بررسی روش های ساخت و تصحیح غشا در فرآیند تقطير غشایی | |
تعداد صفحات | ۶۳ |
نوع فایل | Word |
حجم فایل | ۴٫۴۵ Mb |
بررسی روش های ساخت و تصحیح غشا در فرآیند تقطير غشایی
در این قسمت پروژه با موضوع بررسی روش های ساخت و تصحیح غشا در فرآیند تقطير غشایی به صورت فایل word برای دانلود ارائه شده است.
قسمتی از متن پروژه در زیر نشان داده شده است.
چکیده
تقطير غشایی به عنوان یک تکنولوژی جداسازی پتانسیل لازم برای نمک زدایی آب دریا و صنایع دیگر را دارد. اگر غشا در تماس با خوراک هایی شامل ذرات آبگریز مانند روغن باشد این تماس سبب انسداد منافذ غشا می شود و اصلاح غشای آبگریز نه تنها باعث بهینه شدن اندازه منافذ می شود بلکه از رسوب کردن آن نیز جلوگیری می کند.
در این پروژه سعی شده است تا پس از شناخت اجمالی غشا و کاربرد های متنوع آن در صنایع مختلف، با تقطير غشایی و نحوه ی عملکرد آن و سپس عواملی که باعث گرفتگی غشا می شوند شناخته شوند و در نهایت روش های مناسب برای افزایش مقاومت غشا در برابر این گرفتگی مطالعه شود و مرور جامعی روی روش اصلاح سطحی غشاهای آبگریز و آبدوست انجام پذیرد که در نهایت باعث بهبود عملکرد تقطير غشایی و کارایی بیشتر این فرایند در صنایع مختلف می شود. به گونه ای که بتوان به یک غشای کاربردی در مواجهه با محلول های نمکی که حاوی روغن هستند دست یافت.
تاریخچه ی غشا
سابقه ی استفاده از صاف سازی به اوایل قرن بیستم باز می گردد. در دهه ی سوم قرن بیستم غشاهایی برای جداسازی، خالص سازی و یا تغليظ محلول ها به ویژه سال های حاوی میکروارگانیسم ها مورد استفاده قرار گرفت. اولین کاربرد غشا های میکروپروسسور (Microporous membrane) در دههی ۱۹۲۰ ثبت شده است.
از آنها عمدتا برای حذف باکتری ها، میکروارگانیسم ها و ذرات دیگر از گازها و مایعات و همچنین جداسازی و تعیین اندازه ی اجزای مولکول های بزرگ مانند پروتئین ها استفاده میشود.
در دهه ی ۱۹۵۰ صنعتگران از فیلتراسیون غشایی در مقیاس صنعتی برای فیلتراسیون حلال های پزشکی و دارویی استفاده نمودند. فیلتراسیون غشایی در صنایع غذایی برای خالص سازی، جداسازی، تغلیظ و یا فیلتراسیون انواع محصولات غذایی نظیر آبمیوه ها، فراورده های لبنی، روغن های گیاهی و نوشیدنی ها مورد استفاده قرار گرفت.
اولین کاربرد فیلتراسیون غشایی جهت تأمین آب آشامیدنی در دهه ی ۱۹۸۰ به دلیل مشکلات ناشی از آلودگی میکروبی آغاز شد. پیشرفت صنعتی در طراحی و بهره برداری از جمله معرفی رژیم های جریان Dead – end ، جریان فیبر تو خالی خارج به داخل و سیستم های شستشوی معکوس، کاربرد فیلتراسیون غشایی جهت تهیه ی آب آشامیدنی را اقتصادی نمود.
تأسیسات کوچک آبرسانی از غشا های صاف سازی استفاده می نمودند. کاربرد صافی ماسهای تند در آن دوران پرهزینه تر بود و همچنین به بهره برداران ماهر نیاز داشت و بنابراین در تأسیسات آبرسانی کوچک نامناسب بود؛ بنابراین فیلتراسیون غشایی به دلیل خود راهبری بیشتر، به روز تر بودن و بهره برداری آسان تر مورد استفاده قرار گرفت.
سال ۱۹۸۷ اولین تصفیه خانه فیلتراسیون غشایی که جهت تولید آب آشامیدنی در ایالات متحده امریکا به کار گرفته شد در تصفیه خانه Keystone Restors در ایالت کلورادو به ظرفیت ۲۲۵ مترمکعب در روز بود. همزمان با آمریکا در اروپا هم احداث تصفیه خانه فیلتراسیون غشایی صورت گرفت به طوری که در سال ۱۹۸۸ یک تصفیه خانه با فرایند اولترافیلتراسیون (UF) به ظرفیت ۲۵۰ مترمکعب در روز در فرانسه احداث شد.
دلیل دیگر کاربرد فیلتراسیون غشایی، تصویب قانون تصفیه آب سطحی در سال ۱۹۸۹ بود. پیشنهاد شده بود که فیلتراسیون غشایی نسبت به فیلتراسیون دانه ای (ماسهای پتانسیل تصفیه آب با کیفیت بالاتر را دارد، اما با این وجود در آن زمان کاربرد فیلتراسیون غشایی به کندی رشد می کرد به طوری که تا سال ۱۹۹۳ تنها هشت تصفیه خانه غشایی در ایالات متحده احداث شده بود؛ اما از سال ۱۹۹۳ به بعد کاربرد آن ها در تصفیه آب رو به افزایش نهاد چون در طی این دهه احداث تصفیه خانه با سیستم صافی غشایی از نظر اقتصادی به صرفه تر و هزینه ی آنها به شدت کاهش یافته بود و انواع غشاها توسط سازندگان زیادی به بازار عرضه گردید.
در نیمه دوم دهه ۱۹۹۰ بیش از ۱۰۰ تصفیه خانه از نوع فیلتراسیون غشایی در ایالات متحده ساخته شد. ظرفیت کل این تصفیه خانه ها تا پایان سال ۲۰۰۰ در امریکا حدود ۷۶۰۰۰۰ متر مکعب در روز بود. این حجم آب تولیدی حدود یک درصد آب سطحی تصفیه شده توسط تأسیسات عمومی بود. کاربرد این روش همانند آمریکا در سایر کشور ها هم توسعه یافته است و یا در حال توسعه می باشد. در شکل ۱-۱ می توان انواع فیلترهای غشایی را مشاهده کرد.
سیر تکاملی این پدیده با انجام پژوهش ها بر روی ساخت انواع غشا ها و شناخت فرایند ها در طی زمان به گونه ای ادامه یافت که در حال حاضر این فرایند یکی از شیوه های اصلی شیرین سازی آب دریا محسوب می گردد. در حال حاضر ۷۰ درصد کل تصفیه خانه های آب شیرین کن غشایی هستند از جمله فرایند اسمز معکوس و نانو فیلتراسیون (NF) . کاربرد دستگاه اسمز معکوس در شیرین سازی آب از دهه ۶۰ شروع شد. امروزه بزرگ ترین تصفیه خانه موجود (تا سال ۲۰۰۹) به ظرفیت ۲۵۰۰۰۰ متر مکعب در روز در يوما آمریکا قرار دارد.
کاربرد دیگر فرایند RO در نرم سازی آبهای سخت، حذف پیش سازهای فراورده های جانبی گندزدایی یا حذف مواد آلی طبیعی و آلاینده های خاص می باشد.
تاریخچه ی غشا در ایران
هرچند کاربرد غشا در تصفیه آب خصوصا نمک زدایی در دنیا قدمت طولانی دارد اما از زمان نصب و به کارگیری نخستین سیستم غشایی در ایران به درستی مشخص نیست. به نظر می رسد که در سال ۱۳۴۰ همزمان با توسعه صادرات نفتی اولین آب شیرین کن کشور در جزیره خارک نصب شده باشد. از آن پس از این سیستم ها برای تأمین آب شرب جزایر و برخی شهر های ساحلی جنوب کشور به صورت محدود به کار گرفته شد. طی سال های ۱۳۷۸ تا ۱۳۸۳ متعاقب خشک سالی و افزایش تقاضا برای آب با کیفیت بهتر، به تدریج بخش خصوصی تأسیسات آب شیرین کن با ظرفیت های کوچک در تعدادی از شهر ها و روستا های کشور مستقر گردید.
بر پایه گزارش ها شرکت آب و فاضلاب در پایان سال ۱۲۸۲، حدود ۱۴۵ واحد آب شیرین کن با مجموع ظرفیت تولید ۵۹۹۹۴۷ متر مکعب در روز، بخشی از نیاز آب آشامیدنی کشور را تأمین کردند. از این تعداد ۱۲۸ واحد با مجموع تولید ۵۳۳۱۷۰ مترمکعب در روز در شهرها و مابقی در روستاها مستقر بوده اند. استان هرمزگان، قم و بوشهر به ترتیب با دارا بودن ۴۱، ۲۶ و ۲۴ واحد آب شیرین کن دارای بیشترین تعداد هستند. بالاترین ظرفیت شیرین سازی آب به ترتیب متعلق به استان سیستان و بلوچستان، سپس هرمزگان و در آخر قم هستند. از نظر نوع فرایند نیز فرایند اسمز معکوس با ۷۶٫۵ درصد (۱۱۱ واحد) مقام نخست را داراست و بعد از آن فرایندهای تقطیر ناگهانی چند مرحله ای ( Multi
– stage Flash) یا MSF با سهمی معادل ۱۳٫۸ درصد (۲۰ واحد) و تقطیر چند مرحله ای (MED) و متراکم سازی بخار (VC) هر یک با ۶ واحد در رتبه های بعدی قرار گرفته اند. اکنون در تعداد زیادی از صنایع کشور، فرودگاه ها و تأسیسات کوچک آب رسانی از فیلتراسیون غشایی برای تصفیه آب استفاده می گردد و انتظار می رود روز به روز بر تعداد آنها افزوده شود.
اکنون در تعداد زیادی از صنایع کشور، فرودگاه ها و تأسیسات کوچک آبرسانی از فیلتراسیون غشایی برای تصفیه آب استفاده می گردد و انتظار می رود روز به روز بر تعداد آن ها افزوده شود.
تعريف غشا
ارائه یک تعریف کامل و جامع از غشاء که تمام جوانب از آن ارائه شده باشد بسیار مشکل است. بطور کلی یک غشا مانعی است که دو فاز را جدا نموده و انتقال انواع اجزای شیمیایی را به نحوه خاصی کنترل می کند. در واقع غشاء مانع جدا کننده ای است که نرخ تراوش اجزا شیمیایی مجاور خود را به نحوه خاصی تعدیل می کند و یا به بیان ساده تر می توان غشا را اینگونه تعریف کرد که غشا یک سد و مانع نیمه تراوا است که تحت یک نیروی محرکه خاص که می تواند اختلاف غلظت، دما، فشار و یا ولتاژ باشد اجازه ی عبور یک یا چند ترکیب و یا ذره از مخلوط گازی و یا مایع را میدهد.
فرایندهای غشایی به فرایندهایی می گویند که در آنها با استفاده از یک غشا، خوراکی که مخلوط از دو و یا چند جز می باشد به اجزای مختلفی تقسیم کرد. در فرایند غشایی اجزای یک مخلوط را بر اساس شدت نسبی عبور آنها جدا می کنند و همین علت است که فرایند غشایی را از سایر فرایند های تعادلی نظیر تقطیر و یا استخراج جدا می کند. در شکل ۱-۲ نمای شماتیکی از فرایند غشایی قابل مشاهده است. فرایندهای غشایی با این حقیقت که جریان خوراک به دو جریان تقسیم می شود، مشخص می شوند، جریان باقیمانده یا غلیظ و جریان تراوشی (اشباع) به این معنی که هر دو جریان باقی مانده و تراوشی، محصول فرایند هستند.
فهرست عناوین
فصل اول: مقدمه
تاریخچه ی غشا
تاریخچه ی غشا در ایران
تعريف غشا
مزایای غشا
معایب غشا
انواع فرایندهای غشایی
میکروفیلتراسیون
اولترافیلتراسیون
نانو فیلتراسیون
اسمز معکوس
فرآیند غشایی دیگر
فصل دوم: تقطیر غشایی
تقطیر غشایی تماس مستقیم (DCMD)
تقطیر غشایی با شکاف هوا (AGMD)
تقطیر غشایی روبشی گاز (SGMD)
تقطیر غشایی در خلا (VMD)
ویژگیهای غشا
فشار مایع ورودی (LEP)
ضخامت غشا
تخلخل و پیچش غشا
متوسط اندازه و توزیع اندازه حفرات غشا
فصل سوم: گرفتگی غشا
گرفتگی غشا چیست؟
علت گرفتگی غشا
ساز و کار گرفتگی غشا
گرفتگی کامل و ناقص
انواع گرفتگی بر اساس نوع ماده رسوب کننده
عوامل مؤثر بر گرفتگی غشا
اثر قطبش غلظت
اثر سرعت جریان خوراک
فصل چهارم: اصلاح غشای آبگریز در تقطير غشایی
فصل پنجم: جمع بندی و نتیجه گیری
بررسی روش های ساخت و تصحیح غشا در فرآیند تقطير غشایی | |
تعداد صفحات | ۶۳ |
نوع فایل | Word |
حجم فایل | ۴٫۴۵ Mb |