Дистиляція − ефективний процес очищення води
DOI:
https://doi.org/10.47414/na.12.2.2024.305036Ключові слова:
дистиляція, точка кипіння, етанол, очищення, водаАнотація
Мета. Ми всі згодні з принципом, що вода − це життя. При цьому, отримання питної води, яка відповідає стандартам Всесвітньої організації охорони здоров’я, є складним, а часом і дорогим процесом. Основною метою цього дослідження було виділення складових компонентів із розчину, з одного боку, і очищення води, з іншого боку.
Методи. Враховуючи те, що очищення розчинів є складною проблемою, було виконано лабораторні експерименти з метою вилучення шкідливих елементів. У порівняльному дослідженні вивчали два різні методи розділення у водно-етанольному розчині 10 мл. За першим методом виконували дистиляцію при низькому тиску й температурі вище 78,5 °C, у результаті якого було виділено лише 0,6 мл дистиляту (етанолу), що є дуже низьким виходом. За другим методом було виконано три аналізи з використанням дистиляційної колонки з різними об’ємами суміші вода-етанол. Використовували різні параметри й експериментальні методики з чітко визначеними цілями та безпосереднім впливом на отримані результати.
Результати. Загалом можна сказати, що отримані результати чіткі та значимі. Крім того, проведені випробування дозволили отримати задовільні результати щодо виходу й очищення. Крім того, найкращі результати були отримані в розчині 6 мл етанолу та 4 мл води з дистилятом = 6 мл і залишком = 0 мл (максимальне вилучення етанолу з розчину). Це та причина, з якої дистиляція є найкращим методом для розділення, очищення та вилучення речовин із суміші розчинів.
Висновки. На підставі отриманих результатів ми можемо зробити висновок про те, що дистиляція є одним із найкращих методів розділення, які практикуються. Проста дистиляція (з простою конструкцією апарату для розділення), за принципом і методологією, застосовується лише в тому випадку, якщо точки кипіння компонентів різні. В іншому випадку рекомендується застосовувати процес фракційної дистиляції (апарати складної конструкції).
Посилання
Lottermoser B. (2014). Mine Wastes. Berlin: Springer Berlin.
Lottermoser, B. G. (2011). Recycling, reuse and rehabilitation of mine wastes. Elements, 7(6), 405–410. doi: 10.2113/gselements.7.6.405
Jia, F., & Wang, J. (2017). Separation of cesium ions from aqueous solution by vacuum membrane distillation process. Progress in Nuclear Energy, 98, 293–300. doi: 10.1016/j.pnucene.2017.04.008
Marion, P., Bernela, B., Piccirilli, A., Estrine, B., Patouillard, N., Guilbot, J., & Jérôme, F. (2017). Sustainable chemistry: how to produce better and more from less? Green Chemistry, 19(21), 4973–4989. doi: 10.1039/C7GC02006F
Seader, J. D., Henley, E. J., & Roper, D. K. (2006). Separation process principles. Chichester: John Wiley.
Adhikari, S., & Fernando, S. (2006). Hydrogen membrane separation techniques. Industrial & Engineering Chemistry Research, 45(3), 875–881. doi: 10.1021/ie050644l
Boutebba, K., Bouamrane, A., Ganaoui, N., & Bouziane, M. T. (2019). Water supply performance evaluation of the public service of drinking water Case study: East of Algeria. Journal of Water and Land Development, 40(1), 53–58. doi: 10.2478/jwld-2019-0005
Arain, M. B., Ullah, I., Niaz, A., Shah, N., Shah, A., Hussain, Z., ... Kazi, T. G. (2014). Evaluation of water quality parameters in drinking water of district Bannu, Pakistan: Multivariate study. Sustainability of Water Quality and Ecology, 3(4), 114–123. doi: 10.1016/j.swaqe.2014.12.005
Grasso, G., Galiano, F., Yoo, M. J., Mancuso, R., Park, H. B., Gabriele, B., ... Drioli, E. (2020). Development of graphene-PVDF composite membranes for membrane distillation. Journal of Membrane Science, 604, Article 118017. doi: 10.1016/j.memsci.2020.118017
He, F., Duan, J., Zhao, J., Li, H., Sun, J., Huang, M., & Sun, B. (2021). Different distillation stages Baijiu classification by temperature-programmed headspace-gas chromatography-ion mobility spectrometry and gas chromatography-olfactometry-mass spectrometry combined with chemometric strategies. Food Chemistry, 365, Article 130430. doi: 10.1016/j.foodchem.2021.130430
Sadasivuni, K. K., Panchal, H., Awasthi, A., Israr, M., Essa, F. A., Shanmugan, S., ... Khechekhouche, A. (2022). Ground water treatment using solar radiation-vaporization and condensation-techniques by solar desalination system. International Journal of Ambient Energy, 43(1), 2868–2874. doi: 10.1080/01430750.2020.1772872
Wang, Y., Cui, P., Ma, Y., & Zhang, Z. (2015). Extractive distillation and pressure‐swing distillation for THF/ethanol separation. Journal of Chemical Technology & Biotechnology, 90(8), 1463–1472. doi: 10.1002/jctb.4452
Zhang, Y., Jia, C., Zhang, Y., Yang, S., Dong, Y., Wei, D., ... Qin, J. C. (2019). Chemical variability in volatile composition among five species of genus Solidago (Asteraceae). Biochemical Systematics and Ecology, 84, 42–46. doi: 10.1016/j.bse.2019.03.006
Hosseinifar, P., & Shahverdi, H. (2021). A predictive method for constructing the distillation curve of petroleum fluids using their physical bulk properties. Journal of Petroleum Science and Engineering, 200, Article 108403. doi: 10.1016/j.petrol.2021.108403
Guo, J., Fortunato, L., Deka, B. J., Jeong, S., & An, A. K. (2020). Elucidating the fouling mechanism in pharmaceutical wastewater treatment by membrane distillation. Desalination, 475, Article 114148. doi: 10.1016/j.desal.2019.114148
Yang, R. J., Liu, C. C., Wang, Y. N., Hou, H. H., & Fu, L. M. (2017). A comprehensive review of micro-distillation methods. Chemical Engineering Journal, 313, 1509–1520. doi: 10.1016/j.cej.2016.11.041
Zhao, X., Wang, Y., Li, D. S., Bu, X., & Feng, P. (2018). Metal–organic frameworks for separation. Advanced Materials, 30(37), Article 1705189. doi: 10.1021/cr200190s
Górak, A., & Sorensen, E. (Eds.). (2014). Distillation: fundamentals and principles. Academic Press.
Macedonio, F., & Drioli, E. (2008). Pressure-driven membrane operations and membrane distillation technology integration for water purification. Desalination, 223(1–3), 396–409. doi: 10.1016/j.desal.2007.01.200
Lei, Z., Li, C., & Chen, B. (2003). Extractive distillation: a review. Separation & Purification Reviews, 32(2), 121–213. doi: 10.1081/SPM-120026627
Gerbaud, V., Rodriguez-Donis, I., Hegely, L., Lang, P., Denes, F., & You, X. (2019). Review of extractive distillation. Process design, operation, optimization and control. Chemical Engineering Research and Design, 141, 229–271. doi: 10.1016/j.cherd.2018.09.020
Sandid, A. M., Bassyouni, M., Nehari, D., & Elhenawy, Y. (2021). Experimental and simulation study of multichannel air gap membrane distillation process with two types of solar collectors. Energy Conversion and Management, 243, Article 114431. doi: 10.1016/j.enconman.2021.114431
Matsuura, T., & Khayet, M. (2011). Membrane distillation: principles and applications. Elsevier.
El-Bourawi, M. S., Ding, Z., Ma, R., & Khayet, M. (2006). A framework for better understanding membrane distillation separation process. Journal of Membrane Science, 285(1–2), 4–29. doi: 10.1016/j.memsci.2006.08.002
Edreder, E. A., Mujtaba, I. M., & Emtir, M. (2011). Optimal operation of different types of batch reactive distillation columns used for hydrolysis of methyl lactate to lactic acid. Chemical Engineering Journal, 172(1), 467–475. doi: 10.1016/j.cej.2011.06.027
Lieberman, N. P., & Lieberman, E. T. (2008). A working guide to process equipment (pp. 509–510). New York: McGraw-Hill.
Wauquier, J. (1995). Petroleum Refining, separation processes. 2nd ed. Technip: Paris.
Al-louch, R. M. (2006). Automatisation d’une installation de distillation. Institut Supérieur Industriel, école polythechnique fédérale de Lausanne. Retrieved from https://www.epfl.ch/labs/la/wp-content/uploads/2018/08/Allouch.Rapport.pdf
