iNetDoc

کامل ترین منبع دانلود مقاله و تحقیق

اسمز معكوس

نوع : word - قیمت :10000 تعداد صفحه : 35

بخشی از پروژه : 

 

1. 1. اساس فرايند اسمز معكوس

اسمز معكوس، همانگونه كه از نامش پيداست، همان اسمز است با اين تفاوت كه با اعمال فشار به محلول غليظ‌تر حلال از محلول غليظ به واسطة يك لايه نيمه تراوا (غشاء) به محلول رقيق‌تر انتقال پيدا مي‌كند. اين عمل زماني رخ مي‌دهد كه فشار اعمالي از فشار اسمزي (فشاري كه سبب مي‌شود حلال از محلول رقيق به غليظ انتقال پيدا كند) بيشتر باشد. اگر فشار اعمالي با فشار اسمزي برابر باشد هيچ انتقالي صورت نمي‌گيرد و سيستم در حال تعادل است (8).

سرعت انتقال و عبور آب از غشاء به خواص غشاء، دماي محلول و اختلاف فشار ايجاد شده بين فشار اعمالي و فشار اسمزي بستگي دارد. فشار اسمزي به غلظت محلول، دما و نوع يونهاي موجود در محلول بستگي دارد.

 

1. 1. 1. انتقال آب

انتقال آب در دماي ثابت از يك غشاء نيمه تراوا به وسيلة معادلة زير بيان مي‌شود (8):

 

                 Qw = Kw (∆P- ∆π) A/τ                                     (1-1)

Qw :           مقدار آب عبور كرده از غشاء (m3/h)

Kw:            ثابت نفوذ پذيري غشاء براي آب (m4/N.h)

ΔP:           اختلاف فشار هيدروليكي (Pa)

Δπ:           اختلاف فشار اسمزي (Pa)

A:             سطح غشاء (m2)

τ:              ضخامت غشاء (m)

 

 

1. 1. 2. فشار اسمزي

فشار اسمزي به غلظت، دماي محلول و نوع يونهاي موجود بستگي دارد. براي محلول‌هاي رقيق فشار اسمزي از رابطة van’t Hoff محاسبه مي‌شود (15):

 

               p = ni ci RT                                                        (1-2)

p:             فشار اسمزي (Pa)

ni:             تعداد يونهاي موجود (m)

ci:              غلظت مولي محلول(mol/m3)

R:             ثابت عمومي گازها (J/mol.oK)

T:             دماي مطلق (oK)

 

رابطة van’t Hoff براي آبهاي شور و آب درياها به طور تجربي مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

 

 

1. 1. 3. انتقال نمك

انتقال نمك از غشاء به اختلاف غلظت مواد در طرفين غشاء وابسته است و به وسيلة معادله زير تشريح مي‌شود (8).

 

                           Qs= Ks (∆C) A/τ                                                (1-3)

Qs:                      مقدار نمك عبور كرده از غشاء (m3/h)

Ks: ثابت نفوذ پذيري غشاء براي نمك          (m4/N.h)

ΔC:          اختلاف غلظت در طرفين غشاء

A:             سطح غشاء (m2)

τ: ضخامت غشاء            (m)

 

در اين معادله انتقال نمك از غشاء فقط به اختلاف غلظت بستگي دارد (8).

 

 

1. 2. فاكتورهاي مؤثر در عملكرد غشاء

 

1. 2. 1. راندمان

راندمان يا بازده معمولاً با استفاده از نسبت آب خوراك و محصول بررسي مي‌گردد. راندمان از رابطة زير محاسبه مي‌شود:

 

                 Y = Qp/Q´ 100                                                (1-4)

Y:             درصد راندمان

Qp:            مقدار محصول (m3/h)

Qf: مقدار خوراك          (m3/h)

 

  راندمان بالا به اين معني است كه غلظت آب شور خروجي بالا ست و برگشت نمك، بيشتر صورت مي‌گيرد. اين مسأله ممكن است سبب گرفتگي نسبتاً سريع غشاء شود‌ (8).

 

1. 2. 2. دما

تغييرات دما روي فشار اسمزي و فلاكس آب مؤثر است. اثر دما روي فشار اسمزي در رابطة (2-2) آمده است. Kw نيز به طور مستقيم با دما رابطه دارد و اين رابطه به تغييرات ويسكوزيته آب با دما مربوط مي‌شود. يك قاعدة سرانگشتي، نشان مي‌دهد كه معمولاً با افزايش هر درجه سانتيگراد دماي خوراك، 3 درصد كارآيي غشاء، در انتقال آب، افزايش مي‌يابد (8).

 

1. 2. 3. فشار

افزايش فشار سبب افزايش فلاكس آب محصول مي‌شود. از طرفي انتقال نمك (Qs) به فشار وابسته نيست. اين مطلب نشان مي‌دهد كه با افزايش فشار فلاكس محصول افزايش و غلظت آب شور برگشتي بيشتر مي‌شود كه اين دو سبب افزايش راندمان عملكرد غشاء مي‌شوند.

 

1. 2. 4. تراكم غشاء

انتقال آب از يك غشاء تميز و نو مي‌تواند با گذشت زمان به دليل فشردگي غشاء كاهش يابد. فشردگي با تغيير ساختار پليمري غشاء با گذشت زمان صورت مي‌گيرد. اين امر به جنس غشاء، فشار به كاربرده شده و دما بستگي دارد. با افزايش دما و فشار تمايل به فشردگي افزايش مي‌يابد. عامل فشردگي سبب كاهش انتقال آب مي‌شود، اين پديده در غشاءهاي متقارن مشهودتر است.

 

1. 2. 5. پلاريزاسيون غلظتي

پلاريزاسيون غلظتي در نتيجة تشكيل يك لايه غليظ و متراكم از مواد و ذرات موجود در خوراك هنگام عمل جداسازي در نزديكي سطح غشاء ايجاد مي‌شود. اين پديده به اين دليل اتفاق مي‌افتد كه خوراك در نزديكي غشاء بخشي از آب خود را از دست مي‌دهد و محلول غليظي در نزديكي سطح غشاء ايجاد مي‌شود. در فرايندهاي اسمز معكوس با راندمان بالا، غشاءهاي صفحه‌اي مارپيچي از غشاءهاي اليافي تو خالي تمايل بيشتري به اين پديده نشان مي‌دهند.



نوع فایل : word
اندازه فایل : 35
قیمت : 10000
خرید