АНАЛИЗ КИНЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК В ПРОЦЕССАХ МИКРОФИЛЬТРАЦИОННОЙ И ФИЛЬТРАЦИОННОЙ ОЧИСТКИ ОРГАНИЧЕСКИХ РАСТВОРОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БИОТОПЛИВА

  • Sergey I. Lazarev Тамбовский государственный технический университет
  • Dmitry N. Konovalov Тамбовский государственный технический университет
  • Stanislav A. Nagornov Всероссийский научно-исследовательский институт использования техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве
  • Alexey Yu. Kornev Всероссийский научно-исследовательский институт использования техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве
  • Sergey V. Kovalev Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина
Ключевые слова: микрофильтрация, биотопливо, вода, метанол, удельный выходной поток, концентрация

Аннотация

На основе предварительных исследований и литературных данных выбраны объекты исследования (микрофильтрационная мембрана МФФК-3, предварительный фильтр ПП-190, ООО НПП «Технофильтр» г. Владимир). Приведены характеристики по очистке органических растворов для производства биотоплива с применением методов микрофильтрации, предварительной фильтрации при трансмембранном давлении P = 0,15…0,5 МПа и получены зависимости удельного выходного потока для пористых пленок МФФК-3, ПП-190 от времени проведения эксперимента. На основе анализа зависимости функции J = f (τ, Р) мембранной системы показано, что с увеличением продолжительности экспериментальных исследований по удельному выходному потоку пермеата для мембраны МФФК-3 он снижается в интервале времени от 600 до 1200 с при трансмембранном давлении 0,15 МПа (первый период - блокировка пор органическими соединениями). Второй период от 1200 до 5400 с - создание примембранного гелевого слоя. Третий период от 5400 до 7200 с - уплотнение примембранного слоя. Четвертый период от 7200 до 10800 с - установившийся режим разделения. При концентрировании органического раствора для производства биотоплива отмечается, что с течением времени воды в исходном растворе становится больше, а эфира метанола и кислот (маргариноолеиновая, олеиновая, бегеновая, эруковая, докозадиеновая) меньше, за счет проникания их в пермеат. При увеличении трансмембранного давления от 0,15 до 0,35 МПа наблюдается повышение удельного выходного потока, что связано с ростом движущей силы процесса баромембранного разделения, но наблюдается и его снижение для давления 0,5 МПа. Это, вероятно, связано с изменением концентрации ретентата, а также его кинематической вязкости и плотности в связи с проницанием в пермеат части воды. Для фильтрования исследуемого раствора на предварительном фильтре ПП-190 отмечается, что с увеличением продолжительности экспериментальных исследований удельный выходной поток снижается (скорость фильтрования уменьшается по нелинейному закону), а сопротивление слоя осадка органических веществ увеличивается. Выполненный хроматографический анализ пермеата и концентрата после микрофильтрационной очистки показал, что через мембранную перегородку проходят такие компоненты, как метанол, маргариноолеиновая, олеиновая, бегеновая, эруковая, докозадиеновая кислоты, образуя на поверхности динамический гелевый слой, тем самым предотвращая пропускание молекул воды.

Литература

Lipin A.G., Burchu M.P., Lipin A.A. Separation of solu-tions of organic substances and electrolytes in an elec-tromembrane apparatus. Sovr. Naukoemk. Tekhnol. Reg. Prilozh. 2013. N 3 (35). P. 98-101 (in Russian).

Voronyuk I.V., Eliseeva T.V., Selemenev V.F. Features of the kinetics of sorption of lower aliphatic aldehydes by a polyfunctional low-basic anion exchanger. Sorbts. Khromatog. Prots. 2020. V. 20. N 6. P. 765-772 (in Rus-sian). DOI: 10.17308/sorpchrom.2020.20/3145.

Lazarev S.I., Kovalev S.V., Konovalov D.N., Kovaleva O.A. Analysis of Kinetic Characteristics of Baromem-brane and Electrobaromembrane Separation of Ammonium Nitrate Solution. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 9. P. 28–36. DOI: 10.6060/ivkkt.20206309.6196.

Evdokimov I.A., Titov S.A., Polyansky K.K., Saiko D.S. Ultrafiltration concentrating of curd whey after electroflotation treatment. Foods Raw Mater. 2017. V. 55. N 1. P. 131-136. DOI: 10.21179/2308-4057-2017-1-131-136.

Lazarev S.I., Kovalev S.V., Kovaleva O.A., Konovalov D.N. Design and calculation of effective separation area of flat-chamber electrobaromembrane equipment. Chem. Petrol. Eng. 2019. V. 55. N 5-6. P. 353-360. DOI: 10.1007/s10556-019-00630-9.

Lazarev S.I., Kovalev S.V., Kovaleva O.A., Konovalov D.N. A New electrobaric membrane system for separation of solutions. Rus. Eng. Res. 2020. V. 40. N 3. P. 198-201. DOI: 10.3103/S1068798X20030168.

Lazarev S.I., Kovalev S.V., Kovaleva O.A., Rodionov D.A., Lazarev D.S., Konovalov D.N. Flat-chamber elec-trobaromembrane apparatus with improved characteristics and its calculation method. Chem. Petrol. Eng. 2019. V. 55. N 1-2. P. 114-121. DOI: 10.1007/s10556-019-00590-0.

Kovalev S.V., Lazarev S.I., Konovalov D.N., Lua P. Efficient design of a flat-chambertype electrobaromem-brane apparatus and a method for calculating structural and technological characteristics in the separation of chemical and engineering industrial solutions. Chem. Petrol. Eng. 2020. V. 56. N 1-2. P. 109-115. DOI: 10.1007/s10556-020-00747-2.

Dmitrieva Z.T. Regeneration of used petroleum products. Khimiya Tekhnol. Topliv Masel. 2017. N 4 (602). P. 50-52 (in Russian). DOI: 10.1007/s10553-017-0832-4.

Ostrikov V.V., Vigdorovich V.I., Orobinsky V.I., Afonichev D.N., Zabrodsky I.A. Results of research of the process of purification of diesel fuel from impurities under consumer conditions. Khim. Tekhnol. Topliv Masel. 2018. N 5 (609). P. 53-56 (in Russian).

Kuchkina A.Yu., Sushchik N.N. Feedstocks, methods and perspectives of biodiesel production. J. Siber. Fed. Univ. Biol. 1. 2014. № 7. P. 14-42. DOI: 10.17516/1997-1389-0091.

Desing P. Influence of the composition of the fuel mixture with biofuel additives on the efficiency of the internal combustion engine and the composition of the exhaust gases. Khim. Tekhnol. Topliv Masel. 2018. N 1 (605). P. 20-24 (in Russian).

Nabiev R.R., Shaikhiev I.G., Dryakhlov V.O., Fazullin D.D. Influence of the type of demulsifiers of SNPKh brand on the particle size of water-in-oil emulsions and the productivity of acetate separation by cellulose membranes. Vestn. Tekhnol. Un-ta. 2021. V. 24. N 1. P. 52-56 (in Russian).

Shaikhiev I.G., Dryakhlov V.O., Galikhanov M.F. Fazullin D.D., Mavrin G.V. Separation of an oil-water emulsion with corona-modified polyacrylonitrile membranes. Perspektiv. Mater. 2020. N 6. P. 30-37 (in Russian).

Fazullin D.D., Yarovikova D.A., Mavrin G.V., Shaikhiev I.G., Dryakhlov V.O. Parameters of the process of ultrafiltration of an oil-in-water emulsion by a composite membrane with a dynamic layer. Vestn. Tekhnol. Un-ta. 2021. V. 24. N 1. P. 57-63 (in Russian).

Safina G.Sh., Dryakhlov V.O., Galikhanov M.F., Shaikhiev T.I., Fridland S.V. Separation of waste emulsions containing petroleum products using corona treated membranes. Vestn. Tekhnol. Un-ta. 2015. V. 18. N 14. P. 229-231 (in Russian).

Pakhotina I.N., Osadchiy Yu.P., Pakhotin N.Ye. New technologies for the separation of liquid polydisperse systems. Informats. Sreda Vuza. 2016. N 1 (23). P. 241-244 (in Russian).

Pakhotin N.E., Osadchiy Yu.P., Pakhotina I.N. Regeneration of used engine oils using nanomembranes. Sovr. Mater., Tekhnika Tekhnol. 2017. N 7 (15). P. 63-67 (in Russian).

Gritsenko V.O., Orlov N.S. Application of microfiltration for the regeneration of used engine oils. Ser. Kritich. Tekhnol. Membrany. 2002. N 16. P. 10-16 (in Russian).

Morozov I.V., Osadchiy Yu.P., Markelov A.V., Pakhotin N.Ye., Krikunov A.V. Improving the efficiency of regeneration of used engine oils. Agrar. Vestn. Verkhnevolzh’ya. 2018. N 2 (23). P. 87-93 (in Russian).

Technofilter: website of OOO NPP Technofilter. [Electronic resource]. URL: https://www.technofilter.ru/catalog/laboratory-filtration/filtry-dlya-laboratoriy/ (date accessed: 02/07/2021) (in Russian).

Lazarev S.I., Kovalev S.V., Konovalov D.N., Lua P. Electrochemical and transport characteristics of mem-brane systems in electron filtration separation of solutions containing ammonium nitrate and potassium sulfate. El-ektrokhimiya. 2021. V. 57. N. 5. P. 1-21 (in Russian). DOI: 10.1134/S1023193521050098.

Dytnersky Yu.I. Reverse osmosis and ultrafiltration. M.: Khimiya. 1978. 352 p. (in Russian).

Svitsov A.A. Introduction to membrane technology. M.: DeLi print. 2007. 208 p. (in Russian).

Golubev G.V. Mathematical modeling of filtration in heterogeneous fractured-porous media. Vestn. Nizhego-rod. Univ. im. N.I. Lobachevsky. 2011. N 4 (3). P. 725-727 (in Russian).

Опубликован
2021-12-09
Как цитировать
Lazarev, S. I., Konovalov, D. N., Nagornov, S. A., Kornev, A. Y., & Kovalev, S. V. (2021). АНАЛИЗ КИНЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК В ПРОЦЕССАХ МИКРОФИЛЬТРАЦИОННОЙ И ФИЛЬТРАЦИОННОЙ ОЧИСТКИ ОРГАНИЧЕСКИХ РАСТВОРОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БИОТОПЛИВА. ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. СЕРИЯ «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ», 65(1), 50-57. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20226501.6412
Раздел
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ неорг. и органических веществ, теоретические основы

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)