عنوان پایان‌نامه
بررسی میزان انتقال جرم در زمان تشکیل، صعود و ائتلاف قطره و نیز بازده کلی انتقال جرم در استخراج فلز روی توسط حلال دی ۲ ای اچ پی ای در یک ستون پاششی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-کاتالیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1730.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74546;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1730.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74546
- تاریخ دفاع
- ۲۸ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- المیرا کاتوزی
- استاد راهنما
- سیدمحمدعلی موسویان, حسین بهمنیار
- چکیده
- بررسی مقدار انتقال جرم قطره در مرحله تشکیل، صعود و ائتلاف قطره یکی از پارامترهای مهم در ستون های پاششی با جریان ناهمسو برای ارزیابی کیفی انتقال جرم از فاز پیوسته به پراکنده می باشد. ضریب انتقال جرم و همچنین بازدهی ستون پاششی استفاده شده به طول 125 سانتی متر و قطر داخلی 1/9 سانتی متر، دارای 8 شیر نمونه گیری برای سیستم سه جزئی روی-D2EHPA-کروزین مورد بررسی قرار گرفته است. برای انجام آزمایش ها از دو نازل با قطرهای 2/1 و 5/1 میلی متر در جریان حجمی های فاز پراکنده 20-40 میلی لیتر بر دقیقه و دمای 20-60 درجه سانتی گراد استفاده شده است. آزمایش ها توسط طراحی آزمایش به روش RSM طراحی شده و فاکتورهای کیفی در 5 سطح مورد مطالعه قرار گرفته است. اثر ارتفاع ستون نیز در نقاط مرکزی جریان حجمی، دما و با نازل 5/1 میلی متر در چهار سطح مورد مطالعه قرار گرفت. برای انجام آزمایش های بهینه سازی بازدهی، سه پارامتر pH محلول در بازه 5/2-5/0، زمان ماند 30-10 دقیقه و نسبت حجمی ورودی حلال 30-10 در صد درون دستگاه مخلوط کننده-ته نشین کننده مورد بررسی قرار گرفته و از مقادیر بهینه این پارامترها در ستون استفاده شد. در تمامی آزمایش ها غلظت فلز روی ورودی مقدار ثابت gr/L1 بود. بررسی ها نشان می دهد که با افزایش جریان حجمی فاز پراکنده، قطرات به دلیل آشفته تر شدن جریان ریزتر می شوند و با کاهش اندازه قطرات ضریب انتقال جرم صعود و بازدهی به دلیل کاهش چرخش های درونی و تغییر مکانیزم انتقال جرم از ادی ها به نفوذ، کاهش می یابد. زمان تشکیل قطره حدود یک ثانیه و زمان ائتلاف کمتر از زمان تشکیل بوده که در مقایسه با زمان صعود و انتقال جرم صعود، بسیار کوچک بودند. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که در با افزایش دما ضریب انتقال جرم افزایش می یابد ولی با افزایش بیشتر دما ضریب انتقال جرم کاهش می یابد. افزایش ارتفاع فعال ستون، روند نزولی درضریب انتقال مشاهده شد. بهینه سازی نتایج بازدهی نشان داد که بهترین شرایط عملیاتی در جریان حجمی 40/25 میلی لیتر بر دقیقه و دمای 47/45 درجه سانتی گراد و با نازل 5/1 میلی متر صورت می پذیرد. همچنین بررسی ماندگی دینامیک نشان می دهد که این پارامتر در ستون های پاششی، در شرایط عملیاتی قطرات منفرد، بسیار کوچک است.
- Abstract
- It is necessary to investigate mass transfer value of formation, raising and coalition of drop as a significant factor for evaluation of mass transfer from continues to disperse phase. Mass transfer coefficient and efficiency of a spray column with 125cm height, 9.1cm inner diameter with 8 sampeling valve, has been studied for a ternary system of Zn/D2EHPA/Kerosene. Two different nozzle diameters of 1.2 and 1.5mm in the volumetric flow rate of 20-40 cc/min at temperature range of 20-60 °C is used for these experiments. RSM design of experiment is applied for these tests and the quality factors are studied in 5 levels. Effect of the column height is studied in the central conditions of flow rate and temperature with 1.5mm diameter nozzle. For the efficiency optimization tests, three factors including pH, resident time and input volumetric ratio of solvent are investigated in a mixer-settler setup and the optimized values for efficiency of the parameters are used in the column tests. For all the tests, constant value 1gr/L of inner Zn concentration is used. The experiment results indicate that droplet diameter decrease by increasing flow rate, due to more turbulence of the stream. In the case of decreasing droplet size, mass transfer coefficient of raising and efficiency, as a result of decreasing the inner rotation of drops and changing the mass transfer mechanism from eddy to diffusion will, decrease. Formation time of drop is about one second and the coalition time is less than this value which is much little in comparison with raising time. Results of the experiments show that temperature raising will cause increasing in diffusion coefficient and efficiency, so the mass transfer coefficient increase and with further increase in temperature the mass transfer coefficient decrease. It is observed that by increasing height of the column, the mass transfer coefficient decrease. The optimization of efficiency results shows that the efficient operation condition is in flow rate of 25.40 cc/min, temperature of 45.47 °C with nozzle diameter of 1.5mm. Moreover studying dynamic hold up of dispersed phase shows that this parameter is too small at the operation condition of single drops in spray column.
