misle.ru страница 1
скачать файл

05.17.18 «Мембраны и мембранные технологии» по техническим, физико-математическим и химическим наукам


ПРОГРАММА-МИНИМУМ

кандидатского экзамена по специальности



05.17.18 «Мембраны и мембранные технологии»

по техническим, физико-математическим и химическим наукам



Введение

В основу настоящей программы положены следующие дисциплины: процессы и аппараты химических технологий, химическая термодинамика.

Программа разработана экспертным советом Высшей аттестационной комиссии Министерства образования Российской Федерации по химии (по химической технологии) при участии Ивановского государственного химико-технологического университета совместно с Московским химико-технологическим университетом им. Д.И. Менделеева.

1. Основные уравнения переноса массы, энергии и импульса

Законы сохранения массы, энергии и импульса.

Основное уравнение переноса субстанций. Уравнение неразрывности потока. Уравнение переноса теплоты (дифференциальное уравнение конвективного теплообмена).

Уравнение переноса массы (дифференциальное уравнение конвективной диффузии).

Уравнение переноса количества движения (уравнение Навье-Стокса).

Условие термодинамического равновесия. Правило фаз. Уравнения и линии равновесия.

Идеализированные модели гидродинамической структуры потоков. Модели гидродинамической структуры неидеальных потоков.

Движение жидкости через слои зернистого материала и через пористую перегородку.



2. Мембраны, свойства мембран

Мембраны. Уплотняющиеся (полимерные) мембраны. Структура и характеристика свойств мембран. Мембраны с жесткой структурой. Нанесенные мембраны. Металлические мембраны. Напыленные мембраны. Осажденные мембраны. Динамические мембраны. Жидкие мембраны. Определение пористости и размера пор мембран.

Гидравлическое сопротивление мембран и дренажа.

3. Обратный осмос, ультра- и микрофильтрация, дистилляция

Осмотическое давление разбавленных растворов и электролитов.

Концентрационная поляризация. Методы расчета концентрационной поляризации. Баромембранные процессы.

Взаимодействие разделяемой системы с мембраной. Обратный осмос. Ультра- и микрофильтрация. Расчеты баромембранных процессов и аппаратов на основе уравнений конвективной диффузии и массопередачи. Расчет процесса диафильтрации. Расчет ультрафильтрационного фракционирования. Метод Кимуры и Сурираяна. Мембраны для обратного осмоса и ультрафильтрации.

Насыщение мембраны диффундирующим веществом.

Неустановившиеся потоки через мембрану.

Диффузия при наличии сорбции или химических реакций.

Диффузия и мгновенная абсорбция по линейному закону.

Диффузия и нелинейная абсорбция.

Диффузия и обратимая химическая реакция.

Диффузия и необратимая химическая реакция.

Диффузионный перенос через многослойную мембрану.

Нестационарная диффузия в многослойных мембранах.

Диффузия в мембранах с непроницаемыми наполнителями и в армированных мембранах.

Статистические методы расчета процессов диффузии в гетерогенной мембране.

Диффузия в бипористой и дисперсной мембранах.

Испарение через мембрану.

Мембранная дистилляция. Влияние основных факторов на процессы разделения, испарения с использованием различных мембран.

Выбор материала мембраны процесса испарения.

Разделение водных растворов электролитов. Электромембранные процессы. Разделение водных растворов спиртов.

Аппаратурное оформление процессов ультрафильтрации и обратного осмоса.

Расчет аппаратов проточного типа. Аппараты с плоскокамерными элементами. Аппараты с трубчатыми элементами. Расчет аппаратов с мешалками.

Гидравлический расчет мембранных аппаратов.

Предварительная очистка воды. Очистка сточных вод. Обессоливание воды.



4. Мембранное разделение газов

Мембранное разделение газов. Термодинамика и кинетика мембранных процессов.

Энергетическое сопряжение процессов в мембране. Термодинамические критерии устойчивости неравновесных систем. Кинетическая модель мембранного процесса вдали от равновесия.

Массоперенос в пористых мембранах. Поверхностные явления в пористых средах. Адсорбция газов в пористых средах. Селективность сорбционного процесса.

Проницаемость и селективность газодиффузных и сорбционно-диффузионных мембран.

Влияние поверхностной диффузии. Влияние концентрационной диффузии фильтрационного переноса.

Массоперенос газов в непористых мембранах. Структурно-морфологические особенности непористой матрицы. Растворимость и диффузия газов. Сорбция и диффузия газов в однородных и неоднородных мембранах.

Проницаемость полимерных мембран. Влияние свойств матрицы мембраны на селективность проницания.

Массоперенос в мембранах с кристаллической и жидкой аморфной структурой.

Массообмен в каналах мембранных элементов. Уравнения массообмена.

Расчет мембранных газоразделительных аппаратов. Принципы расчета мембранного модуля. Расчет модулей на основе изотропных мембран для разделения бинарных смесей. Расчет модуля с полыми волокнами.

Расчет модуля на основе асимметричных и композиционных мембран для разделения как бинарных, так и многокомпонентных смесей газов.

Основные типы мембранных аппаратов. Одно и многоступенчатые установки. Каскадные установки с рециркуляцией.

Энергетика мембранного разделения газов. Термодинамический анализ процессов разделения газов в мембранном модуле. Энергетический КПД. Стоимостные показатели эффективности мембранных установок.

Мембранные процессы выделения водорода в производстве аммиака и в процессах нефтехимического и основного органического синтеза.

Очистка газов от СО2 и Н2S.



Мембранное разделение воздуха. Разделение изотопов и радиоактивных газов. Концентрирование SО2 в газах. Извлечение гелия из природных и нефтяных газов.

Основная литература

  1. Kesting R.E. Syntetie Polimeric membranes. New York: Mc. Craw-Hill, 1971.

  2. Membranes Science and Technology Ed. by J.Flinn New York: Plenum Press, 1970.

  3. Sun-Tak Hwang, Kammermeyer K. Membranes in separation. New York: J. Wiley & Sons, 1975.

  4. Берд Р., Стьюарт В., Лайфут Б. Явления переноса. М.: Химия, 1974.

  5. Брок Т. Мембранная фильтрация. М.: Мир, 1987.

  6. Гроот С., Мазур П. Неравновесная термодинамика. М.: Мир, 1964.

  7. Дытнерский Ю.И. Баромембранные процессы. Теория и расчет. М.: Химия, 1986.

  8. Дытнерский Ю.И. Мембранные процессы разделения жидких смесей. М.: Химия, 1975.

  9. Дытнерский Ю.И. Обратный осмос и ультрафильтрация. М.: Химия, 1978.

  10. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. Ч.1. Теоретические основы химической технологии. Гидромеханические и тепловые процессы и аппараты; Ч.2: Массообменные процессы и аппараты. М.: Химия, 1995.

  11. Дытнерский Ю.И., Быков В.П., Каграманов Г.Г. Мембранное разделение газов. М.: Химия, 1991.

  12. Ерошенко В.М., Зайчик Л.И. Гидродинамика и теплообмен на проницаемых поверхностях. М.: Наука, 1984.

  13. Ивков В.Г., Берестовский Г.Н. Липидный бислой биологических мембран. М.: Наука, 1982.

  14. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1973.

  15. Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. М.: Химия, 1984.

  16. Лыков А.В. Тепломассообмен: Справочник. М.: Энергия, 1972.

  17. Мембраны: ионные каналы / Под ред. Ю.А. Чизмаджева. М.: Мир, 1981.

  18. Николаев Н.И. Диффузия в мембранах. М.: Химия, 1980.

  19. Теория теплообмена / Под ред. А.И. Леонтьева. М.: Высш. шк., 1979.

  20. Технологические процессы с применением мембран / Под ред. Р. Лейси и С. Лёб. Пер. с англ. М.: Мир, 1976.

  21. Тимашев С.Ф. Физико-химия мембранных процессов. М.: Химия, 1988.

  22. Хванг С.-Т., Каммермейер К. Мембранные процессы разделения. Пер. с англ. М.: Химия, 1981.

  23. Хейвуд Р. Термодинамика равновесных процессов. М.: Мир, 1983.

  24. Химическая гидродинамика: Справочное пособие / А.М. Кутепов и др. М.: Бюро Квантум, 1996.

  25. Чалых А.Е. Диффузия в полимерных системах. М.: Химия, 1987.

  26. Шервуд Т., Пигфорд Р., Уилки Ч. Массопередача. М.: Химия, 1982.

Дополнительная литература

  1. Гленсдорф П., Пригожин И. Термодинамическая теория структуры устойчивости и флуктуаций. М.: Мир, 1973.

  2. Кеплен С.Р., Эссиг Э. Биоэнергетика и линейная термодинамика необратимых процессов. М.: Мир, 1986.

  3. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. М.: Мир, 1979.

  4. Пригожин И., Дефей Р. Химическая термодинамика. Новосибирск: Наука, 1966.

  5. Пригожин И., Стенгере И. Порядок из хаоса. М.: Прогресс, 1986.

  6. Рудобашта С.П. Массоперенос в системах с твердой фазой. М.: Химия, 1980.

  7. Филд Р., Бургер М. Колебания и бегущие волны в химических системах. М.: Мир, 1988.

  8. Хаазе Р. Термодинамика необратимых процессов. М.: Мир, 1967.

  9. Хакен Г. Синергетика. Иерархии неустойчивости в самоорганизующихся системах и устройствах. М.: Мир, 1985.

  10. Шлихтинг. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1974.
скачать файл


Смотрите также: