Efektivita odsolování škálovatelnou vícekomorovou jednotkou šokové elektrodialýzy jako funkce bezrozměrného proudu

DSpace Repository

Show simple item record

dc.contributor Tvrzník David, Ing. Ph.D. : 66634
dc.contributor.advisor Marek Jaromír, Ing. Ph.D. : 64106
dc.contributor.author Čížek, Jan
dc.date.accessioned 2020-09-22T18:40:18Z
dc.date.available 2020-09-22T18:40:18Z
dc.date.submitted 2019-10-9
dc.identifier.uri https://dspace.tul.cz/handle/15240/157753
dc.description.abstract Zavedené elektromembránové procesy, jako je elektrodialýza a elektrodeionizace, představují významnou skupinu technologií pro desalinaci vody, selektivní separaci látek či přípravu ultra-čisté vody napříč různými sektory lidského působení. Šoková elektrodialýza (SED) je vznikající, odvozená metoda, která využívá nadlimitního proudu k indukci takzvaného deionizačního šoku a rozšíření iontově ochuzených mezních vrstev membrán do prostoru porézního média. Tím umožňuje produkci čisté, deionizované vody v jednom desalinačním kroku a překonává některé limity stávajících elektrochemických procesů, jako je koncentrační polarizace a limitní proudová hustota.Doposud byly funkce šokové elektrodialýzy demonstrovány pouze na malých laboratorních zařízeních s kapacitou v řádech setin, maximálně desetin mililitru vyprodukovaného odsoleného roztoku za minutu. Tato diplomová práce se věnuje testování a charakterizaci přepracované a ve všech ohledech zvětšené šokově-elektrodialyzní jednotky s o jeden až dva řády větší kapacitou a designem umožňujícím zapojení několika desalinačních komor současně, která byla vyvinuta ve spolupráci s firmami MemBrain s.r.o a MEGA a.s. Experimentální výsledky ukazují schopnost odstranit více než 99 % solí v závislosti na vloženém napětí v potenciostatickém režimu a bezrozměrném parametru, který škáluje průchozí proud proudem limitním, v režimu galvanostatickém. Výkon zařízení je rovněž funkcí velikosti pórů a povrchového náboje porézního média stejně jako jeho tvaru a velikosti. Práce též hodnotí a diskutuje výsledky zcela prvních experimentů provedených na dvoukomorovém uspořádání SED. Ačkoliv naměřená data ukazují zvýšenou spotřebu elektrické energie a destabilizaci výkonu dvoukomorového zařízení, konstrukční změny rozdělovače, optimální výběr porézního média a dalších funkčních prvků, mohou významně zlepšit efektivitu procesu i funkčnost celého zařízení. cs
dc.description.abstract Incumbent electromembrane processes including electrodialysis and electrodeionization present important technologies for desalination, selective separation and ultra-pure, industrial water production. Shock electrodialysis (SED) is a rising technology, that utilizes over-limiting current to induce a deionization shock and expand the ion-depleted zones from the membranes into a porous medium. With that, SED is capable of production of fresh, deionized water in single-step desalination process and therefore overcomes some of the limits associated with the common technologies, such as concentration polarization and limiting current.Up until now, SED functionalities have been demonstrated only on small scale laboratory units with very low capacities. This thesis focuses on characterization of redesigned, in all dimensions larger shock electrodialysis unit with one to two order of magnitude larger water production capacity and multi-stack ready design, that was developed in cooperation with Czech companies Membrain s.r.o. and MEGA a.s. Results discover the ability to remove more than 99 % of present ions, depending on applied voltage in potentiostatic mode and dimensionless parameter, that scales the applied current by the limiting current, in galvanostatic mode. The performance of the device is also a function of the pore size and surface charge of the porous medium as well as its size and shape. In this work, also early results achieved on two-stack arrangement of the SED unit are reported. Although the presented data show increment in energy consumption and destabilization of the process, design changes to the separator, optimization of the porous material and other functional components may significantly improve the effectivity of the process and performance of the device itself. en
dc.format 73 s
dc.format.extent Žádné
dc.language.iso cs
dc.relation.isbasedon par[1] DENG, Daosheng, E. Victoria DYDEK, Ji-Hyung HAN, Sven SCHLUMPBERGER, Ali MANI, Boris ZALTZMAN a Martin Z. BAZANT, 2013. Overlimiting Current and Shock Electrodialysis in Porous Media. Langmuir. tp29tp(52), 16167?16177. ISSN~0743-7463. Dostupné z:~doi:10.1021/la4040547. par[2] BAZANT, Martin Z., Ethelmae Victoria DYDEK, Daosheng DENG a Ali MANI, 2011. Method and Apparatus for Desalination and Purification. 20110308953. 22. par[3] NIKONENKO, Victor V., Anna V. KOVALENKO, Mahamet K. URTENOV, Natalia D. PISMENSKAYA, Jongyoon HAN, Philippe SISTAT a Gérald POURCELLY, 2014. Desalination at overlimiting currents: State-of-the-art and perspectives. Desalination. tp342tp, Special Issue: Electromembrane Processes for Desalination, 85?106. ISSN~0011-9164. doi:10.1016/j.desal.2014.01.008. par[4] NAM, Sungmin, Inhee CHO, Joonseong HEO, Geunbae LIM, Martin Z. BAZANT, Dustin Jaesuk MOON, Gun Yong SUNG a Sung Jae KIM, 2015. Experimental Verification of Overlimiting Current by Surface Conduction and Electro-Osmotic Flow in Microchannels. Physical Review Letters. tp114tp(11), 114501. ISSN~0031-9007.~doi:10.1103/PhysRevLett.114.114501. par[5] MISHCHUK, N. A. a P. V. TAKHISTOV, 1995. Electroosmosis of the second kind. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. tp95tp(2), 119?131. ISSN~0927-7757. doi:10.1016/0927-7757(94)02988-5. par[6] ZABOLOTSKY, Victor I., Victor V. NIKONENKO a Natalia D. PISMENSKAYA. 1996. On the role of gravitational convection in the transfer enhancement of salt ions in the course of dilute solution electrodialysis. Journal of Membrane Science. tp119tp, 171?181. ISSN~0376-7388. doi: 10.1016/0376-7388(96)00121-4. par[7] ČÍŽEK, Jan, 2018. Optimalizace porézního materiálu v modulu šokové elektrodialýzy. Liberec. Bakalářská práce. Technická univerzita v Liberci. Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií. par[8] KOSINA, Jakub, 2018. Separace diluátu a koncentrátu v modulu šokové elektrodialýzy. Liberec. Bakalářská práce. Technická Univerzita v Liberci. Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií.
dc.rights Vysokoškolská závěrečná práce je autorské dílo chráněné dle zákona č. 121/2000 Sb., autorský zákon, ve znění pozdějších předpisů. Je možné pořizovat z něj na své náklady a pro svoji osobní potřebu výpisy, opisy a rozmnoženiny. Jeho využití musí být v souladu s autorským zákonem https://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf a citační etikou https://knihovna.tul.cz/document/26 cs
dc.rights A university thesis is a work protected by the Copyright Act. Extracts, copies and transcripts of the thesis are allowed for personal use only and at one?s own expense. The use of thesis should be in compliance with the Copyright Act. https://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf and the citation ethics https://knihovna.tul.cz/document/26 en
dc.rights.uri https://knihovna.tul.cz/document/26
dc.rights.uri https://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf
dc.subject Desalinace cs
dc.subject šoková elektrodialýza cs
dc.subject separace cs
dc.subject elektrokinetika cs
dc.subject membránové procesy cs
dc.subject Desalination en
dc.subject shock electrodialysis en
dc.subject separation en
dc.subject electrokinetics en
dc.subject membrane processes en
dc.title Efektivita odsolování škálovatelnou vícekomorovou jednotkou šokové elektrodialýzy jako funkce bezrozměrného proudu cs
dc.title Desalination effectivity of scalable multichamber shock electrodialysis unit as a function of dimensionless current en
dc.type diplomová práce cs
dc.date.updated 2020-6-29
dc.degree.level Ing.
dc.date.defense 2020-06-29
dc.date.committed 2020-5-18
local.faculty Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií cs
local.department.abbreviation NTI
dc.identifier.signature V 202002113
local.identifier.stag 40367
local.degree.programme Nanotechnologie
local.degree.discipline NA-N
local.faculty.abbreviation FM
dc.description.mark
local.degree.programmeabbreviation N3942
local.note.administrators automat
local.identifier.verbis
local.identifier.verbis kpw06667681
local.degree.abbreviation Navazující
local.poradovecislo 2113
local.identifier.author M18000003
local.note.secrecy Povoleno ZverejnitPraci Povoleno ZverejnitPosudky


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search DSpace

Advanced Search

Browse

My Account