Диссертация (1173071), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Схема лабораторной установки: 1 – компрессор; 2 – концентраторкислорода; 3 – ротаметр; 4 – генератор озона; 5 – озонометр; 6 - склянка Дрекселя сбарботером (реакционная колба); 7 – сосуд с гопкалитом для разложения озона.2.2.3 Установка диэлектрического барьерного разряда (ДБР)Эксперимент проводили на установке, основным элементом которой служилплазмохимический реактор (рисунок 2.1). Наружная трубка реактора былаизготовлена из молибденового стекла С-49-2 (внутренний диаметр 12 мм, длина760 мм), расстояние между изолированным и не изолированным электродамисоставляло 2 мм.
Для подачи плазмообразующего газа и удаления газообразныхпродуктов в стеклянный корпус реактора (диэлектрик) были вварены два патрубкана расстоянии 720 мм друг от друга. Разрядное устройство герметично закрывалось40крышками, выполненными из политетрафторэтилена, по центру которых былукреплён неизолированный электрод диаметром8 мм, изготовленный изВводобрабатываемогораствораДиэлектрическийбарьер(стеклянная трубка)ВыходгазаВнешнийэлектродРазряднаязонаПористыйматериалВход газаОтведениераствораВнутреннийэлектродалюминиевого сплава.Рис. 2.3.
Элемент реактора с коаксиальным расположением электродов.В электроде было высверлено отверстие глубиной 50 мм, через котороеосуществляли ввод подвергаемого очистке водного раствора, который поступалнепосредственно на слой пористого гидрофильного материала (толщина 1 мм),покрывающего центральный электрод из ёмкости.
Отвод очищенного раствораосуществлялся через отверстие, расположенное внизу электрода. Объёмныйрасход раствора, подаваемого на очистку, варьировался от 0,01 до 0,2 см3/с. Вслучае увеличения расхода воды, содержащей загрязняющее вещество,наблюдалось нарушение плёночного режима течения жидкости, частичноезаполнение раствором объёма реактора и, как следствие, прекращение горенияплазмы барьерного разряда.41На рис. 2.4. представлена схема экспериментальной установки ДБР.57oв атмосферуoVO2632220V~o814Рис. 2.4. Схема экспериментальной установки: 1 – баллон с кислородом; 2 –ротаметр; 3 – разрядник; 4 – приемная емкость; 5 – расходная емкость; 6 –высоковольтный трансформатор; 7 – вольтметр; 8 – ЛАТРБарьерный разряд возбуждался от высоковольтного трансформатора (6),значение переменного (ток с частотой 50 Гц) напряжения между электродами (U)составляло 16 кВ.
Контроль значений напряжения осуществляли вольтметром(7) марки В7-47. Силу тока во вторичной цепи контролировали осциллографом(С 1-55) по падению напряжения на резисторе.Время контакта жидкости с электродом рассчитывали по формуле:к.ж. =сеч ∙ ∙ обробр,с(2.5)где Sсеч – площадь сечения кольца слоя, в котором происходит обработка,см2; h – длина разрядной зоны, см; τобр – время, необходимое для обработкираствора объемом Vобр (см3), с.Аналогично рассчитывали время контакта плазмообразующего газа (к.г. )42с зоной разряда:к.г. =г∙г,с(2.6)где Sг – площадь сечения зазора между электродами, см2; г – расходплазмообразующего газа, см3/с.2.2.4 Установка сверхкритического водного окисления (СКВО)Для оптимизации процесса СКВО, водные растворы, содержащие АФС,подвергали концентрированию путем сорбции АФС на диспергированныхсорбентах и дальнейшему разделению суспензии на концентрат и пермеат спомощью микрофильтрационной мембранной установки. Полученный концентратподвергали процессу сверхкритического окисления.Схема микрофильтрационной мембранной установки изображена на рисунке2.5.Рис.
2.5. Схема лабораторной установки: 1– накопительная емкость, 2 –шнековый насос, МА1 и МА2 – мембранные модули, М1-М3 – манометры, Р –43ротаметр, Т - термометр, ТР – термостатирующая рубашка, В1-В4 – шаровые краны,ВР1 – дроссель.Микрофильтрационная установка состояла из емкости 1, объемом 10 литров,двух мембранных модулей МА1 и МА2, шнекового насоса 2, который обеспечивалперекачивание и создание напора в мембранных модулях. Расход насосарегулировали скоростью вращения электропривода и задавали частотнымрегулятором. Расход пермеата измеряли ротаметром Р. Для контроля давления вустановке применяли три манометра М1-М3, установленные на входе вмембранный модуль МА1, между модулями и на выходе из мембранного модуляМА2, что позволяло измерять гидравлическое сопротивление модулей.
Давлениеустанавливали дросселем ВР1. На нагнетательном трубопроводе насоса былразмещен термометр Т, показания которого выводились на монитор.Емкость 1 была снабжена термостатирующей рубашкой ТР и нижним сливомВ4.В установке использованы трехканальные керамические мембраны,производства компании «TAMI Deutschland», марки «Insidec-Ram».Характеристики мембран, используемых в установке, представлены втаблице 2.3.Таблица 2.3. Характеристики микрофильтрационных керамических мембранМембранный модульМА1МА2Диаметр пор, мкмВнешний диаметр, ммЧисло каналовЭквивалентный диаметр каналов, ммДлина, ммПлощадь, м2Материал мембраныСелективный слой0,80,451033,55900,022титано-циркониевая керамикавнутреннийНачальное давление на выходе из насоса составляло 2,2 МПа.Эксперимент по сверхкритическому окислению проводили на установкеСКГО-10-ЭЭТ,основнымэлементомкоторойслужилреакторсверхкритического водного окисления (рисунок 2.6).44Рис.
2.6. Реактор СКВО в разрезе: 1 – корпус; 2 – теплоизоляция; 3 – крышки; 4 –штуцер ввода реакционной смеси; 5 – штуцер вывода парогазовых продуктов; 6 –штуцер вывода твердых продуктов; 7 – нагревательные элементы.В качестве окислителя при СКВО использовали кислород воздуха,подаваемый в установку в избытке от номинального (10-20%) (рисунок 2.7). Всмеситель поступала модельная сточная вода с выбранным адсорбентом послепроцесса концентрирования на микрофильтрационной мембранной установке.Насосом высокого давления полученную смесь подавали в реактор СКВО, времяпребывания в реакторе составляло около 40 секунд.
После окончания процессаокисления пары конденсировались в теплообменнике-рекуператоре, которыйобеспечивал теплоэнергией исходную смесь. В установке предусмотренотстойник для удаления возможных твердых осадков после окисления сточныхвод. Схема установки СКВО представлена на рисунке 2.7.Рис. 2.7. Технологическая схема установки СКВО.452.3. Методики определения показателей очистки модельных стоков2.3.1 Методики определения активных фармацевтических субстанций (АФС)Определение содержания ацетилсалициловой кислотыОпределение содержания АСК в водном растворе проводили с помощьюметода капиллярного электрофореза (КЭ), который основан на разделениикомпонентов сложной смеси в кварцевом капилляре под действием приложенногоэлектрического поля. Анализ проводили на приборе «Капель-105М», Люмэкс(Россия) с кварцевым капилляром длиной 60 см, эффективной длинной 50 см,диаметром 75 мкм.
Для подготовки проб использовали центрифугу «Миниспин»,Eppendorf (Германия). Анализ проводили в присутствии тетраборатного буфера 10мМ (рН = 9,26) (ведущий электролит), при температуре 25°C и длине волныдетектора 210 нм. Гидродинамический ввод пробы составлял 5 секунд, придавлении 30 мБар. Напряжение, подаваемое на капилляр, составляло 25 кВ.Погрешность определения не превышает ± 1%.Ход определения: перед началом работы проводили промывку капилляра постандартной схеме: 5 минут водой, 5 минут раствором 1 М HCl, 5 минут водой, 5минут раствором 0,5 M NaOH, 5 минут водой.Перед каждым анализом промывали капилляр ведущим электролитом 5минут.
Для анализа отбирали 0,5 мл пробы в одноразовые пробирки,центрифугировали и помещали в прибор.На рисунке2.8. показана полученная последовательность пиков(электрофореграмма) для растворенной в воде таблетки АСК, где качественнойхарактеристикой вещества является параметр удерживания (время миграции), аколичественной – высота или площадь пика, пропорциональная концентрациивещества. Для АСК время миграции составило 4,933 минут, для салициловойкислоты (СК) – 5,710 мин.
Содержание СК в таблетке составляет не более 0,05%от общей массы.СодержаниеАСКиСК находилипоплощади пикасогласнокалибровочному графику (рисунок 2.9), для построения которого были46приготовлены рабочие растворы АСК и СК с концентрациями в диапазоне от 5до 100 мг/л.161412mAU108642001234567минРис.
2.8. Электрофореграмма растворенной таблетки АСК в воде(С = 50 мг/л по АСК). Время миграции для: АСК – 4,933 мин, СК – 5,710 мин1600(1) y=2,046+14,742x1400R2=0,9997Площадь пика1200(2) y=-2,3122+4,4765x1000R2=0,987280060040012000020406080100С, мг/лРис. 2.9. Калибровочный график для определения концентраций в воде:1 – ацетилсалициловой кислоты; 2 – салициловой кислотыОпределение содержания тетрациклинаОпределение содержания тетрациклина в водном растворе проводили спомощью фотоэлектроколориметрического метода, который основан наполучении окрашенного комплекса тетрациклина, щелочной раствор которогоокрашен в желто-зеленый цвет.
Погрешность определения составляла ± 10%.Анализ проводили на приборе «КФК-2МП», ПрогрессМед (Россия) сиспользованием кюветы 1 см.47Ход определения: для анализа отбирали 5 мл пробы в колориметрическиепробирки, прибавляли 2 мл 10% раствора гидроксида натрия и перешивали.Одновременно готовили раствор холостого опыта (в него добавляли всеуказанные реактивы, кроме исследуемого препарата).Через 20 минут измеряли оптическую плотность каждого раствора поотношению к раствору холостого опыта при λ=380 нм.Содержание тетрациклина находили по калибровочному графику (рисунок2.10), для построения которого были приготовлены рабочие растворытетрациклина с концентрациями в диапазоне от 5 до 100 мг/л.1,0y=0,0518+0,0109x2R =0,9982D, отн.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
