شیرین سازی آب به روش الکترو دیالیز – شیمی

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی ارشد
رشته تحصیلی:مهندسی شیمی
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:131
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

شیرین سازی آب به روش الکترو دیالیز – شیمی

شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

چکیده

فهرست مطالب

فصل اول : فرایند های غشایی
۱- ۱-مقدمه …………….. ۱
۱-۲- تکنولوژی غشایی ………….. ۴
۱-۳- فرآیند غشایی …………….. ۶
۱-۴- طبقه بندی فرآیندهای جداسازی غشایی …….. ۷
۱-۴-۱- میکروفیلتراسیون ………. ۷
۱-۴-۲- الکتروفیلتراسیون ………. ۸
۱-۴-۳- اسمز معکوس و نانوفیلتراسیون …………… ۸
۱-۴-۴- جداسازی گازی …………. ………..۱۰
۱-۴-۵- تراوش تبخیری ………. ۱۰
۱-۴-۶- حمل کننده واسطهای …………. ۱۱
۱-۴-۷- دیالیز ……….. ۱۳
۱-۴-۸- دیالیز نفوذی …………. ۱۴
۱-۴-۹- تقطیر غشایی ………… ۱۴
۱-۴-۱۰- الکترودیالیز …………..۱۶

فصل دوم : الکترو دیالیز
۲-۱- مقدمه …………. ۱۷
۲-۲- الکترودیالیز ……………… ۱۸
۲-۲-۱- پارامترهای فرآیند ……………… ۱۹
۲-۲-۲- الکترودها …………….. ۲۳
۲-۲-۳- غشا الکترودیالیز ……… ۲۴
۲-۲-۴- مکانیزم انتقال در غشا تبادل یونی ………..۲۶
۲-۲-۵- مشخصات غشا یونی ……………. ۲۷
۲-۲-۶- نیازهای نگهداری کلی برای واحد الکترودیالیز …….. ۲۸
۲-۲-۷- واحد الکترودیالیز ……. …………. ۲۹
۲-۲-۸- الکترو دیالیز معکوس ………….. ۳۱
۲-۲-۹- کاربرد های الکترو دیالیز ………. ۳۲

فصل سوم : فرایند های شیرین سازی آب
۳-۱- مقدمه …………. ۳۴
۳-۲- فرایند های نمک زدایی …………….۳۶
۳-۳- فرآیندهای غشایی ………. ۳۹
۳-۳-۱- اسمز معکوس ………… ۳۹
۳-۳-۱-۱- روش انتخابی برای نمک زدایی آب دریایی ……… ۴۱
۳-۳-۱-۲- مزایای استفاده از سیستم RO در نمک زدایی ……۴۲

۳-۳-۱-۳- معایب سیستم RO…..ا….۴۲
۳-۳-۲- الکترودیالیز ED….ا………..۴۳
۳-۳-۲-۱- مزایای استفاده از الکترودیالیز در نمک زدایی ……….. …………۴۵
۳-۳-۲-۲- مشکلات استفاده از الکترودیالیز …………….۴۵
۳-۳-۳- روشهای دیگر غشایی ………………..۴۶
۳-۳-۳-۱- نانو فیلتراسیون NF …..ا………..۴۶
۳-۳-۳-۲- اولترافیلتراسیون UF ………ا…….۴۶
۳-۳-۳-۳- میکروفیلتراسیون MF……ا…….۴۶
۳-۴- فرآیندهای حرارتی ……………….۴۶
۳-۴-۱- فلش چند مرحلهای MSF……ا……۴۶
۳-۴-۱-۱- فواید استفاده از MSF……ا…….۴۸
۳-۴-۱-۲- مشکلات استفاده از MSF……..ا……….۴۸
۳-۴-۲- روش تقطیر چند تأثیره MED…..ا…..۴۹
۳-۴-۲-۱- فواید MED………..ا……….۵۱
۳-۴-۲-۲- مشکلات سیستم MED ……..ا…………۵۲
۳-۴-۳- کمپرس بخار VC……….ا…….۵۲
۳-۴-۳-۱- مزایای تبخیر فشرده ……………۵۳
۳-۴-۳-۲- معایب روش تبخیر فشرده …………….۵۴
۳-۵- سایر فرآیندهای نمک زدایی ………….۵۴
۳-۵-۱- تقطیر خورشیدی …………….۵۴
۳-۵-۲- انجماد …………..۵۵
۳-۵-۳- تقطیر غشایی …………………..۵۶
۳-۶- انرژی فرآیندهای نمک زدایی …………۵۶
۳-۷- مقایسه ی روشهای شیرین سازی آب ………………۵۷
۳-۷-۱- مقایسه ی سه روش اصلی EDR ,MED , RO…….ا………۵۹
۳-۷-۲- مقایسه ی دو روش غشایی ED و RO …….ا….۶۰
۳-۸- موقعیت جهان در ارتباط با مجصول ، فرایند ، تکنولوژی وقیمت شیرین سازی آب………….۶۱
۳-۸-۱- نصب …………….۶۱
۳-۸- ۲-توسعه ……………۶۲
۳-۹- وضعیت آب های ایران ……………….۶۳
۳-۹-۱- فرایند سنتی تصفیه ی آب در ایران ……….۶۴
۳-۹-۲- لزوم انجام تحقیق بر روی فرایند های تصفیه ی آب ………۶۴
۳-۱۰- عوامل موثر در شیرین سازی آب …………۶۵
۳-۱۰-۱ آب ورودی …………….۶۵
۳-۱۰-۲ آب خروجی …………..۶۵
۳-۱۰-۳- راندمان آب خروجی ……………….۶۶
۳-۱۰-۴- فرایند های مقدماتی ………………۶۶
۳-۱۰-۵- تمیز کردن غشا و مخازن ، جلو گیری و از بین بردن جرم و تمیز کردن لوله ها………….۶۶

۳-۱۰-۶- مواد زائد خروجی ………….۶۷
۳-۱۰-۷- محدودیت های زیست محیطی ……….۶۷
۳-۱۰-۷-۱- خروج محصولات جانبی ………………۶۷
۳-۱۰-۷-۲- اثر شوری آب ورودی به دریا ………………..۶۹
۳-۱۰-۷-۳- سایر عوامل زیست محیطی …………۶۹
۳- ۱۱-عوامل موثر در انتخاب فرایند های نمک زدایی ………..۷۰
۳-۱۱-۱- ضریب بهره وری ………….۷۰
۳-۱۱-۳- مخارج کارخانه ……………..۷۰
۳-۱۱-۴- بهره ……………۷۰
۳-۱۱-۵- هزینه های جانبی …………۷۰
۳-۱۱-۶ فاصله آب و کارخانه ………………….۷۱
۳-۱۱-۷- کیفیت آب ورودی ………………….۷۱
۳-۱۱-۸- کیفیت آب خروجی ………………..۷۱
۳-۱۱ -۹- منابع انرژی ………………….۷۱
۳-۱۱-۱۰- فرایند مقدماتی …………..۷۱
۳-۱۱-۱۱- هزینه های مواد شیمیایی ……………..۷۱
۳-۱۱-۱۲- فاکتور بار کارخانه ………………..۷۱
۳-۱۱-۱۳-دسترسی به نیروی ماهر …………………۷۲
۳-۱۱-۱۴- دور ریز آب شور بازگشتی …………….۷۲٫
۳-۱۱-۱۵- انبار کردن و توزیع نهایی آب تازه …………..۷۲
۳-۱۱-۱۶- ظرفیت کارخانه …………..۷۲
۳-۱۱-۱۷- مکان یابی …………..۷۲
۳-۱۲ هزینه ی نمک زدایی …………۷۲
۳-۱۳ عواملی که در هزینه ی نمک زدایی اثر می گذارد ……………۷۳
۳-۱۳-۱- منبع انرژی ………….۷۳
۳-۱۳-۲- آب ورودی ………….۷۴
۳-۱۳-۳- مکان یابی …………..۷۴
۳-۱۳-۴- کمیت آب ورودی …………۷۵
۳-۱۳-۵- کیفیت آب ورودی ………………….۷۵
۳-۱۳-۶- فرایند های مقدماتی و فرایند تکمیلی …………۷۶
۳-۱۳-۷- در دسترس بودن زمین ………….۷۶
۳-۱۳-۸- مواد اضافی تولید شده در نمک زدایی ………۷۶
۳-۱۴ مخارج اصلی و عملیاتی ………………۷۶

فصل ۴- وسایل و طراحی آزمایش
۴-۱- مقدمه ……………….۷۷
۴-۲- دستگاههای مورد استفاده ……………..۷۸
۴-۲-۱- سل الکترودیالیز ………………۷۸
۴-۲-۲- غشا ………………۸۱
۴-۲-۳- الکترودها ……………….۸۱ ۴-۲-۴- پمپ ……………..۸۲
۴-۲-۵- تأمین کننده برق سیستم …………۸۲
۴-۲-۶- هدایت سنج …………….۸۳
۴-۲-۷- گرم کننده ……………..۸۳
۴-۳- خوراک دستگاه ………….۸۳
۴-۴- روش انجام آزمایش ……………..۸۳
۴-۵- طراحی آزمایش ………….۸۵
۴-۵-۱- هدف طراحی آزمایش ………………۸۵
۴-۵-۲- روش طراحی آزمایش ……………….۸۶

فصل ۵- محاسبات و نتایج
۵-۱- مقدمه ……………….۸۸
۵-۲- الگوریتم تاگوچی …………………۸۹
۵-۳- تجزیه و تحلیل داده ها …………۹۴

فصل۶- نتیجه گیری کلی
۶-۱- مقدمه ……………..۱۰۳
۶-۲- دما ………………….۱۰۴
۶-۳- دبی …………………۱۰۴
۶-۴- غلظت ……………..۱۰۵
۶-۵- ولتاژ ……………….۱۰۵
ضمایم

فهرست منابع

چکیده انگلیسی

چکیده
تحقیق حاصل شامل شش فصل می باشد. فصل یک شرح مختصری از عناوین : فرایند های جدا سازی تفکیک آن ها از لحاظ خواص شیمیایی و فیزیکی ، تکنولوژی غشایی ، جداسازی غشایی و طبقه بندی آن ها بر اساس نیروی محرکه شان می باشد. در این فصل مشخصات هر یک از فرایند های غشایی به صورت جدولی شامل نوع غشای به کار رفته ضخامت غشا، اندازه ی حفرات غشا، نیروی محرکه ی جدا سازی و کاربرد های هر کدام ذکر شده است.
در فصل دوم فرایند الکترودیالیز، اساس کار فرایند، غشاها، واحد الکترودیالیز، انرژی مصرفی فرایند، انواع الکترودیالیز و کاربردهای آن توضیح داده شده است.
فرایندهای شیرین سازی آب اعم از حرارتی و غشایی در فصل سوم مورد بررسی قرار می گیرد. در این فصل مقایسه ای بین روش های مختلف شیرین سازی آب از لحاظ قیمت، ظرفیت واحد، کیفیت محصول، منابع انرژی، میزان انرژی مصرفی انجام می شود. سپس عوامل مؤثر بر انتخاب فرایندهای نمک زدایی و عواملی که در هزینه های نمک زدایی اثر می گذارند بررسی می شود.
در فصل چهارم لوازم و وسایل مورد آزمایش و نوع آزمایش تشریح و روش طراحی آزمایش بیان می شود.
در فصل پنجم با استفاده از روش آماری تاگوچی در طراحی ابتدا آزمایش ها توسط آرایه ی L طراحی می شود. سپس داده های حاصل از آزمایش ها تجزیه و تحلیل می شود.
در فصل ششم نتیجه گیری آزمایش ها مورد بحث قرار می گیرد. در این فصل اثر عوامل دما، دبی، ولتاژ و غلظت در فرایند جداسازی بررسی می شود.

مقدمه
شیرینسازی آب فرآیندی است که مواد معدنی محلول از جمله نمک( که فقط محدود بـه آن نیـست) را ازمنابع آبی نظیر آب دریا و آب شور جدا میکند.
انتخاب روش شیرینسازی آب به عوامل مختلفـی از جملـه میـزان شـوری آب، انـرژی قابـل دسـترس، کیفیـت آبخروجی ، ظرفیت، فرآیندهای مقدماتی و غیره بستگی دارد.
اساس نمکزدایی، حذف نمکها در آب شور یا آب دریا برای تولید آب آشامیدنی است. و لی تکنولوژی نمـکزدایـیبرای تولید آب جهت مصارف صنعتی و کشاورزی نیز استفاده میشود. بطور خلاصه فرآیند نمـکزدایـی، آب حـاوینمک (آب دریا یا آب شور) را به دو جریان جداگانه تفکیک می کند:
۱- آب بدون نمک با حداقل غلظت مواد معدنی و نمک های حل شده.
۲- مایع شامل باقیمانده جامدات حل شده که به عنوان محلول آب نمک از سیستم خارج میشود.
به ازای هر ۱۰۰ گالن آب دریا بسته به روش نمکزدایی می توان ۱۰ تا ۵۰ گالن آب آشامیدنی تهیه کرد. این مقـداربرای آب شور بالاتر هم می تواند باشد. فرایندهای شیرین سازی آب عبارتند:
۱-فرایندهایی که اساس آنها تغییر فیزیکی در حالت آب است (تقطیر یا انجماد)
۲-فرایندهای غشایی (اسمز معکوس یا الکترودیالیز) تاریخچه نمک زدایی توسعه تکنولوژی نمکزدایی در اوایل قرن بیستم شروع شد و نیاز اصلی در آن زمان تقاضاهای نظـامی بـود. در جنگ جهانی دوم نیاز نیروهای نظامی به آب آشامیدنی در مناطق بیابانی منجر به سرمایهگذاری و تحقیق بررویروشهای نمکزدایی شد . در سال ۱۹۵۲ دولت آمریکا تحقیقاتی را در این زمینه پایهریـزی کـرد. در اواخـر دهـه ۶۰ تجهیزات نمکزدایی با ظرفیت بیش از ۲ میلیون گالن در روز(MGD) در بیشتر نقاط دنیا نصب شـد کـه عمـدتاً ازروشهای حرارتی استفاده میشد. در دهه ۱۹۷۰ تکنولوژی غشایی (اسمز معکوس و الکترودیالیز) شروع بـه توسـعه واستفاده شد. دولت امریکا سرمایهگذاری و تحقیقات در روشهای نمکزدایی را ادامه داد. بطوریکـه در سـال ۱۹۹۶ کنگـره آمریکـامبلغ ۵۶میلیون دلار برای تحقیقات بـرای یـک دوره ۵ سـاله در ایـن زمینـه را تـصویب کـرد [۱]. در حـال حاضـرنمکزدایی تنها برای نیازهای نظامی انجام نمیشود، بلکه در زمینههای مـصارف شـهری، کـشاورزی و صـنعتی نیـزکاربرد اساسی دارد. در سالهای اخیر رشد ظرفیت نمکزدایی در کل دنیا بطور متوسـط ۱۲% در سـال بـوده اسـت.  امروزه در دنیا ۱۳۶۰۰ واحد نمکزدایی در دنیا که ظرفیت تولید ۸ بیلیون گـالن آب آشـامیدنی در روز را دارد [۲].
۵۴% این تجهیزات در خاور میانه است که بـا اسـتفاده از سـوختهای ارزان فـسیلی عمـل مـیکنـد . ۱۷% تجهیـزاتنمکزدایی در امریکای شمالی است، که با ۱۲۰ واحد ۶۰۰ بیلیون گالن آب آشامیدنی در روز تولید می کنـد . اولـینتجهیزات نمک زدایی در سال ۱۹۶۲ در بندر تگزاس توسط شرکت Dow Chemicals نصب شد که تنها بـرای چنـدسال مورد بهره برداری قرار گرفت.

نتیجه گیری کلی
مقدمه
در فصل گذشته اثر عامل های مختلف را بر سیستم الکترو دیالیز بررسـی کـردیم و بهتـرین حالـتسیستم، یعنی بالا ترین در صـد نمـک زدایـی را در بـالا تـرین دمـا (C o55 )، پـایین تـرین دبـی (mLs 07/0 ) ، پایین ترین غلظـت (ppm 1000) و بـالا تـرین ولتـاژ(V 9 ) بـه دسـت آوردیـم.
همچنین درصد سهم هر عامل در نمک زدایی را محاسبه نمودیم. غلظت بالاترین در صـد سـهم درنمک زدایی را در غلظت های انتخابی این تحقیق دارد و دما پایین ترین درصد سهم در نمک زایـیدر این تحقیق را داراست. در این فصل به بررسی هرعامل و نتیجه گیری کلی می پردازیم.
دما
دما هر چند که عامل مهمی در کم کردن مقاومت در محلول است . ولی در آزمایش های این تحقیقاثر آن از عوامل دیگر کمتر است. هر چند که افزایش دما باعث بهبود عملکـرد سیـستم و افـزایشمیزان جداسازی می شود. اما در مورد تحقیق در شیرین سازی آب با غلظـت نمـک بـالا بـه دلیـلغلظت های بالای نمـک و ایجـاد پلاریزاسـیون غلظتـی اثـرش کـم شـده اسـت. هـر چنـد کـه در غلظت های پایین افزایش دما بسیار مهم است و باعث افزایش میزان جداسازی مـی شـود . همـانطور که از آزمایش ها دریافتیم در غلظت های پایین تر افزایش دما اثر خود را بهتر نشان می دهـد.
سهم این عامل در بهبود عملکرد سیستم ۵/۱%می باشد . افزایش دما از ۲۵بـهC o40 اثـر بیـشترینسبت به افزایش دما از ۴۰ تاC o 55 را نشان می دهـد. همچنـین شـیب افـزایش دمـا بـر حـسبجداسازی کم است و افزایش چند درجه دما اثری در بهبود درصد جداسازی نخواهـد داشـت. بنـابراین افزایش ۱۰تاC o15 در غلظت های انتخاب شده در ایـن تحقیـق لازم اسـت. در غلظـت هـایپایین افزایش دما موثرتر از افزایش دما در غلظت های بالاست.
دبی
دبی عامل بسیار مهمی در امرجداسازی است. چرا که بـا انتخـاب دبـی مناسـب بـه سیـستم اجـازه می دهیم جداسازی خوبی را انجام دهد. با افزایش دبی زمان ماند جریان در سل کاهش مـی یابـد ویون ها زمان کافی برای عبور از غـشا را پیـدا نمـی کننـد و جداسـازی مطلـوب انجـام نمـی شـود.
آزمایش ها هم چنین امری را نشان می دهند. عامـل دبـی در سـومین سـطح از جداسـازی درایـنتحقیق قرار گرفته است. مطالعات این سیستم که در دبـی هـای ۰۷/۰،۱۳/۰ و mLs 22/0 انجـامشد . کمترین دبی ، بهترین جداسازی را در این تحقیق می دهد و با افزایش دبی درصد جدا سـازیکم می شود. در غلظت های پایین تر یعنی زیر ppm 1000عامل دبی درصد سهمش در جدا سـازیاز دیگر عوامل بیشتر است [۵]. سهم عامل دبی بر راندمان سل ۵/۷ % می باشد .

غلظت
آزمایش ها نشان می دهد که در غلظت زیاد محلول به علت تشکیل پلاریزاسیون غلظتـی و محـدودبودن بار غشا، جدا سازی مطلوب نداشتیم. درصد جدا سازی رابطـه ی مـستقیم بـا غلظـت محلـولدارد. اگر بقیه عوامل ثابت باشند ، با افزایش غلظت خوراک درصـد جداسـازی کـم مـی شـود. ایـنمطلب در مورد غلظت های پایین (کمتر ازppm 1000) صادق نیست و هر چه غلظت بیشتر شود، هدایت محلول بیشتر می شود و جدا سازی بهتر انجام می گیـرد. سـهم عامـل غلظـت بـر رانـدمان سلED ، ۴/۸۲ % می باشد .
ولتاژ
ولتاژ رابطه ی مستقیم با درصد جدا سازی دارد. با افزایش ولتاژ ، نیـروی محرکـه ی اعمـالی فراینـد بیشتر می شود و شدت جریان عبوری از غشا افزایش می یابد. در نتی جه جدا سازی بیـشتری انجـاممی شود . در آزمایش های مربوطه مشاهده کردیم در غلظت هـای متفـاوت رونـد صـعودی افـزایش جداسازی با اضافه شدن ولتاژ یکسان است. سهم عامل ولتاژ بر راندمان سلِED 5/8 % می باشد.

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت

آخرین مطالب

مطالب مرتبط