علوم و مهندسی جداسازی
سال:1398 | دوره:11 | شماره:1 |تعداد مقالات:9

فلوتاسیون یکی از مهمترین روشهای فرآوری مواد معدنی است که کارآیی آن تحت تاًثیر دو عامل شیمی سطح و درجه آزادی است. در این تحقیق تاًثیر تابش امواج ماکرو بر شیمی سطح و درجه آزادی کانیهای سولفیدی مس با هدف یافتن روش پیش-عمل آوری مناسب برای دو کانسنگ مختلف (سرچشمه و پلنگی) بررسی شد. در آزمایشهای فلوتاسیون بر روی تاًثیر تابش امواج ماکرو بر شیمی سطح، عیار و بازیابی نمونه مس سرچشمه پس از 90 ثانیه تابش (550 وات) به ترتیب 7 و 2 درصد افزایش یافت، اما در نمونه مس پلنگی عیار و بازیابی به ترتیب 4 و 8 درصد کاهش یافت. همچنین آزمایشهای فلوتاسیون بر روی تاًثیر تابش امواج ماکرو بر درجه آزادی نشان داد که برای افزایش عیار و بازیابی نمونه مس سرچشمه به ترتیب به میزان 4 و 6 درصد نیاز به 180 ثانیه تابش امواج ماکرو با توان 550 وات است اما در نمونه مس پلنگی برای همین میزان افزایش در عیار و بازیابی، نیاز به 600 ثانیه تابش امواج ماکرو است. علاوه بر این، ثابت نرخ فلوتاسیون نمونه های مس سرچشمه و پلنگی پس از 120 ثانیه تابش امواج ماکرو به ترتیب 0/2 و 0/1 بر دقیقه افزایش یافت.

در این تحقیق، اثر نانو لوله های کربنی چند جداره (MWCNTs) بر عملکرد غشای پلی وینیل کلراید (PVC) در فیلتراسیون محلول هیومیک اسید بررسی شد. نتایج FESEM نشان داد که تعداد حفرات سطحی در غشا های نانو کامپوزیتی نسبت به غشای PVC بیشتر است. با افزایش MWCNTs تا 3/0 درصد وزنی، مقاومت های مکانیکی و سایشی غشاها افزایش یافت. همچنین مشاهده شد که شار آب غشای محتوی 3/0 درصد وزنی MWCNTs تا L/m2h 7/484 افزایش می یابد. کاهش زاویه تماس آب از° 6/88 برای غشای PVC به° 2/70 برای غشای محتوی 3/0 درصد MWCNTs نشان داد که آب دوستی غشاها با افزودن MWCNTs افزایش می یابد. همچنین مشخص شد که پس زنی محلول هیومیک اسید با غشاهای محتوی MWCNTs نسبت به PVC بیشتر است. آنالیز مکانیسم گرفتگی غشاها آشکار کرد که مدل تشکیل کیک مکانیسم غالب برای همه غشاها است و مدل فیلتراسیون کیک-گرفتگی کامل داده های حجم-زمان را برازش می کند.

در این پژوهش به منظور بررسی عملکرد محلول آبی دی اتانول آمین در فرایند جذب دی اکسیدکربن از گاز حاصل از احتراق، ضریب کلی انتقال جرم بر مبنای فاز گاز (KGaV) و شار انتقال جرم حجمی (NAaV) در شرایط عملیاتی مختلف شامل: دمای حلال ورودی 55-35 درجه سلسیوس، دبی گاز ورودی 100-50 لیتر بر دقیقه، دبی حلال ورودی 25/1-75/0 لیتر بر دقیقه، غلظت دی اکسیدکربن در گاز ورودی 15-5 درصد حجمی، بار حرارتی جوش آور 2/2-4/1 کیلووات و غلظت دی اتانول آمین در حلال 25-15 درصد وزنی، مورد بررسی قرار گرفت. جهت تحلیل نتایج و بهینه سازی شرایط از روش سطح-پاسخ باکس-بنکن استفاده شد. نتایج نشان داد که افزایش دبی حلال، دبی گاز، بار حرارتی جوش آور و غلظت دی اتانول آمین در حلال موجب افزایش مقادیر NAaV و KGaV می شود. با این حال افزایش غلظت دی اکسیدکربن در گاز ورودی مقدار NAaV و KGaV را به ترتیب افزایش و کاهش داد. تغییرات دما و غلظت دی اکسیدکربن در طول برج جذب نشان داد که جذب دی اکسیدکربن در نسبت های بالاتر دبی حلال به دبی گاز بیشتر می شود. با این حال افزایش طول برج بر افزایش میزان جذب تاثیرگذار است. در پایان بهینه سازی شرایط عملیاتی برج جذب انجام پذیرفت. حداکثر بودن همزمان مقدار NAaV و KGaV، تابع هدف در نظر گرفته شد. در شرایط عملیاتی بهینه مقادیر NAaV و KGaV به ترتیب به (kmol/h. m3) 01/15 و (kmol/h. m3. kPa) 07/3 به دست آمد.

مدل سازی فرایند جذب سطحی رنگ دانه متیلن بلو (+MB) بر روی تفاله چای (TW) اصلاح شده با سورفکتانت آنیونی (SDS) با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی انجام شد. آزمون های FTIR و EDS برای بررسی حضور مولکول های SDS بر سطح جاذب استفاده و مشخص شد که آنیون های-SO3 از طریق مکانیسم تبادل یونی به جذب +MB کمک می کنند. نتایج ایزوترم جذب با معادلات ایزوترم لانگمویر و فرندلیچ تطبیق داده شد و ظرفیت جذب لانگمویر (Qmax)، به ترتیب برابر 124. 3 و 156. 2 میلی گرم بر گرم برای TW و STW محاسبه گردید. مشاهده شد که سینتیک جذب متیلن بلو از مدل سینتیکی شبه درجه دوم پیروی می کند. نتایج این بررسی پیشنهاد می کند که جذب فیزیکی نیز در کنترل سرعت جذب متیلن بلو نقش دارد. مدل شبکه عصبی مصنوعی پیش خور با 5 پارامتر ورودی و یک لایه پنهان دارای 15 نورون برای پیش بینی رفتار جذبی طراحی و مشاهده شد که مدل با R2 بسیار بالایی (0. 97<) قادر به پیش بینی درصد حذف MB برای مجموعه داده های آزمایش است.

در این تحقیق، عملکرد سیستم ترکیبی فتوکاتالیست/فرآیند غشایی در حذف آمونیاک از پساب مورد بررسی قرار گرفت. غشا از نوع الترافیلتراسیون بوده که با استفاده از پلیمر پلی اتر سولفون به روش تغییر فاز ساخته شد. از نانوذرات سنتز شده فومارات آلوموکسان به عنوان افزودنی در ساخت غشا استفاده گردید. نوع فتوکاتالیست اکسید روی بوده که بر روی پایه دانه رس منبسط شده با نام لیکا پوشش داده شد. تاثیر عوامل غلظت اولیه آمونیاک، میزان نانوذره و زمان فرآیند تصفیه بر روی حذف آمونیاک مورد بررسی قرار گرفت. سیستم های فتوکاتالیست و غشایی به طور منفرد نیز به کار گرفته و عملکرد آن ها از نظر شار و درصد حذف آمونیاک با سیستم ترکیبی مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج نشان دادند که سیستم فتوکاتالیست به تنهایی فقط در غلظت های بالا بخوبی می تواند آمونیاک را حذف نماید. در بین غشاهای ساخته شده، غشای پلی اترسولفون با میزان 2% وزنی نانوذره از نظر شار خوراک و درصد حذف آمونیاک بهترین عملکرد را داشت. در سیستم ترکیبی، ابتدا در فتوکاتالیست، آمونیاک به غلظت پایین تری رسیده و درادامه، فرآیند غشایی غلظت پایین آمونیاک را با درصد بالاتری حذف نمود.

بر اساس مشاهدات تجربی راکتور هواراند با لوله مشبک داخلی به دلیل مهیا کردن شرایط مناسب جهت رشد میکروبی، بازدهی فرآیند زیستی را به میزان قابل توجهی افزایش داده و یکی از بیوراکتورهای پرکاربرد در تصفیه پساب به روش بیولوژیکی است. از این رو مدل سازی و شبیه سازی فرآیند تخریب زیستی در این راکتور برای مقاصد طراحی و بهینه سازی عملکرد راکتور ضروری است. در این پژوهش فرآیند تخریب زیستی فنل توسط باکتری رالستونیا یوتروفا و رشد توده زیستی در راکتور هواراند با لوله مشبک داخلی آزمایشگاهی به روش دینامیک سیالات محاسباتی( CFD ) شبیه سازی شد. برای روابط جریان حبابی از مدل آشفته є-k؛ متداو ترین مدل به کار رفته برای تشریح جریان های آشفته استفاده شد. خطوط جریان در نواحی بالارونده و پایین رونده در داخل راکتور هواراند با لوله مشبک داخلی شبیه سازی شده و تغییرات غلظت فنل و پراکندگی غلظت توده زیستی در شرایط ورودی مختلف با به تصویر کشیدن پروفیل های غلظت بدست آمد. تطابق خوب نتایج حاصل با داده های تجربی نشان از اعتبار مدل و صحت شبیه سازی است. .

هدف از پروژه حاضر سنتز یک نانو جاذب مغناطیسی عامل دار با استفاده از کربن فعال تهیه شده از هسته هلو با بکارگیری روش هم رسوبی برای حذف هم زمان یون فلزات سنگین از محلول آبی است. آنالیزهای مختلفی شامل بوهم، پراش اشعه ایکس، سطح فعال، میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف نگاری فلورسانس پرتو ایکس و مغناطیس سنج ارتعاشی برای تعیین ساختار سطحی نانو جاذب سنتز شده مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج نشان داد که نانو جاذب مغناطیسی با توزیع مناسب کریستال های اکسید آهن با اندازه 20 نانومتر بر روی سطح کربن فعال به صورت کروی با سطح فعال 325 مترمربع بر گرم شکل گرفته است. داده های آزمایشگاهی طراحی شده با روش پاسخ سطح، نشان داد که دمای جذب و قلیاییت محیط دارای اثر هم افزایی در مقدار جذب رقابتی یون های سرب، کروم و جیوه در فاز مایع هستند. حداکثر درصد حذف یون جیوه، کروم و سرب به ترتیب 91/5، 62/05 و 82/7 در شرایط بهینه محاسبه شد.

بازیابی و صرفه جویی در مصرف آب، که متأثر از محدودیت منابع آبی و نیز هزینه های انباشت باطله و در کنار آن تبعات زیست محیطی رهاسازی باطله های تر می باشد، اکنون به عنوان یک الزام در احداث و توسعه صنایع فراوری معدنی به حساب می آید. یکی از مهم ترین عناصر در فرایند بازیابی آب از باطله های تر فراوری تیکنر می باشد. در این مطالعه نخست وضعیت کارکرد شرایط حاضر تیکنر باطله خط چهارم تولید کنسانتره شرکت معدنی و صنعتی گل گهر بررسی گردیده است. با رویکرد افزایش بازیابی آب و نیز بهبود عملکرد تیکنر باطله یادشده، از دینامیک سیالات محاسباتی برای شبیه سازی استفاده شده و با انجام آزمایش های متعارف روی تیکنر در حال کار، این شبیه سازی اعتبار سنجی گردیده است. نارسایی دستگاه در عدم توانایی چاهک خوراک در مخلوط کردن جریان ها و فلوکولانت و درنتیجه کاهش ظرفیت فرایند تیکنراسیون ناشی از تغییر شرایط کارکرد طراحی و تغییر خوراک، با این شبیه سازی شناسایی و به تناسب با آن ها دو راهکار کوتاه مدت بر مبنای تغییر میزان فلوکولانت زنی و بلندمدت بر مبنای طراحی چاهک های متناسب با شرایط کارکرد جدید، که با شرایط طراحی اولیه متفاوت می باشند، به منظور بهینه سازی معرفی گردیدند. چاهک های جدید با ویژگی ایجاد سیستم ساده رقیق سازی در سطح (چاهک شماره 3) و نیز ایجاد سیستم رقیق سازی زیرسطحی (چاهک شماره 4) به عنوان چاهک های بهینه معرفی شده اند که در صورت استفاده از هر یک از آن ها به ترتیب بازیابی آب سالیانه به 1. 07 و 1. 34 میلیون مترمکعب بالغ خواهد شد. از خصوصیات دیگر این چاهک ها افزایش شفافیت آب در شرایط خروجی با غلظت بالای جامد در خروجی ته ریز است.