30461

مدل‌سازي و مطالعه تجربي فرآيند جداسازي كتون از آب به روش تراوش تبخيري

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي

1399

1402/6/29

دكتر اميد وحيدي-دكتر حسن فرخ زاد

دكتر علي پورخليل

دانشكده مهندسي شيمي،نفت وگاز

يكي از چالش‌هاي پيشرو حذف تركيبات آلي از آب است به ويژه اگر تركيبات آلي در آب به مقدار كم موجود باشند و با آب تشكيل آزئوتروپ هتروژن بدهند، ديگر روش‌هاي مرسوم جداسازي مانند تقطير امكان‌پذير نمي‌باشد و توجيه اقتصادي ندارد. در اين پژوهش‌،‌ هدف جداسازي متيل اتيل كتون از آب به كمك فرآيند غشايي تراوش تبخيري توسط غشاي پلي دي متيل سيلوكسان است به همين منظور در ابتدا به كمك پارامتر حلاليت هانسن چندين پليمر براي ساخت غشا انتخاب شده و سپس از اين غشاها يك آزمايش تراوش تبخيري اوليه گرفته شده است و پس از آن از بين پليمرهاي آزمايش شده يك پليمر جديد با ساختاري مشابه پلي دي متيل سيلوكسان با نام تجاري (Elastosil@RT601 A/B) استفاده شده است. براي حذف متيل اتيل كتون از آب به كمك فرآيند غشايي تراوش تبخيري عملكرد غشاها از طريق بررسي شار عبوري و ضريب جداسازي مورد بررسي قرار گرفته است، همچنين اثر دما و تركيب درصد خوراك بر عملكرد فرآيند تراوش تبخيري مورد بررسي قرار گرفته است. كه مناسب ترين عملكرد مربوط به خوراك 15 درصد وزني در دماي 40 درجه سانتي‌گراد با ضريب جداسازي 24.86 و شار عبوري 1.536 كيلوگرم بر مترمربع در ساعت مي‌باشد. همچنين مدلسازي خوراك متيل اتيل كتون و آب با غشاي پلي دي متيل سيلوكسان به كمك نرم افزار كامسول صورت گرفته است و حل معادلات اساسي سه پديده جرم، مومنتوم و حرارت باعث رسيدن به توزيع غلظت، سرعت و دما در كانال خوراك و غشا مي‌شود كه مدلسازي فرآيند تراوش تبخيري براي صنعتي شدن اين فرآيند و پيش بيني رفتار ساير خوراك‌ها و ساير غشاها امكان‌پذير است.

1402/11/17

Modeling and experimental study of ketone separation process from water by pervaporation method

9/19/2024 12:00:00 AM

One of the leading challenges is to remove organic compounds from water, especially if organic compounds are present in water in small amounts and form a heterogeneous azeotrope with water, conventional methods of separation such as distillation are not possible and have no economic justification. In this research, the purpose of separating methyl ethyl ketone from water is using the pervaporation membrane process by the dimethyl poly siloxane membrane. For this purpose, at first, the polymer is selected for the membrane with the help of Hansen's solubility, and then a percolation test is performed from these membranes. pervaporation has been taken and after that a new polymer with a structure similar to polydimethylsiloxane (Elastosil@RT601 A/B) has been used among the tested polymers. To remove methyl ethyl ketone from water with the help of pervaporation membrane process, the performance of the membranes has been investigated by examining the permeability and separation coefficient, also the effect of temperature and feed percentage on the performance of pervaporation has been investigated. The most appropriate performance is related to the feed of 15% by weight at 40 degrees Celsius with a separation coefficient of 24.8 and a passage of 1.536 weight per square meter per hour. Also, the modeling of methyl ethyl ketone feed and water with polydimethylsiloxane membrane has been done with the help of Comsol software, and the basic equations of the three phenomena of mass, momentum, and heat make it possible to model the velocity and temperature in the feed channel and membrane. pervaporation process is possible to industrialize this process and predict the behavior of other feeds and other membranes.

تراوش تبخيري , پلي دي متيل سيلوكسان , متيل اتيل كتون , شار عبوري , ضريب جداسازي

pervaporation , polydimethylsiloxane , methyl ethyl ketone , total flux , separation coefficient

Mohadese Shahbahrami

Dr. Omid Vahidi - Dr. Hassan Farrokhzad