Ученые Томского политехнического университета предложили новый способ очистки промышленных сточных вод и питьевой воды от вредных, в том числе токсичных и горючих примесей, путем взрывного разрушения капель. Результаты исследований опубликованы в International Journal of Thermal Sciences, популярно о них рассказывает пресс-служба университета.

Разработанная томскими учеными технология очистки предполагает несколько этапов. На первом этапе загрязненную воду преобразуют в эмульсии и суспензии: для создания эмульсий в воду добавляют жидкости, нерастворимые в воде, а для суспензий — твердые вещества, которые распределяются в воде в виде мельчайших частиц во взвешенном состоянии.  На втором этапе эмульсии и суспензии впрыскивают в специализированную нагревательную камеру, в которой каждая капля, содержащая примеси, нагревается до относительно невысоких температур — 300–500 ºC. При нагревании возникает перепад давления на границе разнородных компонентов капли (в эмульсии — двух жидкостей, а в суспензии — жидкости и твердых частиц). Перепад давления приводит к взрывному разрушению межфазных границ. Из исходной родительской капли образуется аэрозоль — множество капель, некоторые из которых при нагревании тоже взрываются и измельчаются. Эти процессы протекают в виде цепных реакций. Таким образом ученым удается быстро разделить примеси и воду.

«При нагревании вода испаряется, негорючие примеси выпадают в осадок, а горючие — выгорают. Затем водяной пар конденсируется и мы получаем очищенную воду, которая может быть повторно использована, например, для технологических нужд. В промышленных масштабах такая термическая очистка может производиться в теплообменных камерах различной конструкции при использовании разных греющих сред, например, в контактных теплообменных аппаратах. Такие установки конструктивно похожи на сушильные аппараты с распылительными насадками или на контактные водонагреватели. Для очистки сильно загрязненной воды можно использовать огневой метод с применением топливных горелок», - цитируются в сообщении пояснения руководителя научного коллектива, профессора ТПУ Павла Стрижака.



Фото: Видеофрагменты экспериментов, иллюстрирующие три режима кипения и распада исследуемых капель (воды и керосина).

По словам разработчиков, преимущества метода заключаются в том, что он позволяет эффективно удалять из воды химически агрессивные, токсичные и горючие примеси. Как полагают ученые, метод можно будет использовать для очистки технологических вод на промышленных химических, нефтехимических, металлургических предприятиях и в целлюлозно-бумажном производстве, поскольку он экономически оправдан при сочетании нескольких загрязняющих примесей. Также технология позволит использовать вторичные энергоресурсы. Например, тепло дымовых газов функционирующей на территории промпредприятия котельной можно будет утилизировать в водоочистной установке.

Исследование поддержано грантом Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых и докторов наук.