Введение к работе
А1іїїальность_проблешл В условиях непрерывного роста объемов производства пищевых продуктов промышленность получает все возрастающее количество отходов в виде технологических вод. При этом увеличивается нагрузка на очистные сооружения предприятий.
По своему характеру присутствующие в водах загрязнения делятся на минеральные, органические, бактериальные и биологические с размером частиц от тысячной доли микрометра до миллиметра.
Анализируя состав сточных вод предприятий пищевой промышленности, можно сделать вывод о целесообразности очистки технологических вод, непосредственно выходящих с определенных участков, т.к. при этом возможно еще и получение дополнительного количества ценного пищевого сырья.
В промышленности применяются различные метода очистки вод и концентрирования ценных компонентов. Разделение, концентрирование, очистка жидкостей с помощью мембран под действием давления - перспективный, принципиально новый технологический процесс.
Перед традиционными методами концентрирования и очистки баромембранное разделение имеет следующие преимущества:
низкая энергоемкость процесса и его высокая экономичность;
отсутствие фазовых превраиений;
отсутствие использования химических реагентов;
сопровождение концентрирования пищевых продуктов очисткой их от низкомолекулярных фракций;
сохранение постоянным значения рН растворов;
компактность оборудования, возможность автоматизации, простота обслуживания.
К мембранам предъявляются жесткие требования по химической, термической и механической стойкости. В связи с этим в настоящее время отмечается стремление к возможной замене в баромембранных процессах полимерных мембран на более стойкие - неорганические.
Использование минеральных мембран вместо органических в процессах сепарации имеет ряд преимуществ. Неорганические мембраны устойчивы к истиранию, нечувствительны к действию бактерий, допускают стерилизацию паром, долговечны, могут работать при
высоких температурах и давлениях.
Из класса неорганических мембран в промышленности в настоящее время применяются керамические мембраны, для изготовления которых используют окислы металлов, в том числе алюминия, циркония, титана. США, Япония, Франция имеют фирмы, специализирующиеся на производстве неорганических мембран с определенными характеристиками. С 1993 года ожидается наибольший прогресс в развитии мембранных технологий на основе керамических мембран.
Выпускаемые нашей промышленностью полупроницаемые мембраны по своим параметрам не позволяют применять их во многих технологических процессах.
1]ель_ра0отнА Целью настоящей работы являлась разработка условий фильтрования неорганическими мембранами белок- и жиро-содержащих вод предприятий пищевой промышленности.
В работе решались следующие задачи:
разработка методов получения неорганических мембран на основе пористых металлических и керамических материалов;
исследование влияния основных физико-химических и механических условий получения селективных слоев на размер пор и проницаемость мембран;
исследование структуры и свойств селективных слоев, полученных различными методами;
проведение экспериментов с целью изучения закономерностей фильтрования белок- и жиросодержащих вод неорганическими мембранами и определение основных технологических параметров;
теоретическое обоснование процесса фильтрации;
разработка технологической схемы очистки белок- и жиро-содержащих вод предприятий пищевой промышленности;
проведение технико-вкономичэской оценки разработанной технологии очистки.
Научная_новизна.
Разработаны физический, химический и механический способы получения селективных слоев на пористых неорганических материалах.
Исследованы условия получения мембран на структуру, размер пор и их фильтрующие свойства.
Выяснены основные закономерности условий фильтрования не-
органическими мембранами белок- и жиросодержащих вод с привлечением молекулярно-ситовой и гель-поляризационной моделей.
- Получены количественные соотношения мегэду основными тех
нологическими параметрами фильтрования.
Шэктическая_знатамость_работы заключается в следующем:
разработана условия получения неорганических мембран с привлечением химического, физического и механического способов: реакционное отверждение компонентов на пористой подлокке, электронно-лучевое напыление, дополнительная прокатка пористого материала с одной эластической прокладкой, которые позволили получить фильтрующие анизотропные неорганические мембраны;
разработана технологическая схема фильтрования исследованных вод, исключающая сложную реагентную обработку, облегчающая условия труда обслуживающего персонала, позволяющая использовать повторно очищенную воду и снижающая сброс в водоем загрязняющих компонентов;
выполнена технико-экономическая оценка разработанной технологии, ожидаемый экономический эффект от внедрения результатов работы на участке получения хира Киевского мясокомбината составит 52 тыс.руб. в год по ценам 1990 года.
На защиту выносятся следующие оснвные положения:
1 .Технологии получения неорганических мембран химическим, физическим и механическим способами.
2.Результаты исследований структуры и свойств полученных мембран.
3.Основные количественные закономерности фильтрования белок- и киросодернащих вод неорганическими мембранами.
4.Технология ультрафильтрационной очистки исследованных вод и основные технологические параметры.
5.Технологическая схема промышленной установки фильтрования неорганическими мембранами жиросодержащих вод участка получения жира мясокомбината.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы работы были доложены на: 55-ой научной конференции КТИТЇЇЇ, г.Киев, 1989; всесоюзной конференции "Вклад молодых ученых и специалистов", г.Ленинград, 1989; всесоюзной конференции молодых исследователей "Новые композиционные материалы, получаемые электронно-лучевым испарением и конденсацией", г.Киев, 1990; научно-техническом совещании, г.Минск, 1990.
- A -
Публикации.. По материалам диссертации опубликовано ю печатных работ, получено 2 положительных решения по заявкам на изобретение и одно авторское свидетельство.
Структура_и_объем_р.аботыЛ Диссертация изложена на 223 страницах машинописного текста и состоит из введения, пяти глав, общих выводов и списка основной использованной литературы. Работа иллюстрирована 76 рисунками и 35 таблицам.