Удосконалення процесу адсорбційного очищення питної води та водно-спиртових розчинів

Размещено на http://www.allbest.ru

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

ТКАЧУК НАТАЛІЯ АНДРІЇВНА

УДК 66.081.3:663.52

УДОСКОНАЛЕННЯ ПРОЦЕСУ АДСОРБЦІЙНОГО ОЧИЩЕННЯ ПИТНОЇ ВОДИ ТА ВОДНО-СПИРТОВИХ РОЗЧИНІВ

05.18.12 - Процеси та обладнання харчових, мікробіологічних

та фармацевтичних виробництв

АВТОРЕФЕРАТ

Дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ - 2010

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному університеті харчових технологій Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор

Мельник Людмила Миколаївна

Національний університет харчових технологій професор кафедри процесів і апаратів харчових виробництв та технології консервування

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор

Мальований Мирослав Степанович

Національний університет “Львівська політехніка” професор, завідувач кафедри екології та охорони навколишнього середовища

кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Ковальчук Володимир Петрович

Український НДІ спирту і біотехнології продовольчих продуктів, старший науковий співробітник, завідувач відділу технології напоїв

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Національного університету харчових технологій, за адресою: 01601, м. Київ, вул. Володимирська,68.

Вчений секретар спеціалізованої Кривопляс - Володіна Л.О.

вченої ради, к.т.н., доц.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Стратегічні наукові та практичні дослідження, що спрямовані на створення екологічно чистих продуктів харчування і підвищення їх конкурентоспроможності є важливими з точки зору забезпечення здоров'я нації.

В умовах прискореного розвитку багатьох галузей народного господарства раціональне комплексне використання водних ресурсів та розробка методів очищення води, особливо для пиття, стає надзвичайно важливою технологічною і екологічною задачею. Чиста вода стала найдефіцитнішим продуктом.

Сильне забруднення рік і озер сполуками ртуті, хрому, міді, цинку, заліза, які потрапляють у водойми із промисловими стоками, мінеральними добривами і пестицидами, господарсько-фекальними стоками внаслідок техногенних катастроф, суттєво знижують якість водних середовищ, що робить воду не сприятливою для використання як для населення, так і для тваринного та рослинного світу.

Нормативні державні документи обмежують вміст домішок у харчовому етиловому спирту. Але неякісна вихідна сировина чи порушення технологічного регламенту виробництва етанолу приводять до отримання етилового спирту зі збільшеним вмістом альдегідів, ефірів, вищих спиртів, метанолу. адсорбент природний очищення питний вода спиртовий

Загострення проблеми підвищення якості питної води та водно-спиртових розчинів потребує пошуку ефективних способів їх очищення.

Ефективним напрямком удосконалення процесу очищення питної води і водно-спиртових розчинів є використання природних дисперсних мінералів українських родовищ, які мають низьку собівартість, високі адсорбційні властивості, легко піддаються регенерації, модифікації, утилізації.

Виходячи з цього, актуальним для розвитку харчової промисловості Украї-ни є проведення комплексу теоретичних та експериментальних досліджень з метою удосконалення процесу адсорбційного очищення питної води та водно - спиртових розчинів вітчизняними природними дисперсними мінералами та наукового обґрунтування механізмів процесів поглинання.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційну роботу виконано відповідно до планів науково-дослідних та проектно-конструкторських робіт НУХТ, які формувалися з урахуванням Національної програми організації технологічних комплексів, машин та обладнання сільського господарства, харчової та переробної промисловості, затвердженої Постановою Кабінету Міністрів України за №536 від 18 вересня 1992 року, плану науково-дослідної роботи кафедри процесів і апаратів харчових виробництв та технології консервування НУХТ за напрямом „ Розробка наукових основ тепломасообмінних процесів харчових виробництв з метою створення нового високоефективного обладнання, засобів механізації та комплексної автоматизації для харчових і переробних галузей АПК”; госпдоговірних тем: „Розробка і впровадження ежекційної установки для Стецьківського спиртзаводу” (1998-2000 рр.), „Розробка технології виробництва адсорбентів та їх застосування при брагоректифікації” (2000 - 2002 рр.), "Очищення водно-спиртових розчинів, настоїв, соків природними сорбентами", державний реєстраційний номер 0106U006854 (2005-2006 рр.).

Автором особисто зроблено літературний огляд по темі дисертації, спроектовано і виготовлено лабораторні установки, розроблено методики проведення лабораторних і промислових досліджень, узагальнено їх результати, оформлено наукові публікації, розроблено нормативно-технічну документацію.

Мета і задачі досліджень. Мета роботи - на основі комплексних теоретичних і експериментальних досліджень процесу адсорбційного очищення питної води та спиртових розчинів науково обґрунтувати механізм адсорбції шкідливих домішок, що погіршують їх якість, кінетику адсорбційних процесів з метою підвищення ефективності масообміну в системі “тверде тіло-рідина” при очищенні питної води та водно-спиртових розчинів.

Щоб досягти поставленої мети треба вирішити наступні задачі:

- проаналізувати відомі літературні джерела, що описують кінетику адсорбційних процесів в системі “тверде тіло - рідина”;

- підібрати та дослідити найбільш ефективні природні адсорбенти та їх композиції серед низки доступних та дешевих адсорбентів, що розробляються в Україні, для очищення питної води та водно-спиртових розчинів від домішок;

- встановити адсорбційну спроможність глин та цеолітів щодо іонів заліза, амонію, важких металів, радіонуклеїдів, шкідливих мікроорганізмів із питної води та здатність глауконіта поглинати шкідливі домішки із водно-спиртових розчинів;

- визначити фізичні константи та кінетичні характеристики масопереносу іонів заліза із питної води;

- отримати кінетичні залежності зміни іонів заліза у воді і в порах адсорбента;

- обґрунтувати екологічну безпеку застосування природних адсорбентів при очищенні питної води та водно-спиртових розчинів;

- розробити математичну модель процесу адсорбційного очищення питної води і водно-спиртових розчинів від шкідливих домішок з метою проведення цього процесу в автоматичному режимі;

- оптимізувати процес очищення водно-спиртових розчинів глауконітом від шкідливих груп домішок;

- провести апробацію удосконалених методів очищення питної води і водно-спиртових розчинів у виробничих умовах та визначити їх економічну ефективність.

Об'єкти дослідження - технологічні процеси адсорбційного очищення питної води та водно-спиртових розчинів.

Предмет дослідження - питна вода, водно-спиртові розчини, природні дисперсні мінерали українських родовищ.

Методи дослідження - експериментальні дослідження проводили із застосуванням мікробіологічних та фізико-хімічних методів: хроматографії, порометрії, термомасспектрометрії, атомної адсорбції; математичного моделювання та статистичної обробки отриманих результатів.

Наукова новизна отриманих результатів. У результаті комплексного теоретичного та експериментального дослідження підібрано ефективні природні адсорбенти - палигорськіт, глауконіт та морденіт для очищення води та водно - спиртових розчинів; обґрунтовано механізм адсорбції іонів заліза, амонійного азоту, важких металів, радіонуклеїдів, мікроорганізмів, альдегідів, естерів, вищих спиртів.

Вперше:

- досліджено процес адсорбційного очищення питної води і водно-спиртових розчинів палигорськітом, глауконітом, морденітом;

- визначено фізичні константи та кінетичні характеристики масопереносу іонів заліза в порах адсорбента;

- отримано кінетичні залежності зміни концентрації іонів заліза у воді і в порах адсорбента;

- досліджено вибірковість адсорбції різних домішок із питної води та водно-спиртових розчинів палигорськітом, глауконітом, морденітом ;

- визначено мікробіологічні та радіологічні показники питної води, очищеної палигорськітом, глауконітом та морденітом;

- встановлено екологічну безпеку використання палигорськіту, глауконіту, морденту для очищення питної води та водно-спиртових розчинів від шкідливих домішок;

- розроблено математичну модель, за допомогою якої встановлено розподіл домішок у порах адсорбента та у рідкій фазі і доведено її адекватність.;

- проведено оптимізацію процесу очищення водно-спиртових розчинів глауконітом.

Практичне значення одержаних результатів. Результати експериментальних досліджень дозволили удосконалити процес адсорбційного очищення питної води і водно-спиртових розчинів палигорськітом, глауконітом, морденітом. Доведено їх адсорбційну спроможність поглинати іони заліза, амонійного азоту, важкі метали, радіонуклеїди, шкідливі мікроорганізми, альдегіди, вищі спирти із питної води і водно-спиртових розчинів.

Розроблені математичні моделі і програми на їх основі сприяли оптимізації виробничих процесів. Отримані оптимальні параметри адсорбційного очищення питної води і водно-спиртових розчинів, які можуть бути використані при проектуванні адсорберів.

Впроваджені на лікеро-горілчаному заводі “Серпневе Плюс” Харківської області методи адсорбційного очищення водно-спиртових розчинів глауконітом (деклараційний патент на корисну модель №16912). Очікуваний економічний ефект складає 29,5 тис. грн/рік для заводу продуктивністю 20000 дал/місяць. Встановлені оптимальні параметри очищення питної води палигорськітом (деклараційний патент на корисну модель №33521) покладені в основу розробки ТУ У 15.9-31931145-002:2008 (Вода питна “Благодатна”), впровадженому на тому ж заводі, дозволили знизити собівартість води на 0,1 грн/дал.

Особистий внесок здобувача полягає в аналізі літературних джерел за темою дисертації,підборі методик досліджень, розробці та виготовленні двох лабораторних установок для вивчення адсорбційного очищення води та водно-спиртових розчинів, плануванні та проведенні наукових експериментів, обробці експериментальних даних, розробленні математичних моделей процесів адсорбційного очищення води та водно-спиртових розчинів, формуванні висновків та рекомендацій, підготовці матеріалів до публікацій, участі у промислових випробуваннях, підготовці нормативно-технічної документації.

Внесок здобувача у підготовку публікацій є основним.

Обговорення, аналіз та узагальнення результатів досліджень і їх публікації проведені з науковим керівником д.т.н., проф. Мельник Л.М.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідались на: 67, 69, 70-74-тій наукових конференціях молодих вчених, аспірантів і студентів НУХТ (Київ, 2001, 2003, 2004-2008рр.); Міжнародній науковій конференції “Техника и технология пищевых производств” (Могилев, 2004); Міжнародній науково-практичній конференції “Стан і перспективи розвитку переробної галузі АПК” (Мелітополь-Кирилівка,2005); XI Міжнародній науковій конференції “Совершенствование процессов пищевых и химических производств” (Одесса,2006); IV Міжнародному Водному Форумі ”Аква - Україна 2006 ” (Київ, 2006); V Міжнародному Водному Форумі ”Аква - Україна 2007 ” (Київ, 2007); III Міжвузівській науково-практичній конференції “Техногенно-екологічна безпека України: стан та перспективи розвитку” (Ірпінь, 2008); Міжнародній науково-практичній конференції “Биотехнология. Вода и пищевые продукты” (Москва, 2008); VII Міжнародному Водному Форумі ”Аква - Україна 2009 ” (Київ, 2009);

Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 36 друкованих праць,з них 10 статей у фахових наукових журналах та збірниках наукових праць, перелік яких затверджено ВАК України, тези 14 доповідей на Міжнародних наукових конференціях, за темою дисертації отримано 12 патентів України: 6 - на корисну модель та 6 - патентів України на винахід.

Структура роботи. Робота складається із вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел із 155 найменувань. Обсяг основної частини роботи складає 135 сторінок друкованого тексту. Дисертація ілюстрована 42 рисунками та 23 таблицями , містить 7 додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми, визначені мета і задачі досліджень, наведені наукова новизна і практичне значення отриманих результатів.

В першому розділі ” Використання адсорбційних процесів при очищенні питної води та водно-спиртових розчинів ” проведено аналіз вітчизняних і зарубіжних літературних джерел по адсорбційному очищенню питної води та спиртових розчинів. Наведено методи визначення фізичних констант (коефіцієнт дифузії, ефективної дифузії) та кінетичних характеристик (коефіцієнт масопередачі, масоперенесення). Проаналізовано основні закономірності адсорбції. Розглянуто можливість використання вітчизняних дешевих природних дисперсних мінералів, як ефективних адсорбентів, що можуть підвищити безпеку та покращити якісні показники питної води і водно-спиртових розчинів.

Визначено основні напрямки удосконалення адсорбційного очищення питної води та водно-спиртових розчинів.

У другому розділі “ Об'єкти, методи дослідження та розробка експериментальних установок ” наведено вимоги до питної води, характеристики водно-спиртових розчинів (сортівок), природних дисперсних мінералів Ташківського родовища (глауконіт, сапоніт), Дашуківського родовища (палигорськіт, гідрослюда), Сокирницького родовища (морденіт, клиноптилоліт).

Вміст іонів заліза, амонійного азоту, іонів заліза, радіонуклеїдів, мікроорганізмів у питній воді, очищеній природними адсорбентами, визначали у відповідності ГОСТ 2874-82.

Підбір ефективних сорбентів для очищення водно-спиртових розчинів та встановлення їх вибіркової адсорбції щодо шкідливих домішок етилового спирту здійснювали порівнянням вмісту домішок у спиртовому розчині до та після адсорбції методом газової хроматографії на приладі “Цвет - 2000”, у якому використано колонку “HP FF AP” (50m/0,32mm mkm) та колориметричним методом за допомогою стандартних розчинів на приладі ”ФЕК - 60”.

Питому поверхню палигорськіта, глауконіта, морденіта, визначали методом теплової десорбції на газовому аналізаторі “NOVA - 2200e”.

Термоактивацію досліджуваних природних адсорбентів проводили в електрошафі СНОЛ 2.3.2, 11/13 при температурі 180 5⁰С протягом 1,5 години.

Десорбцію домішок і термічні інтервали стабільності продуктів очищення води та водно-спиртових розчинів з поверхні досліджуваних природних сорбентів вивчали за допомогою температурно-програмованої десорбційної хромато-масспектрометрії на установці, що складається з аналізатора мас “MX- 7304А”, вакуумної системи, прецизійного температурного регулятора з нагрівальним елементом “РІФ -101”, кварцево-молібденової кювети для вміщення зразків та системи реєстрації результатів.

Спроможність палигорськіта, глауконіта, морденіта поглинати важкі метали із питної води перевіряли за допомогою атомно-адсорбційної спектроскопії на приладі С-115М1.

Криві адсорбції іонів заліза та амонійного азоту із води палигорськітом та морденітом будували на основі експериментальних даних.

Органолептичні показники питної води та водно-спиртових розчинів очищених природними адсорбентами, визначали дегустаційним методом за 10-бальною шкалою.

Дослідження адсорбції домішок із питної води і водно-спиртових розчинів проводили на двох спроектованих і виготовлених автором експериментальних установках, одна з яких представлена на рис.1.

Воду із свердловини із ємності 1 подавали в адсорбер 5, куди через дозатор 3 надходив адсорбент у кількості необхідній для досягнення вмісту адсорбента 2,5…10% мас. Суміш перемішували мішалкою 4 і самотечією подавали до відстійника 7 на декантацію. Декантат насосом 9 направляли на фільтр 10. Очищена вода накопичувалася у збірнику 11.

Розробку математичної моделі проводили на основі дифузійної моделі, статистичну обробку результатів експериментальних досліджень виконували з використанням повного факторного експерименту та пакету прикладних програм Math CAD Professional.

Рис. 1 Схема лабораторної установки для адсорбційного очищення питної води

У третьому розділі “Адсорбційне очищення питної води” проведено дослідження і встановлено, що серед доступних та дешевих вітчизняних адсорбентів, а саме: палигорськіту, гідрослюди, глауконіту, морденіту найбільш ефективними в адсорбційному очищенні води від іонів заліза та амонійного азоту виявився палигорськіт Дашуківського, глауконіт Горбського, морденіт Закарпатського родовищ. Гідрослюда спричиняє воді стороннє забарвлення, що виключає можливість її подальшого використання.

Досліджено процес масообміну в системі “вода-палигорськіт”,“вода-морденіт”, який ускладнюється наявністю багатьох складових води, різною структурною будовою адсорбентів, складністю перенесення домішок у рідкій і твердій фазах. Зроблено ряд припущень: у процесі адсорбції приймає участь один компонент, вода - нестислива і її густина постійна.

По експериментальним даним, використовуючи рівняння Дубініна-Радушкевича, побудовані криві адсорбції іонів амонійного азоту та іонів заліза палигорськітом та морденітом.

Швидкість перенесення адсорбтива з основної маси рідини (потоку) до внутрішніх зон пористої структури часток адсорбента залежить від сумарного значення опору перенесення з потоку до зовнішньої поверхні частинки, перенесення всередині пористої структури від зовнішньої поверхні частинки до її внутрішніх зон і кінетичного опору процесу адсорбції, тобто приєднання молекул адсорбтива до вільних центрів внутрішньої адсорбуючої поверхні пор.

Вважаємо, що в початковий момент часу частинка є вільною від адсорбційної речовини.

Для рішення даної системи використаємо рівняння, отримане Г.А. Аксельрудом. Рівняння представимо лише для процесів адсорбції.

Після арифметичних перетворень рівняння отримали вираз для розрахунку періодичної адсорбції частинкою адсорбента сферичної форми.

Розроблено математичну модель масообміну періодичної адсорбції іонів заліза та іонів амонійного азоту із питної води в нерухомому шарі адсорбенту. Модель побудована на основі дифузійної моделі з урахуванням найбільш важливих параметрів, що визначають кінетику процесу, а також на основі аналізу фізичних явищ, що мають місце в пористому просторі.

Для розв'язку математичної моделі розраховані наступні кінетичні характеристики: коефіцієнт масоперенесення в твердій фазі:

Якщо прийняти витрати твердої і рідкої фази W=1,5?10^-3) та порозність рухомого шару дисперсної фази е=0,5, то лінійна швидкість руху дисперсного мінерала: u = = 3?10^-3(. (15)

Визначали дифузійні критерії:

Коефіцієнт масопередачі: = + + = 80294, ??₁ == 0,12?10^-5 (с ^-1 ). (18)

Коефіцієнт повздовжнього перенесення в рідині: D₁=0,29 ?10^-5(м²/с)

Підібрано композиції комбінованих адсорбентів (палигорськіт + морденіт), що очищують воду від іонів заліза та амонійного азоту до нормованих показників (табл.1)

Таблиця 1

Вміст іонів заліза та амонійного азоту в очищеній комбінованими сорбентами воді (концентрація адсорбентів - 10% мас, тривалість 60 хв.

Співвідношення палигорськіт:морденіт,%	Вміст іонів заліза у воді,мг/дм3 (нормовані вимоги до 0,3 мг/дм3)	Вміст іонів амонійного азоту у воді, мг/дм3(нормовані вимоги до 0,5 мг/дм3)	Дегустаційна оцінка, бали
Неочищена вода	3,0	2,6	4
75:25	0,36	0,62	3
50:50	0,31	0,45	2
25:75	0,24	0,39	2

Встановлено поглинальну спроможність палигорськіта, глауконіта, морденіта щодо важких металів (табл. 2). Свинець, кадмій, мідь, цинк найефективніше адсорбує морденіт, зменшуючи їх початковий вміст в 3…5 разів. Палигорськіт і глауконіт поглинають мідь і цинк до вмісу, що відповідає нормованим показникам. Вибірковість адсорбції морденіту щодо свинцю, кадмію, міді, цинку, подана в табл.2 не суперечить ряду селективності Pb> Cd> Cu> Zn. Доведено спроможність глауконіта і морденіта підвищувати радіаційну безпечність питної води (табл.3).

Таблиця 2

Вміст важких металів до та після очищення палигорськітом (Па), глауконітом (Гл), морденітом (М) питної води у кількості 10 % мас., тривалість взаємодії 60 хв

Важкі метали	Хімічна формула	Вміст металу до очищення, мг/дм3	Вміст металу після очищення, мг/дм3	Нормовані показники, мг/дм3, не більше	Стандарт
			Па	Гл	М
Свинець	Pb	0,096	0,062	0,053	0,021	0,03	2874-82
Кадмій	Cd	0,052	0,049	0,044	0,012	0,033	В003
Мідь	Cu	1,2	0,84	0,78	0,43	1,0	2874-82
Цинк	Zn	5,23	2,38	2,18	1,75	5	2874-82

Механізм адсорбції важких металів та радіонуклеїдів палигорськітом, глауконітом, морденітом пояснено різною внутрішньою будовою досліджуваних адсорбентів, наявністю ізоморфізму (особливо для морденіта), розривом хімічних зв'язків і утворенням активних центрів.

Таблиця 3

Показники радіаційної безпеки питної води до та після очищення глауконітом, морденітом при обробці води адсорбентами концентрацією 10% мас., при тривалості взаємодії 60 хв

Адсорбент	Вміст ізотопів у воді, призначеній для пиття, Бк/дм3	Нормативні показники (ГОСТ 2874-82), Бк/дм3
	до очищення	після очищення
	Cs137	Sr90	Cs137	Sr90
Глауконіт	2,2	2,1	2,0	1,9	2,0
Морденіт	2,2	2,1	1,8	1,6	2,0

Вивчено бактерицидну дію палигорськіта, глауконіта, морденіта щодо питної води (рис.5). Встановлено, що найвищі асептичні властивості до шкідливих бактерій питної води має палигорськіт, потім глауконіт, морденіт. Палигорськіт і глауконіт при концентрації 10% мас. поглинають бактерії ефективніше, ніж морденіт і зменшують початковий вміст практично в 10 разів. Висока поглинальна спроможність адсорбентів концентрацією 5% та 3,3% дає змогу рекомендувати до промислового використання ці адсорбенти при їх вмісті у воді в кількості 3,3 % мас.

Концентрація адсорбента у воді 2,5 % мас не може бути використана, оскільки не досягаються вимоги стандарту до питної води на вміст колонійутворюючих бактерій (КУО/см³).

Механізм адсорбції пояснюється наявністю на поверхні палигорськіта, і глауконіта гідроксильних груп, які здатні утворювати водневі зв'язки з бактеріями за рахунок сил Ван - дер - Ваальса -Лондона.

Перевірка безпечності застосування палигорськіту, глауконіту, морденіту методом температурно-програмованої десорбційної масспектрометрії ( ТП ДМС) підтвердила відсутність шкідливих домішок в очищеній адсорбентами питній воді.

За даних аналізу мас-спектрів не виявлено новоутворень органічного походження на поверхні природних мінералів, які б забруднювали воду під час сорбції.

У четвевертому розділі “Адсорбційне очищення сортівок глауконітом та оптимізація процесу” встановлено, що серед вітчизняних природних дисперсних мінералів є такі, що ефективно очищають водно-спиртові розчини від небажаних домішок. Проведені дослідження підтвердили поглинальну спроможність глауконіта щодо альдегідів, естерів, вищих спиртів із рідкої фази при пормальних умовах.

Встановлено ефективну адсорбційну спроможність глауконіту до етилбутірату та метанолу, домішок, вміст яких строго контролюється при підготовці водно-спиртових розчинів до виробництва горілок. Кількість етилбутірата і метанола в середньому зменшується на 35% та 25%, відповідно, після обробки водно-спиртових розчинів глауконітом.

Вивчення адсорбційних властивостей глауконіту в порівнянні із адсорбцією альдегідів активним вугіллям показало в 2 рази вищу поглинальну спроможність у глауконіта, ніж у активного вугілля.

Створені композиції комбінованих сорбентів із глауконіта та БАВ-А для очищення водно-спиртових розчинів показали високу ефективність поглинання небажаних домішок етилового спирту, що дало можливість рекомендувати до промислового впровадження комбінований сорбент, що складався із БАВ -А та глауконіту у співвідношенні 10:90.

На основі проведених досліджень для встановлення оптимальних умов процесу адсорбції альдегідів із водно-спиртових розчинів глауконітом методом повного факторного експерименту створено рівняння регресії, яке дає можливість розрахувати ступінь вилучення альдегідів із сортівок із врахуванням тривалості контакту (ф), маси адсорбенту (m), об'єму пропущеного через шар мінералу водно-спиртового розчину (V):

f_альд = 8.57- 0.12?ф + 2.04?m - 0.12?V - 8.75?10^-2?ф?m + 3.24?10^-3?ф² +1.08?10^-3?V² (20)

Перевірка отриманого рівняння на адекватність дала позитивний результат. Кількість адсорбованих глауконітом альдегідів за рівнянням (20) відрізняється від результатів , отриманих хімічним аналізом, на 6-10%, що підтверджує доцільність його використання. Рівняння (20) використано для оптимізації процесу адсорбційного очищення водно-спиртових розчинів від альдегідів за допомогою узагальненого критерію оптимізації, що дозволяє єдиним кількісним показником узагальнити обрані локальні критерії оптимальності: f₁(x) - кількість альдегідів, мг/дм³; f₂(x) - маса адсорбента, г; f₃(x) - тривалість процеса, хв.

Перетворення локальних критеріїв оптимізації з натуральної в безрозмірну форму здійснено методом Харінгтона через визначення проміжних параметрів fb_i за допомогою функції бажаності. Використовуючи програму пошуку максимального значення функції і її параметрів за значеннями індексів, було обчислено максимальне значення цільової функції та, параметрів процесу адсорбційного очищення водно-спиртових розчинів.

Визначено оптимальні параметри адсорбційного очищення водно-спиртових розчинів від альдегідів: тривалість процесу 220,5 хв, масу адсорбента - 1г, що в перерахунку на продуктивність в 1000дал складає 200 кг глауконіту.

У п'ятому розділі “Результати виробничих випробувань та впровадження розроблених методів адсорбційного очищення сортівок та води природними адсорбентами” наведено результати впроваджень у виробництво удосконаленого метода адсорбційного очищення водно-спиртових розчинів глауконітом на лікеро-горілчаному заводі “Серпневе Плюс ”.

Сортівка із ємності 1 насосом 2 подається у напірний збірник 3, звідки самотечією надходить на пісчаний фільтр 4, з якого подається у адсорбер, заповнений глауконітом 5. Передбачено два адсорбери, заповнені глауконітом, які працюють в режимі адсорбція - десорбція. Очікуваний економічний ефект від впровадження удосконаленого методу очищення водно-спиртових розчинів глауконітом за рахунок зниження собівартості горілчаної продукції для підприємства потужністю 833дал/добу виробничого сезону 288 діб складає 29500 грн/рік.

Розподіл іонів заліза, іонів амонійного азоту по висоті адсорбера при очищенні питної води, розрахований за математичною моделлю, і співпадає із результатами промислових випробувань.

Економічна ефективність від впровадження удосконаленого методу адсорбційного очищення питної води палигорськітом складає 0,1грн/дал.

ВИСНОВКИ

Керуючись необхідністю розв'язання важливої задачі підвищення якості та безпеки питної води і водно-спиртових розчинів, економії енергетичних і матеріальних ресурсів, у роботі виконано наступне:

1. Удосконалено процес адсорбційного очищення питної води та водно-спиртових розчинів (сортівок) від небажаних домішок природними адсорбентами українських родовищ.

2. Досліджено природні мінерали: палигорськіт, глауконіт, гідрослюда, сапоніт, монтморилоніт, клиноптилоліт, морденіт для адсорбційного очищення питної води і сортівки та встановлено їх вибірковість адсорбції. Ефективними для очищення води виявилися палигорськіт, глауконіт, морденіт, а для очищення сортівок - глауконіт.

3. Вперше досліджено кінетику адсорбції іонів амонію та заліза з питної води палигорськітом. Розраховано фізичні константи ( коефіцієнт дифузії іонів заліза в порах адсорбента D=0,54?10^-10 м²/с; коефіцієнт ефективної дифузії D₂= 0,243?10^-10 м²/с) та кінетичні характеристики (коефіцієнт масопередачі ??₁ = 0,12? 10^-5 с^-1; коефіцієнт масоперенесення ??₂ = 0,34?10^-3 с^-1). Побудовано кінетичні криві адсорбції іонів заліза та амонію.

4. Розроблено математичну модель очищення води, яка дає можливість визначати розподіл небажаних домішок між водою та об'ємом адсорбентів і може бути використана для проектування адсорбційних апаратів.

5. Встановлено спроможність палигорськіта, глауконіта, морденіта і їх композицій поглинати із питної води важкі метали, радіонукліди та мікроорганізми. При цьому вміст важких металів знижується: свинцю та кадмію - у чотири рази; міді і цинку - втричі. Кількість бактерій в 1 см³ води після очищення зменшується в середньому в 20-30 разів.

6. Вивчено вплив тривалості взаємодії пропущеної крізь шар адсорбенту сортівки на процеси її очищення. Отримані залежності характеризують фазову рівновагу та кінетику перебігу цих процесів. Встановлено, що глауконіт ефективно адсорбує альдегіди, етилбутірат, метанол, н-пентанол, підвищуючи органолептичні показники сортівок.

7. Проведено оптимізацію та встановлено робочі параметри адсорбційного очищення водно-спиртових розчинів глауконітом: вміст глауконіта - 200 кг на 1000 дал сортівки; тривалість взаємодії ? 22 хвилини. Розробки мають практичне значення і захищені патентами України.

8. Обґрунтовано екологічну безпеку застосування природних мінералів в процесах очищення питної води та водно-спиртових розчинів. Методом температурно-програмованої десорбційної масс-спектрометрії доведена відсутність вилучення шкідливих компонентів із природних мінералів, утворення небажаних домішок при їх взаємодії з питною водою і сортівкою.

9. Впроваження удосконаленого методу очищення водно-спиртових розчинів глауконітом на лікеро-горілчаному заводі “Серпневе Плюс” дало можливість зменшити витрати активного вугілля і покращити якість сортівок. Це дає можливість отримати економічний ефект тільки для одного заводу продуктивністю 20000 дал/ місяць в розмірі 29500 грн/рік. Удосконалення на тому ж заводі процесу адсорбційного очищення питної води палигорськітом дозволяє знизити її собівартість на 0,1 грн/дал.

СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Ткачук Н.А. Математична модель розрахунку кількості тарілок ректифікаційної колони / Н.А.Ткачук, І.Ф.Малежик, Л.М. Мельник // Наукові праці НУХТ.- 2001.- №10.- С.126 -127.

2. Ткачук Н.А. Моделювання фазової рівноваги при ректифікації суміші етанол-вода і розрахунок кількості контактних пристроїв у ректифікаційній колоні залежно від значення флегмового числа/ Н.А. Ткачук, Я.В. Смітюх, І.Ф. Малежик, Л.М. Мельник// Наукові праці НУХТ.- 2002.- №12.- С.65 -66.

3. Адсорбційне очищення водно-спиртових розчинів від альдегідів вуглецевим та природним сорбентами/ І.Ф.Малежик, Н.А.Ткачук, Л.М. Мельник [та ін.]//Наукові праці Таврійської державної агротехнічної академії. - 2005. - №34.- С.77 - 83.

4. Мельник Л.М. Регенерація природного морденту і синтетичного цеоліту NaX для повторного використання в зневодненні водно-спиртових розчинів/ Л.М. Мельник, В.В. Манк, Г.М. Біла, Н.А.Ткачук // Харчова промисловість. - 2005. - №4. - С.53-56.

5. Дослідження та обґрунтування процесу адсорбції домішок спирту природними сорбентами/Л.М. Мельник, В.В. Манк, Н.А. Ткачук [та ін.] // Тематичний збірник наукових праць Донецького національного університету економіки і торгівлі. - 2007. - №17 том II. - С.135-141.

6. Очищення питної води від іонів заліза природними адсорбентами/ Н.А. Ткачук, Л.М. Мельник, В.В. Манк [та ін.] // Науково-технічний журнал “Екологія довкілля та безпека життєдіяльності”. - 2007. - №5. - С.66-68.

7. Ткачук Н.А. Адсорбційне очищення водно-спиртових розчинів глауконітом/ Н.А. Ткачук, Л.М. Мельник, В.В. Манк // Всеукраїнський науково-технічний журнал “Вібрації в техніці та технологіях”. - 2008. - №1(50). - С.101-103.

8. Ткачук Н.А Очищення мийної води палигорськітом/ Н.А. Ткачук, Л.М. Мельник, О.С. Марценюк, В.Х. Суходол // Харчова і переробна промисловість. -2008. - №7. - С.21-23.

9. Ткачук Н.А Підвищення якості та безпеки питної води шляхом її очищення вітчизняними природними мінералами/ Н.А. Ткачук, Л.М. Мельник, В.В. Манк, З.П. Мельник// Тематичний збірник наукових праць Донецького національного університету економіки і торгівлі. - 2008. - №18. - С.3-8.

10. Ткачук Н.А Підвищення радіаційної безпеки птної води шляхом її очищення природними адсорбентами / Н.А. Ткачук, Л.М. Мельник, А.В. Копиленко, О.М. Тимонін// Вісник національного технічного ун-ту України”Київський політехнічний інститут”, Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження. - 2008. - №2. - С.52-54.

11. Пат. 59221А Україна, МПК 7С12Н1/04 Спосіб очищення промислових водно-спиртових розчинів / Мельник Л.М., Мельник В.П., Манк В.В., Марцін І.І., Марінченко В.О., Пістелькорс В.О., Ткачук Н.А.; заявник і патентовласник НУХТ. - №20021210228; заявл. 18.12.02; опуб. 15.08.03р, Бюл №8.

12. Пат. 60742А Україна, МПК 7С12Н1/04 Спосіб комбінованого адсорбційного очищення промислових водно-спиртових розчинів / Мельник Л.М., Манк В.В., Марінченко В.О., Пістелькорс В.О., Марцін І.І., Ткачук Н.А.; заявник і патентовласник НУХТ. - №2003021271; заявл. 12.02.03; опуб. 15.10.03р, Бюл №10.

13. Пат. 63438А Україна, МПК 7В01J20/34 Спосіб регенерації природного мінералу палигорськіту / Мельник Л.М., Манк В.В., Гоба В.Є., Ткачук Н.А., Стрелко В.В., Тарасенко Ю.О.; заявник і патентовласник НУХТ. - №2003043525; заявл. 18.04.04; опуб. 15.01.04р, Бюл №1.

14. Пат. 3827 Україна, МПК 7С12Н1/04 Спосіб очищення водно-спиртових розчинів / Ткачук Н.А., Мельник Л.М., Мельник З.П., Манк В.В.; заявник і патентовласник НУХТ. - №2004032058; заявл. 19.03.04; опуб. 15.12.04р, Бюл №12.

15. Пат.16912 Україна, МПК 7С12Н1/04 Спосіб адсорбційного очищення водно-спиртових розчинів / Мельник Л.М., Манк В.В., Мельник З.П., Ткачук Н.А.; заявник і патентовласник НУХТ. - № u200606982; заявл. 22.06.06; опуб. 15.08.06р, Бюл №8.

16. Пат. 24348 Україна, МПК(2007) С02F1/28 Спосіб адсорбційного очищення питної води / Ткачук Н.А, Мельник Л.М., Манк В.В., Мельник З.П., Суходол В.Х., Усатюк С.І.; заявник і патентовласник НУХТ. - № u200701988; заявл. 26.02.07; опуб. 25.06.07р, Бюл №9.

17. Пат. 25899 Україна, МПК(2006) С02F1/28 Спосіб адсорбційного очищення питної води / Ткачук Н.А, Мельник Л.М., Манк В.В., Мельник З.П., Суходол В.Х., Усатюк С.І.; заявник і патентовласник НУХТ. - № u200704281; заявл. 18.04.07; опуб. 27.08.07р, Бюл №13.

18. Пат. 27589 Україна, МПК(2006) С02F1/28 Спосіб адсорбційного очищення питної води / Ткачук Н.А, Мельник Л.М., Манк В.В., Мельник З.П.; заявник і патентовласник НУХТ. - № u200706343; заявл. 07.06.07; опуб. 12.11.07р, Бюл №18.

19. Пат. 82623 Україна, МПК(2006) С02F1/28 Спосіб адсорбційного очищення питної води від іонів заліза та іонів амонійного азоту / Ткачук Н.А, Мельник Л.М., Манк В.В., Мельник З.П., Суходол В.Х., Усатюк С.І.; заявник і патентовласник НУХТ. - № а200701989; заявл. 26.02.07; опуб. 25.04.08р, Бюл №8.

20. Пат. 33521 Україна, МПК(2006) С02F1/28 Спосіб адсорбційного очищення питної води / Ткачук Н.А, Мельник Л.М., Мельник З.П.; заявник і патентовласник НУХТ. - № u200802508; заявл. 26.02.08; опуб. 25.06.08р, Бюл №12.

21. Пат. 83955 Україна, МПК(2006) С02F1/28 Спосіб адсорбційного очищення питної води / Ткачук Н.А, Мельник Л.М., Манк В.В., Мельник З.П.; заявник і патентовласник НУХТ. - № а200706342; заявл. 07.06.07; опуб. 26.08.08р, Бюл №16.

22. Пат. 88398 Україна, МПК(2009) С02F1/28 Спосіб адсорбційного очищення питної води / Ткачук Н.А, Мельник Л.М., Мельник З.П.; заявник і патентовласник НУХТ. - № а200802511; заявл. 26.02.08; опуб. 12.10.09 р, Бюл №19.

23. Мельничук В.П. Модернізація уловлювача спирту із газів бродіння / В.П. Мельничук, А.В. Журо, О.С. Марценюк, Н.А. Ткачук // Розроблення, дослідження і створення продуктів функціонального харчування, обладнання та нових технологій для харчової і переробної промисловості: 69-та наукова конф. молодих вчених, аспірантів і студентів, 22-24 квітня 2003р: тези конф. - К., 2003. - Ч.2-С.142.

24.Ткачук Н.А. Адсорбційне очищення епюрату від домішок природними дисперсними мінералами / Н.А. Ткачук, Л.М. Мельник, В.В. Манк // Наукові здобутки молоді - вирішенню проблем харчування людства у XXI столітті: 70-та наукова конф. молодих вчених, аспірантів і студентів, 20-21 квітня 2004р: тези конф. - К., 2004. - Ч.2-С.124.

25. Ткачук Н.А. Адсорбция эфиров из спиртовых растворов природными сорбентами / Н.А. Ткачук, Л.Н. Мельник, В.В. Манк // Техника и технология пищевых производств: IV-я Международная науч. конф. студентов и аспирантов, 21-23 апреля 2004г.: тезисы докл. - Могилев, 2004. - С.181.

26. Ткачук Н.А. Адсорбційне очищення водно-спиртових розчинів від метанолу природними дисперсними мінералами / Н.А. Ткачук, Л.М. Мельник, В.В.Манк, Г.М. Біла // Наукові здобутки молоді - вирішенню проблем харчування людства у XXI столітті: 71-ша наукова конф. молодих вчених, аспірантів і студентів, 18-19 квітня 2005р: тези конф. - К., 2005. - Ч.2-С.126.

27. Біла Г.М. Адсорбційне очищення спиртових розчинів від альдегідів адсорбентами / Г.М. Біла, Л.М. Мельник, В.В.Манк, Н.А. Ткачук // Стан і перспективи розвитку переробної галузі АПК: Міжнародна науково - практична конф., 16-18 червня 2005р: тези конф. - Мелітополь-Кирилівка, 2005. - С.7.

28. Ткачук Н.А. Адсорбційне очищення етилового спирту від домішок / Н.А. Ткачук, Л.М. Мельник, В.В.Манк, Г.М. Біла // Наукові здобутки молоді - вирішенню проблем харчування людства у XXI столітті: 72-а наукова конф. молодих вчених, аспірантів і студентів, 17-18 квітня 2006р: тези допов. - К., 2006. - С.132.

29. Малежик І.Ф. Обгрунтування адсорбції домішок спирту природними пористим мінералом - палигорськітом / І.Ф.Малежик, В.В.Манк, Л.М. Мельник, Н.А. Ткачук, З.П. Мельник // Совершенствование процессов и оборудования пищевых и химических производств: XI Междун. науч. конф., 30 мая - 2 июня 2006г: тезисы докладов. - Одеса, 2006. - С.31-32.

30. Ткачук Н.А.Застосування палигорськіту для очищення мийних вод у виноробстві / Н.А. Ткачук, Л.М. Мельник, В.Х.Суходол, О.С. Марценюк //Аква Україна 2006: IV Міжнар. водний форум, 19-21 вересня 2006р: тези допов. - К., 2006. - С.505.

31. Ткачук Н.А.Підвищення якості та безпеки питної води шляхом її очищення вітчизняними природними мінералами / Н.А. Ткачук, Л.М. Мельник, В.В. Манк, В.Х. Суходол // Вода та довкілля: матер. науково - практ. конференції V Міжнар. водного форуму, 9-11 жовтня 2007р: тези допов. - К., 2007. - С.350.

32. Мельник Л.Н. Очистка воды от ионов железа и аммонийного азота природными адсорбентами / Л.Н.Мельник, В.В манк, Н.А. Ткачук // Биотехнология. Вода и пищевые продукты: Международ. научно - практич. конф, 11-13 марта 2008г: тезисы докладов. - Москва, 2008. - С.320.

33. Ткачук Н.А. Асептичні властивості приодних мінералів при очищенні питної води/ Н.А. Ткачук, Л.М. Мельник, В.В.Манк, О.С. Марценюк // Наукові здобутки молоді - вирішенню проблем харчування людства у XXI столітті: 74-та наукова конф. молодих вчених, аспірантів і студентів, 21-22 квітня 2008р: тези допов. - К., 2008. - С.385.

34. Ткачук Н.А. Очищення стічних вод природними адсорбентами/ Н.А. Ткачук, Л.М. Мельник, В.В.Манк, Т.В.Шейко // Техногенно - екологічна безпека України: стан та перспективи розвитку: мат III міжвузівської науково - практичної конф., 18 квітня 2008р: тези допов. - Ірпінь, 2008. - С.172-175.

35. Ткачук Н.А. Очищення питної води від іонів заліза комбінованим природним сорбентом / Н.А. Ткачук, Л.М. Мельник // Актуальні проблеми харчування: технологія та обладнання, організація і економіка: тези доповідей Міжнар. науково - технічної конф., Донецьк, 2009. - С.217.

36. Ткачук Н.А.Очищення питної води від шкідливих мікроорганізмів природними дисперсними мінералами / Н.А. Ткачук, Л.М. Мельник // Аква Україна 2009: VII Міжнар. водний форум, 10-13 листопада 2009р: мат. конф. - К., 2009. - С.249.

АНОТАЦІЇ

Ткачук Н.А. Удосконалення процесу адсорбційного очищення питної води та водно-спиртових розчинів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.12 - процеси та обладнання харчових, мікробіологічних та фармацевтичних виробництв - Національний університет харчових технологій, Київ, 2010.

Дисертація присвячена удосконаленню процесів адсорбційного очищення питної води та водно-спиртових розчинів природними адсорбентами.

Отримано кінетичні криві адсорбції іонів заліза та амонійного азоту досліджуваними природними адсорбентами. Встановлено поглинальну спроможність палигорськіта, глауконіта, морденіта щодо важких металів, радіонуклеїдів, колоній шкідливих бактерій, наведено обгрунтування механізмів сорбції, що відбуваються при цьому.

Розроблено математичну модель адсорбційних процесів на базі дифузійної моделі, запропоновано програму для її розв'язку, перевірено її адекватність. Отримані результати використано при проектуванні конструкції адсорбера, яким удосконалено технологічну схему виробництва питної води.

Розраховані фізичні константи та кінетичні характеристики адсорбованих домішок із води палигорськітом. Доведено екологічну безпеку використання досліджуваних природних мінералів.

Підібрано ефективний адсорбент для обробки водно-спиртових розчинів - глауконіт.

Проведено оптимізацію процеса адсорбційного очищення водно-спиртових розчинів глауконітом і розраховано рівняння регресії для теоретичного розрахунку адсорбованих із розчину альдегідів.

Удосконалено апаратурно-технологічні схеми адсорбційного очищення питної води та водно-спиртових розчинів, обгрунтовано їх економічну ефективність.

Ключові слова: природні дисперсні мінерали, адсорбційне очищення, питна вода, водно-спиртові розчини, фізичні константи, кінетичні характеристики, математичне моделювання, оптимізація.

Ткачук Н.А. Усовершенствование процесса адсорбционной очистки питьевой воды и водно - спиртовых растворов - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.18.12 - процессы и оборудование пищевых, микробиологических и фармацевтических производств. - Национальный университет пищевых технологий, Киев, 2010.

Диссертация посвящена комплексному решению проблемы усовершенствования процесса очистки питьевой воды и водно-спиртовых растворов природными сорбентами украинских месторождений.

Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований адсорбционной очистки питьевой воды и спиртовых растворов от вредных примесей природными минералами с целью повышения их качественных показателей.

Подобраны наиболее еффективные природные минералы для поглощения ионов железа и аммонийного азота из питьевой воды. Это палыгорскит, глауконит, морденит.

Получены кинетические кривые адсорбции ионов железа и аммонийного азота палыгорскитом, глауконитом, морденитом. Определены физические констаны и кинетические характеристики массообменных процессов в системе “ жидкость - твердое тело ”, коэффициент диффузии D=0,54?10^-10 м²/с; эффективной диффузии D₂=0,243?10^-10 м²/с; коэффициент продольного переноса в жидкой фазе D₁=0,29?10^-5 м²/с; коэффициент массопередачи в₁ = 0,12?10^-5 с^-1; коэффициент внутриннего массопереноса в₂ = 0,34?10^-3 с^-1.

Разработаны математические модели очистки воды от ионов железа и аммонийного азота, подобрана программа расчета и подтверджена ее адекватность. Полученные результаты были использованы при конструировании адсорбера.

Установлена способность палыгорскита, глауконита, морденита, а также их композиций поглощать тяжелые металлы, радионуклеиды, вредные мкроорганизмы из питьевой воды. При этом содержание тяжелых металлов уменьшается: свинца и кадмия - в четыре раза, меди и цинка - в три раза. Количество радионуклеидов уменьшается до стандартных показателей, а бактерий в 1 см3 воды, после ее очистки, уменьшается в среднем в 20...30 раз.

Рассмотрена целесообразность использования глауконита для очистки водно-спиртовых растворов, обоснован механизм адсорбции нежелательных групп примесей спирта, ухудшающих органолептические показатели сортировок, проведен сравнительный анализ адсорбционных свойств глауконита и углеродного сорбента (БАВ -А), с целью создания комбинированных сорбентов.

Оптимизирован процесс адсорбционной очистки водно-спиртовых растворов с помощью обобщенного критерия оптимизации. Преобразование локальных критериев оптимизации из натуральной в безразмерную форму проводили методом Харрингтона с помощью функции желаемого. Используя программу поиска максимального значения функции и ее параметров за значениями индексов, было вычислено максимальное значение целевой функции и параметров процесса адсорбционной очистки спиртовых растворов: масса адсорбента 1г, длительность 22+0,5 мин, что дало возможность рассчитать массовый расход адсорбента на 1000 дал водно-спиртового раствора - 220 кг глауконита.

Внедрение на ликеро-водочном заводе “Серпневое Плюс” метода очистки водно-спиртовых растворов глауконитом дало возможность значительно сократить расход дорогостоящего активного угля и улучшить качественные показатели сортировки, что дало возможность получить экономэффект в размере 29500 грн/ год для одного завода производительностью 20000 дал в месяц.

Усовершенствование на том же заводе процесса адсорбционной очистки питьевой воды путем дополнительной ее очистки палыгорскитом позволило уменьшить себестоимость воды на 0,1 грн/ дал.

Ключевые слова: прирдные дисперсные минералы, адсорбционная очистка, питьевая вода, водно-спиртовые растворы, физические константы, кинетические характеристики, математическое моделирование, опитимизация.

Tkachuk N.A. Improving the process of adsorptive purification of drinking water and http://www.multitran.ru/c/m.exe?a=110&t=3823277_2_1&sc=241aqueous-alcoholic solutions. - Manuscript.

Dissertation for obtaining a scientific degree of the Candidate of Technical Sciences under specialty 05.18.12 - processes and equipment of microbiological and pharmaceutical productions. - National University for Food Technologies, Kyiv, 2010.

The dissertation is dedicated to the improvement of the processes of adsorptive purification of drinking water and aqueous-alcoholic solutions by domestic natural adsorbents.

Kinetic curves of adsorbing ions of ferum and ammonium nitrogen by the analyzed natural adsorbents have been obtained.

The author has established the adsorptive capacity of paligorskite, glauconite, mordenite with regard to heavy metals, radionuclides, colonies of harmful germs and suggested the groundings for sorption mechanisms which concurrently take place.

Curves for adsorbing ions of ferum and ammonium nitrogen in water and adsorbent have been plotted.

Mathematic model for adsorptive processes has been developed on the basis of diffusive model, program for its solution has been suggested, its adequacy has been checked. The obtained results have been used when elaborating the construction of adsorption device, used to improve the technological scheme for producing drinking water.

The physical constants and kinetic characteristics of adsorptive impurities from water by paligorskite have been calculated.

The effective adsorbent for processing aqueous-alcoholic solutions - glauconite - has been selected.

The optimization for the process of adsorptive purification of aqueous-alcoholic solutions by glauconite has been performed and equation of regression for the theoretical calculation of aldehydes, adsorbed from the solution, has been worked out.

Equipment and technological schemes for adsorptive purification of drinking water and aqueous-alcoholic solutions have been improved and their economic efficiency has been substantiated.

Key words: natural dispersive minerals, adsorptive purification, drinking water, aqueous-alcoholic solutions, physical constants, kinetic characteristics, mathematic modeling, optimization.

Размещено на Allbest.ru

...