Введение
Глава I. Литературный обзор 10
1.1. Сырьевая база производства борных соединений 10
1.1.1. Гидроминеральное сырье, содержащее бор 11
1.2. Загрязнение окружающей среды бором 11
1.3. Производство борной кислоты 12
1.3.1. Производство из датолитового сырья 13
1.4. Обзор новых методов переработки природных видов боросодержащего сырья 21
1.4.1. Реагентные методы 21
1.4.1.1. Экстракция органическими растворителями 21
1.4.1.2. Осаждение и соосаждение в виде труднорастворимых соединений 24
1.4.2. Безреагентные методы 25
1.4.2.1. Электрохимический метод 25
1.4.2.2. Ионный обмен 26
1.4.2.3. Обратный осмос 30
1.5. Состояние бора в растворе 37
1.6. Гипотезы селективной проницаемости мембран 41
1.6.1. Гипотеза ультрафильтрации (просеивания) 41
1.6.2. Гипотеза молекулярной диффузии 41
1.6.3. Гипотеза активированной диффузии 43
1.6.4. Гипотеза отрицательной адсорбции 43
1.6.5. Гипотеза капиллярно-фильтрационного механизма полупроницаемости мембран 44
Глава II Изучение характеристик исследуемых объектов 46
2.1. Технологические растворы и сточные воды производства борной кислоты 46
2.2. Вода Каспийского моря 47
2.3. Мембраны для обратноосмотического разделения 47
2.4. Микрофильтрационные рулонные элементы на основе трековых мембран 52
Глава III Экспериментальное исследование процессов разделения боросодержащих растворов 55
3.1. Оценка факторов, способных оказать влияние на селективность мембран по бору 55
3.1.1. Водородный показатель. Методика расчета соотношения содержания различных форм бора в растворе в зависимости от рН 55
3.1.2. Концентрация бора 61
3.1.3. Температура 62
3.2. Лабораторные экспериментальные исследования 62
3.2.1. Эксперименты по определению влияния различных факторов на селективность мембран 62
3.2.1.1. Описание экспериментальной установки. Методика проведения исследований 62
3.2.1.2. Методика проведения анализов 64
3.2.1.3. Определение зависимости селективности мембраны от величины рН и содержания бора в исходной воде. Результаты исследований 70
3.2.1.4. Определение зависимости селективности мембраны от температуры. Результаты исследований 73
3.2.1.5. Обработка экспериментальных данных. Обсуждение результатов исследований 74
3.2.2. Методика расчета суммарной селективности низконапорной обратноосмотической мембраны по всем формам бора 83
3.2.3. Эксперименты по многоступенчатому разделению модельных растворов борного производства (маточный раствор бората кальция и сточные воды) 84
3.2.4. Разработка технологической схемы по разделению боросодержащих растворов в процессе производства борной кислоты 86
3.3. Эксперименты по многоступенчатому удалению бора при разделении каспийской морской воды 87
3.3.1. Оценка эффективности удаления бора из воды Каспийского моря 87
3.3.2. Результаты поверочных экспериментов по моделированию работы первой и второй ступени очистки от бора 89
3.3.3. Сравнительный анализ различных схем очистки от бора и опреснения воды Каспийского моря 91
3.4. Разработка технологической схемы удаления бора и получение воды питьевого качества в условиях промышленного опреснения воды Каспийского моря 93
3.4.1. Стадии обработки морской воды 93
3.4.1.1. Участок водоподготовки 95
3.4.1.2. Участок обессоливания 96
3.4.1.2.1. Микрофильтрация. Сравнение результатов ресурсных испытаний картриджных полипропиленовых фильтров с рулонным фильтром на основе трековой мембраны 96
3.4.1.2.2. Обратноосмотическое разделение 99
3.4.1.3. Участок кондиционирования 101
3.5. Промышленные экспериментальные исследования 102
3.5.1. Результаты, полученные в ходе эксплуатации технологического оборудования завода опреснения в г. Актау в сентябре 2003 года 104
3.5.2. Результаты, полученные в ходе эксплуатации опреснительного комплекса в июне 2004 г 106
3.5.3. Результаты, полученные в ходе эксплуатации технологического оборудования завода опреснения в период с ноября 2004г. по декабрь 2005г 112
Глава IV. Технико-экономическая оценка эффективности двухступенчатой схемы удаления бора 114
4.1. Обоснование выбора места строительства 114
4.2. Режим работы цеха обессоливания 115
4.2.1. Расчет капитальных затрат 115
4.2.2. Удельные затраты электроэнергии 116
4.2.3. Вопросы труда и заработной платы 117
Глава V. Заключение 123
Выводы 125
Список литературы 127
