برای جستجو در بین هزاران پایان نامه در موضوعات مختلف     

      و دانلود متن کامل آنها با فرمت ورد اینجا کلیک کنید     

 
دانلود پایان نامه

1-9- کاربرد تکنولوژی غشا
تکنولوژی غشا یا membrane یکی از تکنولوژی های پر کاربرد در صنعت امروز است که حوزه کاربرد آن از صنعت آب فاضلاب تا صنایع غذایی و دارویی گسترده است [13].
1-10- محورهای اصلی کاربرد غشاها
1-10-1 صنعت آب و فاضلاب
جداسازی املاح آب در فرآیندهای تصفیه بصورت شیمیایی، بیو شیمیایی، میکروبی و غیره انجام می گیرد. مهمترین بخش در فرآیند جداسازی و فیلتراسیون املاح از آب غشاها هستند. برای مناطقی که آب آشامیدنی طبیعی مطلوبی ندارند، آب شیرین کن ها از دستگاههای پر مصرف محسوب می شوند. بطور مثال در ایران شهرهایی مثل قم از این مشکل رنج می برند که آب شیرین کن ها تا حد زیادی این مشکل را مرتفع نموه اند. حتی در شهرهایی که آب آشامیدنی به ظاهر مطلوبی دارند، دستگاههای آب شیرین کن بازار خوبی داشته اند چرا که به هر حال آب جاری طبیعی دارای آلودگی می باشد. اخیراً خبری در مورد کشور چین منتشر شده که این کشور با مشکل آب مواجه است در حالی که کشور چین دارای رودخانه های بزرگ بوده و دارای میانگین بارش سالانه بالا می باشد. بنابراین چنین کشوری نیز با جمعیت زیاد نیاز به تصفیه آب و استفاده از تکنولوژی غشایی دارد. فاضلاب نیز پس از یک حد مشخص از آلودگی دیگر برای شرب مناسب نیست ولی با تصفیه می توان از آن در استفاده هایی نظیر کشاورزی یا کارهای عمرانی استفاده کرد. روشهای تصفیه ای که مبنی بر فرآیندهای تبخیر و میعان هستند مصرف انرژی بالایی دارند، به ویژه در فرآیند میعان میزان مصرف انرژی بیشتر است. ولی در تکنولوژی غشاء این مشکل وجود ندارد و می تواند به عنوان جایگزین خوبی برای روشهای قدیمی تصفیه مطرح شود.
البته هزینه اولیه دستگاههای آب شیرین کن شاید زیاد باشد ولی دولت می تواند سوبسیدی که برای درمان بیماریهای انگلی میدهد به خرید دستگاههای تصفیه بدهد و از شرکتهایی که در زمینه توسعه چنین دستگاههایی فعالیت می کنند حمایت کند تا بتواند بتدریج هزینه های تولید را کاهش دهد.
1-10-2- صنایع غذایی
صنعت لبنیات، آبمیوه و صنایع تبدیلی دیگر که خود در حوزه صنایع غذایی قرار می گیرند یکی از مصرف کنندگان اصلی غشاها محسوب می شوند بطور مثال در سیستم های UF که در تولید پنیر استفاده می شوند غشاء به کار برده می شود. همچنین از سیستمهایی غشایی در پاستوریزاسیون و هموژنیزاسیون نیز استفاده می شودو در تولید انواع آبمیوه ها که منبع پروتئین برای انسان هستند از غشاء برای شفاف سازی و تا حدودی آلودگی زدایی استفاده می شود.
1-10-3- صنایع دارویی و پزشکی
تولید دارو با سیستمهای مختلفی انجام می شود، این دارو نیاز به خالص کردن دارد و اهمیت خالص سازی دارو کمتر از تولید دارو نیست. بطوریکه تولید دارو 30 درصد از هزینه های دارویی را در بر میگیرد در حالیکه 70 درصد هزینه ها صرف خالص سازی دارو می شود. مهمترین عنصر در فرآیند خالص سازی غشاها هستند که در فرآیندهایی مانند: دیالیز، میکروفیلتراسیون و نانوفیلتراسیون بکار برده می شوند. در پزشکی نیز در سیستمهای رهایش دارو یا ایمپلنتهایی که باید جذب و دفع کنترل شده در بدن داشته باشند از غشا استفاده می شود.
1-10-4- تصفیه هوا و خالص سازی گازها
یکی از محورهای اصلی کاربرد غشا تصفیه هوا و یا تولید گازهای خالص مانند: اکسیژن خالص و نیتروژن خالص می باشد. که این گازها کابردهای صنعتی زیادی دارند. در فرآیند PSA که در تولید اکسیژن و نیتروژن خالص بکار برده می شود از غشاها استفاده می شود. امروزه عقیده براین است که اگر بتوان از طریق غشایی مقداری اکسیژن وارد موتور خودرو کرد احتراق بهتر صورت میگیرد.
1-10-5-کاربردهای دیگر
زمینه های صنعتی فراوان دیگری نیز وجود دارد که در کنار محورهای اصلی ذکر شده در بالا، در حوزه کاربردهای تکنولوژی غشا قرار می گیرند. از جمله سه محصول صنعتی مهم که در کشور با همین تکنولوژی تولید می شوند عبارنتد از: گاز کلر، آب ژاول و سود. گاز کلر تولید شده به این روش بسیار با کیفیت است بطوریکه حتی به کشورهای منطقه صادر می شود. در فرآیندهای خالص سازی عناصری مثل اورانیوم نیز در صنایع هسته ای بکار می رود از غشا استفاده می شود [13].
1-11- غشاهای بستر آمیخته
مطالعات برروی ساختار غشا جهت افزایش کارایی آنها همچنین ادامه دارد. یک راه جهت استفاده از ویژگی های هر دو نوع غشاهای آلی و غیر آلی، ساخت غشاهای پلیمری پر شده از ذرات پر کن که در فاز پلیمری به صورت پکنواخت پخش شده اند می باشد. این نوع از غشاها، غشاهای بستر آمیخته نامیده می شوند [14] که دارای گزینش پذیری و تراوایی در حد غشاهای غیرآلی می باشند. بازده جداسازی غشاهای بستر آمیخته می تواند با اصلاحات شیمیایی بهبود یابد. وجود گروه های عاملی آلی بر سطح پر کن غیر آلی علاوه بر این که برای پخش بهتر مواد غیر آلی در فاز پلیمری کمک می نماید، بلکه موجب افزایش گزینش پذیری نیز می شود [15]. در این غشاها از شکنندگی ذاتی غشاهای غیر آلی به دلیل استفاده از پلیمر منعطف جلوگیری می گردد [14]. در مقادیر کم فاز غیر آلی، ذرات پرکن می توانند در جداسازی مؤثر باشند، در مقادیر بالای پرکن، ناحیه هایی از ذرات به هم متصل شده، تشکیل می شود. حتی ممکن است در مقادیر بالاتر این ناحیه ها رشد کرده و مسیرهای پهنی را ایجاد کنند. در مقادیر بالاتر، کانال های پیوسته در داخل غشا شکل می گیرد.
فاز پیوسته (B) عموما بستر پلیمری یا سرامیکی است فاز پخش شده (A) می تواند غربال مولکولی جامد یا مایع باشد. مدل ماکسول ابزاری ساده و مؤثر برای پیش بینی ویژگی های غشاهای بستر آمیخته برای جداسازی H2/CO2 توسط غشای بستر آمیخته سلولز استات-سیلیکالیت در سال 1980 مطرح شد. کارهای برجسته در مورد غشاهای بستر آمیخته انجام شده که می توان به موارد زیر اشاره کرد: جداسازی N2 از هوا [16-17]، CO2 از گاز طبیعی [17]، n-پنتان از i-پنتان [18] و در جداسازی مایعات: جداسازی مخلوط آب و اتانول و مخلوط تولوئن-اتانول [18].
1-12-انواع غشاها
غشاها در حالت کلی به دو دسته غشاهای آلی و غیر آلی تقسیم می شوند از مهمترین غشاهای آلی، غشاهای پلیمری هستند این غشاها چگال می باشند، به همین دلیل گزینش پذیری بالایی دارند. از مهمترین غشاهای غیر آلی می توان به غشاهای سرامیکی اشاره کرد. مهمترین ویژگی غشاهای سرامیکی متخلخل تراوایی بالای آنهاست. می توان با استفاده از یک سیستم ترکیبی از غشاهای آلی-غیر آلی، از گزینش پذیری خوب غشاهای پلیمری و در عین حال از تراوایی و استحکام مکانیکی، شیمیایی و گرمایی بالای غشاهای سرامیکی استفاده کرد به این ترتیب که غشاها برروی پایه های نانوساختار سرامیکی پوشش داده می شوند. غشاهای هیبریدی که در سالهای اخیر تحولات چشم گیری در فرآیندهای جداسازی گازها ایجاد کرده اند، می توانند به عنوان انتخابی مناسب در شیرین سازی گاز طبیعی مطرح شوند. استفاده از پایه های نانوساختار بر عملکرد این نوع غشاها بسیار اهمیت دارد. زیرا اکنون کارهای پژوهشی در این زمینه در مرزهای دانش است و مراکز تحقیقاتی مهم دنیا در مقیاس های آزمایشگاهی کارهای ارزشمندی را انجام می دهند [7].
1-13-مدل حلالیت نفوذ
بیشتر غشاهایی که اخیرا در فرایندهای جداسازی غشایی مورد استفاده قرار می گیرند غشاهای پلیمری و غیر متخلخل هستند و پایه عملکرد آنها مکانیسم حلالیت – نفوذ است. این مکانیسم در مقیاس مولکولی تراوش مولکولها از غشاء پلیمر است. در این مکانیسم فرض می شود مولکول در یک طرف غشا جذب می شود و از میان فضاهای خالی زنجیرهای پلیمر نفوذ می کند و در سطح دیگر دفع می شود. مطابق مدل حلالیت – نفوذ ، نقوذ مولکولها از میان غشا با دو پارامتر اصلی کنترل می شود : ضریب نفوذ (D) و ضریب حلالیت (S). ضریب حلالیت برابر نسبت دو پتانسیل جذب مثل فشار جزئی تعریف می شود. تراوایی(P) در رابطه (1-1)به صورت توانایی مولکولها برای نفوذ از غشا تعریف می شود.
(1-1) (1)
دسته بندی : علمی