بخشی از مقاله
چکیده
وجود آلاینده هاي مختلف ناشی از فعالیتهاي بشري در هوا باعث بروز مشکلات بهداشتی، زیست محیطی و اقتصادي شده است. که در این میان ذرات معلق و استون بسیار خطرآفرین بوده و باعث بروز مشکلات تنفسی در انسان میشود. در تحقیق حاضر شبیه سازي جداسازي ذرات گرد و غبار و استون از هوا با استفاده از نرم افزار سوپر پرو دیزاینر انجام شده است. خوراك ورودي ترکیبی از هوا به همراه ذرات گرد و غبار، سولفور دي اکسید، نیتروژن دي اکسید، آمونیاك، هیدروژن سولفید استون و دیگر ذرات موجود بوده است که به ترتیب با استفاده از تجهیزات سیکلون، فیلتر کیسه خانگی و برج جذب، که یکی از روش هاي موفق در جداسازي گازهاي آلی فرار است، جداسازي شده اند.
سایز و هزینه خرید تجهیزات براي جداسازي در هر یک از تجهیزات محاسبه شده که بیشترین آن مربوط به فیلتروبرابر 60000 دلار بوده است. تاثیر تغییرات فشار بر روي جداسازي نشان دهنده کاهش هزینه خرید تجهیزات شد در حالی که افزایش دما هزینه خرید تجهیزات را افزایش داده است. درصد جداسازي ذرات گرد و غبار در تجهیزات سیکلون و فیلتر به ترتیب برابر با 90 و 99 درصد بوده است. جداسازي در برج جذب به منظور خروج 99 درصدي استون و رسیدن به هواي استاندارد انجام شده است.
-1 مقدمه
فعالیت هاي روز افزون بشر به ویژه پس ازانقلاب صنعتی روز به روز بر آلودگی منابع آب افزوده و در مقیاس هاي بزرگ سبب آلودگی هوا نیز شده است. در این میان آلودگی هوا بیش از پیش مد نظر محققین قرار گرفته زیرا روند رو به افزایش آلودگی هوادر شهرها به طور جدي سلامت ساکنین آن را تهدید می نماید.آلودگی هوا به طرق گوناگون می تواند اثرات زیان بار دراز مدت و کوتاه مدتی بر سلامت انسانها بگذارد. در بین آلاینده هاي هوا امروزه ذرات معلق به خصوص در شهرهاي بزرگ، بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است.
ذرات معلق در غلظت هاي زیاد براي انسانها، به ویژه افرادي که سابقه بیماري تنفسی دارند، خطر آفرینند. بیماریهایی مانند عفونت بخشهاي فوقانی دستگاه تنفس، پنومونیا، التهاب ریوي، تاثیرات سرطانی، برونشیت، تنگی تنفس، اختلالات قلبی، تاثیرات سوء بر قفسه صدري و تاثیر بر مکانیسم هاي دفاعی و تصفیه اي از عمده ترین عوارض ذرات معلق بر روي انسان هستند - - Panyacosit,2000 مسمومیت ناشی از استون میتواند باعث آسیب به مخاط دهان، تحریک و آسیب به پوست میشود، و همچنین مصرف تصادفی آن منجر به بیهوشی و مرگ میشود. به علاوه بررسی اثر تابش طولانی بر جانوران نشان داده است که باعث آسیب به کلیه،کبد، اعصاب و ایجاد نقص در هنگام تولد وکاهش توانایی تولید مثل در جنس نر در حیوانات شده است . - Likhodii, S.S., et
دستگاههاي مختلفی براي جذب و از بین بردن انواع آلودگی ها وجود دارد که هر کدام با توجه به طراحی آن وظیفه خاصی را انجام می دهند. از مهمترین آلودگی هایی که در هوا بسیار زیان بخش است می توان به گردو غبار ها و مواد آلی مانند استون اشاره کرد که حذف آنها قادر است اثر بسیار مهمی در رفع آلودگی هوا داشته باشد. هر کدام از این مواد را می توان با دستگاههایی معین از بین برد.
- 1-1 آلودگی هوا
آلودگی هوا عبارت است از حضور یک یا بیش از یک آلاینده در هواي آزاد اعم از جامد، مایع، گاز یا تشعشع پرتوزا و غیرپرتوزا به مقدار کافی، با خواص مشخص و تداوم که که بتواند اثرات مضر ایجاد نماید میتواند حیات انسان، گیاه یا جانوران و یا اموال انسانی را به مخاطره اندازد که در شکل 1 آلودگی شهر اهواز نشان داده شده است..[5-3]
1-1-1 انواع آلاینده ها و منابع آنها
آلایندههاي با منشأ طبیعی: دود، بخار بدبو، خاکستر و گازهاي متصاعد شده از آتشفشانها و آتش سوزي جنگلها، گرد وغبار حاصل از طوفانها درنواحی خشک، مه در نواحی کم ارتفاع مرطوب و مه هاي کوهستانی. آلایندههاي با منشأ انسانی: استفاده از سوختهاي فسیلی براي گرم کردن و خنک کردن، حمل ونقل، صنعت، تبدیل انرژي و خاکسترسازي انواع مختلف زایدات صنعتی، شهري و خصوصی کلا به نوعی در آلوده کردن اتمسفر سهیم اند. همچنین انجام عملیا ت مختلف در صنایعی که از خورشید براي خشککردن استفاده میکنند در آلودگی هو ا نقش بسزایی دارند - کی نژادو.
2-1-1 ذرات معلق
ذرات معلق در هوا به آن دسته از مواد پراکنده جامد یا مایع اطلاق می شود که اندازه آنها از قطر یک مولکول 0/0002 - - ʽm بزرگتر واز ʽm 500 کوچکتر باشند. این مواد به عنوان شاخه اي از مواد آلاینده داراي تنوع و پیچیدگی زیادي هستند و اندازه ذرات و ترکیب شیمیایی آنهامانند غلظتشان درهوا از ویژگی مهم این مواد به شمارمیرود . - Kumar and Gupta,2006 - ذرات معلق بعضی مواقع به صورت ذرات قابل زیست - زنده - نظیر باکتري ها، جلبک ها، کپک ها و اسپورها هستند و یا به صورت ذرات غیرقابل زیست - غیر زنده - شامل موادي از قبیل ترکیبات آلی فلزات، گرد و غبار و نمک هاي دریایی، طبقه بندي می شوند - دبیري و . - 1378
2-1 مواد آلی فرار و منابع آن
مواد آلی فرار - VOC - 1، در اتمسفر به مقدار فراوان یافت میشوند. اکثر مواد شیمیایی که در صنایعی نظیر تولید حلالها، رقیق کننده ها، روان کننده ها، شوینده ها و پاك کننده ها و سوخت ها استفاده میشوند حاوي سطح بالایی از این ترکیبات هستند. VOC ها آلودگی متداول در صنایع نفت و پتروشیمی شناخته شده اند. هیدروکربن هاي آروماتیک2، هیدروکربن هاي الیفاتیک3 ، کتنها، استرها، الکلها و گلیکول ها از جمله VOC هایی هستند که در صنعت به شدت از آنها استفاده میشود. - Mofidi,2013 -
1-2-1 فرآیند جذب سطحی در جداسازي مواد آلی
جذب سطحی که در تصفیه گاز کاربرد دارد غلظت یک یا چند عنصر گاز ي در سطح یک جسم جامد که جسم جامد با خلل ریز را جاذب4 میگویند. نیروهاي جذب کننده که عناصر جذب شونده بر جسم جامد نگه میدارند، ﺿﻌﯿﻒ تر از نیروهاي حاصل از پیوندها ي شیمیایی هستند و فشار جزئی عنصر در فاز گاز با جدا کردن یک عنصر جذب شده از محلول، مشابه است وقتی یک عنصر جذب شده با جسم جامد بطور شیمیایی واکنش نشان میدهد.
به این عملیات جذب شیمیایی گفته می شود و جذب زدایی امکان پذیر نیست. درجداسازي با فرآیند جذب سطحی ، برخی از اجزاء فاز سیال به سطح یک جاذب سطحی جامد منتقل می شود. معمولا ذرات ریز جاذب در بستر ثابتی نگه داشته می شوند و سیال به صورت پیوسته از میان بستر عبور داده شده تا جامد تقریبا سیر شود و دیگر نتواند به جداسازي مورد نظر دست یابد . جذب سطحی را برمی توان تمایل مولکولهاي فاز سیال براي چسبیدن به سطح جامد تعریف کرد. در جذب سطحی از جامد متخلخل استفاده می شود که این منافذ سطح بسیار زیادي را ایجاد می کنند. هرچقدر سطح جاذب افزایش یابد مقدار ظرفیت جذب نیز افزایش می یابد.در شکل2 شماتیکی از آن نشان داده شده است. براي سیستم جذب سطحی از ذرات با تخلخل زیاد استفاده می شود.
