Новые процессы и новые материалы в водоподготовке

2013-05-20.
Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary
О чем я хотел бы сегодня говорить...
О значимости воды
Новые виды мембран
Track Etched Membranes
Аквапорин-содержащие мембраны
Наноматериалы в водоподготовке
Фуллерены
Графены
F(orward) O(smosis), новый мембранный процесс
Некоторые вопросы водоподготовки, связанные с темой моего доклада

2013-05-20.
Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary
1. О значимости воды
Из моей презентации в Каунасе, октябрь 2008 и всех последующих
Вода – эта основа жизни и любой человеческой деятельности.
Служба разведки ВМФ MI6 Великобритании в 2008 г. заявила: в интервале 2015 – 2020 гг. между Индией и Бангладеш развязывается первая в мире война за воду в последствии интенсификации конфликтов из-за уменьшающихся гималайских водных ресурсов. (Home Security News Wire, 13-09-2012)
Необходимо экономить воду, беречь чистоту водоемов!!!

2013-05-20.
Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary
2. Новые виды мембран
2.1. Track Etched Membranes
Получают путем
обработкой лучом лазера
бомбардировки заряженными частицами с последующей химической обработкой полимерной пленки
Заранее заданные и практически одинаковые – несколько десятков нм - размеры получаемых пор
Некоторые области применения:
ультрафильтрация
выделение определенных видов клеток
отделение/удержание частиц заданных размеров
регулирование потока жидкости в биосенсорах
в Дубне организовано серийное производство ТЕМ

2013-05-20.
Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary
2. Новые виды мембран
2.2. Аквапорин-содержащие – 1.
Аквапорины – это интегральные мембранные белки, которые формируют поры в мембранах клеток
избирательно пропускают молекулы воды, позволяя ей поступать в клетку и покидать ее
в то же время препятствуют протоку ионов и других растворимых веществ
Петер Агре в 2003 г получил Нобелевскую премию за открытие аквапоринов
Схема движения воды через селективный аквапорин-канал (взята из Википедии)

2013-05-20.
Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary
2. Новые виды мембран
2.2. Аквапорин-содержащие – 2.
Aquaporin Inside – эта PES мембрана, поверхность которой модифицорована аквапоринами, включенными в биоподобный матрикс
производительность мембраны растет на 40 – (250) % - с 25 на 100 и более л/м2/час/бар
NASA уже проводит испытания AIT мембран

2013-05-20.
Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary
3. Наноматериалы в водоподготовке
Замечания автора
Нано-частицы способны проникнуть в живые клетки, по этой причине представляют огромную опасность для любых живых организмов, включая Homo sapiens на всей планете
Они могут попадать и обязательно попадают в сточные воды
Они проходят через установку ультрафильтрации – считается Best Applicable Technology в очистке сточных вод и получает все большее распространение - и могли бы прожодить даже через нанофильтры
Сегодня на городских установках очистки сточных вод НЕТ ни нанофильтрации, ни осмотических установок, которые бы удаляли наночастицы
Человек не должен играть с огнем, пока нет эффективных технологий удаления наночастиц из стоков!

2013-05-20.
Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary
3. Наноматериалы в водоподготовке
3.1. Фуллерены
Это молекулярные соединения, аллотропные формы углерода
Представляют собой выпуклые замкнутые многогранники, составленные из чётного числа трёхкоординированных углеродных атомов
Нобелевская премия 1996 присуждена Крото, Смолли и Кёрлу за открытие фуллеренов
Фуллерен С60
(из Википедии)
Фуллерен С540
(из Википедии)

2013-05-20.
Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary
3. Наноматериалы в водоподготовке
3.1. Фуллерены – 2.
Хорошо адсорбируют органику из воды (о десорбции нет данных)
Могут быть удалены коагуляцией
Считают безопасным для человека (одиночные данные)
Шингит – это природный фуллерен, который начиная с 1990 используется в России в очистке воды (бактерии, нитраты, органика, тяжелые металлы)
Залежи в области озера Онега

2013-05-20.
Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary
3. Наноматериалы в водоподготовке
3.2. Графены -1
Двумерная аллотропная модификация углерода
Представляет собой слой атомов С
Толщинна слоя - один атом
Атомы С соединены в гексагональную двумерную кристаллическую решетку
Получают при механическом воздействии на высокоориентированный пиролитический графит или действием серной и соляной кислот на графит
из нанотрубок и т.д.
Графен
(из Википедии)

2013-05-20.
Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary
3. Наноматериалы в водоподготовке
3.2. Графены - 2
Истинно плоский кристалл обладающий
большой механической жесткостью
очень высокой теплопроводностью
самой высокой подвижностью носителей зарядов среди известных материалов
Возможное применение:
Perforene RO membrane (Lockheed-Martin patented)
возможна коммерциализация
возможно изменить, регулировать размер пор
Дистилляция этанола при комнатной температуре
биоэтанол
Транзисторы, конденсаторы, IC, нанокомпьютер, и т.д.
и многое другое

2013-05-20.
Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary
4. F(orward) O(smosis), новый мембранный процесс - 1
Вода приникает через мембрану, чтобы снизить осмотическое давление draft solution, солевого раствора с высоким осмотическим давлением
внешнее давление отсутсвует
более простые примемы предочистки

2013-05-20.
Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary
4. FO, новый мембранный процесс - 2
Чистая вода получается путем концентрирования – восстановления осмотического давления draft solution
термическая обработка
- обратный осмос
и т.д.

2013-05-20.
Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary
Thank You for Your Attention
My Hungarian colleges and me are opened
for discussions
for technical and
commercial co-operation
ready to work out a feasibility study and
to supply the WTP
Author and Contact person
Mr Lajos LŐRINCZ
Phone:
+ 7 985 773 39 14
Fax:
+ 7 495 236 53 32
E-mail
[email protected]

2013-05-20.
Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary
Области применения процессов фильтрования

2013-05-20.
Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary
Membrane bioreactors (MBRs) for wastewater treatments
Recirculated or external MBR
Integrated or submerged MBR (sMBR)
SMBRs are today considered as a BAT
(Best Available Technology) (Enrico Drioli, Italy)

2013-05-20.
Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary
Источники органики
Они содержатся, в первую очередь, в поверхностных водах (реки, озера)
Продукты вегетации (tannic and fulvic acids)
Промышленные отходы
Бытовые отходы
Отходы животного происхождения
и т.д.

2013-05-20.
Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary
Удаление органики из воды
Ионообменные смлоы адсорбируют органику и частично удаляют их путем ионного обмена
Слабоосновные аниониты удаляют 40-70%
Сильноосновные стирольные аниониты удаляют 20-90%
Сильноосновные сакриловые аниониты удаляют 50-90%
Активированный уголь после 4 недели работы удаляет < 20%
Для питьевой воды можно использовать: PUROLITE TANEX
Мембраны, в первую очередь, RO

2013-05-20.
Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary
Обессоливание
Вырабатывается вода с удельной электропрово-димостью 0,5 – 2,0 µS/cm для паровых котлов высокого давления (100 – 140 bar)
Ионный обмен с прямоточной регенерацией
Вода на собственные нужды около 35 %
Ионный обмен с противоточной регенерацией
Вода на собственные нужды около 3 - 6 %
Reverse osmosis (RO)
Вода на собственные нужды 20 - 30 % в зависимости от recovery
Рабочее давление: 5 – 15 – 100 бар
Будущее: Forward or Direct osmosis (FO, DO)
Нет внешнего давления
DM воду получают из комбинированной FO/RO установки

2013-05-20.
Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary
Обессоливание
Вырабатывается вода с удельной электропрово-димостью 0,5 – 2,0 µS/cm для паровых котлов высокого давления (100 – 140 bar)
Физические процессы
Reverse osmosis (RO)
Вода на собственные нужды 20 - 30 % в зависимости от recovery
Рабочее давление: 5 – 15 – 100 бар
Будущее: Forward or Direct osmosis (FO, DO)
Нет внешнего давления
DM воду получают из комбинированной FO/RO установки
Химические процессы
Ионный обмен с прямоточной регенерацией
Вода на собственные нужды около 35 %
Ионный обмен с противоточной регенерацией
Вода на собственные нужды около 3 - 6 %