17

تخفیف

[yith_wcwl_add_to_wishlist]

فرآیندهای جداسازی شیمیایی

قیمت محصول

6,000 تومان 5,000 تومان

جزئیات بیشتر

کد محصول

9804627

تعداد صفحه

29

فرمت

word

کد ویرایشگر

209

قوانین استفاده

توضیحات مختصر محصول
فرآیندهای جداسازی شیمیایی

عنوان تحقیق:

۱٫ کارگاه عملیات واحد (قسمت جداسازی گازها)؛
۲٫ عملیات و قسمت جداسازی مایعات.

موضوع:
فرآیندهای جداسازی شیمیایی

عنوان فصل:

فرآیندهای جداسازی غشایی

در بسیاری از فرآیندهای جداسازی مخلوط‌های گاز یا مایع، از غشاهای نیمه تراوا استفاده می‌شود که امکان عبور یک یا چند جز مخلوط را راحت‌تر از بقیه اجزا فراهم می‌سازد. غشاها ممکن است لایه‌های نازک ماده‌ای سخت مثل شیشه متخلخل یا فلز آبدیده باشند، اما اغلب از فیلم‌های قابل انعطاف‌ پلیمرهای مصنوعی استفاده می‌شود که برای این منظور تهیه شده‌اند و در برابر بعضی از مولکول‌ها تراوش‌پذیری زیاد دارند.

جداسازی گازها
غشاهای متخلخل

اگر مخلوط گازی از میان غشا متخلخلی به منطقه‌ای با فشار کمتر نفوذ کند، گازی که در غشا نفوذ می‌کند، غنی از اجزای با وزن مولکولی کمتر است، چون آن اجزا سریعتر نفوذ می‌کند. اگر منافذ خیلی کوچکتر از میانگین پویش آزاد در فاز گاز (در حدود ۱۰۰۰Ao در شرایط استاندارد) باشند، گازها به صورت مستقل از یکدیگر به روش نفوذ نودسن نفوذ می‌کنند

و نفوذپذیری درون سوراخ با اندازه آن و میانگین سرعت مولکولی نسبت عمکس و با ریشه دوم وزن مولکولی M، نسبت مستقیم دارد. برای نفوذ نودسن، گاز A در منافذ استوانه‌ای رابطه زیر را داریم:
DA = 9700r (T/MA)0.5

در معادله ۲۶-۱، r شعاع میانگین منفذ بر حسب سانتیمتر، T دمای مطلق بر حسب کلوین و DA بر حسب cm/s2 است.
شار در واحد سطح غشا بستگی به نفوذپذیری موثر De دارد که به نسبت از نفوذپذیری منفذ کمتر است که درصد تخلخل و ضریب پیچ‌خوردگی است. در غشاهای با تخلخل حدود ۵۰%، این ضریب معمولاً ۲/۰ تا ۳/۰ است:

شار هر گاز متناسب با گرادیان غلظت است که اگر ساختمان غشا یکنواخت باشد و گازهای اثر متقابل بر یکدیگر نداشته باشند، خطی است. معمولاً این گرادیان را به صورت گرادیان فشار بیان می‌کنند و فرض می‌شود گازها ایده‌آل هستند:

ترکیب ماده تراوش کننده بستگی به شار همه موارد دارد. در سیستمی دو جزئی، کسر مولی A در ماده تراوش کننده عبارت است از:

از گرادیان فشار در غشایی که در تماس با مخلوطی دو جزئی هم مولار واقع شده، در شکل ۲۶-۱، نشان داده شده است. در این مورد فرض می‌شود که نفوذپذیری گاز A دو برابر نفوذپذیری گاز B (مل هلیم و متان) و فشارهای جریان بالایی و پایینی به ترتیب ۴/۲ و ۱ اتمسفر است. ۶۰% ماده نفوذ کننده را A تشکیل می‌دهد که نسبت به غلظت ۵۰%A در خوراک فقط کمی بیشتر غنی شده است.

غنی شدن، گرادیان A را کمتر از گرادیان B می‌کند (۸/۰=۴/۰-۲/۱=∆PB؛ ۶/۱=۶/۰-۲/۱=∆PA)، لذا شار A فقط ۵/۱=(۸/۰÷۶/۰)×۲ برابر شار B است که باعث می‌شود ماده تراوش کننده دارای ۶۰%A باشد. اگر فشار خوراک بیشتر یا فشار طرف نفوذ کننده غشا کمتر از فشار اتمسفر باشد، ماده تراوش کننده کمی از A غنی‌تر می‌شود. با متراکم کردن ماده تراوش کننده و فرستادن آن به یک واحد غشایی دیگر، مقدار کمتری از محصول خالص‌تر به دست می‌آید.

مجموعه‌ای از مراحل با جریان یا چرخه مجدد را برای بدست آوردن محصولات تقریباً خالص می‌توان طراحی کرد، اما هزینه تراکم در هر مرحله معمولاً چنین فرآیندهایی را بسیار پرهزینه می‌سازد.

مثالی کاملاً شناخته شده، از جداسازی گاز به وسیله غشاهای متخلخل و شاید تنها کاربرد آن در مقیاس وسیع جداسازی ایزوتوپ‌های اورانیوم با استفاده از هگزافلونوریدها ۲۳۸UF, 235UF است. چون اورانیوم طبیعی فقط ۷/۰% ۱۲۵U دارد و نفوذپذیری هگزافلوئوریدها فقط ۴/۰% است، بیش از هزار مرحله لازم است تا محصولی با ۴% ۲۳۵UF و باقیمانده‌ای با ۲۵/۰% ۲۳۵UF بدست آید.

غشاهای پلیمری

انتقال گازها درون غشاهای پلیمری متراکم (غیرمتخلخل) با مکانیسم انحلال ـ نفوذ صورت می‌گیرد. گاز در ظرف پرفشار غشاها در پلیمر حل می‌شود و در فاز پلیمر نفوذ می‌کند و در طرف کم فشار دفع یا تبخیر می‌شود. سرعت انتقال جرم بستگی به گرادیان غلظت در غشا دارد که اگر انحلال‌پذیری متناسب با فشار باشد، با گرادیان فشار در غشاء متناسب است.

اختلاف گرادیان‌های یک مخلوط دو جزئی در شکل ۲۶-۲ نشان داده شده است. به فرض قانون هنری در مورد هر گاز صادق و در سطح مشترک تعادل برقرار است. در این مورد از مقاومت گاز ـ فیلم صرف‌نظر شده و در نتیجه، فشارهای جزئی در سطح مشترک گاز ـ پلیمر مثل فشارهای جزئی در کل مخلوط است. شار در گاز A برابر است با:

غلظت‌های با یک ضریب انحلال‌پذیری S که واحدهایی همچون mol/cm2-atm دار، به فشارهای جزئی مربوط هستند (S عکس ضریب قانون هنری است):

با استفاده از معادله فوق و تعویض گرادیان غلظت با گرادیان فشار، معادله زیر بدست می‌آید:

حاصل ضرب DASA، شار در واحد گرادیان فشار است که به آن تراوش‌پذیری در غشا qA می‌گویند و اغلب برحسب Barrer بیان می‌شود. چون در غشاهای موجود در بازار، ضخامت واقعی غشا همیشه معلوم نیست یا مشخص نشده است، اغلب از شار در واحد اختلاف فشار استفاده می‌شود که تراوش‌پذیری QA نام دارد:

واحدهای مناسب برای QA برابر std ft3/ft2-h-atm یا L(STP)/m2-h-atm است. در استفاده از مقادیر منتشر شده، تراوش‌پذیری واحد ۴ را باید به دقت امتحان کرد، چون تعاریف مختلفی برای این منظور بکار می‌رود.

نیست تراوش پذیری‌ها در غشا در مخلوطی دوجزئی برابر قابلیت انتخاب a (که به آن ضریب جداسازی ایده‌آل نیز می‌گویند) می‌باشد:

مقدار قابلیت انتخاب بزرگ را می توان از نسبت نفوذ پذیری مطلوب یا اختلاف زیاد حلالیت بدست آورد . در مقایسه با نفوذ پذیری در فاز گاز ، نفوذ پذیری در غشا بیشتر به اندازه و شکل ملوکولها بستگی دارد و در ملوکولهای تقریباً یکسان ، اخلافهای زیادی ممکن است موجود باشد . مثلاً ، نسبت Dn2/Do2 در چندین پولیمر بین ۵/۱ تا ۵/۲ است هر چند مولکول o2 فقط ۱۰% کوچکتر از موکلول N2است مقادیر نفوذ پذیری با توجه به نوع پلیمر ، تفاوت بسیار با هم دارند

. کمترین مقدار مربوط به پلیمرهای شیشه ای یا متبلور و مقادیر زیاد مربوط به پلیمرهایی است که دمایی بالاتر از دمای انتقال شیشه ای دارند . چند مقدار برای نفوذ پذیری در جدول ( ۲۶-۱) ذکر شده است . انحلال پذیری گاز نیز بطور گسترده با توجه به گاز و نوع پلیمر تقییر می کند . در گازهایی که نقطه جوش یا دمای بحرانی پایین دارند ، انحلال پذیری کم است ، ولی شباهت گاز و پلیمر هم مهم است .

گازهای قطبی معمولاً در پلیمرهای با تعداد گروهای قطبی زیاد ، انحلال پذیر هستند و انحلال پذیری بخار آب در موادی که با مولکولهای آب پیوند هیدروژنی تشکیل می دهند نیز زیاد است .

همیارپروژه نوین

پیشنهاد:

آشنایی با بخش فیلترسیونهای آبیاری قطره ای

سرب ونحوه جذب و خطرات

سطح تماس سیالات در مخزن

نمایش بیشتر
دیدگاه های کاربران
دیدگاهتان را با ما درمیان بگذارید
تعداد دیدگاه : 0 امتیاز کلی : 0.0 توصیه خرید : 0 نفر
بر اساس 0 خرید
0
0
0
0
0

هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.

اولین نفری باشید که دیدگاهی را ارسال می کنید برای “فرآیندهای جداسازی شیمیایی”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

قیمت محصول

6,000 تومان 5,000 تومان