10555

10555

مدل‌سازي فرايند گرفتگي در بيورآكتورهاي غشايي

كارشناسي ارشد

شيمي

مهرماه 1391

مهرماه 1391

دكتر تورج محمدي

دكتر نورالله كثيري

بيورآكتورهاي غشايي اخيراً به طرز گسترده‌اي براي فراوري و تصفيه پساب‌هاي آلي به دليل قابليت ساخت واحدهاي جداسازي كوچكتر و درعين حال داراي كارايي بيشتر مورد استفاده قرار گرفته‌اند. كارايي فيلتراسيون اين نوع بيورآكتورها با گذشت زمان به دليل گرفتگي غشا كاهش مي‌يابد. از اين رو شناخت و توصيف پديده گرفتگي و مكانيزم‌ها و عوامل مؤثر بر آن توسط مدل‌هاي توصيف‌كننده آن براي به دست آوردن شرايط عملياتي بهينه و راهكارهاي مؤثر براي كاهش و يا برطرف نمودن اين گرفتگي اهميت فراواني دارد. از جمله مهم‌ترين مواردي كه سهم عمده‌اي در ايجاد گرفتگي در بيورآكتورهاي غشايي دارد، تركيبات ناشي از ترشحات خارج سلولي ميكروارگانيسم‌ها يا EPS است. در اين تحقيق مدل‌سازي گرفتگي ناشي از اين مواد در بيورآكتورهاي غشايي با رويكرد بررسي تأثير مواد تشكيل‌دهنده EPS و خصوصيات آن بر گرفتگي و نيز تأثير شرايط عملياتي مانند اختلاف فشار و تأثير خاصيت آبدوستي غشا با اعمال زاويه تماس غشا انجام گرفت. مدل به كار رفته داراي چهار پارامتر تجربي  (ضريب انسداد حفره)، Rpo (مقاومت تهنشست اوليه)، f'R' (مقاومت ويژه گرفتگي آلاينده‌هاي موجود در لايه گرفتگي) و n (پارامتر نشان‌دهنده تأثير آبدوستي غشا) مي‌باشد كه با انجام فيلتراسيون با استفاده از سه نوع غشاي ميكروفيلتراسيون پليمري سلولزاستات، پلي‌كربنات و سلولزنيترات با قطر حفرات m 2/0 براي مواد تشكيل‌دهنده EPS (پروتئين‌ها، پلي‌ساكاريدها و هيوميك‌اسيدها) و تركيب آن‌ها در غلظت‌هاي 5/0، 1، 4/1، 2 و g/L 5 و دماي C22 و اختلاف فشار kpa 40 و در اختلاف فشارهاي 10، 20 و kpa 50 براي غلظت g/L 2 تعيين گرديد. مقدار پارامتر  از 486/1 تا 1-.kg2m 2/5، پارامترRpo از 1011 × 236/2 تا 1-m 1011 × 542/4، پارامتر f'R' از 1012 × 364/0 تا 1- (m.kg)1012 × 68/1137 و پارامتر n از 1011 × 663/5 تا 1-m 1011 × 921/9 متغير بود. مدل به دست آمده به دليل چهار پارامتري بودن داراي انعطاف‌پذيري بالايي بوده و در تطابق بسيار خوبي با داده‌هاي تجربي است. واژه‌هاي كليدي: بيورآكتور غشايي، گرفتگي، مدل‌سازي