مقاله بررسی انواع روش های جداسازی مواد الی فرار ( ( VOCsاز پساب های صنعتی

بخشی از مقاله

بررسی انواع روش هاي جداسازي مواد الی فرار((VOCsاز پساب هاي صنعتی

چکیده

امروزه وجود آلاینده هایی موسوم به ترکیبات آلی فرار (VOC) در محیط و خطرات ناشی از انتشار آنها سبب شد که روش هاي حذف این مواد وافزایش راندمان آنها به مسئله اي چالش برانگیز براي پژوهشگران تبدیل شود. در این پژو هش ابتدا به تعریف ترکیبات آلی فرار((VOCs، منابع انتشار و اثر زیست محیطی آنها پرداخته شده است کهبه تفضیل،آلودگی هواوتبعات آن شامل واکنش مه دود ، تقلیل قطر ازن وگرم شدن تدریجی زمین مورد بررسی قرار گرفت . سپس به اثرVOCsبر آلودگی آب و خاك و انواع واکنش هاي مضر ناشی از آنها در محیط پرداخته شد .در ادامه یتبیین اهمیت حذفVOCs ،انواع روش هاي مربوطه به منظور کنترل و در صورت امکان بازیابی آنها بررسی شد که شامل : روش دفع به وسیله هوادهی ، روش حذف بیولوژیکی ، روش جذب سطحی ، روش استفاده از برش نفتی قابل حل ، روش ترکیبی (به طورخاص بایو راکتور هاي غشایی)وروش جداسازي غشائی می باشد. در انتها نیزتکنولوژي غشایی تراوش تبخیري به صورت مفصل مورد بررسی قرار گرفت .شایان ذکر است که طبق مطالعات انجام شده به نظر می رسد استفاده از تکنولوژیهاي غشایی مثل تراوش تبخیري وMBRپتانسیل بالایی براي حذفVOCsو رسیدن به اهداف مدنظر را دارا می باشد .

کلمات کلیدي

روش هاي جداسازي ، پساب هاي صنعتی، ترکیبات آلی فرار

1

مقدمه

امــروزه بــا پیشــرفت روز افــزون علــم و تکنولــوژي و تولیــد هــزاران مــادهي شــیمیایی و در نتیجــه ورود آنهــا بــه محیطزیست مشکلات زیادي در زنـدگی انسـانهـا بـه وجـود آمـده اسـت.آلودگی منـابع بـه انـواع آلاینـدهها کـه بـه واسـطه فعالیتهـاي انسـانی رخ مـی دهـد، اسـتفاده از روشهـاي نـوین کنتـرل و تصـفیه را الزامـی نمـوده اسـت.اثرات سـوء ناشـی از ترکیبات آلی و عدم کنترل موثر آنهـا توسـط فرآینـدهـاي معمـولی تصـفیه، نیـاز بـه روش هـاي ویـژهایـی بـراي کنتـرل این ترکیبات مطرح نموده است.

معرفی (VOCs) .1و منابع انتشار

.1.1ترکیبات آلی فرار((VOCs

طبق تعریف 1EPA ترکیبات آلی فرار((VOCs2 محصولات پایداري بوده که داراي فشـار بخـار بـیش از0.1میلـی متـر جیوه در شرایط محیطی می باشند.[11] این ترکیبات مایعات یا جامداتی هستند که داراي کربن آلی( کربن متصل بـه کـربن، هیدروژن، نیتروژن یا گوگرد) بوده و با سرعت قابل توجهی تبخیر شده بنابراین تحت فشار عادي، فشار بخار مناسب براي تبخیر و وارد شدن به اتمسفر را دارا هستند. اکثر ترکیبات آلی فرار داراي 12 اتم کربن و پـایین تـر را شـامل مـی شـوند.[25]البتـه

CO،CO2، اسیدهاي آلی و ترکیبات آلی فلزي از این تقسیم بندي مستثنی هسـتند. [2] ترکیبـات آلـی فـرار در سـوختهـا، حلالها، رنگها، جلاء دهندههاي شیمیایی، مرکبها، چسبها،حشرهکش ها و آفتکشها وجود دارند. [27]

.2.1منابع انتشار ترکیبات آلی فرار

ترکیبات آلی فرار به طور کلی از دو منبع به محیط انتشار می یابند.تعدادي از این ترکیبات منشاء بیولوژیکی دارند، این گونه ترکیبات به طور طبیعی و در نتیجه فعل و انفعالات بیولوژیکی ارگانیسم هاي زنده به وجود میآینـد و تعـدادي از طریـق منابع انسانی در محیط منتشر می شوند.علاوه بر راه هاي متـداول انتشـار ترکیبـات آلـی فـرار، حـوادثی از قبیـل غـرق شـدن کشتیهاي نفتکش، سوراخ شدن لولههاي انتقال نفت، نشت این مواد به هنگام بار زدن و تخلیه از تانکهاي نقل و انتقـال آن و غیره نیز در انتشار دامنهي وسیعی از این ترکیبات موثر هستند. [9]

بر اساس تحقیقات انجام شده توسط آژانس حفاظت از محیطزیست ایالات متحده((EPA میزان VOCs یافت شده در محیط هاي بسته،2 تا 5 برابر بیشتر از فضاهاي باز است که در اثر فعالیتهاي خاص در این محـیطهـا، ایـن میـزان حتـی بـه

1000 برابر نیز میرسد.علت بالا بودن میزان VOC در فضاهاي بسته نسبت به فضاهاي باز میتواند بالاتر بودن دمـاي محـیط بسته و محدود بودن حجم آن باشد. [5]

.3.1 آلودگی هاي ناشی از ترکیبات آلی فرار

ترکیبات آلی فرار علاوه بر آن که به عنوان عناصر شیمیایی با ارزش شناخته می شوند، به عنوان آلوده کنندههاي اصلی در فرآیندهاي صنعتی و فعالیتهاي محیطی به حساب آمده و میبایستی مطابق با قوانین دقیق حفاظت محـیطزیسـتی مهـار شوند. [21] این آلودگی ها شامل آلودگی هوا، آلودگی آب و آلودگی خاك است که در ادامه توضیحات مربوط به هر یک ارائـه می شود :

2

1.3.1آلودگی هوا

سالانه میلیونها تن VOC به وسیله مواد دست ساز بشر وارد اتمسفر می شود. منبع تعداد زیادي از هیدروکربنهاي موجود در هوا، بخار بنزین و یا دود خروجی از اگزوزها است. به عنوان مثال براساس تحقیقاتی که در اروپا صورت گرفت حدود %85 بنزن موجود در هوا از منابع متحرك و تنها %15 از منابع ثابت میباشد.مهمترین منبع VOC در خانههایی با عمر بیش از یک سـال لباسهاي خشکشویی شده، لوازم آرایشی، خوشبوکنندههاي هوا و مواد پاك کننده هسـتند و در سـاختمانهـاي نوسـاز رنـگ نقاشی و چسب میباشند. [2] عوارض ناشی از آلودگی هاي هوا در اثرVOCsشامل : واکنش مه دود ، تقلیل قطر لایـه ي ازن و گرم شدن تدریجی زمین است که در ادامه توضیحات مربوط به هریک ارائه می گردد :

1. 1.3.1 واکنش مه دود

زمانی که ترکیبات آلی فرار با اکسیدهاي نیتروژن مخلوط میشوند و مورد تابش اشعهي مـاوراء بـنفش خورشـید قـرار میگیرند، زنجیرهي پیچیدهاي از واکنشها آنها را تبدیل به محصولاتی میکند که عمدتا معروف به آلاینـدههاي فتوشـیمیایی میباشند.در این حالت اتمسفر به عنوان یک راکتور شیمیایی عمل کرده و انرژي نیز از طریق جزء فرابنفش نور خورشید تامین میشود. نوع واکنشها عمدتا رادیکالی است و زنجیره واکنشها منجر به تولید ازن، آلدهیدها، پراکسـید هیـدروژن، اسـیدهاي آلی و غیر آلی و ذرات ریز میشود.در این میـان ازن کـه بـه میـزان زیـادي نیـز تولیـد میشـود از اهمیـت ویـژهاي برخـوردار میباشد. [9] وجود ازن در لایههاي پایینتر موجب ایجاد مشکلات تنفسی در موجودات زنده میشود.به علت خاصـیت اکسـید کنندگی ازن، وجود آن در لایههاي پایینتر موجب آسیب رسیدن به ساختمانها و محصولات کشاورزي نیز میشود.[12]

2. 1.3.1 تقلیل قطر لایه ي ازن

فتولیز اکسیژن در طول موجهایی کوتاهتر از24 nm به دنبال واکنش با یک ملکول خنثی، مکانیسم اصلی تشـکیل ازن در لایههاي استراسفر میباشد.نوترکیبی، فتولیز با اکسیژن اتمی و واکنش با هیـدروژن و رادیکـالهـاي هیدروکسـیل ناشـی از تجزیه آب، متان و هیدروژن مهمترین مکانیسم از بین رفتن ازن استراسفریک میباشد.گونههایی که میتواند این فرآینـد را بـه طور موثر پیش ببرند عبارتند از: اسیدهاي نیتروژن، برخی هالوژنها به ویژه کلر و رادیکالهاي هیدروکسیل.بسیاري از ترکیبات آلی فرار حاوي هالوژنها هستند و بنابراین میتوانند سبب انجام این واکنشها گردند. [24]

3. 1.3.1 گرم شدن تدریجی زمین

برخی از VOCsجاذب قوي اشعهي مادون قرمز بوده و در نتیجه جزء گازهاي گلخانهاي محسـوب مـیشـوند و از ایـن طریق سبب افزایش دماي اتمسفر زمین میشوند. [25] پس از انقلاب صنعتی و افزایش مقدار انتشـار ترکیبـات آلـی فـرار، در سده گذشته افزایش دما بین 0/5 تا 1/2 درجه سانتیگراد مشاهده شده است. [24]

2.3.1 آلودگی خاك
خاك شاید پیچیدهترین قسمت محیطزیست است که شامل تعـداد زیـادي VOC بـا خصوصـیات متفـاوت مـیباشـد.
آلودگی خاك غالبا در اثر تماس انسان با طبیعت است. مقادیر عظیمی از VOC در صنایع نفت تولید میشوند.صنایع شیمیایی با تولید مواد صنعتی و مصرفی یک تولید کننده مهم VOCمحسوب میشوند. از جمله مهمترین آلاینـدههاي خـاك مـیتـوان آلکانها و سیکلو آلکانها، هیدروکربنهاي آروماتیک( بنزن، تولوئن)، فنلها و... را نام برد. از عمدهتـرین خصوصـیات ترکیبـات آلاینده خاك غیر قطبی بودن آنها میباشد. آلودگیها پس از ورود به خاك میتوانند تبخیر و در اتمسفر رها شوند و یا جـذب خاك گشته و وارد آبهاي زیرزمینی شوند. [2]
3.3.1 آلودگی آب

3

آلایندههاي اصلی در صنعت آب و فاضلاب ترکیبات آلی میباشند. مقادیر متحیـر کننـدهاي مـاده آلـی (آفـتکشهـا، شویندهها، حلالهاو...) در منابع آبی وجود دارد.در میان این ترکیبات آلی، ترکیبات آلی فرار گروهی از آلایندهها با خصوصـیات فیزیکی شیمیایی مشابه به وجود میآورند که اساسا آبگریز با تمایل به واکنش دهندگی پایین میباشـند.منابع اصـلی تخلیـه

VOC به داخل آبها، صنایعی همچون صنعت خشکشویی، مشتقات حاصل از نفت خام و فرآینـد کلریناسـیون آب آشـامیدنی میباشد.با وجود سرعت بالاي تبخیر VOC به علت حجم بالاي محصولات دفـع شـده بـه محـیط، ایـن ترکیبـات در آبهـاي طبیعی نیز یافت میشوند.نیمه عمر VOCsدر آبهاي سطحی به علت تبخیر و تجزیـه نسـبت بـه آبهـاي زیرزمینـی بسـیار کوتاهتر است. آلودگی منابع آب به وسیله ي VOCsاثر مستقیم بر سلامت انسان دارد.عوارضی نظیر: سوزش چشم، بینی، گلو و واکنشهاي سیستم مرکزي اعصاب(سرگیجه، سر درد،از دست دادن حافظهي موقـت و...) و سـرطان از آثـار مـزمن ایـن مـواد است.این آلودگی مشکلی است که تنها با به کار بردن بهترین تکنولوژيهاي در دسترس قابل حل میباشد. [2]

دسته اي از (CL-VOCS)VOCs شامل پلی کرواتان و پلی کلر و اتیلن هستند که به طورگسترده اي به عنوان حـلال هـا در انواع شوینده ها ،گریسها و به عنوان یک محصول تجاري متنوع استفاده می شـوند . بـه عنـوان یـک آلاینـده محـیط زیسـتی شناخته شده است که در خاك و آب و هوا می توانند مدت زیـادي در یـک محـیط بمانـد کـه مهمتـرین منبـع انتشـار شـان فرایندهاي تولید آن ها است که شاملتولیدمحصولات ،فرایندهاي ضد عفونی ،ذخیره سازي و دفع نامناسب است . [1]

.2 روش هاي حذف ترکیبات آلی فرار((VOCs

ترکیبات آلی فرار معمولا به عنوان حلالبراي تولیدبسیاري از محصولات به کاربرده میشوند. به عنوان مثال براي تولیـد ترکیبات شیمیایی بلوري، مواد چاپ، رنگ و روکشها از ترکیبات آلی فرار استفاده میکننـد.در نتیجـه تولیـد ایـن محصـولات سالانه مقادیر زیادي ترکیبات آلی فرار وارد محیط میشود.با توجه به قوانین کنترل آلودگی هوا و محیط زیست، همین طور بـا توجه به اهمیت مواد آلی بـه لحـاظ اقتصـادي بـه دلیـل افـزایش قیمـت آنهـا، کنتـرل و بازیـابی ایـن مـواد امـري ضـروري

میباشد.VOCsهمچنین در هنگام تخلیه تانکرها، چـاههـا و همـین طـور انبارهـاي مـواد زائـد حـاوي ایـن مـواد وارد محـیط میشوند. [22]
تکنولوژيهاي جداسازي مرسوم از قبیل تقطیر1 و استخراج مایع- مایع2 به علت حجم زیاد پسابها کـاربرد ندارنـد. در حال حاضر جذب سطحی به وسیلهي کربن3 و دفع به وسیلهي هوادهی4 به طور گسترده براي حذف VOCsاستفاده میشـوند.

از تکنولوژيهاي دیگر میتوان فرآیند غشائی تراوش تبخیري5، اسمز معکوس6، حذف بیولوژیکی و فرآیندهـاي ترکیبـی اشـاره کرد.امروزه فرآیند تراوش تبخیري براي حذف VOCsبسیار مورد توجه قرار گرفته است.چون غلظت این نـوع ترکیبـات در آب بسیار ناچیز است و استفاده از روش تراوش تبخیري با استفاده از غشاء آبگریز بسیار مناسب میباشد.البته این روش بیشتر در مقیاس آزمایشگاهی و هم اکنون در کاربردهاي صنعتی در مقیاس بزرگ مورد توجه زیادي قرار نگرفته است.در اینجا لازم است مروري بر انواع روشهاي حذف VOC از آب داشته و در نهایت به فرآیند تراوش تبخیري پرداخته میشود.

.1.2 روش دفع به وسیله هوادهی

4

برجهاي هوادهی آکنده اغلب براي حذف VOC هاي آب آشامیدنی به کار میروند.اجراي یک طرح موفق براي حذف آلودگی نیاز به درك مناسب از فرآیند و استفاده از پارامترهاي انتقال جرم و پارامترهاي فیزیکوشیمیایی موثر بر بازده جذب دارد. ثابت تعادلی یا ثابت هنري (HC) وضریب انتقال جرم(VOCs(KLaدر برجهاي هوادهی آکنده هستند. طبق مطالعات انجام شده برجهاي هوادهی آکنده که به اختصار PTA نامیده میشوند در کنترل ترکیبات آلی فرار با حلالیت کم از جمله وینیل کلراید مؤثرترین روش میباشد، در حالیکه براي مواد آلی پر محلول در آب با ضریب هنري کم کارآئی ندارند. [26] تحقیقات نشان داده که براي برخی از vacuum:VOCsبا فشار1 و پیشگرم کن هوایی با دماي 30 درجه روي بازدهی برج اثردارد که البته به خاطر هزینه ي زیاد قابل توجه نیست در برج مذکورنسبت اب به هوا به عنوان نیرو محرکه انتقال جرم به کار گرفته شده.که تاثیر زیادي در بازدهی حذفvocها دارداما عاملی مانند طغیان ان را محدود میکند.همچنینبراي دفع ترکیبات الی فراربا فراریت کمتر از از اب ازدیگر فرایند هاي جداسازي بهتر است استفاده شود. [10]

شکل :1نمایی از فرآیند دفع به وسیلهي هوادهی. [26]

.2.2 روش حذف بیولوژیکی

میکروارگانیسمها ظرفیت پتانسیلی بالایی براي تجزیه VOCs دارند. در تحقیقاتی کـه بـه وسـیلهي Jong o Kim در سال 1977 انجام شد، حذف تري کلرواتیلن وتتراکلرواتیلن گازي به وسیله بیوفیلتر کربن فعـال بررسـی گردیـد[15] .مطـابق شکل 2 ستونهایی براي حذف تريکلرواتیلن وتتراکلرواتیلن در نظر گرفته شد. این ستونها حاوي کربن گرانول فعالی هستند که با میکروارگانیسمهاي اکسید شده پوشیده شدهاند.

5

شکل : 2 نمایی از سیستم حذف بیولوژیکی[15]

Ergas از بیوفیلتر کمپوست با پزودوموناس براي حذف PCE گازي استفاده کرده و بازده حذف 74 تا100 درصـد در غلظتهاي کم 0/062 میلی گرم بر لیتر را بدست آورد. در کـل میتـوان گفـت، اسـتفاده از بیـوفیلتر کـربن فعـال همـراه بـا میکرواورگانیسمهاي فنل اکسید شده تکنولوژي مناسبی برايTCE وPCE گـازي در غلظـتهـاي بـالاتر نسـبت بـه بیـوفیلتر کمپوست میباشد[6] .تحقیقات نشان داده که پارامترهاي حـاکم کنتـرل شـده در تمـام بیوراکتورهـاي زیسـتی شـامل مـواد packing ، جریان هوا ،افت فشار برج، رطوبت،میکروارگانیسم ها و مواد ورودي غیر کربنی شامل نیتـروژن ،فسـفات و پتاسـیم است .همچنین انتخاب نوع میکروارگانیسم و آنزیم میکروب استفاده شده به نوع vocهاي مـدنظر بسـتگی دارد . مـواد مـورد استفاده در packingها ، شامل peats ،کمپوست و خاك به دلیل پایداري ، کم هزینه بودن و اثربخشی مورد نظر است .[16]

.3.2 روش جذب سطحی

این فرآیند از قابلیت برخی جامدات در جذب بعضـی مـواد در محلـول، روي سـطح اسـتفاده مینمایـد. جـاذب جامـد متخلخلی است که از مواد حاوي کربن یا مواد غیر آلی بصورت طبیعی یا مصنوعی حاصل شده اسـت. عمـدهترین خصوصـیات جاذبها سطح داخلی زیاد، خصوصیات مکانیکی مانند مقاومـت و سـختی مناسـب، قابلیـت احیـاء و عـدم تغییـر خصوصـیات مکانیکی جذبی آنها میباشد. جدول 1 روش تولید، کاربرد واحیاي تعدادي از جاذبها را نشان میدهد.به هر حـال بزرگتـرین مشکل روش جذب سطحی در حذف VOCsنیاز مکرر به احیاء سطح و اشباع سریع در غلظتهاي بالا میباشد.

6

جدول : 1 انواع جاذب، روش تولید، کاربرد و احیاء آنها

جاذب روش تولید کاربرد احیاء
ذغال فعال تجزیه حرارتی یا کربنیزه نمودن پوست حذف بو، حذف آفتکشها، رنگ حرارت دادن با بخار
میوه، فندق، ذغال سنگ و... زدایی، تصفیه آب داغ
جاذبهاي پیرولیز رزینهاي تبادل یونی، رزینهاي پیرولیز رزینهاي تبادل یونی، شستشو با حلال داغ،
پلیمري و کربنیزه فنل فرمالدهید رزینهاي فنل فرمالدهید تغییرPH
زئولیتها کریستالهاي متخلخل آلومینیوم رطوبت زدایی از گازها و مایعات و حرارت دادن یا
سیلیکاتها جداسازي مخلوطهاي هیدروکربنی شستن
آلومیناي فعال شکل متخلخل اکسید آلومینیوم به خشک کننده، مایعات و گازها حرارت دادن و دفع
فرمول AL2O3.nH2O رطوبت
سیلیکاژل شکل پلیمري بی آب از اسید سیلییک خشک کردن هوا و گازهاي دیگر حرارت دادن و تبخیر
کلوئیدي به فرمول SiO2.nH2O ترکیب حل شده
خاك رس فعال نمودن خاك رس به وسیله اسید رنگ زدایی از ترکیبات نفتی و جذب غیر قابل احیاء
سولفوریک یا کلریدریکو شستن خاك مواد شیمیایی نفتی
CMS تغییر ساختمان ذغال فعال به وسیله تهیه نیتروژن با خلوص بالا از هوا حرارت دادن بوسیله
پلیمر کربنیزه شده بخار داغ

در تحقیقی روش جذب بر روي کربن فعال (ACFC) و دفع الکتروترمال ترکیبات الی فرار مورد بررسی قـرار گرفـت کـه پارامترهاي ساختاري ،شیمیایی ،سطح فعال ،خواص گرمایی و الکتریکی به طور مفصل مورد تحلیل قرار گرفت. [17]

همچنین در پژوهشی (JS) یعنی (Jatropha curcas seed) به عنوان مواد اولیه تولید کربن فعال مورد استفاده قـرار گرفت ،با فعال سازي ساده ترمو شیمیایی NaoH به عنوان یک عامل فعـال شـیمیایی, آزمایشـاتروي ترکیبـات مختلـف CL-VOC انجام شده است و دیده شدکه با افزایش وزن مولکولی و افزایش تعداد کلرها جذب افزایش می یابد. [23]

.4.2 روش استفاده از برش نفتی قابل حل

در این روش VOCsکه ترکیبی از گاز و مایع می تواند باشد ، در برش نفتـی حـل مـی شـود .تحقیقـی کـه فرانـک و همکارانش روي ترکیبی از تولوئن ،اتیل بنزن و P-XYLEN به همراه ترکیبات هالوژنه و اکسـیژن دار انجـام دادنـد نشـان داد راندمان شستشو OIL-WATER نسبت به آب در برج هاي شستشو ،حذف VOC ها را از 12 به 36 درصد افزایش داد. [8]

.5.2 روش ترکیبی

گاهی اوقات تنها با یک فرآیند نمیتوان به حد مجاز و استاندارد یک آلاینده دست یافت و همین امر سبب میشود تا از روشهاي ترکیبی براي نیل به حذف استفاده شود. طبق مطالعات انجام شده استفاده از دو فرآینـد کـربن فعـال و هـوادهی در حذف آفتکشها وکنترل ترکیبات آلی در آب آشامیدنی موثر است.مطابق شکل (3-1) جهت حذف آلاینده در قسـمت میـانی برج فرآیند هوادهی ودرقسمت انتهایی برج جذب سطحی به وسیلهGAGانجام می گیردد[4] .در تحقیقـی کـه خـانم فـلاح و همکارانش در سال 2010 انجام دادند از تکولوژي ترکیبی بیو راکتور هاي غشـایی بـراي حـذف اسـتایرن اسـتفاده کردند.کـه

تصفیه فاضلاب مصنوعی شامل ppm50استایرن در یـک MBRمنجـر بـه حـذف COD %99شـد(در (HRT24H, 18H بـر خلاف گزارش هاي قبلی با راکتور هاي لجن فعال, جایی که حذف استایرن بـه صـورت جزیـی بـا هـوادهی اتفـاق بیافتـد , در
MBRمکانیزم حذف ان, به طور انحصاري با تجزیه ي بیولوزیکی انجام میشود. [7]

شکل : 3 نمایی از سیستم ترکیبی هوادهی و جذب سطحی[4]

.6.2روش جداسازي غشائی

جداسازي با استفاده از غشاء، یکی از روشهایی است که در صنعت براي جداسـازي مخلوطهـا کـاربرد زیـادي دارد. از آنجایی که نمیتوان به تنهایی با این روش جداسازي به ماده خالص دست یافت، ایـن روش معمـولا در کنـار سـایر روشهـاي جداسازي مثل تقطیر، جذب سطحی و... در خط تولید به کار میرود. از محاسن جداسازي با استفاده از غشاء میتوان به مـوارد زیر اشاره کرد:

 جدا سازي میتواند بطور پیوسته صورت گیرد.
 انرژي مصرفی پایین است.

 فرآیند غشائی به آسانی همراه دیگر فرآیندهاي جداسازي انجام میگیرد.
 افزایش مقیاس1آن معمولا بسیار ساده است.

 خواص غشاء در دسترس میباشد.

8

 بدون استفاده ازمواد افزودنی قابل انجام است.

 اگر خوراك مخلوطی از دو جزء باشد، غشاء قادر است که مولکولهاي سازنده مخلوط را بر اساس تفاوت در شکل ویـا ساختمان شیمیایی از هم به طور نسبی جدا کند. در فرآیندهاي غشائی، غشاء به عنوان سطح مشـترك1بـین دو فـاز عمل میکند. فاز بالا دست2 مخلوط خوراك است که میخواهیم اجزاء تشکیل دهندهي آن را جدا کنیم وفـاز پـایین دست3که شامل اجزاء نفوذ کرده میباشد. نیروي محرکه براي جداسازي اخـتلاف پتاسـیل، اخـتلاف فشـار و غلظـت

میباشد. پس از عبور از غشاء خط خوراك به دو قسمت تقسیم می شود: -1 تراوش کرده -2 (Permeate) باقیمانده (Retentate)

شکل: 4 نمایی از یک واحد

غشائی

ممکن است هرکدام از این دو محصول، هدف جداسازي باشد. اگر هدف این فرآیند تغلیظ باشد، معمولا باقی مانده مورد نظر میباشد و اگر هدف خالصسازي باشد، هرکدام از این دو محصول میتواند مطلوب باشد. تقطیرغشائی یک فرآیند تبخیر است که با استفاده از غشاهاي متخلخل آبگریز خوراك مایع گرم از سرد یا فاز گاز بصورت فیزیکی جداسازي میشود.

شکل 5 نمایی از این فرآیند را نشان میدهد.

شکل : 5 نمایی از یک واحد تقطیر غشائی

9

جداسازي برمبناي تعادل بخار– مایع انتخاب پذیري غشاء را کنترل می کند. عملیات تقطیر غشائی وابسته به 4 شـرط میباشد:
-1 از غشاء آبگریزبسیار متخلخل استفاده گردد.
-2 یک طرف غشاء باید در تماس مستقیم با خوراك باشد.
-3 مسیر تغلیظ و چگالش نباید داخل تخلخلهاي غشاء وجود داشته باشد.
-4 تعادل بخار– مایع نباید به وسیلهي غشاء اصلاح گردد.
شکل 6 ساختار هاي مختلف تقطیر غشایی را نشان می دهد.

شکل : 6 ساختارهاي مختلف تقطیر غشائی

در ساختارDCMD1، تقطیر غشائی تماس مستقیم، در سمت چپ محفظه، مایع حـاوي آلاینـده از پـایین پمـپ شـده مابین دو قسمت که با رنگ تیرهتر نشان داده شده، غشاء متخلخل قرار دارد که ذرات آلاینـده بـه شـکل بخـار از غشـاء خـارج میشود. در سمت راست مایع سرد از بالا به پایین جریان دارد که بخارات را کندانس نموده ودر نهایت مایعبه شدت از آلاینـده تغلیظ میشود.

در ساختار AGMD2، تقطیر غشائی تماس گپ گازي، در این حالت از یک گپ گـازي در فاصـله بـین غشـاء ودیـواره استفاده شده است. ملکول ها بعداز نفوذ از میان سوراخهاي غشاء در حالت گازي باقیمانده تادر دیواره سرد کنـدانس شـوند واز پایین خارج گردند.