مدلسازی فرآیند هیبریدی هوادهی – تراوش تبخیری جهت جداسازی ترکیبات آلی فرار از آب ها وپساب های صنعتی
چکیده
ترکیب فرآیند هوادهی در برجهای آکنده با فرآیند غشایی تراوش گاز می تواند ضمن حذف آلاینده های فرار از آب، از طریق بازیابی آلاینده های دفع شده از آب توسط غشا از تبدیل آلودگی آب به هوا جلوگیری کند. در این تحقیق مدل ریاضی مناسب برای فرآیند ترکیبی هوادهی- تراوش گاز جهت حذف ترکیبات آلی فرار voc از آبها و پسابهای صنعتی و تاثیر پارامتر های موثر همچون دما، غلظت آلاینده در خوراک ورودی و دبی جریان در آن بررسی شده است. ارائه مدل فرآیند برج هوادهی بر مبنای تئوری دو فیلمی و تئوری نفوذ مولکولی در سرتاسر دو فیلم ساکن می باشد که فرآیند انتقال کلی را ترکیبی از مقاومت های فازهای گاز و مایع بیان می کند و حل معادلات توسط نرم افزار matlab جهت به دست آوردن راندمان حذف در شرایط معینی از خوراک ورودی و برج انجام شده است. مدل ارائه شده در فرآیند غشایی بر مبنای تئوری " انحلال-نفوذ " و مدل مقاومت های سری در غشا و فازهای مجاور غشا می باشد. پارامتر های مرتبط با انتقال بر اساس داده های تغییرات فلاکس عبوری از غشا با شدت جریان و ضخامت غشا تعیین گردیده است. در این تحقیق دفع سه ترکیب آلی فرار، 1و1و2- تری کلرو اتان (c2h3cl3)، کلروفرم (chcl3) و دی کلرو متان (ch2cl2) از آب بوسیله فرآیند هیبرید تحت شرایط عملیاتی زیر مدلسازی گردید: شدت جریان آب = l/h 40-8، غلظت voc در خوراک = ppm 1000-10، ارتفاع ستون آکنده برابر90 سانتی متر، شدت جریان گاز = l/h 1000-40، غشای استفاده شده pdms با مساحت cm2 7/14. در پایان برخی از نتایج بدست آمده از مدل با مقادیر تجربی مقایسه شده است که نتایج به دست آمده در فرآیند ترکیبی نشان می دهد؛ در غلظت های پایین خوراک راندمان حذف کمتر می باشد و با افزایش غلظت، راندمان حذف اندکی افزایش می یابد؛ به طوری که دو برابر کردن غلظت ورودی، افزایش 10-5 % راندمان را برای هر سه ترکیب در پی دارد. همچنین افزایش شدت جریان گاز، نسبت هوا به آب در برج را زیاد کرده و سبب سهولت جداسازی آلاینده می شود؛ به طوری که با افزایش شدت جریان گاز از 200 بهl/h 800 راندمان حذف برای دی کلرو متان تقریبا از 17% به 75% و برای کلروفرم از 60% تا 82% و برای تری کلرو اتان از 50% تا 75% افزایش می یابد. از آنجایی که دمای زیاد در برج هوادهی به علت تاثیر افزایش بر ضریب هنری آلاینده بازده حذف را بالا می برد، اما تاثیر دما در سیستم های غشایی وابسته به نوع غشا و ماده آلی و تاثیر بر دو پارامتر ضریب حلالیت و ضریب هنری است که ممکن است سبب افزایش یا کاهش راندمان در فرآیند غشایی شود؛ به طوریکه برای تری کلرو اتان افزایش دما از 35 تا oc 65 راندمان در برج هوادهی را از 64% به 80% افزایش داده اما راندمان فرآیند غشایی را به علت کاهش ضریب حلالیت و در نتیجه کاهش ضریب تراویدگی از 93% تا 62% کاهش می دهد و در فرآیند هیبرید با توجه به تاثیر پذیری بیشتر از راندمان حذف در برج هوادهی، راندمان کل حذف آلاینده از 63% تا 75% افزایش می یابد. لذا دمای دو فرآیند باید بهینه در نظر گرفته شود