عنوان پایان‌نامه
بررسی و مدل سازی رفتار سینتیکی و جدایش فازی غشاهای پلیمری تولید شده به روش وارونگی فازی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 60313
- تاریخ دفاع
- ۱۹ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- فاطمه زهرا هراسانی
- استاد راهنما
- محمد علی آرون
- چکیده
- در این پژوهش، مدلی ریاضی برای پیش¬بینی مسیر رسوب در فرایند وارونگی فازی مرطوب ارائه شده است. به این منظور، معادلات موازنه جرمی حلال و غیرحلال حاصل از معادلات انتقال جرم سامانه¬های سه¬جزئی، مورد استفاده قرار گرفته شده است. در سامانه سه¬جزئی مورد مطالعه، برای یافتن معادلات حاکم و همچنین تعادل در فصل مشترک محلول پلیمری و حمام انعقاد، از معادله فلوری-هاگینز استفاده شده است. دستگاه معادلات حاصل به همراه شرایط مرزی مناسب (شرط مرز ناتراوا در مرز پایینی محلول پلیمری با پایه شیشه¬ای و شرط تعادل در فصل مشترک محلول پلیمری با حمام انعقاد در مرز بالایی) حل شد. از آنجا که ضخامت حمام انعقاد در مقایسه با ضخامت محلول پلیمری بسیار زیاد (یا نامحدود) است، فرض شده است که حمام انعقاد محلولی با ترکیب یکنواخت باشد که ترکیب درصد اولیه خود را حفظ می¬کند. تغییرات ترکیب درصد حلال، غیرحلال و پلیمر در طول ضخامت محلول پلیمری در زمان مشخص، برای سامانه آب/ استن/ استات سلولز، بررسی شده است. همچنین چگونگی تغییر ترکیب درصد این سه جزء در فصل مشترک محلول پلیمری و حمام انعقاد با زمان نیز مورد بررسی قرار گرفته است تا مسیر رسوب در این سامانه تحلیل و آنالیز شود. نتایج حاصل از مدل نشان می¬دهد که ترکیب درصد غیرحلال در فصل مشترک محلول پلیمری و حمام انعقاد با گذشت زمان افزایش می¬یابد، در حالی که روند تغییر ترکیب درصد حلال کاهشی است. همچنین این نتایج نشان می¬دهد که تغییرات ترکیب درصد حلال و غیرحلال در نزدیکی فصل مشترک در مراحل اولیه فرایند پس از غوطه¬وری محلول پلیمری در حمام انعقاد، دارای شیب تندتری است. نتایج حاصل، تشکیل پوسته متراکم در غشاهای نامتقارن، که در ساخت این نوع غشاها با استفاده از فرایند وارونگی فازی مرطوب مشاهده شده است، را تایید می¬کند.
- Abstract
- In this thesis, a mathematical model to predict precipitation path in the wet-casting phase inversion process was presented. For this purpose, solvent and non-solvent mass balances were applied using ternary mass transfer equations. Flory-Huggins equation was used to develop the mass transfer governing equations and to describe dope-bath equilibrium. System of equations was solved numerically using necessary boundary conditions (non-permeable boundary condition at the substrate-dope lower interface and equilibrium condition at the dope-bath top interface). It is necessary to note that since nonsolvent bath thickness in comparison with casting solution thickness is infinite, nonsolvent bath is supposed to be uniform solution that maintains its initial composition. The results for solvent, non-solvent and polymer composition changes throughout the polymer thickness at the specified time and at the interface with time were calculated (for cellulose acetate-acetone-water system) to analyze the precipitation path. Modeling results showed that nonsolvent composition at interface increases with time, while solvent composition decreases. It's also observed that both compositions change sharply near the interface at early steps immediately after the cast film is immersed into non-solvent coagulation bath. The results are exactly in accordance dense skin layer formation mechanism of the asymmetric membranes in wet phase inversion process.
