Введение к работе
Актуальность проблемы. В большинстве развитых отраслей промышленности из-за высоких требований к качеству получаемых изделии все большее внимание уделяется процессам очистки технологических сред. Для получения особо чистых сред в последние годы успешно применяют в сочетании с традиционными методами очистки баромембраннцо процессы. Среди последних наиболее широкое применение находят микро- и ультрафильтрация (Ш> и УФ). Вместе с тем из-за недостаточного количества отечественных промышленных мембранных установок реализация этих процессов на ряде предприятий осуществляется на импортном оборудовании.
По действующему в настоящее время на производственном объединении "Славич" Министерства хтшческой промышленности СССР регламенту очистку от микрозагрязнений желатиновых фотоэмульсий, используышх в производстве внсокоразрешаюпшх фотопластинок (BPD), осуществляют мпкрофильтрациэй на патронных и дисковых фильтрующих элементах производства фирм P<2i?,SGrtoriUS,(re?fTt[in диаметрами пор мембран от 1,0 до 3,0 мкм. Эти фильтрующие элементы работают в "тупиковом" режиме, то есть без протока очищаемого раствора вдоль поверхности мембраны и, в связи с этим, имеют ограниченный срок эксплуатации от б до 24 часов. Поэтому основині,! недостатком данного процесса является большой расход фильтрующих элементов, т.к. они не подвержены регенерации.
Значительные валютные затраты, вызванные малым ресурсом фильтрующих элементов, а также повышение требований к качеству эмульсионного слоя ВИЗ со стороны предприятии, производящих изделия микроэлектроники, обусловили необходимость постановки исследований по применению ЫФ и УФ мембран отечественного производства для очистки фотоэмульсий.
В связи с тем, что ко времени начала работ отсутствовал опыт применения для очистки желатиновых фотоэмульсий УФ и Ш, осуществ- -ляемой в проточном рекимё, было необходимо исследовать влияние характеристик пористости мембран и физико-химических свойств желатина на удельную производительность и селективность мембран, а также разработать методы расчета этих параметров с целью выбора режимов эксплуатации мембранного оборудования.
Актуальность диссертационной работы обусловлена также тем, что она выполнена в соответствии с постановлением Совета Министров СССР и ГКНТ СССР й 713 от 31.07.85г., приказом Министерства химической промышленности СССР № 735 от 31.10.85г. и общесоюзной научно-тех-
2 ничоскок программой 0.10.03 / задание 0I.H.H3/, в которых подчеркивалась необходимость разработки методов расчета мембранных процессов очистки жидких смесей и аппаратов для их проведения. Номер государственной регистрации 76021709.
Цель работы. Разработка технологии очистки и концентрирования растворов яелаткковой фотоэмульсии па основе отечественных микро-и ультрафпяьтрационных мембран, включающая:
дефектоскопію и прогнозирование свойств мембран на основе исследования их пористой структуры;
создание методики расчета удельной производительности микро-
и ульграфильтрационкнк мембран на основе исследования гидродинамики, массоотдачи и физике—химических свойств концентрированных водных растворов желаїина;
- выбор соответствующего мембранного оборудования и определение
технологических режимов его эксплуатации.
Научная новизна работа. Разработана математическая модель процесса улътрафяльтрацш при очистке и концентрировании водных растворов ВМС, включалаая методы расчета:
вириалышх коэффициентов уравнения состояния, базирующихся на зависимости фактора формы макромолекул от дисперсионных и электростатических взаимодействий компонентов раствора;
осмотического давления и удельной производительности ультра-фильтрационных мембран в зависимости от гидродинамических режимов потоков разделяемых растворов и их концентраций.
Практическая значимость и реализация результатов исследования. Разработана и находится в стадии реализации на БО "Славич" двухступенчатая технологическая схема очистки и концентрирования водных растворов желатина, используемых в производство фотоэмульсий для ВРП Исследованы и рекомендованы для применения соответствующие типы микро- и ультрафильтрационных мембран отечественного производства, а также режимы их эксплуатации в процессах очистки фотоэмульсий.
.3 результате изменения конструкции установки "Поромер" и разработки новой программы расчета характеристик пористости для персональ ной ЭВМ "йскра-226" усовершенствована методика исследования поромет-рических характеристик мембран гидродинамическим мэтодом.
На базе этой методики, а также с помощью растровой электронной микроскопии исследовала пористая структура отечественных микро- и ультрафильтр.чционных мембран.
В 1986 году установка "Поромер", методика исследования мембран гидродинамическим мэтодом и программа расчета порометрических харак-
тористик внедрены на опытном производстве Московского инотятута теплотехники о реальным годовым экономическим эффектом 50,5 тысяч рублей (акт внедрения Й 410 от 29.12.86г.).
В 1988 году методика и программа расчета характеристик порисtooth внедрены на ПО "Электроника" (г.Бороноз) для исследования мпкро-и ультрафильтрационных мембран, применяемых в охемах получения особо чистой воды (акт внедрения № 251 от 03.01.89г.).
Апробр.ггл.ч работы. Материалы диссертации докладывались на:
Всесоюзной научной конференции "Состояние и развитие мембранной техники" (г.Краснодар, апрель 1989 г.);
Всесоюзном научно—практическом сешшаре-школе "Мембранная технология в решении экологических проблем" (г.Улан-Удэ, июнь 1890г.)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 научные работы.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, выводов, списка литературы, содержащего 9 наименований и ZO приложений, общий объем работы страниц, в том числе рисунков, /3 таблиц.