Математическое моделирование образования осадка солей жесткости на ионитовых мембранах при электродиализном опреснении жестких солоноватых вод
Диссертация
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Исследованы стационарные состояния процесса образования осадков солей жесткости на ионитовых мембранах при электродиализном опреснении жестких солоноватых вод. Показано, что существуют критические режимы эксплуатации электродиализных аппаратов, которые характеризуются тем, что при выходе технологических параметров из некоторой области значений наступает лавинообразное… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗНОГО ОПРЕСНЕНИЯ СОЛОНОВАТЫХ ВОД
- 1. 1. Актуальность проблемы опреснения солоноватых вод
- 1. 2. Расчет предельной степени концентрирования рассола
- 1. 3. Образование осадка солей жесткости на ионитовых мембранах при электродиализном опреснении жестких солоноватых вод
- 1. 4. Модификация ионитовых мембран
- 1. 5. Постановка задачи исследования
- ГЛАВА 2. АНАЛИЗ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ОБРАЗОВАНИЯ ОСАДКА НА ПОВЕРХНОСТИ ЭЛЕКТРОДОВ
- 2. 1. Методология исследования. Методы качественной теории дифференциальных уравнений
- 2. 2. Математическая модель процесса отложения осадка модель Гриффина)
- 2. 3. Математическая модель образования пассивной пленки на металле с учетом Фладе-потенциала модель Франка-Фитцхью)
- 2. 4. Математическая модель первой стадии образования осадка на металле с учетом адсорбции (модель Талбота-Ориани)
- ГЛАВА 3. ОБОБЩЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТАЛБОТА-ОРИАНИ
- 3. 1. Математическая модель Талбота-Ориани с учетом адсорбции в форме изотермы Фаулера-Гуггенгейма
- 3. 2. Математическая модель Талбота-Ориани с учетом адсорбции в форме изотермы Хилла
- 3. 3. Математическая модель Талбота-Ориани в случае гетерогенной реакции образования осадка изотермы адсорбции Генри и Ленгмюра)
- 3. 4. Математическая модель Талбота-Ориани в случае гетерогенной реакции образования осадка изотермы адсорбции Фаулера-Гуггенгейма и Хилла)
- ГЛАВА 4. УТОЧНЕНИЕ МОДЕЛИ ТАЛБОТА-ОРИАНИ ДЛЯ АДАПТАЦИИ К ПРОЦЕССУ ОБРАЗОВАНИЯ ОСАДКА СОЛЕЙ ЖЕСТКОСТИ НА ИОНИТОВЫХ МЕМБРАНАХ
- 4. 1. Анализ особенностей последовательности стадий процесса образования осадка на ионитовых мембранах
- 4. 2. Уточнение математической модели образования осадка на ионитовой мембране путем включения изотермы осаждения Жуковой-Рачинского
- 4. 3. Анализ и уточнение модели Талбота-Ориани для процесса образования осадка солей жесткости на ионитовой мембране
- 4. 4. Обобщенная модель образования осадка солей жесткости на поверхности ионитовой мембраны
- 4. 5. Оценка кинетических констант обобщенной математической модели. Стационарные состояния
- 4. 6. Анализ характера стационарных состояний обобщенной математической модели образования осадка солей жесткости на ионитовой мембране
- 4. 7. Рекомендации для проведения экспериментальных исследований образования осадка солей жесткости на мембранах при электродиализном опреснении жестких солоноватых вод
- ВЫВОДЫ
Список литературы
- Силла Ш. Т. Использование солнечной энергии при опреснении солоноватых вод электродиализом для сельскохозяйственного водоснабжения. Дисс.. канд. техн. наук. -М.: МГМИ, 1990. -241 с.
- Лукашев Е.А., Роговой В. Л., Аль Аджи Б. Малогабаритные установки для очистки и кондиционирования питьевой воды. Часть 1// Обзорная информация. Инженерное обеспечение объектов строительства. М.: ВНИИНТПИ Госстроя РФ, 1994. Вып. 2. — 69 с.
- Лукашев Е.А., Роговой В. Л., Аль Аджи Б. Малогабаритные установки для очистки и кондиционирования питьевой воды. Часть 2// Обзорная информация. Инженерное обеспечение объектов строительства. М.: ВНИИНТПИ Госстроя РФ, 1995. Вып. 1. — 69 с.
- Научные и прикладные аспекты подготовки питьевой воды/ В. В. Гончарук, В. В. Подлеснюк, Л. Е. Фридман, И.Г. Рода// Химия и технология воды, 1992. т. 14, № 7. — С. 506 — 524.
- Технологические исследования очистки природных вод от пестицидов бытовыми установками ЭД-500 и КПВ-1000/ В. Н. Смагин, Е. А. Лукашев, В. О. Шефтель, Л. А. Квитка, В.М. Хиряев// Химия и технология воды. 1992. — т. 14, № 10. — С. 769 — 777.
- Лукашев Е.А. Теоретические и экспериментальные исследования процессов электромембранной и адсорбционной технологий в применении к опреснению и очистке природных вод. Дисс.. докт. техн. наук. М.: РХТУ им. Менделеева, 1996. — 421 с.
- Смагин В.Н., Лукашев Е. А. Современное состояние электродиализа в СССР// Экспресс-информация. Инженерное обеспечение объектов строительства. М.: ВНИИНТПИ Госстроя СССР, 1990. Вып. 3. — С. 2−20.
- Смагин В.Н., Лукашев Е. А., Коровин А. Н. Повышение эффективности мембранных методов опреснения// Обзорная информация. М.: ЦБНТИ Минводхоза СССР, 1988. Вып. 1, Сер. 3. — 60 с.
- Лукашев Е.А., Смагин В. Н., Лукашева Г. Н. Перспективы использования мембранных методов в очистке сточных и природных вод// Обзорная информация. Инженерное обеспечение объектов строительства. М.: ВНИИНТПИ Госстроя СССР, 1990. Вып. 4. — 69 с.
- Смагин В.Н. Обработка воды методом электродиализа. М.: Строй-издат, 1986.- 172 с.
- Применение мембранных методов разделения веществ/ В. Н. Смагин, И. Н. Медведев, Н. Е. Кожевникова, Т.П. Садчикова// Обзорная информация. Общеотраслевые вопросы. М.: НИИТЭХИМ, 1985. -Вып. 10 (240).-41 с.
- Синтез, свойства и применение ионитовых мембран в электродиализе/ И. Н. Медведев, Г. З. Нефедова, В. Н. Смагин, Н. Е. Кожевникова, К. П. Брауде // Обзорная информация. Общеотраслевые вопросы. М.: НИИТЭХИМ, 1985. Вып. 11 (241). — 42 с.
- Вейсов Б.К., Гребенюк В. Д. Предельное концентрирование растворов хлорида натрия и хлорида кальция электродиализом// Химия и технология воды. 1985. — т. 7, № 2. — С. 81 — 83.
- Заболоцкий В.И., Шельдешов Н. В., Гнусин Н. П. Диссоциация молекул воды в системах с ионообменными мембранами// Успехи химии. 1988. — 1988. — т. 57, № 8. — С. 1403 — 1414.
- Лукашев Е.А., Смагин В. Н., Силла Ш. Т. Электрохимические процессы при поляризации биполярных ионитовых мембран// Химия и технология воды. 1991. — т. 13,№?.-С. 592−598.
- Канте С. Усовершенствование электрохимического метода обеззараживания природных и сточных вод для сельскохозяйственного водоснабжения и обводнения. Дисс.. канд. техн. наук. М.: МГМИ, 1989.-225 с.
- Delyannis A. Ion-excheange membranes. Berlin, 1980. Р 95 — 117.
- Andreadis G., Arnold J.W.// Ann/ Conf/ NWSiA, Sarasota, Florida, 1978, v. 11.-P. 1213.
- Miyaso K.// Kogyo Yosui, 239, 1978, P. 80 85.
- Ramiy N.A., Gongdon G.A. Desalting plants inventory report NS, office of water research and technologic, Departament of interion, March, 1975.
- Kohei U.// Desalination, 1977. v. 20. — P. 365 — 374.
- Tanaka I.// Desalination, 1979. v. 28. — N 3.
- Patel R., Harris F NTiS Report. PB-287 987, 1976, P. 138.
- Goldstein A.L.// Desalination, v. 30, P. 49 58.
- Harkare W.P. Desalination of brock ich water by Electrodialysis// Desalination, 1982. v. 42. — P. 97 — 105.
- Govindon K.P., Narayanon P.R. Proc. Int. Conf. of fresh water from the Sea, 1978, v. 3.-P. 75−84.
- Смагин B.H.// Труды Кубанского университета, 1977, № 2. С 135 — 148.
- Лицис Ю. Всесоюзная конференция по экстракции, 1977. т. 3. — С. 50−53.
- Карварская Р.А., Акимова Н. А., Костромина Л. А. Журн. прикладной химии, 1977. т. 50. — С. 1962 — 1969.
- Гнусин Н.П., Заболоцкий В. И., Письменский В.Ф.// Известия Северо-Кавказского научного общества, 1978. № 1. — С. 103 — 105.
- Раузен Ф.В.// Атомная энергия, 1978. т. 45, № 1. — С. 49 — 53.
- Sugimoto S.I.// Nucl. Sci. technol., 1978.- v. 15. P 753 — 759/
- Пат. 78 149 182 (Япония). Toshio Fukuzuka/ Electrodialysing method for aqueous solution containing heavy metallic ions// Kobe Seikosho K.K.// Int. CL2 B01D13/02, G01N33/20.
- Ионообменные мембраны в электродиализе. Токуяма сода, 1984.
- Пат. 4 147 605 (CUIA).Schenken В.А., Sugano Т.Т., Stillman N. W, CTLeavy KJ./ Method of producing sols by electrodialysis// Cleveland, Ohio.-Apr. 14.- 1977.
- Степанишева В.А.// Сб. Теория и практика сорбционных процессов, Воронеж, 1983. Вып. 10. — С. 92 — 95.
- Бобрешова О.В. Пассивация ионитовых мембран в процессе электродиализа. Дисс.. канд. хим. наук//Воронеж: ВГУ, 1977. 112 с.
- Клячко В.А., Апельцин И. Э. Очистка природных вод. М.: Стройиз-дат, 1971.-580 с.
- Исаев Н.И., Золотарева Р. И., Мостовая С. А. Изучение переноса ионов в системе «раствор мембрана — раствор» на различных стадиях поляризации// Сб. Ионообменные мембраны в электродиализе/ Под ред. К. М. Салдадзе. Л.: Химия, 1970. — С.89 — 97.
- Лукашев Е.А., Смагин В. Н. К теории эффекта экзальтации миграционного тока при массопереносе через ионитовую мембрану в условиях концентрационной поляризации// Электрохимия, 1992. т.28, № 2. -С. 173- 180.
- Лукашев Е.А. Поляризационные характеристики монополярных ионитовых мембран// Электрохимия, 2000. т. 36, № 4. — С. 414 — 420.
- Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. М.: АН СССР, 1959.- 538 с.
- Салдадазе К.М., Гвоздева С. Н., Бобкова Г. А. О процессе опреснения жестких природных соленых вод// Сб. Электрохимическое обессоливание морской и минерализованных вод. М.: НИИТЭХИМ, 1976. -С. 59−61.
- Muller W.I. Die Bedeckungstheorie der Passivitat der Metalle und ihre experimentelle Begrundung. BerlinAVerlag Chemie, 1933.
- Muller W.I.// Z. Phys. Chem., 1924. Bd. 30. — S. 401.
- Muller W.I.// Z. Phys. Chem., 1927. Bd. 33. — S. 40.
- Временные указания по расчету, проектированию и изготовлению электродиализных опреснительных установок. М.: ВНИИВОДГЕО, 1970.-86 с.
- Комплексная переработка шахтных вод/ Под ред. А. Т. Пилипенко// Киев: Техника, 1985. 183 с.
- Деминерализация методом электродиализа (ионитовые мембраны)/ Пер. с англ. под ред. Б. Н. Ласкорина, Ф.В. Раузен//М.: Госатомиздат, 1968.-351 с.
- Tokujama Soda Co./ Bulletin informational: Neosepta Ion-Exchange membranes. 1973. 11 p.
- Ion-Exchange membranes. «Neosepta». Tokujama Soda Co. LTD. Tokio: 1980.-25 p.
- Гребенюк В.Д. Электродиализное концентрирование имитата коллекторно-дренажных вод// Журн. прикладной химии, 1986. № 4. -С. 916−918.
- Гребенюк В.Д. Заряд-селективный электродиализ.// Сб. Современные высокоэффективные методы очистки воды. М.: МД НТП им. Дзержинского, 1984. С. 121 -126.
- Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством. М., 1982.
- Рекомендации по использованию минерализованных вод для орошения кормовых культур в Туркменской ССР/ Под ред. И.С. Рабоче-ва// Ашхабад: Ылым, 1982. С. 20.
- Пономарева М.И., Гребенюк В. Д., Корчун Н. В. Модифицированные мембраны МА-40 для опреснения хлоридных шахтных вод// Химия и технология воды, 1984. т. 6, № 5. — С. 339 — 341.
- Авторское свидетельство 882 547 (СССР). Гребенюк В. Д., Пономарева М. И., Чеботарева Р.Д./ Электродиализатор для разделения смеси хлорида и сульфата натрия// Опубл. 23.11.81, Бюл. № 43, описание 231 181.
- Чеботарева Р.Д. Исследование электрохимических свойств мембраны МК-100, модифицированной этилендиамином// Электрохимия, 1986. т. 22, № 7. — С. 888 — 891.
- Жигинас JI.X. Избирательная проницаемость мембраны МК-40 с пленкой электроосажденого сильноосновного полиэлектролита// Электрохимия, 1985. т. 21, № 12.-С. 1687- 1690.
- Технологические процессы с применением мембран/ Пер. с англ. под ред. Р. Е. Лейси, С. Леб//. М.: Мир, 1976. 370 с.
- Пат. 3 647 086 (США). Yukio Mizutani, Reiichi Yamane, Toshikatsu Sata, Ryuji Izuo/ cation-exchange membrane and method of making same// Tokuyama Soda Kabushiki Kaisha, Japan. July 9. — 1969.
- Пономарев М.И. Конкурирующий перенос анионов при электродиализе растворов смеси хлорида и сульфата натрия// Химия и технология воды, 1980. т. 2, № 4. — С. 327 — 332.
- Смирнова Н.М. Исследование переноса хлоридов и сульфатов через анионитовые мембраны в процессе электродиализа// Журн. прикладной химии, 1987.-т. 51, № 1.-С.38−42.
- Пат. 2 283 167 (Франция). Использование селективного мембранного диализа на основе ионообменных полимеров/ Общества химических добавок.-4.06.1974.
- Юринская В.Е., Стефанова O.K., Матерова Е. А. О механизме функционирования ионоселективных мембран на основе нейтральных комплексообразователей// Электрохимия, 1979. т. 15, № 5. — С. 723 -725.
- Sata Т., Rehchi I., Mirutani I.// J. Polym. Sci: Polym. Chem. Ed., 1979. -v. 17, N7.-P. 2071 2085.
- Пат. 4 042 496 (США). Sakae Tsushima, Tevuyuki Misumi, Masahiko Murakoshi/ Process for preparing improved cation-exchange membranes// Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha// Osaka, Japan, May 28. 1975.
- Sata Т., Rehchi I., Mirutani I.// J. Polym. Sci: Polym. Chem. Ed., 1979. -v. 17, N 14. P. 1199- 1213.
- Tanaka J., Seno M.//J. Membrane Sci., 1981. v. 8, N 2. — P. 115 — 127.
- Пат. 1 238 656 (Великобритания). Yukio Mizutani, Reiichi Yamane, Toshikatsu Sata, Ryuji Izuo/ Patent specification. Ion-exchange membranes.
- Шендрик O.P. Получение и свойства катионитовых мембран, модифицированных электроосаждением слоем дисперсного анионита// Химия и технология воды, 1985. т. 7, № 4. — С. 29 — 32.
- Sata Т.// Colloid Polymer Sci., 1978. v. 256. — P. 62 — 77.
- Пат. 53−92 485 (Япония). Hiromasa Murata/ Conntcting device of flat cable without peeling// Hitachi Seisakusho K.K.// Int. CL2. H01r43/00, H01R9/08.83. Пат. 55−39 599 (Япония).
- Talbot J.B., Oriani R.A., DiCarlo M.J. Application of liner stability and bifurcation analysis to passivation models// J. Electrochem. Soc., 1985, v. 132, N7, P. 1545- 1551.
- Talbot J.B., Oriani R.A. Steady state multiplicity and oscillations in passive film formation// Electrochimica Acta, 1985, v. 30, P. 18.
- Frank U.F.// Z. Physik. Chem., 1954. NF 3, S. 183.
- Cooper J.F., Muller R.H., Tobias C.W.// J/ Electrochem. Soc., 1980, v. 127, P. 1733.
- Frank U.F., Fitzhugh R.// Z. Elektrochem., 1961, v. 65, S. 156.
- Griffin G.L.// J/ Electrochem. Soc., 1984, v. 131, P. 18.
- Колотыркин Я.М., Кононова М. Д., Флорианович Г.М.// Защита металлов. 1966.- т. 2, С. 609.
- Колотыркин Я. М., Кононова М. Д., Флорианович Г.М.// Защита металлов. 1968.-т. 4, С. 315.
- Колотыркин Я.М., Попов Ю. А., Флорианович Г. М., Алексеев Ю. В., Кононова М. Д., Мишеина К. А., Островский Г.М.// Электрохимия, 1970.-т. 8, С. 3.
- Справочник произведение растворимости — спросить у Квитки
- Lillie R.S. The passive iron wire model of protoplasmic and nervous transmission and its physiological analogues// Biol. Revs. (Cambr. Phil. Soc.), 1936, V. 11, P. 181 -208.
- Феттер К. Электрохимическая кинетика. М.: Химия, 1967. 856 с.
- Курс физической химии/ Под общей ред. Я. И. Герасимова, т. 1. М. — Л.: Химия, 1964. — 624 с.
- Muller W.I. Die bedeckungstheorie der passivitat der metalle und ihre experimentelle begrundung// Verlag Chemie, Berlin, 1933.
- Muller W.I.// Z. Phys. Chem., 1904, V. 48, S. 577- 1924, V. 30, S. 401- 1927, V. 33, S.40.
- Archdale G., Harrison I.A. // J. Electroanalyt. Chem., 1972, V. 34, P.21. 42.
- Колотыркин Я.М., Попов Ю. А., Алексеев А.А.// Электрохимия. 1972. -т. 8, С. 1723.
- Колотыркин Я.М., Попов Ю. А., Васильев А. А., Флорианович Г. М., Катревич А.Н.// Электрохимия. 1973. — т. 9, №??. — С. 192.
- Колотыркин Я.М., Попов Ю. А., Васильев А.А.// Электрохимия. 1972. — т. 9, №??. — С. 1855.
- Колотыркин Я.М., Попов Ю.А.// Электрохимия. 1976. — т. 12, №??. — С. 406.
- Колотыркин Я.М., Попов Ю. А., Флорианович Г. М., Васильев А. А., Киселева Л.Е.// Электрохимия. 1976. — т. 12, №??. с. 527.
- Жукова Л.А. Теория статического и динамического осаждения и соосаждения ионов. М.: Энергоиздат, 1981. — 80 с.
- Быков В.И. Моделирование критических явлений в химической кинетике. М.: Наука. 1988. — 263 с.
- Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. М.: Мир, 1979. 512.
- Лукашев Е.А. Исследование модельной кинетики ассоциативных реакций в начальной стадии гидролиза коагулянта// Химия и технология воды. 1992. — т. 14, № 9. — С. 658 — 667.
- Краткий справочник физико-химических величин/ Под ред. А. А. Равделя, A.M. Пономаревой// Изд. восьмое. Л.: Химия, 1983. -231 с.
- Дерягин Б.В., Чураев Н. В., Муллер В. М. Поверхностные силы. М.: Наука, 1987.-399.
- Бангура И.С. Исследование кольматации фильтров при добыче и очистке подземных вод на примере московского глубокого дренажа. Дисс. канд. техн. наук. М.: МГУП, 1996 г., 213 с.
- Табиш М.Н. Формирование вторичной пористой структуры в зернистой загрузке при очистке мутных вод фильтрованием. Дисс. канд. техн. наук. М.: МГУП, 1998 г., 156 с.
- Усанович М.И. Исследования в области теории растворов и теории кислот и оснований. Алма-Ата: Наука, 1970. 363 с. 1. Q 1303 3 — 0/