کد خبر: 7631 | زمان مخابره: ۱۰:۲۲:۴۰ - پنج شنبه ۳ بهمن ۱۳۹۲ | بدون نظر | دفعات مشاهده : 1,418 بازدید | |

تصفیه آب پرس چغندر قند با استفاده از فرآیند نانو فیلتراسیون و مدلسازی – شبیه سازی فرآیند به روش هیبریدی

عنوان پایان‌نامه:

تصفیه آب پرس چغندر قند با استفاده از فرآیند نانو فیلتراسیون و مدلسازی – شبیه سازی فرآیند به روش هیبریدی

ارائه شده جهت دریافت دکترای

رشته  علوم و صنایع غذایی

 

استاد راهنما:

دکتر سید محمد علی رضوی – دکتر سید محمود موسوی

نگارش: مصطفی شهیدی نوقابی

Email: shahidi_mostafa@yahoo.com

این پایان نامه با حمایت شرکت شهرکهای صنعتی خراسان رضوی به انجام رسیده است.

چکیده

 

 آب پرس تفاله چغندر قند , جریانی است که در نتیجه پرس کردن تفاله چغندری که قند آن در مرحله استخراج گشته است به دست می آید . این جریان دارای ناخالص های مختلفی است و حجم بالایی را در کارخانه های تولید شکر به خود اختصاص می دهد .

همواره استفاده مجدد از این آب هم به دلیل برگرداندن حجم بالایی از آب به خط تولید و در نتیجه صرفه جویی در مصرف آب و هم به خاطر کاهش حجم فاضلاب تولیدی,مدنظر تولیدکنندگان این صنعت بوده است . امروزه در بسیاری از کارخانه ها این آب بدون تصفیه شدن و با تمام ناخالص های موجود در آن مجددا به اکستراکتور برگشت داده می شود . با شناخت تکنولوژی های جدید هم چون فرآیندهای غشایی , به نظر می رسد وقت آن فرا رسیده است که با به کاربردن این فن آوری ها , آب پرس تفاله برگشتی تصفیه شود و مشکلات ناشی از عدم تصفیه آن مرتفع گردد . یکی از تکنولوژی های جداسازی که امروزه کاربرد روز افزونی در صنایع مختلف و از جمله در صنایع غذایی پیدا کرده است , فرآیند های جداسازی غشایی است . رشد روز افزون فرآیند های غشایی ناشی از مزایای ویژه این فرآیندها نسبت به فرآیندهای سنتی مشابه است . عمده ترین مزایای فرآیندهای غشایی را می توان در موارد زیر خلاصه نمود .

  • مصرف انرژی کمتر برای انجام جداسازی .
  • امکان انجام عملیات جداسازی در دمای محیط .
  • سهولت دستیابی به کلیه فازهای جداسازی شده .
  • انجام عملیات جداسازی توسط تجهیزاتی با وزن و حجم کم .
  • نصب و عملیات ساده .
  • حداقل نیاز به کنترل , بازرسی , تعمیر و نگهداری .
  • طبیعت مدولار بودن فرآیند و بنابراین انعطاف پذیری بالای فرآیند برای پاسخگویی به انواع نیازهای جداسازی .
  • عدم نیاز به استفاده از مواد شیمیایی برای جداسازی و بنابراین عدم وجود مسائل زیست محیطی ناشی از مصرف مواد شیمیایی .
  • ایده آل برای مناطق دور دست و موقعیت هایی که امکان فراهم آوردن تسهیلات جانبی فرآیندها موجود نباشد .
  • به راحتی قابل افزایش مقیاس , گسترش و افزودن واحدهای جدید می باشند .

فرآیندهای غشایی در کنار مزایای ذکر شده در بالا و بسیاری مزایای دیگر دارای معایبی نیز می باشند که از آن جمله می توان به طول عمر کم غشاء, گرفتگی غشاء, انتخاب پذیری کم و…. اشاره نمود . به همین دلیل امروزه بیشتر پژوهش های غشایی در جهت ساخت غشاهایی با طول عمر و بازدهی بیشتر , انتخاب پذیری بالا و قیمت ارزان تر منعطف شده است .

در بین فرآیندهای غشایی مختلف , فرآیندهای غشایی مبتنی بر نیروی محرکه فشار بیش از دیگر انواع آنها در صنایع غذایی گسترش یافته است . این فرآیند ها بر اساس اندازه منافذ آنها از بزرگ به کوچک شامل میکروفیلتراسیون , اولترافیلتراسیون , نانوفیلتراسیون واسمز معکوس است . انتخاب نوع فرآیند غشایی بستگی زیادی به اهداف مدنظر دربه کاربردن آن فرآیندغشایی دارد . از اهداف اصلی در تصفیه آب پرس تفاله چغندر قند جهت برگرداندن آن به اکستراکتور , حذف ناخالص های مختلف و به ویژه ناخالصی های ملاس زای موجود در آن است . از آنجایی که یون های ملاس زا از جمله سدیم و پتاسیم اهمیت زیادی در این مقوله دارند و از آنجایی که این یون ها اندازه کوچکتری نسبت به سایر ناخالصی های دیگر موجود در آب پرس تفاله دارند , لذا انتخاب غشاء بایستی بر اساس حذف هرچه بیشتر این یون ها انجام پذیرد . مسلما در نگاه اول غشاءRO مناسب ترین غشاء در این زمینه به نظرمی رسد . اما باید توجه داشت که در صنعت علاوه بر نیل به هدف جداسازی مطلوب , که اینجا حذف تمامی ناخالصی ها است , پارامترهای دیگری نیز باید مدنظر قرار گیرد . ازجمله مهمترین این پارامترها زمان فرآیند و هزینه های جانبی آن  است . شارتراوه در فرآیندهای جداسازی غشایی نمادی از زمان فرآیند و سرمایه گذاری اولیه آن است زیرا مقدار جداسازی را در واحد زمان به ازاء واحد سطح بیان می کند . هرچه شارتراوه بالاتر باشد , برای تصفیه حجم معینی از یک محلول به سطح کمتر و زمان کمتری نیاز خواهد بود . غشاء RO  شار پایین و مصرف انرژی بالایی دارد . درمقابل غشاهای NF نسبت به غشاهای RO شارتراوه بالاتر و مصرف انرژی کمتری دارند و این درحالی است که با انتخاب صحیح نوع غشاء می توان تا حد زیادی به اهداف ناشی از به کارگیری RO  دست یافت . لذا امروزه در بیشتر کاربردهای تصفیه آب ها و پسآب ها , فرآین NF, جایگزین فرآیند RO  شده است . در اینجا لازم است ذکر گردد که پارامترهای مختلفی در کارایی جداسازی فرآیندهای غشایی تاثیر گذار است که از آن جمله می توان به دما , اختلاف فشار , زمان , سرعت جریان , غلظت , PH و غیره اشاره کرد که برای دست  یافتن به جداسازی مطلوب علاوه بر انتخاب نوع مناسب غشاء باید مورد توجه قرار گیرند .

از آنجایی که آزمایشات تجربی پر هزینه و زمان برهستند لذا مدلسازی فرآیند میتواند تعداد آزمایشات تجربی مورد نیاز را کاهش داده و در نتیجه در زمان و هزینه های مربوط به آن صرفه جویی شود . بنابراین در این تحقیق به  بررسی پتانسیل به کارگیری غشاءNF در تصفیه آب پرس تفاله چغندر قند  و بررسی اثر پارامترهای مختلف برکارایی آن و در نهایت مدلسازی فرآیند پرداخته شده است . برای این منظور ابتدا اصول فرآیندهای غشایی وتئوری های مربوط به مدلسازی به طور خلاصه و مفید آورده خواهد شد و در ادامه به بررسی منابع علمی در زمینه شناخت هرچه بیشتر آب پرس تفاله به ویژه از لحاظ چگونگی تولید و ترکیبات موجود در آن , نوع غشاء مناسب برای تصفیه آب پرس تفاله چغندر, تحقیقاتی که در زمینه پتانسیل به کارگیری NF در تصفیه آبها و پساب ها انجام پذیرفته و اثر پارامترهای عملیاتی  مختلف برکارایی جداسازی آن و در نهایت مدلسازی هایی که در زمینه تصفیه محلول های آبی با استفاده از NF انجام گرفته است پرداخته می شود .



ارسال نظر


آخرین خبرها