Ученые ТПУ предложили очищать воду за счет взрывного измельчения капель

​Научный коллектив лаборатории моделирования процессов тепломассопереноса Инженерной школы энергетики ТПУ предложил новый способ очистки промышленных сточных вод и питьевой воды от вредных, в том числе токсичных и горючих примесей, путем взрывного разрушения капель.

Технология политехников позволит быстро и качественно очищать воду даже с очень высоким содержанием примесей. Это поможет не только снизить негативное антропогенное воздействие на окружающую среду, но и существенно экономить в процессе очистки воды на энергоресурсах. Последние рзультаты исследований опубликованы в  International Journal of Thermal Sciences.

Как отмечают ученые, в мировой водный бассейн со стоками попадают миллионы тонн нефтепродуктов, тяжелых металлов, пестицидов и других опасных веществ. Сброс таких стоков без предварительной обработки является недопустимым, поскольку многие загрязняющие компоненты губительны для экосистемы.

"По данным ООН, дефицит пресной воды на планете уже составляет 230 млрд м³/год. Более 1,8 млрд человек в качестве питьевой используют загрязненную воду. К 2030 году 47 % мирового населения будут жить под угрозой водного дефицита. В таких условиях развитие эффективных технологий нейтрализации вредных примесей, в первую очередь промышленных стоков, является особенно важным", - описывает проблему руководитель научного коллектива, профессор ТПУ Павел Стрижак.

Предлагаемая томскими политехниками технология термической очистки воды с использованием эффектов взрывного дробления капель позволит очищать воду качественно и сравнительно недорого.

Процесс очистки производится в несколько стадий. Сначала исходную загрязненную воду преобразуют в эмульсии и суспензии. Для создания эмульсий в воду добавляют жидкости, нерастворимые в воде, а для суспензий - твердые вещества, которые распределяются в воде в виде мельчайших частиц во взвешенном состоянии. Далее такие эмульсии и суспензии впрыскиваются в специализированную нагревательную камеру, в которой каждая капля, содержащая примеси, нагревается до относительно невысоких температур - 300-500 ºC. При нагревании возникает перепад давления на границе разнородных компонентов капли (в эмульсии - двух жидкостей, а в суспензии - жидкости и твердых частиц). Перепад давления приводит к взрывному разрушению межфазных границ. Из исходной родительской капли образуется аэрозоль - множество капель, некоторые из которых при нагревании тоже взрываются и измельчаются. Эти процессы протекают в виде цепных реакций. Таким образом ученым удается быстро разделить примеси и воду.

"При нагревании вода испаряется, негорючие примеси выпадают в осадок, а горючие - выгорают. Затем водяной пар конденсируется и мы получаем очищенную воду, которая может быть повторно использована, например, для технологических нужд, - объясняет Павел Стрижак. - В промышленных масштабах такая термическая очистка может производиться в теплообменных камерах различной конструкции при использовании разных греющих сред, например, в контактных теплообменных аппаратах. Такие установки конструктивно похожи на сушильные аппараты с распылительными насадками или на контактные водонагреватели. Для очистки сильно загрязненной воды можно использовать огневой метод с применением топливных горелок".

Преимущества метода заключаются в том, что он позволяет эффективно удалять из воды химически агрессивные, токсичные и горючие примеси.

"По сравнению с известными достижениями зарубежных исследователей нам удалось реализовать устойчивое взрывное дробление капель именно для группы существенно неоднородных по составу и по структуре жидкостей. Полученные результаты являются основой для разработки технологии очистки воды при малых затратах времени и энергии", - подчеркивает профессор ТПУ.

Этот метод можно будет использовать для очистки технологических вод на промышленных предприятиях (химия, нефтехимия, металлургия, целлюлозно-бумажное производство и другие), поскольку он экономически оправдан при сочетании нескольких загрязняющих примесей. Также технология позволит использовать вторичные энергоресурсы. Например, тепло дымовых газов функционирующей на территории промпредприятия котельной можно будет утилизировать в водоочистной установке.

Отметим, на экспериментальные и теоретические исследования эффекта взрывного измельчения капель воды с различными примесями ученые ТПУ получили грант Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых и докторов наук (МД-1221.2017.8).

"Также нашим научным коллективом подана заявка на конкурс проектов фундаментальных научных исследований, проводимый Российским фондом фундаментальных исследований (РФФИ) и администрацией Томской области. В рамках реализации этого проекта мы планируем провести цикл исследований и оценить перспективу применения нашей технологии по очистке сточных вод для предприятий Томской области", - заключает Павел Стрижак.

Основные статьи ученых Томского политеха по этой тематике были опубликованы в ведущих международных журналах (International Journal of Heat and Mass Transfer, Applied Thermal Engineering, International Journal of Thermal Sciences, Experimental Thermal and Fluid Science, Chemical Engineering Research and Design и др.). Познакомиться с научными работами коллектива можно здесь.

Справка:

ТПУ- участник Проекта 5-100, ключевым результатом которого должно стать появление в России к 2020-му году современных университетов-лидеров с эффективной структурой управления и международной академической репутацией, способных задавать тенденции развития мирового высшего образования.

Источники

Ученые Томского политеха предложили очищать воду за счет взрывного измельчения капель

Воду очистят взрывом

Российские ученые смоделировали новые пористые материалы для очистки воды

Томские ученые предложили новый способ очистки воды

Ученые ТПУ предлагают очищать загрязненную воду, "взрывая" ее

Смоделированы новые пористые материалы для очистки воды

Смоделированы новые пористые материалы для очистки воды

Смоделированы новые пористые материалы для очистки воды

Томские ученые нашли "взрывной" способ очистки воды

Томские ученые нашли "взрывной" способ очистки воды

Томские ученые нашли "взрывной" способ очистки воды

Томские ученые нашли "взрывной" способ очистки воды

Российские ученые предлагают очищать воду, "взрывая" ее

В Томске ученые придумали способ очищения сточной воды с помощью взрывов

В Томске ученые придумали способ очищения сточной воды с помощью взрывов

Томские ученые предложили очищать воду взрывами

Томские ученые предложили очищать воду с помощью "взрывов"

Томские ученые предложили очищать воду, взрывая каждую каплю

Российские ученые предлагают очищать воду, "взрывая" ее

Томские ученые научились очищать воду благодаря взрывам капель

Томские ученые предложили очищать воду, взрывая каждую каплю

Томские ученые научились очищать воду благодаря взрывам капель

Томские ученые предложили очищать воду, взрывая каждую каплю

Томские ученые научились очищать воду благодаря взрывам капель

Российские ученые предлагают очищать воду, "взрывая" ее

Российские ученые предлагают очищать воду, "взрывая" ее

Российские ученые предлагают очищать воду, "взрывая" ее

Взрывное измельчение капель поможет очистить воду от нефтепродуктов

Взрывное измельчение капель поможет очистить воду от нефтепродуктов

Ученые из Томска предлагают очищать воду взрывами

Ученые из Томска предлагают очищать воду взрывами

Томские ученые предложили очищать воду взрывами

Томские ученые предложили очищать воду взрывами

Томские ученые предложили очищать воду взрывами

Ученые предложили очищать воду, взрывая капли

Ученые из России научились очищать воду от примесей с помощью взрывов

Ученые из России научились очищать воду от примесей с помощью взрывов

Томские ученые придумали, как очищать воду взрывами

Томские ученые открыли новый способ очистки воды с помощью взрыва капель

Российские ученые предлагают очищать воду, "взрывая" ее

Найден способ очищать грязную воду взрывами

Найден способ очищать грязную воду взрывами

Томские ученые нашли "взрывной" способ очистки воды

Томские ученые советуют очищать воду взрывами

В Томске ученые придумали способ очищения сточной воды с помощью взрывов

Томские ученые разработали метод очистки воды при помощи "взрывов"

Томские ученые нашли "взрывной" способ очистки воды

Томские ученые разработали метод очистки воды при помощи "взрывов"

Российские ученые предложили "взрывной" метод термической очистки воды

Томские ученые предложили очищать воду взрывами

Ученые Сибири предложили дешево очищать воду взрывами

Томские ученые предлагают очищать воду от вредных веществ с помощью взрывов

Томские ученые предложили очищать воду взрывами

Российские ученые предложили взрывать воду для ее очистки

Томские ученые предлагают очищать воду путем взрывного измельчения капель

Томские ученые предлагают очищать воду путем взрывного измельчения капель

Томские ученые предлагают очищать воду путем взрывного измельчения капель

В России предложили "взрывной" метод термической очистки воды

В России предложили "взрывной" метод термической очистки воды

Томские ученые изобрели "взрывной" способ очистки воды

Российские ученые создали новый метод очистки воды

Российские ученые нашли необычный способ очищения воды от загрязнений

Отличная идея от российских ученых: очищать воду, взрывая ее

Похожие новости

07/03/2018

В Томске создали поглощающий излучение порошок для «невидимой» техники

​Ученые Томского политехнического университета разработали быстрый и экономичный способ получения порошков, состоящих из полых микросфер магнетита (разновидности оксида железа), для создания материалов, поглощающих СВЧ-излучение.

145

05/09/2017

Исследователи «научат» макрофаги подавлять прогрессию опухоли

​Ученые ТГУ и Томского НИМЦ в кооперации с коллегами из Гейдельбергского университета и Латвийского биомедицинского исследовательского центра разрабатывают принципиально новый подход к лечению онкологических заболеваний.

411

28/08/2017

Ученые ТУСУРа получили два патента на оригинальные изобретения

​Сотрудники научно-исследовательской лаборатории "Безопасность и электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств" (НИЛ "БЭМС РЭС") ТУСУРа разработали оригинальные конструкции климатической экранированной камеры и стола для биологических исследований.

398

21/09/2017

Химики ТГУ синтезируют серебросодержащий материал для замены костей

​Ученые кафедры неорганической химии ХФ ТГУ работают над улучшением бактерицидных свойств гидроксиапатита - основного компонента костной ткани, применяемого для изготовления имплантатов. В процессе синтеза материала химики используют ионы цинка и серебра, которые должны снизить количество послеоперационных осложнений, имеющих инфекционную природу.

315

12/07/2017

Робота-врача для военных создадут томские медики и инженеры​

Ученые из НИИ кардиологии Томского национального исследовательского медицинского центра и Томского политехнического университета (ТПУ) планируют создать мобильного робота, который сможет оказывать первую медицинскую помощь пострадавшим в местах военных действий и ЧС.

520

21/06/2017

Математики Сибири и Индии выявят сбои в промышленных системах

​Совместный проект ученых ММФ ТГУ и индийского колледжа гуманитарных и естественных наук в Коимбатуре (PSG College of Arts&Science, Coimbatore) получил грантовую поддержку фонда РФФИ. Проект направлен на изучение особенностей конвективного теплопереноса и генерации энтропии, что позволит рассчитывать срок службы любой, в том числе промышленной системы, и выявлять причины уменьшения этого срока.

410

17/01/2018

14 проектов ТПУ получили финансовую поддержку РФФИ

Российский фонд фундаментальных исследований поддержал 14 проектов ученых Томского политехнического университета по конкурсу инициативных проектов - это основной конкурс фонда. Общая сумма поддержки проектов составила 26,6 млн рублей, в основном гранты рассчитаны на три года - до 2020 года, сообщает пресс-служба вуза.

248

03/02/2017

ТУСУР получит патент на изобретение

​Значимость изобретения томских ученых высока, поскольку запатентовано не устройство, а способ - способ компоновки печатных плат для цепей с резервированием (заявка № 2015137532, приоритет 02.09.2015).

658

13/05/2016

Разработки томских ученых помогут агрономам Сибири повысить урожай

​Почвоведы БИ ТГУ проведут научные изыскания, цель которых - определение маркеров для диагностики солодей - почв с пониженным плодородием. Новые данные помогут агрономам в правильном освоении пахотных земель и выборе оптимальных способов для их обработки.

1462

11/10/2016

Алмазы, выращиваемые в ТПУ, могут быть использованы для Большого адронного коллайдера

​Ученые лондонского университета Роял Холлоуэй (Royal Holloway, University of London, RHUL) предложили разработать новые датчики для Большого адронного коллайдера на основе тонких алмазных пленок, выращиваемых в Томском политехническом университете.

1046