Browsing by Author "Сухацький, Юрій Вікторович"

Now showing 1 - 11 of 11

Cavitation and its combinations with other advanced oxidation processes in phenol wastewater treatment: a review
(ДВНЗ "Український державний хіміко-технологічний університет", 2020) Sukhatskiy, Yurii Viktorovych; Сухацький, Юрій Вікторович; Znak, Zenovii Orestovych; Знак, Зеновій Орестович; Zin, Olha Ivanivna; Зінь, Ольга Іванівна; Національний університет "Львівська політехніка"
The review provides a systematic understanding of the mechanism of the sonochemical degradation of phenol. It was shown that the main contribution to the sonochemical degradation of phenol, a hydrophilic non-volatile wastewater component, is related to hydroxylation on the boundary of the «cavitation bubble–water contaminant solution». Depending on the method of generating hydroxyl radicals, all wastewater treatment methods for phenol removal based on advanced oxidation processes are classified into the following categories: chemical (acoustic and hydrodynamic cavitation, use of oxidants, Fenton process, and Fenton-like processes), photochemical (photolysis and photocatalysis), electrochemical and combined techniques. The essence of these methods is revealed and their main advantages and disadvantages are reviewed. It is shown that the efficiency of combined methods of phenol degradation that are based on the use of cavitation (acoustic or hydrodynamic) depends on the power of ultrasonic emitters, the frequency of ultrasonic vibrations, the magnitude of the pressure at the inlet of the hydrodynamic cavitator, physicochemical properties of media (temperature and pH), initial phenol concentration in aqueous medium, the design features of the cavitation generators, the presence of water-soluble gases or solid particles that exhibit catalytic properties, and the consumption of oxidizing reagents. Literature data showed that the most cost-effective method involving the use of ultrasonic cavitation is a combination «ultrasonic cavitation+photolysis+ozonation». The choice of a particular method for the degradation of phenol is determined by its content in wastewaters and their volume, the required degree of degradation, the duration of the purification process (the rate of degradation of the phenol), and economic indicators.
Conditions for the formation of cavitation
(Видавництво Львівської політехніки, 2019) Знак, Зеновій Орестович; Сухацький, Юрій Вікторович; Зінь, Ольга Іванівна; Znak, Zenovii Orestovych; Sukhatskii, Yurii Viktorovych; Zin, Olha Ivanivna; Національний університет "Львівська політехніка"
Based on analysis of information sources was found that dimensionless complexes - numbers of cavitation, Reynolds, Weber - are used tocharacterize the intensity of the development of cavitation phenomena. It was established the criticalvalue of the Reynolds criterion (Reqr = 32,500) in the case of the treatment of the aqueous medium in a hydrodynamic jet cavitator, which will enable to regulate the intensity of the development of cavitation and to avoid its negative consequences.
Акустичні методи оцінювання інтенсивності розвитку кавітаційних явищ у різних рідинних середовищах
(КрНУ, 2019) Знак, Зеновій Орестович; Znak, Zenovii Orestovych; Сухацький, Юрій Вікторович; Sukhatskyi, Yurii Viktorovych; Мних, Роман Володимирович; Mnykh, Roman Volodymyrovych; Зінь, Ольга Іванівна; Zin, Olha Ivanivna; Національний університет «Львівська політехніка»
Наведено результати застосування акустичного методу для оцінювання інтенсивності кавітаційних явищ у рідинних середовищах – воді та водному розчині бензену. Встановлено, що у водному розчині бензену кавітація розвивається значно швидше, ніж у воді, однак і швидше затухає. З’ясовано вплив тривалості кавітаційного оброблення середовища на ступінь його очищення у випадку супутніх щодо кавітації процесів.
Гідродинамічна кавітація як прогресивний метод деградації ароматичних сполук
(ХНУМГ ім. О. М. Бекетова, 2019) Знак, Зеновій Орестович; Znak, Zenovii Orestovych; Сухацький, Юрій Вікторович; Sukhatskyi, Yurii Viktorovych; Мних, Роман Володимирович; Mnykh, Roman Volodymyrovych; Танекар, Пуджа; Thanekar, Pooja; Національний університет "Львівська політехніка"; Institute of Chemical Technology Nathalal Parekh Marg, Matunga
Гідродинамічний кавітатор для кавітаційно-флотаційного розділення водних гетерогенних середовищ
(Видавництво Національного університету «Львівська політехніка», 2017) Сухацький, Юрій Вікторович
У дисертації наведено результати досліджень, спрямованих на розроблення конструкції гідродинамічного струменевого кавітатора (ГДСК) і ефективного та енергоощадного процесу кавітаційно-флотаційного розділення водних гетерогенних середовищ. Досліджено вплив технологічного (тиск на вході у кавітатор) та конструктивних (діаметр сопла, кількість сопел, кут атаки струменів) параметрів ГДСК на величину теплової енергії, що виділяється внаслідок кавітації. На основі аналізу графічної інтерпретації 4-факторної мультиплікативної статистичної моделі ГДСК, побудованої з використанням методу Брандона, встановлено оптимальні умови кавітаційного оброблення водних середовищ. Результати калориметричного методу дослідження ефективності розвитку кавітаційних полів підтверджено результатами сонохімічного аналізу розвитку кавітаційних явищ. З метою інтенсифікації кавітаційних явищ та супутнього їм ефекту флотації дисперсних твердих частинок запропоновано вводити у водні середовища перед кавітатором незначні кількості повітря (об’ємна витрата повітря – (1,5…9)·10-6 м3/с). Встановлено закономірності утворення сполук окисного характеру (кисню, гідрогену пероксиду тощо) під час кавітації. Визначено зміну електрокінетичного потенціалу частинок дисперсної фази, оброблених у кавітаційних полях. Здійснено апробацію розробленого кавітаційно-флотаційного процесу під час розділення водних гетерогенних середовищ: пульп сірчаної та лангбейнітової руд; суспензії, що утворюється під час регенерації відпрацьованого поглинального розчину у виробництві пігментного титану(IV) оксиду; рідких відходів шкіряних виробництв; суспензій каоліну та нерозчинного залишку. Розроблено конструкцію ГДСК, а також технологічні схеми процесів: кавітаційно-флотаційного збагачення сірчаної руди; кавітаційно-флотаційного розділення суспензії, що утворюється під час регенерації відпрацьованого поглинального розчину у виробництві пігментного титану(IV) оксиду; розчинення лангбейнітової руди та флотації нерозчинного залишку. Виконані узагальнені енергетичні та техніко-економічні розрахунки процесу кавітаційно-флотаційного збагачення сірчаної руди свідчать про його конкурентоспроможність. В диссертации приведены результаты исследований, направленных на разработку конструкции гидродинамического струйного кавитатора (ГДСК) и гибкого, эффективного и энергосберегающего процесса кавитационно-флотационного разделения водных гетерогенных сред. Графические зависимости изменения температуры обработанной воды от технологического (давление на входе в кавитатор) и конструктивных (диаметр сопла, количество сопел, угол атаки струй) параметров ГДСК использованы для построения в среде автоматизированного проектирования MathCad энергетических поверхностей, на основе которых и осуществляли анализ многофакторной зависимости величины тепловой энергии от вышеупомянутых параметров. Для обеспечения эффективного режима кавитационной обработки водных сред осуществлено оптимизацию конструкции ГДСК на основе анализа графической интерпретации 4-факторной мультипликативной статистической модели, построенной с использованием метода Брандона и связывающей величину тепловой энергии, выделяющейся в результате кавитации, с технологическим (давление на входе в кавитатор) и конструктивными (диаметр сопла, количество сопел, угол атаки струй) параметрами. Максимальное значение энергетического ККД ГДСК составляет 90,71%. С использованием метода сонохимического анализа установлено разную структуру кавитационных полей, сформированных в генераторах различных типов. С целью интенсификации кавитационных явлений и сопутствующего им эффекта флотации дисперсных твердых частиц предложено вводить в водные среды незначительные количества воздуха (обьемный расход воздуха – (1,5…9)·10-6 м3/с), выполняющие роль зародышей кавитации. Установлены закономерности кавитационного генерирования кислорода и других соединений окислительного характера, а также экстремальный характер изменения электрокинетического потенциала дисперсных частиц, обработанных в ГДСК, который свидетельствует об образовании на поверхности флотационных пузырьков “шламового покрытия” с очень мелких частиц дисперсной фазы, способных блокировать поверхность пузырьков и вызывать агрегацию частиц дисперсной фазы с их последующей седиментацией. Высокая эффективность предложенного кавитационно-флотационного процесса подтверждена результатами его апробации при разделении водных гетерогенных сред: пульп серной и лангбейнитовой руд; суспензии, образующейся во время регенерации отработанного поглощающего раствора в производстве пигментного титана(IV) оксида; жидких отходов кожевенных производств; суспензий каолина и нерастворимого остатка. Разработана конструкция ГДСК, а также технологические схемы процессов: кавитационно-флотационного обогащения серной руды; кавитационно-флотационного разделения суспензии, образующейся во время регенерации отработанного поглощающего раствора в производстве пигментного титана(IV) оксида; растворения лангбейнитовой руды и флотации нерастворимого остатка. Выполнены обобщенные энергетические и технико-экономические расчеты процесса кавитационно-флотационного обогащения серной руды свидетельствуют о его конкурентоспособности. The thesis presents the results of research, that aimed at development of hydrodynamic jet cavitator (HDJC) design and effective energy-efficient process of cavitation and flotation separation of water heterogeneous environments. Was investigated the influence of technology (inlet pressure in cavitator) and structural (diameter of nozzle, the number of nozzles, angle of jets attack) parameters of the HDJC by the amount of heat, that released due to cavitation. Based on the analysis graphic interpretation of 4-factor multiplicative statistical model of HDJC, that constructed using the method Brandon, were found optimal conditions for cavitation processing of aquatic environments. The results of calorimetric method of study of cavitation fields effectiveness were confirmed by soundchemical analysis of cavitation. In order to intensify the cavitation effect and accompanying flotation of dispersed solid particles was proposed adding a small amount of air (volumetric air flow – (1,5…9)·10-6 m3/s) into the aquatic environments before cavitator. The regularities of formation of oxidative character compounds (oxygen, hydrogen peroxide, etc.) during cavitation was established. The changes of electrokinetic potential of the dispersed phase processed in the cavitation fields were identified. Approbation of the developed cavitation and flotation process during separation of water heterogeneous environments: pulps of sulfuric and langbeynit ores; suspension, that was formed during the regeneration of spent absorbent solution in the production of pigmentary titanium(IV) oxide; liquid waste of leather manufactures; kaolin and of insoluble residue suspensions was made. The design of HDJC and technological schemes of processes: cavitation and flotation enrichment of sulfuric ore; cavitation and flotation separation suspension, that was formed during the regeneration of spent absorbent solution in the production of pigmentary titanium(IV) oxide; dissolving of the langbeynit ore and flotation of the insoluble residue was developed. Executed generalized energy and technical-economic calculations of cavitation and flotation process of enrichment of sulfuric ore demonstrate its competitiveness.
Дослідження кавітаційної деструкції бензену в гідродинамічному кавітаторі
(СПДФО Марусич М. М., 2020) Знак, Зеновій Орестович; Znak, Zenovii Orestovych; Сухацький, Юрій Вікторович; Sukhatckyi, Yurii Viktorovych; Зінь, Ольга Іванівна; Zin, Olha Ivanivna; Танекар, Пуджа; Thanekar, Pooja; Гогейт, Параг; Gogate, Parag; Гнатишин, Надія Михайлівна; Hnatyshyn, Nadiia Mykhailivna; Національний університет "Львівська політехніка"
For neutralization of benzene and its homologues in the wastewater of industrial enterprises, it is proposed to use the method of cavitation using a hydrodynamic jet-type cavitator. The peculiarities of cavitation oxidation of benzene depending on the pressure at the inlet to the cavitator and air flow are established. It is shown that with increasing pressure, the efficiency of benzene decomposition may decrease due to the course of parallel reactions involving water sonolysis products. Studies have confirmed the prospects of using the cavitation tank of sodium for wastewater treatment from benzene.
Кавітація у комбінованих технологіях очищення стічних вод від толуену
(Черкаський державний технологічний університет, 2020) Сухацький, Юрій Вікторович; Suchatskiy, Yurii Viktorovych; Знак, Зеновій Орестович; Znak, Zenovii Orestovych; Капаціла, Соломія Михайлівна; Kapatsila, Solomiia Mykhailivna; Садова, Ірина Богданівна; Sadova, Iryna Bohdanivna; Національний університет "Львівська політехніка"
Проаналізовано застосування акустичної і гідродинамічної кавітації та їх комбінацій з іншими методами для очищення стічних вод від дисперсних твердих частинок та органічних сполук. Показано доцільність поєднання кавітації з реаґентним обробленням для підвищення ступеня деградації забруднювачів. Подано характеристику методу спектроскопії в ультрафіолетовому та видимому діапазонах спектра для визначення концентрації толуену в імітаті стічних вод. Наведено залежності концентрації толуену і температури реакційної системи від тривалості кавітаційного оброблення за різних значень питомої потужності ультразвукового випромінювання, тиску на вході у гідродинамічний кавітатор, різного реаґентного режиму. Розраховано ступінь деградації толуену і константу швидкості цього процесу за різних параметрів кавітаційного оброблення. Шляхом порівняння констант швидкості деградації толуену і ступенів деградації для комбінованих технологій (акустична кавітація+H2O2; гідродинамічна кавітація+H2O2) встановлено, що гідродинамічна кавітація є значно ефективнішою, ніж акустична.
Окремий випадок термохімічного аналізу кавітаційного сонолізу води
(Видавництво Львівської політехніки, 2020) Сухацький, Юрій Вікторович; Sukhatskyi, Yurii Viktorovych; Національний університет "Львівська політехніка"
Розглянуто механізм сонолізу води з утворенням як інтермедіатів (вільних радикалів), так і основних продуктів (водню та кисню), що мають важливе значення для тепло-енергетики і технологій водоочищення, які ґрунтуються на застосуванні передових процесів окиснення. Проаналізовано ефективність генерування гідроксильних радикалів у середовищі інертних газів та кисню. Розраховано величину хіміко-акустичного коефіцієнта корисної дії для гідродинамічного струменевого кавітатора, яка становить 0,3675 %, що, принаймні, у 2,5 рази перевищує аналогічну величину для ультразвукових генераторів кавітації.
Роль кисню у процесах кавітаційної деградації ароматичних сполук
(НУХТ, 2019) Сухацький, Юрій Вікторович; Sukhatskyi, Yurii Viktorovych; Знак, Зеновій Орестович; Znak, Zenovii Orestovych; Національний університет "Львівська політехніка"
Флотація як стадія кавітаційно-флотаційної технології очищення водних гетерогенних середовищ від дисперсних твердих частинок та органічних сполук
(Видавництво Львівської політехніки, 2019) Сухацький, Юрій Вікторович; Sukhatskyi, Yurii Viktorovych; Знак, Зеновій Орестович; Znak, Zenovii Orestovych; Національний університет «Львівська політехніка»
Наведено результати досліджень стадії флотації комбінованої кавітаційно-флотаційної технології очищення водних гетерогенних середовищ від дисперсних твердих частинок та органічних сполук. Синтез процесів кавітації та флотації запропоновано здійснювати у суміщеному апараті колонного типу. Виявлено раціональні межі зміни тиску на вході у кавітатор (0,3–0,4 МПа) для забезпечення ефективної флотації. Встановлено, що за таких значень тиску утворюється плівково-структурна піна з усередненим радіусом флотаційної бульбашки 1,8 мм, а середня газонаповненість флотаційного шару становить 0,05 м3/м3. Зазначено, що максимальній швидкості флотації кальцію оксалату (13,2·10-4 кг/(м3·с)) відповідає діапазон тривалості кавітаційного оброблення 600–900 с.
Інтенсифікація кавітаційного розкладу бензену
(РВВ ДВНЗ УДХТУ, 2019-06-25) Знак, Зеновій Орестович; Сухацький, Юрій Вікторович; Зінь, Ольга Іванівна; Вирста, Катерина Романівна; Znak, Zenovii Orestovych; Sukhatskiy, Yurii Viktorovych; Zin, Olha Ivanivna; Vyrsta, Kateryna Romanivna; Знак, Зеновій Орестович; Національний університет "Львівська політехніка"
Наведено результати досліджень з інтенсифікації процесу перетворення бензену в кавітаційних полях. Дослідження виконано у двох напрямках: 1) визначення об'ємного спввідношення кавітаційно оброблений імітат (КОІ):необроблений (вихідний) імітат (ВІ), за якого тривалість перетворення бензену була б мінімальною; 2) встановлення значення кисню у перебігу перетворення бензену в кавітаційних полях як радикального процесу. Для зменшення обсягів стічних вод, які необхідно піддавати кавітаційному обробленню, і, відповідно, енерговитрат на здійснення цього процесу рекомендовано здійснювати розклад бензену за вмісту попередньо оброблених у кавітаційних полях стічних вод у суміші з необробленими близько 1 об.%, що еквівалентно витраті енергії лише близько 10 кДж/м^3 (0,33 кВт/м^3). Зафіксовано постійність розрахункової тривалості процесу розкладу бензену (47 і 52 хв) за вмісту КОІ у суміші з ВІ в інтервалі 0,75...1,00 об.% та її зростання у випадку зменшення вмісту КОІ в суміші. Виявлено зменшення ефективності розкладу бензену за збільшення тривалості кавітаційного оброблення реакційної суміші (КОІ та ВІ) понад 900 с. Показано, що постійне інтенсивне перемішування реакційної суміші за вмісту КОІ 0,25...1,00 об.%, що забезпечувало абсорбцію кисню водним середовищем, який брав участь у процесі перетворення бензену за радикальним механізмом, сприяло значному зростанню ступеня перетворення бензену: від 30...36 % - без перемішування реакційної системи до 79...99 % - за її інтенсивного перемішування. The paper presents the results of the study on the intensification of benzene conversion in a cavitation field.The work is focused upon two directions: (i) the determination of the volume ratio of cavitationally treated imitates (CTI):raw (outgoing) imitate (OI), at which the estimated duration of the transformation of benzene is minimal, and (ii) the ascertainment of the role of oxygen in the transformation of benzene in the cavitation fields as a radical process.To reduce the volume of wastewater that must be subjected to the cavitation treatment and, accordingly, the energy consumption in this process, we recommend decomposing benzene at the content of pre-treated wastewater in cavitation fields of about 1 vol.% in a mixture with untreated wastewater, that is equivalent to an energy consumption of only about 10 kJ m –3 (i.e. 0.33 kW m–3). It is established the constancy of the estimated duration of the benzene decomposition (47 and 52 min) at the content of CTI in a mixture with OI in the range of 0.75 to 1.00 vol.%. The growth of the estimated duration of the benzene decomposition is observed in the case of a decrease in the KOI content in the mixture. It is found that the efficiency of the benzene decomposition decreases with an increase in the duration of cavitation treatment of the reaction mixture (CTI and OI) of over 900 s. It is shown that a constant agitation of the reaction mixture at the CTI content of 0.25...1.00 vol.%, which ensured the absorption of oxygen by the aqueous environment that participated in the process of conversion benzene by a radical mechanism, contributes to a significant increase in the degree of conversion of benzene: from 30–36% to 79–99% without stirring the reaction system and under its intense stirring, respectively.