عنوان

ساخت غشای سیلیکون کاربایدی به منظور تصفیه آب و بررسی رژیم‌های جریان

IR

۴۳۹۵پ

فارسی

IR

ساخت غشای سیلیکون کاربایدی به منظور تصفیه آب و بررسی رژیم‌های جریان

[پایان‌نامه]

Manufacture of silicon carbide membrane for water purification and Study on regimes of flow

/مهدی نوری

: مهندسی شیمی

، ۱۴۰۰

۹۶ص.

:

زبان: فارسی

زبان چکیده: فارسی

چاپی - الکترونیکی

مصور، جدول، نمودار

کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی- فرآیندهای جداسازی

۱۴۰۰/۰۷/۰۱

صنعتی سهند

طی سال‌های گذشته غشا از ابزاری آزمایشگاهی به محصولی صنعتی با کاربردهای بسیار گسترده از جمله تصفیه پساب، نمک زدایی از آب، جدا سازی گازها و ....تبدیل شده است .در سال‌های اخیر غشاهای سیلیکون کاربایدی به دلیل داشتن ویژگی‌هایی همچون آب دوستی بالا، مقاومت مکانیکی و شیمایی بالا، خاصیت ضد گرفتگی و همچنین مقاومت بالا در برابر شوک‌های حرارتی نسبت به سایر غشاهای سرامیکی بیشتر توجه صنایع و محققان را به سمت خود جلب کرده‌است .در همین راستا در تحقیق حاضر هدف تولید غشاهای سیلیکون کارباید برای اولین بار با روش قالب ریزی ژلی به‌منظور تصفیه‌ی آب بوده است .در این پژوهش ابتدا غشاهای کامپوزیتی آلومینا و سیلیکون کارباید مورد ارزیابی قرار گرفت، که نتایج نشان می‌دهد عملکرد غشای سیلیکون کارباید خالص بهتر از کامپوزیت‌های آن با آلومینا می‌باشد .سپس تاثیر دمای تفجوشی بر روی پودرهای سیلیکون کارباید با اندازه ذرات ۱/۲، ۲، ۴/۵ و ۷ میکرون مورد بررسی قرار گرفت که نتایج نشان داد با افزایش اندازه‌ی پودر و کاهش سطح ویژه‌ی آن مقاومت غشا در دمای سینترینگ پایین کاهش می‌یابد .همچنین زمان ماند غشا در دمای ۱۲۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد مورد بررسی قرار گرفت که نتایج بیان گر افزایش میزان عبور دهی با کاهش زمان ماند در دمای ۱۲۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد است .همچنین میزان درصد مونومر و تسریع کننده‌ی واکنش و اثر آن بر روی زمان ژل شدن مورد بررسی قرار گرفت .برای دستیابی به غشایی با ساختار یکنواخت درصدهای مختلف پراکنده کننده و اثر آن بر روی ویسکوزیته‌ی محلول مورد ارزیابی قرار گرفته و مقدار بهینه‌ی آن به دست آمد .که در نهایت غشای سیلیکون کارباید با عبور دهیL/m ۲ .hr.bar۴۰۰۰ به عنوان نمونه ی بهینه انتخاب شد .میزان گرفتگی غشای سیلیکون کاربایدی و مقایسه‌ی آن با غشای آلفا آلومینا نیز مورد ارزیابی قرار گرفت و نتایج نشان داد که غشای آلفاآلومینا برخلاف غشای سیلیکون کارباید در مدت زمان کمتری دچار گرفتگی می‌شود و همچنین تمیز کاری لایه‌ی کیک تشکیل شده بر روی غشا سیلیکون کاربایدی بسیار ساده‌تر از غشای آلومینایی انجام می‌پذیرد .در ادامه شبیه سازی دینامیک مولکولی به‌منظور بررسی خواص سطحی سیلیکون کارباید انجام شده و نتایج بیان‌گر دو برابر بودن میانگین سرعت جنبش ذرات سیلیکون کارباید نسبت به آلفا آلومینا می‌باشد .همین عامل تأثیر بسیار بالایی در کاهش گرفتگی غشاهای سیلیکون کاربایدی دارد .همچنین شبیه سازی دینامیک سیالاتی به‌منظور بررسی رژیم جریان درون حفره‌ی غشایی انجام گرفت که نتایج حاصل بیان گر بالا بودن سرعت جریان سیال در داخل حفرات غشای سیلیکون کاربایدی نسبت به غشای آلفا آلومینا می‌باشد.

C. Also, the percentage of polymer and reaction accelerator and its effect on geling time were investigated. In order to achieve a membrane with uniform structure, different dispersing percentages and its effect on the fluidity of the solution were evaluated and its optimum value was obtained. Finally, silicon carbide membrane with permeance of 4000 L/m2.hr.bar was selected as the optimum sample. The amount of silicone carbide membrane faoling and its comparison with alpha-alumina membrane were also evaluated and the results showed that alpha-alumina membrane, unlike silicon carbide membrane, is clogged in less time and also cleaning the cake layer formed on silicon carbide membrane is much easier than alumina membrane. Then, molecular dynamics simulation is performed to investigate the surface properties of silicon carbide and the results indicate that the silicon carbide particles are moving twice faster than alpha aluminas particles. This factor has a very high effect on reducing the faoling of silicon carbide membranes. Also, fluid dynamics simulation was performed to investigate the flow regime within the membrane cavitys, which results in the high flow rate of fluid in the silicon carbide membrane wall compared to the alpha-alumina membrane.░C was investigated, which results in increasing the permeability by reducing the retention time at 1200░ In recent years, silicon carbide membranes have attracted the attention of industries and researchers due to their characteristics such as high hydrophobic, high mechanical and chemical resistance, anti-faoling properties and high resistance to heat shocks compared to other ceramic membranes. In this regard, the aim of this study was to produce silicon carbide membranes for the first time by gel cast method for water treatment. In this study, first, alumina and silicon carbide composite membranes were evaluated and the results showed that the performance of pure silicon carbide membrane is better than its composites with alumina. Then, the sintring temperature was investigated on silicon carbide powders with particle sizes of 1.2, 2, 4.5 and 7 microns, which showed that by increasing the size of the powder and reducing its specific surface, the membrane resistance at syntring temperature decreased to a lesser extent. Also, membrane retention time at 1200

ba

Manufacture of silicon carbide membrane for water purification and Study on regimes of flow

غشای سرامیکی

سیلیکون کارباید

آلفا آلومینا

قالب ریزی ژلی

دینامیک مولکولی

دینامیک سیالاتی

ceramic membrane, silicon carbide, Alpha-alumina, Gel-Cast, molecular dynamics, fluid dynamic simulation

غشای سرامیکی، سیلیکون کارباید، آلفا آلومینا، قالب ریزی ژلی، دینامیک مولکولی، دینامیک سیالاتی

نوری، مهدی

بابالو، علی‌اکبر، استاد راهنما

شفیعی، سیروس، استاد راهنما

گوهر گرانبها، مسعود، استاد مشاور

ایران

20230912

شیمی ،۲۰۹۹۶ ،۱۴۰۰

ن‌ایرج‍ ی‌اهم‌یژر ی‌سررب‍ و ب‌آ ه‌یفصت‍ روظنم‍ ه‌ب‍ ی‌دیابراک‍ ن‌وکیلیس‍ ی‌اشغ‍ ت‌خاس‍.pdf

عادی

عادی

a58.pdf

pch20996.pdf

0

ایمانی

متن

0

پ۴۳۹۵

فارسی

نمایه‌سازی قبلی

pe

TF

92029

1

a

Y