Научная статья на тему 'АНАЛИЗ И РАСЧЕТ ПРОЦЕССА НИЗКОНАПОРНОГО ОБРАТНОГО ОСМОСА ПРИ РЕГЕНЕРАЦИИ САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ВОДЫ'

АНАЛИЗ И РАСЧЕТ ПРОЦЕССА НИЗКОНАПОРНОГО ОБРАТНОГО ОСМОСА ПРИ РЕГЕНЕРАЦИИ САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ВОДЫ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
94
18
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СИСТЕМА ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ / САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ВОДА / РЕГЕНЕРАЦИЯ ВОДЫ / НИЗКОНАПОРНЫЙ ОБРАТНЫЙ ОСМОС / КОСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ / LIFE SUPPORT SYSTEM / HYGIENE WATER / WATER PROCESSING / LOW-PRESSURE REVERSE OSMOSIS / SPACE STATION

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Бобе Леонид Сергеевич, Сальников Николай Александрович

Проведены анализ и расчет процесса низконапорного обратного осмоса в мембранном аппарате системы регенерации санитарно-гигиенической воды для космической станции. Описана физическая картина обратноосмотической очистки, и определена движущая сила процесса - разность эффективных давлений (рабочее минус осмотическое давление) в растворе у поверхности мембраны и в очищенной воде. Показано, что процесс мембранной очистки сопровождается диффузионным отводом компонентов моющего средства от мембраны. Коэффициент массоотдачи и разность концентраций (соответственно - разность осмотических давлений) в пограничном слое напорного канала могут быть определены с использованием расширенной аналогии между массообменом и теплообменом. Предложена и экспериментально подтверждена методика расчета производительности обратно -осмотического аппарата при очистке санитарно-гигиенической воды, полученной при использовании моющего средства, применяемого при санитарно-бытовых процедурах на Земле.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Бобе Леонид Сергеевич, Сальников Николай Александрович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ANALYSIS AND CALCULATION OF THE PROCESS OF LOW-PRESSURE REVERSE OSMOSIS DURING RECYCLING OF HYGIENE WATER

Analysis and calculation have been conducted of the process of low-pressure reverse osmosis in the membrane apparatus of the system for recycling hygiene water for the space station. The paper describes the physics of the reverse osmosis treatment and determines the motive force of the process, which is the difference of effective pressures (operating pressure minus osmotic pressure) in the solution near the surface of the membrane and in the purified water. It is demonstrated that the membrane scrubbing action is accompanied by diffusion outflow of the cleaning agent components away from the membrane. The mass transfer coefficient and the difference of concentrations (and, accordingly, the difference of osmotic pressures) in the boundary layer of the pressure channel can be determined using an extended analogy between mass transfer and heat transfer. A procedure has been proposed and proven in an experiment for calculating the throughput of a reverse osmosis apparatus purifying the hygiene water obtained through the use of a cleaning agent used in sanitation and housekeeping procedures on Earth.

Текст научной работы на тему «АНАЛИЗ И РАСЧЕТ ПРОЦЕССА НИЗКОНАПОРНОГО ОБРАТНОГО ОСМОСА ПРИ РЕГЕНЕРАЦИИ САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ВОДЫ»

УДК 629.7.048 DOI 10.33950/spacetech-2308-7625-2019-2-28-36

анализ и расчет процесса низконапорного обратного осмоса при регенерации санитарно-гигиенической воды

© 2019 г. Бобе Л.С., Сальников н.А.

АО «Научно-исследовательский и конструкторский институт химического машиностроения» (АО «НИИхиммаш») Ул. Большая Новодмитровская, 14, г. Москва, Российская Федерация, 127015,

e-mail: info@niichimmash.ru

Проведены анализ и расчет процесса низконапорного обратного осмоса в мембранном аппарате системы регенерации санитарно-гигиенической воды для космической станции. Описана физическая картина обратноосмотической очистки, и определена движущая сила процесса — разность эффективных давлений (рабочее минус осмотическое давление) в растворе у поверхности мембраны и в очищенной воде. Показано, что процесс мембранной очистки сопровождается диффузионным отводом компонентов моющего средства от мембраны. Коэффициент массоотдачи и разность концентраций (соответственно — разность осмотических давлений) в пограничном слое напорного канала могут быть определены с использованием расширенной аналогии между массообменом и теплообменом. Предложена и экспериментально подтверждена методика расчета производительности обратно -осмотического аппарата при очистке санитарно-гигиенической воды, полученной при использовании моющего средства, применяемого при санитарно-бытовых процедурах на Земле.

Ключевые слова: система жизнеобеспечения, санитарно-гигиеническая вода, регенерация воды, низконапорный обратный осмос, космическая станция.

ANALYSIS AND CALCuLATION OF THE pROCESS OF LOw-pRESSuRE

reverse osmosis during recycling of hygiene water

Bobe L.S., Salnikov N.A.

JSC Scientific research and design institute of chemical engineering (JSC Nllchimmash) 14 Bolshaya Novodmitrovskaya str., Moscow, 127015, Russian Federation, e-mail: info@niichimmash.ru

Analysis and calculation have been conducted of the process of low-pressure reverse osmosis in the membrane apparatus of the system for recycling hygiene water for the space station. The paper describes the physics of the reverse osmosis treatment and determines the motive force of the process, which is the difference of effective pressures (operating pressure minus osmotic pressure) in the solution near the surface of the membrane and in the purified water. It is demonstrated that the membrane scrubbing action is accompanied by diffusion outflow of the cleaning agent components away from the membrane. The mass transfer coefficient and the difference of concentrations (and, accordingly, the difference of osmotic pressures) in the boundary layer of the pressure channel can be determined using an extended analogy between mass transfer and heat transfer. A procedure has been

БОБЕ Леонид Сергеевич — доктор технических наук, начальник отдела АО «НИИхиммаш», e-mail: l_bobe@niichimmash.ru

BOBE Leonid Sergeevich — Doctor of Science (Engineering), Head of Department at JSC NIIchimmash, e-mail: l_bobe@niichimmash.ru

САЛЬНИКОВ Николай Александрович — младший научный сотрудник АО «НИИхиммаш», e-mail: Salnikov@niichimmash.ru

SALNIKOV Nikolay Aleksandrovich — Junior research scientist at JSC NIIchimmash, e-mail: Salnikov@niichimmash.ru

proposed and proven in an experiment for calculating the throughput of a reverse osmosis apparatus purifying the hygiene water obtained through the use of a cleaning agent used in sanitation and housekeeping procedures on Earth.

Key words: life support system, hygiene water, water processing, low-pressure reverse osmosis, space station.

БОБЕ Л.С.

САЛЬНИКОВ H.A.

Введение

На перспективных космических станциях и планетных базах планируется организация замкнутого контура санитарно-гигиенического водообеспечения с регенерацией воды. Ранее авторами предложены метод и принципиальная схема регенерации санитарно-гигиенической воды (СГВ), и проведена оценка затрат массы при введении на борт МКС различного набора средств санитарно-гигиенического обеспечения совместно с системой регенерации СГВ [1]. В настоящей статье обосновывается и предлагается метод инженерного расчета обратноосмотическо-го модуля — основного аппарата системы регенерации воды.

В системе регенерации санитарно-гигиенической воды предполагается применение низконапорного обратного осмоса (рабочий перепад давления составляет 0,7-1,3 МПа), который представляет наибольший интерес с точки зрения энергозатрат и безопасности. При проведении санитарно-гигиенических процедур на борту предусматривается возможность

использования общепринятых моющих средств (МС). Экспериментальные исследования проводились при использовании жидкого МС «Адажио».

Для реализации в системе регенерации процесса очистки с высоким коэффициентом извлечения чистой воды выбрана схема тангенциальной фильтрации в рулонном обратноосмотическом модуле с концентрированием МС и загрязнений в циркуляционном контуре с емкостью постоянного объема. Такая схема позволяет получить высокий коэффициент извлечения воды [2, 3]. Эксперименты на рулонных обратноосмотических модулях марки NanoRO с мембраной РМ33К показали, что при концентрировании МС от 2 до 250 г/л при рабочем давлении процесса 0,2...0,8 МПа возможно достижение степени извлечения чистой воды 0,97-0,98. При этом селективность мембраны по моющему средству превысила 98% [4]. Следует отметить, что при опреснении морской воды степень извлечения не превышает 0,30 [5]. При этом процесс обратноосмотической очистки смесей сложного состава типа МС

имеет ряд особенностей, которые необходимо учитывать при разработке методики расчета обратноосмотичес-кой аппаратуры.

физическая картина процесса обратноосмотической очистки

Обратный осмос — это мембранный процесс разделения, движущей силой которого является перепад давления. Поток воды через мембрану описывается следующим уравнением [4, 6, 7]:

] = К^АР -Ап) = К^Рф, (1)

где ] — поток воды через единицу площади мембраны; К1 — коэффициент проницаемости по воде для мембраны; АРэф = (АР - Ап) — эффективная разность давлений между напорным каналом и каналом фильтрата; АР — разность давлений в напорном канале и канале фильтрата; Ап — разность осмотических давлений исходного раствора в напорном канале и фильтрата (пермеата). Коэффициент пропорциональности К1 аналогичен используемому в уравнении Хагена - Пуазейля, зависит от свойств мембраны и обратно пропорционален вязкости жидкости.

Согласно уравнению (1), для осуществления процесса обратноосмотической очистки необходимо создать рабочее давление в напорном канале аппарата, которое будет превышать осмотическое давление разделяемого раствора. При установившемся процессе (рис. 1, рассмотрена двухкомпонентная смесь) поперечный поток отбираемого через мембрану компонента в напорном канале обусловлен эффективным перепадом давления через мембрану. Вместе с потоком отбираемого компонента к мембране переносится и пассивный компонент, который задерживается мембраной. У поверхности мембраны образуется концентрационный пограничный слой, в пределах которого наблюдаются рост концентрации не проходящих через мембрану компонентов раствора и снижение эффективного перепада давления. Эффект концентрационной поляризации компенсируется диффузионно-конвективным отводом этих веществ в ядро потока.

Предполагается, что константа проницаемости мембраны по воде К1 известна (имеется в литературе или определена экспериментально). Так как селективность мембраны по МС близка

к 100%, рассматриваем массоперенос только в канале очищаемой жидкости. Неизвестным для расчета по уравнению (1) является значение осмотического давления МС у поверхности мембраны, определяемое его концентрацией Ж2гр.

Рис. 1. Физическая картина массопереноса в напорном

поперечный поток

канале мембранного аппарата:

отбираемого компонента в напорном канале мембранного аппарата за счет перепада давления АРдф; ]2диф и ]'2диф — диффузионный молекулярно-конвективный поток растворенного вещества от поверхности мембраны в канале исходного раствора и канале фильтрата, соответственно; — относительная массовая

концентрация растворенного вещества (пассивного компонента) в ядре потока исходного раствора и фильтрате, соответственно; Ж , Ж — относительная массо-

' 2гр' 2гр

вая концентрация растворенного вещества (пассивного компонента) у границы мембраны в канале исходного раствора и канале фильтрата, соответственно; Р = Р , - п , Р = Р - п'; пунктир обозначает

1гр рабоч гр' 1гр фильтрата гр ^ *

условную границу диффузионного пограничного слоя; индексом <ю обозначена среда вне пограничного слоя; 1 — вода (активный компонент, проходящий через мембрану); 2 — моющее средство (пассивный компонент, не проходящий через мембрану)

Поперечный поток отбираемого компонента через мембрану из напорного канала мембранного аппарата, вызванный перепадом давления, вносит в пограничный слой количество МС /АРзфШ„ . При установившемся процессе такое же количество МС должно отводиться от поверхности мембраны за счет диффузии:

/дРэфЖ2 = ф.

V 2да 2диф

Для расчета 72диф используем общепринятое соотношение для конвективного массообмена (2) с использованием коэффициента массоотдачи в:

Лдиф = Рв(Ж2гр - ^ (2)

Связь осмотического давления п с концентрацией выражает модифицированное уравнение Вант-Гоффа [8]:

П РК

п = Ят м ^

где п — осмотическое давление раствора; I = 1 + а' — коэффициент Вант-Гоффа; а' — степень диссоциации растворенного вещества; Я — универсальная газовая постоянная; Т — абсолютная температура раствора; IV — относительная массовая концентрация; р — плотность; М — молекулярная масса; п(МаС1) = 0,84 С; п(МС) = 0,032С — аппроксимированные зависимости, используемые для практических расчетов, где С — концентрация в г/л.

Применение расширенной аналогии

между массо- и теплообменом

для определения коэффициента массоотдачи

В связи с недостатком данных для расчета часто возникают трудности при определении коэффициента массоотда-чи. Многие авторы [9-12] теоретически и экспериментально рассматривали влияние поперечного потока (вдув и отсос) на коэффициент массоотдачи р. В случае обратного осмоса для расчета р целесообразно использовать теорию расширенной аналогии между массо- и теплообменом [9, 10] с использованием имеющихся в литературе критериальных уравнений подобия для теплообмена. Данная теория уже успешно применяется для расчета тепломассообменной аппаратуры, в которой осуществляются фазовые переходы [13], но не нашла еще широкого применения для расчета аппаратуры обратно-осмотической очистки.

Уравнение подобия для массоотдачи записывается в следующем виде [10]:

к

Ми* = Ми Ш = = Ми /(В)/'

1,иВ 1,иг' 2гр ^ 2гр 1V л/ 2

Р

/з(Ье),

диффузионное число Нус-

где ^ = -в в

сельта (число Шервуда БЬ), построенное по общему потоку массы; МиБ0 — диффузионное число Нуссельта при очень малом потоке массы растворенного компонента 0^-0, В^1); Ш2гр — относительная массовая концентрация пассивного компонента (в нашем случае — МС)

у границы мембраны; Le = Льюиса; й

7 э

Ргг

Рг

эквивалентный

число

диаметр

канала ; Б — коэффициент диффузии растворенного вещества; рм, ргр плотности разделяемого раствора в ядре потока и на границе раздела фаз.

Принципиальным моментом является

вй

использование [9, 10] N11* Ш2гр — диффузионного числа Нуссельта, построенного по молекулярной составляющей потока массы, что учитывает отличие граничных условий массо- и теплообмена и фактора проницаемости (числа Сполдинга), приведенного к соотношению концентраций:

В =

W1 - W1

1гр 1с

¥

(3)

1гр

Для описания функций /1 и /2 целесообразно использовать соотношения, предложенные в литературе [11, 12]:

/1(В) =

V 1 + в

0,5В

1

л

Р

2

1 +

Рг

0,5

Обработка экспериментальных данных по очистке от МС показала, что в нашем

случае /1(В) ^ 1 и /2(РМ /Ргр) ^ 1, т. е.

справедлива аналогия Колборна:

Ми* = Ми Ш = Ми

Рг

2гр'

Здесь МиБ0 определяется критериальными уравнениями для теплообмена без массообмена с заменой числа Рг на число РгБ (Бс). Оценка влияния значительного отличия чисел Рг и РгБ и большой величины числа Ье являются задачей дальнейших исследований.

Аппараты с рулонными модулями

Аппараты с рулонными модулями (рис. 2) являются одними из наиболее распространенных, конструктивно наиболее удачных для осуществления процесса обратного осмоса и применяются при проведении экспериментальных исследований. В то же время аппараты такого типа являются наиболее сложными для расчета. Толщина длинных спиральных напорных каналов в рулонных модулях не превышает 1 мм, при этом

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

2

2

Р

х

Р

х

п

отношение эквивалентного диаметра канала к его длине неизвестно, так как по длине напорного канала имеются разделяющие сетки. Это делает сечение переменным, перемешивает поток и снижает влияние концентрационной поляризации. Проведение расчета таких аппаратов затруднительно. В связи с этим требуются новые подходы к расчету аппаратов с модулями рулонного типа.

Рис. 2. Строение рулонного обратноосмотического модуля [14, 15]: 1 — исходный раствор; 2 — трубка; 3 — антителескопическое устройство; 4 — выход сконцентрированного исходного раствора; 5 — направление движения пермеата (фильтрата); 6 — оболочка; 7 — сетка-турбулизатор; 8 — мембрана; 9 — дренаж; 10 — выход пермеата (фильтрата)

очистка воды от хлористого натрия

Для подтверждения правомерности использования рассмотренной выше физической модели и расширенной аналогии между массообменном и теплообменом проведены эксперименты по очистке модельного раствора №01.

Эксперименты проводились на прототипе системы регенерации санитарно-гигиенической воды. Рабочее давление в обратно-осмотическом аппарате варьировалось в пределах 0,2...0,8 МПа. Концентрация раствора хлористого натрия варьировалась от 2 до 8 г/л, расход раствора через модуль составлял 40.300 л/ч. Для обеспечения постоянства состава исходного раствора получаемый фильтрат возвращали в исходную емкость. Эксперименты проводились на рулонном обратноосмотическом модуле марки NanoRO типоразмера 21-2521 [15]. Полученная на основе экспериментов расчетная удельная производительность мембраны, найденная с учетом градиента концентраций у поверхности мембраны и в ядре потока, и без учета этого градиента по средним концентрациям хлористого натрия в потоке, представлены на рис. 3. Как видно,

влияние концентрационной поляризации в данном случае незначительное, и эффективную разность давлений можно рассчитывать по средней концентрации №С1 в потоке. Данное обстоятельство связано с тем, что при низконапорном обратном осмосе поток пассивного компонента, переносимого растворителем к мембране, невелик вследствие невысокого рабочего давления. Разделяющая сетка-турбулизатор в канале создает условия для интенсивного перемешивания, вследствие чего концентрации в ядре потока и у поверхности мембраны практически выравниваются.

О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Эффективная разность давлений, МПа

Рис. 3. Зависимость удельной производительности мембраны от эффективной разности давлений в напорном канале и в полости очищенной воды: — — расчет с учетом градиента концентраций по теории аналогии между массообменом и теплообменом; ■ — экспериментальные данные, полученные при обработке с использованием средней концентрации ИаС1 в потоке жидкости

Зависимость, представленная на рис. 3, соответствует феноменологическому уравнению (1). При очистке раствора ШС1 в исследуемом диапазоне концентраций и расходов коэффициент проницаемости К1 определяется по воде и имеет постоянное значение (К1 = КН О = 8), так как хлористый натрий не влия2ет на свойства и структуру мембраны.

очистка воды от моющего средства «Адажио»

На обратноосмотическом модуле типоразмера 21-2521 проведены эксперименты по очистке имитатора СГВ — водного раствора общепринятого МС «Адажио» [16], которое является смесью сложного состава и содержит как органические, так и минеральные низкомолекулярные компоненты. Раствор рассматривался как бинарная смесь воды и ключевого компонента МС «Адажио» — лауретсульфата натрия. Концентрация МС варьировалась

в пределах 5...250 г/л. Рабочее давление в обратноосмотическом аппарате составляло 0,6.0,8 МПа. Расход раствора МС составлял 40.300 л/ч. Получена практически 100%-ная селективность мембраны РМ33К при очистке водного раствора МС.

Эффективный перепад давления на мембране определяли по уравнению (1) с применением константы проницаемости по воде (Кн 0). Эксперименты показали, что фактические значения концентраций растворенных веществ на поверхности мембраны значительно выше расчетных градиентов концентраций (эффективных давлений), определяемых по уравнению (1). Это явление иллюстрируется рис. 4. Как видно из рисунка, средняя разность относительных массовых концентраций, вытекающая из уравнения (1), составляет 0,016 кг/кг (разность осмотических давлений 0,05 МПа). Средняя разность относительных массовых концентраций, определенная расчетом диффузионного потока, примерно в 10 раз меньше — 0,0018 кг/кг (разность осмотических давлений 0,0056 МПа). Данное обстоятельство позволяет сделать вывод о наличии адсорбированного слоя МС на поверхности мембраны. Обнаруженное явление согласуется с положениями капиллярно-фильтрационной модели селективной проницаемости обратно-осмотических мембран [6]. Органические вещества МС сорбируются на поверхности мембраны, увеличивая осмотическое давление на границе раздела фаз «раствор-мембрана» и создавая дополнительное сопротивление транспорту растворителя.

Рис. 4. Относительная концентрация моющего средства (МС) в напорном канале рулонного обратноосмо-тического модуля при очистке воды: 1 — относительная массовая концентрация МС на поверхности мембраны по уравнению (1) и при коэффициенте К1 = КН О; 2 — относительная массовая концентрация МС у поверхности мембраны, рассчитанная на основе аналогии между массообменом и теплообменом; 3 — относительная массовая концентрация Ш МС в ядре потока

Вследствие высокой степени концентрирования МС (до 250 г/л) наблюдается проявление концентрационной поляризации, но данный эффект оказывает на порядок меньшее влияние на производительность, чем сорбционный слой. Как и ранее, при оценочных расчетах концентрационной поляризацией можно пренебречь без значительного ущерба точности.

В рассматриваемом случае наиболее удобно проводить расчет начальной производительности обратноосмотического модуля по уравнению типа (1) с использованием эмпирической константы проницаемости КМС, отражающей сопротивление собственно мембраны и адсорбированного слоя МС. Экспериментальные данные, представленные на рис. 5, хорошо обобщаются (с учетом 100%-ной селективности) следующим уравнением:

Йоч.уд = КМС*Рф = КМС(АРраб - Пср) (4)

где йочуд — удельная производительность обратноосмотической мембраны; пср соответствует средней концентрации МС в потоке очищаемой жидкости; КМС зависит от концентрации МС на входе в аппарат Сисх (г/л) и определяется уравнением:

КМС " К0

0,015С = 5 - 0,015С

(5)

Зависимость коэффициента проницаемости мембраны РМ33К от концентрации МС на входе в аппарат, отражающая зависимость (5), представлена на рис. 6. Сравнение расчетов с экспериментальными данными на рис. 5 показывает, что совпадение хорошее.

Рис. 5. Относительная удельная производительность обратноосмотического модуля при очистке воды от моющего средства «Адажио»: — расчет проведен по концентрации у поверхности мембраны методом последовательных приближений; • — расчет проведен по средней концентрации в канале методом последовательных приближений; ■ — данные получены при эксперименте

О 20 40 60 80 100 120 140 160

Концентрация МО на входе и аппарат С , г/л

Рис. 6. Сопротивление мембраны и адсорбированного слоя моющего средства (МС) в зависимости от входной концентрации

Таким образом, расчет начальной производительности обратноосмотического аппарата при проведении очистки воды от МС можно проводить по средней концентрации растворенных веществ в напорном канале с учетом влияния адсорбированного слоя. Проведение расчета производительности аппарата по теории расширенной аналогии между массо- и теплообменом позволяет учесть концентрационную поляризацию у поверхности мембраны и повысить точность расчетов. При использовании других МС необходимо провести эксперимент на модели для уточнения эмпирических коэффициентов в уравнениях (4) и (5).

Для оценки ресурса аппарата по очистке СГВ необходимо провести испытания модели обратноосмотического аппарата на имитаторе СГВ и, выявив закон фильтрования, рассчитать ресурс штатного аппарата. Наиболее вероятно фильтрование с образованием осадка.

Быводы

1. Проведен анализ и расчет процесса низконапорного обратного осмоса для реализации в системе регенерации санитарно-гигиенической воды. Подтверждено, что движущей силой, определяющей поток воды через мембрану, является разность эффективных давлений в очищаемом и очищенном растворах. При этом эффективное давление определяется как разность между давлением жидкости и осмотическим давлением растворенных веществ, в частности, моющего средства.

2. С использованием теории расширенной аналогии между массо- и теплообменом проанализировано и экспериментально подтверждено, что при гидродинамике

потока, организованной в напорных каналах обратноосмотических модулей NanoRO КСН 21-2521Т, происходит интенсивный диффузионно-конвективный отвод компонентов моющего средства от мембраны. В связи с этим неучет влияния концентрационной поляризации при расчете низконапорной обратноосмотиче-ской очистки существенно не сказывается на точности расчетов.

3. Расчетно-экспериментально выявлено образование сорбционного слоя моющего средства типа «Адажио» на поверхности мембраны. Показано, что при низконапорном обратном осмосе и высоком концентрировании основное сопротивление течению воды через мембрану оказывает адсорбированный мембраной слой моющего средства.

4. Предложена легко реализуемая в инженерной практике, учитывающая сорб-ционный слой на поверхности мембраны методика расчета производительности обратноосмотического модуля по средней концентрации растворенных веществ в напорном канале.

5. Проведение расчета очистки воды от моющего средства по теории расширенной аналогии между массо- и теплообменом позволяет учесть концентрационную поляризацию у поверхности мембраны и повысить точность расчетов.

Список литературы

1. Сальников Н.А., Бобе Л.С., Кочетков А.А., Железняков А.Г., Андрейчук П.О., Шамшина Н.А. Применение мембранной аппаратуры для регенерации санитарно-гигиенической воды на космической станции // Космическая техника и технологии. 2018. № 4(23). С. 29-39.

2. Патент 2625247. Российская Федерация. Способ обратноосмотической очистки санитарно-гигиенической воды в замкнутом контуре в условиях невесомости. Бобе Л.С., Кочетков А.А., Рыхлов Н.В., Сальников Н.А., Коробков А.Е., Цыганков А.С., Халилуллина Х.Ш., Рукавицин С.Н.; заявитель и патентообладатель

АО «НИИхиммаш»; заявка 2015137625 от 04.09.2015 г.; приоритет от 04.09.2015 г.; опубликовано 12.07.2017 г.

3. Патент 174887. Российская Федерация. Устройство обратноосмотиче-ской очистки санитарно-гигиенической воды в замкнутом контуре в условиях невесомости. Бобе Л.С., Кочетков А.А.,

Рыхлов Н.В., Сальников Н.А., Коробков А.Е., Цыганков А.С., Халилуллина Х.Ш., Рукавицин С.Н.; заявитель и патентообладатель — АО «НИИхиммаш»; заявка 2016134638 от 25.08.2016 г.; приоритет от 25.08.2016 г.; опубликовано 09.11.2017 г. // Бюллетень № 31.

4. Сальников Н.А., Бобе Л.С., Кочетков А.А., Синяк Ю.Е. Регенерация санитарно-гигиенической воды на перспективных космических станциях // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2017. № 5. Т. 51. С. 47-54.

5. Слесаренко В.Н. Опреснение морской воды. М.: Энергоатомиздат, 1991. 278 с.

6. Дытнерский Ю.И. Баромембранные процессы. Теория и расчет. М.: Химия, 1986. 272 с.

7. Мулдер М. Введение в мембранную технологию. М.: Мир, 1999. 513 с.

8. Измайлов Н.А. Электрохимия растворов. М.: Химия, 1976. 328 с.

9. Бобе Л. С., Малышев Д.Д., Раков В.В., Самсонов Н.М., Солоухин В.А. Тепло-и массообмен в парогазовой фазе при конденсации пара из смесей паров и парогазовых смесей. Тепло- и массопере-нос. Минск: АН БССР, 1972. Т. II. Ч. 1. С. 475-480.

10. Бобе Л. С. Процессы совместного тепло- и массообмена. М.: Изд-во МАИ, 1985. 56 с.

11. Леонтьев А.И., Малышев Д.Д. Инженерные методы расчета тепло- и массооб-мена при конденсации из турбулентного

неоднородного пограничного слоя // Теплоэнергетика. 1976. № 6. С. 8-12.

12. Кутателадзе С.С., Леонтьев А.И. Тепломассообмен и трение в турбулентном пограничном слое. М.: Энергоатом-издат, 1985. 320 с.

13. Бобе Л.С., Раков В.В., Аракчеев Д.В., Канаев П.А. Влияние неконденсирующихся газов на процесс тепломассообмена в центробежном дистилляторе системы регенерации воды из урины // Труды МАИ. 2012. № 52. Режим доступа: http://trudymai.ru/published.php ?ID =29414 (дата обращения 24.09.2018 г.).

14. Свитцов А.А. Введение в мембранные технологии. М.: ДеЛи принт, 2008. 208 с.

15. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Элементы мембранные обратноосмотические серии NanoRO: нормативно-технический материал. Владимир: АО «РМ Нанотех», 2014. 13 с.

16. Адажио. Жидкое крем-мыло, перламутровое, 5 л, Алоэ Вера, с антибактериальным эффектом // Описание продукции. ГК Аквалон, 1989-2018. Режим доступа: http://www.aqualongroup.ru/catalog/sredstva-lichnoy -gigieny/adazhio -zhidkoe-krem-mylo -perlamutrovoe-5-l-aloe-vera-s (дата обращения 24.09.2018 г.).

Статья поступила в редакцию 24.10.2018 г.

Reference

1. Sal'nikov N.A., Bobe L.S., Kochetkov A.A., Zheleznyakov A.G., Andreychuk P.O., Shamshina N.A. Primenenie membrannoy apparatury dlya regeneratsii sanitarno-gigienicheskoy vody na kosmicheskoy stantsii [Use of membrane equipment for hygiene water processing aboard the space station]. Kosmicheskaya tekhnika i tekhnologii, 2018, no. 4(23), pp. 29-39.

2. Patent 2625247. Rossiyskaya Federatsiya. Sposob obratnoosmoticheskoy ochistki sanitarno-gigienicheskoy vody v zamknutom konture v usloviyakh nevesomosti [The reverse osmosis cleaning method for sanitary water is the closed loop in weightlessness]. Bobe L.S., Kochetkov A.A., Rykhlov N.V., Sal'nikov N.A., Korobkov A.E., Tsygankov A.S., Khalilullina Kh.Sh., Rukavitsin S.N.; the applicant and the patent owner — AO «NIIkhimmash»; application 2015137625 of 04.09.2015;priority of 04.09.2015;published 12.07.2017.

3. Patent 174887. Rossiyskaya Federatsiya. Ustroystvo obratnoosmoticheskoy ochistki sanitarno-gigienicheskoy vody v zamknutom konture v usloviyakh nevesomosti [The reverse osmosis cleaning apparatus for sanitary water in the closed loop in weightlessness]. Bobe L.S., Kochetkov A.A., Rykhlov N.V., Sal'nikov N.A., Korobkov A.E., Tsygankov A.S., Khalilullina Kh.Sh., Rukavitsin S.N.; the applicant and the patent owner — AO «NIIkhimmash»; application 2016134638 of 25.08.2016;priority of 25.08.2016;published 09.11.2017. Byulleten' no. 31.

4. Sal'nikov N.A., Bobe L.S., Kochetkov A.A., Sinyak Yu.E. Regeneratsiya sanitarno-gigienicheskoy vody na perspektivnykh kosmicheskikh stantsiyakh [Regeneration of sanitary water at the advanced space stations]. Aviakosmicheskaya i ekologicheskaya meditsina, 2017, vol. 51, no. 5, pp. 47-54.

5. Slesarenko V.N. Opresnenie morskoy vody [Desalination of sea water], Moscow, Energoatomizdatpubl., 1991. 278p.

6. Dytnerskiy Yu.I. Baromembrannye protsessy. Teoriya i raschet [Baromembrane processes, Theory and design], Moscow, Khimiyapubl., 1986. 272p.

7. Mulder M. Vvedenie v membrannuyu tekhnologiyu [Introduction to membrane technology], Moscow, Mir publ., 1999. 513 p.

8. Izmaylov N.A. Elektrokhimiya rastvorov [Electrochemistry of solutions], Moscow, Khimiya publ., 1976. 328 p.

9. Bobe L.S., Malyshev D.D., Rakov V.V., Samsonov N.M., Soloukhin V.A. Teplo -i massoobmen v parogazovoy faze pri kondensatsii para iz smesey parov i parogazovykh smesey. Teplo- i massoperenos [Heat and mass transfer in vapor-gas phase during condensation of steam from vapor mixtures and vapor-gas mixtures, Heat and mass transfer], Minsk, ANBSSRpubl, 1972. Vol. II, part 1, pp. 475-480.

10. Bobe L.S. Protsessy sovmestnogo teplo- i massoobmena [Processes of the joint heat and mass transfer], Moscow, MAI publ., 1985. 56 p.

11. Leont'ev A.I., Malyshev D.D. Inzhenernye metody rascheta teplo- i massoobmena pri kondensatsii iz turbulentnogo neodnorodnogo pogranichnogo sloya [Engineering methods for calculation of heat and mass transfer during condensation from a turbulent inhomogeneous boundary layer], Teploenergetika, 1976, no. 6,pp. 8-12.

12. Kutateladze S.S., Leont'ev A.I. Teplomassoobmen i trenie v turbulentnom pogranichnom sloe [Heat and mass transfer and friction in a turbulent boundary layer], Moscow, Energoatomizdat publ., 1985. 320 p.

13. Bobe L.S., Rakov V.V., Arakcheev D.V., Kanaev P.A. Vliyanie nekondensiruyushchikhsya gazov na protsess teplomassoobmena v tsentrobezhnom distillyatore sistemy regeneratsii vody iz uriny [The effect of noncondensable gases on the process of heat and mass transfer in a centrifugal distiller of the system for water regeneration from urine], Trudy MAI, 2012, no. 52. Available at: http://trudymai.ru/published.php?ID=29414 (accessed24.09.2018).

14. Svittsov A.A. Vvedenie v membrannye tekhnologii [Introduction to membrane technologies], Moscow, DeLi print publ., 2008. 208 p.

15. Tekhnicheskoe opisanie i instruktsiya po ekspluatatsii. Elementy membrannye obratnoosmoticheskie serii NanoRO: normativno-tekhnicheskiy material [Technical description and operation manual, The membrane reverse osmosis elements of the NanoRO series: normative and technical material], Vladimir, AO «RMNanotekh»publ., 2014. 13p.

16. Adazhio. Zhidkoe krem-mylo, perlamutrovoe, 5 l, Aloe Vera, s antibakterial'nym effektom. Opisanie produktsii [Adazhio, Liquid cream soap, pearl-colored, 5 l, Aloe Vera with antibacterial effect, Product description], GK Akvalon, 1989-2018. Available at: http:// www.aqualongroup.ru/catalog/sredstva-lichnoy-gigieny/adazhio -zhidkoe-krem-mylo -perlamutrovoe-5-l-aloe-vera-s (accessed24.09.2018).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.