17292

17292

پيش بيني رفتار استخراجي فلزات سنگين در سامانه هاي دوفازي آبي با استفاده از مدل هاي ترموديناميكي

كارشناسي ارشد

ترموسينتيك

بهمن ماه 1395

دكتر محمدرضا دهقاني

مهندسي شيمي نفت و گاز

در دنياي صنعتي كنوني، نياز به استفاده از روش‌هاي جديد و بهينه براي جداسازي فلزات مضر و خطرناك از پساب‌هاي صنعتي بيش‌ازپيش احساس مي‌گردد. سامانه‌‌هاي دوفازي آبي به‌عنوان يك روش دوستدار محيط‌زيست در سال‌هاي اخير بسيار موردتوجه قرار گرفته است. درك صحيح از ترموديناميك اين سامانه‌ها به توسعه بهتر اين روش و پيش‌بيني صحيح رفتار استخراجي فلزات سنگين، كمك شاياني خواهد كرد. هدف از اين پژوهش بررسي مكانيسم جداسازي يون‌هاي فلزي در سامانه‌‌هاي دوفازي آبي با در نظر گرفتن شرايط ترموديناميكي حاكم بر اين‌گونه سامانه‌‌ها در هنگام جداسازي يون فلزي است. در اين تحقيق يك روش محاسباتي جهت پيش‌بيني رفتار استخراجي فلزات سنگين، پيشنهاد شده است. در روش پيشنهادي، از مدل ترموديناميكي Ex-UNIQUAC طي دو مرحله و با استفاده از الگوريتم Rachford-Rice استفاده شده است. راه‌حل پيشنهادي براي پانزده سامانه‌ استخراجي متشكل از يون فلزي، نمك و پليمر متفاوت به كار برده‌ شده و براي اجزاي موجود در اين سامانه‌‌ها پارامترهاي اندركنش دوتايي مدل Ex-UNIQUAC برازش و گزارش گرديده است. مقايسه نتايج مدل‌سازي و داده‌هاي تجربي، نشان‌دهنده توانايي مدل براي پيش‌بيني رفتار استخراجي فلزات سنگين در سامانه‌‌هاي دوفازي آبي است. براي تمامي سامانه‌‌ها درصد خطاي محاسبات گزارش شده است. ميانگين خطاي قابل‌قبول %72/2 نشان‌دهنده توانايي مدل براي مدل‌سازي سامانه‌‌هاي موردبررسي است. از بين سامانه‌‌هاي موردبررسي، سامانه‌ PEG-Na2SO4)/Li+)، PEG-(NH4)2SO4)/Pb2+) و PEG-Na2CO3)/Hg2+) با ضرايب تبيين 9981/0، 9936/ 0و 9911/0 و درصد خطاي 55/0، 05/1 و 42/1 و هم‌چنين كم‌ترين مقدار RMSE بهترين تطابق را بين مدل و نتايج آزمايشگاهي نشان داده‌اند. كلمات كليدي: سامانه‌ دوفازي آبي، جداسازي، يون‌هاي فلزات سنگين، ضريب توزيع، مدل ترموديناميكي

1396/03/02

3/21/2021 12:00:00 AM

In this work, mechanism of metal ions extraction in aqueous two-phase systems (ATPS) has been studied. Also for perediction of metal ion extrachtion in such systems, a new approach has been developed. The approach uses the Ex-UNIQUAC model for calculating of activity coefficient. The parameters of the equation were obtained by fitting experimental equilibrium data. The model has been applied for 15 aqueous two phase extraction systems including PEG (with different molecular weights), various salts and metal ions have been modeled. For all systems, parameters of the model were estimated by using an optimization program. Comparison between experimental and calculated tie line data showed mean deviations always lower than 3%, thus indicating a good correlation. Predicted and experimental partition coefficients (D) correlated quite successfully. As can be understood with regard to the values of R2 and RMSE, this model shows a good reliability for the correlation of the partition coefficient of metal ions. The results are satisfactory, with root mean square deviation (%Δw) of the phase–forming components obtained about 2.7% for all studied systems. Keywords: Aqueous Two Phase system, Extraction, Heavy metal ion, Partition Coefficient, Termodynamic Modeling