فیلتراسیون غشایی

فرایندهای غشایی با دارا بودن مزایایی مانند كاهش مصرف انرژی ، انتقال جرم و راندمان بالا و سهولت كاربرد، از اهمیت بسزایی برخوردارند. در فرایندهای غشایی ، جداسازی اجزا مختلف از یکدیگر به دلیل مکانیسم غربالی ، انتقال ممانعتی از درون حفرات باریک غشا و سایر تقابل های بین اجزا و مواد غشا (از قبیل جذب سطحی و تقابل هابی الکتریکی) صورت می گیرد . برخی از موارد کاربرد این سیستم ها در صنایع غذایی ، تصفیه آب ، تغلیظ و شفاف سازی اب میوه ها ، فراورده های شیر ، نوشابه های الکلی و پساب می باشد . در سیستم های جداسازی غشایی در مقایسه با یک تبخیر کننده ، آب بدون آن که تغییر فاز دهد از محلول جدا می شود . در یک سیستم جداسازی غشایی سیالی با دو جز یا بیشتر در تماس با غشا قرار گرفته که غشا اجازه می دهد ، اجزای خاصی از سیال (آب موجود در سیال) راحت تر از دیگر اجزا از آن عبور کنند . ماهیت فیزیکی و شیمیایی غشا (اندازه منافذ و توزیع اندازه منافذ در ان) روی جداسازی مایع تاثیر می گذارد

غشا :
غشا به عنوان یك فاز كه اجزای خوراك به صورت انتخابی از آن عبور می كنند، تعریف می گردد به عبارت بهتر، غشا به صورت فازی كه اجزای جداشونده خوراك با سرعت های متفاوت از آن عبور می كنند عمل می كند در این روش، معمولاً تغییر فازی صورت نمی گیرد و محصولات نیز در همدیگر قابل امتزاج هستند.
در فرایندهای غشایی، جزئی از خوراك كه از غشا عبور می كند به نام تراوش كرده((Permeate و بخشی كه نتواند از غشا عبور كند، نگه داشته شده (Retentate) نامیده می شود كه بر اساس هدف جداسازی ، هركدام از آنها می توانند به عنوان محصول در نظر گرفته شوند. در حالت كلی ، روشهای غشایی در مواقعی كه غلظت مواد كم باشد كارایی بسیار زیادی دارند .
نیروی محركه لازم در فرایندهای غشایی می تواند به صورت اختلاف غلظت ، فشار ، دما و پتانسیل الكتریكی باشد. ساده ترین نوع غشاها بر اساس اختلاف اندازه ذرات عمل می كنند كه از این نظر مشابه فیلترها هستند ولی غشاها از لحاظ اندازه منافذ و توزیع اندازه آنها و نیز نحوه جریان با فیلترها تفاوت دارند كارایی غشاها با دو پارامتر تعیین می گردند كه شامل دبی عبور كرده از غشا و گزینش پذیری غشاها است .
فرایندهای غشایی با داشتن مزایایی چون كاهش مصرف انرژی به دلیل عدم تغییر فاز، حجم كم و عدم نیاز به فضای زیاد، تنوع در شكل و اندازه، افت فشار كم و انتقال جرم زیاد، بالا بودن راندمان جداسازی برای محلول های رقیق ، نیاز كم به مواد افزودنی و حلا لها، ساده بودن طراحی غشاها و سهولت كاربرد آنها در مقیا سهای صنعتی و همچنین به دلیل اینكه دوست دار محیط زیست هستند، از سایر روشهای جداسازی متمایز شده اند . با این حال این روش معایبی از قبیل قطبش غلظتی (تفاوت در قابلیت تراوش پذیری ذرات با اندازه های مختلف سبب می شود که ذراتی که نسبتا کندتر عبور می کنند در مجاورت غشا تجمع یابند و بدین ترتیب توزیع غلظت در جریان خوراک تغییر یابد . این پدیده قطبش غلظتی نام دارد که در صورت تداوم ، یکی از مهم ترین دلایل گرفتن غشاهاست ) و گرفتگی غشاها ، طول عمر كوتاه غشا ، انتخاب پذیری و دبی كم عبوری ازغشاها و هزینه بالای ساخت را دارد

تعريف غشاء

غشاء لايه‌اي است نازك، كه مي‌تواند اجزاي يك سيال را به طور انتخابي از آن جدا كند. به عبارت ديگر غشاء وسيله‌اي است كه جداسازي مواد را عمدتاً بر اساس اندازه‌‌‌هاي مولكولي آنها ممكن ﻣﻲسازد. البته در اين فرآيند علاوه بر اندازه، عوامل ديگري نيز دخالت دارند.

در يك فرآيند غشايي عموما دو فاز وجود دارند كه به وسيله فاز سوم (غشاء) به طور فيزيكي از يكديگر جدا شده‌اند. غشاء انتقال جرم بين دو فاز را كنترل ﻣﻲنمايد. فازها به صورت مخلوطي از اجزاء ﻣﻲباشند. در اين حالت يكي از اجزاء موجود در مخلوط بيش از سايرين از غشاء عبور مي‌کند. به عبارت ديگر غشاء نسبت به يكي از اجزاء انتخاب‌گر‌‌‌(1) است. در اين صورت انتقال آن جزء از يك فاز به فاز ديگر توسط غشاء انجام خواهد شد. به اين ترتيب يكي از فازها غني از آن جزء و ديگري از آن تهي ﻣﻲگردد.

به طور خلاصه عملکرد يک غشاء توسط دو خاصيت به نام‌هاي تراوش‌پذيري[2] و انتخابگري يا انتخاب‌پذيري [3] ارزيابي مي‌شود. بسياري از مواد كه تصور نمي‌شود غشاء باشند (به عنوان مثال پوشش‌‌هاي محافظ يا مواد بسته‌‌بندي)، داراي خواصي هستند كه منطبق بر خاصيت غشاء است و در واقع غشاء ﻣﻲباشند. بنابراين مي‌توان نتيجه گرفت که تمام موادي كه به عنوان غشاء عمل ﻣﻲكنند يك خاصيت كلي دارند و آن اين است كه مواد مختلف را به طور انتخابي از خود عبور ﻣﻲدهند

مزایا استفاده ازغشاءها:
1-تبعات زیست محیطی کم استفاده از غشاءها

2-کاهش مصرف انرژی

3-اقتصادی بودن نسبت به سایر روشها

4-منحصر بودن برخی از جداسازی صرفا"توسط غشاء

5-تغییر فاز

6-کاهش مواد شیمیایی مصرفی نسبت به سایر روشها جهت احیاء

7-امکان استفاده از این روش جهت محلولهای قابل اشتعال در دمای پایین

8-کارایی بالا جهت محلولهای بسیار رقیق در عملیات جداسازی

9-ساده بودن عملیات کاربردی و قیمت ارزان نسبت به سایر روشها

10-استفاده از روش جدا سازی غشاءبعنوان پیش تصفیه جهت بالا بردن راندمان فرآیندهای بالا دست


منبع خبر :
http://www.pezeshk.us/?p=24055

 

 

خدمات و محصولات صنعتی
تولید و ساخت صنعتی