ارزیابی آیتم‌های گوناگون فرایند اسمز معکوس به‌وسیله غشای پلی دی اگزانون و با استفاده از نرم‌افزار کامسول

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد امیدیه، گروه مهندسی شیمی، امیدیه، ایران

2 گروه مهندسی انرژی، بخش علوم مهندسی و ریاضیات، دانشگاه صنعتی لولئو، سوئد

چکیده

اسمز معکوس، یک فرایند غشایی برای نمک‌زدایی آب‌های شور، حذف ترکیب‌های آلی طبیعی، حذف آلاینده‌های خاص و نرم‌سازی آب می‌باشد. از جمله مهم‌ترین مشکل‌های مرتبط با غشا، پلاریزاسیون غلظت و تشکیل رسوب می‌باشد که سبب کاهش شار فراورده و افزایش عبور نمک از غشا می‌باشد که سرانجام افت فشار را به دنبال خواهد داشت. انتخاب صحیح جنس غشا برای تامین نیازهای مرتبط با فرایند جداسازی در اسمز معکوس امری ضروری است. در این مطالعه از پلیمر پلی دی اگزانون 12 درصد وزنی برای ساخت غشای اسمز معکوس استفاده شد. همچنین بررسی پدیده انتقال جرم در فرایند تغلیظ با اسمز معکوس از مدل ریاضی بر مبنای جداسازی محلول آب-گلوکز در نظر گرفته شد. با در نظر گرفتن ساختار سطحی غشای ساخته شده، مدل ترمودینامیکی بازگشت ناپذیر Spiegler–Kedem برای بررسی انتقال جرم داخل غشا، و مدل پلاریزاسیون غلظتی با فرض جریان یک بعدی جریان برای بررسی انتقال جرم بیرون غشا مورد استفاده قرار گرفت. در این مطالعه، جریان به صورت آرام دائم و تراکم‌پذیری با ویژگی‌های ثابت فرض شده است. نتیجه‌های مطالعه کنونی، نشان‌دهنده کاهش میزان شار آب خالص در امتداد غشا در اثر تجمع املاح، افت فشار و افزایش آن در عرض غشا با افزایش فشار و غلظت خوراک می‌باشند. همچنین، نتیجه‌های به‌دست آمده از توزیع غلظت گلوکز موجود در آب، نشان می‌دهد که با افزایش اختلاف فشار اعمال شده،  لاریزاسیون غلظت روی سطح غشا افزایش می‌یابد که عمدتا سبب کاهش شار فراورده شود ولی با توجه به ساختار غشای به‌دست آمده، افزایش فشار، منجر به افزایش شار فراورده گشت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] ضامن م.، رضاخانی ن.، رجبی م.، زینالی دانالو م.ع.ا.، ارزیابی عملکرد سامانه ترکیبی آب گرم‌کن/آب شیرین‌کن خورشیدی خانگی، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (3)34: 91 تا 102 (1394).
[2] بیگمرادی ر.، صمیمی ع.ر.، محبی کلهری د.، مروری کوتاه بر غشاهای مرکب دارای نانولوله‌کربنی مورد استفاده در فرایند آب به ویژه نمک‌زدایی، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (3)40: 1 تا 22 (1400).
[3] Murray-Gulde C., Heatley J.E., Karanfil T., Rodgers Jr.J.H., Myers J.E., Performance of a Hybrid Reverse Osmosisconstructed Wetland Treatment System for Brackish Oil Field, Produced Water, Water Research, 37: 705–713 (2001).
[4] Field R.W., Wu D., Howell J.A., Gupta B.B., Critical Flux Concept for Microfiltration Fouling, J. Membr. Sci., 100: 259–272 (1995).
[5] Dubois M., Gilles K.A., Hamilton J.K., Rebers P.A., Smith F., Colorimetric Method for Determination of Sugars and Related Substances, Anal. Chem., 28: 350–356 (1956).
[6] مرادی ع.،"تعیین منحنی‌های عملکرد غشاهای اسمز معکوس با استفاده ازمدل MD-SF-PF"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس، بخش مهندسی شیمی (1371).
[7] Spiegler K.S., Kedem,O., Thermodynamic of Hyperfiltration (Reverse Osmosis): Criteria for Efficient Membranes, Desalination, 1: 311-326 (1966).
[8] Murthy Z.V.P., Chaudhari L.B., Separation of Binary Heavy Metals from Aqueous Solutions by Nanofiltration and Characterization of the Membrane using Spiegler–Kedem Model, Chem. Eng. J., 150: 181–187 (2009).
[9] Ahmad A.L., Chong M.F., Bhatia S., Mathematical Modeling of Multiple Solutes System for Reverse Osmosis Process in Palm Oil Mill E Uent (POME) Treatment, Chem. Eng. J., 132: 183–193 (2007).
[10] Al-Bastaki N., Removal of Methyl Orange Dye and Na2SO4 Salt from Synthetic Waste Water using Reverse Osmosis, Chem. Eng. Process. Process Intensif., 43: 1561–1567 (2004).