|
[ На предыдущую главу]
3.6. Системы жизнеобеспечения
3.6.1. Регенерация воды в замкнутых экологических системах ограниченного объема
Существующие в настоящее время системы регенерации воды из урины и конденсата атмосферной влаги основаны на дистилляции с последующей доочисткой дистиллята электроокислением и сорбцией на ионитах. Значительный расход электроэнергии в условиях жестких ограничений в энергообеспечении и большие потери воды (до 20%) [73] делают дистилляцию малопригодной для организации жизнеобеспечения в длительных полетах .
Разделение карбамида и хлорида натрия при минимальных потерях воды и связанного азота. Основными компонентами урины являются карбамид (22 г/л) и NaCl (0,95 г/л). Исследование транспортных характеристик мембран в хлоридно-карбамидных растворах [74] показали, что карбамид не вызывает существенного изменения электрохимических характеристик мембран. Уменьшение потерь воды и карбамида в ходе их мембранного разделения достигается путем использования для этой цели электродиализатора-концентратора с непроточными камерами концентрирования [75, 76]. Как видно из рис. 8, процесс разделения заканчивается через три часа, при этом концентрация NaCl падает более чем в 100 раз (до 5 мг/л), объем концентрата составляет 5% от исходного объема, потери карбамида с концентратом не превышают 4% (по массе). Энергозатраты на процесс разделения - 58 ВтЧч/л.
Применение электродиализатора-концентратора на имитате конденсата атмосферной влаги также показало его высокую эффективность [76].
Ферментативный гидролиз мочевины. Известно, что карбамид в присутствии фермента уреазы с высокой скоростью гидролизуется по реакции (NH 2)2CO + 2H2O ' 2NH4+ + CO32-. Удаление ионизированных продуктов электродиализом не составляет принципиальных трудностей.
Нативная форма уреазы быстро инактивируется, в связи с чем ее можно использовать только однократно (для 5 л урины требуется около 1-2 г уреазы [75]). После ферментативного гидролиза уреаза легко отделяется ультрафильтрацией.
Иммобилизованная форма [77] позволяет использовать уреазу многократно. Смесь карбоната аммония и хлорида натрия подается на электродиализатор-концентратор, где соли удаляются с минимальными потерями воды.
Основное ограничение, сдерживающее реализацию биохимического электромембранного способа регенерации воды из урины, связано с недостаточной стабильностью и активностью иммобилизованной уреазы. Лучшие образцы иммобилизованного фермента теряли свою активность через 10 циклов. Однако стремительное развитие биохимии, наблюдаемое в последние годы, и, в частности, прогресс, достигнутый в технике иммобилизации ферментов, позволяет надеяться на создание длительно функционирующих ферментных разлагателей карбамида.
[На следующую главу] [На оглавление]
Copyright ї
|
