Введение к работе
Актуальность работы. Одной из наиболее важных проблем настоящего времени как в России, так и за рубежом является защита водного бассеііна от попадания вредных промышленных выбросов. В связи с этим весьма актуальна очистка сточных вод предприятии органического синтеза.
Сточные воды предприятий оргеинтеза часто содержат в своем составе такие низкомолекулярные органические вещества как: анилин, морфо-лин, уротропин, гидрохинон и др. Такие соединения имеют низкие значения лредельно допустимо]! концентрации в водных растворах, и обладают значительной токсичностью. При традиционных методах утилизации подобных сточных вод (мокрое сжигание, биологическое окисление, адсорбция) безвозвратно теряются ценные компоненты.
Возврат ценных компонентов в производственный цикл можно осуществить при помощи обратноосмотического разделения. Процесс обратного осмоса характеризуется достаточно простым конструктивным и технологическим оформлением, малой энергоемкостью, отсутствием реагентов и поглотителей..
Проблемой, сдерживающей промышленное применение процесса обратного осмоса на предприятиях органического синтеза, является отсутствие надежных инженерных методов расчета обратноосмотичеекпх аппаратов и установок, а также недостаточная изученность кинетики массопере-носа низкомолекулярных органических веществ и массопереносных свойств мембран.
Настоящая работа выполнялась в соответствии с координационным планом научно-исследовательских работ ТГТУ ("Черноземье"), 1997 -2000 гг., тема ЗГ/99 ГБР "Разработка теоретических основ расчета и проектирования оптимальных энерго- и ресурсосберегающих процессов и оборудования химических и микробиологических производств".
Цель работы. Целью работы яшшется изучение и анализ влияния технологических и режимных параметров на кинетику массопереноса при обратноос-могическом разделении водных растворов низкомолекулярных органических веществ; изучение массопереносных свойств мембран; экспериментальное исследование кинетических закономерностей обратноосмотического разделения водных растворов низкомолекулярных органических веществ, разработка усовершенствованной математической модели массопереноса в обрагноосмотиче-ских аппаратах и на ее базе создание достаточно простой и надежной инженерной методики расчета; разработка технологических схем разделения и концентрирования водньк растворов низкомолекулярных органических веществ ОАО "Пигмент" (г. Тамбов) и концерна "Беллегпром" (г. Минск).
Научная новизна. Проведены экспериментальные и теоретические исследования кинетики обратниисмотического разделения водных растворов низкомолекулярных органических веществ. Экспериментально получены кинетические характеристики массопереноса ряда важных низкомолекулярных соединений предприятий органического синтеза. Для широко ис-
пользуемых в промышленности видов полупроницаемых мембран определены их кинетические характеристики в зависимости от концентрации температуры, давления и вида растворенного вещества, дано математическое описание и получены необходимые аппроксимационные зависимости. Исследовано разделение многокомпонентных водных растворов, содержащих низкомолекулярные органические вещества. Усовершенствован;: математическая модель конвективной диффузии и гидродинамики, описывающая кинетику массопереноса в межмембранном канале, учетом осмотического потока.
Практическая ценность. На основании результатов проведенных экспериментальных и теоретических исследований разработана инженерная методика расчета обратноосмотических аппаратов, проверенная на промышленной обратноосмотической установке.
Выданы практические рекомендации по очистке сточных вод и концентрированию промышленных растворов ОАО "Пигмент" (г. Тамбов) и концерна "Беллегпром" (г. Минск) с организацией замкнутого цикла пс воде в технологических нуждах.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на Международной конференции "Экология и жизнь - 2000" (Великий Новгород, 2000 г.), на ежегодных научно-практических конференциях г. Тамбова и ТГТУ (1997-2000 гг.).
Публикации. Материалы, изложенные в диссертации, нашли отражение в 10 опубликованных печатных работах.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, включающего 160 наименований, и приложения.