مقاله جذب فیزیکی همزمان دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن در حلال های آلی توسط غشا الیاف تو خالی

بخشی از مقاله

خلاصه

بیشتر حلال های فیزیکی مورد استفاده در جداسازی گازهای اسیدی نظیر متانول، پروپیلن کربنات، سلکسول، -n فورمیل مورفولین و غیره، طبیعتی آلی دارند و دارای کشش سطحی کمی هستند. از سوی دیگر، آب یا حلال سبز، دارای قابلیت حلالیت نسبتا کم می باشد. به منظور بررسی عملکرد جاذب های فیزیکی در تماس دهنده های غشایی، جاذب هایی که در تماس دهنده های مرسوم کاربرد صنعتی دارند مورد مطالعه قرار گرفته اند و از میان آن ها با توجه به خواص فیزیکی 4 مورد انتخاب گردید که عبارت هستند از پلی کربنات - pn - ، -nمتیل پیرو لیدون - NMP - ، متانول - MeoH - و آب. با استخراج خواص فیزیکی و شیمیایی لازم برای این مواد از مراجع مختلف، کار شبیه سازی برای یافتن کارایی آن ها در تماس دهنده های غشایی انجام شد.

.1 مقدمه

علاوه بر سیستم های غشایی شناخته شده از قبیل میکرو، نانو، اولترا فیلتراسیون، اسمز معکوس و ... تماس دهنده های غشایی1 در سالیان گذشته توجهات زیادی را به خود معطوف کرده است. عبارت تماس دهنده های غشایی، در مورد سیستم های غشایی استفاده می شود که جهت در تماس قرار دادن دو فاز به کارگرفته می شوند. تماس دهنده های غشایی از نسل جدید فرآیندهای غشایی می باشند که در فرآیند انتقال جرم بین فازها مورد استفاده قرار می گیرند.

[1] تماس دهنده های غشایی یک روش جدید برای انجام جداسازی هایی مثل بازیافت و جداسازی مواد فرار و گازهای حل شده موجود در یک فاز مایع با کمک یک جریان گازی و یا جذب مواد فرار و گازی موجود در یک جریان گازی توسط یک مایع جاذب و استخراج مایع مایع می باشند و در فرآیندهای تصفیه، تغلیظ، استخراج و ... کاربرد دارند.[2] آن ها عملکرد تماس دهنده های معمولی فاز پراکنده را به میزان قابل توجهی بهبود می دهند.

عملیات رایج تماس فازها را معمولا با استفاده از انواع برج ها و ستون ها انجام می دهند. معمولا عمده رقابت در طراحی و عملکرد این دستگاه به مکانیزم سرعت انتقال جرم به وسیله محصولات و مقدار سطح تماس ارتباط پیدا می کند.[3] برج های پرشده نیازمند انتخاب درستی از جنس پرکن ها و توزیع یکنواخت سیال است. به طور متناوب برای برج ها با قطعات متحرک، رقابت بر سر طرحی است که در آن اندازه حباب ها یا قطره ها کم باشد. هم چنین پراکندگی فازی و بزرگ بودن تعداد حباب ها یا قطرات نیز هدف بعدی می باشد..

.2 تعریف غشا

تعریف های متعددی از غشا وجود دارد که از لحاظ معنا و مفهوم به هم نزدیکند. سه تعریف از آن، که در طی سی سال اخیرا ارائه شده است در زیر بیان می گردد:

1.    یک فاز واسط بی اثر که انتقال ماده را بین دو فاز جدا شونده به عهده دارد.

2.    یک محیط بین فازی که دو فاز همگن را با تاثیر گذاشتن بر اجزاء شیمیایی مختلف آن ها با یک روش مشخص جدا می کند.

3.    ماده ای است که از طریق آن یک نوع ماده می تواند بیشتر از دیگر مواد عبور کند. به نظر می رسد که تعریف سوم دقیق تر باشد زیرا این خاصیت ویژه غشااست که باعث عبور از اجزاء از غشا می شود. به عبارتی در بسیاری از فرآیندها، این غشا است که آلاینده های محلول یا معلق را از خود عبور نمی دهد ولی به حلال این اجازه را می دهد.[4]

.3 غشاهای مورد استفاده در تماس دهنده های غشایی

بخش اعظم غشاهایی که در تماس دهنده های غشایی مورد استفاده قرار می گیرند، پلیمری هستند. غشاها معمولا میکرو متخلخل و متقارن هستند و می توانند به دو صورت آب دوست2 و آب گریز3 باشند. در مورد مواد آب گریز منافذ غشا می تواند با استفاده از فازهای غیر قطبی نظیر مواد آلی غیر قطبی تر شده و یا توسط گاز پر شوند، در حالی که در مورد مواد آب دوست فاز قطبی آبی می تواند به درون منافذ نفوذ نماید .[5]

انتخاب غشا آب دوست یا آب گریز بر حسب نیاز به کاهش مقاومت غشا انجام می گیرد. برای مثال در صورتی که اجزا و ذرات موجود تمایل بیشتری به فاز قطبی داشته باشند بنابراین غشا فوق از نوع آب دوست با منافذ پر شده با جریان قطبی می باشد و در صورتی که اجزا تمایل بیشتری به فاز غیر قطبی داشته باشند غشا از نوع آب گریز خواهد بود .[6] غشاهای متقارن ممکن است فشرده بوده و یا دارای روزنه های شبه اسفنجی باشند؛ این قبیل ساختارهایی که دارای روزنه های ریز هستند به طور گسترده در تقطیر غشایی و عملکردهای مربوط به آن، جذب غشایی، فرآیندهای استخراج غشایی و در تکنولوژی امولسیون غشایی به عنوان پشتیبان غشاهای مایع به کار می روند.

[7] در غشاهای نا متقارن یک لایه فشرده و نازک که دارای روزنه و یا بدون روزنه می باشد در بالای لایه زیرین متخلخل است، دیده می شود؛ این لایه انتخابگر، باعث ایجاد مقاومت در مقابل انتقال از غشا می شود. در غشاهای متخلخل، گزینش پذیری برای جداسازی توسط شیمی تعادل بین دو فاز اعمال می شود. این تعادل معمولا توسط ثابت بودن قانون هنری برای سیستم های گاز /مایع یا ضریب توزیع برای سیستم های مایع/مایع مشخص می شود. در تماس دهنده هایی که از یک غشای غیر متخلخل استفاده می کنند، غشا گزینشی می باشد.