16384

16384

ساخت غشا سلولز استاتي براي فرآيند اسمز مستقيم

كارشناسي ارشد

طراحي فرآيندهاي جداسازي

مهرماه 1395

دكتر تورج محمدي

شيمي

چكيده در اين پژوهش تاثير درصد وزني پليمر، دماي حمام انعقاد و نيز انجام عمليات حرارتي بر عملكرد غشا سلولز استاتي در فرآيند اسمز مستقيم موردبررسي قرار گرفت. از روش وارونگي فاز براي تهيه غشاهاي مسطح پليمري استفاده گرديد. محلول پليمري با درصدهاي وزني مختلفي از پليمر سلولز استات (CA) با جرم مولكولي g/mol 36000 و نيز 1-متيل 2-پيروليدن (NMP) به‌عنوان حلال تهيه گرديد و درون حمام حاوي آب مقطر با دماهاي C°0 و C° 23 فروبرده شد. عمليات حرارتي نيز در دماي C°80 به مدت 15 دقيقه بر روي نيمي از غشاهاي ايجادشده انجام گرفت تا تاثير آن بر شار و ميزان برگشت نمك غشاهاي سلولز استاتي ارزيابي شود. نتايج نشان داد كه با افزايش درصد وزني CA، كاهش دماي حمام انعقاد (CBT) و نيز انجام عمليات حرارتي، شار آب خالص عبوري از سمت خوراك به سمت محلول اسمزي ونيز شار معكوس نمك (RSF) از سمت محلول اسمزي به سمت محلول خوراك كاهش مي‌يابد. همچنين مشاهده شد كه استفاده از نسبت‌هاي5/17/5/82 و20/80 (وزني/ وزني) از NMP/CA و غوطه‌وري فيلم حاصل از آنها در حمام انعقاد C° 23 همراه با عمليات حرارتي منجر به ايجاد غشاهايي مي‌گردد كه ضمن داشتن شار آب مقطر عبوري مناسب از سمت خوراك به سمت محلول اسمزي داراي حداقل ميزان برگشت نمك از سمت محلول اسمزي به سمت خوراك مي‌باشند. پس از گام نخست كه يافتن غشاهايي با عملكرد بهينه بود، در گام دوم براي يافتن شرايط عملياتي كه اين غشا بتواند در آن بهترين عملكرد را داشته باشد به كمك نرم‌افزار Design-Expert و با روش پاسخ سطح (RSM) طراحي آزمايش انجام شد. براي اين منظور سه متغير دماي خوراك، اختلاف فشار و اختلاف غلظت محلول خوراك و محلول اسمزي در سه سطح انتخاب گرديد و شار آب خالص از سمت خوراك به سمت محلول اسمزي و نيز شار معكوس نمك به‌عنوان پاسخ‌هاي آزمايش انتخاب شدند. با احتساب انجام يك آزمايش با سه مرتبه تكرار به‌عنوان نقطه مركزي، تعداد 15 آزمايش توسط نرم‌افزار پيشنهاد گرديد. پس از انجام تمامي 15 حالت فوق و وارد نمودن پاسخ‌هاي آزمايش، نرم‌افزار حالت بهينه متغيرها را براي داشتن بيشترين شار و كمترين برگشت نمك، به‌صورت دماي كمينه C° 25 و فشار بيشينه bar 5/1 و نيز اختلاف غلظت بيشينه 5/1 را پيش‌بيني نمود. واژه‌هاي كليدي: غشا سلولز استاتي، اسمز مستقيم، وارونگي فاز، طراحي آزمايش به روش پاسخ سطح

1395/11/03

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: In this project, effect of cold coagulation bath (0°C) an​d annealing on the performance an​d structure of cellulose acetate forward osmosis membrane were investigated.Phase inversion method was used for preparation of flat sheet membranes.Various membranes was prepared by different composition of cellulose acetat (CA, Mw=36000 gr/mol) as polymer an​d 1-methyl-2 pyrrolidone (NMP) as solvent in the casting solutions.The solutions then were immersed into the distilled water bath.Effect of CA concentration an​d coagulation bath temperature an​d annealing on morphology,pure water flux, reverse solute flux of the prepared membrane were determined an​d investigated.Results showed that generally increasing coagulation bath temperature along with decreasing CA concentration, results in increasing the membrane thickness, pure water flux an​d reverse solute flux.Results also showed that membrane annealing can decreasing pure water flux an​d reverse solute flux.Also, it was observed that ratios of 20/80 an​d 17.5/82.5 (w/w) from CA/NMP casting solution an​d immersion of them into the coagulation bath at 23°C an​d annealing them after bringing out from bath,resulted in prepration of the membranes which have suitable pure water flux with minimum reverse solute flux,simultaneously. Keywords: Membrane, Cellulose acetate, Forward osmosis, Phase inversion