Отправить статью по E-mail 
Применение модели последовательных сопротивлений для описания процесса ультрафильтрационной очистки отработанного моторного масла
- Авторы: Маркелов А.В.1,2, Осадчий Ю.П.3
-
Учреждения:
- Ярославский государственный технический университет (ЯГТУ)
- Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН
- Ивановский государственный политехнический университет
- Выпуск: Том 97, № 11-12 (2024)
- Страницы: 795-802
- Раздел: Особые технологические процессы
- URL: https://innoscience.ru/0044-4618/article/view/681628
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0044461824110070
- EDN: https://elibrary.ru/PTNOLY
- ID: 681628
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Аннотация
Исследован процесс регенерации отработанных моторных масел с использованием ультрафильтрационных полимерных мембран на основе фторопласта. Показано, что на сопротивление массопереносу через мембрану в процессе ультрафильтрации отработанных моторных масел оказывает значительное влияние концентрирование в примембранном слое задерживаемых продуктов деструкции масла. В результате проведенных экспериментов была определена зависимость сопротивления концентрационной поляризации от времени. Полученная эмпирическая зависимость использовалась для численно-аналитического решения задачи по определению удельной производительности мембран и концентрации продуктов окисления масла в питающем резервуаре. Верификация модели путем сравнения экспериментальных и расчетных значений концентрации примесей показала погрешность не более 5%, а удельной производительности — в пределах 10–15%. Данный подход можно использовать для определения периодичности профилактических воздействий по восстановлению проницаемости мембран в инженерных расчетах подобных баромембранных аппаратов.
Полный текст
Об авторах
А. В. Маркелов
Ярославский государственный технический университет (ЯГТУ); Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: aleksandr203.37@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7125-6570
д.т.н.
Россия, 150023, г. Ярославль, Московский пр., д. 88; 119991, ГСП-1, г. Москва, Ленинский пр., д. 29Ю. П. Осадчий
Ивановский государственный политехнический университет
Email: aleksandr203.37@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2279-0990
д.т.н.
Россия, 153000, г. Иваново, Шереметевский пр., д. 21Список литературы
- Выборнова Т. С., Власова Г. В., Пименов Ю. Т. Очистка минеральных и синтетических моторных масел от механических примесей посредством физических воздействий // Сетевое издание «Нефтегазовое дело». 2023. № 2. С. 172–184. https://dx.doi.org/10.17122/ogbus-2023-2-172-184
- Jurny M., Elbourawi M., Zorgani E. Recycling of used engine oil using extraction by single solvent // Am. J. Chem. Eng. 2023. V. 11. N 2. P. 33–38. https://doi.org/10.11648/j.ajche.20231102.11
- Pinheiro C. T., Quina M. J., Gando-Ferreira L. M. Management of waste lubricant oil in Europe: A circular economy approach // Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. 2021. V. 51. P. 2015–2050. https://doi.org/10.1080/10643389.2020.1771887
- Остриков В. В., Афоничев Д. Н., Оробинский В. И., Балабанов В. И. Удаление продуктов старения из работающих моторных масел без их слива из картеров двигателей машин // Химия и технология топлив и масел. 2020. № 3 (619). С. 18–21. https://www.elibrary.ru/kklsjd [Ostrikov V. V., Afonichev D. N., Orobinskii V. I., Balabanov V. I. Removal of aging products from
- working motor oils without draining them from engine crankcases // Chemistry and Technology of Fuels and Oils. 2020. V. 56. N 3. P. 347–351. https://doi.org/10.1007/s10553-020-01162-2].
- Sholl D. S., Lively R. P. Seven chemical separations to change the world // Nature. 2016. V. 532. N 7600. P. 435–437. 10.1038/532435a' target='_blank'>https://doi.org/doi: 10.1038/532435a
- Картошкин А. П. Концепция сбора и переработки отработанных смазочных масел // Химия и технология топлив и масел. 2003. № 4 (518). С. 3–5. https://elibrary.ru/phgvxr?ysclid=m5u00243pb769144386 [Kartoshkin A. P. The notion of collection and treatment of spent lube oils // Chemistry and Technology of Fuels and Oils. 2003. V. 39. N 4. P. 155–158. https://doi.org/10.1023/A:1025436609440].
- Mandloi H., Thakur L. S. A Review on recycle of waste lubricant oil and its properties enhancement // Int. J. Res. Appl. Sci. Eng. Technol. 2023. N 11. P. 4368–4371. https://doi.org/10.22214/ijraset.2023.54461
- Nissar A., Hanief M., Mir F. Q. Critical retrospection and evaluation of waste engine oil recycling methods // Int. J. Energy Water Resour. 2023. N 7. P. 453–464. https://doi.org/10.1007/s42108-023-00240-5
- Nebesskaya A., Kanateva A., Borisov R., Yushkin A., Volkov V., Volkov A. Polyacrylonitrile ultrafiltration membrane for separation of used engine oil // Polymers. 2024. V. 16. N 20. ID 2910. https://doi.org/10.3390/polym16202910
- Sarkar S., Datta D., Deepak K. S., Mondal B. K., Das B. Comprehensive investigation of various re-refining technologies of used lubricating oil: A review // J. Mater. Cycles Waste Manag. 2023. N 25. P. 1935–1965. https://doi.org/10.1007/s10163-023-01685-w
- Markelov A. V., Sokolov A. V. Regeneration of ultrafiltration membranes in the process of separating oil-water systems // ChemChemTech. 2023. V. 66. N 1. P. 114–119. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20236601.6718
- Markelov A. V., Nebesskaya A. P., Shvorobey Yu. V., Yushkin A. A., Volkov A. V., Volkov V. V. Regeneration of used engine oil with ultra filtration membranes // Processes of Petrochemistry and oil Refining. 2024. N 4. P. 1064–1071. https://doi.org/10.62972/1726-4685.2024.4.1064
- Федосов С. В., Маркелов А. В., Соколов А. В., Осадчий Ю. П. Коагуляция и ультрафильтрация: гибридный процесс очистки отработанных моторных масел // Мембраны и мембран. технологии. 2022. Т. 12. № 5. С. 341–350. https://doi.org/10.31857/S2218117222050054 [Fedosov S. V., Markelov A. V., Sokolov A. V., Osadchy Yu. P. Coagulation and ultrafiltration: A hybrid process for purification of used engine oils // Membranes and Membrane Technologies. 2022. V. 4. N 5. P. 297–305. https://doi.org/10.1134/S2517751622050055].
- Wang L., Cao T., Dykstra J. E., Porada S., Biesheuvel P. M., Elimelech M. Salt and water transport in reverse osmosis membranes: Beyond the solution-diffusion model // Environ. Sci. Technol. 2021. V. 55. N 24. P. 16665–16675. https://doi.org/10.1021/acs.est.1c05649
- Ho C.-C. A combined pore blockage and cake filtration model for protein fouling during microfiltration // J. Colloid Interface Sci. 2000. V. 232. N 2. P. 389–399. https://doi.org/10.1006/jcis.2000.7231
- Жужиков В. А. Теория и практика фильтрования суспензий. М.: Химия, 1971. С. 24–41.
- Waite T. D., Schäfer A. I., Fane A. G., Heuer A. Colloidal fouling of ultrafiltration membranes: Impact of aggregate structure and size // J. Colloid Interface Sci. 1999. V. 212 (2). Р. 264–274. https://doi.org/10.1006/jcis.1998.6040
- Costa A. R., de Pinho M. N., Elimelech M. Mechanism of colloidal natural organic matter in ultrafiltration // J. Membr. Sci. 2006. V. 281. P. 716–725. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2006.04.044
- Дытнерский Ю. И. Баромембранные процессы. Теория и расчет. М.: Химия, 1986. С. 59–61.
Дополнительные файлы
Доп. файлы
Действие
1.
JATS XML
2.
Рис. 1. Различные типы сопротивлений массопереносу через мембрану. Rp — перекрывание пор, Ra — адсорбция, Rm — мембрана, Rcp — слой повышенной концентрации растворенных веществ.
Скачать (86KB)
3.
Рис. 2. Принципиальная схема лабораторной установки. 1 — резервуар с ОММ, 2 — насос, 3 — трубчатый мембранный модуль, 4 — вентиль для заполнения резервуара, 5 — вентиль для отвода концентрата. М0, с0 — масса (кг) и концентрация примесей в потоке отработанного масла в резервуаре (кг·кг–1) в начальный момент времени при τ = 0; Jf, Jk, Jp — соответственно массовые расходы масла на входе в мембранный модуль, в концентрате и пермеате (кг·с–1); сf, сk, сp — соответственно массовые концентрации вредных примесей в потоках масла на входе в мембранный модуль, в концентрате и пермеате; φ — коэффициент селективности; dМ — изменение массы масла в резервуаре за единицу времени dτ.
Скачать (126KB)
4.
Рис. 3. Удельная производительность мембраны УФФК по чистому моторному маслу марки Лукойл Luxe 5W40.
Скачать (33KB)
5.
Рис. 4. Изменение гидравлического сопротивления на мембране УФФК в зависимости от времени при Δp = 0.4 МПа, t = 363 K, υ = 5 м·с–1.
Скачать (54KB)
6.
Рис. 5. Изменение концентрации асфальто-смолистых примесей в процессе ультрафильтрации отработанных моторных масел через мембрану УФФК в исходном резервуаре во времени. 1 — экспериментальные данные, 2 — расчетные значения.
Скачать (44KB)
7.
Рис. 6. Изменение удельной производительности мембраны УФФК при ультрафильтрации отработанного моторного масла во времени. 1 — расчетные значения, 2 — экспериментальные данные.
Скачать (45KB)
