مقاله مروری بر گرفتگی غشاهای پلیمری : انواع ، مکانیزم ها و روش های شست وشو

word قابل ویرایش
11 صفحه
27700 تومان

*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***

مروری بر گرفتگی غشاهای پلیمری:انواع، مکانیزمها و روشهای شستوشو

 

خلاصه
در دهه های گذشته استفاده از فرآیندهای غشایی در صنعت روند روبه رشدی داشته است.با این حال مشکل عمده،که استفاده از این فناوری را در معرض محدودیت قرار میدهد،پدیده گرفتگی غشا است که متعاقباً منجر به افزایش هزینه های عملیاتی میشود. بنابراین شناخت بیشتر و بهتر این پدیده نه تنها به حل این مشکل کمک میکند بلکه در پیشرفت هرچه بیشتر صنعت غشا موثر است.در این مقاله سعی شده است ابتدا درمورد گرفتگی غشا و مکانیزم های آن توضیحاتی داده شود،سپس روشهای تمیز کردن آن مورد بررسی قرار میگیرد.

کلمات کلیدی: غشاهای پلیمری،گرفتگی،مکانیزمهای گرفتگی،انواع گرفتگی،روشهای شستوشو

.1 مقدمه

در حال حاضر غشاها جایگاه ویژهای در صنایع جداسازی مختلف پیدا کردهاند و کاربردهای وسیعی در زمینه های گوناگون جداسازی اعم از محلولهای مایع و گازهای مختلف یافتهاند که از آن جمله می توان به کاربرد در صنایع غذایی و لبنی برای جداسازی پروتئینها و تغلیظ شیر، صنایع شیمیایی و پالایشگاهی برای جداسازی گازها، داروسازی برای تخلیص در فرآیندهای مختلف نام برد.[1] غشا یک فاز نیمه تراوا است که در برابر عبور بعضی از ذرات به صورت انتخابی ممانعت ایجاد میکند و یا به عبارتی دیگر بطور انتخابی اجازه عبور ذرات را میدهد.فرآیندهای غشایی، فرآیندهایی هستند که در آنها با استفاده از یک غشا، خوراکی که مخلوطی از دو یا چند جزء میباشد به دو جریان پسماند و عبوری تقسیم میگردند.[1]در شکل1شماتیک فرآیند غشایی را مشاهده میکنید.


شکل-1 شماتیک فرآیند غشایی

 

از مزایای فرآیندهای غشایی میتوان به کاهش مصرف انرژی به دلیل عدم تغییر فاز،حجم کم،تنوع در شکل و اندازه،افت فشار کم و انتفال جرم بالا، نیاز کم به مواد افزودنی و حلالها، بالابودن راندمان جداسازی برای محلولهای رقیق و سهولت کار نام برد.


.2 گرفتگی
یکی از بزرگ ترین مشکلات فناوری پیشرفته غشایی،گرفتگی زودهنگام غشاها به دلیل تجمع و رسوب مواد روی سطح غشا و یا نفوذ ذرات به داخل منافذ غشا میباشد؟میزان گرفتگی را میتوان با طراحی سیستم و مدول و همچنین با استفاده از پروتکل های شستوشوی شیمیایی منظم کنترل کرد اما نمیتوان به طور کامل حذف کرد.گرفتگی معمولا به دوسته برگشت پذبر و برگشت ناپذیر تقسیم میشود.گرفتگی برگشت پذیر توسط شستوشو با آب برطرف میشود اما در گرفتگی برگشت ناپذیر ترکیبات لایه ژلی روی سطح غشا با یکدیگر واکنش داده و تشکیل یک لایه متراکم روی سطح غشا میدهند.این نوع گرفتگی به راحتی قابل رفع نیست. [2-3-4 ]

برای فهم بهتر پدیده گرفتگی ابتداً باید به دو مفهوم شار بحرانی و قطبش غلظتی پرداخته شود.شار بحرانی، شار کمینهای است که در یک فرآیند غشایی،پس از رسیدن به آن،کاهشی در شار جریان عبوری از غشا مشاهده نمیشود.در این حالت قطبش غلظتی در نزدیکی سطح غشا رخ میدهد بدیم معنا که که غلظت ذرات در نزدیکی سطح غشا بیشتر از غلظت در توده است.شکل2 شماتیک فرآیند غشایی با شار بحرانی را نشان میدهد که منجر به قطبش غلظتی در نزدیکی سطح غشا شده است.

شکل-2 شماتیک فرآیند غشایی با شار بحرانی و پدیده قطبش غلظتی[4]

اما زمانیکه شار عملیاتی بیشتر از شار بحرانی شود،گرفتگی ایجاد شده و منجر به تشکیل لایه کیک روی سطح غشا میشود.شکل3 شماتیک این فرآیند را نشان میدهد. باتوجه به اینکه در صنعت به دلیل مسائل اقتصادی و زمان، شار عملیاتی بیشتر از شار بحرانی است، معمولا با پدیده گرفتگی مواجه میشویم.

 

شکل-3 شماتیک فرآیند غشایی با شار عملیاتی بیشتر از شار بحرانی و تشکیل کیک[4]

.3 مکانیزمهای گرفتگی

در سال1982دانشمندی به نام هرمیا1 چهار نوع مدل گرفتگی که منجر به کاهش شار در فشار ثابت میشود را پیشنهاد داد.[5]این مدلها به فرم معمول ریاضی زیر نوشته میشوند:

با قرار دادن معادله فلاکس(به صورت رابطه(2 در معادله 1، رابطه کاهش فلاکس به صورت رابطه3 بدست میآید.

 

که A مساحت سطح غشا،K پارامتر ثابت سنتیکی است.برای هر مقدارK وm یک مکانیزم گرفتگی تعریف میشود. در حالت تشکیل کیک((m=1،لایهای از ذرات روی سطح غشا ایجاد میشود.در مکانیزم گرفتگی متوسط( (m=1 قسمتی از ذرات ورودی حفرات را بسته و بقیه روی هم انباشته میشود.در حالت گرفتگی استاندارد((m=1/5، ذرات روی دیواره حفرات تجمع کرده و باعث کاهش شعاع حفرات میشوند.در گرفتگی کامل((m=2 ورودی حفرات توسط ذرات بسته میشود.گرفتگیهای متوسط و تشکیل کیک جز گرفتگی های برگشت پذیر و گرفتگی کامل و استاندارد جز گرفتگی برگشت ناپذیر است. خلاصه ای از معادلات و شکل شماتیک هر کدام از مکانیزمها در جدول1 آورده شده است.با رسم دادههای آزمایشگاهی و مقایسه آن با معادلات مربوط به مکانیزمها، هر معادلهی خطی که با دادههای آزمایشگاهی تطابق بیشتری داشت، به عنوان مکانیزم اصلی گرفتگی شناخته میشود.[5]

 

جدول-1 مکانیزمهای گرفتگی ، معادلات و شماتیک هر یک[5]


.4 انواع گرفتگی
گرفتگی براساس عوامل گرفتگیزا به چهار دسته کلوئیدی،آلی،غیرآلی(رسوبی) و بیولوژیکی تقسیم میشود. [4 ]

.1,4 گرفتگی کلوئیدی: ذرات حاصل از خوردگی،گل و لای، خاک و لجن، کریستالهای رسوب کرده، ترکیبات رسوب کرده آلومینیوم و آهن، سیلیس و گوگرد کلوئیدی و... منجر به این نوع گرفتگی میشود.ساختار و جرم لایه کیک رسوب کرده تحت تاثیر نیروی ذره- ذره و شرایط هیدرودینامیکی است.

.2,4 گرفتگی آلی:این نوع گرفتگی ناشی از جذب ترکیبات حل شده است.پروتئین ها، آمینواسیدها، اسیدهای آبدوست کوچک، فلویک اسید و هیومیک اسید از جمله این ترکیبات هستند.هرچه اندازه این ذرات بزرگتر، بار الکتریکی آنها کمتر و آبگریزتر باشند احتمال گرفتگی برگشت ناپذیر بیشتر است.در این مواقع شست و شوی شیمیایی برای بهبود عملکرد فرآیند ضروری است.
.3,4 گرفتگی غیرآلی(رسوبی):این نوع گرفتگی بر اثر رسوب یونهای حل شده برسطح غشا به علت اکسایش یا تغییرpH ایجاد میشود.این رسوب دهی به دنبال فرآیند کریستالیزاسیون و رشد کریستالها صورت میگیرد.کلسیم کربنات، باریم سولفات، سیلیکا و کلسیم سولفات ازجمله موادی هستند که منجر به ایجاد گرفتگی میشوند.

.4,4 گرفتگی بیولوژیکی:وجود باکتریها و قارچها چسبیده به سطح غشا منجر به ایجاد لایه زیستی روی سطح غشا میشود.گرفتگی بیولوژیکی ناشی از تجمع این ارگانیسمهای بیولوژیکی، رشد و متابولیسم آنها روی سطح غشا

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 27700 تومان در 11 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع

مقاله معرفی انواع روشهای اجرایی ستونهای سنگی به عنوان روشی نوین در بهسازی خاک

word قابل ویرایش
6 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
معرفی انواع روشهای اجرایی ستونهای سنگی به عنوان روشی نوین در بهسازی خاک چکیده ستون سنگی روشی ایست برای بهسازی خاک سست به منظور ایده آل سازی پارامترهای خاک موجود.امروزه ستونهای سنگی به سه روش تر ،خشک و دریایی اجرا می شود.به طور مشترک اساس کار بدین صورت است که با حفر چاه هایی با عمق ، قطر و فواصل معین و پر ...

مقاله مروری بر کاربرد تلفیق روش تصمیم گیری چند معیاره و GIS در حل مسائل محیط زیست

word قابل ویرایش
12 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
مروري بر کاربرد تلفيق روش تصميم گيري چند معياره و GIS در حل مسائل محيط زيست چکيده : امروزه با توجه به پيشرفت سريع جوامع ، و بدليل اهميت زمان و هزينه در برنامـه ريـزيهـا از يـک سـو و البتـه پيچيدگيها، عدم قطعيت ها و عوامل متعددي که بر عملکرد اکوسيستم هـا موثرنـد، از سـوي ديگـر روش هـاي سنتي حل مسائل فضايي ...

مقاله مروری بر روشهای نوین سرعت سنجی

word قابل ویرایش
14 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***   مروری بر روشهای نوین سرعت سنجی چکیده: ناتوانی مکانیک سیالات تئوری در جریانهای توربولانس سبب پیشرفت مکانیک سیالات آزمایشگاهی در قرن بیستم شد. پیشرفت سریع اجزای الکترونیکی ، سنسورهای مختلف ، لیزرها ، تکنیکهای میکرو وغیره سبب توسعه ت ...

مقاله مروری بر روش های بازیابی نیکل از ذخایر آن با تاکید بر ذخایر لاتریتی

word قابل ویرایش
8 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
مروری بر روش های بازیابی نیکل از ذخایر آن با تاکید بر ذخایر لاتریتی چکیده نیکل یکی از فلزات پر کاربرد می باشد که امروزه در صنایع گوناگونی مانند تهیه فولادهای آلیاژی و ضد زنگ استفاده های فراوانی دارد. کانیهای نیکل متنوع بوده اما چندین کانه اصلی وجود دارد که در اغلب کانسارهای مهم نیکل وجود دارند. در اغلب موا ...

مقاله مروری بر کاربرد روش شستشوی خاک در اصلاح خاکهای آلوده

word قابل ویرایش
11 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات رشته شیمی
مروري بر کاربرد روش شستشوي خاک در اصلاح خاکهاي آلوده چکيده در اين مقاله ، کاربرد فناوري شستشوي خاک (Soil Washing) در پالايش خاکهاي آلوده تشريح شده است . به اين منظور، ابتدا تاريخچه ي مختصري از کاربرد اين روش در اروپا و آمريکا بيـان شـده اسـت و در ادامـه بـه - صورت نسبتاً جامع انواع روش هاي شستشوي خاک تش ...

مقاله مروری بر روش های بهسازی و مقاوم سازی ساختمانهای بلند

word قابل ویرایش
13 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات رشته عمران
مروری بر روش های بهسازی و مقاوم سازی ساختمانهای بلند چکیده موج احداث ساختمانهای بلند مرتبه در دنیا، در ابتدای قرن نوزدهم میلادی آغاز گردید و این روند امروزه با شتاب بیشتری ادامه دارد. با توجه به آخرین پیشرفت های حاصل شده در تحلیل، طراحی و ساخت این سازه ها ، بسیاری از ساختمانهای بلند احداث شده در دهه های گذش ...

مقاله مروری بر مکانیزم های انتشار بخار سیالات هیدروکربنی از مخازن ذخیره و روش های کنترل آنها

word قابل ویرایش
20 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
چکيده انتشار گازها و بخارهاي سيالات هيدروکربني در پالايشگاه ها و مجتمع هاي پتروشيمي هم از لحاظ ايمني و هم از لحاظ آلودگي محيط زيست ، همواره توجه کارشناسان را به خود معطوف خود کرده است . از دهـه ١٩٥٠ ميلادي ، اداره حفاظت از محيط زيست ايالات متحـده آمريکـا US Environmental Protection) (Agency; EPA محدوديت هاي ...

مقاله گرفتگی غشا و روش های تمیز کردن آن

word قابل ویرایش
13 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
چکیده جداسازي مواد توسط غشاء، با توجه به کارایی هایی که در صنایع مختلف دارد می تواند به عنوان یکی از فرایندهاي کارآمد جداسازي در ده هاي اخیر مورد توجه قرار گیرد. فرآیندهاي غشایی با داشتن مزایاي فراوان مانند کاهش مصرف انرژي به دلیل عدم تغییر فاز ، تنوع در شکل، انتقال جرم زیاد و کاربرد براي انواع صنایع و نیز س ...