بهبود شرایط عملیات انتقال جرم عامل مؤثری در جهت کاهش پلاریزاسیون غلظتی و گرفتگی به شمار می‌آید. افزایش فشار عملیاتی موجب افزایش فلاکس نفوذی می‌گردد، زیرا نیروی محرکه‌ی انتقال جرم در این فرایند، فشار است. اما از طرفی افزایش فشار باعث افزایش گرفتگی نیز می‌شود چراکه کیک تولیدشده در شرایط فشار زیاد فشرده‌تر و دارای تخلخل کمتری است. بنابراین برای رسیدن به یک میزان فشار مناسب باید شرایط را به طور تجربی بررسی نمود.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

افزایش سرعت جریان متقاطع نیز، تقریباً در تمام موارد به افزایش فلاکس و کاهش اثر پلاریزاسیون و گرفتگی منجر می‌شود ولی تأثیر آن به تدریج کاهش یافته و در مقابل انرژی موردنیاز برای تأمین این سرعت به میزان قابل‌توجهی افزایش می‌یابد. لذا در این موارد هم می‌توان به مقدار سرعت بهینه‌ی فرایند دست یافت. یکی دیگر از شرایط عملیاتی که می‌توان در غشاهای صاف‌سازی آن را تقویت نمود ایجاد جریان آشفته در سیستم است. ایجاد آشفتگی در سیال باعث افزایش ضریب انتقال جرم در سیستم شده و در نهایت باعث کاهش اثر پلاریزاسیون غلظتی و گرفتگی می­گردد. روش‌های متعددی برای ایجاد آشفتگی در سیستم غشاهای صاف‌سازی پیشنهاد گردیده و تأثیر آن‌ها مطالعه شده­است. از بین این روش‌ها می‌توان به استفاده از تجهیزاتی که عموماً تقویت‌کننده‌های آشفتگی نامیده می‌شوند اشاره کرد. مخلوط‌کن‌های ثابت در مدول‌های لوله‌ای و یا شبکه‌های توری در مدول‌های مارپیچی و صفحه و قاب جزء این­گونه تجهیزات قلمداد می‌گردند. با ایجاد جریان پالسی در محلول ورودی می‌توان آشفتگی سیستم را افزایش داد. بخش دیگر از تلاش‌هایی که در جهت بهینه‌سازی شرایط عملیاتی صورت می‌گیرد، بر طراحی بهینه‌ی مدول‌های غشایی متمرکز شده­است. اصلاحاتی که روی طراحی‌های متداول چهار مدول معمول لوله‌ای، صفحه و قاب، مارپیچی و موئینه صورت گرفته­است تقویت انتقال جرم و متعاقب آن کاهش اثر پلاریزاسیون غلظتی و گرفتگی را به دنبال داشته­است. به‌عنوان‌مثال در یک مورد ملاحظه گردیده است که تنها کاهش طول یک مدول لوله‌ای از ۱ متر به ۵/۰ متر (یعنی استفاده از دو مدول ۵/۰ متری) باعث افزایش فلاکس نفوذی به میزان ۲۶% برای جریان آرام گردیده­است [۵۵].
پاک‌سازی غشا
اگرچه تمامی روش‌هایی که تاکنون برای کاهش اثر گرفتگی ذکرشده‌اند قادرند میزان گرفتگی غشا را کاهش دهند، اما این پدیده به طور کامل قابل حذف نیست و نهایتاً پس از یک دوره‌ی زمانی، فلاکس نفوذی سیال از میان غشا تا حدی کاهش می‌یابد که احیای مجدد غشا را ضروری می‌گرداند. فواصل زمانی موردنیاز برای انجام عملیات موردنیاز پاک‌سازی متغیر بوده و به نوع فرایند بستگی دارد. روش‌های مختلفی برای پاک‌سازی غشا پس از گرفتگی وجود دارد که به چهار گروه تقسیم می‌شوند:
الف) روش‌های پاک‌سازی هیدرولیکی: از بین روش‌های پاک‌سازی هیدرولیکی روش شستشوی معکوس کاربرد بیشتری دارد. در این فرایند با ایجاد فشار در بخش نفوذی، سیال به صورت معکوس جریان می‌یابد. این سیال می‌تواند آب نفوذی از غشا، هوا یا آب به همراه مواد شوینده باشد که با عبور معکوس از میان حفره‌ها باعث جدا شدن لایه‌های چسبنده به حفره‌ها می‌گردد. این فرایند در فشاری برابر با فشار صاف‌سازی انجام می‌گیرد. از این ‌روش معمولاً برای غشاهای میکرو فیلتراسیون و غشاهای لوله‌ای و الیاف توخالی اولترا­فیلتراسیون استفاده می‌گردد [۵۵]. ب) پاک‌سازی مکانیکی: این روش معمولاً به دلیل حساسیت غشا و امکان تخریب آن کمتر استفاده می‌شود. روشی که جهت پاک‌سازی مکانیکی مدول‌های غشایی لوله‌ای به کار می‌رود استفاده از گوی اسفنجی تحت تأثیر نیرو با قطر بیشتر از قطر لوله می‌باشد. جنس این گوی‌های اسفنجی معمولاً از پلی‌اورتان است. این گلوله‌ها به هنگام عبور از میان لوله، سطح آن را خراشیده و باعث جدا شدن لایه‌های چسبیده به آن می‌گردند [۵۵]. ج) پاک‌سازی الکتریکی: روش‌های الکتریکی پاک‌سازی که جهت پاک‌سازی غشا استفاده می‌شوند منجر به حرکت گونه‌های باردار (ذرات، مولکول‌ها) و جدا شدن آن‌ها از سطح غشا می‌شوند. این فرایند معمولاً برای غشاهای فلزی به­کار می‌رود. روش الکتریکی دیگر پاک‌سازی مستقیم غشا (DMC[14]) است. DMC تکنیکی است که اغلب برای روش‌های صاف‌سازی با جریان جانبی به کار می‌رود. در عمل صاف‌سازی با جریان جانبی مواد جامد، کلوئیدی و… در سطح غشا ایجاد گرفتگی کرده و با گذشت زمان منجر به کاهش فلاکس جریان می‌گردند. با تولید متناوب حباب‌های میکروسکوپی (O2 یا H2) به‌وسیله‌ی الکترودیالیز، رسوب‌هایی که در سطح غشا سبب گرفتگی شده‌اند، جداشده و فلاکس جریان افزایش می‌یابد. روشی که هنوز تحت بررسی است کاربرد روش‌های پاک‌سازی اولتراسونیک می‌باشد[۵۵]. د)پاک‌سازی شیمیایی: روش پاک‌سازی شیمیایی مهم‌ترین و متداول‌ترین روش جهت کنترل گرفتگی در فرآیندهای غشایی است. انتخاب نوع ترکیب شیمیایی بستگی به نوع غشا، نوع ماده‌ی ایجادکننده‌ی گرفتگی و شدت آن دارد. معمولاً تولیدکنندگان غشا بر حسب نوع غشا ترکیبات زیر را توصیه می‌کنند: اسیدها (قوی و ضعیف)، بازها (NaOH)، پاک‌کننده‌ها (دترجنت‌ها)، آنزیم‌ها، کمپلکس‌ها (EDTA[15]) و ضدعفونی‌کننده‌ها. روش‌های پاک‌سازی شیمیایی معمولاً به عنوان تکنیک‌های پاک‌سازی در محل (CIP[16]) نامیده می‌شوند.
ازآنجاکه روش‌های مکانیکی و شیمیایی پرکاربردترین و غالباً کارآمدترین روش‌ها در پاک‌سازی غشا می‌باشند، برخی از مهم‌ترین انواع این روش‌ها ذکر می‌شوند: الف) کم کردن فشار ب) شستشو با جریان سریع آب ج) شستشوی معکوس د) پاک‌سازی با شوینده‌های آنزیمی مانند اتیلن دی‌آمید تترا اسیداستیک و پربورات سدیم.
عملیات شستشو هر ۲۴ تا ۴۸ ساعت تکرار می‌شود و ۱ تا ۵/۱ درصد آب فرآیندی به فاضلاب تبدیل می‌شود. در ادامه یک دستورالعمل نمونه برای شستشوی غشاها ارائه می‌شود که کارایی آن توسط تحقیقات تأیید گردیده­است[۵۵].
۱ـ ۱۰ تا ۲۰ دقیقه شستشو با آب تصفیه‌شده توسط غشا؛
۲ـ جریان گردشی شستشو به همراه مواد شیمیایی ویژه­ی شستشو در فشار حداکثر kPa 415 برای یک یا چند ساعت در دمای بالای ۳۰ تا ۴۰ درجه‌ی سلسیوس؛
۳ـ زمان ماند طولانی و باقی­ماندن محلول به­ حال خود مثلاً به مدت یک شب؛
۴ـ جریان گردشی نهایی به مدت ۲۰ تا ۳۰ دقیقه؛
۵ ـ شستشوی نهایی با آب تصفیه‌شده به مدت ۱۰ تا ۲۰ دقیقه؛
محلول‌های ویژه­ی شستشو برای غشاهای آغشته به آلودگی میکروبی معمولاً شامل یک یا چند شوینده (دترجنت) می‌باشد. دلیل استفاده از دترجنت‌ها دفع بزرگ مولکول‌ها از منافذ غشا است. در جدول ۴-۱۳ فرمولاسیون برخی مواد شستشو دهنده‌ی غشاها آورده شده است[۵۵].
جدول ۴-۱۳ فرمولاسیون شستشو دهنده‌های غشا]۵۵[

شستشو دهنده
اکسیدهای فلزی
کلوئیدها و فلزات
بیولوژیکی

اسیدهیدروکلریک

+

–

–

اسیدسیتریک و هیدروکسید آمونیوم

+

–

–

اسید فسفریک

+

–

–

شستشو دهنده
اکسیدهای فلزی
کلوئیدها و فلزات
بیولوژیکی

هیدروکسیدسدیم

–

+

+

هیدروسولفیت سدیم

+

–

–

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...