پژوهش –387

یکشنبه 7 آبان 1396 ساعت 18:10
جدول (3-12). مربوط به مدل آدامز – بوهارت برای ستون 8سانتی متر66جدول( 4-1). مربوط به ستون های 4سانتی متر و 6سانتی متر 8سانتی متر72جدول(4-2). جمع بندی کلی نتایج81جدول (4-3): مرحله‌ی اول Anfis84جدول (4-4): مرحله‌ی دوم Anfis85جدول (4-5): مرحله‌ی سوم Anfis86جدول […]

  

سایت دانلود پژوهش ها و منابع علمی

سایت دانلود پژوهش ها و منابع علمی دانشگاهی فنی تخصصی همه رشته ها – این سایت صرفا جهت کمک به گردآوری داده ها برای نگارش پژوهش های علمی و صرفه جویی در وقت پژوهشگران راه اندازی شده است

پژوهش –387

پژوهش –387

پژوهش –387

جدول (4-4): مرحله‌ی دوم Anfis85
جدول (4-5): مرحله‌ی سوم Anfis86
جدول (4-6): مرحله‌ی چهارم Anfis87
جدول (4-7): مرحله‌ی پنجم Anfis88
جدول (4-8): مرحله‌ی ششم Anfis89
جدول (4-9). بررسی تابع عضویت ها 90
جدول (4-10). هم‌بستگی بین توصیف‌گر‌های انتخابی92
جدول (4-11 ). آماره‌‌های بدست آمده با روش (MLR) را برای دسته تست و آموزش نشان می دهد92
فهرست نمودارها
عنوان صفحه
نمودار(4-1). مربوط به ستون 4سانتی متر68
نمودار (4-2). مربوط به مدل توماس برای ستون 4سانتی متر69
نمودار(4-3). مربوط به مدل یون نلسون برای ستون 4سانتی متر70
نمودار(4-4). مربوط به مدل آدامز – بوهارت برای ستون 4سانتی متر71
نمودار(4-5). مربوط به محاسبه و tb برای ستون 4 سانتی متر71
نمودار(4-6). مربوط به مدل BDST برای ستون 4سانتی متر72
نمودار(4-7). برای ستون 6سانتی متر73
نمودار (4-8). مربوط به مدل توماس برای ستون 6سانتی متر74
نمودار(4-9). مربوط به مدل یون نلسون برای ستون 6 سانتی متر75
نمودار(4-10). مربوط به مدل آدامز – بوهارت برای ستون 6 سانتی متر76
نمودار(4-11). برای مدل BDST برای ستون 6سانتی متر76
نمودار (4-12). مربوط به ستون 8سانتی متر77
نمودار(4-13). مربوط به مدل توماس برای ستون 8سانتی متر78
نمودار (4-14). مربوط به مدل یون نلسون برای ستون 8 سانتی متر79
نمودار(4-15). مربوط به مدل آدامز – بوهارت برای ستون 8سانتی متر80
نمودار (4-16). مربوط به ستون 8سانتی متر80
نمودار (4-17). همبستگی بین داده‌‌های تجربی و مقادیر پیش‌بینی شده برای دسته تست84
نمودار (4-18). همبستگی بین داده‌‌های تجربی و مقادیر پیش‌بینی شده برای دسته آموزش84
نمودار (4-19). همبستگی بین داده‌‌های تجربی و مقادیر پیش‌بینی شده برای دسته تست85
نمودار (4-20). همبستگی بین داده‌‌های تجربی و مقادیر پیش‌بینی شده برای دسته آموزش85
نمودار (4-21). همبستگی بین داده‌‌های تجربی و مقادیر پیش‌بینی شده برای دسته تست86
نمودار (4-22). همبستگی بین داده‌‌های تجربی و مقادیر پیش‌بینی شده برای دسته آموزش86
نمودار (4-23). همبستگی بین داده‌‌های تجربی و مقادیر پیش‌بینی شده برای دسته تست87
نمودار (4-24). همبستگی بین داده‌‌های تجربی و مقادیر پیش‌بینی شده برای دسته آموزش87
نمودار (4-25). همبستگی بین داده‌‌های تجربی و مقادیر پیش‌بینی شده برای دسته تست88
نمودار (4-26). همبستگی بین داده‌‌های تجربی و مقادیر پیش‌بینی شده برای دسته آموزش88
نمودار (4-27). همبستگی بین داده‌‌های تجربی و مقادیر پیش‌بینی شده برای دسته تست89
نمودار (4-28). همبستگی بین داده‌‌های تجربی و مقادیر پیش‌بینی شده برای دسته آموزش89
نمودار (4-29). همبستگی بین داده‌‌های تجربی و مقادیر پیش‌بینی شده برای دسته آموزش91
نمودار (4-30). همبستگی بین داده‌‌های تجربی و مقادیر پیش‌بینی شده برای دسته تست 91
نمودار (4-31). همبستگی بین داده‌‌های تجربی و مقادیر پیش‌بینی شده توسط مدل برای دسته آموزش93
نمودار (4-32). همبستگی بین داده‌‌های تجربی و مقادیر پیش‌بینی شده توسط مدل برای دسته تست 93
فهرست شکل‌ها
عنوان صفحه
شکل (1ـ1): حجم گاز جذب شده بر حسب فشار نسبی11
شکل(1-2). یک مجموعه کلاسیک29
شکل( 1-3). دسته بندی روزهای پایان هفته29
شکل(1-4). مجموعه فازی افراد بلند قد30
شکل(1-5). تابع عضویت در مساله قد31
شکل(1-6). توابع عضویت مثلثی و ذوزنقهای33
شکل(1-7). توابع عضویت گاوسی و ناقوس شکل33
شکل(1-8). توابع عضویت حلقوی33
شکل (1-9). توابع عضویت چند جملهای33
شکل (3-1). شماتیک طرح استفاده شده برای جذب آمونیاک بوسیله کربن فعال57
فهرست علائم و نشانه ها
توضیحات علائم
Co ( mglit) شونده جذب اولیه غلظتWtotal ( mg) ستون داخل شونده جذب جرم کلqtotal mgستون جذب ظرفیت ماکزیممt (min)شدن جاری زمانQ (mlitmin)حجمی دبیCad (mglit)شده جذب غلظتCo (mglit) tلحظه در غلظتτ (min) شونده جذب 50% شکست برای لازم مدت t (min)شکست زمان z (cm) بستر ارتفاع u (cmmin) خطی جریان سرعت v (mlmin) حجمی دبی k ( litmin.mg )BDST مدل برای جذب سرعت ثابت KA B ( litmin.mg ) بوهارت آدامز سینتیکی ثابت No (mglit) بوهارت آدامز مدل در ماکزیمم جذب ظرفیت Z (cm) ستون ارتفاع uo (cmmin) (طولی) خطی سرعت qtotal mgستون جذب ظرفیت ماکزیمم q0 (mggr ) وزن واحد ازای به تئوری شده جذب مقدارآلاینده Kth litmin.mg توماس مدل برای جذب سرعت ثابت چکیدهپس از ایجاد معضلات زیست محیطی به وسیله آمونیاک و نظر به اینکه در محدوده غلظت های پائین آمونیاک در پساب ( 100-25 میلی گرم در لیتر) اکثر روش های تصفیه آب مقرون به صرفه نمی باشند، استفاده از جذب سطحی بوسیله کربن فعال یک روش مقرون به صرفه در رسیدن به استاندارد مورد نظر می باشد. کربن فعال ماده ای نسبتاً ارزان و با صرفه در رسیدن به هدف مذکور می باشد. آزمایشات جذب سطحی در گروه پیوسته انجام گرفته است. در این سیستم از تماس خوراک حاوی 100میلی گرم در لیتر آمونیاک با کربن فعال در ستون های 4 سانتی متر و 6سانتی متر و 8 سانتی متر نتایجی حاصل شد و نتایج به دست آمده بوسیله مدل های توماس، BDST ،آدامز – بوهارت و یون نلسون بررسی شد.
با مقایسه مدل های فوق مشخص شد که به جز مدل آدامز- بوهارت بقیه مدل ها مطابقت خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارند و مشخص شد که با افزایش ارتفاع جاذب در ستون های جذب مقدار جذب از 48 به 53 درصد می‌رسد. در این تحقیق همچنین مدل های رگراسیون خطی چند گانه و سیستم استنتاجی فازی- عصبی برای پیش بینی جذب سطحی آمونیاک بکار برده شد. نتایج بدست آمده نشان می دهد مدل سیستم استنتاجی فازی –عصبی هم‌خوانی خوبی بین داده‌های تجربی و پیش بینی شده برقرار می کند به طوری که ضریب همبستگی بین آن‌ها به 997/0 می‌رسد.
کلمات کلیدی: جذب سطحی، آمونیاک، ستون پیوسته، کربن فعال، استنتاج فازی عصبی، مدل‌های سنتیکی.
فصل اولکلیاتی در رابطه با آلاینده‌های نیتروژنی و آمونیاک، جاذب‌های سطحی و روش‌های مدل‌سازی
1-1- مشخصه های آمونیاک1-1-1 - آمونیاک مایع و گازیآمونیاک (NH3) در فشار اتمسفر گازی است بی رنگ که از هوا روشن تر است و دارای بوی بسیار نافذ است. بعضی از خصوصیات فیزیکی آمونیاک در جدول شماره 1-1 خلاصه شده است. فشار بخار گاز آمونیاک در بالای مایع آمونیاک خالص با استفاده از رابطه زیر محاسبه می شود:
(1-1) Log10P=995028-0/003863T-1473/17 Tجایی که : P = فشار جزئی به mmHg وT= درجه حرارت بر حسب کلوین (K)
آمونیاک می تواند تحت فشار تقریبی 10 اتمسفر مایع شود و به همین حالت ذخیره و حمل گردد.
جدول (1-1). مشخصه های فیزیکی آمونیاک [1]
مشخصه ها مقادیر
نقطه جوش در یک اتمسفر ℃ 4/33-
نقطه ذوب ℃ 74/77-
دانسیته ( مایع) در ℃ 35/33- و یک اتمسفر cm2 /gm 6818/0-
دانسیته ( گاز) Liter / g 7714/0-
ویسکوزیته در ℃ 33- Cp 254/0
ویسکوزیته در ℃ 20 p 109× 82/9
شاخص شکست (Refractive) در ℃ 25 325/1
ثابت دی الکتریک در ℃ 25 9/16
کشش سطحی در ℃ 11 cm / dyn 38/23
هدایت ویژه در ℃ 38- cm-1 7-10×97/1
هدایت گرمایی در ℃ 12 cm /Goal 5-10 ×51/5
فشار بخار در ℃ 25 atm 10
درجه حرارت بحرانی ℃ 45/132
فشار بحرانی atm 3/112
دانسیته بحرانی cm3 /g 2362/0
1-1-2- روش های حذف آلاینده های نیتروژنی و آمونیاکآلاینده های نیتروژنی اغلب به روش های معمولی و مرسوم تصفیه قابل حذف نبوده و نیاز به تصفیه پیشرفته فاضلاب دارند. در طی 60 سال گذشته روش های متعددی برای تبدیل و حذف نیتروژن از فاضلاب ها به کار گرفته شده اند که به چهار گروه عمده تقسیم می شوند.
موارد به کار گیری و قدرت تأثیر گذاری هرکدام از این روش ها در جدول (1-2) نشان داده شده است]1 [از نقطه نظر صنعتی در یک شبیه سازی متفاوت زمینه هایی که تا کنون برای حذف آمونیاک از پسآب ها به کار برده شده اند در دو گروه اصلی تحت عنوان فرآیندهای فیزیکی – شیمیایی و فرآیندهای بیولوژیکی دسته بندی شده اند.
جدول (1-2). روش های مختلف حذف آلاینده های نیتروژنی [2]
فرآیندهای تصفیه درصد حذف ترکیبات نیتروژنی % حذف نیتروژن پسآب
نیتروژن آلی NH3- NH4+NO3-فرآیندهای بیولوژیکی
1- نیترات سازی
2- دی نیتریفیکاسیون
3- حوضچه های اکسیداسیون 50-10
بی اثر
جرئی 90-70
( تبدیل به NO3-)
بی اثر
جزئی بی اثر
90-80
( تبدیل به N2)
جزئی 20-5
95-70
90-20
فرآیندهای شیمیایی
1-کلرزنی تا نقطه شکست
2- انعقاد شیمیایی
3- تبادل یونی (رزین های مصنوعی)
4- تبادل یونی ( رزین های طبیعی)
5- جذب سطحی ( کربن فعال) 90-50
جزئی
جزئی
50-20 100-90
جزئی
جزئی
97-80
جزئی بی اثر
جزئی
90-75
بی اثر
جزئی 95-80
30-20
90-70
95-70
20-10
فرآیندهای فیزیکی
1-دفع آمونیاک
2- الکترودیالیز
3- فیلتراسیون
4- اسمز معکوس بی اثر
100(به صورت معلق)
100-30 (به صورت معلق)
100-30 (به صورت معلق) 95-60
50-30
جزئی
90-60 بی اثر
50-30
جزئی
90-60 90-50
90-80
40-20
90-80
استفاده از زمین
1-آبیاری
2- نفوذ سریع
3- جریان روی زمین تبدیل به NH3تبدیل به NH3تبدیل به NH3تبدیل بهNO3-تبدیل بهNO3-تبدیل بهNO3-تبدیل بهN2تبدیل بهN2تبدیل بهN290-60
80-30
90-70
1-2 مفاهیم عمومی فرآیند جذب سطحیجذب سطحی یکی از روش‌های جداسازی انتخابی است که در آن جزء یا اجزای مشخصی از فاز گاز یا مایع به روی سطح جاذب متخلخل منتقل می‌گردد. گزینش‌پذیری یک جاذب برای جذب یک جزء یا اجزای محلول از سیال حامل، موجب استفاده گسترده‌تری از این فرآیند شده است. عمل جذب سطحی شامل تجمع مولکول‌های جذب شونده روی سطح داخلی جاذب می‌باشد و با توجه به اینکه در واحد سطح فقط مقدار اندکی تجمع می‌تواند صورت پذیرد، از جاذب‌های فوق‌العاده متخلخل با نسبت سطح به حجم خیلی زیاد استفاده می‌شود. اصولاً قدرت انتخابی کنندگی یک جاذب بین حل شونده و سیال حامل یا بین حل شونده‌های مختلف، امکان جداسازی حل شونده‌های بخصوص از سیال حامل و از یکدیگر را فراهم می‌سازد. بطریق مشابه در عملیات معکوس که به نام دفع نامیده می‌شود، اجزای موجود در ماده جامد جداسازی می‌شوند.
با استفاده از عمل جذب می‌توان جداسازی‌های بسیاری را که بوسیله تکنیک‌های دیگر جداسازی همچون تقطیر، جذب مایع‌ـ گاز، استخراج مایع‌ـ مایع و رو‌ش‌های جداسازی غشایی بعضاً غیرممکن یا غیرعملی می‌باشند انجام داد. لازم به ذکر است که بدلیل سادگی و کاربرد فراگیر، تقطیر سهم بزرگی در تکنولوژی سنتی جداسازی دارد. از سال 1972 جذب سطحی از برخی جهات بر فرآیند وابسته به انرژی تقطیر برتری یافته است. البته جداسازی از طریق جذب سطحی موقعی اقتصادی‌تر است که ضریب جداسازی یا انتخاب‌پذیری جاذب خیلی بیشتر از ضریب فراریت نسبی باشد. به بیانی دیگر وقتی فراریت نسبی کمتر از حدود 25/1 باشد، به صورت یک قانون نسبی، جذب سطحی نسبت به تقطیر برای جداسازی توده فاز برتری می‌یابد. لذا پیدایش جذب سطحی موجب افزایش کاربردهای فرآیندی و زیست‌محیطی تکنیک‌های جداسازی گردیده است. ضمن اینکه بسیاری از این کاربردها فقط از طریق توسعه تکنولوژی جذب قابلیت امکان یافته‌اند.
فرآیند جذب سطحی اغلب در یک بستر ثابت از جاذب صورت می‌گیرد که عملیات احیاء بصورت دوره‌ای روی آن انجام می‌گیرد. یک سیستم متعارف شامل دو بستر موازی است که در آن یکی در حالت جذب کردن بوده و دیگری در حال احیاء می‌باشد. در واحدهای بزرگ صنعتی، استفاده از سه بستر متداول است. بدین ترتیب که همواره دو بستر در حال جذب و یک بستر در حال احیاء می‌باشد.
در دماهای پائین عمل جذب سطحی معمولاً بوسیله نیروهای بین مولکولی و بدون تشکیل پیوندهای شیمایی جدید انجام می‌گیرد. بدین دلیل به این عمل جذب فیزیکی گفته می‌شود. ولی در دماها بالاتر از C 200 انرژی اکتیواسیون برای تشکیل یا شکستن پیوندهای شیمیایی در دسترس می‌باشد. لذا به چنین مکانیزمی جذب شیمیایی اطلاق می‌شود. جذب فیزیکی عمدتاً بوسیله نیروهای واندروالس و الکترواستاتیک بین مولکولهای جذب شونده و اتم‌های تشکیل دهنده سطح جاذب انجام می‌گردد.
سطوح جاذب‌های متخلخل اغلب نامرتب بوده و انرژی‌های پیوندی از یک مکان فعال تا دیگری بسیار متفاوت می‌باشند. البته در غربالهای مولکولی که نمونه‌هایی از سطوح با یکنواختی زیاد هستند، انرژی اتصال تقریباً ثابت است. سطوح جذب کننده‌ها در کانال‌ها یا حفره‌های داخلی دارای ساختمان‌های میکروکریستالی می‌باشند.
جاذب‌ها عموماً موادی مصنوعی یا طبیعی با ساختمان‌های بی‌شکل (آمورف) یا میکروکریستالی هستند. از جاذب‌های رایج کربن فعال، آلومینای فعال، سیلیکاژل، بنتونیت، لایگنیت، بعضی از خاک‌ها مانند خاک رس، غربال‌های مولکولی (زئولیت‌ها) و رزین‌های تبادل کنده یونی را به عنوان موادی که در مقیاس صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند، نام برد.
1-2-2- کاربردهای اصلی فرآیند جذب سطحی1-2-2-1- کاربردهای جذب سطحی از فاز مایعیکی از کاربردهای اصلی فرآیند جذب سطحی، جذب از فاز مایع می‌باشد. مهمترین کاربری‌ها در این گروه عبارتند از:
1. رنگ‌گیری، خشک کردن یا گرفتن مواد سنگین چسپناک از سوخت‌ها، روان‌کننده‌ها حلال‌های آلی، روغن‌های گیاهی و حیوانی.
2. بازیابی مواد آلی بیولوژیکی نظیر آنتی‌بیوتیک‌ها، ویتامین‌ها و مانند آن از محصولات تخمیری یا عصاره‌ها گیاهی.
3. شفاف‌سازی محصولات غذایی و دارویی مانند رنگ‌گیری از محلول‌های شکر خام.
4. تصفیه جریان‌های خروجی از فرآیند برای کنترل آلودگی.
5. تصفیه آب برای گرفتن مزه، بو و رنگ.
6. جداسازی پارافین‌های خطی از پارافین‌های حلقه‌ای یا ایزومرهای شاخه‌دار.
7. تثبیت آنزیم سلول‌ها میکروبی روی جاذب و استفاده از آن در تصفیه فاضلاب‌ها بوسیله جداسازی بیولوژیکی. ]2[.
1-2-2-2- کاربردهای جذب سطحی از فاز گازمورد دیگر کاربردهای اصلی فرآیند جذب سطحی، جذب از فاز گاز می‌باشد. مهمترین آنها عبارتنداز:
خشک کردن و رطوبت زدایی از گازها
تصفیه هوای ورودی، گردشی یا خروجی از فرآیند برای گرفتن گازهای سمی، بودار و آئروسل‌ها.
بازیابی حلال از هوای خروجی از یک واحد تبخیری مانند رنگ‌آمیزی پاششی، فرآیندهای پلیمری و غیره.
جداسازی مخلوط گازها (بالکهای شیمیایی، ایزومرها و هوا).
جداسازی ناخالصی‌ها از توده فاز گاز.
1-2-3- خواص اساسی جاذب‌هابرای انتخاب یک جاذب جهت یک فرآیند خاص باید خواص ویژه آنرا که شامل ظرفیت، گزینش‌پذیری، احیاء پذیری، سرعت جذب، سازگاری با فرآیند و قیمت می‌باشند در نظر گرفت. گرچه به ندرت جاذبی یافت می‌شود که در تمام موارد فوق‌الذکر بهینه باشد.
1-2-3-1- ظرفیتظرفیت مهمترین خاصیت یک جاذب می‌باشد که بصورت مقدار ماده جذب شده به ازای واحد وزن یا حجم جاذب تعریف می‌شود. این عامل با توجه به تأثیر آن در مقدار جاذب مصرفی و نیز حجم محفظه جذب، در قیمت تمام شده یک واحد بسیار مؤثر می‌باشد.
در مقدار ظرفیت یک جاذب خاص عوامل مختلفی از جمله خواص ماده جذب شونده (اندازه مولکول، نقطه‌جوش، وزن مولکولی و قطبیت)، خواص سطحی جاذب (قطبیت، اندازه منافذ، فضای خالی)، غلظت در فاز سیال، زمان تماس و وجود مواد مسموم کننده جاذب در سیال مؤثر می‌باشند. اطلاعات مربوط به ظرفیت جذب هر جاذب بخصوص در دمای ثابت ارائه می‌گردد که به منحنی ایزوترم مشهور می‌باشد.
1-2-3-2- تخلخلتخلخل به مقدار منافذ و در نتیجه فضای خالی موجود در واحد وزن یا حجم جاذب متخلخل اطلاق می‌شود. هرچه میزان تخلخل یک جاذب بیشتر باشد، مقدار مساحت سطحی و در نتیجه ظرفیت جاذب نیز بیشتر خواهد بود. تخلخل جاذب‌ها توسط چند روش مختلف تعیین می‌گردد. وقتی که دانسیته واقعی جاذب معلوم باشد، کل تخلخل و حجم مخصوص منافذ با استفاده از دانسیته واقعی جاذب و دانسیته ذره به صورت زیر بدست می‌آیند:
εt=1-ρpρs (1-2)
Vp=1ρp-1ρs (1-3)
که در آن و به ترتیب بیانگر کل تخلخل، حجم مخصوص منافذ برحسب ، دانسیته ذره و دانسیته واقعی جاذب می‌باشند. دانسیته ذره را می‌توان با استفاده از یک غلظت سنج جیوه‌ای با فرض عدم امکان نفوذ جیوه به داخل منافذ بدست آورد. برای این منظور جاذب را که قبلاً در معرض خلاء قرار گرفته است، در معرض جیوه در فشار محیط قرار می‌دهند. تحت این شرایط جیوه به داخل منافذ با قطر بیش از 5/7میکرون نفوذ کرده و فضای خالی بین ذرات را پر می‌کند. حال دانسیته ذره با استفاده ازفرمول زیر بدست می‌آید:
(1-4) pp=wswm-wp+wspHg
که در آن وزن لیوان غلظت سنج پر شده از جیوه، وزن لیوان غلظت‌سنج با نمونه وزن جیوه همراه با نمونه و دانسیته جیوه می‌باشد.
دانسیته واقعی ذرات اغلب در منابع و مراجع موجود است. ولی دانسیته واقعی بعضی از اجزای متخلخل به علت وجود منافذ محبوس در آنها که از بیرون قابل دسترسی نمی‌باشند، در جداول موجود نیست و در نتیجه دانسیته واقعی آنها را نیز باید به روش عملی بدست آورد. یکی از روش‌های عملی برای این کار استفاده از غلظت‌سنج بالا می‌باشد که در آن بجای جیوه از یک مایع قابل نفوذ در منافذ مانند آب یا حلال‌های آبی استفاده می شود.
1-2-3-3- قطبیت سطحشباهت سطح جاذب به ترکیبات قطبی مانند آب، قطبیت سطح گفته می‌شود. به همین دلیل به جاذب های قطبی همچون آلومینوسیلیکات‌هایی مانند زئولیت و سیلیکاژل آبدوست اطلاق می‌گردد. از طرف دیگر جاذب‌های غیرقطبی مانند جاذب‌های کربنی و پلیمری و سیلیکالیت که به روغن بیشتر از آب شباهت دارند عموماً آب‌گریز نامیده می‌شوند.
1-2-3-4- مساحت سطحمساحت سطح داخلی جاذب‌های میکرو متخلخل اغلب به عنوان یکی از مقادیر نشان دهنده درجه پیشرفت منافذ مورد استفاده قرار می‌گیرد. مساحت سطح برحسب بیان می‌شود و معمولاً بوسیله روش B.E.T. (برونائور و همکاران 1938) اندازه‌گیری می‌شود.
مقدار یک ماده گازی که به صورت فیزیکی روی سطح یک جامد جذب می‌شود (کندانس می‌شود)، مقدار ماده جذب شده با فشار تغییر می‌کند. معادله B.E.T. اجازه می‌دهد تا حجم گاز لازم برای تشکیل یک تک لایه از مایع روی سطح جامد، ، را اندازه‌ بگیریم، معادله B.E.T. به صورت زیر است:
(1-5) YV1-Y=1Vm+B-1YVm
که Y فشار نسبی ، V حجم گاز جذب شده فشار گاز و فشار اشباع در دمای محفظه نگهداری جاذب است. حجم از مورد نظر برای تشکیل یک لایه روی جاذب در درجه حرارت سیستم و B یک ثابت است. در فصل بعد به صورت کاملتری مدل فوق بیان شده است.
بنابراین منحنی برحسب Y باید خطی با شیب و عرض از مبداء باشد تا از روی مقادیر بدست آمده از شکل و حل دو معادله توأم مقدار را بدست آوریم. خطی بودن برحسب Y معمولاً در فشار نسبی ، در محدوده 05/0 و 3/0 دیده می‌شود، اگرچه در مواردی هم خارج این محدوده دیده شده است.
با استفاده از روش B.E.T حجم تک لایه جذب شده گاز روی سطح بدست می‌آید. معمولا از گاز نیتروژن که مشخصات آن به خوبی شناخته شده است، استفاده می‌گردد. البته ممکن است از گازهای دیگر هم استفاده شود. با دانستن سطح مقطع ملکولی نیتروژن، مساحت سطح جاذب قابل محاسبه است. مقادیر مساحت سطح جاذب‌ها معمولاً با ظرفیت آنها متناسب می‌باشد.

شکل (1ـ1). حجم گاز جذب شده بر حسب فشار نسبی [3]
1-2-3-5- گزینش‌پذیریاز موارد اولیه مورد نیاز برای طراحی یک سیستم جذب سطحی در اختیار داشتن جاذبی با گزینش‌پذیری، ظرفیت و طول عمر نسبتاً زیاد می‌باشد. گزینش‌پذیری یک جاذب به معنی نسبت ظرفیت یک جاذب برای یک ماده به ظرفیت آن برای ماده دیگر در یک غلظت مشخص سیال می‌باشد. گزینش‌پذیری ممکن است به اختلاف در سینتیک جذب یا تعادل جذب بستگی داشته باشد. اما در کاربردهای عملی بیشتر فرآیندهای جذب به گزینش‌پذیری تعادلی بستگی دارند. گزینش‌پذیری جاذب از نقطه نظر ریاضی به صورت زیر تعریف می‌شود:
(1-6) αAB=XAXBYAYB
به ترتیب مول جزئی ترکیب A در جاذب و فاز سیال در حال تعادل می‌باشد. گزینش‌پذیری در جذب دقیقاً مشابه فراریت نسبی در تقطیر می‌باشد و به راحتی اندازه‌گیری می‌شود. مقادیر کوچکتر آن به تجهیزات بیشتری نیاز خواهد داشت و موقعیت ایده‌آل، زمانی خواهد بود که فقط یک جزء خاص از خوراک جذب گردد. با این که در فرم گزینش‌پذیری و فراریت نسبی شباهت وجود دارد و لیکن هیچگونه ارتباطی بین مقدار آنها وجود ندارد. برای دو ترکیب مشخص فراریت نسبی ثابت است، در حالیکه گزینش‌پذیری به طور گسترده‌ای بسته به نوع جاذب فرق می‌کند. تحقیق برای شناسایی یک جاذب مناسب، اولین مرحله در توسعه یک فرآیند جداسازی جذب سطحی می‌باشد. بدلیل این که گزینش‌پذیری معمولاً با درجه حرارت و همچنین غالباً با ترکیب شیمیایی محلول فرق می‌کند، انتخاب شرایط مناسب برای ماکزیمم کردن آن یک نکته مهم در طراحی فرآیند است. برای یک سیستم ایده‌آل، گزینش‌پذیری مستقل از ترکیب محلول و معادل نسبت ثابت‌های هنری مربوط به دو ماده B,A می‌باشد. بنابراین انتخاب مقدماتی جاذب‌های مناسب را می‌توان گاهی مستقیماً از روی ثوابت هنری موجود انجام داد. ]3[.
1-2-4- تفاوت جذب فیزیکی و شیمیاییدر فرآیند جذب، یک سیال می‌تواند به داخل منافذ مواد جاذب نفوذ کرده و با مساحت سطح بزرگ آن در تماس باشد. این مکانیزم در جذب سطحی پیچیده بوده و تاکنون تئوری‌های زیادی برای شرح عمل جذب ارائه گردیده است. دو مکانیزم جذب فیزیکی که در آن ماده جذب سطح جاذب می‌گردد، و جذب شیمیایی که در آن ماده از طریق یک واکنش شیمیایی توسط جاذب جذب می‌شود، مکانیزم‌های اصلی فرآیند جذب می‌باشند. در مبحث جذب سطحی بهتر است جذب فیزیکی را که فقط مربوط به نیروهای ضعیف بین مولکولی است از جذب شیمیایی که اساساً مربوط به تشکیل پیوندهای شیمیایی بین ماده جذب شونده و سطح جاذب است، تشخیص دهیم. اگرچه این کار مفید است، ولیکن حالت‌های حدوسطی وجود دارد که نمی‌توان سیستم را به صورت قطعی طبقه‌بندی کرد. موارد کلی که از طریق ان جذب فیزیکی را از شیمیایی تشخیص می‌دهیم در جدول (1ـ3) نشان داده شده است.
عمدتاً جذب سطحی ناشی از نیروهای واندروالس و نیروهای بین مولکولی می‌باشد که باعث ایجاد قطرات کوچک مایع می‌گردد. بنابراین تقریباً اکثر فرآیندهای جداسازی جذب، به جذب فیزیکی مربوط هستندو به همین دلیل روی آنها متمرکز می‌شویم. در سطوح یکنواخت، جذب واندروالس به یک لایه با ضخامتی در مقیاس قطر مولکول‌ها محدود می‌شود. اما در جامدهای متخلخل با ساختمان مویی، جذب سطحی بوسیله میعان مویی که آن هم ناشی از کشش بوسیله نیروهای واندروالس می‌باشد، تکمیل می‌گردد.
در کاربردهای عملی به خاطر اثرات انتقال جرم در فرآیندهای جامد ‌ـ سیال واقعی، نمی‌توان از حداکثر ظرفیت یک جاذب بطور کامل استفاده کرد. بنابراین تخمین ظرفیت جذب عملی یا دینامیکی جاذب برای داشتن اطلاعات روی تعادل جذب ضروری می‌باشد. در جاذب‌های جامد معمولاً مهمترین مرحله کنترل کننده سرعت جذب، نفوذ بین ذره می‌باشد.
جدول(1-3). مقایسه جذب فیزیکی و شیمیایی
جذب شیمیایی جذب فیزیکی
گرمای زیاد جذب
(بزرگتر از 2یا3 برابر گرمای نهان تبخیر) گرمای کم جذب
(کوچکتر از 2 یا3 برابر گرمای نهان تبخیر)
Highly Specific None Specific
فقط تک لایه‌ای تک لایه یا چند لایه‌ای
ممکن است مربوط به تجزیه شود تجزیه قطعات جذب شده اتفاق نمی‌افتد
در محدوده وسیعی از درجه حرارت ممکن است فقط در محدوده کم و مشخص درجه حرارت اتفاق می‌افتد
ممکن است کند و برگشت‌ناپذیر باشد سریع و برگشت‌پذیر است
انتقال الکترون منجر به تشکیل باند بین ماده جذب شونده و سطح می‌شود انتقال الکترون نداریم هرچند که ممکن است پلاریزاسیون ماده جذب شونده اتفاق بیافتد
تعادل جذب مهمترین خاصیت عمل جذب است که برای تعیین «مقدار ماده جذب شده تحت یک سری از شرایط معلوم غلظت و دما» و «میزان انجام یک جذب خاص وقتی که دو یا چند ماده قابل جذب وجود دارند» مورد تحقیق قرار می‌گیرد. روش‌های تئوری و تجربی زیادی برای تعیین تعادل جذب وجود دارند که در برخی موارد برای پیشگویی ایزوترم‌های جذب تحت شرایط عملیاتی متفاوت مناسب نمی‌باشند.
1-2-5- انواع سیستم های جذب و بسترهای تماس جذب

پژوهش

دسته‌بندی نشده

No description. Please update your profile.

LEAVE COMMENT

نظرات (0)
امکان ثبت نظر جدید برای این مطلب وجود ندارد.