دستگاه جداسازی غشاء مایع نگه داشته شده (SLM)

سلام

مطالب زیر از سایت دانشگاه تهران به آدرس http://cheeng.ut.ac.ir/separation-of-multicomponent به امانت گرفته شده است.

دستگاه جداسازی غشاء مایع نگه داشته شده (SLM)

مکانیسم فرایند غشاء مایع حمایت شده مشابه مکانیسم فرایند غشاء مایع توده است با این تفاوت که غشاء مایع بر روی لایه نازکی از غشائی که نقش نگهدارنده را دارد قرار می گیرد. غشاء نگهدارنده که جهت تهیه غشاهای مایع مورد استفاده قرار گرفته است، دارای ساختار حفره های میکرونی با جنس های مختلفی از جمله پلی وینیلدیدن فلوراید PVDF ، پلی وینیل بنزیل تری متیل آمونیم فلوراید PVBTAF ، پلی آکریلونیتریلPAN ،  پلی سولفون PS ، کوپلیمرها، شامل پلی اتیلن اکساید PEO و پلی بوتیلن ترفتالات PBT به عنوان لایه فوقانی بر روی پلی پروپیلن، سلولز استات، سلولز احیا شده، پلی آمیدها، پلی کربناتها و سرامیک ها با منافذ ریز می باشد.

             این فرایند از نظر طراحی به سه دسته کلی زیر تقسیم بندی می شود:

0. غشاء مایع حمایت شده با لایه نازک[1]
0. غشاء مایع حمایت شده با فیبر توخالی[2]
0. غشاء مایع نوع ساندویچی[3]

دسته اول غشاها ساده ترین نوع غشاء مایع از لحاظ طرح می با شد که در آن یک صفحه نازک به عنوان نگهدارنده برای غشاء مایع مورد استفاده قرار می گیرد. این سیستم غالبا در مقیاس آزمایشگاهی کاربرد داشته و افزایش مقیاس آن جهت مصارف صنعتی منطقی نمی باشد. ساختار این گروه شامل یک غشاء پلیمری متخلخل است که منافذآن توسط محلول حامل پر شده و در طرفین آن فازهای منبع دریافت کننده قرار دارند که دو فاز مایع باشند. می توان از عمل هم زدن در دو طرف غشا استفاده کرد. شکل زیر به طور شماتیک این نوع ساختار غشاء مایع را نشان می دهد.

شکل 1: نمای ساده یک سیستم غشاء مایع حمایت شده

طرح دسته دوم غشاها همانند یک کابل الکتریکی بزرگ می باشد. در این طرح، در داخل پوسته بیرونی چندین فیبر نازک توخالی و متخلخل به صورت طولی و به موازات یکدیگر قرار گرفته اند. داخل منافذ یا حفره های فیبرها با محلول حامل پر شده است. فاز منبع در داخل پوسته و از روی فیبرها عبور داده می شود. حامل، جزء مورد نظر را به صورت انتخابی  از داخل منافذ به داخل الیاف که درون آنهاجریان فاز دریافت کننده برقرار است، عبور می دهد.

شکل 2 طرح شماتیکی از نحوه انجام عمل جداسازی توسط این دسته از غشاها را نشان می دهد. فیبرهای توخالی از جنس پلی سولفون معمولا به انواع دیگر ترجیح داده می شوند که علت این امر تخلخل و استحکام زیاد آنها می باشد. البته غشاهایی از نوع پلی سولفون آب گریز بوده و بنا بر این اغلب با محلول های آبی به عنوان تسریع کننده یا حامل سازگار نمی باشند. در چنین مواردی پیش از اشباع نمودن با محلول مورد نظر، نگهدارنده های[4] آب گریز را ابتدا در متانول قرار داده و اشباع می نمایند و سپس توسط آب منافذ آنها را مرتبط می کنند. این کار موجب آب دوستی نگهدارنده می شود و سپس می توان آن را با محلول اصلی اشباع نمود. راه دیگر استفاده از مواد آلی مانند آلکیل کربنات ها به همراه آب به عنوان حلال مشترک می باشد.

شکل 2:  نمای شماتیک غشاء از نوع فیبر توخالی

دسته سوم غشاها از نوع ساندویچی یا دولایه است. در این نوعاز غشا، سیال یا محلول حامل می تواند بین دو نگهدارنده پلیمری محبوس شود. به طوری که نگهدارنده ای که در معرض تماس با جریان فاز خوراک قرار دارد از نوع آب دوست و نگهدارنده دیگر  از نوع آب گریز می باشد. به این ترتیب محلول به داخل منافذ نگهدارنده اول نفوذ کرده و از منافذ موجود در نگهدارنده دیگر دور می شود استفاده از این سامانه می تواند این امکان را فراهم سازد که طرف فاز دریافت کننده در حالت خلاء قرار گیرد بدون اینکه امکان تخلیه مایع از منافذ نگهدارنده دوم به وجود آید.

شکل 3:  نمای دستگاه جداسازی غشاء مایع

شکل 4: موتورهای گیربکس دار و تاکومتر

اجزاء Setup :

• دو عدد موتور گیربکس همزن دار

• محفظه ی فلزی

• دو محفظه خوراک و محصول با حجم 300 ml

• تاکومتر

• pH meter

• منبع تغذیه 12v و 4A

• ولت متر

---

[1]Thin sheet supported liquid membrane

[2]Hollow fibers supported liquid membrane

[3]Sandwich – type liquid membrane

[4]supports