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
Служба новостей ТПУ (news.tpu.ru), 16/04/2018
Воду очистят взрывом
Известия, 16/04/2018
Российские ученые смоделировали новые пористые материалы для очистки воды
Газета.Ru, 16/04/2018
Томские ученые предложили новый способ очистки воды
Русская планета (rusplt.ru), 16/04/2018
Ученые ТПУ предлагают очищать загрязненную воду, "взрывая" ее
РИА Томск (riatomsk.ru), 16/04/2018
Смоделированы новые пористые материалы для очистки воды
Nanonewsnet.ru, 16/04/2018
Смоделированы новые пористые материалы для очистки воды
Новости@Rambler.ru, 16/04/2018
Смоделированы новые пористые материалы для очистки воды
Индикатор (indicator.ru), 16/04/2018
Томские ученые нашли "взрывной" способ очистки воды
RepeatMe.ru, 17/04/2018
Томские ученые нашли "взрывной" способ очистки воды
Life.ru, 17/04/2018
Томские ученые нашли "взрывной" способ очистки воды
123ru.net, 17/04/2018
Томские ученые нашли "взрывной" способ очистки воды
SMIonline (so-l.ru), 17/04/2018
Российские ученые предлагают очищать воду, "взрывая" ее
Topblognews.ru, 17/04/2018
В Томске ученые придумали способ очищения сточной воды с помощью взрывов
ПолитВести (politvesti.com), 17/04/2018
В Томске ученые придумали способ очищения сточной воды с помощью взрывов
Экономика сегодня (rueconomics.ru), 17/04/2018
Томские ученые предложили очищать воду взрывами
Экология и жизнь (ecolife.ru), 17/04/2018
Томские ученые предложили очищать воду с помощью "взрывов"
RuNews24 (runews24.ru), 17/04/2018
Томские ученые предложили очищать воду, взрывая каждую каплю
Findnews.ru, 16/04/2018
Российские ученые предлагают очищать воду, "взрывая" ее
Nanonewsnet.ru, 16/04/2018
Томские ученые научились очищать воду благодаря взрывам капель
VN (vigornews.ru), 16/04/2018
Томские ученые предложили очищать воду, взрывая каждую каплю
The world news (theworldnews.net), 16/04/2018
Томские ученые научились очищать воду благодаря взрывам капель
ПолитВести (politvesti.com), 16/04/2018
Томские ученые предложили очищать воду, взрывая каждую каплю
ИА Росбалт, 16/04/2018
Томские ученые научились очищать воду благодаря взрывам капель
Политэксперт (politexpert.net), 16/04/2018
Российские ученые предлагают очищать воду, "взрывая" ее
Новые вести (newvesti.info), 16/04/2018
Российские ученые предлагают очищать воду, "взрывая" ее
NewsRU.biz, 16/04/2018
Российские ученые предлагают очищать воду, "взрывая" ее
Vipstor.ru, 16/04/2018
Взрывное измельчение капель поможет очистить воду от нефтепродуктов
Индикатор (indicator.ru), 16/04/2018
Взрывное измельчение капель поможет очистить воду от нефтепродуктов
Новости@Rambler.ru, 16/04/2018
Ученые из Томска предлагают очищать воду взрывами
Vistanews.ru, 16/04/2018
Ученые из Томска предлагают очищать воду взрывами
Монависта (monavista.ru), 16/04/2018
Томские ученые предложили очищать воду взрывами
События дня (inforu.news), 16/04/2018
Томские ученые предложили очищать воду взрывами
Новости@Rambler.ru, 16/04/2018
Томские ученые предложили очищать воду взрывами
Российская газета (rg.ru), 16/04/2018
Ученые предложили очищать воду, взрывая капли
Новости@Mail.ru, 16/04/2018
Ученые из России научились очищать воду от примесей с помощью взрывов
123ru.net, 17/04/2018
Ученые из России научились очищать воду от примесей с помощью взрывов
РИА ФАН (riafan.ru), 17/04/2018
Томские ученые придумали, как очищать воду взрывами
РУ Новости (rus-news.ru), 17/04/2018
Томские ученые открыли новый способ очистки воды с помощью взрыва капель
Sibmeda.ru, 17/04/2018
Российские ученые предлагают очищать воду, "взрывая" ее
Российское атомное сообщество (atomic-energy.ru), 17/04/2018
Найден способ очищать грязную воду взрывами
Новости@Rambler.ru, 17/04/2018
Найден способ очищать грязную воду взрывами
Телеканал 360, 17/04/2018
Томские ученые нашли "взрывной" способ очистки воды
Evo-rus.com, 17/04/2018
Томские ученые советуют очищать воду взрывами
GFS (grifonsoft.ru), 17/04/2018
В Томске ученые придумали способ очищения сточной воды с помощью взрывов
Курский городской портал (cod46.ru), 17/04/2018
Томские ученые разработали метод очистки воды при помощи "взрывов"
ПолитВести (politvesti.com), 17/04/2018
Томские ученые нашли "взрывной" способ очистки воды
Goroddomodedovo.ru, 17/04/2018
Томские ученые разработали метод очистки воды при помощи "взрывов"
Экспресс газета (eg.ru), 17/04/2018
Российские ученые предложили "взрывной" метод термической очистки воды
Вечерняя Москва (vm.ru), 17/04/2018
Томские ученые предложили очищать воду взрывами
Новости России modscheats.ru (modscheats.ru), 17/04/2018
Ученые Сибири предложили дешево очищать воду взрывами
Sibnet.ru, 17/04/2018
Томские ученые предлагают очищать воду от вредных веществ с помощью взрывов
Kp.ru, 17/04/2018
Томские ученые предложили очищать воду взрывами
Вся экология (ecoportal.su), 17/04/2018
Российские ученые предложили взрывать воду для ее очистки
Труд (trud.ru), 17/04/2018
Томские ученые предлагают очищать воду путем взрывного измельчения капель
Новости@Rambler.ru, 17/04/2018
Томские ученые предлагают очищать воду путем взрывного измельчения капель
Вести.ru, 17/04/2018
Томские ученые предлагают очищать воду путем взрывного измельчения капель
Пульс Планеты 24/7 (puls-planety247.ru), 17/04/2018
В России предложили "взрывной" метод термической очистки воды
Мир24 (mir24.tv), 17/04/2018
В России предложили "взрывной" метод термической очистки воды
News.hi.ru, 17/04/2018
Томские ученые изобрели "взрывной" способ очистки воды
Век (wek.ru), 17/04/2018
Российские ученые создали новый метод очистки воды
Парламентская газета (pnp.ru), 17/04/2018
Российские ученые нашли необычный способ очищения воды от загрязнений
РИА NUUS (nuus.ru), 17/04/2018
Отличная идея от российских ученых: очищать воду, взрывая ее
Maxim (maximonline.ru), 19/04/2018
В ТПУ предложили новый способ очистки воды путем взрывного разрушения капель
Научная Россия (scientificrussia.ru), 02/05/2018
Ученые Томского политехнического университета изобрели новый способ очистки промышленных стоков от вредных примесей
Бумпром (bumprom.ru), 04/05/2018
Ученые Томского политехнического университета изобрели новый способ очистки промышленных стоков от вредных примесей
Rosinvest.com, 04/05/2018

Похожие новости

  • 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.
    521
  • 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.
    1613
  • 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.
    476
  • 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.
    290
  • 21/06/2018

    Как проекты РФФИ трансформируют реальность

    Словосочетание «фундаментальная наука» вызывает мысли о чем-то очень туманном и абстрактном? Томские ученые уже давно опровергли эти стереотипы в сотрудничестве с Российским фондом фундаментальных исследований.
    160
  • 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.
    415
  • 04/06/2018

    ТУСУР презентует свои работы на выставке РФФИ

    ​Научно-исследовательская лаборатория "Безопасность и электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств" (НИЛ "БЭМС РЭС") ТУСУРа презентует свои проекты на II Всероссийской конференции "Совершенствование системы взаимодействия РФФИ и субъектов РФ в вопросах проведения региональных и молодежных конкурсов", которая пройдет в Томске в июне.
    739
  • 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.
    511
  • 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.
    639
  • 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.
    1174