Выпускная квалификационная работа. Тема: Новый термо-мембранный процесс для очистки воды от солей и летучих органических соединений. Направление:010900 – Прикладные математика и физика (стр. 5 )

.

Рис. 22. Проницаемость бутанола при ТПВ разделении ферментационной смеси (мембрана: МДК-3; начальный хладагент: вода; параметры: Тразд = 60 °С; Тконд = 10 оС).

Далее было проведено сравнение ПТМСП мембраны с МДК мембраной на ТПВ стенде при разделении реальной ферментационной смеси. При сравнимых потоках бутанола мембрана демонстрирует повышенную селективность по органическим компонентам (табл. 5).

Таблица 5. Сравнение ПТМСП мембраны с МДК мембраной на ТПВ стенде при разделении реальной ферментационной смеси (Параметры процесса ТПВ: Тразд = 60 °С; Тконд = 10 оС ; Начальный хладагент: вода).

Мембраны	Поток общ., кг/м2ч	Поток ацетона, кг/м2ч	Поток бутанола, кг/м2ч	Поток этанола, кг/м2ч	Фактор разделения по ацетону	Фактор разделения по бутанолу	Фактор разделения по этанолу
ПТМСП (42,5 мкм)	0,37	0,040	0,13	0,006	16,4	35,4	4,9
МДК-3	1,07	0,066	0,14	0,012	9,1	9,6	3,7

Выводы:

1.  Была предложена и исследована конструкция универсального мембранного модуля, который может использоваться как в мембранной дистилляции, так и в термопервапорации, в зависимости от используемых разделительных мембран.

2.  Было показано, что использование предложенной конструкции универсального мембранного модуля в процессе мембранной дистилляции позволяет максимально уменьшить толщину воздушного зазора до 0,5 мм (оптимальная толщина составила 1 мм) и обеспечивает одинаково эффективную работу аппарата независимо от его ориентации в пространстве.

3.  Был предложен и исследован новый гибридный процесс ТПВ выделения бутанола из ферментационных смесей, который позволил решить проблему блокирования воздушного зазора жидким пермеатом.

4.  Для исследования термопервапорации было проведено сравнение всех доступных коммерческих органофильных мембран. Лучшие ТПВ характеристики среди коммерческих мембран продемонстрировала мембрана МДК-3, производства Владипор, Россия.

5.  Было проведено сравнение ПТМСП мембраны с МДК мембраной на ТПВ стенде при разделении реальной ферментационной смеси. При сравнимых потоках бутанола мембрана ПТМСП продемонстрировала повышенную селективность по органическим компонентам.

Список литературы

1.  http://www.corpbiotech.ru/articles/document53.

2.  Drioli, A. Ali, F. Macedonio, Membrane distillation: recent developments and perspectives, Desalination 356 (2015) 56–84.

3.  Peng Wang, Tai-ShungChung. Recent advances in membrane distillation processes: Membrane development, configuration design and application exploring. Journal of Membrane Science 474 (2015) 39–56.

4.  M. Khayet / Advances in Colloid and Interface Science 164 (2011) 56–88.

5.  "Введение в мембранную технологию" Пер. с англ. – М.:Мир, 1999. – 513 с.

6.  Feng X., Huang R. Y. M. Pervaporation With Chitosan Membranes. I. Separation of Water from Ethylene Glycol by a Chitosan/Polysulfone Composite Membranes // J. Membr. Sci. - 1996. – Т. 116. № 1. С. 67-76.

7.  M. S. El-Bourawi, Z. Ding, R. Ma, M. Khayet. A framework for better understanding membrane distillation separation process//Journal of 4Membrane Science 285 (2006) 4–29.

8.  Oudshoorn A., van der Wielen L. A. M., Straathof A. J. J. Assessment of options for selective 1-butanol recovery from aqueous solution // Ind. Eng. Chem. Res. – 2009. – Т. 48. № 15. С. 7325-7336

9.  Kober P. A. Pervaporation, perstillation and percrystallization // J. Am. Chem. Soc. – 1917. – Т. 39. № 5. С. 944-948.

10.  F. A. Banat, J. Simandl, Theoretical and experimental study in membrane distillation, Desalination 95 (1994) 39–52.

11.  A. S. Jonsson, R. Wimmerstedt, A. C. Harrysson// Membrane distillation – a theoritical study of evaporation through microporous membranes. Desalination, 56 (1985), pp. 237–249.

12.  S. Kimura, S. I. Nakao, S. I. Shimatani//Transport phenomena in membrane distillation J. Membr. Sci., 33 (1987), pp. 285–298.

13.  I. L. Borisov, V. V. Volkov.// Separation and Purification Technology 146 (2015) 33–41. Thermopervaporation concept for biobutanol recovery: The effect of process parameters.

14.  , , Волков дистилляционный модуль и способ опреснения минерализованной воды. Заявка № 000 от 01.01.2001.

15.  , , Способ выделения и концентрирования органических веществ из жидких смесей и устройство для его осуществления, Патент РФ .

16.  L. Francis, N. Ghaffour, A. S.Alsaadi, S. P.Nunes, G. L.Amy. Performance evaluation of the DCMD desalination process under bench scale and large scale module operating conditions//Journal of Membrane Science 455 (2014)103–112

17.  I. L. Borisov, A. O. Malakhov, V. S. Khotimsky, E. G. Litvinova, E. Sh. Finkelshtein, N. V. Ushakov, V. V. Volkov. Novel PTMSP-based membranes containing elastomeric fillers: Enhanced 1-butanol/water pervaporation selectivity and permeability. J. Membr. Sci. 466 (2014), 322-330

18.  Baker R. W., Wijmans J. G.,Huang Y. Permeability, permeance and selectivity: a preferred way of reporting pervaporation performance data // Journal of Membrane science. – 2010. – T.348. - №1. – C. 346-352.