مدل سازی ترمودینامیکی فرآیندهای تبلور به شیوه ضد حلال
چکیده
چکیده امروزه در صنایع گوناگون تبلور کاربردهای گوناگونی دارد. تبلور به عنوان مرسوم ترین و شناخته شده ترین روش تولید مواد شیمیایی جامد ارزشمند و دارای خلوص بالا و دارای خواص ویژه جهت کاربرد در موارد خاص، در نظر گرفته می شود. مهمترین مشخصه ذرات جامد اندازه، خواص شکلی و نحوه توزیع اندازه ذرات می باشد، که مورد بررسی قرار می گیرند تا ذره جهت کاربرد های گوناگون، دارای میزان متناسب با آن زمینه کاربردی باشند. اگرچه رشد دانش امروزی رویکردهای علمی و توجیه شده را چه از نظر تئوری و چه از دیدگاه آزمایشگاهی جهت کنترل، بررسی و بهینه سازی عملیات تبلور در دسترس قرار داده است، اما هنوز اکثریت مراکز تولید از همان روش های کنترل تجربی برای بررسی وضعیت عملیات واحد و کیفیت محصول تولیدی خود استفاده می کنند. گویی کاربرد مدلهای علمی را در این زمینه نپذیرفته اند. بر همین اساس و با توجه به نتایج حاصل از استفاده از روش های علمی بر پایه مدل های ریاضی منطبق بر متون علمی جهت بهینه سازی عملیات تولید، کاربرد آنها باید بیش از پیش مورد توجه قرار گیرد. در این پایان نامه در ابتدا به معرفی فرآیند تبلور بسته به نوع، ویژگی و کاربردهای آنها پرداخته می شود. پس از این وارد طبقه بندی جزئی تر شده و بصورت دقیق و تفصیلی به معرفی، بررسی، تعیین شرایط حاکم، تاثیر هر یک از شرایط و روش تعیین حالت بهینه برای روش خاص تبلور یعنی تبلور به شیوه ضد حلال پرداخته می شود. پس از دریافت کلی و ایجاد شناخت در چهارچوب موضوع مورد نظر به سراغ بررسی اهمیت انجام مدلسازی فرآیند در زمینه ترمودینامیک تبلور می رویم. برای این کار ابتدا به بررسی کارهای انجام شده توسط محققان می رویم تا با مطالعه و مقایسه این مدل ها نقاط ضعف و کاستی های آن معلوم شده و به عنوان اساسی برای کار خود استفاده کنیم. با استفاده از این فاکتورها به تعیین عوامل موثر در ایجاد حالت بهینه می پردازیم. پس از بررسی های تئوری و دقیق و کسب اطلاعات در زمینه موارد زیر که عبارتند از: • معرفی تبلور • معرفی شیوه تبلور ضد حلال • ضرورت مدلسازی ترمودینامیکی فرآیند از دیدگاه های گوناگون • و کارهای انجام شده در زمینه مدلسازی ترمودینامیکی در ارتباط با شرایط حاکم بر مساله کار وارد فاز جدید می شود. در این قسمت به مطالعه تفصیلی و کاربردی ترمودینامیک مساله می پردازیم. با استفاده از روابط ترمودینامیکی مربوط به تعادل جامد-مایع در یک سیستم سه تایی به بررسی غلظت جامد در مخلوط و همچنین حالت فوق اشباعیت حاصل از افزودن ضد حلال می پردازیم، که از نتایج حاصل از این روابط غلظت را بدست می آوریم. می دانیم غلظت سنگ بنایی است برای بدست آوردن خواص مختلف ذره جامد ایجاد شده از تبلور. از این رو از نتایج بدست آمده از روابط ترمودینامیکی استفاده کرده برای بدست آوردن پارامترهایی چون فوق اشباعیت، نرخ هسته زایی، رشد بلور، اندازه ذره و توزیع اندازه ذرات استفاده می کنیم. در نهایت این نتایج مصور و عددی را با نمونه های موجود و قابل اطمینان در جهت ارزیابی مدل ایجاد شده استفاده می کنیم. در این تحقیق پس از انجام مدل سازی و تعیین پارامتر های قابل تنظیم مدل یونیکواک گسترده با استفاده از مقایسه با داده های تجربی موجود، غلظت اشباع نمک کلرید سدیم در محلول در هر مرحله پس از افزودن الکل محاسبه می گردد. سپس با استفاده از مقادیر حاصل شده، مدل سازی سینیتیکی سیستم تبلور ضد حلال آب-نمک-اتانول انجام گرفت. سه دبی متفاوت از الکل مورد استفاده قرار گرفت و مقادیر مربوط به غلظت حل شونده، فوق اشباعیت، هسته زایی، رشد بلور، توزیع اندازه ذرات و متوسط حجمی ذرات در دبی های مختلف محاسبه شده و با هم مقایسه می شوند.