CC BY
1
повлиять на качество жизни в государстве, на которое распространяются требования нормативного документа.
Говоря о формировании качества продукта, установление системы показателей, позволяет рассчитать уровень качества продукции, основанный на отношении фактических значениях показателей качества к их базовым значениям. Что позволяет не только сформировать репутацию организации-производителя на рынке, но и создать основу для формирования ранжированного списка однородной продукции по уровню качества.
Ориентир на расчёт уровня качества продукции позволяет делать суждения об отдельных свойствах продукта или продукте в целом. Что создаёт основу уже не для обеспечения качества, а для улучшения качества продукта на основе сопоставления с собственным объектом исследования, объектом-конкурентом.
К не менее важной функции стандартизации можно отнести функцию унификации требований к показателям качества продукта. Так, разработка ТР Евразийского экономического союза способствовала устранению технических барьеров в торговле среди стран-участниц этого объединения. Соответственно, перед производителем открывается больший рынок сбыта продукции, а государство интегрируется в мировую экономику, международные системы.
Безусловно, данная функция стандартизации тесно связана с установлением правовых отношений в области определения и исполнения требований к объектам технического регулирования, в т.ч. к продукции, поэтому обособленное рассмотрение стандартизации в данном вопросе нецелесообразно. Соответственно, это способствует и развитию технического регулирования.
Подводя итогу, необходимо отметить, что это далеко не полный перечень функций стандартизации, но в условиях рыночной экономики, данные её функции играют наибольшее значение для потребителя, производителя и государства. А стандартизация сегодня создаёт основу удержания текущего состояния системы, поэтому она присутствует во многих сферах деятельности человека. Её роль необычайно велика: начиная от обеспечения безопасности жизни и здоровья потребителей, заканчивая развитием целого содружества государств.
Список использованной литературы:
1. ФЗ 162 «О стандартизации в Российской Федерации» (с изменениями от 30 декабря 2020 года). - М.: АО «Кодекс». - 29 с.
2. ФЗ №184 «О техническом регулировании» (с изменениями от 2 июля 2021 года). - М.: Стандартинформ, 2002. - 39 с.
© Гулин В.М., 2024
УДК 628.194
Иркешев Н.С., магистрант, КГЭУ, г. Казань, РФ Власова А.Ю., канд. тех. наук, доцент, КГЭУ, г. Казань, РФ
ИССЛЕДОВАНИЕ ТВЕРДЫХ ОТЛОЖЕНИЙ НА ОБРАТНООСМОТИЧЕСКИХ МЕМБРАНАХ ВОДОПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК
Аннотация
Узкие поры обратноосмотических мембран накапливают большое количество органических и
неорганических примесей, а также микроорганизмов из воды. В результате со временем мембрана забивается осадками нерастворимых веществ, поэтому пропускная способность и производительность фильтрации снижается. Для восстановления данных характеристик требуется очистка с применением химических растворов. Для эффективной промывки необходимо знать качественный состав отложений, образовавшихся на поверхности мембраны. В статье представлены результаты качественного компонентного анализа твердых отложений на мембранах. На основании анализа подобрана отмывочная композиция, которая позволит очистить мембраны и вернуть первоначальные производственные характеристики.
Ключевые слова
обратный осмос, промывка мембран, химические реагенты, причина загрязнения, способы очистки.
Обратный осмос является технологией, в которой, при определённом давлении, вода проходит через полупроницаемую мембрану из более концентрированного раствора в менее концентрированный раствор, то есть в обратном для осмоса направлении [1]. Для снижения нагрузки на обратноосмотический рекомендуется применение предварительных ступеней очистки (механическая очистка и микро-, ультра-или нанофильтрация).
Мембраны спустя определенный промежуток времени имеют свойство терять свой изначальный вид, именно поэтому необходимо применять методы очистки мембран. В работе рассмотрены основные технологии, которые позволяют наиболее эффективно и бережно очистить поверхность мембран. Чаще всего данные методы представляют собой комбинированную очистку с применением физического и химического воздействия. При рассмотрении химических методов очистки наибольшую популярность набирают щадящие композиционные составы, которые способны с минимальным негативным воздействием очистить поверхность мембран [2].
Причина активного внедрения мембранных технологий заключается в высокой эффективности процесса без или с минимальным использованием химических реагентов. В отличие от классических методов фильтрования, мембраны исключают проскоки загрязнений на завершающем этапе очистки и обеспечивают практически неизменное качество очищенной воды независимо от колебаний ее состава, температуры и других свойств.
В процессе работы баромембранных процессов спустя определенный временной промежуток совершается уменьшение производительности, снижение показателя химического качества очищенной воды и большой перепад давления на одной из мембран во время тестирования, все это в последствии приводит к загрязнению мембран. Все они различаются по составу, структуре, размеру частиц [3].
Рассмотрим основные типы загрязнений обратноосмотических мембран:
1. Отложения карбоната кальция;
Это образование осадка от светло-желтого до коричневого цвета на торцах обратноосмотических мембран. Отложения карбонатного типа отлично растворяются в кислотуглекислом растворе.
2. Отложения сульфата кальция (гипс), бария или стронция;
Этот осадок более популярен из всех растворенных солей в подземных солоноватых и морских водах. Осадок появляется на поверхности мембраны и кристаллы гипса становятся центрами кристаллизации и вызывают «цепную» реакцию, т.е. «загипсовывание» мембраны [4].Для очистки мембран от гипсовых отложений используют растворы кислот. Необходимо добавить, что скорость «зарастания мембран» сульфатными отложениями в несколько раз больше, чем при карбонатных отложениях.
3. Отложения оксидов металлов (железа, марганца, меди, никеля, алюминия и других);
Некоторые ученые полагают, что частицы железа, которые смогли проникнуть в промышленный обратный осмос, остаются в «застойных зонах», то есть там, где есть низкая турбулентность. Иные исследования приводят доказательства, что решающим составляющим является природа полупроницаемых мембран. А также есть вероятность, что переход двухвалентного железа в трехвалентное может происходить под действием микроорганизмов. Американские исследования выявили железобактерии, обнаруженные в промышленном обратном осмосе, способные окислять Fe2+ в Ре3+.
Солей марганца меньше, чем солей железа. Также они обладают лучшей растворимостью, чем соли железа, поэтому уничтожать их сложнее. В основном их удаляют благодаря фильтрам с специальной загрузкой, регенерирующие перманганатом калия (марганцовка) [5].
Для очистки мембран от соединений железа применяют гипохлорит натрия. После окисления гипохлоритом вода подается на блок ультрафильтрации для предварительной очистки обратноосмотического обессоливания. После ультрафильтрационной очистки воду направляют на стадию обратного осмоса для снижения содержания солей жесткости [6].
4. Отложения кремния;
При насыщении раствора кремнийская кислота претерпевает полимеризацию, образуя нерастворимый коллоидный диоксид кремния или силикагель. Этот диоксид оседает на поверхности обратноосмотических мембран. Скорость образования осадков кремнийсодержащих кислот зависит от скорости их полимеризации, которая увеличивается при повышении концентрации. Кремнийсодержащая кислота проявляет селективное химическое взаимодействие. К примеру, она может взаимодействовать с катионами железа со степенью окисления +3, в то время как остается абсолютно инертной по отношению к ионам железа со степенью окисления +2. При увеличении значения рН выше 7, кремнийсодержащая кислота образует силикатный анион (^Ю32-]п), который может реагировать с кальцием, магнием, железом, марганцем или алюминием, образуя нерастворимые силикаты. Эти химические реакции создают стойкие коллоидные образования, которые нельзя удалить ни фильтрованием, ни отстаиванием. Необходимо отметить, что силикаты кальция и железа, подвергнутые отверждению (например, в результате нагрева), превращаются в очень прочный материал. [7].
5. Биологические отложения (ил биологический, водоросли, плесень, грибы) .
При работе обратноосмотических мембран накапливается слизь внутри корпуса, где расположены мембраны. Такая же слизь - биопленка, находится и внутри самой обратноосмотической мембраны. При определенных условиях биопленка может разрушить верхний активный слой мембраны, достигнув ее поддерживающего слоя, у которого размер пор сопоставим с размерами бактерий. Это представляет опасность, поскольку такая ситуация может способствовать проникновению патогенных микроорганизмов и вирусов из исходной воды в пермеат [8].
Анионные суфрактанты (поверхностно-активные вещества, ПАВ) хорошо удаляют биологическую пленку и силикатные отложения с поверхности мембраны осмоса. Надуксусная кислота прекрасно справляется с биологическим загрязнением и может применяться для установок обратного осмоса. Однако это соединение требует крайней осторожности в использовании.
На сегодняшний день существует два способа проведения очистки: гидравлическая и химическая очистка [9].
Гидравлическая промывка проводится постоянно и способна очистить мембраны от легких загрязнений, смыть с поверхности неадсорбированные соединения и бактерии. Обычно данный процесс автоматизирован.
Химическая промывка проводится с участием растворов химических реагентов и способствует их
растворению и физико-химическому отделению при контакте с промывным раствором. Частота промывки зависит от многих факторов и устанавливается экспериментально конкретно в каждом случае. Хорошим примером является очистка мембран с промежутком одного раза в 3-12 месяцев.
Предвестниками проведения химической промывки являются [10]:
- уменьшение использования пермеата на 15-20%;
- рост показателей электропроводности пермеата на 15-20%;
- снижение качества пермеата на 15-20%;
- время перепада давлений между исходной водой и концентратом увеличивается до 15-20% от первоначальной величины.
Химическая промывка различается из-за разнообразных загрязнений в каждом случае. Комплексность процесса заключается в том, что часто присутствуют загрязнения различного характера, требующие последовательной очистки с использованием растворов с низким и высоким уровнем кислотности.
На сегодняшний день известны некоторые способы очистки мембран. Способ удаления отложений и биозагрязнений из мембранных элементов обратноосмотических и нанофильтрационных установок, включающий пропускание высокоскоростного потока эмульсии газа в растворе хлорида натрия с концентрацией от 0,5 до 50 г/дм3 при расходе газа от 0,1 до 120 дм3/(сек м2) через поперечное сечение мембранного элемента жидкости по концентратному каналу мембранного модуля [11].
В борьбе с забиванием мембранных пор особенно эффективны методы химической очистки, необходимо правильно подбирать концентрацию очищающего агента и время очистки [12]. В качестве регенерирующих веществ могут использоваться:
- сильные (фосфорная) и слабые (лимонная) кислоты;
- щелочи (гидроксид натрия);
- ферменты;
- комплексообразователи (этилендиаминтетрауксусная кислота);
- дезинфицирующие средства (^02 и NaOCl);
- органические растворители.
Есть известный способ очистки фильтров, включающий очистку в 4 этапа: на первом этапе для травления осадков применяется моющий состав на основе лимонной кислоты, на втором и третьем этапах (грубой и тонкой очистки соответственно) применяется щелочной моющий агент, представляющий собой смесь гидроксида натрия и додекансульфоната натрия, или смесь, содержащую динатрийэтилендиаминтетраацетата и додекансульфоната натрия; и щелочное моющее средство - смесь, содержащую MCT511 (Kleen™), динатрий-этилендиаминтетраацетата и додекансульфоната натрия, с последующим четвертым этапом стерилизации [13].
Учитывая, что вопрос оптимизации реагентного состава для химической промывки мембран является актуальным, то в экспериментальной части данной работы был апробирован кислотный состав с включением ПАВ.
Для апробирования и определения эффективности химических промывочных растворов была разработана и собрана лабораторная установка обратноосмотической системы. Система представляла собой мембранные блоки, соединительную арматуру, накопительные емкости для концентрата и пермеата, насосы и пусковой шкаф. Установка работала в течение трех месяцев за это время узкие поры мембран адсорбировали органические и неорганические примеси, в результате увеличилось начальное давление и снизилась производительность на 25% [14].
Анализ воды, пропускаемый через мембранный блок представлен в таблице 1. Для анализа были
выбраны ключевые показатели, которые позволили наиболее полно охарактеризовать природу отложений. Для подтверждения данной информации после останова установки мембранный блок разобрали и провели анализ осадка, взятого с поверхности мембраны. Для анализа использовали ИК спектрофотометр фирмы Shimadzu. Результаты качественного анализа представлены в разделе результаты.
Для проведения качественного анализа твердого осадка использовалась установка гидропресса. Изначально в агатовой ступке истиралась навеска осадка с бромидом калия, далее смесь просушивалась и далее уже прессовалась в форме таблетки. Для эффективного анализа существуют важные ограничения по степени влагосодержания навески, а также размеру частиц (не более 1 мкм). После подготовительных мероприятий проба анализировалась на ИК-Фурье спектрометр IRAffinity-1S. Высокая чувствительность спектрометра в своем классе: соотношение сигнал/шум 30000:1, что позволяет определять примеси на предельно низком уровне.
После анализа твердых отходов можно было приступить к экспериментальной промывке мембранного блока, который состоял из нескольких модулей. Для этого был собран промывочный стенд, который включал в себя: соединительную арматуру, насос, емкость для промывочного раствора. Предварительно снятые мембраны помещались в промывочный стенд. Учитывая, что после эксплуатации мембран в течение трех месяцев степень загрязненности была не критичная, то время промывки мембран составило 3 часа. Промывку можно было разделить на несколько этапов:
- приготовление промывочного раствора на основе пермеата необходимой концентрации;
- проверка эксплуатационных характеристик мембран согласно паспорту. Четкое выдерживание температурного режима и водородного показателя;
- установка рабочего режима с рабочей циркуляционной скоростью. Выход на рабочие характеристики промывки должен быть плавным, без резкого увеличение скорости промывного раствора. Подобный способ позволит избежать протечек в стыковочных элементах и не приведет к деформации мембран.
- промывка химическим раствором осуществляется в течение 1,5 часов и далее блок переключается на промывку пермеатом. Процесс чистовой отмывки длится в течение 60-70 минут. В процессе отмывки периодически отбирались анализы на остаточное содержание отмывочной композиции в сливе (ПАВ, водородный показатель).
В качестве промывочной композиции была использована кислотная композиция JurdySoftM4330. Данный концентрат предназначен для удаления минеральных отложений кальциево-железистого происхождения. Для эксперимента готовился 10% раствор данного реагента.
Для проведения эксперимента с использованием обратноосмотической установки использовалась вода со следующим качественно-количественным составом (таблица 1).
Таблица
Качественно-количественный состав воды, участвующей в эксперименте
№ Показатель Значение
п/п
1 Жесткость общая, мг-э/л 2,5
2 Железо общее, мкг/л 190
3 Силикаты БЮ2,мкг/л 5500
4 УЭП, мкСм/см 450
5 Перманганатная окисляемость, мгО2/л 2,8
На основе анализа видно, что преобладают ионы жесткости, селикаты, а также общее железо. После отработки в течение трех месяцев установки обратного осмоса был снят мембранный модуль и отобран твердый осадок. Результаты представлены в виде спектра на рис.1.
Современные технологии подготовки воды базируются на баромембранных технологиях. Данные методы весьма эффективны, но в процессе эксплуатации происходит снижение производительности за счет загрязнения поверхности мембраны.
В ходе работы авторами были результаты на лабораторной обратноосмотической установке. Были отобраны отложения с поверхности отработавших цикл мембран и проведен ИК-спектрофотометрический компонентный анализ. На основании полученных данных была подобрана отмывочная композиция, которая позволила мембранам вернуть свои первоначальные характеристики.
Схема подбора отмывочной композиции на основе качественного анализа отложений позволяет увеличить эффективность промывок до 90-95%, а также понизить химическую деструкцию мембран за счет подбора щадящей дозы отмывочной композиции. Список использованной литературы:
1. Беликова С.Е. Водоподготовка // Справочник для профессионалов. М.: 2007. С. 210-213.
2. Высоцкий С.П. Загрязнение мембран в обратноосмотических установках и методы продления ресурса мембран. Донецк: АДИ ГВУЗ ДонНТУ, 2010.С. 67-70.
3. Дытнерский Ю. И. Обратный осмос и ультрафильтрация. М.: 1978. С. 37-40.
4. Мулдер М. Введение в мембранную технологию.1999. С. 219-223.
5. Рябчикова Б.Е. Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования. М: 2004. С. 216-220.
6. Свитцов А.А. Введение в мембранную технологию. М: 2006. 207 с.
7. Федоренко В.И. Ингибирование осадкообразования в установках обратного осмоса // Критические технологии. Мембраны изд. ВНИИ Пищевой Биотехнологии РАСХН. 2003. № 2(18). С. 18-20.
8. Федоренко В.И., Кирякин И.Е. Производство ультрачистой воды с применением двухступенчатого обратного осмоса // Критические технологии. Мембраны изд. ВНИИ Пищевой Биотехнологии РАСХН. 2004. № 4(24). С. 56-58.
9. Черкасов С.В. Обратный осмос. Теория и практика применения // Мировые водные технологии.2017.№5. С. 3-5.
10.Черкасов С.В. Обратный осмос. Теория, практика, рекомендации // Сантехника, отопление, кондиционирование. 2005. №11. С. 10-12.
11.Terstrier M.L., Bender G.M., Benoit D.J. Physical and chemical wastewater treatment // Journal of the Technical Councils of the Amer. Soc. of Civ. Eng., 1980, P. 73-91.
12.Janette W.,Tim V. H.Current problems of oily wastewater treatment // Agromisa Foundation and CTA, Wageningen: 2006. P. 13-16.
© Иркешев Н.С., Власова А.Ю., 2024
УДК 629.7
Комисарова Г.Н.
курсант 2 курса УИГА, г. Ульяновск, РФ Научный руководитель: Шагарова А.А.
доцент УИГА, кандидат технических наук
г. Ульяновск, РФ
СРЕДСТВА АВИАЦИОННОЙ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
Аннотация
В статье обсуждается важность современных шагов по улучшению авиационной электросвязи и передаче данных для развития авиационной навигационной системы России. Описывается проблема ограниченной зоны действия средств очень высокой частоты и потери сигнала на низких высотах, особенно актуальные для малой авиации и БПЛА. В статье предлагается использовать спутниковую связь как решение данной проблемы, обсуждаются преимущества данного подхода, такие как безграничный охват, высокая скорость передачи, точность и бесперебойность передачи
Ключевые слова:
авиационная навигационная система, улучшение, авиационная электросвязь, передача данных, безопасность полетов, радиосвязь, беспилотные летательные аппараты.
Развитие авиационной навигационной системы России невозможно без современных шагов по улучшению авиационной электросвязи и передаче данных. Для обеспечения безопасности полетов критически важна непрерывная и надежная радиосвязь между пилотируемыми и беспилотными воздушными судами, наземными центрами обслуживания воздушного движения и станциями внешнего пилота. На данный момент основным средством подвижной радиосвязи являются средства очень высокой частоты (ОВЧ).
Однако эти средства имеют ограниченную зону действия, особенно на низких высотах, что часто встречается в малой авиации и среди беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Наличие препятствий способствует потере сигнала. Потеря связи во время полета считается серьезным инцидентом, и радиосвязь считается потерянной, если обмен сообщениями не восстанавливается в течение пяти минут.
В данной работе предлагается вариант решения данной проблемы с помощью систем спутниковой
связи
Особенностью передачи данных по спутниковой связи для беспилотных средств имеют ряд отличительных характеристик, которые необходимо учитывать при проектировании и эксплуатации таких систем.
