Автореферати та дисертаційні роботи
Permanent URI for this collectionhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/2995
Browse
5 results
Search Results
Item Теоретичні основи сорбційних процесів на природних та синтетичних сорбентах(Національний університет "Львівська політехніка", 2019) Сабадаш, Віра Василівна; Гумницький, Ярослав Михайлович; Національний університет «Львівська політехніка»; Ведь, Валерій Євгенович; Вітенько, Тетяна Миколаївна; Ляпощенко, Олександр ОлександровичДисертаційна робота присвячена розробленню теоретичних основ адсорбційних процесів у системі тверде тіло-рідина. Дисертаційна робота присвячена вивченню механізмів та закономірностей процесів адсорбції за участю синтетичних та природних сорбентів з метою оптимізації хіміко-технологічних процесів та ресурсозбереження. Адсорбційні процеси є основою багатьох хіміко-технологічних та біологічних процесів на поверхні розділу фаз тверде тіло-рідина. Наведено характеристику природного цеоліту, подано його фізико-хімічні властивості, структуру кристалів цеоліту, сорбційні та іонообмінні властивості. Досліджено вплив гранулометричного складу сорбентів на їх статичну ємність. Встановлено вплив фізико-хімічних властивостей компонентів адсорбційної системи на пріоритетність вилучення її складових. Приведено результати дослідження сорбційної здатності природних та синтезованих сорбентів щодо органічних та неорганічних сполук у молекулярному та дисоційованому вигляді, розроблено методики аналітичного визначення складових багатокомпонентних сумішей. Подано результати експериментальних досліджень та теоретичних розрахунків кінетичних досліджень з метою визначення коефіцієнтів масовіддачі та ефективних коефіцієнтів внутрішньої дифузії. Розроблено математичні моделі для опису процесів адсорбції та іонного обміну в апараті колонного типу. Представлено порівняння експериментальних та обчислюваних даних для процесів сорбції одно та багатокомпонентних розчинів у апараті колонного типу. Представлено результати прикладного застосування адсорбційних процесів у хімічній промисловості. The dissertation is devoted to the development of theoretical foundations of adsorption processes in the system of ―solid-liquid‖. The dissertation is devoted to the study of mechanisms and patterns of adsorption processes involving synthetic and natural sorbents in order to optimize chemical and technological processes and resource conservation. Adsorption processes are the basis of many chemical-technological and biological processes on phase interface of ―solid-liquid‖. The characteristic of natural zeolite and its physical and chemical properties, structure of zeolite crystals, sorption and ion-exchange properties were given. The fractional distribution of natural zeolite has been fulfilled and a distribution function was presented, on the basis of which the average diameter of zeolite grains was determined. The physical-chemical characteristics of two types of heavy metals ions: copper and chromium were given. Their toxicological characteristics, which determine the need for sewage treatment from these components, were described. The maximum permissible concentrations of cuprum and chromium in purified water were given. The static activity of natural zeolite with respect to components of inorganic and organic composition was determined. The statics of adsorption processes were mathematically described by the equations of the Langmuir, Freundlich, and BET isotherms. The kinetic dependences and coefficients of mass deducing and effective coefficients of internal diffusion, which allow determining the time of the adsorption process, were obtained. The methods of determining the sorption ability of natural and synthesized sorbents for organic and inorganic compounds in molecular and dissociation form, methods of analytical determination of components of multi-component mixtures were given. Methods of conducting kinetic researches are presented in order to determine the coefficients of mass return and effective coefficients of internal diffusion. The mathematical models for describing adsorption and ion exchange processes in a column type apparatus are developed. Technological solutions for separating of bicomponent solutions containing of cuprum and chromium ions were presented. The variants of solution the problems of proteins macromolecules extraction from the aqueous medium that interfere with the adsorption of proteins by creating a diffusion resistance on the surface of the sorbent grain were solved. The methods of ultrahigh-frequency radiation application for denaturising of proteins were presented. These methods allow them to be removed from the water dispersion. The mathematical model of the process was developed and a mathematical solution was obtained for calculating the time and temperature of heating the dispersion of the protein. The temperature of the heating of a body of arbitrary shape at the time τ after the influence of microwave radiation was calculated. Диссертация посвящена разработке теоретических основ адсорбционных процессов в системе твердое тело-жидкость. Диссертационная работа посвящена изучению механизмов и закономерностей процессов адсорбции с участием синтетических и природных сорбентов с целью оптимизации химико-технологических процессов и ресурсосбережения. Адсорбционные процессы являются основой многих химико-технологических и биологических процессов на поверхности раздела фаз твердое тело-жидкость. Приведена характеристика природного цеолита, представлены его физико-химические свойства, структуру кристаллов цеолита, сорбционные и ионообменные свойства. Исследовано влияние гранулометрического состава сорбентов на их статическую емкость. Установлено влияние физико-химических свойств компонентов адсорбционной системы приоритетность изъятия ее составляющих. Приведены результаты исследования сорбционной способности природных и синтезированных сорбентов относительно органических и неорганических соединениях в молекулярном и диссоциированном виде. Разработаны методики аналитического определения составляющих многокомпонентных смесей. Представлены результаты экспериментальных исследований и теоретических расчетов кинетических исследований с целью определения коэффициентов массоотдачи и эффективных коэффициентов внутренней диффузии. Разработаны математические модели для описания процессов ионного и обмена адсорбции в аппарате колонного типа. Представлены сравнения экспериментальных и вычислительных данных для процессов сорбции одно и многокомпонентных растворов в аппарате колонного типа. Представлены результаты прикладного применения адсорбционных процессов в химической промышленности.Item Екологічно безпечне адсорбційне очищення промислових стоків від іонів купруму та хрому(Національний університет "Львівська політехніка", 2018) Миляник, Оксана Вікторівна; Гумницький, Ярослав Михайлович; Національний університет «Львівська політехніка»; Челядин, Любомир Іванович; Сакалова, Галина ВолодимирівнаДисертаційна робота присвячена знешкодженню іонів важких металів у стічних водах промислових підприємств за допомогою природних цеолітів з метою забезпечення екологічної безпеки водних об’єктів. У роботі наведено характеристику природного цеоліту, подано його фізико-хімічні властивості, структуру кристалів цеоліту, сорбційні та іонообмінні властивості. Виконано фракційний розподіл та визначено усереднений діаметр зерен цеоліту. Наведено фізико-хімічні та токсикологічні характеристики двох металів: купруму та хрому. Визначено статичні активності та побудовано ізотерми адсорбції для іонів купруму та хрому за їх одинарної та сумісної присутності у розчині. Дослідження кінетики поглинання іонів Cu2+ дало змогу встановити, що механізм поглинання визначається зовнішньо- та внутрішньодифузійною областями. Досліджено динаміку адсорбції окремих компонентів розчину та двокомпонентної системи з іонами купруму та хрому на шарі адсорбенту різної висоти. Запропоновано принципову технологічну схему хроматографічного розділення двокомпонентної системи купрум – хром у водному розчині. Одержав подальший розвиток метод послідовної адсорбції з використанням заадсорбованого купрумом цеоліту для поглинання фосфорних сполук. The dissertation is devoted to the removal of heavy metal ions from wastewaters of industrial enterprises by means of natural zeolites in order to ensure the ecological safety of water bodies. In this paper, the characteristics of natural zeolite, given its physical and chemical properties, crystal structure of zeolite, ion exchange and sorption properties. Fractional division was done and the average diameter of the grains of zeolite was determined. Physicochemical and toxicological properties of two metals, copper and chromium are shown. Static activity was determined and adsorption isotherm for copper and chromium ions for their single and simultaneous presence in solution were built. The isotherm of sorption for the Сu2+ was described by the equation of the Langmuir isotherm. The obtained dependences indicate a high selectivity for copper ions in the region of low concentrations. According to the type of the curve, the isotherm for Cr6+ can be attributed to the isotherm S-like appearance, which belongs to the isotherm of type II, which indicates the continuation of adsorption after the formation of a monomolecular adsorption layer. By analyzing the results of the experimental studies on the coherent adsorption of copper and chromium ions, it has been established that the copper ions were significantly better absorbed by the sorbent compared to chromium ions. Study of adsorption kinetics of Cu2+ ions made it possible to establish the mechanism of sorption which determinates by the diffusion of Cu2+ ions to the surface of the zeolite grain (the external diffusion region) and the transport of ions inside the pores and channels (the internal diffusion region). By using the basic mass transfer equation, coefficients of mass transfer have been determined. The determination of effective coefficients of internal diffusion was based on the experimental results and a theoretical model based on the differential equation of molecular diffusion with boundary conditions of the first kind. The dynamics of adsorption for different heights of adsorbent layer for certain components of monpropellant solution and of two-component system wich containes copper and chromium ions was investigated. An approximated Thomas model has been used to describe the adsorption dynamics, by means of which the process in a short layer may be described using the exponential dependence. A fundamental technological scheme of chromatographic separation of the binary system which containes copper and chromium ions in aqueous solution was proposed. The method of sequential adsorption by application of copper-exchanged zeolite to adsorb of phosphate compounds got its further development.Item Знешкодження забруднень стічних вод молокопереробних комплексів сорбційними методами(Національний університет "Львівська політехніка", 2016) Гивлюд, Анна МиколаївнаДисертаційна робота присвячена забезпеченню екологічної безпеки водних об’єктів шляхом знешкодження забруднень стічних вод молокопереробних комплексів сорбційними методами. Запропоновано як метод очищення стічних вод молокопереробних комплексів сорбційну технологію, основану на використанні природного цеоліту Сокирницького родовища. У дисертації досліджено стічні води молокопереробних комплексів, існуючі сучасні методи їх очищення і основне метод сорбції, як найбільш економічно та екологічно вигідний метод очищення стічних вод. Методами фізико-хімічного аналізу досліджено структури природного цеоліту до та після адсорбції, каркасну будову, пористість та розмір пор, наявність у структурі цеоліту вуглецевих радикалів після адсорбції. Вперше досліджено статичну активність природного цеоліту щодо - оксіпропіонової кислоти. Експериментально досліджено статичну активність природного цеоліту щодо білка (альбуміну) та фосфорних сполук. Вперше досліджено сорбцію фосфорних сполук з різним ступенем заміщення гідрогену та одержано ізотерми адсорбції. Для усіх випадків визначено величини водневого показника рН і показано, що під час сорбції його значення зростає. Дослідження кінетики сорбції - оксіпропіонової кислоти та білка дозволили встановити дві області протікання процесу: зовнішньо- та внутрішньодифузійну. Експериментально досліджено динаміку процесу очищення стічної води нерухомим шаром природного цеоліту. Запропоновано технологічну схему процесу очищення стічних вод молокопереробних підприємств. Диссертация посвящена обеспечению экологической безопасности водных объектов путем обезвреживания загрязнений сточных вод молокоперерабатывающих комплексов сорбционными методами. Предложено как метод очистки сточных вод молокоперерабатывающих комплексов сорбционную технологию, основанную на использовании природного цеолита Сокирницкого месторождения. В диссертации исследованы сточные воды молокоперерабатывающих комплексов, существующие современные методы их очистки и основной метод сорбции, как наиболее экономически и экологически выгодный метод очистки сточных вод. Сточные воды молочной промышленности относятся к высококонцентрированным по содержанию химическим и микробиологическим загрязнениям. Такие воды, сброшенные без надлежащей очистки в природные водоемы, могут привести к эвторофикации. Это связано с взаимодействием органических компонентов с растворенным в воде кислородом. Методами физико-химического анализа исследованы структуры природного цеолита до и после сорбции, каркасное строение, пористость и размер пор, наличие в структуре цеолита углеродных радикалов после сорбции. Впервые исследовано статическую активность природного цеолита относительно α - оксипропионовой кислоты. Экспериментально исследовано статическую активность природного цеолита по белку (альбумину) и фосфорным соединениям. Впервые исследовано сорбцию фосфорных соединений с разной степенью замещения водорода и получено изотермы адсорбции. Для всех случаев определены величины водородного показателя рН и показано, что при сорбции его значение возрастает. Рост рН раствора означает проведение нейтрализации кислых стоков молокоперерабатывающих предприятий при их сорбции цеолитом, то есть к улучшению водной среды, подлежащей сброса в водные бассейны. Исследование кинетики сорбции α- оксипропионовой кислоты и белка позволило установить две области протекания процесса: внешне- и внутренне диффузионную. Внешнедиффузный механизм поглощения характеризуется определенными в работе коэффициентами массоотдачи, которые зависят от интенсивности перемешивания. Экспериментальные значения сравненивались с расчетными на основе теории локальной изотропной турбулентности и показано их удовлетворительное совпадение. Внутреннедиффузный механизм характеризуется системой дифференциальных уравнений молекулярной диффузии с начальными и граничными условиями. Приведены решения этой системы. Использование экспериментальных данных позволило установить коэффициенты внутренней диффузии для оксипропионовой кислоты и белка (альбумина). Экспериментально исследована динамика адсорбции в неподвижном слое природного цеолита при различных высотах и получено выходные кривые, характеризующие нестационарный процесс в слое. Приведены приближенные математические модели в слое и установлено математическую зависимость для определения исходных концентраций в коротком слое адсорбента. Предложена технологическая схема процесса очистки сточных вод молокоперерабатывающих предприятий. The thesis is dedicated to providing environmental safety of groundwater contamination by wastewater treatment of dairy industries by sorption methods. Sorption technology is proposed as a method of wastewater treatment of dairy industries, based on the use of Sokyrnytsky’s deposits of natural zeolite. The dissertation’s researches are based on dairy wastewater systems, existing modern methods of treatment and basic methods of sorption as the most economically and environmentally beneficial method of wastewater treatment. Methods of physical and chemical analysis of the structure of natural zeolite before and after adsorption, frame structure, porosity and pore size, the presence in the structure of the zeolite carbon radicals after adsorption were investigated. At first time the static activity on natural zeolite of α- oxypropionic acid was studied. The static activity on natural zeolite of protein (albumin) and phosphate compounds was experimentally investigated. At first time the sorption of phosphorus compounds with different degree of substitution and hydrogen adsorption isotherms was obtained. For all cases pH value was definded and was shown that during sorption the value increases. The research sorption of kinetics α- oxypropionic acid and protein revealed two areas of process: external and internal diffusion. Experimentally the dynamics of the process of wastewater treatment fixed bed of natural zeolite was studied. A technological scheme of wastewater treatment of dairy industries was offered.Item Інтегрований процес адсорбції іонів амонію природними дисперсними сорбентами(Національний університет "Львівська політехніка", 2014) Чорномаз, Наталія ЮріївнаДисертаційна робота присвячена встановленню теоретичних залежностей та кінетичних закономірностей інтегрованого процесу адсорбції іонів амонію із стоків природними дисперсними сорбентами. Встановлено, що сорбція іонів амонію природними сорбентами є складним процесом, який реалізується одночасно за декількома механізмами, але основним є механізм іонного обміну. Проведено ідентифікацію експериментально отриманих ізотерм відомим теоретичним моделям. Встановлено теоретичні залежності для прогнозування зміни середньої концентрації забрудника в розчині та в зерні сорбенту в процесі сорбції, розроблені методики визначення констант рівноваги іонного обміну із використанням експериментальних даних кінетики адсорбції та встановлено значення цих констант для різних співвідношень “сорбент – амонійвмісні стоки”. Досліджено стадію відділення відпрацьованого сорбенту після реалізації процесу адсорбції іонів амонію природними сорбентами. Розроблено принципову технологічну схему процесу, яку успішно апробовано в лабораторно-промислових умовах. Диссертационная работа посвящена установлению теоретических зависимостей и кинетических закономерностей интегрированного процесса адсорбции ионов аммония из стоков природными дисперсными сорбентами. Доказано перспективность применения природных дисперсных сорбентов (цеолиты, палигорскиты, глаукониты) для очистки аммонийсодержащих стоков. Установлено, что сорбция ионов аммония природными сорбентами является сложным процессом, который реализуется одновременно за несколькими механизмами, но преимущественно – за механизмом ионного обмена. Проведено идентификацию экспериментально полученных изотерм известным теоретическим моделям. Установлено, что при использовании для очистки стоков природного цеолита и глауконита экспериментальные изотермы описаны прямолинейным участком изотермы Ленгмюра (изотермой Генри), а в случаи применения для очистки палигорскита наиболее корректно описывает процесс изотерма Ленгмюра. Путем идентификации данных экспериментов этим моделям рассчитаны численные значения констант изотерм. Установлено теоретические зависимости для прогнозирования изменения средней концентрации загрязнителя в растворе и в зерне сорбента в процессе сорбции, разработано методики определения констант равновесия ионного обмена с использованием экспериментальных данных кинетики адсорбции и установлено численные значения этих констант для различных соотношений “сорбент – аммонийные стоки”. Полученные теоретические зависимости и рассчитанные с использованием данных экспериментов кинетические константы использованы для прогнозирования реальных процессов очистки аммонийсодержащих стоков с использованием природных дисперсных сорбентов. Исследована стадия отделения отработанного сорбента после реализации процесса адсорбции ионов аммония природными сорбентами. На основании анализа проведенных исследований выбран оптимальный метод отделения отработанного сорбента – разделение суспензии “очищенные аммонийсодержащие стоки – отработанный сорбент” под действием силы тяжести. Установлено, что применять ультразвук для самостоятельной интенсификации процессов осаждения частиц сорбента в очищенных стоках нецелесообразно по причине значительного возрастания энергетических затрат. Разработан алгоритм оптимизации интегрированного процесса очистки стоков от ионов аммония, использование которого позволит выбрать оптимальные параметры реализации интегрированного процесса при условии заданной его продолжительности и необходимой степени очистки стоков. Разработана принципиальная технологическая схема процесса, которая успешно апробирована в лабораторно-промышленных условиях. Рекомендации по промышленному внедрению процесса переданы для использования при проектировании промышленных установок. This thesis studies determination of theoretical and kinetic dependencies of the integrated process of ammonia ions adsorption from sewage by the natural dispersion sorbents. The sorption of the ammonia ions by the natural sorbents was found to be a complex process, which is realized simultaneously due to some mechanisms, the ions exchange mechanism in particular. Identification of the obtained isotherms with the available theoretical models has been carried out. Theoretical dependencies for prediction of the average concentration of the pollution in the solution and in the sorbent grain while sorption, have been defined. Methods for finding the ions exchange equilibrium constants using the experimental kinetic adsorption data have been developed and the values of these constants for different relation “sorbent – ammonia contained sewage”, have been found. The stage of the waste sorbent deposition of the integrated process of the ammonia ions adsorption by the natural sorbents has been investigated. The technological scheme of the process, which is successfully tested in the scientific-industrial conditions, has been developed.Item Екотехнологія утилізації відпрацьованих олив(Національний університет "Львівська політехніка", 2007) Чайка, Оксана ГригорівнаДисертацію присвячено розробленню комплексної технології регенерації відпрацьованої оливи з різними початковими показниками вологості, вмісту асфальтенів та механічних домішок. На основі даних моніторингу зроблений висновок про значний рівень забруднення навколишнього середовища відпрацьованими оливами і про високий рівень екологічної небезпеки, яка створюється внаслідок цього забруднення. Встановлено, що ефективним методом виділення невеликих кількостей води та асфальтенів із відпрацьованих олив є їх адсорбційне очищення із використанням активованих бентонітів, або бентонітів у нативній формі. Експериментальними дослідженнями встановлені оптимальні режимні параметри цього процесу. Для зневоднення сильно заводнених відпрацьованих олив запропоновано використовувати метод деемульгування, експериментами встановлено, що найефективнішим є застосування деемульгатора Sot, а у ролі розчинника – толуол. Встановлені оптимальні режимні параметри процесу деемульгування відпрацьованих олив. Тверді частинки із ВО (механічних забруднень та відпрацьованого сорбенту) запропоновано відділяти центрифугуванням. На основі аналізу даних досліджень розроблена комплексна технологія регенерації відпрацьованих олив різного ступеня забруднення, яка успішно апробована в лабораторних умовах.Диссертацию посвящено разработке комплексной технологии регенерации отработаного масла с различными начальными показателями влажности, содержания асфальтенов и механических примесей. Проведен мониторинг отработанных масел, в ходе которого проанализировано употребление топлива различными видами транспорта (что пропорционально массе отработанного масла, которое образуется при его эксплуатации), структура автотранспортного парка Украины за типами автомобилей, «вековая» структура автомобильного парка. Детально исследован адсорбционный метод очистки отработанного масла от загрязнителей. Исследованиями установлено, что при использовании природных адсорбентов – бентонитов происходит очистка отработанного масла от продуктов его деструкции – смол и асфальтенов, а также от воды. Однако, при обезвоживании отработанного масла от большого количества воды образуется и большое количество отработанного адсорбента, для утилизации которого необходима дополнительная разработка соответствующей технологии. Поэтому целесообразно для сильно заводненного отработанного масла предусматривать дополнительно стадию обезвоживания с помощью других методов перед реализацией стадии адсорбционной очистки масла. А с помощью адсорбционной очистки достигается очистка от смол, асфальтенов и остаточных количеств воды, которую сложно отделить другими методами. Лучшими адсорбционными свойствами для очистки отработанного масла обладают активированные серной кислотой бентониты, хотя возможно применение и бентонитов в нативной форме, однако их расход на очистку в этом случае несколько увеличен. Экспериментальными исследованиями установлено, что оптимальными режимными параметрами процесса адсорбционной очистки масла является температура 500С, общая длительность процесса составляет 200с. Проводились сравнительные исследования различных технологий обезвоживания отработанного масла, в ходе которых определено, что наиболее перспективной является деэмугация с использованием деэмульгатора Sot, а в роли розбавителя – толуол. Определены оптимальные режимные параметры процесса деэмульгирования: температура 600С, общая длительность обезвоживания – 6 часов. Твердые частицы из отработанного масла (как механические загрязнения, которые попали в масло в процессе его эксплуатации, так и сорбент, который попал в масло в процессе его регенерации) предложено отделять от масла центрифугированием. Определены оптимальный режим реализации процесса центрифугирования. На основании данных исследований разработана комплексная технология регенерации отработанного масла включающая три стадии: деэмульгирования, адсорбционной очистки и центрифугирования. Технология позволяет регенерировать как сильнозаводненные, так и малозаводненные отработанные масла. Разработанная технология успешно апробирована в лабораторных условиях, в ходе апробации подтверждены определенные ранее значения оптимальных параметров реализации процессов на всех ее стадиях. This work was aimed to develop the complex technology of used oil regeneration with the different initial indexes of humidity, content of asphaltene and mechanical additives. On the base of data from the monitoring the conclusion was made about the significant level of environment pollution by used oil and about the high ecological risk which is caused by such pollution. It was determined that the effective method of separation of water and pyrobitumen from used oil is their adsorption purification with use of active bentonites or bentonites in their natural form. There were determined the optimal regimes of this process by experimental tests. For dehydration of highly hydrated used oils there was suggested to use the method of de-emulgation, experiments show that the most effective de-еmulgator is Sot and as solvent there was used toluol. There was determined the optimal parameters of the de-emulgation process. The solid particles from used oil (mechanical pollution and used sorbent) are suggested to be separated away by the centrifuging process. On the base of data analysis there was developed the complex technology of used oil regeneration for the different degree of pollution which was successfully tested in laboratory conditions.