دانلود پایان نامه ارشد: تصفیه آب های آلوده به آمونیاک با استفاده از تکنولوژی غشاء |
2 – 8. انواع فرایندهای فیلتراسیون ————– 31
2 – 9. فاکتورهای مؤثر بر شار عبوری حین فیلتراسیون بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———— 34
2- 9 – 1. اختلاف فشار در دو طرف غشاء ——— 34
2 – 9 – 2. سرعت خطی یا سرعت جریان متقاطع – 36
2 – 9 – 3. دما ———— 37
2 – 10. دلایل کاهش شار —- 37
2 – 10 – 1. قطبیت غلظتی — 38
2 – 10 – 2. گرفتگی غشاء —- 38
2 – 11. مکانیزم های جداسازی غشایی———– 46
2 – 11 – 1. نفوذ نادسن —— 47
2 – 11 – 2. نفوذ سطح گزینشگر ————— 48
2 – 11 – 3. موئینگی تراکمی — 48
2 – 11 – 4. غربالگری مولکولی – 49
2 – 11 – 5. انحلال نفوذ —— 49
2 – 12. غشاءهای پلیمری —— 50
2 – 12 – 1. نفوذ ———— 52
2 – 12 – 2. جذب ———– 54
2- 13. اسمز معکوس ———- 55
2 – 14. غشاءهای ماتریس آمیخته ————– 65
فصل سوم: مواد و روشها
3 – 1. مواد شیمیایی ——— 81
3 – 1 – 1. پلیال ———— 82
3 – 1 – 2. دی ایزوسیانات —- 82
3 – 1 – 3. زنجیرگسترنده —– 83
3 – 1 – 4. کاتالیست ——— 83
3 – 1 – 5. حلال ———– 83
3 – 2. روش انجام کار ——– 84
3 – 2 – 1. تجهیزات و امکانات مورد نیاز برای سنتز پلییورتان بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—— 84
3 – 2 – 2. واکنش سنتز پلییورتان ————- 85
3 – 2 – 3. ساخت غشای چگال از پلییورتان خالص بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————— 88
3 – 2 – 4. فیلمکش با تیغه استیل قابل تنظیم —- 88
3 – 3. نکات ضروری ——– 89
3 – 4. دستگاه مورد استفاده برای تست غشاء —– 92
3 – 4 – 1. سیستم اسمز معکوس با مدول غشائی — 92
3 – 5. طرح آزمایشات ——– 96
3 – 6. بررسی مشخصات غشاء —————- 96
3 – 6– 1. آنالیز گرماسنجی روبشی تفاضلی —— 96
3 – 6 – 2. آنالیز طیف سنجی مادون قرمز فوریه — 97
3 – 6 – 3. آنالیز میکروسکوپ الکترونی ——— 97
3 – 6 – 4. آنالیز توزین حرارتی (TGA) ——– 98
3 – 6 – 5. آنالیز زاویه تماس (CA) ———— 98
فصل چهارم: بحث و نتیجه گیری
4 – 1. نتایج آنالیزهای غشاءهای ساخته شده —– 102
4 – 1 – 1. نتایج آنالیز RFTI —————- 102
4 – 1 – 2. نتایج آنالیز DSC —————- 103
4 – 1 – 3. نتایج آنالیز TGA – 107
4 – 1 – 4. نتایج حاصل از آنالیز CA ———– 109
4 – 1 – 5. نتایج آنالیز SEM – 110
4 – 2. آزمونهای تراوایی غشاء —————- 114
4 – 2 – 1. بررسی اثر فشار بر روی تراوایی غشاء – 114
4 – 2 – 2. بررسی تأثیر گذشت زمان بر شار عبوری از غشاءبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——— 115
4 – 3. نتیجه گیری نهایی —- 119
4 – 4. پیشنهادات ———- 121
منابع و مراجع ————— 122
چکیده:
امروزه جداسازی غشایی به عنوان جایگزین فناوریها معمول فرایندهای جداسازی و به ویژه در جداسازی گازها و محلولهایی با آلودگیهای خیلی کم و یا دست یابی با درجه خلوص بالا مطرح شده است. غشاءهای پلیمری برای جداسازی استفاده می شوند با این حال عملکرد جداسازی آنها به اندازه کافی برای امکان سنجی صنعتی مناسب نیست. از سوی دیگر غشاءهای معدنی دارای عملکرد جداسازی خوبی هستند اما فراوری آنها با مشکلاتی همراه است. بنابراین توسعه غشاهءها با مورفولوژی جدید برای اصلاح خواص تراوش گازی غشاءها مورد نیاز است.
در نتیجه غشاءهای ماتریس آمیخته متشکل از ماتریسهای پلیمری و ذرات معدنی / آلی پراکنده در ابعاد نانو نوع جدیدی از غشاءها هستند که برای از بین بردن محدودیت غشاءهای پلیمری توسعه داده شدهاند. بهترین مکانیزم انتقال از این غشاء ها با بررسی اثر پارامترهای آماده سازی و عملیاتی میتواند به دست آید. در این پروژه به بررسی اثر مقادیر 3 درصد وزنی از نانوسیلیکا اصلاح نشده و نانوسیلیکا اصلاح شده با فلوئور (نانو سیلیکا فلوئوره)، زمان و فشار بر عملکرد جداسازی غشاءهای آمیخته نانوکامپوزیتی پرداخته میشود. غشاءهای مورد استفاده در این پروژه یک ساختار خاص از پلییورتان و نانوذرات سیلیکا و سیلیکا فلوئوره میباشد. ساخت غشاءهای خالص پلی یورتان و غشاءهای ماتریس آمیخته پلی یورتانی مورد بررسی قرار گرفته است. نانو ذرات سیلیکا اصلاح نشده از شرکت مرک (آلمان) تهیه شدهاند ونانو ذرات سیلیکا فلوئوره در دانشگاه شیراز سنتز شدهاند. غشاءها با استفاده از فیلمکش و روش تبخیر حلال تهیه شدهاند.
برای تفهیم بهتر از ساختار غشاء آنالیزهای TGA ، FESEM ، FTIR ، DSC وContact angle (CA) استفاده شده است. آنالیز DSC نشان داد که افزایش نانوذرات منجر به افزایش دمای انتقال شیشه ای و مقاومت حرارتی نانوکامپوزیتهای پلیمری میشود. آنالیز FTIR حضور ذرات نانوسیلیکا و فلوئور را بر روی سطح نانوکامپوزیتها نشان میدهد. تصاویر SEM تغییر مورفولوژی پلیمر را با اضافه کردن نانوذرات نشان میدهد. آنالیزTGA افزایش مقاوت حرارتی را با اضافه کردن نانوذرات را نشان میدهد. آنالیز CA اثر نانوذرات را بر روی آب دوستی یا آب گریزی غشاء نانوکامپوزیتی را نشان می دهد. افزایش نانوذرات تراوایی گاز آمونیاک را از غشاء به طور چشمگیری افزایش میدهد.
فصل اول: مقدمه
1-1- مقدمه
حضور ترکیبات آلی در آب یکی از عمدهترین منابع اصلی آلودگی محیطهای آبی میباشند. امروزه گازها اهمیت خاصی پیدا کردهاند به طوری که عمده خوراکهای صنایع شیمیایی گازها هستند که میتوان به آمونیاک، نیتروژن، اکسیژن، گازهای طبیعی اتیلن و پروپیلن اشاره کرد. جداسازی یک یا چند گاز در بسیاری از صنایع لازم و ضروری است. بسیاری از این ترکیبات برای جانوران و گیاهان و محیط زیست خطرناک هستند. ترکیبات آروماتیک سمیتر از ترکیبات آلیفاتیک هستند و اجزای با وزن ملکولی متوسط سمیتر از اجزای سنگینتر (نظیر قیرها) میباشند. از فرایندهایی که امروزه برای جداسازی به کار میروند میتوان به تقطیر سرمایشی، جذبسطحی، جذب و جداسازی غشایی اشاره کرد ] 4 – 1 [ .
در فرایندهای زیادی در پالایشگاهها، پتروشیمیها و صنایع زیردستی نیاز به آب وجود دارد ولی در همه این فرایندها نیاز به آب تصفیه شده با درجه ی خلوص بالا نیست و میتوان از آبهای بازیابی شده نیز در بسیاری از موارد استفاده کرد. قسمت عظیمی از آب مورد استفاده میتواند بازیابی گردد و کسری از آن به علت تبخیر در مراحل مختلف هدر میرود. عمدهترین منابع تولید پسابهای نفتی و پالایشگاهی، جریان پساب حاصل از عملیات نفتی و گازی میادین خشکی و دریایی است. بازیابی پسابها به خصوص در نواحی نفت خیز خشک به دلیل کمبود آب بسیار مهم است. حجم آب تولیدی در حین فرایندهای نفتی که اصطلاحاً به آن آب تولید شده گفته میشود در مورد میادین خشکی ایالات متحده سالانه در حدود 33 میلیارد بشکه تخمین زده شده است . این آبهای تولیدی به علت دارا بودن مقادیر قابل توجهی مواد نفتی، آلی و معدنی قابلیت تزریق به چاه یا تخلیه در آبهای سطحی را ندارند ] 5 [. شکل 1-1 یک نمونه از موازنه آب در یک پالایشگاه را نشان میدهد.
به طور تقریبی 5 تا 3/5 متر مکعب پساب (با فرض اینکه آب خنک کن مورد استفاده در پالایشگاه بازگردانی شود) به ازای هر تن نفت خام ورودی به پالایشگاه تولید میشود و کیفیت پسابهای تولیدی و خصوصیات آنها به نوع و وضیعت فرایند بستگی دارد ] 6 [.
2-1- ترکیبات موجود در پسابهای پالایشگاهی
پسابهای حاصله از بخشها و فرایندهای مختلف بسته به ماهیت هر مرحله دارای مشخصههای آلایندگی متفاوتی هستند. ترکیبات حاضر در پساب های مختلف عبارتند از هیدروکربنها (آلیفاتیک یا آروماتیک)، کامپونتهای نیتروژن، ترکیبات فنلی، نفتخام، حلالها، کلریدها، گوگرد و … ] 7 [. در جدول 1-1، منابع آلایندههای صنایع پالایشگاهی آورده شده استو
همان گونه که در جدول فوق بیان شده است منابع مختلف و همچنین آلایندههای مختلفی برای برای ایجاد آلودگی در آب در صنایع پالایشگاهی و صنایع زیردستی وجود دارد از آنجا که در این پروژه تمرکز ما در حذف آمونیاک میباشد از بیان سایر آلایندهها و روشهای حذف آنها خودداری میکنیم.
3-1- استاندارد دفع پساب
صنعتی شدن موجب پیشرفت اقتصادی کشورها می گردد. با این حال ، موجب مصرف منابع طبیعی و افزایش تقاضای انرژی نیز می شود. به علاوه ضایعات صنعتی یکی از نگرانی های محیط زیستی است. دفع فاضلاب بدون تصفیه مناسب می تواند اثرات مخرب طولانی مدتی به خصوص بر روی گیاهان و آبزیان منطقه داشته باشد. از این رو لازم است که صنایع با آلودگی بالا روشهای تصفیه مناسبی را برای کاهش آلودگی پساب های خود در نظر بگیرند] 7 ، 6 [ بدین منظور، برای پساب هایی که وارد محیط زیست می شوند، استانداردهایی تعیین شده است. این استانداردها بر حسب اینکه پساب ها وارد چه محیطی می شوند، متفاوت است. برای مثال، استاندارد آب دریا و آب مورد استفاده در کشاورزی متفاوت است. جدول (1-2) حدود مجاز برخی آلاینده های صنعتی برای تخلیه به آب های سطحی ، چاه جاذب و مصارف کشاورزی و آبیاری را نشان می دهد.
تبصره 1 – تخلیه با غلظت بیش از میزان مشخص شده در جدول در صورتی مجاز خواهد بود که پساب خروجی ،غلظت کلراید ،سولفات و مواد محلول منبع پذیرنده را در شعاع 200 متری بیش از 10 درصد افزایش ندهد.
تبصره 2 – تخلیه با غلظت بیش از میزان مشخص شده در جدول در صورتی مجاز خواهد بود که پساب خروجی ،غلظت کلراید ،سولفات و مواد محلول پساب خروجی نسبت به آب مصرفی بیش از 10 درصد نباشد.
تبصره 3 – درجه حرارت باید به میزانی باشد که بیش از 3 درجه سانتیگراد در شعاع 200 متری محل ورود آن، درجه حرارت منبع پذیرنده را افزایش یا کاهش ندهد.
تبصره 4 – تعداد تخم انگل ( نماند) در فاضلاب تصفیه شده شهری در صورت استفاده از آن جهت آبیاری محصولاتی که به صورت خام مورد استفاده قرار میگیرند، نباید بیش از یک عدد در لیتر باشد.
در میان آلاینده های موجود درآبهای فرایندی که نیاز به تصفیه دارند، غلظت عمومی آمونیاک در پسابهای تولید شده در پالایشگاههای نفت و پتروشیمی متفاوت میباشد و خروجی از واحد های سنتی حاوی مقادیر آمونیاک بیشتر ازحد قبول استانداردهای بینالمللی است.
مقادیر آمونیاک موجود در پسابهای آلوده به آمونیاک که به آبهای سطحی تخلیه میشوند گاهی به 2000 میلیگرم بر لیتر میرسد، این مسأله مخرب و تأسفبار است.
4-1- مشکلات ناشی از وجود آمونیاک وکامپونتهای نیتروژن در آب
تعداد زیادی فرایند های صنعتی در صنایع پالایشگاهی و در صنایع زیردستی وجود دارد که لازم است آمونیاک (NH3) وکامپونت های نیتروژن از ترکیبات سایر گازها یا بخار های آبی جدا شود. وجود کامپونت های نیتروژن و آمونیاک در آب باعث چنین مشکل محیطی می شوند ] 7 ، 6 [. برخی از این مشکلات عبارتند از :
– انباشتگی در آب های سطحی
– افزایش اثر سمی بر روی ماهیان
– کاهش ضریب ضدعفونی
– خطر مسمومیت ساکنین ساحلی
– افرایش میزان اکسیژن حل نشده در آب
– مشکلات بچه های مبتلا به یرقان و …
بنابراین کنترل کامپونتهای نیتروژن و آمونیاک در پسابهای صنعتی و همچنین آبهای سطحی الزامی است ] 7 [ .
فرم در حال بارگذاری ...
[سه شنبه 1399-10-09] [ 02:46:00 ق.ظ ]
|