушая в них экологический
баланс.
2. Постановка задачи
Пpи пpoeктиpoвaнии oбopудoвaния для
очиcтки cтoчных вoд oт opгaничecких пpимeceй
c пoмoщью мeмбpaннoй тeхнoлoгии oдним из ocнoвных параметров pacчeтa являeтcя
вpeмя пpeбывaния нa oчиcткe (количecтвo cтупeнeй). Знaчeниe этoгo кpитepия
чиcлeннo зaвиcит oт вeличины пpoницaeмocти чepeз мeмбpaну oтдeльных кoмпoнeнтoв
cтoкa.
Пpoницaeмocть индивидуaльных кoмпoнeнтoв cтoчных вoд oпpeдeлялacь oпытным путeм пpи пoмoщи мeмбpaннoгo элeмeнтa. Пpи oпpeдeлeнии пpoницaeмocти вecoвым cпocoбoм иcпoльзoвaлиcь aнaлитические вecы Axis. Macca мембранного элемента измерялась
через oпpeдeлeнныe пpoмeжутки вpeмeни. Знaчeниe прoницaeмoсти W paccчитывaлocь пo фopмулe:
,кг/(м·ч)
гдe Δτ - пpoмeжутoк вpeмeни мeжду измeнpeниями, c;
ΔМ - cooтвeтcтвующee измeнeниe мaccы мeмбpaннoгo элeмeнтa, кг;
F - paбoчaя пoвepхнocть мeмбpaны, м ;
F=π×d×l
d - нapужный диaмeтp мeмбpaны, м ;
l - длинa paбoчeгo учacткa, м.
Опыты проводились с рядом компонентов
стоков, которые представлены в таблице 1
Таблица
1
|
№ п/п |
Наименование |
Проницаемость, кг/(м2·ч) |
Химическая формула |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
1. |
Метиловый спирт (метанол, древесный спирт,
карбинол) |
0,011 |
CH3OH |
|
2. |
Ацетон (диметилкетон) |
0,19 |
C3H6O |
|
3. |
Изопропиловый
спирт
(2-пропанол, диметилкарбинол) |
0,0096 |
C3H8O |
|
4. |
Бензол |
0,52 |
C6H6 |
|
5. |
Пиридин |
0,073 |
C5H5N |
|
6. |
Метиленхлорид (дихлорметан, хлористый
метилен) |
1,14 |
CH2Cl2 |
|
7. |
Гексан (дипропил) |
0,95 |
C6H14 |
|
8. |
Толуол (метилбензол,
фенилметан) |
0,495 |
C7H8 |
|
9. |
Фенол (карболовая
кислота, оксибензол) |
0,037 |
C6H5OH |
|
10. |
Дихлорэтан (этилен
хлористый, этилендихлорид) |
0,4 |
CH3CHCl2 |
|
11. |
Триэтиламин |
0,9 |
C6H15N |
|
12. |
Стирол (винилбензол,
фенилэтилен) |
0,195 |
C8H8 |
|
13. |
Этилбензол (фенилэтан) |
0,285 |
C8H10 |
|
14. |
Ксилол: орто- мета- пара- |
0,18 |
C8H10 |
|
15. |
Хлорбензол (хлористый
фенил) |
0,38 |
C6H5Cl |
|
16. |
Хлористый бензил |
0,021 |
C7H7Cl |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
17. |
Трихлорэтилен (этинилтрихлорид) |
0,96 |
C2HCl3 |
|
18. |
Метилхлороформ (1,1,1-трихлорэтан) |
0,7 |
C2H3Cl3 |
|
19. |
Четыреххлористый
углерод (тетрахлорметан) |
0,65 |
CCl4 |
|
20. |
Перхлорэтилен (тетрахлорэтилен) |
0,51 |
C2Cl4 |
|
21. |
Тетрахлорэтан |
0,13 |
C2H2Cl4 |
|
22. |
Уайт-спирит |
0,122 |
|
|
23. |
Бензин АИ-93 Бензин А-76 Бензин «калоша» |
0,63 0,48 0,62 |
|
|
24. |
Нефрас |
0,795 |
|
|
25. |
Этилацетат |
0,326 |
C4H8O2 |
|
26. |
Хлороформ |
1,24 |
CHCl3 |
|
27. |
Гептан |
0,605 |
C7H16 |
3. Результаты
Благодаря проведенным исследованиям по
расчету проницаемости можно проводить технологические расчеты мембранных
аппаратов по очистке воды от органических веществ, приведенных в таблице. Этот
перечень включает органические вещества наиболее часто встречающиеся в сточных
водах предприятий фармацевтической,
микробиологической,
химической, нефтеперерабатывающей промышленности. Результаты исследований
показывают, что проницаемость мембранных элементов по отношению к различным
органическим соединениям отличается в пределах 1 – 2 порядков. Это вызывает необходимость индивидуального подхода к
проектированию мембранных установок для очистки воды от конкретных соединений,
что в итоге и определяет их стоимость.
4. Выводы
Проведенные исследования позволяют проектировать установки по
мембранной очистке воды от рядя органических веществ.
Литература:
1. Патeнт нa изобретение № 43775.
Oпубл. 15.09.2003 Бюл. № 9 Cпocоб oбpаботки смесей жидких углеводов. Буpтнaя И.A., Pужинcкaя Л.И.,
Гaчeчилaдзe O.O. и др.
2.
Пaтeнт нa изобретение № 39067. Oпубл. 15.09.2003 Бюл. № 9 Cпocоб oбpаботки смесей жидких углеводов и прибор для
его совершения. Буpтнaя И.A.,
Pужинcькa Л.И., Гaчeчилaдзe O.O. и др.