Створення наукових основ ресурсоефективних екологічно-безпечних технологій використання води у промисловості
| dc.contributor.author | Трус, Інна Миколаївна | |
| dc.date.accessioned | 2024-02-09T12:24:30Z | |
| dc.date.available | 2024-02-09T12:24:30Z | |
| dc.date.issued | 2023 | |
| dc.description.abstract | Трус І.М. Створення наукових основ ресурсоефективних екологічно-безпечних технологій використання води у промисловості. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 21.06.01 – Екологічна безпека. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2024. Робота направлена на вирішення важливої народногосподарської проблеми розширення державного фонду джерел водозабезпечення промисловості та населення України шляхом створення і реалізації проєктів освоєння альтернативних джерел водопостачання, захисту водних екосистем від шкідливого впливу забруднених стічних вод в умовах дефіциту водних ресурсів держави, військових дій, аварійних ситуацій й інших загроз національній безпеці України. Уперше на основі вимог до якості води у водоциркуляційних системах охолодження, теплопостачання та виробництва електроенергії, характеристик природних і стічних вод, придатних для повторного використання, створено нові реагенти та технології кондиціонування води для стабілізаційної її обробки, зниження її корозійної активності. Створено високоефективні маловідходні процеси демінералізації природних та шахтних вод, що передбачають переробку відходів з отриманням корисних продуктів і забезпечують розширення фонду джерел водопостачання за рахунок використання мінералізованих вод. На основі залежностей корозійної активності води, її стабільності щодо осадковідкладень від рівня мінералізації, концентрації в ній кисню, характеристик води визначено напрямки водопідготовки, що забезпечують ефективне використання води в енергетичних системах, системах теплопостачання та охолодження. Обґрунтовано доцільність застосування стабілізаторів осадковідкладення та інгібіторів корозії пасиваційного типу у водоциркуляційних системах, застосування повного знекиснення води в мінералізованих водах і в енергетичних системах в умовах високотемпературного використання води. Вивчено механізми глибокого знекиснення води з допомогою реагентів, редокситів та каталізаторів. Вперше встановлено граничну ефективність іонного обміну та зворотнього осмосу при вилученні з води ряду важких металів з урахуванням типу та умов використання комплексоутворювачів. Показано, що в умовах сильного розведення розчинів змінюються характеристики іонітів включаючи їх селективність по відношенню до ряду іонів, залежності процесів глибокого знесолення при застосуванні фільтрів змішаної дії. Визначено вплив комплексоутворювачів на ефективність зворотньоосмотичного знесолення води. Вперше показано, що застосування модифікованих феритів забезпечує надійне глибоке очищення води від іонів важких металів. Визначено залежність ефективності сорбції важких металів від характеристик води, способу модифікування магнетиту в процесі його синтезу. Визначено умови надійного, ефективного очищення води від біогенних елементів. Встановлено параметри процесів електролізу при вилученні із води сполук амонію, показано залежність ефективності очищення води електрохімічним окисленням амонію, ефективності електрокоагуляційного очищення стічних вод від фосфатів від хімічного складу води, рН середовища та інших її характеристик. Удосконалено закономірності вилучення з води фосфатів й нітратів при використанні іонного обміну та зворотнього осмосу в залежності від складу водних розчинів, розроблено технологічні процеси переробки регенераційних розчинів в азотні і фосфорні добрива, що дозволило створити безвідходні процеси вилучення біогенних елементів із природних та стічних вод в ресурсозберігаючих технологіях. Встановлено параметри процесів електрохімічної переробки концентрованих сольових розчинів, що утворюються при іонообмінному та зворотньоосмотичному знесоленні води, визначено параметри отримання активного хлору, гіпохлориту натрію та інших окислених сполук хлору електродіалізом. Вперше створено конструкцію електролізера, що забезпечує ефективне електрохімічне окислення сполук хлору в середовищах із високим рівнем жорсткості води. Визначено залежність виходу за струмом лугу, сірчаної кислоти від умов електролізу розчинів хлориду та сульфату натрію, включаючи концентрації солей, рН середовища, анодної густини струму, часу процесу при використанні іонообмінних мембран, встановлено параметри отримання концентрованих розчинів даних реагентів. Доведена практична доцільність застосування відходів, отриманих при висадженні сульфатів із концентратів вапном та алюмінієвим коагулянтом у складі будівельних матеріалів. Запропоновано принципові технологічні схеми вилучення полютантів із вод різної мінералізації з повною переробкою утворених відходів. | |
| dc.description.abstractother | Trus I.M. Development of Scientific Foundations for Resource-Efficient and Environmentally Safe Water Use Technologies in Industry. – Qualification Scientific Work as a Manuscript. Doctoral Dissertation in Technical Sciences, Specialization 21.06.01 – Ecological safety. – National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute», Kyiv, 2024. The work is aimed at addressing an important socio-economic problem of expanding the state's water supply sources for industry and the population of Ukraine by creating and implementing projects to develop alternative water supply sources, protecting aquatic ecosystems from the harmful impact of polluted wastewater in conditions of the country's water resource deficit, military actions, emergencies, and other threats to national security in Ukraine. For the first time, based on the water quality requirements in water circulation systems for cooling, heating, and electricity generation, as well as the characteristics of natural and wastewater suitable for reuse, new reagents and water conditioning technologies have been developed to stabilize and reduce its corrosion activity. Highly efficient low-waste demineralization processes for natural and mine waters have been created, involving waste processing to obtain useful products and expanding the water supply sources by utilizing mineralized waters. By considering the dependence of water's corrosion activity and its stability regarding precipitation deposition on the level of mineralization, oxygen concentration, and water characteristics, directions for water treatment have been determined to ensure effective water utilization in energy systems, heating and cooling systems. The feasibility of using precipitation inhibitors and passivation-type corrosion inhibitors in water circulation systems has been substantiated, as well as the application of complete deoxygenation of water in mineralized waters and in energy systems under high-temperature water usage conditions. Mechanisms for deep deoxygenation of water using reagents, redox agents, and catalysts have been studied. For the first time, the maximum efficiency of ion exchange and reverse osmosis in removing several heavy metals from water has been established, taking into account the type and conditions of complexing agent use. It has been demonstrated that under conditions of high dilution of solutions, the characteristics of ion-exchange resins change, including their selectivity towards various ions, and the dependence of deep desalination processes when using mixed-bed filters. The influence of complexing agents on the effectiveness of reverse osmosis desalination of water has been determined. It has been shown for the first time that the use of modified ferrites ensures reliable deep purification of water from heavy metal ions. The relationship between the efficiency of heavy metal sorption and water characteristics, as well as the method of magnetite modification during its synthesis, has been determined. Conditions for reliable and effective water purification from biogenic elements have been identified. Parameters of electrolysis processes for removing ammonia compounds from water have been established, demonstrating the dependence of water purification efficiency through electrochemical oxidation of ammonia on the chemical composition of water, pH, and other characteristics. Patterns of phosphate and nitrate removal from water using ion exchange and reverse osmosis have been improved based on the composition of aqueous solutions, and technological processes for regenerating solutions into nitrogen and phosphorus fertilizers have been developed. This has led to the creation of zero-waste processes for removing biogenic elements from natural and wastewater in resource-saving technologies. The parameters of electrochemical processes for treating concentrated salt solutions generated during ion exchange and reverse osmosis water desalination have been established. Parameters for obtaining active chlorine, sodium hypochlorite, and other chlorine compounds by electrodialysis have been determined. For the first time, a design of an electrolyzer has been created, ensuring efficient electrochemical oxidation of chlorine compounds in high-hardness water environments. The relationship between the current yield of alkali and sulfuric acid and the conditions of electrolysis of sodium chloride and sulfate solutions, including salt concentrations, pH of the medium, anodic current density, process time using ion exchange membranes, and parameters for obtaining concentrated solutions of these reagents have been established. The practical feasibility of using waste generated during sulfate precipitation from lime and aluminum coagulant concentrates in building materials has been demonstrated. Conceptual technological schemes for removing pollutants from water with varying mineralization, with full processing of the resulting waste, have been proposed. | |
| dc.format.extent | 46 с. | |
| dc.identifier.citation | Трус, І. М. Створення наукових основ ресурсоефективних екологічно-безпечних технологій використання води у промисловості : автореф. дис. … д-ра техн. наук : 21.06.01 – Екологічна безпека / Трус Інна Миколаївна. – Київ, 2023. – 46 с. | |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/64421 | |
| dc.language.iso | uk | |
| dc.publisher | КПІ ім. Ігоря Сікорського | |
| dc.publisher.place | Київ | |
| dc.subject.udc | 504.4.062.2; 628.161; 628.33; 66.081.63; 66.097.8 | |
| dc.title | Створення наукових основ ресурсоефективних екологічно-безпечних технологій використання води у промисловості | |
| dc.type | Thesis Doctoral |
Файли
Контейнер файлів
1 - 1 з 1
Ліцензійна угода
1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
- Назва:
- license.txt
- Розмір:
- 8.98 KB
- Формат:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Опис: