Разработана математическая модель массопереноса электробаромембранных процессов разделения растворов, основанная на уравнениях гидродинамики, и уравнении конвективной диффузии, как наиболее точно описывающая механизм процесса электробаромембранного разделения. Для учета наложения электрического поля дополнительно рассматривается два потока: электроосмотический поток (перенос растворителя через мембраны) и миграционный поток (перенос растворенного вещества), который, в свою очередь, учитывается через коэффициент задерживания мембраны. Данная модель позволяет рассчитывать основные параметры процесса (поле концентраций в межмембранном канале, поле скоростей, а также все выходные значения концентрации раствора, концентрация в пермеате, производительность по пермеату и ретентату).
Проведена проверка адекватности разработанной математической модели и ее приемлемость для описания процесса электробаромембранного разделения растворов в аппаратах рулонного типа.
Разработана и запатентована (патент № 2268085) конструкция электробаромембранного аппарата рулонного типа с целью интенсифиции процесса разделения промышленных растворов. Предложены технологические схемы очистки и концентрирования сульфанилата натрия в производстве полупродуктов оптических отбеливателей. Приведены примеры расчета электробаромембранного способа концентрирования сульфанилата натрия проточным способом с использованием каскадной схемой и по замкнутому циклу ретентата.
Разработана инженерная методика расчета электробаромембранных аппаратов рулонного типа на основе уравнения массопереноса, которая позволяет рассчитать необходимую площадь мембран для проведения процесса очистки и концентрирования.
Результаты исследований были использованы оао «Тамбовская генерирующая компания» для разработки промышленных технологических схем очистки растворов.
Основное содержание диссертации изложено в следующих работах
1. Лазарев, С.И. К вопросу математического описания массопереноса при баромемранном разделении / С.И. Лазарев, А.С. Горбачев, Г.С. Кормильцын // Интенсификация тепло-массообменных процессов, промышленная безопастность и экология: материалы Всерос. студенческой науч.-техн. конф. Казань, 16-18 мая 2005 г. Казань, 2005. С. 169-171.
2. Лазарев, С.И. Применение баромембранных методов в производстве сульфанилата натрия / С.И. Лазарев, А.С. Горбачев, П.А. Фефелов // Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах: материалы II Всерос. конф. Воронеж, 2004. Т. 2. С. 612-614.
3. Лазарев, С.И. Модель расчета аппаратов обратного осмоса рулонного типа / С.И. Лазарев, О.А. Абоносимов, А.С. Горбачев // Журнал прикладной химии. 2004. Т. 77. Вып. 11. C. 1844-1846.
4. Лазарев, С.И. Исследование диффузионной и осмотической проницаемости водного раствора сульфанилата натрия через обратноосмотические мембраны / С.И. Лазарев, А.С. Горбачев // Известия вузов. Химия и химическая технология. Иваново, 2005. Т. 48. Вып. 2. С. 113-115.
5. Лазарев, С.И. Влияние давления, температуры и концентрации на обратноосмотическое разделение водного раствора сульфанилата натрия / С.И. Лазарев, А.С. Горбачев, М.А Кузнецов // Известия вузов. Химия и химическая технология. Иваново, 2005. Т. 48. Вып. 4. С. 126-129.
6. Кузнецов, М.А. Определение изобарной теплоемкости нормальных алканов С7-С11 / М.А. Кузнецов, А.С. Горбачев // Теоретические основы химической технологии. 2005. Т. 39. № 4. С. 1-5.
7. Лазарев С.И. Исследование коэффициента задерживания и удельного потока растворителя при обратноосмотическом разделении раствора сульфанилата натрия / С.И. Лазарев, А.С. Горбачев // Конденсированные среды и межфазные границы. Воронеж, 2005. № 4. С. 409-412.
8. Лазарев, С.И. Математическое описание массопереноса в электробаромембранных аппаратах рулонного типа / С.И. Лазарев, А.С. Горбачев, О.А. Абоносимов // Математические методы в технике и технологии - ММТТ-19: сб. тр. XIX Междунар. науч. конф.: в 10 т. Воронеж: Воронеж. гос. технолог. акад., 2006. Т. 9. С. 68-70.
9. Пат. 2268085. Российская Федерация. Электробамембранный аппарат рулонного типа / Лазарев С.И., Горбачев А.С., Абоносимов О.А. ; опубл. 20.01.2006. Бюл. № 02.
10. Лазарев, С.И. К вопросу математического описания массопереноса в электробаромембранных аппаратах рулонного типа / С.И. Лазарев, А.С. Горбачев // Ионный перенос в органических и неорганических мембранах: тез. докл. Рос. конф. с междунар. участием. Тамбов, 29 мая - 3 июня 2006 г. Тамбов, 2006. С. 46-48.
11. Горбачев, А.С. Исследование кинетических характеристик обратноосмотического разделения водных растворов сульфанилата натрия / А.С. Горбачев, В.А. Шапошник, В.М. Стамов // Журнал прикладной химии. 2006. Т. 79. Вып. 5.
12. Лазарев, С.И. Расчет электробаромембранного способа концентрирования раствора сульфанилата натрия в циркуляционном режиме / С.И. Лазарев, А.С. Горбачев, Г.С. Кормильцин // Труды ТГТУ: сб. науч. ст. молодых ученых и студентов. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2006. Вып. 19. С. 22-25.
13. Горбачев, А.С. К вопросу математического описания массоперенноса в электробаромембранных аппаратах рулонного типа / А.С. Горбачев, С.И. Лазарев, Г.С. Кормильцин // Вестник физико-математического факультета Елецкого государственного университета им. И.А. Бунина. 2006. Вып. 12. С. 72-79.