مقاله غشاء

دانلود مقاله غشاء

غشاء
کاربردهای بسیار زیاد غشاء، جایگاه مهمی در تکنولوژی شیمیایی پیدا کرده است، قدرت غشاء درکنترل میزان نفوذ گونه‌های شیمیایی از بین غشاء، خاصیت کلیدی آن به شمار می‌رود. در فرآیند‌های جداسازی، هدف، اجازه دادن به جزئی از یک مخلوط برای نفوذ آزادانه داخل غشاء است واین در حالی است که غشاء از عبور اجزاء دیگر جلوگیری می‌کند.

چکیده ‏
امروزه برای تولید انرژی الکتریکی که در خانه ها و وسایل نقلیه استفاده می شود ناگزیر به ‏استفاده از تکنولوژی های جدید برای صرفه جویی بیشتر در انرژی هستیم.یکی از روشهای تولید ‏انرژی که امروزه مورد توجه قرار گرفته است استفاده از   ‏fuel cell‏  یا پیل سوختی است که از ‏جهات بازده بیشتر برای تولید انرژی:آلودگی کمتر محیط زیست وعمر طولانی که دارند:بسیار ‏مطلوبتر ازسایروسایل  تبدیل انرژی مثل توربین گازی:موتور بنزینی وباتری هستند. پیل سوختی ‏را میتوان وسیله ای دوستدار محیط زیست نامید  :چرا که باتوجه به واکنشی که در آن روی ‏میدهد: تنها چیزی که از خود به جای می گذارد آب است( وقتی که سوخت آن هیدروژن ‏باشد).اگر چه هیدروژن خالص یک سوخت عالی برای پیل سوختی است : اما تهیه :ذخیره سازی ‏وتوزیع چنین سوختی به عنوان یک مسئله مطرح می شود. به عنوان یک راه حل عملی : ‏پیشنهادمیشود:هیدروژنی که در پیل سوختی به کار می رود از واکنش رفرمینگ سوختهای در ‏دسترس  مثل متانول :گاز طبیعی :بنزین وگازوئیل تهیه شود.رفرمینگ بخار  (‏SR‏) : اکسیداسیون ‏جزئی (‏POX‏)  ورفرمینگ ‏‎  Auto  thermal‏ (‏ATR‏) سه فرایند اصلی رفرمینگ برای تولید ‏هیدروژن هستند.‏
یکی از مسایل مهمی که در پیل سوختی وجود دارد :خلوص‎ ‎هیدروژن  است . حتی ‏مقدارکمیCO‏ در داخل هیدروژن (مثلا”بیشتر از‎ ۱۰ppm  ‎‏) شدیدا” باعث تخریب کاتالیست ‏موجود در پیل سوختی  می شود. یکی  از روشهایی که می توان به وسیلهء آن ‏‎ COای که در گاز ‏سنتزی ریفرمر تولید می شود را از بین برد :واکنش ‏WGS‏ است که با تبدیل ‏CO‏ به ‏CO2‎‏ و ‏H2‎‏ ‏به خلوص بیشتر هیدروژن کمک می کند . واکنش ‏WGS‏ به صورت زیر انجام می شود:‏
CO2  +   H2O               CO    +   H2    ‎
‎ ‎        ‏ ‏
از طرفی واکنش ‏WGS‏ بازگشت پذیر و گرماده است که هر دوی این موارد  نامطلوب است . ‏چون در دمای بالا واکنش  به سمت تولید ‏CO‏ بر می گردد.به همین دلیل راکتورهای پر شدهء ‏قدیمی که برای این واکنش در نظر گرفته می شوند: بسیار بزرگ وسنگین بودند. گونهء جدیدی ‏از راکتورها که برای این منظور به کار می روند : راکتورهای  با غشای سرامیکی هستند که می ‏توانند میزان انجام واکنش را تا حد زیادی افزایش دهند ومحصول ‏CO2‎‏ و ‏H2‎‏ را به صورت ‏جداگانه  تحویل می دهند.‏
با توجه به واکنش ‏WGS‏: برای پیشرفت واکنش به سمت تولید ‏CO2‎‏ و‎ H2‎می توان ‏‎ COرا به ‏صورتی پیوسته از محیط واکنش خارج کرد:به عبارت دیگر می توان ‏CO2‎‏ را بوسیلهء نوعی ‏جاذب که در محیط واکنش قرار می گیرد: جذب کرد ودر نتیجه واکنش به سمت تولید بیشتر ‏‎ ‎CO2‎وH2‎‏ پیش می رود و در واقع درجه ء تبدیل ‏CO‏ بهCO2‎‏ افزایش می یابد.بدین منظور ‏طرحهایی بررسی شده است که در زیر به آنها اشاره می کنیم :طرح ۱  جذب افزایشی ‏WGS‏ در ‏راکتور پر شده وطرح ۲ : شامل جذب افزایشیWGS‏ در راکتور غشایی.در طرح ۱جاذب ‏‎ ‎CO2‎‏(‏‎ hydrotalcite‏)را با کاتالیست واکنش ‏‎  WGS‏(‏‎ Cu/Zno ‎‏) در یک بستر پرشده مخلوط ‏کرده و اجازه   داده ایم تا عملیات انجام شود.در طرح ۲ راکتور غشایی  که غشا آن از نوع سل ‏ژل است و  نسبت به ‏CO2‎و ‏H2‎‏  انتخابگری دارد استفاده شد.جاذبی که برای جداسازی  ‏CO2‎‏ ‏به کار میرود :در قسمت تراوای غشا قرار می گیرد.بنابراین هر دو محصول واکنش می توانند به ‏وسیلهء غشا جدا شوند .در ضمن جذب  ‏‎ CO2‎در قسمت تراوا می تواند درصد خلوص  ‏H2‎‏ را ‏نیزافزایش دهد.‏‎ ‎

Hydrotalcite ‎‏  یک ماده جاذب خوب با بازگشت پذیری زیاد ‏CO2‎‏   است که طبق آزمایشات ‏انجام شده حتی بخار آب روی بازگشت پذیری آن تاثیری ندارد.فرمول شیمیایی آن به وسیلهء‎   ‎XRDکه روی آن انجام  شد.‏
Mg0.645Al0.355(OH)2(CO3)0.178   ۰٫۱۰۵ (H2O)‎‏ بدست آمد.‏
بنابراین وجود غشا در راکتور غشائی از مخلوط شدن واکنشگرها با محصولات واکنش جلوگیری ‏می‌کند و همچنین وجود جاذب ‏Hydrotalcite‏ باعث افزایش جذب دی اکسید کربن و در نتیجه ‏افزایش درصد خلوص هیدروژن می‌شود. ‏

فهرست مطالب
چکیده. ۱
مقدمه. ۴
فصل اول.. ۷
غشاء. ۸
تاریخچه غشاء. ۸
انواع غشاء: ۱۲
غشاهای ایزوتروپیک: ۱۳
غشاهای با بار الکتریکی (Electrically  Charged  Mem brane): 14
– خواص مواد: ۱۵
– هندسه بافت توخالی: ۱۶
–  فرایند ساخت و تولید: ۱۶
– غشای مویرگی : ۱۷
مقایسه راکتور پر شده و غشایی و بررسی خصوصیات جاذب.. ۱۹
بررسی طرحهای ارائه شده برای جداسازی  در واکنش WGS: 19
مهمترین اهدافی که راکتور واکنش WGS باید تأمین کند: ۲۴
بررسی خصوصیات ماده جاذب (hydrotalcite). 26
معرفی.. ۲۶
خلاصه کارهای اجرایی.. ۲۶
ساختار hydrotalcite. 27
مطالعات بازگشت پذیری با hydoatalcite. 32
مطالعات بازگشت پذیری در یک راکتور فشار بالا روی ماده hydrotalcite. 35
فصل دوم. ۳۸
مدل ریاضی سیستم HAMR.. 38
تئوری:‌ سینتیک واکنش WGS : 41
مدل ریاضی سیستم HAMR : 41
نتیجه گیری و بحث: ۶۴
منابع و مراجع: ۶۵