مدل سازی تراوش گازها از میان غشاهای ماتریس آمیخته
چکیده
غشا در یک فرآیند جداسازی غشایی، قلب فرآیند را تشکیل می دهد. بی شک میزان موفقیت آمیز بودن فرآیند را فاکتورهای توانایی غشا در گذر دادن هر چه بیشتر سازنده ها و نیز گذر دادن گزینشی آن ها، تعیین می کنند. غشاهای ماتریس آمیخته یک نسل نو از غشاها هستند که با امید به کارگیری ویژگی های دلخواه هر دو دسته از غشاهای پلیمری و غیرآلی (همانند زئولیت ها، غربال گرهای مولکولی، نانوذره ها) ساخته شده اند و چشم آن می رود که تراوش پذیری و گزینش گری بالاییداشته باشند.از آن جا که تراوش پذیری و گزینش پذیری غشاهای ماتریس آمیخته [و نیز همه ویژگی های ساختاری آن ها] به بارگذاری پرکن ها و شیوه تماس آن ها با شبکه پلیمری وابسته است، باید آزمایش های تجربی گوناگونی برایساخت غشاهای مناسب با کارکرد جداسازیبالا با صرف هزینه و زمان بسیار انجام شود. از این رو گسترش مدل های ریاضیمناسب برای پیش بینی کارکرد این غشاها ضروری است. مدل های مختلفیبر پایه ساختار آرمانی غشا ماتریس آمیخته برای پیش بینیتراوش پذیری غشا ماتریس آمیخته یا سازگار شده اندیا گسترش یافته اند. اما در هنگام ساختن غشاهای ماتریس آمیخته حالت هاییمانند سخت شدن زنجیره های پلیمری پیرامون پرکن ها یا پدید آمدن حفره پیرامون آن هامی تواند رخ دهد تا ساختار آن ها را از حالت آرمانی دور کند. از طرفی برخی از پرکن های ناتراوا که شار آن ها در مدل های کنونی صفر در نظر گرفته می شود، می توانند شار غشاهای ماتریس ساخته شده از آن ها را تا اندازه چشم گیری افزایش دهند. از این رو پیش بینی بیش تر مدل های کنونیگاه تفاوت چشم گیریبا اندازه گیری های تجربیدارد. از این رو در نظر گرفتن واقعیت های ساختار غشاها در مدل های پیش بین با پارامترهای مناسب، می تواند به دقت آن ها کمک کند. در پایان نامه پیش رو، تلاش شده است پس از بازبینی مدل های کنونی،با در نظر گرفتن شار سطحی برای پرکن های ناتراوا و نیز اثر پدید آمدن حفره پیرامون پرکن هامدل را اصلاح کرده و نتایج مدل های اصلاح شده با داده های تجربی مقایسه شده است. نتایج نشان می دهند کهمیانگین درصد خطاهایمطلق (aare) پیش بینی تراوش پذیری ها و گزینش گری هابا اصلاح مدل ماکسول به ترتیب از 28/16 و 63/81% به 10/3 و 11/12% پس از اصلاح مدل کاهش یافتند. از سوییaareبرایتراوش پذیریغشاهای دربرگیرنده پرکن های ناتراوابا در نظر گرفتن شار سطحی پرکن ها، از 51/16 به 19/45% کاهش یافت. از طرفی تراوش محاسبه شده برای حفره تشکیل شده اطراف پرکن خیلی بیش تر از مقدار واقعی است که در مرحله بعد این تراوش را با اصلاح کسر حجمی پرکن و معرفی پارامتر ? اصلاح کرده و نتایج حاصل را با داده های تجربی مقایسه شده است. نتایج نشان می دهند که میانگین درصد خطاهای مطلق (aare) پیش بینی تراوش پذیری با اصلاح مدل به طور قابل توجهی از 10/23 و 28/16 % به 7/08 و 10/3 % و هم چنین برای گزینش گری از 63/81 به 11/12% کاهش یافته است.