تاثیر سورفاكتانت ها بر روی ضرائب انتقال جرم طرف مایع در سیستم های گاز- مایع

مهندسی نفت و شیمی
دانلود تحقیق کارشناسی ارشد مهندسی شیمی تاثیر سورفاكتانت ها بر روی ضرائب انتقال جرم طرف مایع در سیستم های گاز- مایع، اولین گام برای مدل سازی چکیده این تحقیق ناثیر سور فاکتانت ها بر روی پارامترهای انتقال جرم طرف مایع در انتقال جرم (ضریب انتقال جرم حجمی KLa و ضریب انتقال جرم طرف مایع KL) را مورد توجه قرار می دهد. آب شیر و محلول های آبی همراه با سور فاکتانت ها ( آنیونی، کاتیونی و غیر یونی در غلظت های کمتر از 3500mgl-1) به عنوان فازهای مایع مورد استفاده قرار می گیرند. حباب ها درون یک ستون حباب در مقیاس کوچک تولید می شوند. این ستون دارای یک غشاء الاستیکی با یک ارینیس به عنوان پخش کننده گاز است. برای فهم تاثیر سورفاکتانت ها بر انتقال جرم، نه تنها کشش سطحی استاتیکی مورد استفاده قرار می گیرد. بلکه از پارامترهای جذب سطحی ویژه از قبیل نسبت پوشش سطحی در حالت تعادل se ، استفاده می گردد. ضریب انتقال جرم طرف مایع از نسبت ضریب انتقال جرم حجمی ( که با یک متد شیمیایی اندازه گیری می شود) و ناحیه سطح مشترک ویژه، به دست می آید. این دو پارامتر به طور همزمان به دست می آیند. روش های به کار گرفته شده برای بدست آوردن این پارامترها در کتاب Painmanakul همراهان (تاثیرات سورفاکتانت ها بر ضرایب انتقال جرم طرف مایع 2005 – علوم مهندسی شیمی 60 صفحات (6491-6480) تشریح شده است. فاز مایع هر چه باشد، سه ناحیه در طرف مایع پیدا می شود. ضریب انتقال جرم با قطر حباب تغییر می کند. برای حباب هایی با قطر کمتر 1.5mm ، فاز مابع هر چه که باشد، مقادیر KL از 10-4ms-1 × 1 هستند. برای حباب هایی باقطر بیشتر از 3.5mm مقادیر KL با تغییرات قطری تغییر چندانی نمی کنند، اما به غلظت سورفاکتانت وابسته هستند. برای حباب هایی با قطر بین 1.5mm تا 3.5mm مقادیر KL از 10-4ms-1 × 1 افزایش می یابد تا به مقدار آن در 3.5mm برسد. این افزایش به سورفاکتانت ها بستگی دارد. مدل Hig bic مقادیر KL را برای قطرهای بیشتر از 3.5mm نشان نمی دهد. اگرچه مقدار کمی از سورفاکتانت در فاز مایع وجود داشته باشد. بنابراین، مدلی برای هر کدام از نواحیی که در بالا تشریح شد، پیشنهاد شده است. همچنین توضیحاتی برای تاثیر سورفاکتانت ها برروی مقادیر KL برای هر کدام از سه ناحیه بالا پیشنهاد شده است. چاپ شده توسط Elsevier Ltd . 2006 کلمات کلیدی: انتقال جرم سیستم های گاز- مایع سورفکتانت (surfactant) پارامتر هیدرودینامیکی مقدمه متون علمی موجود در مورد پارامترهای انتقال جرم نشان می دهد که اطلاعات و داده های محدودی وجود دارد که به تاثیر کشش سطحی بر روی ضریب انتقال جرم حجمی KLa ، مربوط باشد. علاوه بر این، ضریب KLa، اغلب برای حباب های کروی هستند و بنابراین برای فهم مکانیزم های انتقال جرم گاز- مایع کافی نیستند. از این رو لازم است که پارامترها را از هم جدا کنیم. به خصوص ضریب انتقال جرم طرف مایع، KLa و ناحیه سطح مشترک ویژه ac ، باید از هم جدا شوند. اما کمبود مطالعات و پژوهش هایی که در مورد جداسازی در حضور سورفاکتانت ها انجام گرفته باشد، احساس می شود. ( به عنوان مثال Vazquez و همراهان 2000). اگر فاز مایع آب خالص باشد، مطالعات و روابطی پیدا می شوند که مساحت سطح مشترک ویژه و یا ضریب انتقال جرم طرف مایع را برای حباب های با قطر کمتر از 3.5mm پیش بینی کند. (برای مثال Deckwer 1992 and Roustan.2003) . در آب همراه با آلودگی، مطالعات چاپ شده عموماً با سطوح آلودگی پایین یعنی برای حباب های کروی با قطر کمتر از 1mm سرو کار دارند. ( برای مثال Suent 1997 یا Zhang 2001) کارهای کمی در زمینه حباب های غیر کروی انجام گرفته است.(برای مثال Mclaughlin 1996). برای مدل سازی قطرهای این حباب ها از مدل کلاه Stagnant استفاده می شود. (برای مثال Johnson 1983 و Sadhal) اخیراً Vasconcelso و همکاران (2002-2003) و Alves و دیگران (2005) مطالعاتی در مورد تاثیر سورفاکتانت ها بر روی ضرایب انتقال جرم طرف مایع برای حباب های با قطر بین 1mm تا 5mm در آبی که حاوی مقدار مختصری آلودگی باشد، را آغاز کرده اند. آنها یک مدل برمبنای سنتیک آلودگی پیشنهاد دادند، هدف مطلعه در حال حاضر، ارزیابی تاثیر سورفاکتانت ها بر روی ضریب انتقال جرم طرف مایع در آب با آلودگی زیاد می باشد. این ارزیابی به منظور توضیح این تاثیرات و پیشنهاد دادن یک مدل برای پیش بینی مقادیر KL می باشد. یک روش تجربی برای تعیین همزمان ناحیه سطح مشترک ویژه به وسیله گرفتن تصویر و ضریب انتقال جرم حجمی به وسیله یک متد شیمیایی بکار گرفته می شود. قطر حباب ها در این بررسی در بازه 1mm تا 7mm تغییر می کند و عمدتاً بیضوی می باشد. در اینجا، تنها نواحی حباب های استاتیک و دینامیک در نظر گرفته می شوند. بنابراین، بر همکنش میان حباب ها ضعیف است و سطح تماس مشترک ویژه را می توان به طور صحیح اندازه گیری کرد. فهرست مطالب تاثیر سور فاکتانت ها بر روی ضرائب انتقال جرم طرف مایع در سیستم های گاز- مایع، اولین گام برای مدل سازی - 2 - چکیده - 2 - مقدمه - 5 - 2. مواد و روش ها - 10 - 1-2 تنظیمات آزمایشگاهی - 10 - 2-2 مشخصه های فاز مایع - 11 - 2.3. تعیین پارامتر هیدرودینامیکی - 14 - .2.4 تعیین پارامتر انتقال جرم - 15 - .2.4.1 ضریب انتقال جرم حجمی - 15 - 2.4.2. ضریب انتقال جرم طرف مایع(KL) - 16 - .3 نتایج و بحث - 17 - .3.1تأثیر سورفاکتانت بر روی ناحیه سطح مشترک ویژه بهبود داده شده توسط حبابهای تولید شده - 17 - 3.1.1 . قطر حباب (dB) - 17 - 3.1.2. سرعت افزایشی پایانی حباب (UB) - 18 - .3.2 تأثیر سورفاکتانت بر پارامترهای انتقال جرم - 22 - 3.2.1. ضریب انتقال جرم حجمی (kLa) - 22 - 3.2.2. ضریب انتقال جرم طرف مایع (kL) - 24 - .3.3 مدلسازی ضریب انتقال جرم طرف مایع - 27 - .3.3.1 ضریب انتقال جرم طرف مایع برای حبابهایی با قطر کمتر از 1.5mm (منطقه A) - 27 - 3.3.2 . ضریب انتقال جرم طرف مایع برای حبابهایی با قطر بزرگتر از 3.5mm (منطقهC ) - 28 - .3.3.3 ضریب انتقال جرم طرف مایع برای حبابهایی با قطر بین 1.5 و 3.5mm (منطقه B) - 35 - 4. نتیجه گیری - 41 - علائم - 43 - حروف یونانی - 46 -