2013-05-20.Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary 1 Новые процессы и новые материалы в водоподготовке. - презентация

1 Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary 1 Новые процессы и новые материалы в водоподготовке

2 Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary 2 О чем я хотел бы сегодня говорить... 1.О значимости воды 2.Новые виды мембран 1.Track Etched Membranes 2.Аквапорин-содержащие мембраны 3.Наноматериалы в водоподготовке 1.Фуллерены 2.Графены 4.F(orward) O(smosis), новый мембранный процесс 5.Некоторые вопросы водоподготовки, связанные с темой моего доклада

3 Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary 3 1. О значимости воды Из моей презентации в Каунасе, октябрь 2008 и всех последующихИз моей презентации в Каунасе, октябрь 2008 и всех последующих –Вода – эта основа жизни и любой человеческой деятельности. –Служба разведки ВМФ 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, ) –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, ) –Необходимо экономить воду, беречь чистоту водоемов!!!

4 Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary 4 2. Новые виды мембран 2.1. Track Etched Membranes Получают путемПолучают путем –обработкой лучом лазера –бомбардировки заряженными частицами с последующей химической обработкой полимерной пленки Заранее заданные и практически одинаковые – несколько десятков нм - размеры получаемых порЗаранее заданные и практически одинаковые – несколько десятков нм - размеры получаемых пор Некоторые области применения:Некоторые области применения: –ультрафильтрация –выделение определенных видов клеток –отделение/удержание частиц заданных размеров –регулирование потока жидкости в биосенсорах –в Дубне организовано серийное производство ТЕМ

5 Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary 5 2. Новые виды мембран 2.2. Аквапорин-содержащие – 1. Аквапорины – это интегральные мембранные белки, которые формируют поры в мембранах клетокАквапорины – это интегральные мембранные белки, которые формируют поры в мембранах клеток избирательно пропускают молекулы воды, позволяя ей поступать в клетку и покидать ееизбирательно пропускают молекулы воды, позволяя ей поступать в клетку и покидать ее в то же время препятствуют протоку ионов и других растворимых веществв то же время препятствуют протоку ионов и других растворимых веществ Петер Агре в 2003 г получил Нобелевскую премию за открытие аквапориновПетер Агре в 2003 г получил Нобелевскую премию за открытие аквапоринов Схема движения воды через селективный аквапорин-канал (взята из Википедии)

6 Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary 6 2. Новые виды мембран 2.2. Аквапорин-содержащие – 2. Aquaporin Inside – эта PES мембрана, поверхность которой модифицорована аквапоринами, включенными в биоподобный матриксAquaporin 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/барпроизводительность мембраны растет на 40 – (250) % - с 25 на 100 и более л/м2/час/бар NASA уже проводит испытания AIT мембранNASA уже проводит испытания AIT мембран

7 Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary 7 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 планетеНано-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!Человек не должен играть с огнем, пока нет эффективных технологий удаления наночастиц из стоков!

8 Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary 8 3. Наноматериалы в водоподготовке 3.1. Фуллерены Это молекулярные соединения, аллотропные формы углеродаЭто молекулярные соединения, аллотропные формы углерода Представляют собой выпуклые замкнутые многогранники, составленные из чётного числа трёхкоординированных углеродных атомовПредставляют собой выпуклые замкнутые многогранники, составленные из чётного числа трёхкоординированных углеродных атомов Нобелевская премия 1996 присуждена Крото, Смолли и Кёрлу за открытие фуллереновНобелевская премия 1996 присуждена Крото, Смолли и Кёрлу за открытие фуллеренов Фуллерен С60 (из Википедии) Фуллерен С540 (из Википедии)

9 Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary 9 3. Наноматериалы в водоподготовке 3.1. Фуллерены – 2. Хорошо адсорбируют органику из воды (о десорбции нет данных)Хорошо адсорбируют органику из воды (о десорбции нет данных) Могут быть удалены коагуляциейМогут быть удалены коагуляцией Считают безопасным для человека (одиночные данные)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)Шингит – это природный фуллерен, который начиная с 1990 используется в России в очистке воды (бактерии, нитраты, органика, тяжелые металлы) –Залежи в области озера Онега

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

11 Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary Наноматериалы в водоподготовке 3.2. Графены - 2 Истинно плоский кристалл обладающийИстинно 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

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

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

14 Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary 14 Thank You for Your Attention My Hungarian colleges and me are openedMy Hungarian colleges and me are opened for discussionsfor discussions for technical andfor technical and commercial co-operationcommercial co-operation –ready to work out a feasibility study and –to supply the WTP Author and Contact personAuthor and Contact person –Mr Lajos LŐRINCZ Phone:Phone: Fax:Fax:

15 Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary 15 Области применения процессов фильтрования

16 Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary 16 Membrane bioreactors (MBRs) for wastewater treatments Recirculated or external MBR Retentate Aeration Activated Sludge Membrane separation unit Wastewater Permeate Aeration Activated Sludge Immersed membrane separation unit Permeate Wastewater Integrated or submerged MBR (sMBR) SMBRs are today considered as a BAT (Best Available Technology) (Enrico Drioli, Italy)

17 Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary 17 Источники органики Они содержатся, в первую очередь, в поверхностных водах (реки, озера)Они содержатся, в первую очередь, в поверхностных водах (реки, озера) Продукты вегетации (tannic and fulvic acids)Продукты вегетации (tannic and fulvic acids) Промышленные отходыПромышленные отходы Бытовые отходыБытовые отходы Отходы животного происхожденияОтходы животного происхождения и т.д.и т.д.

18 Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary 18 Удаление органики из воды Ионообменные смлоы адсорбируют органику и частично удаляют их путем ионного обменаИонообменные 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, ROМембраны, в первую очередь, RO

19 Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary 19 Обессоливание Вырабатывается вода с удельной электропрово- димостью 0,5 – 2,0 µS/cm для паровых котлов высокого давления (100 – 140 bar)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 %Вода на собственные нужды около 35 % –Ионный обмен с противоточной регенерацией Вода на собственные нужды около %Вода на собственные нужды около % –Reverse osmosis (RO) Вода на собственные нужды % в зависимости от recoveryВода на собственные нужды % в зависимости от recovery Рабочее давление: 5 – 15 – 100 барРабочее давление: 5 – 15 – 100 бар –Будущее: Forward or Direct osmosis (FO, DO) Нет внешнего давленияНет внешнего давления DM воду получают из комбинированной FO/RO установкиDM воду получают из комбинированной FO/RO установки

20 Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary 20 Обессоливание Вырабатывается вода с удельной электропрово-димостью 0,5 – 2,0 µS/cm для паровых котлов высокого давления (100 – 140 bar) Физические процессыФизические процессы –Reverse osmosis (RO) Вода на собственные нужды % в зависимости от recoveryВода на собственные нужды % в зависимости от recovery Рабочее давление: 5 – 15 – 100 барРабочее давление: 5 – 15 – 100 бар –Будущее: Forward or Direct osmosis (FO, DO) Нет внешнего давленияНет внешнего давления DM воду получают из комбинированной FO/RO установкиDM 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 %

21 Lőrincz Lajos, Expert of ICSTI, Hungary 21 Почему принято считать мембранные процессы чистыми (безреагентными)?