عنوان : تصفیه آب های آلوده به آمونیاک با بهره گیری از تکنولوژی غشاء

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد شیراز

پایان نامه جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد (M.Sc.)

رشته وگرایش

مهندسی پلیمر –  صنایع پلیمر

عنوان:

تصفیه آب های آلوده به آمونیاک با بهره گیری از تکنولوژی غشاء

استاد راهنما:

دکتر شادی حسن آجیلی

استاد مشاور:

دکتر سید محمودرضا حجتی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)

فهرست مطالب:

فصل اول: مقدمه

1 – 1. مقدمه —————- 2

1 – 2. ترکیبات موجود در پساب­های پالایشگاهی—- 4

1 – 3. استاندارد دفع پساب —– 5

1 – 4. معضلات ناشی از وجود آمونیاک وکامپونت­های نیتروژن در آببلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد— 9

1 – 5. روش­های حذف آمونیاک و کامپونت­های نیتروژن در آب بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——-  10

1 – 6. فرایندهای غشایی ——- 12

1 – 7. اهداف پروژه    ——–  13

1 – 8 .نتیجه­گیری  ———– 14

فصل دوم: فرایندهای غشایی 

2 – 1. غشاء چیست؟ ———- 16

2 – 2. توسعه تاریخی غشاها —   17

2 – 3. دورنمایی از محدوده و کاربردهای فرآیندهای غشایی بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———   20

2 – 4. مدول­های فرایند­های غشایی ————–  23

2 – 5. مزایای بهره گیری از تکنولوژی غشاء ———-  27

2 – 6. میکرو فیلتراسیون ——  28

2 – 7. اولترا فیلتراسون  ——– 30

2 – 8. انواع فرایندهای فیلتراسیون ————–   31

2 – 9. فاکتورهای مؤثر بر شار عبوری حین فیلتراسیون بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————    34

2- 9 – 1. اختلاف فشار در دو طرف غشاء ———  34

2 – 9 – 2. سرعت خطی یا سرعت جریان متقاطع  –   36

2 – 9 – 3. دما  ————    37

2 – 10. علت های کاهش شار  —-   37

2 – 10 – 1. قطبیت غلظتی  —  38

2 – 10 – 2. گرفتگی غشاء  —-  38

2 – 11. مکانیزم های جداسازی غشایی———–   46

2 – 11 – 1. نفوذ نادسن ——  47

2 – 11 – 2. نفوذ سطح گزینشگر —————  48

2 – 11 – 3. موئینگی تراکمی —  48

2 – 11 – 4. غربالگری مولکولی –  49

2 – 11 – 5. انحلال نفوذ ——  49

2 – 12. غشاء­های پلیمری —— 50

2 – 12 – 1. نفوذ ————  52

2 – 12 – 2. جذب ———–  54

2- 13. اسمز معکوس ———- 55

2 – 14. غشاءهای ماتریس آمیخته ————–   65

فصل سوم: مواد و روش­ها

3 – 1. مواد شیمیایی ———   81

3 – 1 – 1. پلی­ال ————  82

3 – 1 – 2. دی ایزوسیانات —-   82

3 – 1 – 3. زنجیرگسترنده —–  83

3 – 1 – 4. کاتالیست ———  83

3 – 1 – 5. حلال ———–    83

3 – 2. روش انجام کار ——–  84

3 – 2 – 1. تجهیزات و امکانات مورد نیاز برای سنتز پلی­یورتان بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——    84

3 – 2 – 2. واکنش سنتز پلی­یورتان ————-  85

3 – 2 – 3. ساخت غشای چگال از پلی­یورتان خالص بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—————   88

3 – 2 – 4. فیلم­کش با تیغه استیل قابل تنظیم  —-  88 

3 – 3. نکات ضروری  ——–    89

3 – 4. دستگاه مورد بهره گیری برای تست غشاء —–    92

3 – 4 – 1. سیستم اسمز معکوس با مدول غشائی —   92

3 – 5. طرح آزمایشات ——–   96

3 – 6. مطالعه مشخصات غشاء —————-     96 

3 – 6– 1. واکاوی گرماسنجی روبشی تفاضلی ——    96

3 – 6 – 2. واکاوی طیف سنجی مادون قرمز فوریه —    97

3 – 6 – 3. واکاوی میکروسکوپ الکترونی ———    97

3 – 6 – 4. واکاوی توزین حرارتی (TGA) ——–   98

3 – 6 – 5. واکاوی زاویه تماس (CA) ————  98

فصل چهارم: بحث و نتیجه گیری

4 – 1. نتایج آنالیزهای غشاءهای ساخته شده —–  102

4 – 1 – 1. نتایج واکاوی RFTI —————-  102

4 – 1 – 2. نتایج واکاوی DSC —————-   103

4 – 1 – 3. نتایج واکاوی TGA – 107

4 – 1 – 4. نتایج حاصل از واکاوی CA ———– 109 

4 – 1 – 5. نتایج واکاوی SEM – 110

4 – 2. آزمون­های تراوایی غشاء —————-  114

4 – 2 – 1. مطالعه اثر فشار بر روی تراوایی غشاء­  –  114 

4 – 2 – 2. مطالعه تأثیر گذشت زمان بر شار عبوری از غشاءبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——— 115

4 – 3. نتیجه گیری نهایی —-  119

4 – 4. پیشنهادات ———-   121

منابع و مراجع ————— 122

چکیده:

امروزه جداسازی غشایی به عنوان جایگزین فناوری­ها معمول فرایند­های جداسازی و به ویژه در جداسازی گازها و محلول­هایی با آلودگی­های خیلی کم و یا دست یابی با درجه خلوص بالا مطرح شده می باشد. غشاءهای پلیمری برای جداسازی بهره گیری می شوند با این حال عملکرد جداسازی آنها به اندازه کافی برای امکان سنجی صنعتی مناسب نیست. از سوی دیگر غشاءهای معدنی دارای عملکرد جداسازی خوبی هستند اما فراوری آن­ها با مشکلاتی همراه می باشد. پس توسعه غشاهءها با مورفولوژی جدید برای اصلاح خواص تراوش گازی غشاءها مورد نیاز می باشد.

در نتیجه غشاءهای ماتریس آمیخته متشکل از ماتریس­های پلیمری و ذرات معدنی / آلی پراکنده در ابعاد نانو نوع جدیدی از غشاءها هستند که برای از بین بردن محدودیت غشاءهای پلیمری توسعه داده شده­اند. بهترین مکانیزم انتقال از این غشاء ها با مطالعه اثر پارامترهای آماده سازی و عملیاتی می­تواند به دست آید. در این پروژه به مطالعه اثر مقادیر 3 درصد وزنی از نانوسیلیکا اصلاح نشده و نانوسیلیکا اصلاح شده با فلوئور (نانو سیلیکا فلوئوره)، زمان و فشار بر عملکرد جداسازی غشاءهای آمیخته نانوکامپوزیتی پرداخته می­گردد. غشاءهای مورد بهره گیری در این پروژه یک ساختار خاص از پلی­یورتان و نانوذرات سیلیکا و سیلیکا فلوئوره می­باشد. ساخت غشاءهای خالص پلی یورتان و غشاءهای ماتریس آمیخته پلی یورتانی مورد مطالعه قرار گرفته می باشد. نانو ذرات سیلیکا اصلاح نشده از شرکت مرک (آلمان) تهیه شده­اند ونانو ذرات سیلیکا فلوئوره در دانشگاه شیراز سنتز شده­اند. غشاءها با بهره گیری از فیلم­کش و روش تبخیر حلال تهیه شده­اند.

برای تفهیم بهتر از ساختار غشاء آنالیزهای TGA ، FESEM ، FTIR ، DSC  وContact angle (CA) بهره گیری شده می باشد. واکاوی DSC نشان داد که افزایش نانوذرات منجر به افزایش دمای انتقال شیشه­ ای و مقاومت حرارتی نانوکامپوزیت­های پلیمری می­گردد. واکاوی FTIR حضور ذرات نانوسیلیکا و فلوئور را بر روی سطح نانوکامپوزیت­ها نشان می­دهد. تصاویر SEM تغییر مورفولوژی پلیمر را با اضافه کردن نانوذرات نشان می­دهد. آنالیزTGA  افزایش مقاوت حرارتی را با اضافه کردن نانوذرات را نشان می­دهد. واکاوی CA اثر نانوذرات را بر روی آب دوستی یا آب گریزی غشاء نانوکامپوزیتی را نشان می­ دهد. افزایش نانوذرات تراوایی گاز آمونیاک را از غشاء به گونه چشمگیری افزایش می­دهد.

فصل اول: مقدمه

1-1- مقدمه

حضور ترکیبات آلی در آب یکی از عمده­ترین منابع اصلی آلودگی محیط­های آبی می­باشند. امروزه گازها اهمیت خاصی پیدا کرده­اند به طوری که عمده خوراک­های صنایع شیمیایی گازها هستند که می­توان به آمونیاک، نیتروژن، اکسیژن، گازهای طبیعی اتیلن و پروپیلن تصریح نمود. جداسازی یک یا چند گاز در بسیاری از صنایع لازم و ضروری می باشد. بسیاری از این ترکیبات برای جانوران و گیاهان و محیط زیست خطرناک هستند. ترکیبات آروماتیک سمی­تر از ترکیبات آلیفاتیک هستند و اجزای با وزن ملکولی متوسط سمی­تر از اجزای سنگین­تر (نظیر قیرها) می­باشند. از فرایندهایی که امروزه برای جداسازی به کار می­طریقه می­توان به تقطیر سرمایشی، جذب­سطحی، جذب و جداسازی غشایی تصریح نمود ] 4 – 1 [ .

در فرایندهای زیادی در پالایشگاه­ها، پتروشیمی­ها و صنایع زیردستی نیاز به آب هست اما در همه این فرایندها نیاز به آب تصفیه شده با درجه ی خلوص بالا نیست و می­توان از آب­های بازیابی شده نیز در بسیاری از موردها بهره گیری نمود. قسمت عظیمی از آب مورد بهره گیری می­تواند بازیابی گردد و کسری از آن به علت تبخیر در مراحل مختلف هدر می­رود. عمده­ترین منابع تولید پساب­های نفتی و پالایشگاهی، جریان پساب حاصل از عملیات نفتی و گازی میادین خشکی  و دریایی می باشد. بازیابی پساب­ها به خصوص در نواحی نفت خیز خشک به دلیل کمبود آب بسیار مهم می باشد. حجم آب تولیدی در حین فرایندهای نفتی که اصطلاحاً به آن آب تولید شده گفته می­گردد در مورد میادین خشکی ایالات متحده سالانه در حدود 33 میلیارد بشکه تخمین زده شده می باشد . این آب­های تولیدی به علت دارا بودن مقادیر قابل توجهی مواد نفتی، آلی و معدنی قابلیت تزریق به چاه یا تخلیه در آب­های سطحی را ندارند ] 5 [. شکل 1-1 یک نمونه از موازنه آب در یک پالایشگاه را نشان می­دهد.

به گونه تقریبی 5 تا 3/5 متر مکعب پساب (با فرض اینکه آب خنک کن مورد بهره گیری در پالایشگاه بازگردانی گردد) به ازای هر تن نفت خام ورودی به پالایشگاه تولید می­گردد و کیفیت پساب­های تولیدی و خصوصیات آن­ها به نوع و وضیعت فرایند بستگی دارد ] 6 [.

2-1- ترکیبات موجود در پساب­های پالایشگاهی

پساب­های حاصله از بخش­ها و فرایندهای مختلف بسته به ماهیت هر مرحله دارای مشخصه­های آلایندگی متفاوتی هستند. ترکیبات حاضر در پساب­ های مختلف عبارتند از هیدروکربن­ها (آلیفاتیک یا آروماتیک)، کامپونت­های نیتروژن، ترکیبات فنلی، نفت­خام، حلال­ها، کلرید­ها، گوگرد و … ] 7 [. در جدول 1-1، منابع آلاینده­های صنایع پالایشگاهی آورده شده استو

همان گونه که در جدول فوق اظهار شده می باشد منابع مختلف و همچنین آلاینده­های مختلفی برای برای ایجاد آلودگی در آب در صنایع پالایشگاهی و صنایع زیردستی هست از آنجا که در این پروژه تمرکز ما در حذف آمونیاک می­باشد از اظهار سایر آلاینده­ها و روش­های حذف آن­ها خودداری می­کنیم.

3-1- استاندارد دفع پساب

صنعتی شدن موجب پیشرفت اقتصادی کشورها می گردد. با این حال ، موجب مصرف منابع طبیعی و افزایش تقاضای انرژی نیز می گردد. به علاوه ضایعات صنعتی یکی از نگرانی های محیط زیستی می باشد. دفع فاضلاب بدون تصفیه مناسب می تواند اثرات مخرب طولانی مدتی به خصوص بر روی گیاهان و آبزیان منطقه داشته باشد. از این رو لازم می باشد که صنایع با آلودگی بالا روش­های تصفیه مناسبی را برای کاهش آلودگی پساب های خود در نظر بگیرند]  7 ، 6 [ بدین مقصود، برای پساب هایی که وارد محیط زیست می شوند، استانداردهایی تعیین شده می باشد. این استانداردها بر حسب اینکه پساب ها وارد چه محیطی می شوند، متفاوت می باشد. برای مثال، استاندارد آب دریا و آب مورد بهره گیری در کشاورزی متفاوت می باشد. جدول (1-2) حدود مجاز بعضی آلاینده های صنعتی برای تخلیه به آب های سطحی ، چاه جاذب و مصارف کشاورزی و آبیاری را نشان می دهد.

تبصره 1 –  تخلیه با غلظت بیش از اندازه مشخص شده در جدول در صورتی مجاز خواهد بود که پساب خروجی ،غلظت کلراید ،سولفات و مواد محلول منبع پذیرنده را در شعاع 200 متری بیش از 10 درصد افزایش ندهد.

تبصره 2 – تخلیه با غلظت بیش از اندازه مشخص شده در جدول در صورتی مجاز خواهد بود که پساب خروجی ،غلظت کلراید ،سولفات و مواد محلول پساب خروجی نسبت به آب مصرفی بیش از 10 درصد نباشد.

تبصره 3 –  درجه حرارت بایستی به میزانی باشد که  بیش از 3 درجه سانتیگراد در شعاع 200 متری محل ورود آن، درجه حرارت منبع پذیرنده را افزایش یا کاهش ندهد.

تبصره 4 – تعداد تخم انگل ( نماند) در فاضلاب تصفیه شده شهری در صورت بهره گیری از آن جهت آبیاری محصولاتی که به صورت خام  مورد بهره گیری قرار می­گیرند، نباید بیش از یک عدد در لیتر باشد.

در میان آلاینده های موجود درآب­های فرایندی که نیاز به تصفیه دارند، غلظت عمومی آمونیاک  در پساب­های تولید شده در پالایشگاه­های نفت و پتروشیمی متفاوت می­باشد و خروجی از واحد های سنتی حاوی مقادیر آمونیاک بیشتر ازحد قبول استانداردهای بین­المللی می باشد.

مقادیر آمونیاک موجود در پساب­های آلوده به آمونیاک که به آب­های سطحی تخلیه می­شوند گاهی به 2000  میلی­گرم بر لیتر می­رسد، این مسأله مخرب و تأسف­بار می باشد.

4-1- معضلات ناشی از وجود آمونیاک وکامپونت­های نیتروژن در آب

تعداد زیادی فرایند های صنعتی در صنایع پالایشگاهی و در صنایع زیردستی هست که لازم می باشد آمونیاک  (NH3) وکامپونت های نیتروژن از ترکیبات سایر گازها یا بخار های آبی جدا گردد. وجود کامپونت های نیتروژن و آمونیاک در آب باعث چنین مشکل محیطی می شوند ]  7 ، 6 [. بعضی از این معضلات عبارتند از :

– انباشتگی در آب های سطحی

– افزایش اثر سمی بر روی ماهیان

– کاهش ضریب ضدعفونی

– خطر مسمومیت ساکنین ساحلی

– افرایش اندازه اکسیژن حل نشده در آب

– معضلات بچه های مبتلا به یرقان و …

پس کنترل کامپونت­های نیتروژن و آمونیاک در پساب­های صنعتی و همچنین آب­های سطحی الزامی می باشد ] 7 [ .

5-1- روش­های حذف آمونیاک و کامپونت­های نیتروژن در آب

کوشش­های زیادی برای حذف یا جذب آمونیاک و کامپونت­های نیتروژن از آب­های سطحی و پساب­های صنعتی شده­­می باشد تا یک روش جذب عملی وکارآمد برای رفع این مشکل مطرح گردد    ] 7 [. روش­های زیادی برای جداسازی آمونیاک  و کامپونت­های نیتروژن آزمایش شده می باشد ] 7 [، از قبیل :

– تخریب حرارتی

– تبخیر

– روش­های شیمیایی و فیزیکی

– روش­های بیولوژیکی شامل نیتروژن دهی / نیتروژن گیری

– کلردار کردن نقطه شکست

– تبادل آهن

– زدودگی هوا

– جداسازی با انجماد کامل

– روش های غشایی

روش­های معمول در تصفیه پساب­های آلوده به آمونیاک در صنایع پتروشیمی و پالایشگاهی تخریب حرارتی، تبخیر و فرایندهای جذب و واجذب غشایی می­باشد ] 7 [ . روش های تخریب حرارتی و تبخیر دارای معایب متعددی هستند، از قبیل :

– فرایند شدیداً به تغییر کیفیت پساب حساس می باشد.

– تجهیزات به کار رفته اندازه بزرگی دارند.

– در بعضی از موردها ماده شیمیایی نیاز می باشد.

– بسته به کاربرد آن هزینه عملیات ممکن می باشد بالا باشد.

– ممکن می باشد حجم لجن زیادی تولید گردد.

– نمی توان به خلوص با درجات بالا دست پیدا نمود.

– نیاز به کنترل دقیق و اپراتورهای با مهارت برای رسیدن  به عملیات بهینه دارد.

با در نظر داشتن معایب اظهار شده و اهمیت آب­های عاری از آلودگی در صنایع مختلف وهمچنین آب­های سطحی روش­های جدید غشایی مطرح شدند.

تعداد صفحه : 150

قیمت : 14700تومان

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   دانلود پایان نامه ارشد: شبیه‌ سازی بازار سهام با استفاده از سیستم‌های عامل‌‌ محور

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

پشتیبانی سایت :               serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***