15974

14266

كارشناسي ارشد

فرايندهاي جداسازي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1399

سيزده، 82ص. : مصور، جدول، نمودار

احمد محب

مسعود حق شناس فرد

مرتضي صادقي، محمدرضا احساني

1399/08/18

كتابنامه

مهتدسي شيمي

مهندسي شيمي

1399/08/19

2649478

چكيده تاكنون پژوهش هاي زيادي به منظور برر سي اثر عوامل مختلف روي ت شكيل اليه ر سوبي و اثر آن روي عملكرد غ شا انجام شده ا ست از جمله اين عوامل نوع و و ضعيت جريان مي باشد دو جريان مرسوم مورد استفاده در فرايند فيلتراسيون غشايي جريان موازي با غشا و جريان عمودي با انتهاي ب سته مي با شد كه پژوهش هايي درمورد اين دو جريان در فرايند هاي فيلترا سيون غ شايي و اثر اين دوجريان بر شار و نرخ پس زني جريان عبوري صورت گرفته ا ست بر ا ساس مطالعات صورت گرفته تاكنون پژوه شي در زمينه فرايندهاي غ شايي با ا ستفاده از جريان نقطه سكون صورت نگرفته ا ست از اين رو پژوهش حا ضر به منظور برر سي اين جريان بر عملكرد غ شاي نانوفيلترا سيون طراحي گرديد اين پژوهش با استفاده از غشاي نانوفيلتراسيون 09 NF و محلول خوراك آب و منيزيم سولفات براي بررسي اثر جريان در دو بخش انجام شد در ابتدا براي دو جريان نقطه سكون ورودي از باال و جداره ماژول در سه غلظت 1000 500 ppm و 0051 و سه فشار 5 01 و 51 بار و سه دبي جريان خوراك 2 57 2 و 5 3 ليتر بر دقيقه شار و نرخ پسزني جريان عبوري از غشا بررسي و مقايسه شدند در جريان ورودي از باالي ماژول جريان به صورت عمود به غ شا نزديك مي شود و پس از ر سيدن به سطح غ شا مولفه عمودي سرعت صفر و به صووورت موازي از ماژول غشووايي خارم ميگردد براي جريان ورودي از جداره ماژول وضووعيت عكس ميباشوود يعني جريان به صووورت موازي وارد و عمود بر سطح غ شا خارم مي شود در بخش دوم آزمايشهايي به منظور برر سي چگونگي تغييرات نرخ پسزني و كاهش شار جريان عبوري از غ شا با زمان در غلظت خوراك 1000 ppm ف شارهاي جريان خوراك 5 و 01 بارو دبي هاي 2 و 5 3 ليتر بر دقيقه براي دو جريان نقطه سكون اشاره شده و همچنين جريان موازي با غشا طراحي گرديد مدت زمان انجام آزمايشها 002 دقيقه بود همچنين سه آزمايش طوالني مدت 01 ساعته براي اين سه جريان ورودي به ماژول انجام شد و ميزان نرخ پس زني و شار جريان عبوري از غ شا هر 03 دقيقه يك بار اندازه گيري و محاسوبه شودند مشوخش شود كه فوكس و نرخ پسزني جريان عبوري از غشوا براي جريان نقطه سوكون و و و و وو ورودي از باالي ماژول نسبت به دو جريان نقطه سكون ورودي از جداره ماژول و موازي با غشا بيشتر است همچتين م شاهده گرديد كه با افزايش ف شار از 5 بار به 01 بار و از 01 بار به 51 بار به طور ميانگين شار جريان عبوري از غ شا براي دو جريان نقطه سكون ورودي از باال و جداره ماژول به ميزان 09 درصوود افزايش يافته اسووت در دو جريان نقطه سووكون ورودي از باال و جداره ماژول با افزايش فشووار جريان خوراك ميزان نرخ پسزني جريان عبوري از غشوووا افزايش مييابد اما براي جريان موازي با غشوووا نرخ پسزني با افزايش فشوووار كاهش مييابد در آزمايش هاي بخش دوم مشووواهده شووود كه درفشوووار 51 بار ميزان نرخ پسزني براي جريان ورودي از باالي ماژول در برخي زمانها به حدود 5 99 درصود ميرسود در اين آزمايشها مشوخش شود كه افت شوار جريان عبوري از غشوا براي جريانهاي نقطه سوكون ورودي از باال و جداره ماژول نسبت به جريان موازي با غشا خصوصا در فشار 51 بار جريان خوراك كمتر ميباشد كلمات كليدي نانوفيلتراسيون جريان نقطه سكون جريان موازي با غشا فوكس نرخ پسزني

An experimental study on the effect of flow direction in membrane nanofiltration with radial and vertical flow with stagnation point Mahdi Motamedi Mahdi motamedi@ce iut ac ir Date of submission Department of chemical engineering Isfahna university of Technology Isfahan 84156 83111 IranDegree M Sc Language farsiSpervisor Ahmad moheb Ahamd@cc iut ac irAbstract Many researchers have focused their studies on the effects of different parameters on the membranefouling formation during filtration processes and its effects on the membrane performance Amongthese parameters one the most important ones is the feed flow situation In general two types of feedflow namely cross flow and dead end are used in filtration processes There is a quite large numberof published papers on the effects of flow type on the permeate flux and membrane rejection butbased on our literature review so far no research has been done on the effect of using stagnationpoint feed flow on the performance of membrane filtration systems Therefore in this research theeffects of implementing stagnation point flow on the nano filtration process was investigated To thisaim nano filtration experiments were performed by using NF90 membrane and aqueous magnesiumsulfate solution as a model feed solution At the first part of experiments a circular module wasdesigned and built which gave us the ability to investigate the stagnation point flow in two differentmodes In one case the feed entered the cell from the top and flew perpendicular to the membranesurface and then by reaching the stagnation point the liquid feed continued its passage radially in thecell parallel to the membrane surface and finally left the cell In the second case the flow was initiallyin the radial direction parallel to the membrane surface and then at the center of the membrane surfacedirection change occurred and liquid left the cell perpendicularly relative to the membrane surface Three levels were chosen for each of the operating parameters of feed concentration 500 1000 and1500 ppm feed flow rate 2 2 75 and 3 5 liters per minute and feed pressure 5 10 and 15 bar torun the experiments and the effects of these parameters on the permeate flux and membrane rejectionwere investigated and compared At the second part of the work some experiments were carried outto investigate the membrane rejection variation and flux reduction of permeated flow with time These experiments lasted 200 minutes and the concentration flow rate and pressure of the feed flowin this set of experiments were 1000 ppm 2 and 3 5 liters per minute and 5 and 10 bar respectively Also some cross flow filtration experiments by using a rectangular cell were done at the sameoperating conditions to compare them with the stagnation point experiments Moreover three long term experiments of 10 hours were performed to compare the results From the first part of the work it was found that the permeation flux and membrane rejection for the stagnation point flow from thetop was more than those of the radial stagnation flow which in turn was higher than those ofcrossflow process Also it was observed that by increasing the pressure from 5 bar to 15 bar onaverage the permeation flux increased by 90 for both types of stagnation flows Moreover increasing the feed pressure enhanced the membrane rejection for the stagnation point modes whereas it had reverse effect on the rejection of cross flow process Finally for the experimentscarried out with stagnation point flow with the flow entering perpendicular to the membrane surfaceand at the feed pressure of 15 bar the highest membrane rejection of 99 5 and the lowest permeateflux reduction during long term experiments were achieved Keywords Nanofiltration Stagnation point flow Cross flow Flux Rejection rate

احمد محب

مسعود حق شناس فرد

مرتضي صادقي، محمدرضا احساني