عنوان پایان‌نامه
بررسی اثر عوامل فعال کننده سطحی براندازه قطرات درستونهای پرشده
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندها
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 866.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 42580
- تاریخ دفاع
- ۱۹ آبان ۱۳۸۸
- دانشجو
- امین اسماعیلی خلیل سرایی
- استاد راهنما
- حسین ابوالقاسمی
- چکیده
- اندازه قطرات در ستون¬های پر¬شده به پارامتر¬های متعددی از جمله خواص فیزیکی و شیمیایی فاز¬ها، کشش بین سطحی، ماندگی، نوع و اندازه پر¬کن¬ها، دما، حضور یا عدم حضور مواد فعال¬کننده سطحی، ماده منتقل¬شونده و حتی جهت انتقال جرم بستگی دارد. مواد فعال¬کننده سطحی یا آلوده¬کننده¬های سطحی امروزه در فرآیند¬های استخراج مورد توجه بیشتری قرار گرفته¬اند. عوامل فعال سطحی معمولاً با کاهش کشش بین سطحی قطر قطرات را کاهش می¬دهند. در این کار آزمایشگاهی، آزمایش¬ها در سه بخش کلی انجام شده¬اند. برای انجام آزمایش¬های مورد نظر یک دستگاه ستون پر¬شده در مقیاس آزمایشگاهی طراحی و ساخته شد. از سیستم شیمیایی آب/تولوئن که در آن آب فاز پیوسته و تولوئن فاز پراکنده می¬باشد، استفاده شده است. در بخش اول آزمایش¬ها منحنی تغییرات اندازه قطرات با دبی حجمی فاز پراکنده نقاط ماکسیمم را نشان داد که این نقاط ماکسیمم در بخش¬های بعدی آزمایش¬ها نیز دیده شد. برای نتایج حاصل از بخش اول آزمایش¬ها، یک مدل ریاضی برای پیش¬بینی اندازه قطره ماکسیمم ارائه شده است و متوسط قدر مطلق خطای نسبی برای مدل فوق 23/1 درصد محاسبه شد که نشان¬دهنده تطابق بسیار خوب نتایج مدل با داده¬های تجربی است. در حضور سدیم دو دسیل در بخش دوم آزمایش¬ها، کشش بین سطحی سیستم شیمیایی آب/تولوئن کاهش چشم¬گیری از خود نشان داد که باعث کاهش شدیدی در اندازه قطرات شد. نتایج نشان داد که با افزایش غلظت عامل فعال سطحی از صفر تا 004/0 درصد وزنی، کشش بین سطحی تا حدود 79% کاهش می¬یابد. در این بخش از آزمایش¬ها، برای هر یک از غلظت-های سورفکتانت یک مدل تجربی و در نهایت یک مدل کلی به صورت تابعی از غلظت سورفکتانت برای ماکسیمم اندازه قطرات ارائه شده است که متوسط قدر مطلق خطای نسبی مدل فوق برای کل داده¬های تجربی 03/2 درصد به دست آمد. در بخش سوم آزمایش¬ها با اضافه کردن استون به عنوان ماده منتقل¬شونده در کنار سدیم دو دسیل سولفات، کشش بین سطحی نسبت به بخش دوم باز کاهش پیدا کرده و اندازه قطرات نیز نسبت به بخش قبل کاهش قابل ملاحظه¬ای از خود نشان داد. در این بخش از آزمایش¬ها علاوه بر حضور سورفکتانت، یک فرآیند انتقال جرم نیز از فاز پراکنده به پیوسته رخ می¬دهد. برای این بخش از آزمایش¬ها همانند بخش دوم، مدل¬های تجربی مناسبی ارائه شده است.
- Abstract
- One of the most effective parameters on efficiency of a packed extraction column is drops size distribution. Drop size provides the contact area which has a direct effect on the performance of the mass transfer process and chemical reactions. In the packed extraction columns, Drops size depends on several parameters, such as: physical and chemical properties of the dispersed and continuous phase, interfacial tension, Hold-up, temperature, presence of surface active agents and even the direction of mass transfer process. Nowadays, surface active agents (surfactants) are more noticeable in liquid-liquid processes, because even the presence of a little amounts of surfactants in liquid-liquid processes, has many important effects on some operating parameters of the extractor. Usually, surfactants decrease the drops size by reducing the interfacial tension. In this experimental study, three series of experiments have been conducted in a packed extraction column. The liquid-liquid system used for the experiments is toluene-water. Distillated water and toluene were used as the continuous (heavy) phase and the dispersed (light) phase, respectively. In the first part of the experiments, for the drops size variations versus the volumetric flow rates of dispersed phase, all of the curves show a maximum point for drops size that it can be seen in other parts of experiments. In the presence of Sodium Dodecyl Sulfate as an anionic surface active agent, in the second part of experiments, the interfacial tension of the toluene-water system shows a great decrease that it ceases a decrease in drops size, too. Finally, in the last part of experiments, beside the Sodium Dodecyl Sulfate, Acetone has been added to the toluene-water chemical system as a solute that it ceases not only a mass transfer process between the continuous and dispersed phases, but also the interfacial tension decreases more in comparison with the chemical system without Acetone. Also the drops sizes for the chemical system in the third part of experiments have fewer values in comparison with the chemical system containing only surfactant. For every part of experiments the dimensional analysis method has been utilized to correlate maximum diameter of drops and some mathematical models have been presented to predict the maximum drops size. Also the correlations are in a good agreement with the experimental data.
