دفاعیه دکترا در دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز

مهندس علی بهبودی دانشجوی دوره دکتری مهندسی شیمی، به صورت حضوری در ساعت ۱۰:۳۰ روز شنبه ۲۶ آذر ماه ۱۴۰۱، کلاس ۱۳۰ در دانشکده مهندسی شیمی، از رساله خود با عنوان "ساخت و ارزیابی غشاهای الیاف تو خالی نانو کامپوزیتی به منظور تصفیه پساب در بیوراکتور اسمزی مستغرق " با راهنمایی آقای دکتر تورج محمدی دفاع خواهد نمود.

چکیده

تصفیه آب و پساب ازجمله مهم¬ترین معضلات بشر به‌خصوص در منطقه خشک خاور میانه محسوب می¬شود. در بین فناوری¬های مورداستفاده برای تصفیه آب و پساب، فناوری¬های غشایی از اهمیت ویژه¬ای برخوردارند. در این بین، بیوراکتور غشایی (MBR) ازجمله فرآیند¬های پیشرو در زمینه تصفیه پساب صنعتی و فاضلاب شهری محسوب می¬شود که در آن بار آلی پساب توسط میکروارگانیسم¬ها مصرف و درنهایت توسط غشا پالایش می¬شود تا آبی باکیفیت مناسب برای مصارف کشاورزی ارائه ¬دهد. از سوی دیگر فرآیند اسمز مستقیم (FO) فرآیندی جدید است که با استفاده از فشار اسمزی با انرژی مصرفی پایین امکان کاهش شوری آب را فراهم می‌کند. با تلفیق فناوری MBR و FO می‌توان فرآیند بیوراکتور غشایی اسمزی را معرفی نمود که در آن به‌طور همزمان امکان تصفیه پساب و کاهش شوری آب فراهم می¬شود. در این فرآیند، غشایی دارای لایه انتخاب‌گر در داخل بیوراکتور قرار می¬گیرد که توسط آن، آب تصفیه‌شده در بیوراکتور غشایی در تماس غیر مستقیم با محلول کششی حرکت می‌کند. بدین ترتیب هم پساب با حداقل انرژی تصفیه می‌شود و هم محلول کششی که می‌تواند آب دریا یا جریان غلیظ RO باشد رقیق و با انرژی کمتری در اسمز مستقیم تصفیه می‌گردد. به‌طورکلی بیوراکتور غشایی اسمزی به‌عنوان پیش‌تصفیه واحد اسمز معکوس معرفی ¬می¬شود که جهت¬گیری غشا در آن به دو حالت لایه فعال به سمت بیوراکتور (AL-FS) و لایه فعال به سمت محلول کششی (AL-DS) می‌تواند باشد. با توجه به ماهیت میکروبی بیوراکتور به‌طور مرسوم از جهت¬گیری AL-FS استفاده می¬شود که در آن گرفتگی کمتر باشد اما در مقابل پلاریزاسیون غلظتی نمک در داخل محیط متخلخل زیر لایه سبب کاهش نیرومحرکه اسمزی می¬شود. در این تحقیق، با استفاده از نانوذرات آنتی میکروبیایی نقره خالص و اصلاح‌شده، خاصیت ضد گرفتگی به غشای زیر لایه افزوده شد و در اقدامی نوین لایه فعال انتخاب‌گر در لایه داخلی غشا ساخته شد. بدین ترتیب امکان استفاده از حداکثر نیرومحرکه اسمزی فراهم شد و گرفتگی غشا کاهش یافت. در فرآیند بیوراکتور غشایی اسمزی، غشا¬ها توانستند تا بیش از ۹۸ درصد در حذف COD عمل کنند. همچنین در بررسی بیشتر میزان حذف نیترات و فسفات به ترتیب به بیش از ۹۸ و ۹۶ درصد رسید. در مطالعات بیوراکتور غشایی اسمزی همواره تمرکز بر تصفیه پساب بوده درحالی‌که در این پژوهش به کاهش شوری محلول کششی نیز توجه شده است. بدین ترتیب پارامتری به نام شاخص بهره¬وری ویژه (SPI) معرفی شد که نشان داد فرآیند بیوراکتور غشایی با غشا¬هایی که در آن وجود دارد چقدر توانایی کاهش شوری را دارد. این پارامتر نشان داد که غشای PES/Ag.Thl-PVP با SPI برابر با  g.l-۱.m-۲.h-۱۲/۷۷۸ می‌تواند با سطح m۲ ۵۰ جریان m۳/h ۱ را از TDS برابر با mg/l ۵۸۰۰۰ به mg/l ۲۰۰۰۰ برساند و این به معنی کاهش مصرف انرژی در اسمز معکوس از فشار ۶۱ بار و انرژی مصرفی kWh/m۳ ۳۲/۱۴ به فشار ۸/۱۷ بار و درنتیجه میزان انرژی مصرفی kWh/m۳ ۱۸/۴ می‌باشد. 


کلیدواژه: بیوراکتور غشایی اسمزی، اسمز مستقیم، نانوذرات نقره، شاخص بهره¬وری ویژه.