8462

8462

پيشبينيرفتار غشاهاي نانوفيلتراسيونبه كمكمدل سازيرياضي

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي

شهريور 1390

شهريور 1390

دكتر سيد نظام الدين اشرفي زاده

چكيده روشهاي فيزيكي و شيميايي مختلفي براي يون زدايي از محلولهاي آبي وجود دارد كه بعضي از اين روشها به مرحله صنعتي شدن نيز رسيدهاند. نانوفيلتراسيون يكي از اين روشهاي فيزيكي است كه به علت كاربردهاي فراوان و قابليتهاي صنعتي آن، مورد استفاده گستردهاي قرار گرفته است. البته توسعه اين روش نيازمند ارائه مدلهايي براي پيشبيني درست و قابل اطميناني از فرآيند ميباشد. در اين تحقيق دو مدل جداگانه براي پيشبيني كاركرد فرآيند نانوفيلتراسيون بر پايه معادلههاي نرنست پلانك و ماكسول استفان بنا شده است. حل اين مدلها به روش اختلاف محدود و خطي سازي انجام گرفته است. با استفاده از اين روشها ميتوان سيستمهاي پيچيده و سخت رياضي را كه با روشهاي معمول قابل حل نيستند، حل نمود. معادلههاي ماكسول استفان در گذشته به ميزان كمتري در مدلسازي فرآيندهاي غشايي به كار گرفته شده است. اين معادلات بر مبناي انتقال جرم چند جزئي با درنظر گرفتن برهم كنش بين تمامي ذرات ميباشند. نتايج حل نشان ميدهند كه هردو مدل توانايي پيش بيني رفتار نانوفيلتراسيون را به شيوه قابل مدل ماكسول استفان بر ،NaCl 100 محلول mol/m قبولي دارند. البته در غلظتهاي بالاتر از 3 خلاف معادله نرنست-پلانك، دقت مناسبي ندارد. لذا براي محاسبات مهندسي، معادله نرنست پلانك به علت سادگي و دقت بيشتر توصيه ميشود. نتايج شبيه سازي دادههاي آزمايشگاهي در كمتر از 2% خطا) و ) NaCl+MgCl كمتر از 1% خطا)، 2 ) NaCl +Na2SO سيستمهاي چند جزئي 4 كمتر از 1% خطا) همخواني قابل قبولي با دادههاي تجربي دارند. ) NaCl+Na3Dye همچنين مدلسازي دو بعدي انتقال جرم توسط شبيه سازي ديناميك سيالات محاسباتي فرآيند نانوفيلتراسيون انجام شد. نتايج نشان ميدهند متوسط تغييرات غلظت در طول غشا را براي ميتوان به خوبي با مدل فيلم بيان كرد. بنابراين ميتوان به دليل سادگي NaCl سيستم الكتروليت زياد، از اين مدل براي پيشبيني غلظت روي سطح غشا در فرآيند نانوفيلتراسيون بهره جست. واژههاي كليدي: نانوفيلتراسيون، يون زدايي، معادله نرنست-پلانك، معادله ماكسول-استفان، خطيسازي، ديناميك سيالات محاسباتي