عنوان پایان‌نامه
بررسی نمکزدایی از آبهای شور با استفاده از نانوفیلتراسیون به کمک رزین های تبادل یونی کاتیونی
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - محیط زیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده محیط زیست شماره ثبت: ENV 1258;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 67925
- تاریخ دفاع
- ۱۴ دی ۱۳۸۷
- دانشجو
- محمد حسین علیجانی
- استاد راهنما
- غلامرضا نبی بیدهندی, علی ترابیان
- چکیده
- آنچه در این مطالعه ارائه می گردد معرفی و بررسی یک روش جدید در تکنولوژی شیرین سازی آب با تلفیق دو فرایند نانوفیلتراسیون و تبادل یون است که می تواند بعنوان یک فرایند موفق جهت کاهش انرژی مصرفی در فرایند نمکزدایی عمل نماید. بعنوان یک پیش زمینه فرایند تلفیقی نانوفیلتراسیون و تبادل یون فرایندی است که طی آن یونهای تک ظرفیتی که راندمان حذف مناسبی در فرایند نانوفیلتراسیون ندارند با یونهای دوظرفیتی که راندمان مناسبی دارند تعویض می گردد. این عمل از سوی دیگر فشار اسمزی را کاهش داده و موجب می گردد در یک فشار ثابت دبی جریان بیشتری از غشاء عبور نماید که مطلوبیت اقتصادی به همراه خواهد داشت. در این فرایند سلکتیوتی بستر تبادلگر به سمت یونهای دو ظرفیتی نقش بسیار مهمی در موفقیت متد ایفا می نماید. اما با توجه به جذابیت یونهای دو ظرفیتی بدلیل تشکیل دو پیوند با تبادلگر نسبت به یونهای تک ظرفیتی، یافتن چنین تبادلگری نقش مهمی در موفقیت این تحقیق داشته است. کلینوپتولیت یک کانی از خانواده زئولیتهاست که بدلیل ساختار طبیعی خود تمایل بیشتری نسبت به ترکیب با سدیم در مقایسه با سایر کاتیونها دارد، پس از تجسس زیاد و بررسی تبادلگرهای طبیعی و مصنوعی انتخاب و مورد استفاده قرار گرفته است. با عنایت به دریاهای طبیعی در کشور ایران مطالعات براساس نمونه برداری از آب دریای خزر و خلیج فارس و براساس غلظت یونهای موجود در آن صورت گرفته است. در آزمایش شاهد نمونه های مذکور پس از گذشتن از غشاء نانوفیلتر مورد آنالیز قرار گرفته است. در آزمایش مطالعاتی آبهای مذکور از بستر تبادلگر عبور یافته و آنالیز گردیده است. سپس با عنایت به نتایج مرحله قبل محلولهایی با فرض راندمان های مختلف فرایند تبادل یون ساخته شده و تراوش آنها از غشاء نانوفیلتر بررسی شده و نتیجه با آزمایش شاهد مقایسه گردیده است. در این مرحله محلول آب دریای خزر و خلیج فارس که به کاتیونهای آنها با کلسیم ومنیزیم با در راندمان های مختلف 95، 5/97، 100 جهت تحلیل حساسیت ارزیابی کردیده است. با عنایت به برتری های محسوس در تعویض با منیزیم آب خام با سولفات منیزیم تعویض شده و در راندمان های مختلف 95، 5/97، 100 جهت تحلیل حساسیت ارزیابی کردیده است. نتایج آزمایشات در بخش تبادل یون شامل قابلیت جایگزینی یونهای دو ظرفیتی با یون سدیم در آب بوسیله کلینوپتولیت با راندمان بیش از 9/99 درصد می باشد که این مسئله بدلیل ساختار غیر معمول این کانی ارزیابی می گردد. سرعت واکنش تبادل یون بالنسبه اندک می بوده و لذا می بایست در تحقیقات آتی نسبت به بررسی واکنش با کلینوپتولیت اصلاح شده جهت افزایش سرعت واکنش اقدام گردد. نتایج در زمینه حذف یونهای دو ظرفیتی بوسیله نانوفیلتراسیون نشاندهنده قابلیت بالای این روش می باشد. درصد حذف کلرید کلسیم به ترتیب حدود 96 و91 و کلرید منیزیم حدود 98 و 98 در رنج نرمالیته آب دریای خزر و خلیج فارس گزارش می گردد. همچنین با استفاده از نتایج تحقیقات مشابه در زمینه تعویض آنیونهای دو ظرفیتی با کلراید در محلول کلرید سدیم، سولفات منیزیم در غلظتهای آب دریای خزر و خلیج فارس تهیه گردیده که نتایج حذف یونها آن به ترتیب 8/99 و 5/99 کزارش می گردد. مجموعه این آزمایشات نشاندهنده موفقیت روشی نوین در شیرین سازی آب می باشد که می تواند در مقایسه با روش های موجود از یک سو فشار مورد نیاز ودر نهایت انرژی مصرفی سیستم را کاهش داده و از سوی دیگر کیفیت خروجی مطلوبتری حاصل نماید. لذا می توان ادعا نمود فرایند تلفیقی تعویض کامل آنیونها و کاتیونها دارای مزیتهای فنی مناسبی است که می تواند جایگزین سیستمهای نمکزدایی متداول گردد. کلمات کلیدی نمکزدایی، نانو فیلتراسیون، آب دریا، تبادل یون، فرایند تلفیقی تبادل یون و نانوفیلتراسیون، کلینوپتولیت
- Abstract
- In this study, we introduce a new method in desalination technology by combining nanofiltration process and ion exchange: hybrid ion exchange-nanofiltration (HIX-NF) that can act as a good way to reduce energy consumption in desalination process. As a background, (HIX-NF) process exchanges monovalent ion with divalent ions in order to increase nanofiltration rejection capacity and flux in constant pressure with reduce the osmotic pressure and it reduces desalination economical cost. In this process, ion exchange selectivity has an important role, find a suitable exchanger is a goal for this study. clinopetilolite, a mineral exchanger in natural zeolite family that has a character to adsorb sodium ion than divalent ion, selected for this study. Water Sampling was conducted from Caspian and Persian Gulf seawater according to ion concentration. In control test the two water samples were analyzed after nanofiltration membrane. Then the two water samples were analyzed after passing the (HIX-NF) process with %95, %97.5 and % 100 ion exchange efficacies for sensitivity analysis. In first stage result determined 99.9% efficacy in ion exchange process because of clinoptilolite unusual structure, but kinetic reaction is very slow so new study must be conducted to investigate the reaction with the modified clinoptilolite. Result in divalent ions rejection indicates high performance. Cacl2 rejections are 91 and 96 and Mgcl2 rejections are 98 and 98 in Caspian seawater and Persian Gulf seawater respectively. Also, we exchange monovalent anions and cations with using similar investigation and reach 99.8% and 99.5% in Caspian seawater and Persian Gulf seawater respectively. The results of this study indicated the success of the new method that can reduce applied pressure and consumption energy and produce drinkable water. So we claim that (HIX-NF) have good benefit and can replace with common desalination plan. Key word: desalination, nanofiltration, seawater, (HIX-NF) process, clinoptilolite
