برای جستجو در بین هزاران پایان نامه در موضوعات مختلف     

      و دانلود متن کامل آنها با فرمت ورد اینجا کلیک کنید     

 
دانلود پایان نامه
انتخاب پذیری غشا هم که توانایی جداسازی دو مولکول مانند A و B است به صورت نسبت تراوایی تعریف می شود.
(1-2) (2)
که از رابطه (1-1) و (1-2) رابطه (1-3) بدست می آید.
(1-3)
DA/ DB (انتخابگری نفوذ) نسبت ضرایب نفوذ دو مولکول و SA/ SB (انتخابگری حلالیت) نسبت ضرایب جذب قانون هنری است. توازن بین انتخابگری نسبت به نفوذ و انتخابگری نسبت به حلالیت مشخص کننده این است که آیا غشا در مخلوط خوراک نسبت به A انتخابگری دارد یا نسبت به B. گازها می توانند ضریب تراوایی بالایی داشته باشند ، چون ضریب حلالیت یا ضریب نفوذ یا حتی هر دو آنها زیاد است. عموما با افزایش اندازه مولکولهای گاز ضریب نفوذ کاهش و ضریب حلالیت افزایش می یابد. برای عملکرد خوب غشا هم تراوایی و هم انتخابگری باید بالا باشد. هر چه تراوایی بالا باشد سطح مورد نیاز غشا برای تصفیه گاز کمتر می شود و انتخابگری بالا خلوص گاز بالایی را در شرایط تراوایی یکسان به ما می دهد. پلیمرها با دمای گذار شیشه ای (Tg) بالا ، دمای ذوب بالا و کریستالی بودن بالا معمولا پیشنهاد می شوند. پلیمرهای شیشه ای (پلیمرهایی که زیر دمای گذار شیشه ای خود قرار دارند) استقامت بالایی دارند بنابراین مولکولهای ریز مثل H2 و He سریع عبور می کنند و مولکولهای بزرگ مثل هیدروکربن ها به آهستگی عبور می کنند. پلیمرهای تراوا انتخاب پذیری پایینی دارند.
با وجود تمام این مزایا غشاهای پلیمری نمی توانند به مشکل تناقض بین انتخابگری و تراوایی چیره شوند. در واقع غشاهای غیر آلی مثل غشاهای کربنی و زئولیتی دارای انتخابگری و تراوایی بالایی هستند اما در مقیاس بزرگ ساخت آنها سخت است. با توجه به نیاز بازدهی بالای غشاها در غشاهای پلیمری و غیرآلی یک نوع جدید غشاها اخیرا گسترش یافته به اسم غشاهای بستر آمیخته. غشاهای بستر آمیخته غشاهای ترکیبی هستند که ذرات جامد یا مایع یا هر دو آنها به عنوان پرکننده در بستر پلیمر جاسازی شده اند.
با غشاهای بستر آمیخته می توان به انتخابگری بالا با همان مقدار تراوایی یا تراوایی بیشتر در مقایسه با غشاهای پلیمری موجود دست یافت. با اضافه کردن فاز پخش شده می توان خواص جداسازی را بهبود بخشید.
شکل 1-8-فاز پیوسته و پراکنده در ساختار غشاهای بستر آمیخته
فاز بالک (B) عموما به عنوان پایه ، پلیمری یا سرامیکی است. فاز پخش شده (A) می تواند غربال مولکولی مایع باشد. مدل ماکسول ابزاری ساده و موثر برای پیش بینی خواص غشاهای بستر آمیخته است.
(1-4)
P: تراوایی : جزء حجمی فاز پخش شده ، زیر نویس MM اشاره به غشای بستر آمیخته دارد. M اشاره به فاز پیوسته و D اشاره به فاز پخش شده دارد.
1-14-تجهیزات لازم بررسی ساختار عملکرد غشاءها
1- میکروسکوپ الکترونیکی روبشی(SEM)
2- میکروسکوپ نیرواتمی(AFM)
3- اندازه گیری سطح غشاء با استفاده از زتاپتاسیل
4- اندازه گیری زاویه تماس
5- آنالیز طیف سنجی FTIR-ATR
6- آنالیز حرارتی ثقلی(TGA)
7- سیستم ارزیابی غشاها
1-15- تاریخچه گسترش غشا
مطالعات سیستماتیک پدیده غشا و فرآیندهای غشایی به قرن هجدهم برمی گردد. دانشمندان برای مثال اب نولت کلمه اسمز برای توصیف نفوذ آب از طریق دیافراگم را در سال 1748 ابداع کرد. در طول قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم غشا هیچ کاربرد صنعتی یا تجاری نداشت اما به عنوان ابزار آزمایشگاهی برای توسعه تئوری فیزیکی/ شیمیایی مورد استفاده قرار گرفت. به عنوان مثال محاسبه فشار اسمزی ایجاد شده توسط غشا توسط وانت هوف در سال 1887 که رفتار محلول های ایده آل رقیق را توضیح می دهد، استفاده شد. حدودا همان زمان، مفهوم کاملا گزینشی غشاء نیمه تراوا توسط ماکس ول و دیگران در توسعه نظریه جنبشی گازها استفاده شد. به زودی محققان آزمایشات غشا را با نوعی دیافراگم قابل دسترس به عنوان مثال، مثانه خوک، گاو یا ماهی و سوسیس روده ساخته شده از روده ی حیوانات شروع کردند. پس از آن غشاهای محلول شیمیایی (نیتروسلولز) ترجیح داده شد زیرا آنها بایستی قابل تکثیر باشند. در سال 1907 بچهلد روشی را ابداع کرد که برای آماده سازی غشاهای نیتروسلولزی با اندازه منافذ مدرج که با یک آزمایش حباب تعیین می شد، مورد استفاده قرار گرفت. در اوایل سال 1930 غشای میکرو منفذ به صورت تجاری در دسترس بود.در طی 20 سال آینده تکنولوژی غشای میکروفیلتراسیون برای پلیمرهای دیگر، به طور ویژه استات سلولز، گسترش پیدا کرد. اولین کاربرد غشاهای یافت شده در تست آب آشامیدنی در پایان جنگ جهانی دوم بود. در سال 1960 که علم مدرن غشا گسترش یافته بود، غشاها تنها در چند آزمایشگاه کوچک تخصصی، استفاده شد. هیچ غشای قابل توجه صنعتی وجود نداشت و مجموع فروش سالانه غشا برای تمام کاربردهای صنعتی احتمالا بیش از 20 میلیون دلار در سال 2003 نمی شود. غشاها دارای 4 مشکل هستند که مانع کاربرد وسیع شان به عنوان یک فرآیند جداسازی می شود: آنها غیرقابل اعتماد، بیش از حد آهسته، همچنین غیر گزینشی و بیش از حد گران هستند. راه حل های هرکدام از این مشکلات در طول 30سال گذشته گسترش یافتند. فرآیندهای جداسازی مبتنی بر غشا اکنون رایج هستند. در دوره 1960-1980 یک تغییر ویژه در وضعیت تکنولوژی غشا ایجاد شد. دیگر فرآیندهای شکل گیری غشا، از جمله پلیمریزاسیون بین سطحی و ریخته گری کامپوزیت و پوشش چند لایه برای ساخت غشاهایی با کارایی بالا توسعه داده شد. با استفاده از این فرآیند غشاهایی با لایه های گزینشی به ضخامت µm 1/0 یا کمتر حالا توسط تعدادی از شرکت ها تولید می شوند. در سال 1980 میکروفیلتراسیون و اولترافیلتراسیون و اسمز معکوس و الکترودیالیز فرآیندهای ایجاد شده و گسترش یافته در جهان هستند[19].
1-16- تاریخچه غشاهای بستر آمیخته
دسته بندی : علمی