Вісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження»: збірник наукових праць, № 3 (21)
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Нові надходження
Документ Відкритий доступ Використання поверхнево-активних речовин для ефективного видалення часток фосфату кальцію із води(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Радовенчик, В. М.; Гордієнко, К. С.; Радовенчик, Я. В.; Крисенко, Т. В.Пом’якшення води в офісах та приватних будинках проводиться сьогодні, переважно, іонообмінним методом, незважаючи на значний його негативний вплив на гідросферу. Надзвичайно актуальною сьогодні є розробка альтернативних безпечних технологій в цій галузі. Такою альтернативою можна вважати використання ефективних реагентів, що переводять іони жорсткості в тверду фазу. Використання фосфатів в якості таких реагентів дозволяє, в залежності від умов, знизити залишкову жорсткість води до рівня 0,1 мг-екв/дм3 і менше. Важливою проблемою такої технології є ефективність відділення твердої фази від маточного розчину. Цей етап може бути реалізований шляхом відстоювання чи фільтрування. Використовуючи модельні розчини кальцію, оброблені відповідними дозами фосфату натрію та флокулянтів, виділено найбільш ефективні з них в процесах відстоювання. В якості флокулянтів використовували поліакриламід – як неіоногенний флокулянт, Magnofloc – 336 фірми Ciba – як флокулянт аніонного типу, Zetag – 7692 фірми Ciba – як флокулянт катіонного типу. Флокулянт Magnofloc – 336 виявився найбільш ефективним при відстоюванні високодисперсних часток фосфату кальцію. При концентрації флокулянта в 30 мг/дм3 за 10 хв відстоювання уявний об’єм твердої фази знижується до 30 % від початкового об’єму суспензії і на цьому значенні стабілізується. Інші типи флокулянтів та інші їх дози були менш ефективними. Дещо інша ситуація спостерігається при відділенні твердої фази фільтруванням. Найбільший вплив на швидкість фільтрування справляє температура, водневий показник та співвідношення між компонентами. На швидкість фільтрування суттєво впливають лише температури нижче 20 С. Особливо це помітно при температурі в 5 С. За такої температури об’єм фільтрату на 8 – 20 хвилин відстає від об’єму фільтрату дистильованої води. При 15 С ця різниця менше, а при температурах вище 20 С криві взагалі накладаються. В діапазоні рН 5 – 9 суттєвого впливу на швидкість фільтрування не спостерігається. Лише в сильно лужному середовищі необхідні терміни фільтрування суттєво зростають, що, на нашу думку, пов’язано із формуванням значної кількості аморфних часток різноманітного складу, котрі здатні перекривати пори фільтрів. При стехіометричному співвідношенні компонентів крива зміни швидкості фільтрування практично співпадає із кривою зміни швидкості фільтрування дистильованої води за тих же умов. При зміні співвідношення як в бік зменшення, так і в бік збільшення, умови фільтрування суспензії погіршуються. І чим більше співвідношення відрізняється від стехіометрії, тим розвинутішу структуру має тверда фаза і тим гірше відбувається її відділення від рідкої фази. Із зміною співвідношення між компонентами змінюється і рН нульового заряду твердих часток. Якщо при стехіометричному співвідношенні компонентів вона знаходиться при рН 8,15, то при зменшенні співвідношення до 0,5 знижується до рН 7,41, а при збільшенні до 2 – зростає до рН 8,64. Зміна співвідношення компонентів впливає не лише на знак заряду поверхні, а й на його величину, що не може не впливати на ефективність відділення твердої фази. Тип та дози флокулянтів, визначені як найбільш ефективні при відстоюванні, не завжди забезпечують аналогічний ефект при фільтруванні. Найбільшу швидкість фільтрування мають суспензії без додавання флокулянтів. Дослідження впливу флокулянтів при їх концентраціях 10 та 30 мг/дм3 показало, що жоден з різних їх типів та при їх різних концентраціях не сприяє підвищенню швидкості фільтрування. Очевидно, значні дози флокулянтів сприяють швидкій кольматації пористого середовища фільтрів та викликають зниження швидкості транспортування рідкої фази. Отримані результати дозволяють визначити ефективні реагенти для видалення іонів кальцію із природних вод та оптимальні умови їх застосування і слугувати базою для розробки ефективних та безпечних для довкілля технологій пом’якшення природних вод.Документ Відкритий доступ Потенційний вплив продуктів диспергування магнетитових кварцитів на довкілля(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Лавриненко, О. М.; Яценко, В. Г.; Шабалін, Б. Г.; Яценко, І. Г.Вивчення продуктів переробки магнетитових кварцитів рудозбагачувальними фабриками (РЗФ) Центрального гірничо-збагачувального комбінату (ПРАТ «ЦГЗК») методами рентгенофазового аналізу, термогравіметрії, седиментаційного і хімічного аналізу дало змогу простежити зміни фазового і хімічного складу зразків чотирьох стадій магнітної сепарації та хвостів порівняно із зразком вихідної сировини та визначити потенційний вплив процесу диспергування на навколишнє середовище. Термогравіметричні дослідження свідчать про фазові перетворення магнетиту на магеміт (250-340 С), поліморфні перетворення оксидів заліза та деструкцію породоутворюючих мінералів (430-480 С), переходу альфакварцу в бета-форму (564-568 С), дегідроксилювання оксигідроксидів заліза і магнію (385 С), перетворення бета-кварцу на бета-кристаболіт (970 С). В процесі збагачення простежується збільшення втрати маси зразків, яке становить,%: 0,06 (І); 1,46 (ІІ); 1,9 (ІІІ) та 2,6 (IV). За даними РФА головним рудним мінералом є магнетит, породоутворюючим – кварц. Серед другорядних мінералів визначено сульфіди, куммінгтоніт, актиноліт та інші. Показано, що на І стадії збагачення у складі зразків наявні всі головні та другорядні мінерали, на ІІ стадії – із складу проби зникають сульфіди, на ІІІ стадії – другорядні мінерали, а на IV стадії в складі проби залишається кварц, який утворює зростки з магнетитом. Параметр кристалічної решітки магнетиту варіює в межах 8,397-8,403 нм, його область когерентного розсіювання (ОКР) складає 31,4-35,6 нм. Встановлено, що в ході подрібнення руди відбувається руйнування другорядних мінералів з виносом продуктів деструкції у хвости, головним мінералом яких є кварц переважно у дисперсному стані. За даними седиментаційного аналізу в перші 20 с із пульпи осаджувалось більше половини частинок розмірами 24-28 мкм, за 3 хв осідали частинки розмірами 8-9 мкм, за 6 хв – частинки розмірами 6-7 мкм. Впродовж 30 хв спостерігалось практично повне осадження частинок розмірами 4,5-2,7 мкм. Гідравлічна класифікація хвостів показала осадження переважно частинок кварцу в першій і другій камерах сепаратора, в третій камері відокремлювалися частинки актиноліту і мусковіту, а в четвертій камері – частинки куммінгтоніту, біотиту і хлориту. Аналіз хімічного складу продуктів диспергування вказує на те, що в хвостах накопичуються Si, Ca, Na, Zn, а в концентратах – екологічно-небезпечні Ni, As, Nb, U і Th. Вміст інших мікроелементів практично не змінюються впродовж усіх стадій переробки.Документ Відкритий доступ Одержання сорбційних матеріалів на основі вулканічного скла та каоліну(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Холодько, Ю. М.; Бондарєва, А. І.; Тобілко, В. Ю.В роботі представлені результати досліджень, спрямованих на вивчення структурно-сорбційних та фізикохімічних властивостей сорбційних матеріалів на основі вулканічного скла (перліту) та каоліну. Встановлено, що нанесення на поверхню силікатів шару нанорозмірного нульвалентного заліза приводить до значного підвищення їх сорбційної здатності по відношенню до іонів Сd2+. Показано,що одержані сорбенти є перспективними для глибокого доочищення вод, забруднених іонами важких металів.Документ Відкритий доступ Вуглецеві сорбенти з пероцтового лігніну(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Галиш, В. В.; Дейкун, І. М.; Трус, І. М.; Радовенчик, В. М.; Гомеля, М. Д.Залучення вторинної сировини, наприклад, рослинних відходів сільського господарства, а саме соломи злакових культур, стебел олійних культур або стебел технічних рослин розглядається як перспективний напрямок розвитку хімічних технологій. Вчені багатьох країн світу проводять дослідження з використання відходів сільського господарства для одержання з них нових цінних продуктів та речовин для забезпечення потреб різних галузей промисловості. Мета роботи – дослідження процесу утилізації лігніну з відпрацьованого варильного розчину після органосольвентної делігніфікациї соломи ріпаку шляхом карбонізації та подальшого використання його як сорбента. Оцінений вплив рН водних розчинів барвника, його концентрації та тривалості контакту на сорбційну ємність лігніну та вуглецевих матеріалів на основі пероцтового лігніну.Документ Відкритий доступ Моделювання та керування адсорбційним очищенням олив та мастил у режимі зміни сировини(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Ярощук, Л. Д.; Тюріна, Є. О.Розвиток виробничої сфери та транспорту обумовлює потребу в регенерації індустріальних і транспортних олив та мастил. Актуальною задачею є створення систем керування процесом очищення цих речовин при надходженні їх з суттєво різними властивостями. Метою дослідження є підвищення ефективності систем автоматизації адсорбційного очищення шляхом визначення зв’язку між властивостями кожної нової партії сировини та необхідними умовами її очищення. Запропоновано спосіб керування, спрямований на досягнення цієї мети, який ґрунтується на використанні бази даних. Спосіб передбачає такі етапи: пошук у базі даних речовин-аналогів для нової сировини; статистичні дослідження масиву режимних параметрів, знайдених для аналогів; прийняття рішень щодо корегування завдань регуляторам; адаптування параметрів саме до нової сировини; внесення фактів про властивості нової сировини та відповідні параметри в базу даних. Статистичні дослідження передбачають опис властивостей речовин і процесу очищення в декількох формах (видах моделей) та поступову зміну форм залежно від потужності бази даних. У статті наведено приклад реалізації алгоритму засобами MS Access. Отримані результати сприятимуть підвищенню ефективності роботи системи керування процесами очищення олив і мастил завдяки скороченню часу та підвищенню точності визначення необхідних умов переробки різноманітної забрудненої сировини. Їх можна використати в умовах переробки інших відходів.Документ Відкритий доступ Феномен консервативно збуреної рівноваги в багато-маршрутних каталітичних системах(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Тріщ, В. Р.; Безносик, Ю. О.; Яблонський, Г. С.; Koнсталес, Д.Досліджувався феномен консервативно збуреної рівноваги (conservatively perturbed-equilibrium, CPE) в багато-маршрутних каталітичних системах: двох-маршрутний механізм із загальним інтермедіатом, багато-маршрутний механізм із загальними стадіями в реакторі ідеального витіснення (РІВ, plug flow reactor, PFR). Феномен консервативно збуреної рівноваги проявляється в усіх названих багато-маршрутних системах. При заданих константах швидкості механізм із загальним інтермедіатом проявив більший CPEефект, ніж механізм з загальними стадіями. Спеціальний комп’ютерний експеримент зіставлення кінетичних характеристик не каталітичної й каталітичної реакцій при умові, що вони мають ті ж самі брутто реакції із заданими константами рівноваги показує, що абсолютні значення екстремальних концентрацій в точці CPE практично одинакові. Цей факт дає можливість оцінювати CPE-значення концентрацій складних каталітичних реакцій на основі аналогічних характеристик відповідних простих реакцій.Документ Відкритий доступ Теплообмінники з псевдозрідженням сипкого матеріалу (Огляд конструкцій)(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Мікульонок, І. О.; Карвацький, А. Я.; Іваненко, О. І.; Лелека, С. В.Розроблено класифікацію теплообмінників з псевдозрідженням сипкого матеріалу для застосування на підприємствах хімічної, гірничорудної, будівельної, харчової, металургійної та переробної галузей промисловості. Виконано критичний огляд найбільш характерних конструкцій теплообмінних апаратів з псевдозрідженим шаром, запропонованих науковцями, конструкторами й винахідниками провідних країн світу. Конструкції теплообмінних апаратів проаналізовано залежно від методу псевдозрідження, ролі сипкого матеріалу в процесі теплообміну, характеру процесу теплообміну в часі, характеру псевдозрідження (в теплообмінниках безперервної дії), механізму теплообміну сипкого матеріалу, кількості псевдозріджених шарів, що беруть участь у теплообміні, типу теплообмінного апарата, наявності додаткових теплообмінних пристроїв у теплообміннику, наявності рухомих конструктивних елементів, а також типу сипучого матеріалу киплячого шару.Документ Відкритий доступ Simulation of hydrodynamics in gas distribution devices for non-homogeneous mode of fluidization(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Kornienko, Yaroslav; Serhii Haidai, Pavlo; Yevziutin, Pavlo; Sameliuk, OleksandrAn increase in the intensity of diffusion-controlled processes during granulation is provided by apparatuses with nonhomogeneous fluidization, the hydrodynamics of which significantly depends on the structural features of the granulator chamber and the gas distributing device (GDD). The main problem is the formation of stagnant zones on the working surface of GDD, which, when supplying a coolant with temperature that exceeds the melting point of granules, leads to the melting of solids and the termination of the process. In this work, the simulation of hydrodynamics in the granulator chamber was carried out using SolidWorks 2022 SP2 for 4 types of gas distribution devices (GDD) of different configurations with different values of the cross-section coefficient of GDD. The analysis of the simulation results shows that the most significant influence on the hydrodynamic activity index near the surface of GDD iha has the cross-section coefficient of GDD , since even an insignificant increase in the value of φ from 3.0 to 3.5% leads to a significant decrease in the hydrodynamic activity index iha by at least 1.4 times for all considered types of GDD. The simulation of hydrodynamics was carried out without taking into account the presence of solid granular material in the granulator chamber and near the surface of GDD plate.