تحقیق درباره صنایع غذایی و زیست محیطی

دانلود پایان نامه

این روش برای بازیافت خنک کننده مصرف شده ذاتا ساده می باشد.
به دلیل بازگشت سریع هزینه های ابتدایی صرف شده برای تجهیزات که نوعا در محدوده شش ماه تا 2 سال می باشد این فرایند ارزش تجاری بالایی دارد.
این فرایند محسنات زیست محیطی قابل توجه ای دارد، چرا که خنک کننده مصرف شده یک ماده مضر می باشد و جدا کردن آب و اتیلن گلیکول از خنک کننده مصرف شده به طور قابل ملاحظه ای حجم ماده ی مضر را کاهش می دهد. اگرچه در این فرایند اتیلن گلیکول به کیفیت قابل استفاده می رسد و اما برای رسیدن به این خلوص انرژی زیادی صرف می شود.
1-6-3)فرایند تراوش تبخیری برای تغلیظ اتیلن گلیکول
فرایند تراوش تبخیری1 در طی سالیان اخیر کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف شیمیایی به عنوان یک فرایند جداسازی به منظور بازیابی مخلوطهای مایع یافته است. این روش در مقایسه با روش های سنتی جداسازی تقطیر و تبخیر دارای مزایایی نظیر انرژی مورد نیاز کمتر ، آلودگی کمتر محیط زیست، کوچک بودن فضای مورد نیاز، سادگی فرایند و … می باشد. در طی سالهای متمادی تراوش تبخیری بیشتر به عنوان فرایندی به منظور تولید مواد آلی با خلوص بالا جهت آبزدایی مخلوط های آبی – آلی که آزوتروپ تشکیل می دهند نظیر مخلوط آب و اتانل و یا جهت جداسازی مخلوطهایی با نقطه جوش نزدیک مانند مخلوط آب و ایزوپروپانول به کار رفته است، ولیکن در سالهای گذشته استفاده از آن در زمینه جداسازی مخلوط آب و اتیلن گلیکول نیز مورد توجه محققین قرار گرفته است.
غشاء در جداسازی آب و اتیلن گلیکول با فرایند تراوش تبخیری از اهمیت بالایی برخوردار است چرا که غشاء نقش زیادی در گزینش پذیری یا انتخاب پذیری جداسازی دارد و آنچه مهم است کاربرد غشایی است که فلاکس بالا و فاکتور جداسازی بالایی را فراهم آورد.
در تراوش تبخیری عمدتا از غشاهای پلیمری استفاده می شود ،پلیمرهایی مانند پلی وینیل الکل (PVA2)،چیتوسان(CS3) از عمده پلیمر هایی هستند که در فرایند تراوش تبخیری آب و اتیلن گلیکول مورد استفاده قرار گرفته اند.
گروههای آب دوست این غشاءها نقش مهمی در جذب آب و نفوذ از غشاء دارند. تحقیقات مختلف صورت گرفته بر روی این غشاءها نشان دهنده خصوصیات خوب این غشاءها نظیر سهولت تشکیل فیلم، مقاومت شیمیایی و گزینش پذیری بالا برای جداسازی آب می باشد. غشاهای آب دوست پلیمری جزء اولین غشاهایی هستند که برای آب زدایی از اتیلن گلیکول در تراوش تبخیری بکار گرفته شده اند.
اگر چه آب زدایی از محلول ها با غشاهای آب دوست نتایج خوبی را به همراه داشته است اما این غشاها در دماهای بالا و غلظت بالای آب ناپایدار می باشند، غشای زئولیتی NaA برای غلبه بر مشکلات بالا تنها غشای غیر پلیمری به کار گرفته شده در این زمینه می باشد[29]. زئولیتها آلومینا سیلیکات هیدراته ی هستند که متشکل از ساختار کریستالی همراه با خاصیت غربال ملکولی می باشند، زئولیت همچنین موادی با مقاومت شیمیایی و حرارتی بالا می باشند. اندازه حفرات زئولیت ها در محدوده 9-10 می باشد. از این رو زئولیت به منظور جداسازی ملکولهای آب در PV برای محلول های آبی در دماهای بالا مناسب می باشد.
‘Permeate’ + ‘Evaporation’ ‘Pervaporation’
1.Pervaporation 2.Poly Venyl Alchol
3.Poly(D-glucosamine)
فصل دوم
فرایند جداسازی تقطیر غشایی
2-1:مقدمه
عمده ی فرایندهای غشایی به صورت هم دما انجام می شود و نیرو محرکه ی آنها فشار هیدرواستاتیک ، غلظت، پتانسیلهای الکتریکی یا شیمیایی می باشد. تقطیر غشایی، یک فرایند غیر هم دماست که بیش از 40 سال است که شناخته شده است اما واقعا هنوز برای صنعتی شدن نیاز به کار و تلاش مداوم دارد. ثبت اختراع این فرایند توسط Bodell در سوم جولای 1963 می باشد و اولین مقاله در مورد تقطیر غشایی، 4 سال بعد از آن توسط Findly در مجله ی “توسعه مهندسی طراحی فرایندهای شیمیایی و صنعتی” منتشر شد.
عبارت تقطیر غشایی از تشابه این فرایند با تقطیر معمولی (از جمله تقطیرساده و چند مرحله ای) نشات گرفته است که هردویی این فرایند ها برپایه ی تعادل بخار/ مایع به منظور جداسازی می باشد و هر دو تکنولوژی نیاز به گرمای کافی برای تامین گرمای نهان تبخیر برای محلول خوراک دارند.
اساسا تقطیر غشایی به عنوان فرایندی غشایی غیر هم دما به کار می رود که نیرو محرکه ی آن گرادیان فشار جزئی اجزا در دو سمت غشا می باشد که این غشا بایستی متخلخل بوده و بوسیله محلول فرایند خیس نشود بطوریکه تعادل بخار / مایع اجزاء را بهم نزند. این غشا از چگالش درون حفره ها جلوگیری می کند، و تا پایان فرایند بایستی در تماس مستقیم با محلول مایع خوراک گرم مقاومت مکانیکی خوبی داشته باشد.
پتانسیلهای کاربرد MD تولید آب با خلوص بالا، تغلیظ یونی، کلوئیدی و یا سایر محلولهای آبی غیر فرار و حذف آثار مواد آلی فرار (VOCs) از پساب ها می باشد. در کاربردهای گوناگون از جمله نمک زدایی، تصفیه پسابها با دیدگاه محیط زیستی، استفاده مجدد از آب، در صنایع غذایی و صنایع داروسازی و غیره ، تقطیر غشایی می تواند بکارگیری شود. همه این تفاسیر موجب می شود که تقطیر غشایی جذابیت کافی را در مجامع دانشگاهی داشته باشد.
دمای عملیاتی پایین تر از دمای تقطیر غشایی مرسوم، فشار هیدرواستاتیکی عملیاتی پایین تر از فشار فرایند ها با نیروی محرکه فشاری از ویژگی های بارز این فرایند می باشد از جمله فرایندهای نیرو محرکه فشاری عبارتند از (اسمز معکوس1، نانو فیلتراسیون2، اولترافیلتراسیون3، میکروفیلتراسیون4) می باشند که برخلاف آنها در تقطیر غشایی خواص مکانیکی غشا کمتر مورد نظر است و در این فرایند فاکتور بالایی از دفع به ویژه زمانیکه محلولها شامل اجزاء غیر فرار (نمکها، کلوئیدها و غیره) هستند به چشم می خورد. بعلاوه، توانایی استفاده از گرمای اتلافی و منابع انرژی تجدید پذیر سبب می شود تقطیر غشایی درکنار سایر فرایندهای صنعتی انرژی مورد نیاز خود را تامین کند.
اگرچه در سراسر دنیا تقطیر غشایی موضوع تحقیقاتی برای بسیاری از دانشمندان می باشد. از لحاظ تجاری تقطیر غشایی کم توجیه می شود و هنوز به عنوان ابزار کاربردی صنعتی نشده است. موانع عمده در مقابل این فرایند شامل ساخت غشای مخصوص تقطیر غشایی و طراحی مدول آن، تر شدن حفره های غشاء، نرخ جریان کم پرمیت (کاهش شار)، بعلاوه هزینه های انرژی و اقتصاد این فرایند نامشخص می باشند. اخیرا علاقه مندی در زمینه تقطیر غشایی بطور چشمگیری افزایش یافته است. در نمودار 1 تعداد مقالات منتشر شده در زمینه تقطیر غشایی که در مجلات وجود دارد می توان مشاهده نمود.
نمودار1 : نرخ رشد تحقیقات در زمینه MD به صورت تعداد مقالات سالانه منتشر شده
از این رو سزاوار یادآوری است که از میان شکلهای فرایند تقطیر غشایی، بیشترین تحقیق روی روش تقطیر غشایی تماس مستقیم 5بوده، اگرچه گرما در این روش از طریق مکانیسم هدایت از میان غشا انتقال داده می شود با در نظر گرفتن اتلاف گرمای در تقطیر غشایی این روش بیشترین اتلاف را در بین روشهای تقطیر غشایی به خود اختصاص می دهد.
1.Rever Osmosis 2.Nano Filteration 3.Ultra Filteration