پیشینه تحقیق اصول انتقال جرم غشایی و مکانیزمهاو مدل های انتقال دارای ۶۰ صفحه می باشد فایل پیشینه تحقیق به صورت ورد  word و قابل ویرایش می باشد. بلافاصله بعد از پرداخت و خرید لینک دنلود فایل نمایش داده می شود و قادر خواهید بود  آن را دانلود و دریافت نمایید . ضمناً لینک دانلود فایل همان لحظه به آدرس ایمیل ثبت شده شما ارسال می گردد.

فهرست مطالب

فصل اول :مقدمه    ۸
۱-۱-مقدمه    ۸
۱-۲-  غشاها و فرآیندهای غشایی    ۱۰
فصل دوم: اصول انتقال جرم غشایی و مکانیزمهاو مدل های انتقال    ۱۲
۲-۱-  اسمز،  فشار اسمزی،  اسمز معکوس و دیدگاهها    ۱۲
۲-۲-  اصول انتقال جرم غشایی    ۱۴
۲-۲-۱-  عملکرد غشا    ۱۴
۲-۲-۲-  پلاریزاسیون غلظتی    ۱۵
۲-۲-۳-  نیروهای محرکه برای اسمز معکوس    ۱۷
۲-۳-  مکانیزمهای انتقال    ۱۸
۲-۳-۱-  مکانیزم فیلتراسیون غربالی    ۱۸
۲-۳-۲-  مکانیزم سطح خیس    ۱۸
۲-۳-۳-  مکانیزم انحلال- نفوذ   (SD)    ۱۹
۲-۳-۴-  مکانیزم جذب ترجیحی- جریان حفرهای (PS-CF)    ۲۰
۲-۴-  مدلهای انتقال    ۲۰
۲-۴-۱-  مدلهای مستقل از مکانیزم یا مدلهای پدیده شناسانه انتقال (PT)    ۲۱
۲-۴-۱-۱- ترمودینامیک غیر برگشتی- روابط پدیده شناسانه انتقال (IT-PT)    ۲۱
۲-۴-۱-۱- الف) مدل کدم – کاتچالسکی    ۲۲
۲-۴-۱-۱- ب) مدل کدم- اسپیگلر    ۲۴
۲-۴-۲-  مدلهای وابسته به مکانیزم    ۲۴
۲-۴-۲-۱-  مدلهای انتقال غیر متخلخل:    ۲۴
۲-۴-۲-۱- الف) مدل انحلال- نفوذ (SD)    ۲۵
۲-۴-۲-۱- ب) مدل انحلال- نفوذ- حفره (SDI)    ۲۶
۲-۴-۲-۱-ج) مدل توسعه یافته  انحلال- نفوذ  (ESD)    ۲۷
۲-۴-۲-۲-  مدلهای انتقال بر اساس تخلخل    ۲۸
۲-۴-۲-۲- الف) مدل کیمورا- سوریراجان  (KSA)    ۲۸
۲-۴-۲-۲- ب) مدل حفره های ریز (FPM)    ۳۰
۲-۴-۲-۲- ج) مدل اصلاح شده- حفره های ریز  (MD-FPM)    ۳۱
۲-۴-۲-۲- د) مدل نیروی سطحی- جریان حفرهای   (SF-PF)    ۳۳
۲-۵-  مدل اصلاح شده نیروی سطحی- جریان حفره ای (MD-SF-PF)    ۳۶
۲-۵-۱-  تعیین توزیع غلظت    ۳۷
۲-۵-۲- تعیین توزیع  سرعت    ۳۸
۲-۵-۳- جداسازی و شارهای عبوری حلال و ماده حل شده از درون غشا    ۳۹
۲-۵-۴- تابع پتانسیل    ۴۰
۲-۵-۵- تابع اصطکاک    ۴۱
۲-۶-  مدل تعمیم یافته اصلاح شده نیروی سطحی- جریان حفره ای         ( Ex-MD-SF-PF)    ۴۱
۲-۶-۱-  مولفه شعاعی شار ماده حل شده    ۴۱
۲-۶-۲-  مولفه محوری شار ماده حل شده    ۴۳
۲-۶-۳- تعیین توزیع سرعت    ۴۵
۲-۶-۴- جداسازی و شار ماده حل شده و حلال عبوری از غشا    ۴۶
. ۲-۶-۵- تابع پتانسیل    ۴۶
۲-۶-۶- تابع اصطکاک    ۴۷
فصل سوم: روشهای عددی حل معادلات دیفرانسیل و غیرخطی    ۴۸
۳-۱- تئوری گسسته سازی    ۴۸
۳-۲-  روش اختلاف محدود    ۴۹
۳-۳- روش المان محدود    ۵۰
۳-۴-  روش حجم محدود    ۵۲
۳-۴-۱-  طرح اختلاف مرکزی    ۵۴
۳-۴-۲-  طرح اختلاف بالا دست    ۵۵
۳-۴-۳-  طرح اختلاف پیوندی    ۵۷
مراجع:    ۵۸

منابع

[۱] ورستیگ، مالالا سکرا، ترجمه: شجاعی، م.ح.، نورپور هشترودی، ع، مقدمه ای بر دینامیک سیالات محاسباتی، چاپ دوم، انتشارات دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ۱۳۸۶

[۲] جونیور، ج. دی، ا.، ترجمه: مهرابیان، م.ع.، دینامیک سیالات محاسباتی، اصول و کاربردها، چاپ سوم، انتشارات دانشگاه شهید باهنر کرمان، ۱۳۸۰

[۳] مرادی.ع،”تعیین منحنی های عملکرد غشاهای اسمز معکوس با استفاده ازمدلMD-SF-PF”،

[۴] هولمن، ج. ف.، ترجمه: ملک زاده، غ.، کاشانی حصار، م.ح.، مفاهیم انتقال حرارت، چاپ دهم، انتشارات جهان فردا، تهران، ۱۳۸۴

[۵] Soltanieh, M., and Gill, W.N., “Review of Reverse Osmosis Membranes and Tramsport Models”, Chem. Eng. Commun. 1981; 12, 279-363

[۶] Levin, I.N., “Physical Chemistry”, ۳^rd Ed., McGraw Hill, New York, NY 1988.

[۷] Atkins, P.W., “Physical Chemistry”, ۳^rd Ed., Oxford Yniversity press , 1986.

[۸] Cadotte, J.E. “Evaluation of Composite Reverse Osmosis Membranes in Material Sience of Synthetic Membranes”, D.R. Lloyd, Ed. ACS Syposium series 269, Washington, D.C. (1985)

[۹] Kesting, R.E., “Synthetic Polymeric Membranes: A Structural Perspective”, ۲^nd ed.John Wiley and Sons, New York, NY (1985)

[۱۰] Sourirajan, S., “Reverse Osmosis and Synthetic Membranes: Theory-Technology-Engieering”, National Research Council Canada, Ottawa, Canada (1977).

[۱۱] Dickson, J.M., and Mehdizadeh, H., “Overview of Reverse Osmosis for Chemical Engineers, Part I: Fundamentals of Membranes Mass Transfer”, J.Eng. Islamic Rep. Iran, 1(4), 163-179 (1988).

[۱۲] Anderson, J.L., and Malone, D. M, “Mechanism of Osmotic Flow in Porous Membranes”, Biophys. J., 1974; 14, 957-982.

 فصل اول :مقدمه

۱-۱-مقدمه

در اواخر دهه ۱۹۵۰ میلادی، رید وبریتون [۱] در دانشگاه فلورید کشف کردند که غشا ساخته شده از استات  سلولز قدرت دفع نمک را دارا می باشد. جریان آب عبوری از این غشای متراکم [۲] به قدری کم بود که امکان استفاده عملی از آن را غیر ممکن می نمود]۱ و۲[.

نقطه عطف پدیده‌های غشایی را می توان مربوط به حدود سال ۱۹۵۸ دانست، هنگامیکه اولین غشای نامتقارن استات سلولز، در دانشگاه لس آنجلس کالیفرنیا (UCLA) ساخته شد.

لئوب و سوریراجان[۳] با ساختن یک لایه نازک به ضخامت)  (۰٫۱-۱٫۰µmبر روی یک ساختار متخلخل در پشت آن، توانستند غشای نامتقارنی از استات سلولز تولید کنند]۱[.

غشاهای استات سلولز دو محدودیت بزرگ دارند. اولاً مستعد حمله مواد بیولوژیکی هستند که در این صورت باید آب ورودی را کلریناسیون کرد. ثانیاًتحت شرایط مختلف اسیدی و بازی، استات سلولز به استات هیدرولیز می شود، بنابراین PH سیستم باید بین ۵٫۴ تا ۵٫۷ کنترل شود [۳].

یکی از راههای توسعه غشاهای نامتقارن این بود که لایه پوسته و لایه محافظ متخلخل را به صورت جداگانه تولید کرده و سپس به نحوی بر روی یکدیگر قرار دهند. در نوع جدیدی از غشاها، بنام کامپوزیت فیلم نازک[۴]  (TFC)این عمل را طی دو مرحله به انجام می رسانند. ابتدا لایه ضخیم با یک لایه متشکل از حفره‌های بسیار ریز[۵] پوشش داده می شود و بعد لایه‌ای نازک روی آن پوشانیده می‌شود. یکی از محاسن این روش این است که می توان عملکرد (جداسازی و شارعبوری) هر کدام از لایه‌هارا جداگانه بهینه کرد. امروزه این نوع غشاها (TFC) از لحاظ اقتصادی بسیار مقرون به صرفه بوده و عملکرد بالایی دارند [۴].

در سال ۱۹۷۷ غشاهای پلی‌آمیدی ساخته شدند. هدف از ساخت این نوع غشاها که به روش TFC ساخته می شوند، این بود که مقاومت شیمیایی، ‌بیولوژیکی و مکانیکی سطح، توسعه یافته و عمر مفید غشا افزایش یابد. یکی از محدودیت های این نوع غشا نسبت به غشاهای استات سلولز را می توان مشکل بودن طرز تهیه آن ها دانست که متحمل هزینه زیادتری است]۳ و ۵[.

دیدگاههای مختلفی در تحقیقات غشایی وجود دارند. علم مدلسازی می کوشد تا عملکرد غشاها را توصیف و در مرحله بالاتر پیشگویی نماید، و از این طریق، هم دانش مربوط به مکانیزم انتقال را گسترش دهد و هم اینکه از این دانش در طراحی غشاها و دستگاههای اسمز معکوس استفاده کند. علم مواد با استفاده از معیارهای فیزیکی و شیمیایی می کوشد تا با تهیه و سنتز غشاهای جدیدتر به فناوری فرآیندهای غشایی سرعت بخشد. طراحی فرآیند، در زمینه طراحی کلی و بهینه سازی سیستمهای اسمز معکوس در مقیاس صنعتی تحقیق می کند [۶ و۷].

در این میان مدلسازی و پیشگویی عملکرد غشاهای اسمز معکوس[۶] اهمیت خاصی دارد. به منظور اینکه عملکرد غشاهای اسمز معکوس را به شایستگی توصیف نماییم، مدل های ریاضی بسیار دقیق و مناسبی مورد نیازاست. این نیاز منجربه توسعه چند مدل انتقال شده است.

هدف عمومی مدل های انتقال این است که عملکرد غشارا که معمولاً بر حسب جداسازی (کسری از ماده حل شده که از خوراک جدا می شود) و شار عبور بیان می‌شود، به شرایط عملکرد (مانند فشار و غلظت خوراک) یا نیروی محرکه (که معمولاً گرادیان غلظت و فشار می باشند)، توسط ضرایبی (که به عنوان ضرایب انتقال شناخته می شوند و شامل پارامترهای مدل می باشند) ربط دهد. ضرایب یا پارامترها باید از داده های آزمایشگاهی تعیین شوند. موفقیت کامل یک مدل یعنی قدرت آن مدل در توصیف ریاضی داده ها با ضرایبی (یا پارامترهایی) که در محدوده شرایط عملی ثابت باقی می مانند (پارامترهای مستقل از نیروهای محرکه). در نهایت مدل با ضرایب انتقال (یا پارامترهای) مشخص می تواند عملکرد یک غشا را در طیف وسیعی از شرایط عمل پیشگویی کند. این قدرت پیشگویی عملکرد، قدرت واقعی مدل انتقال است. مدل انتقال می تواند بعضاً هزینه های زیاد آزمایشی را حذف کند و یا با برنامه تحقیقاتی در ساخت غشا جفت شده تا منجر به معیارهای طراحی بهتری شود و یا به همراه یک برنامه طراحی فرآیند بکار گرفته شده و منجر به مقیاس صنعتی منطقی برای سیستم اسمز معکوس گردد [۱].

تا کنون مدل های زیادی برای بیان عملکرد و همچنین پیشگویی عملکرد غشاهای اسمز معکوس ارائه شده است و بعضی از آن ها موفقیت های نسبتاً خوبی داشته‌اند. این مدل ها به مرور زمان با روشن شدن واقعیتهای تازه درباره مکانیزم جداسازی و روابط حاکم بر مدل تکمیل تر شده و نتایج بهتری را ارائه نموده‌اند [۸].

ازجمله مدل هایی که نتایج خوبی جهت توصیف فرآیندهای اسمز معکوس با دقت بسیار بالا ارائه کرده است، مدلی است تحت عنوان مدل اصلاح شده نیروی سطحی- جریان حفره‌ای[۷] یا مدل MD-SF-PF ونیزمدل کامل‌تر آن یعنی مدل[۸]Ex-MD-SF-PF،که هردومدل توسط مهدیزاده و همکارانش ارائه شده اند] ۱۰-۹[.

حسن این دو مدل این است که توانسته‌اند بر اساس یک مکانیزم فیزیکی، علاوه بر تعیین روابط حاکم بر فرآیندهای اسمز معکوس، عملکرد غشاها را در شرایط مختلف عملیاتی با دقت بالایی پیشگویی نمایند.

عمده‌ترین مشکل در استفاده از این مدل ها حل معادلات دیفرانسیل غیر خطی آنهامی باشد. برای حل معادلات این دو مدل از روش عددی بر هم گذاری متعامد[۹] استفاده شده است [۱۱].

 ۱-۲-  غشاها و فرآیندهای غشایی

اصولاً غشا مانعی است بین دو محلول که دارای غلظت های متفاوتی می باشند. این مانع علاوه بر اینکه از مخلوط شدن محلول ها جلوگیری می کند، برای رسیدن به حالت تعادل (یکسان شدن پتاسیل شیمیایی دو طرف) بر اساس نیروی محرکه و مکانیزمی خاص، به بعضی از مواد (معمولاً حلال) اجازه عبور داده و از عبور بعضی از مواد (معمولاً ماده حل شده) ممانعت به عمل می آورد. غشاها بر دو نوعند: غشاهای طبیعی که در بدن موجودات زنده محتویات سلول را احاطه می کنند و غشاهای مصنوعی پلیمری که انواع مختلفی دارند و بسته به نوع آن، نیروی محرکه و شرایط آزمایشی، مصارف صنعتی گوناگونی دارند و بر اساس آن فرآیندهای غشایی متنوعی پدید می آیند که در همگی آنها غشا نقش اساسی را ایفا می کند.

[۱] -Reid and Breton

[۲] -Dense Membrane

[۳] -Leob and Sourirajan

[۴] -Thin Film Composite(TFC)

[۵] -Micropores

 ۱- Reverse Osmosis Membranes

[۷] -Modified Surface Force-Pore Flow (MD-SF-PF)

[۸] -Extended Modified Surface Force-Pore Flow (Ex-MD-SF-PF)

[۹] -Orthogonal Collocation

تمامی فایل های پیشینه تحقیق و پرسشنامه و مقالات مربوطه به صورت فایل دنلودی می باشند و شما به محض پرداخت آنلاین مبلغ همان لحظه قادر به دریافت فایل خواهید بود. این عملیات کاملاً خودکار بوده و توسط سیستم انجام می پذیرد. جهت پرداخت مبلغ شما به درگاه پرداخت یکی از بانک ها منتقل خواهید شد، برای پرداخت آنلاین از درگاه بانک این بانک ها، حتماً نیاز نیست که شما شماره کارت همان بانک را داشته باشید و بلکه شما میتوانید از طریق همه کارت های عضو شبکه بانکی، مبلغ  را پرداخت نمایید.