بررسي و شبيه سازي CFD انتقال جرم در فرايند استخراج مايع-مايع فلزات سنگين در يك نمونه ميكروكانال

كارشناسي ارشد

نظر به اهميت روزافزون بهبود روشهاي جداسازي فلزات و همچنين نقايص روشهاي متداول استخراج حلالي نظير زمان عمليات طولاني، فضاي بزرگ موردنياز و مصرف بالاي انرژي، نياز به به كارگيري فناوري جديدي در راستاي بهبود اين نقايص بيش از پيش مورد توجه قرار گرفته است. ريزسيالش به سبب دارا بودن ويژگيهايي شامل انتقال جرم و حرارت بالا و سريع، مصرف كم مواد، كنترل مناسب بر شرايط فرآيندي و حجم كوچك ميتواند بدين منظور به كار گرفته شود. در اين پژوهش، استخراج حلالي ريزسيالشي يون كروم (III) با استفاده از يك استخراج كننده كاتيوني (MDEHPA) در الگوي جريان موازي در ميكروكانال Y-Y از جنس پلي دي متيل سيكلوكسان و روغن ذرت به عنوان حلال آلي مورد مطالعه قرار گرفت. در ابتدا، اثر پارامترهاي عملياتي بر بازده استخراج با استفاده از روش پاسخ سطح بررسي شد. غلظت نمك (mg/l) 37.86، غلظت استخراج كننده (vol/vol) 24.75%، 4.31=pH و نسبت دبي فاز آلي به آبي 2.07 به عنوان شرايط بهينه استخراج به دست آمدند. در اين شرايط ميزان استخراج 84.76 درصد بود. يك معادله درجه چهارم با بررسي نتايج آزمايشها باR2 0.99 از روش پاسخ سطح بهدست آمد. همچنين، به منظور ارزيابي عملكرد انتقال جرم، مقادير ضرايب انتقال جرم حجمي (KLa) در حالت ناپيوسته و ريزسيالشي در شرايط بهينه به دست آمده، محاسبه شدند. مقدار KLa سامانه ريزسيالشي بسيار بزرگتر از حالت ناپيوسته به دست آمد كه نشان دهنده عملكرد انتقال جرمي بهتر ابزار ريزسيالشي است. به علاوه، نتايج شبيه سازي CFD به منظور بررسي جريان داخلي كانال و ميزان استخراج تطابق قابل قبولي را در مقايسه با نتايج آزمايشگاهي نشان داد. همچنين اهميت تاثير زمان تماس دو فاز در ميزان استخراج بيش از متغيرهاي ديگر مورد بررسي بود. افزايش نسبت دبي دو فاز و ويسكوزيته دو فاز منجر به افزايش سرعت دو فاز آلي و آبي ميشود.

207809

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي شيمي- مدلسازي، شبيه سازي و كنترل فرايند

دكتر سلمان موحدي راد- دكتر احمد رهبر كليشمي