CC BY
54
Кавказскому региону: Материалы IX региональной научно-технической конферендии. Ставрополь: Изд-во СевКав ГТУ, 2005. С.21.
6. Москаленко Л.В., Жендубаева Е.В. Анализ аммиачной селитра с добавкой цеолита. // Новые технологии в азотной промышленности: Сборник трудов обшероссийкой научно-технической конференции. Ставрополь: \изд-во СевКавГТУ, 2003. С.26.
7. Кувшишшков И.М. Минеральные удобрения и соли. Свойства и способы их улучшения. М.: Химия, 1987.
8. Исследование свойств аммиачной селитры, модифицированной цеолитом. / К.П. Усмонов [и др.]: // Успехи в химии и химической технологии: Сб. науч. тр. [под ред. П.Д. Саркисова и В.Б. Сажина]; / РХТУ им. Д.И. Менделеева М.: Изд-во РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2008. Том XXII. №10(90). 132 с.
УДК 628.16.08:537.563.7
Ю. В. Прокофьева, Е. В. Максимова, Н. Н. Казанцева*, И. А. Почиталкина
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия "ФГУП «Центр Келдыша», Москва, Россия
РЕГЕНЕРАЦИЯ ТРЕКОВЫХ МЕМБРАН ХИМИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ
The opportunity of regeneration of track membranes is investigated by chemical methods and optimum conditions of regeneration are certain. For maintenance of long, uninterrupted, steady work of the biock with a membrane combinations of hydraulic and chemical washings are expedient.
Исследована возможность регенерации трековых мембран химическими методами и определены оптимальные условия регенерации. Для обеспечения длительной, бесперебойной, устойчивой работы мембранного блока целесообразны комбинации гидравлических и химических промывок.
Мембранные способы разделения находят все более широкое применение как высокотехнологичный процесс для подготовки технической, питьевой и особо чистой воды [1-3].
Возросший интерес к технологии микрофильтрации вызван рядом причин и, в первую очередь, поиском новых методов очистки, позволяющих получать воду высокого качества, отвечающую современным нормативным требованиям.
В ФГУП «Центр Келдыша» разработана серия рулонных микрофильтрационных элементов на основе мембран с цилиндрическими порами, способных к обратной водной промывке [4].
Применение микрофильтрации позволяет отказаться от таких технологических процессов, как отстаивание и фильтрование. С ее помощью
можно добиться улучшения степени осветления воды без увеличения дозы коагулянта.
В настоящий момент не разработана теория оптимизации работы микрофильтрационной установки очистки воды с учетом падения ее производительности с течением времени.
Целью данной исследовательской работы являлся выбор оптимальных параметром регенерации трековых мембран и регенерирующего реагента, который обеспечивал бы эффективное удаление осадков с поверхности мембран.
В качестве объекта исследования была использована отработанная на нефтеперерабатывающем заводе трековая ПЭТФ мембрана толщиной 23 мкм, с номинальным диаметром пор 0,6 мкм, плотностью облучения 3,5 107 1/см. Исходным источником загрязнения являлась речная вода, отбираемая из напорного коллектора предприятия.
Очистка воды от грубодисиерсных взвешенных и высокомолекулярных коллоидных веществ производилась на участке предварительной очистки с использованием метода контактной коагуляции и последующим фильтрованием воды через песчаный фильтр.
С целью увеличения срока службы мембраны, необходимо проводить, как отмечалось выше, гидравлические промывки. Но наибольшая эффективность достигается при применении химических промывок. Эффективность химической очистки обусловлена грамотным подбором реагентов, действие которых заключается в переводе отложений в растворимую форму. Для этого необходимо знание структуры и состава загрязнений.
а). в).
Рис 1. Выбор оптимальной концентрации регенерирующего реагента: а), ямминат ЛМ-50М: 6V аммннаг ДМ-50.
По результатам лабораторного анализа МН.ПЗ, основными элементами, входящими в состав осадка загрязнения на исследуемых мембранах являются алюминий, кремний и железо с массовым содержанием 44,48 %, 16.37 % и 39,15 % соответственно. Для очистки от этих загрязнений были специально подобраны 2 химических реагента, разработанные отечественной фирмой «Траверс»: 1 - аминат ДМ - 50 и 2 - амннат ДМ - 50М.
Производительность мембраны измерялась на экспериментальной установке, основным элементом которой являлась ячейка с внутренним диаметром 47 мм.
Задача эксперимента заключалась в подборе оптимальных параметров регенерации и фильтрации для обеспечения заданной производительности мембранной установки.
По литературным данным были выбраны условия регенерации:
1). интервал концентраций химического реагента (для амината ДМ -50 он составлял от 2,5 до 5,0 мл/100 мл, для амината ДМ - 50М - от 5,0 до 10,0 мл/100 мл);
2). время контакта образцов с аминатами (0,5-2 часа):
3). температура регенерации (10-30°С).
а). б).
Рис. 2. Зависимость производительности мембраны от времени эксплуатации: а), аммннат ДМ-50М; б), амминат ДМ-50.
В ходе эксперимента были получены кинетические данные изменения производительности мембраны при различных условиях регенерации, и по ним построены графические зависимости (рис. 1-3).
Табл.1. Характеристики воды после микрофильтрациомного модуля
Параметр Единица измерения Показатель
до МФ после МФ
Железо мг/л 1,32 0,3
Цветность град 56 10
Мутность эти 0,87 0,21
ХПК мг О,/л 16 6
Из графиков видно, что: с увеличением концентрации химических реагентов, времени контакта образцов с аминатами и температуры регенерации наблюдается увеличение производительности мембран.
Однако, стремясь к обеспечению заданной производительности мембран, с учетом экономического фактора было принято решение о целесообразности проведения дальнейших испытаний при следующих условиях регенерации: Ст дм-5о=5 мл/100 мл. Сам дм-50»гМмл/1ОО мл; т„а=1час: Т,кг=20-30°С.
Рис. 3. Зависимость производительности мембраны от времени после температурной обработки образца: а.) амминат ДМ-50М; б), амминат ДМ-50.
Следующим этапом эксперимента являлся выбор регенерирующего вещества. Для оценки эффективности химических реагентов были получены кинетические данные изменения проницаемости мембран, обработанных аминатом ДМ.-50М и аминатом ДМ-50М при ранее выбранных условиях. Из графика видно, что обработка мембраны аминатом ДМ-50М на 30% эффективнее, чем обработка ее аминатом ДМ-50, следовательно, регенерацию мембраны целесообразно проводить с использованием амината ДМ - 50М.
Целесообразность химических промывок подтверждена результатами эксперимента, согласно которым, применение регенерации увеличивает производительность мембраны на 60%.
Пробы воды, отобранные на выходе из микрофильтрационного модуля были пранализированы с помощью физико-химических и химических методов анализа, в ходе которых были определены их качественные и количественные характеристики: цветность, мутность, ХПК, массовые концентрации общего железа (табл.1). Эти показатели приведены в сравнении с характеристиками пробы воды, отобранной до микрофильтрации. Полученные результаты свидетельствуют о соответствии образцов очищенной воды требованиям потребителя и, следовательно, о высокой эффективности очистки на мембранных модулях.
Библиографические ссылки
1. Дытнерский Ю.И. Мембранные процессы разделения жидких смесей. М: Химия, 1975. 252 с.
2. Дытнерский Ю.И. /Обратный осмос и ультрафильтрация. М.: Химия, 1978.352 с.
3. Андрианов А.П., Первов А.Г./Методика определения параметров эксплуатации ультрафильтрационных систем очистки природных вод. //Серия: Критические технологии. Мембраны, 2003. № 2(18). С. 3-22.
4. Десятое A.B., Баранов А.Е., Казанцева H.H. Применение микрофильтрационных мембран с цилиндрическими порами для очистки природных вод. //Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение, 2008. № 2. С.11-19.
УДК 66.097.3:661.183.4.531
Ибрагим Рагеб, М. Б. Алехина, М. Д. Брусиловский, Н. В. Нефедова Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва. Россия
НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ КАТАЛИЗАТОР СИНТЕЗА АММИАКА НА ОСНОВЕ ЦЕОЛИТОВ
The samples of the ammonia synthesis catalyst are synthesized on the basis of zeolite KX: Fe/KX, Fe-IO'KX. Fe-Co/KX. For catalysts of various structure the activity in reaction of ammonia synthesis is certain at 100 atm and 475-400 °C. It is shown, that introduction of К and Co promo-tors has increased the activity in some times in comparison with initial Fe/KX.
На основе цеолита KX со связующим синтезированы образцы катализатора синтеза аммиака Fe/KX, Fe-КЖХ, Fe-Co/KX. Для катализаторов различного состава определена активность в реакции синтеза NH3 при давлении 100 атм в температурном интервале 475-400 °С. Показано, что введение промоторов калия и кобальта увеличило каталитическую активность в несколько раз, по сравнению с исходным Fe/KX.
Синтез аммиака традиционно осуществляется из азота и водорода на мультипромотированном железном катализаторе при высоких температурах и давлениях. Поэтому для снижения энергеических затрат ведется разработка катализаторов низкотемпературного синтеза аммиака. Новым поколением катализаторов являются катализаторы на основе рутения, которые обладают очень высокой активностью. Катализаторы на основе рутения позволяют снизить энергию и капитальные затраты на синтез аммиака в силу того, что процесс может протекать при более мягких условиях. Наиболее эффективные катализаторы получаются при нанесении рутения на различные носители с сильно развитыми поверхностями. Относительно высокая стоимость рутения приводит к необходимости нанесения высокодисперсного металла на подходящий носитель, в качестве которого многими исследователями рекомендуются оксиды металлов и цеолиты типов А, X, Y [1-3]. Согласно литературным данным, одними из лучших носителей для катализаторов синтеза аммиака являются цеолиты типа КХ Установлено, что введение калия и кобальта в рутениевый катализатор резко увеличивает скорость синтеза [4,5].
