پساب های نفتی پالایشگاه ها و مراکز پخش فراورده های نفتی از مهم ترین آلوده کننده های محیط زیست در عصر حاضر می باشند که باید به رفع آن ها اقدام کرد. فناوری های غشایی به دلیل استفاده نکردن از مواد شیمیایی برای شکست تعلیق ها، ساده کردن عملیات تصفیه و وجود دستگاه های خودکار نقش مهمی را در تصفیه پساب های نفتی بازی می کنند. در این پژوهش عملکرد غشاهای کوناگون و همچنین غشای نانوساختار الیاف توخالی پلی اتر سولفون در تصفیه پساب نفتی بررسی شد. تاثیر پارامترهای عملیاتی مانند فشار، غلظت و سرعت جریان خوراک بر روی عملکرد غشا بررسی شد. با افزایش فشار، میزان فشردگی و گرفتگی غشا افزایش و عملکرد غشا کاهش می یابد. بنابراین شرایط بهینه عملیاتی برای انجام آزمایش ها فشار 1 bar و سرعت جریان بالا و غلظت پایین خوراک می باشد. یکی از مهم ترین مشکل هایی که در فرایندهای غشایی روی می دهد گرفتگی سطح غشا با ذره های درشت گازوییل می باشد. ذره های گازوییل بر روی سطح غشا جمع شده و منجر به تشکیل لایه ثانویه ای بر روی سطح غشا می شوند. تشکیل لایه ثانویه منجر به کاهش شار و افزایش پس دهی می شود. در فشارهای بالا (فشارهای 2 bar و (3 bar اثرهای ناشی از گرفتگی غشا به طور کامل قابل دیدن می باشد به گونه ای که در فشارهای بالا، اختلاف شار با حالت غشای تازه بسیار زیاد می باشد. غشاهای مورداستفاده برای آزمایش ها با قابلیت جداسازی 100 درصدی گازوییل از پساب، از پرکاربردترین غشاها در تصفیه پساب های نفتی به شمار می آیند.

غشا، بخش اصلی فرایند تصفیه ی خون در همودیالیز است که وظیفه ی حذف مواد زاید متابولیکی مانند اوره را بر عهده دارد. غشاهای ساخته شده از پلیمرهای خالص، با مشکلاتی نظیر آب گریزی و ناسازگاری زیستی همراه هستند؛ بنابراین، این مطالعه، با هدف بهبود ویژگی های سطحی غشای پلی اترسولفون (PES) از طریق افزودن ذرات کربن فعال انجام شده است. غشای الیاف توخالی، از طریق روش جداسازی فازی ناشی از ضدحلال استفاده شد. ویژگی های سطحی غشای PES خالص و غشای حاوی 3/0 درصد وزنی ذرات کربن فعال، مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. غشای PES خالص، از نظر مورفولوژی و نفوذپذیری آب خالص (PWP) مشخصه یابی شد و مقدار PWP آن، برابر با 29 لیتر بر مترمربع در ساعت بر بار (L·m–2·h–1·bar–1) به دست آمد. کاهش زاویه ی تماس از 54 به 40 درجه در غشای کامپوزیتی، نشان دهنده ی افزایش آب دوستی سطحی بود که اثر مثبتی بر عملکرد این غشا داشت. همچنین زبری سطح غشای کامپوزیتی نسبت به نمونه ی خالص، افزایش یافت (از 00/7 نانومتر و 83/7 نانومتر)؛ بنابراین، افزودن ذرات کربن فعال در این مطالعه، موجب افزایش آب دوستی غشای الیاف توخالی PES شده و درنتیجه، عملکرد غشای تولیدشده را برای کاربرد در همودیالیز بهبود بخشیده است.

زمینه و هدف: آب پنیر یک محصول جانبی صنایع لبنی در هنگام تولید پنیر است. به عنوان یک ماده خام، آب پنیر کاربردهای بسیاری در صنایع غذایی به دلیل خواص عملکردی و غذایی پروتئین ها و لاکتوز موجود در آن دارد. تکنولوژی غشایی، مخصوصاً اولترافیلتراسیون (UF)، در صنعت لبنیات برای تولید کنسانتره پروتئین آب پنیر استفاده می شود، زیرا این تکنولوژی امکان تغلیظ گزینشی پروتئین ها نسبت به باقی اجزای آب پنیر را فراهم می سازد. بر این پایه، هدف از این پژوهش تغلیظ و تصفیه آب پنیر با استفاده از غشاهای UF بوده است. روش بررسی: سه غشا الیاف توخالی نانوساختار پلی اترسولفون با مشخصات و اندازه حفرات متفاوت آزمایش شدند و اثر پارامترهای عملیاتی دما (دمای ° C 43)، فشار (سه فشار bar 3، bar 2 و bar 1) و سرعت جریان عرضی خوراک بر شار جریان عبوری، پس زنی پروتئین و عبور لاکتوز بررسی و تحلیل شد. یافته ها: نتایج نشان داده با افزایش فشار، شار افزایش پیدا کرد ولی این افزایش در فشارهای پایین تر محسوس تر بوده است. علاوه بر این، با توجه به افزایش گرفتگی و کاهش بازیابی شار، فشارهای بالا مناسب تشخیص داده نشد. افزایش سرعت جریان عرضی خوراک با افزایش تلاطم و کاهش گرفتگی بر روی سطح غشا، باعث افزایش شار شد اگرچه تأثیر این پارامترها بر درصد پس زنی پروتئین و عبور لاکتوز ناچیز بود. در بهترین شرایط عملیاتی درصد بیشینه پس زنی پروتئین 01/91 % اندازه گیری شد. بحث و نتیجه گیری: نتایج نشان داد که فرآیند UF با مدول الیاف توخالی برای تغلیظ و تصفیه آب پنیر مناسب است.

فرضیه: خالص سازی خون فرایندی است که در آن دیالیز کننده برای پاک سازی خون از مواد زاید مانند اوره به کار گرفته می شود. برای ساخت دیالیز کننده های خالص ساز خون اغلب از غشاهای بشرساخته استفاده می شود. بیشتر این پلیمرها سازگاری خوبی با خون ندارند. پوشش دهی با پلیمرهای آب دوست روش بسیار ساده و موثری است که برای افزایش خواص آب دوستی و زیست سازگاری به کار گرفته می شود. پلی دوپامین یکی از پلیمرهای زیست سازگار با گروه های عاملی کاتکولی است که تاکنون با توجه به خواص آب دوستی زیاد و چسپندگی مناسب برای پوشش دهی غشاها مورد توجه قرار گرفته است. روش ها: در این پژوهش، برای اولین بار سطح داخلی غشاهای الیاف توخالی پوشش دهی شد. پوشش دهی غشای پلی سولفون با تزریق محلول پلی دوپامین انجام شد. خواص ساختاری و تراوایی غشای عمل آوری شده با این روش با غشای عمل آوری نشده و غشایی که سطح بیرونی آن با محلول پلی دوپامین پوشش دهی شده مقایسه شد. یافته ها: تغییر معنی داری در تراوایی هیدرولیکی و اندازه منافذ غشاهای الیاف توخالی پس از عمل آوری های انجام شده با سطح اطمینان %95 دیده نشد. همچنین مطالعات با روش های میکروسکوپی الکترونی پویشی و طیف نمایی پراش انرژی پرتو X روی سطح مقطع الیاف توخالی پیش و پس از عمل آوری انجام شد. نتایج طیف نمایی پراش انرژی پرتو X نشان می دهد، مقدار عنصر اکسیژن سطح درونی الیاف توخالی که در عمل آوری های داخلی قرار گرفته به طور محسوسی افزایش یافته است. بررسی آماری نتایج استحکام غشاهای عمل آوری شده نشان می دهد، استحکام غشای عمل آوری شده با روش تزریقی در مقایسه با غشای عمل آوری نشده و عمل آوری شده در سطح بیرونی، افزایش معنی دار را با سطح اطمینان %95 نشان می دهد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (pdf) مراجعه فرمایید.

در این پژوهش، برای اولین بار در ایران، غشاهای الیاف توخالی پلی سولفون به روش وارونگی فاز مرطوب- خشک ساخته شد. سپس آثار فاصله هوایی و نوع حلال برساختار غشاهای ساخته شده بررسی شد. اثر نوع حلال برساختار غشای الیاف توخالی با حلالهای دی متیل فرمامید و –N متیل پیرولیدین در ساخت محلول پلی سولفون منجر به لایه های سطحی با خلل و فرج انگشتی در ساختار غشا شد. در حالی که الیاف ساخته شده از محلول پلی سولفون در حلال دی متیل فرمامید لایه های سطحی با ساختار اسفنجی شکل دارند. تفاوت در شکل شناسی غشای پلی سولفون در حلال –N متیل پیرولیدن و دی متیل فرمامید ناشی از تفاوت در قابلیت انحلال پذیری و مقدار برهمکنش حلال- ضد حلال بکار رفته است که با مقدار پارامتر انحلال پذیری هانسن توضیح داده شد. در ضمن، مشاهده شد که با افزایش فاصله هوایی، قطر خارجی الیاف و نیز تخلخل ایجاد شده در لایه های سطحی الیاف کاهش یافته، در نتیجه تراکم سطح بیرونی الیاف افزایش می یابد.

در ساخت غشاهای الیاف توخالی، پارامترهای مختلفی نظیر درصد اجزا و سرعت حجمی محلول پلیمری و سیال درونی و فاصله هوایی بر ساختار و خواص غشا اثرگذارند. یکی از این پارامترها، ابعاد تارساز استفاده شده در ساخت غشاست که در پژوهش حاضر اثر این پارامتر بر خواص و کارایی غشای الیاف توخالی پلی اترایمید در تماس دهنده غشایی بررسی شد. از محلول پلیمری برای ساخت دو غشای الیاف توخالی استفاده شد، در حالی که ابعاد تارساز استفاده شده در ساخت غشاها با هم متفاوت بود. با افزودن آب به عنوان ضدحلال به محلول پلیمری، پایداری ترمودینامیکی محلول کاهش یافت تا با سرعت دهی به فرایند تغییر فاز، آثار تغییر در جهت گیری یا آسودگی زنجیرهای پلیمری بر ساختار غشای الیاف توخالی به حداقل مقدار برسد. غشاها با استفاده از آزمون های مختلف بررسی شد و کارایی آن ها در تماس دهنده غشایی و در فرایند جذب CO2 در دو حالت آب مقطر درون الیاف و گاز CO2 خالص در پوسته تماس دهنده و برعکس ارزیابی شد. نتایج این پژوهش نشان داد، ابعاد کوچک تر تارساز باعث بهبود خواص غشا شده که افزایش %250 اندازه متوسط حفره ها و افزایش %300 سرعت عبوردهی گاز از آن جمله است. همچنین، ابعاد کوچک تر تارساز باعث ایجاد حفره های بیشتری در ساختار غشا می شود که می توان آن را ناشی از کوتاه شدن طول نفوذ منعقدکننده دانست. همچنین، جذب CO2 به مقدار %150 افزایش یافته است.

آب پنیر یک آلاینده قوی است که پس از تهیه پنیر و یا حذف کازئین و چربی شیر باقی می­ ماند و در حدود 50% مواد ارزشمند شیر را دارا است. فرایندهای غشایی برای تصفیه و تغلیظ پروتئین­ های آب پنیر در صنایع لبنی از توجه ویژه ­ ای برخوردارند. استفاده از این فرایندها سبب می­ شود افزون بر بازیابی محتوای ارزشمند آب پنیر، از آلودگی محیط زیست و خطرهای احتمالی آن برای گیاهان و جانوران در صورت دفع شدن به محیط زیست، جلوگیری شود. در این پژوهش سه غشا الیاف توخالی نانوساختار پلی­ اتر سولفون با اندازه حفره ­ ها و ویژگی­ های گوناگون به منظور بررسی مقاومت ذاتی غشاها و تأثیر پارامترهای دما و فشار بر مقاومت گرفتگی غشا، تأثیر پارامتر دما بر روی شار جریان عبوری، پس زنی پروتئین و عبوردهی لاکتوز مورد بررسی قرار گرفتند. نتیجه­ ها نشان داد با افزایش دما شار افزایش می ­ یابد. مقاومت ذاتی غشا و مقاومت گرفتگی با کاهش اندازه حفره­ ها افزایش می­ یابند. مقاومت گرفتگی با افزایش فشار افزایش یافته ولی مقاومت ذاتی تغییر محسوسی نمی­ کند.

تماس دهنده های غشایی گاز-مایع به عنوان یکی از جایگزین های بالقوه برای حذف کربن دی اکسید در مقایسه با فناوری های متداول درنظر گرفته شده اند. با وجود این، ترشدگی غشاها به وسیله جاذب های مایع طی این فرایند، عملکرد تماس دهنده های غشایی را محدود می کند که این موضوع ضرورت استفاده از غشاهای ابرآب گریز را در این سامانه ها نشان می دهد. در سال های اخیر، استفاده از نانوذرات برای افزایش آب گریزی سطح غشاهای پلیمری و ساخت غشاهای نانوکامپوزیتی به طور قابل ملاحظه ای مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در راستای کاهش مشکل ترشدگی غشاها، در پژوهش پیش رو از نانوذرات سیلیکای پیوندخورده با گروه عاملی متیل (CH3SiO2) برای افزایش آب گریزی سطح غشای پلی پروپیلنی استفاده شد که این نانوذرات با روش سل-ژل سنتز شدند. غشاهای ساخته شده با آزمون های ATR-FTIR، FE-SEM، XRD و اندازه گیری زاویه تماس، استحکام مکانیکی و فشار نفوذ بحرانی ارزیابی شدند. نتایج حاصل از آزمون ATR-FTIR سنتز نانوذرات سیلیکای اصلاح شده با عامل متیل را روی سطح غشای پلی پروپیلنی تایید کرد. نتایج حاصل از اندازه گیری زاویه تماس نیز نشان داد، در غشاهای نانوکامپوزیتی با افزایش نسبت مولی MTES/TEOS از 1 تا 4، اندازه زاویه تماس از ° 125 تا ° 164 افزایش یافته ولی با افزایش بیشتر نسبت مولی MTES/TEOS اندازه زاویه تماس کاهش یافته است. همچنین با دقت در نتایج حاصل از اندازه گیری استحکام مکانیکی می توان دریافت، سنتز نانوذرات، استحکام کششی غشا را تا 12. 8MPa افزایش داده است. در نهایت، عملکرد غشاها در تماس دهنده های غشایی برای جذب گاز کربن دی اکسید ارزیابی شد که نتایج حاکی از کاهش شدید شار عبوری برای غشاهای خالص در مقایسه با غشاهای نانوکامپوزیتی بود.

فرضیه: هدف این پژوهش، رطوبت زدایی جریان گاز با یکی از جدیدترین روش ها: ی جداسازی است. فرایندهای مختلفی برای رطوبت زدایی پیشنهاد شده است که از آن جمله می توان به استفاده از مایع جاذب و فرایند جذب سطحی اشاره کرد که فرایند اول به دلیل هزینه های سرمایه گذاری و عملیاتی کمتر، بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. روش ها: دو عدد ماژول تماس دهنده غشایی الیاف توخالی برای رطوبت زنی و رطوبت زدایی جریان گاز با استفاده از غشاهای الیاف توخالی پلی اتر ایمید ساخته شد. ابتدا گاز خشک ورودی، در ماژول تماس دهنده اول مرطوب شده و سپس فرایند رطوبت زدایی در ماژول دوم انجام شد. در فرایند رطوبت زدایی، جاذب مونواتیلن گلیکول، خارج از الیاف و گاز مرطوب داخل الیاف جریان داشتند و اثر عوامل مختلف عملیاتی مانند سرعت جریان و فشار گاز مرطوب ورودی بر عملکرد سامانه رطوبت زدا بررسی شد. یافته ها: نتایج نشان داد، با افزایش سرعت جریان گاز مرطوب از SLPM (standard liter per minute) برابر 1 به 3، شار جذب بخار آب %133 افزایش یافت که بیانگر غلبه اثر کاهش مقاومت انتقال جرم فاز گاز در فرایند رطوبت زدایی بر کاهش مقدار رطوبت گاز ورودی به سامانه رطوبت زداست. همچنین، با افزایش فشار گاز مرطوب از 1bar به 5bar، شار جذب بخار آب %55 کاهش یافت که نشان داد، کاهش مقدار رطوبت گاز ورودی به سامانه رطوبت زدا به دلیل افزایش فشار گاز بر فرایند جذب بخار آب اثر گذاشته است. بنابراین شرایط عملیاتی در فرایند رطوبت زدا باید براساس پارامترهای موثر انتخاب شود.