CC BY
49
так и дополнительным поддувом воздуха через трубку в своде печи. Полученная конструкция представлена на рисунке 1.
Формование происходит путем отлива горячей стекломассы в воду.
Рис. 1. Схема электрической печи с дополнительным поступлением воздуха.
1- Стекловаренная печь. 2-Компрессор. 3-Трубка для подачи воздуха в печь.
4-Тигель с шихтой
Выводы. Для эмали, окрашенной золотом, условия варки и наводки являются одними из основных показателей. В дальнейших исследованиях необходимо более глубоко изучить процессы, происходящие в стекле при вторичных термообработках. Требуется подобрать такие условия, при которых будет получаться чистый розовый цвет и нужная степень опалесценции.
Библиографические ссылки
1. Варгин В.В. Производство цветного стекла/В.В. Варгин/под ред. Акад. И.В. Гребенщикова. M.-JL: Гизлегпром, 1940. 283с.
2. Горшков B.C. Физическая химия силикатов и других неметаллических соединений/B.C. Горшков. М.: Высшая школа, 1988. 400с.
УДК 628.162.1(043)
Ю.М. Аверина, Г.В. Терпугов, В.А. Никитин, Г.И. Канделаки Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
КЕРАМИЧЕСКИЕ ТРУБЧАТЫЕ МЕМБРАНЫ В КАЧЕСТВЕ ДИСПЕРГИРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА
Aeration (barbotage) - the process of saturation of liquid oxygen through distributors. Aeration is widely used in many sectors of the economy. But the most active sparging is used in water treatment and wastewater treatment. With the help of dissolved oxygen are oxidation Fe2 + in Fe3 + and others, the displacement of harmful gases (H2S), supported by the vital activity of
bacteria and microorganisms in biological wastewater treatment plants.
Аэрация (барботаж) - процесс насыщения жидкости кислородом через распределительные устройства. Аэрация очень широко применяется во многих отраслях народного хозяйства. Но наиболее активно барботаж используется в водоподготовке и очистке сточных вод. С помощью растворённого кислорода происходят процессы окисления Fe2+B Fe3+ и др., вытеснение вредных газов (H2S), поддерживается жизнедеятельность бактерий и микроорганизмов в биологических очистных сооружениях.
В настоящее время в промышленности активно начинает применяться мелкопузырчатая аэрация. Это наиболее эффективный и наименее затратный способ насытить воду кислородом. Высокая скорость переноса газа в жидкость обусловлена несколькими факторами: межфазная поверхность или поверхность контакта фаз, размер пузырьков, газосодержание, скорость всплытия пузырьков и др.
Остро встаёт вопрос поиска наиболее оптимальных диспергирующих материалов, которые позволят проводить эффективный барботаж. Новые материалы должны быть мелкопористыми, механически прочными, обладать довольно высокой воздухопроницаемостью и при этом не пропускать жидкость в воздуховод при атмосферном давлении в барботажном аппарате. Кроме того, поры материала не должны засоряться взвешенными твёрдыми частицами.
Применение керамических трубчатых мембран в качестве диспергирующих устройств позволит интенсифицировать процесс барботажа. С помощью таких аэраторов, обладающих микропористой структурой, создаются пузырьки размером порядка 350-500 мкм. При этом происходит увеличение объёмного коэффициента массопередачи между жидкой и газовой фазой. Также не происходит проникновение жидкой фазы (воды) в аэрационные устройства, т.к. вода проникает через мембранную поверхность только при давлении свыше 1 атм.
В ходе проведения работы была опробована возможность применения керамических трубчатых мембран в качестве диспергирующего материала. Был изучен барботаж через трубчатые элементы разного диаметра (6мм, 8мм, 10мм), а также трубки различались по количеству нанесённых слоёв (подложка без слоя, 1 слой, 2 слоя, 3 слоя).
В итоге были графически построены зависимости концентрации кислорода в воде после аэрирования от давления в аэрационной ячейке, давления подачи воздуха, перепада давлений (при постоянном давлении в ячейке). Изучение и сопоставление данных графиков позволило выявить оптимальную для барботажа керамическую трубку и наиболее эффективный режим проведения процесса (перепад давлений).
Для всех керамических трубок наблюдается увеличение концентрации кислорода в воде при повышении давления внутри аэрационной ячейки. По графикам зависимости концентрации кислорода от избыточного давления внутри ячейки (при постоянном перепаде давления) можно судить, что такая зависимость линейна. Самый большой угол наклона графика к оси абсцисс наблюдается для наибольшего перепада давления (для ДР=4 атм). Это объясняется тем, что коэффициент массопередачи увеличивается с уве-
личением межфазной поверхности и турбулизацией потока. Здесь раскрывается одно из основных преимуществ керамических мембранных аэраторов, а именно то, что при увеличении расхода газа размер пузырьков на выходе из диспергатора не изменяется, в отличие от полимерных аэраторов. Поток турбулизируется за счёт быстрого истечения газа, но при этом межфазная поверхность остаётся высокой.
Рис. 1. Зависимость концентрации кислорода от давления подачи газа.
Зависимость концентрации кислорода от давления подачи газа (при постоянном давлении внутри ячейки) также имеет линейный характер и возрастает при увеличении давления (расхода газа). Это явление тоже обьясня-
ется структурой керамической мембраны, а именно тем, что поры имеют постоянный размер не зависящий от расхода газа в районе 0,05-0,1 мкм. Такой крошечный размер пор позволяет получать на поверхности трубки пузырьки размером от 350 мкм.
Для определения наиболее оптимального режима проведения процесса были проанализированы зависимости концентрации кислорода от перепада давлений (при постоянном давлении в ячейке). Наглядно видно, что чем больше давление в ячейке и перепад давлений, тем эффективней перенос кислорода в жидкую фазу. Однако, при разности давлений более 3 атмосфер увеличение концентрации кислорода замедляется, т.е. целесообразно поддерживать перепад в районе 3 атм. Оптимальным режимом для нашей экспериментальной установки был признан режим: 6 атм - давление подачи газа; 3 атм - избыточное давление в ячейке.
Анализируя обобщающие графики (Рис. 1) зависимости концентрации кислорода от давления подачи газа (при постоянном перепаде) для мембран с разным количеством нанесённых слоёв можно сделать следующие выводы:
• Трёхслойные мембраны обладают слишком большим гидравлическим сопротивлением, применение их для барботажа считаю нецелесообразным.
• Для однослойных мембран при увеличении расхода газа эффективность переноса кислорода снижается, а для двухслойных при давлении подачи свыше 4 атм ( ДР=2) эффективность массопередачи не снижается.
Оптимальным диаметром трубки является диаметр 10мм. Это утверждение вытекает из анализа графика зависимости концентрации кислорода от давления подачи газа (ДР=Затм).
Таким образом, для использования в промышленности рекомендуется керамическая трубка диаметром 10мм с нанесением двух мембранных слоёв.
Для задач аэрирования воды при водоподготовке (в частности обез-железивание) нами была предложена конструкция барборатора. Она представляет собой центральный воздушный коллектор-распределитель в форме шестиугольной призмы с отходящими от него лучами керамическими трубками, которые на конце луча входят в заглушку. Заглушка поддерживается четырьмя шпильками, которые вкручиваются в коллектор-распределитель. В конструкции используются серийно выпускаемые компанией «Генос» керамические трубчатые мембраны диаметром 10мм, двумя слоями АЬОз и длиной 800мм. Коллектор, шпильки и заглушка предлагается выполнять из нержавеющей стали.
Выводы.
1) Показана возможность применения керамических трубчатых мембран в качестве диспергирующего материала для аэраторов. Применение данного материала в промышленных масштабах позволит сократить затраты на электроэнергию для воздуходувок, увеличить срок работы аэрационных элементов, аэрировать агрессивные среды.
2) Исследован процесс барботажа под давлением, построены соответствующие зависимости.
3) Проведён экспериментальный поиск оптимальных параметров кера-
мических мембранных трубок и режимов барботажа. В итоге предлагается использовать для промышленного применения керамические трубки диаметром 10мм с двумя мембранными слоями, а барботаж проводить при турбулентном режиме под избыточным давлением до 3 атмосфер.
4) Предложена новая конструкция аэратора, диспергирующим материалом которой является керамическая трубчатая мембрана.
5) Показана возможность применения керамических трубчатых мембран в качестве диспергирующего материала для аэраторов. Применение данного материала в промышленных масштабах позволит сократить затраты на электроэнергию для воздуходувок, увеличить срок работы аэрационных элементов, аэрировать агрессивные среды.
6) Исследован процесс барботажа под давлением, построены соответствующие зависимости.
7) Проведён экспериментальный поиск оптимальных параметров керамических мембранных трубок и режимов барботажа. В итоге предлагается использовать для промышленного применения керамические трубки диаметром 10мм с двумя мембранными слоями, а барботаж проводить при турбулентном режиме под избыточным давлением до 3 атмосфер.
8) Предложена новая конструкция аэратора, диспергирующим материалом которой является керамическая трубчатая мембрана.
УДК 66.048.37
В.В. Акимов, К.В. Заморский, Е.А. Дмитриев, А.М. Трушин.
Российский химико-технологический университет, им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ХЕМОСОРБЦИИ ДВУОКИСИ УГЛЕРОДА В МЕМБРАННОМ МИКРОБАРБОТАЖНОМ КОНТАКТОРЕ
In this work the process of chemo sorption of carbon dioxide by NaOH solution in membrane microbubbling contactor is consider. The experimental data on dependence of mass transfer flux from liquid velocity and concentration of basic is represented. Also the dependence of interfacial area from liquid velocity is shown.
В работе рассматривается процесс хемосорбции углекислого газа растворами NaOH в мембранном микробарботажном контакторе. Представлены экспериментальные данные по зависимости массового потока от скорости жидкости и концентрации щелочи. Также приводятся данные по зависимости удельной поверхности контакта фаз от скорости жидко-
В химической промышленности широко распространены процессы, в основе которых лежит контакт между газом и жидкостью. В настоящее время такие процессы осуществляются, главным образом, в колонных аппаратах тарельчатого и насадочного типов. Несмотря на свою широкую распространенность, данные аппараты имеют ряд недостатков, одними из которых
