همسپار | ایجاد تبلیغات شناور
تبلیغات
بستن پنجره
همسپار | ایجاد تبلیغات شناور
تبلیغات
بستن پنجره
توضیح

فرآیندهای جداسازی شیمیایی(زمین شناسی)

فرآیندهای جداسازی شیمیایی(زمین شناسی)
دسته بندی زمین شناسی
فرمت فایل doc
تعداد صفحات 21
حجم فایل 34 کیلو بایت

پس از پرداخت، لینک دانلود فایل برای شما نشان داده می شود

پرداخت و دانلود

عنوان:

كارگاه عملیات واحد (قسمت جداسازی گازها)؛

عملیات و قسمت جداسازی مایعات.

موضوع:

فرآیندهای جداسازی غشایی

در بسیاری از فرآیندهای جداسازی مخلوط‌های گاز یا مایع، از غشاهای نیمه تراوا استفاده می‌شود كه امكان عبور یك یا چند جز مخلوط را راحت‌تر از بقیه اجزا فراهم می‌سازد. غشاها ممكن است لایه‌های نازك ماده‌ای سخت مثل شیشه متخلخل یا فلز آبدیده باشند، اما اغلب از فیلم‌های قابل انعطاف‌ پلیمرهای مصنوعی استفاده می‌شود كه برای این منظور تهیه شده‌اند و در برابر بعضی از مولكول‌ها تراوش‌پذیری زیاد دارند.

جداسازی گازها

غشاهای متخلخل

اگر مخلوط گازی از میان غشا متخلخلی به منطقه‌ای با فشار كمتر نفوذ كند، گازی كه در غشا نفوذ می‌كند، غنی از اجزای با وزن مولكولی كمتر است، چون آن اجزا سریعتر نفوذ می‌كند. اگر منافذ خیلی كوچكتر از میانگین پویش آزاد در فاز گاز (در حدود 1000Ao در شرایط استاندارد) باشند، گازها به صورت مستقل از یكدیگر به روش نفوذ نودسن نفوذ می‌كنند و نفوذپذیری درون سوراخ با اندازه آن و میانگین سرعت مولكولی نسبت عمكس و با ریشه دوم وزن مولكولی M، نسبت مستقیم دارد. برای نفوذ نودسن، گاز A در منافذ استوانه‌ای رابطه زیر را داریم:

DA = 9700r (T/MA)0.5

در معادله 26-1، r شعاع میانگین منفذ بر حسب سانتیمتر، T دمای مطلق بر حسب كلوین و DA بر حسب cm/s2 است.

شار در واحد سطح غشا بستگی به نفوذپذیری موثر De دارد كه به نسبت از نفوذپذیری منفذ كمتر است كه درصد تخلخل و ضریب پیچ‌خوردگی است. در غشاهای با تخلخل حدود 50%، این ضریب معمولاً 2/0 تا 3/0 است:

شار هر گاز متناسب با گرادیان غلظت است كه اگر ساختمان غشا یكنواخت باشد و گازهای اثر متقابل بر یكدیگر نداشته باشند، خطی است. معمولاً این گرادیان را به صورت گرادیان فشار بیان می‌كنند و فرض می‌شود گازها ایده‌آل هستند:

تركیب ماده تراوش كننده بستگی به شار همه موارد دارد. در سیستمی دو جزئی، كسر مولی A در ماده تراوش كننده عبارت است از:

از گرادیان فشار در غشایی كه در تماس با مخلوطی دو جزئی هم مولار واقع شده، در شكل 26-1، نشان داده شده است. در این مورد فرض می‌شود كه نفوذپذیری گاز A دو برابر نفوذپذیری گاز B (مل هلیم و متان) و فشارهای جریان بالایی و پایینی به ترتیب 4/2 و 1 اتمسفر است. 60% ماده نفوذ كننده را A تشكیل می‌دهد كه نسبت به غلظت 50%A در خوراك فقط كمی بیشتر غنی شده است. غنی شدن، گرادیان A را كمتر از گرادیان B می‌كند (8/0=4/0-2/1=∆PB؛ 6/1=6/0-2/1=∆PA)، لذا شار A فقط 5/1=(8/0÷6/0)×2 برابر شار B است كه باعث می‌شود ماده تراوش كننده دارای 60%A باشد. اگر فشار خوراك بیشتر یا فشار طرف نفوذ كننده غشا كمتر از فشار اتمسفر باشد، ماده تراوش كننده كمی از A غنی‌تر می‌شود. با متراكم كردن ماده تراوش كننده و فرستادن آن به یك واحد غشایی دیگر، مقدار كمتری از محصول خالص‌تر به دست می‌آید. مجموعه‌ای از مراحل با جریان یا چرخه مجدد را برای بدست آوردن محصولات تقریباً خالص می‌توان طراحی كرد، اما هزینه تراكم در هر مرحله معمولاً چنین فرآیندهایی را بسیار پرهزینه می‌سازد.

مثالی كاملاً شناخته شده، از جداسازی گاز به وسیله غشاهای متخلخل و شاید تنها كاربرد آن در مقیاس وسیع جداسازی ایزوتوپ‌های اورانیوم با استفاده از هگزافلونوریدها 238UF, 235UF است. چون اورانیوم طبیعی فقط 7/0% 125U دارد و نفوذپذیری هگزافلوئوریدها فقط 4/0% است، بیش از هزار مرحله لازم است تا محصولی با 4% 235UF و باقیمانده‌ای با 25/0% 235UF بدست آید.

غشاهای پلیمری

انتقال گازها درون غشاهای پلیمری متراكم (غیرمتخلخل) با مكانیسم انحلال ـ نفوذ صورت می‌گیرد. گاز در ظرف پرفشار غشاها در پلیمر حل می‌شود و در فاز پلیمر نفوذ می‌كند و در طرف كم فشار دفع یا تبخیر می‌شود. سرعت انتقال جرم بستگی به گرادیان غلظت در غشا دارد كه اگر انحلال‌پذیری متناسب با فشار باشد، با گرادیان فشار در غشاء متناسب است. اختلاف گرادیان‌های یك مخلوط دو جزئی در شكل 26-2 نشان داده شده است. به فرض قانون هنری در مورد هر گاز صادق و در سطح مشترك تعادل برقرار است. در این مورد از مقاومت گاز ـ فیلم صرف‌نظر شده و در نتیجه، فشارهای جزئی در سطح مشترك گاز ـ پلیمر مثل فشارهای جزئی در كل مخلوط است. شار در گاز A برابر است با:

غلظت‌های با یك ضریب انحلال‌پذیری S كه واحدهایی همچون mol/cm2-atm دار، به فشارهای جزئی مربوط هستند (S عكس ضریب قانون هنری است):

با استفاده از معادله فوق و تعویض گرادیان غلظت با گرادیان فشار، معادله زیر بدست می‌آید:

حاصل ضرب DASA، شار در واحد گرادیان فشار است كه به آن تراوش‌پذیری در غشا qA می‌گویند و اغلب برحسب Barrer بیان می‌شود. چون در غشاهای موجود در بازار، ضخامت واقعی غشا همیشه معلوم نیست یا مشخص نشده است، اغلب از شار در واحد اختلاف فشار استفاده می‌شود كه تراوش‌پذیری QA نام دارد:

واحدهای مناسب برای QA برابر std ft3/ft2-h-atm یا L(STP)/m2-h-atm است. در استفاده از مقادیر منتشر شده، تراوش‌پذیری واحد 4 را باید به دقت امتحان كرد، چون تعاریف مختلفی برای این منظور بكار می‌رود.

پس از پرداخت، لینک دانلود فایل برای شما نشان داده می شود

پرداخت و دانلود

نوشته شده توسط baharan

وبسایت

دیدگاه خود را بیان کنید


حق نشر © انتشار نوشته هاي اين وبگاه در سايت ها و نشريات تنها با ذکر نام و درج لينک مجاز است.
اجرا شده توسطهمسپار