دفاعیه دکترا در دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز
| تاریخ ارسال: 1398/12/5 |
.jpg) |
مهندس محمد عنایت زاده، دانشجوی دوره دکتری مهندسی‌شیمی، شنبه دهم اسفند ماه 1398، از رساله خود با عنوان «ساخت و ارزیابی غشاء نانوکامپوزیتی مورد استفاده در بیوراکتور غشایی با عملکرد در شرایط لجن فعال حجیم شده» با راهنمایی دکتر تورج محمدی دفاع خواهد نمود. |
نیاز روزافزون به منابع آب منجر به بهره‌بردای بیشتر از روش‌های متعدد تصفیه آب و پساب شده است. بخشی از چالش‌های این حوزه از جمله حذف مؤثرتر آلاینده‌ها و کاهش فضای مورد نیاز با استفاده از روش‌های تلفیقی مانند بیوراکتورهای غشایی رفع گردیده است. این فناوری با محدودیت‌هایی از جمله گرفتگی غشاها مواجه است. بخش عمده‌ای از راهبردهای به کار گرفته شده برای رفع این محدودیت، به اصلاح غشاها مرتبط می‌شود. پلیمرها در ساخت این غشاها، به‌عنوان پرکاربردترین مواد مطرح هستند؛ بااین‌حال در اکثر موارد برهمکنش‌های نامطلوب بین پلیمرهای آب‌گریز و اجزای لجن فعال، مشکلات کاهش عملکرد را به همراه دارد. در این شرایط بهره‌گیری از آبدوست‌کننده‌ها در تولید غشا یا اصلاح شیمیایی/فیزیکی غشاهای آب‌گریز به عنوان راه‌حل مطرح شده است. بر همین اساس طراحی و ساخت غشا با در نظر گرفتن خواص ساختاری و عملکردی مطلوب، نیاز به شناخت دقیق پدیده‌های دخیل در شکل‌گیری غشا (سینتیک و ترمودینامیک) و در حد امکان دستیابی به مدل‌های ریاضی مبتنی بر نتایج تجربی دارد.
در این پژوهش ساخت و اصلاح غشاهای نانوکامپوزیتی پلی‌وینیلیدن‌فلوراید (PVDF) و بررسی عملکرد آن در بیوراکتور غشایی موردبررسی قرار گرفت. غلظت پلیمر و حلال موردنیاز در مرحله ابتدایی به‌منظور شناخت و کنترل شرایط شکل‌گیری غشا از بین دو حلال دی متیل سولفوکساید (DMSO) و ان متیل-2-پیرولیدون (NMP) در نظر گرفته‌شده، انتخاب شد. به دلیل عدم دستیابی به آب‌دوستی لازم در مرحله قبل، اختلاط پلیمر آب‌دوست پلی‌وینیل‌پیرولیدون (PVP) با نسبت‌های مختلف موردبررسی و در ادامه افزودن نانو ذرات TiO2 بررسی گردید. محدوده‌های تقریبی غلظت با روش یک فاکتور در یک‌زمان بررسی و غلظت‌های پلیمر اصلی در محدوده 12% و پلیمر آب‌دوست و نانو ذرات TiO2 به ترتیب در محدوده‌های کمتر از 5/4% و 5/0% وزنی نسبت به PVDF انتخاب گردید. با طراحی آزمایش به روش پاسخ سطح و آزمون پارتو، اهمیت فاکتورها، بیشینه پاسخ‌های مطلوب و مدل‌های برازش شده و ضرایب مربوطه استخراج و ارائه گردید. با در نظر گرفتن شرایط لجن حجیم شده، غشای منتخب مدوله‌شده و یک غشای تجاری، در بیوراکتور غشایی در شرایط لجن نرمال و حجیم‌شده بررسی و با یکدیگر مقایسه گردیدند. مقاومت غشا، مقاومت کیک، مقاومت برگشت‌پذیر و برگشتناپذیر و درنهایت مقاومت‌های گرفتگی کل در هر دو شرایط لجن بررسی شد. در حالت لجن نرمال، با میزان محصولات میکروبی محلول (SMP) کل mg/l 50، عبوردهی شار به لیتر بر متر مربع ساعت (LMH) 27 رسید. در شرایط لجن حجیم شده میزان SMP به mg/l 223 رسید و شار بحرانی تا LMH 9 کاهش یافت. در این تحقیق میزان بالای SMP در بیوراکتورهای غشایی به عنوان مهمترین عامل در گرفتگی غشاهای تعیین گردید. از نتایج این تحقیق می‌توان برای پیش‌بینی گرفتگی غشا در حالت لجن حجیم شده و طراحی (در بازه این تحقیق) و ساخت غشا با ویژگی‌های منتخب برای شار عبوری و نسبت بازیابی شار (FRR)، بهره برداری نمود.
واژه‌های کلیدی: بیوراکتور غشایی، گرفتگی، بهینه‌سازی، PVDF، نانوذرات TiO2 ، لجن فعال حجیم‌شده (Bulking)، محصولات میکروبی محلول (SMP)
دفعات مشاهده: 2041 بار |
دفعات چاپ: 331 بار |
دفعات ارسال به دیگران: 0 بار |
0 نظر