بررسی و شبیهسازی ماژولهای غشایی لولهای به منظور کاهش پدیده گرفتگی و پلاریزاسیون غلظتی در فرایندهای فیلتراسیون غشایی
[پایاننامه]
Investigation and simulation of tubular membrane modules in order to decreasing of fouling and concentration polarization at membrane filtration processes
/بهزاد عظیمی
: شیمی
، ۱۳۹۷
۹۴
زبان: فارسی
چاپی - الکترونیکی
مصور، جدول، نمودار
کارشناسی ارشد
فرایندهای جدا سازی
۱۳۹۷/۰۶/۰۱
صنعتی سهند
غشاها به طور عمده در فرآیندهای صنعتی مختلفی مانند تصفیه آب، حذف فلزات سنگین، نمک زدایی و صنایع لبنی استفاده میشوند .با این حال تشکیل پلاریزاسیون غلظتی که به سبب افزایش غلظت مواد بر روی سطح غشا ایجاد شده و همچنین وقوع پدیده گرفتگی غشا که سبب کاهش عمر مفید غشا و کاهش راندمان فرایند و بالا رفتن هزینههای عملیاتی میشود از مشکلات جدی فرآیندهای غشایی در راه صنعتی شدن و تولید در مقیاس انبوه میباشد .یکی از عوامل تأثیرگذار بر کاهش گرفتگی، ایجاد شرایط بهینه هیدرودینامیکی است که از طریق طراحی و ساخت دقیق ماژول غشایی میسر میشود .لذا در این تحقیق بر روی همین مسئله تمرکز گردیده و با استفاده از نرمافزار فلوئنت مدلهای مختلف ماژولهای غشایی طراحی شده و پارامترهای عملیاتی مختلف مانند سرعت، تنشبرشی، فشار استاتیکی و مشخصههای آشفتگی بر روی سطح غشاها مورد بررسی قرار گرفته است .فرض شده است سیال نیوتونی و غیر قابل تراکم بوده و به وسیله معادله پیوستگی و معادلات ناویر استوکس کنترل میشوند .همچنین جهت توصیف تلاطم جریان از معادلات کی- اپسیلون استفاده شده است .پس از بررسی طرحهای مختلف ورودی مماسی با قطر ۲/۵ سانتیمتر به عنوان مناسبترین طرح انتخاب شد، زیرا سرعت بر روی غشاها در این حالت ۹۰۰ بیشتر از ماژول پیشین موجود در شرکت دانش بنیان صنعت نانو شده است .به منظور تطبیق نتایج شبیهسازی با نتایج آزمایشگاهی ماژول مورد نظر ساخته شد .به سبب چربی و کازئین موجود در محلول آب پنیر گرفتگی شدیدی در فرایند اولترافیلتراسیون جهت جداسازی پروتئین ایجاد میشود .به این منظور مطالعه موردی بر روی گرفتگی غشاهای سیستم تولید کنسانتره پروتئینی آب پنیر موجود در شرکت نام برده صورت گرفته است .نتایج آزمایشات به این صورت بود که هنگام استفاده از ماژول اولیه شار عبوری از غشا پس از مدت زمان ۲۰ دقیقه، ۹۲ کاهش یافت، ولی پس از جایگزینی ماژول ساخته شده با ماژول اولیه، گرفتگی غشایی به شدت کاهش یافته و نتایج مطلوبی حاصل شد، به این صورت که شار عبوری از غشاها فقط ۱۵ نسبت به شار اولیه عبوری در طول عملکرد سیستم کاهش یافت .همچنین محصول تولید شده از کیفیت مطلوبی برخوردار بوده است .
Investigation and simulation of tubular membrane modules in order to decreasing of fouling and concentration polarization at membrane filtration processes