| <<< Вернуться |
|
На правах рукописи СТАРИКОВ Сергей Евгеньевич РЕГЕНЕРАЦИЯ САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ВОДЫ НА ОСНОВЕ БАРОМЕМБРАННЫХ МЕТОДОВ ДЛЯ УСЛОВИЙ ДЛИТЕЛЬНЫХ КОСМИЧЕСКИХ ЭКСПЕДИЦИЙ Специальность: 05.26.02 - Безопасность в чрезвычайных ситуациях (Авиационная и ракетно-космическая техника, технические науки)
Автореферат Москва - 2009 Работа выполнена в Государственном научном центре Российской Федерации - Институте медико-биологических проблем Российской Академии Наук.
Научный руководитель:
Официальные оппоненты: Ведущая организация: ОАО "НИИхиммаш" Защита состоится "24" марта 2009 г. в ____ часов на заседании диссертационного совета Д 002.111.02 при Государственном научном центре Российской Федерации - Институте медико-биологических проблем Российской академии наук (ГНЦ РФ - ИМБП РАН), г. Москва, Хорошевское ш., д. 76а С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНЦ РФ - Института медико-биологических проблем РАН Ученый секретарь Д 002.111.02 |
|
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы: В условиях длительных межпланетных экспедиций, когда доставка одежды и белья с Земли невозможна, а масса и объем запасов становятся слишком большими, целесообразно многократно использовать текстильные материалы, периодически подвергая их гигиенической обработке. На современном этапе развития пилотируемой космонавтики большое внимание уделяется проектам освоения ближайших к Земле космических тел - Луны и Марса. Их реализация возможна лишь при использовании высокотехнологичных систем жизнеобеспечения, способных надежно работать в течение нескольких лет в отрыве от земных ресурсов. В связи с этим появляется необходимость в разработке как можно более замкнутых и универсальных систем жизнеобеспечения. Среди них особое место занимает система водообеспечения, так как именно за счет организации круговорота воды можно достичь наибольшего снижения стартового веса космических кораблей. В качестве влагосодержащих отходов на борту пилотируемого космического аппарата можно выделить конденсат атмосферной влаги, мочу, санитарно-гигиеническую воду (СГВ), конденсат электрохимических генераторов и продукт разложения перекиси водорода. Максимальный вклад в объем влагосодержащих отходов дает СГВ. При содержании воды до 99%, в СГВ загрязнения имеют различную природу: это и макрочастицы (волосы, нитки, частицы эпидермиса и пр.), и органические вещества (белки, жиры, ПАВ), и неорганические соединения (в основном, соли), а также бактерии и другие микроорганизмы. Целесообразность использования системы регенерации воды (СРВ) определяется, кроме прочего, низкой эквивалентной массой, что достигается базированием данной системы на высокопроизводительных и малоэнергоемких процессах регенерации воды с высокими ресурсными характеристиками. К ним относятся, в первую очередь, баромембранные процессы: микрофильтрация, ультрафильтрация, нанофильтрация и обратный осмос. Поскольку регенерация СГВ до сих пор считается актуальной лишь для длительных космических экспедиций, этому вопросу посвящено небольшое количество работ. Так, в некоторых работах предлагались обратный осмос, либо нанофильтрация. В последнее время в промышленности наблюдается интенсивное использование ультрафильтрации на полых волокнах как для предварительной обработки исходной воды, так и для финишной очистки сточных вод перед их сбросом или повторным использованием. Также неуклонно расширяется область применения обратного осмоса. В первую очередь это связано с разработкой композитных мембран, с повышенной селективностью по таким, например, компонентам как хлористый натрий и мочевина. Одновременно с этим постоянно снижается рабочее давление и увеличивается производительность мембранных элементов. Таким образом, выбор системы регенерации воды, основанной на баромембранных процессах, представляется закономерным и обоснованным. В качестве основных принципов построения модели системы регенерации в данной работе были приняты следующие:
Цель работы: разработка технологической схемы регенерации санитарно-гигиенической воды на основе баромембранных процессов применительно к длительным космическим полетам. Для достижения этой цели в диссертации решались следующие задачи:
Научная новизна: Впервые для условий длительных космических экспедиций предложена схема узла регенерации санитарно-гигиенической воды на основе комплекса баромембранных методов: предварительная обработка - ультрафильтрация на полых волокнах, основная - обратный осмос на рулонном мембранном элементе. Для данной схемы разработана математическая модель функционирования узла регенерации с учетом длительной работы и факторов изменения качества очищенной воды при простоях оборудования. Из принятой гипотезы о диффузии растворенного вещества через поры получена зависимость выравнивания концентраций по обе стороны обратноосмотической мембраны от времени простоя аппарата. Практическая значимость. Разработана методика получения кривых диффузии растворенного вещества через композитную многослойную мембрану, расчета на их основе величин потенциалов взаимодействия поверхности пор с растворенным веществом и селективности обратноосмотических мембран в рабочем режиме. Представленная программа позволяет прогнозировать поведение системы водообеспечения при длительной эксплуатации мембранной установки. Это может найти применение как при проектировании систем регенерации воды для пилотируемых космических аппаратов, так и для промышленных систем оборотного водоснабжения. Личный вклад автора заключается в выполнении основного объема теоретических и экспериментальных исследований, изложенных в диссертационной работе, включая разработку теоретических моделей, методик экспериментальных исследований, проведение исследований, анализ и оформление результатов в виде публикаций и научных докладов. В работе защищаются:
Апробация работы: Результаты и положения, изложенные в диссертации, докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях:
Публикации. По теме диссертации опубликованы 2 статьи в реферируемых журналах РАН, а также 2 тезисов докладов. Объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, приложения, и содержит 142 страницы, включает 13 таблиц, 37 рисунков; список литературы включает 93 наименования. Полный текст автореферата (в формате PDF, 739 Kb) |
| <<< Вернуться |