مدل سازي يون زدايي ظرفيتي براي فرآيند نمك زدايي ناپيوسته

ارشد

تكنولوژي يون¬زدايي ظرفيتي يك فرآيند اميد بخش براي نمك¬زدايي از آب دريا مي¬باشد. در اين روش يون-هاي نمك موجود در آب لب شور با عبور از ميان دو الكترود متخلخل حذف مي¬شوند. در واقع با اعمال يك اختلاف ولتاژ ميان اين الكترودها، يون¬هاي مثبت و منفي به سمت الكترودهاي مورد نظر رفته و در لايه دوگانه الكترواستاتيك تجمع مي¬كنند و به طور موقت در آنجا بدون تحرك باقي مي مانند. تحت چنين شرايطي آب لب شور عبوري به آب بدون نمك تبديل مي¬شود. از مهم¬ترين مزيت¬هاي اين تكنولوژي كاهش مصرف انرژي و كاهش اثرات زيست محيطي است. مهم¬ترين چالشي كه اين تكنولوژي با آن مواجه است، بحث مربوط به تجاري سازي اين سيستم مي¬باشد كه پيشنهادهاي متعددي براي بهبود آن ارائه شده است. عمليات يون¬زدايي ظرفيتي در دو حالت انجام مي¬شود:1- يك بار گذر و 2- ناپيوسته. در حالت يك بار گذر آب¬شور فقط يك بار از سل CDI عبور مي¬كند، اما در حالت ناپيوسته حجم آب¬شور مرتب بازگرداني مي-شود تا به يك وضعيت پايا برسد. در اين تحقيق رفتار گذراي يك سل يون¬زدايي ظرفيتي در حالت ناپيوسته مدل¬سازي شده است. اين فرآيند بر اساس معادلات بقاي جرم و بار الكتريكي حاكم بر سيستم يون‌زدايي ظرفيتي و مدل دونان بهبوديافته در فضاي ميكروحفرات الكترودهاي كربني، مدل ديناميكي انتقال يون در فضاي جداكننده و فرضيات موجود در تحقيق براي الكتروليت حاوي نمك تك ظرفيتي 1:1 NaCl، و نيز چشم پوشي از واكنش¬هاي فارادي و مقاومت الكتريكي، مورد مدل‌سازي و بررسي قرار گرفته است. مدل مورد نظر با نرم افزار MATLAB 2015b و با روش نيوتن رافسون حل گرديده است. براي اعتبارسنجي مدل¬، داده‌هاي حاصل از مدل همچون ميزان نمك جذب شده و بار الكتريكي با داده‌هاي تجربي ارائه‌شده در تحقيقات معتبر پيشين، مقايسه گرديده و نتايج به دست آمده از مدل تطابق خوبي با داده¬هاي تجربي داشته است.

193346

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي شيمي

دكتر سوسن روشن ضمير