15448

15448

همانندسازي فرآيند تراوش تبخيري با استفاده از غشاي ماتريس آميخته براي جداسازي آميزه مايع

كارشناسي ارشد

شيمي گرايش طراحي، شبيه سازي و كنترل فرآيند

دي ماه 1394

دي ماه 1394

دكتر نوراله كثيري

دكتر تورج محمدي

چكيده فرآيند تراوش تبخيري يكي از فرآيندهاي مهم در جداسازي غشايي مي¬باشد كه در سال¬هاي گذشته گسترش قابل قبولي درصنايع، به عنـوان يك ابزار كارا جهت جداسازي و بازيافت آميزه¬هاي مايع داشته است. در اين پژوهش فرآيند تراوش تبخيري با شيوه ديناميك سيالات محاسباتي همانند¬سازي شده است و معادله¬ها با استفاده از روش اجزاي محدود در نرم افزار كامسول(نسخه 4/4) حل شده است. اين فرآيند براي جداسازي آميزه مايع آب و ايزوپروپانول با غشاي پلي ونيل الكل همانندسازي شده است. براي تعريف ضريب توزيع در مرز غشا، از نسبت فعاليت¬ها در سمت خوراك و غشا و در نظر گرفتن وابستگي به غلظت سازنده¬ها با تعريف تابع در متلب و حل همزمان با كامسول استفاده شده است. در مقايسه با مدلي كه ضريب توزيع به صورت عكس ثابت هنري تعريف مي¬شود، ميانگين خطاي همانند¬سازي از 49/19 به34/9 % براي مدل فلوري هاگينز و به 31/6 % براي مدل يونيفاك حجم آزاد در سمت غشا، كاهش يافته است. همچنين اثر عامل¬هاي عملياتي مانند دما و غلظت بر فرآيند بررسي شده است. مشاهده شد با افزايش غلظت آب در خوراك و دماي خوراك، ميزان تراوش افزايش پيدا كرده است. با توجه به كاربردهاي رو به فزوني غشاهاي ماتريس آميخته در فرآيندهاي جداسازي غشايي، مانند فرآيند تراوش تبخيري، در ادامه غشاهاي ماتريس آميخته با رويكرد ساختاري همانندسازي شده و ميزان تراوش از ميان غشا با در نظر گرفتن عامل¬هاي مختلف اثر گذار، محاسبه گرديده است. اثر عامل¬هاي مختلف بر ميزان تراوش از ميان غشا مانند ضريب توزيع و ضريب نفوذ بس¬پار و پركن، همچنين آرايش و اندازه پركن¬ها كه در مدل¬هاي فراگير پيش بيني كننده تراوش از غشا در نظر گرفته نمي¬شود، با انگاره آرماني بودن ساختار غشا بررسي شده است. ميانگين خطاي پيش بيني ميزان تراوش از غشا با مدل ماكسول 35/31% بود كه با استفاده از مدل كنوني به 96/5% كاهش يافت. خطاي مدل با افزايش كسر حجمي پركن افزايش يافته و اثر آرايش پركن¬ها بررسي شده است. مشاهده شد كه در بارگذاري¬هاي بيشتر پركن، تغييرات شار در آرايش¬هاي مختلف بيشتر است. همچنين اثر اندازه ذرات بر ميزان شار و اثر تغييرات نسبت ضريب نفوذ و انحلال پذيري دو فاز بررسي شد. واژه‌هاي كليدي: تراوش تبخيري، همانندسازي، ديناميك سيالات محاسباتي، ضريب توزيع، غشاي ماتريس آميخته