بررسي اثر حضور نانوذرات بر ضرايب انتقال جرم در ستون استخراج مايع-مايع تك قطره

كارشناسي ارشد

چكيده يكي از بنيادي‌ترين پارامترها در طراحي صنعتي ستون‌هاي استخراج مايع- مايع، تعيين ضرايب انتقال جرم در دستگاه استخراج كننده مي‌باشد. هدف اين پژوهش بررسي تاثير حضور نانوسيالات بر ضريب انتقال جرم در ستون‌هاي استخراج مايع-مايع تك‌قطره مي‌باشد. در اين مطالعه، فاز پيوسته‌ي آزمايش آب و فاز پراكنده محلولي بر پايه‌ي بوتيل استات، حاوي 05/0 حجمي جز استخراج‌شونده يعني اسيد استيك است. نانوذرات كه در سيال پايه‌ي فاز پراكنده حل مي‌شوند؛ شامل سيليكا، زيركونيا و تيتانيا هستند. اندازه‌ي اين‌ ذرات بين 10 تا 15 نانومتر و درصدهاي حجمي مورد استفاده 0، 01/0، 05/0 و 1/0 مي‌باشد. بررسي پايداري فاز پراكنده از طريق روش ته‌نشيني صورت گرفت. آزمايشات در سه ستون با ارتفاع‌هاي 30، 45 و 60 سانتيمتر و 5 نازل با قطرهاي 1، 2، 3، 4 و 6 ميلي‌متر انجام شد. در هر آزمايش قطر متوسط قطره، سرعت صعود قطره و غلظت فاز پراكنده بعد از انتقال جرم اندازه‌گيري شد. اثر گونه و غلظت ذرات بر ضريب انتقال جرم در نانوسيال با استفاده از داده‌هاي آزمايشگاهي مورد بحث قرار گرفت. با استفاده از اين داده‌ها نتيجه گرفته شد؛ كه افزودن نانوذرات آبگريزي چون سيليكا سبب كاهش ضريب انتقال جرم فاز پراكنده مي‌شود. حال آنكه نانوذرات آبدوست با انتقال به فاز آبي سبب افزايش ضريب انتقال جرم خواهند‌شد. بيشترين ميزان افزايش ضريب انتقال جرم به ميزان 67% و با استفاده از نانوذرات تيتانيا در غلظت 1/0 درصد حجمي با نازل 1 ميلي‌متري و ستون 30 سانتي‌متري حاصل شد. همچنين تأثير پارامترهاي عملياتي شامل ارتفاع ستون و قطر نازل نيز بر روي ضريب انتقال جرم، بازده ستون و قطر قطرات مورد بررسي قرار گرفت. نتايج تجربي به دست آمده با مدل‌هاي ديگر انتقال جرم مقايسه شده‌اند. براي سيليكا مدل تموس و براي تيتانيا و زيركونيا مدل هندلس و بارون تطابق بيشتري دارند. واژه‌هاي كليدي: استخراج مايع-مايع، ستون تك‌قطره، نانوسيال، ضريب انتقال جرم، نانوذره

184251

دانشگاه علم و صنعت ايران

شيمي - طراحي فرآيند‌هاي جداسازي

دكتر سيد نظام الدين اشرفي زاده - دكتر احمد رهبر كليشمي