Введення
електроконвекція моделювання гетерогенний мембрана
Проблема постійно зростаючого забруднення гідросфери може мати дуже серйозні наслідки для існування всього живого на нашій планеті. Один із шляхів захисту гідросфери полягає в розробці та оптимізації екологічно чистих методів водопідготовки та переробки стічних вод, у тому числі методів отримання питної, надчистої, апірогенної, демінералізованої та ін видів вод для промислового та побутового користування. В даний час серед найбільш ефективних і затребуваних методів очищення і розділення водних розчинів можна виділити мембранні методи: зворотний осмос, ультрафільтрацію і електродіаліз. Ці методи є енерго-і ресурсозберігаючими, екологічно та економічно доцільними.
В даний час найбільший розвиток отримали одномірні моделі стаціонарного переносу (Гнусін Н.П., Заболоцький В.І., Лебедєв К.А., Никоненко В.В., Уртен М.Х., Рамірес П., Рубінштейн І., Манзанарес Ж.А., Мафея С.). Більш докладний математичний опис процесу дають двовимірні моделі (Лебедєв К.А., Уртен М.Х., Давидов А.Д., Волгін В.М., Коржов Е.Н., Грігін А.П., Зальцман Б., Письменский О.В), що враховують вклади конвективної і дифузійної складової потоку. Розвитку ж теорії нестаціонарного переносу в мембранних системах присвячено порівняльне невелике число робіт.
Проблеми, що виникають при описі перенесення в багатоіонних системах, розглянуті тільки у випадку стаціонарних моделей. У той же час знання ролі поверхні і поверхневих явищ є дуже важливим для створення нових мембран шляхом спрямованої модифікації властивостей їх поверхні. Також важливе значення має вивчення багатоіонних систем, якими є практично всі природні води.
Метою дипломної роботи є моделювання електроконвекціі в ЕМС з гетерогенними мембранами в середовищі Comsol Multiphysics 4.3 і встановлення основних закономірностей гетероелектроконвекціі.
Одним з найбільш екологічних методів опріснення, очистки стічних вод, виділення з забруднених вод певних видів іонів є електромембранних технології і, зокрема, електродіаліз.
Найважливішою екологічною проблемою є очищення води від радіоактивних ізотопів. Електродіалізним процес може бути використаний для дезактивації води, якщо радіоактивні речовини знаходяться в ній в розчиненому стані у вигляді іонів, наприклад, для дезактивація слабомінералізованих скидних вод ядерних реакторів, води контурного охолодження і прісної води використовується для пиття. Застосування електродіалізу для дезактивації води у разі слабомінералізованих вод має цілий ряд переваг перед традиційними системами очищення води, такими як, дистиляція і іонний обмін. Електромембранних системи (ЕМС) продемонстрували свою ефективність при вирішенні такої складної екологічної проблеми як очищення води від іонів важких металів і створенні безвідходних технологій в гідроелектрометалургії.
При експлуатації та моделюванні ЕМС прийнято розрізняти м'які струмові режими, при яких можна користуватися умовою електронейтральності (наприклад, допредельних струми для бінарних електролітів і струми Харкаца при обліку дисоціації води і т.д.) і жорсткі (інтенсивні , позамежні) струмові режими, коли цього робити не можна.
Для глибокої демінералізації води з вихідним солевмістом до 0.01 М переважніше використан...
