شبیه سازی فرآیند غشاء به منظور حذف ترکیبات آلی فرار از فاضلاب با استفاده از CFD

یکی از مهم‌ترین منابع انتشار ترکیبات آلی فرار (Volatile Organic Compound) صنایع تولیدکننده حلال‌های شیمیایی هستند. این مواد آلی علاوه بر اینکه آلودگی زیادی برای محیط زیست ایجاد می‌کنند، از نظر اقتصادی نیز ضررهای بیشماری به سبب هدر رفت به دنبال دارند. به همین منظور حذف مواد آلی فرار از آب یا پساب های صنعتی و نیز بازیابی آن‌ها موضوع مهمی است. در این مقاله، شبیه‌سازی جداسازی مواد آلی فرار از آب با استفاده از غشا نانوفایبر مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به پیچیدگی تحلیل توأمان معادلات مربوط به جریان گاز و مایع و نیز انتقال جرم در سراسر سیستم، از نرم افزار COMSOL Multiphysics جهت شبیه‌سازی عددی سیستم بهره گرفته شد. با شبیه‌سازی در شرایط گوناگون می‌توان عملکرد یک فرآیند غشایی را در حذف آلاینده ‌های مختلف ارزیابی نمود. در نهایت برای ارزیابی صحت نتایج حاصل از شبیه -سازی، از نتایج آزمایشگاهی انجام شده توسط فنگ و همکاران استفاده شد پس از گذشت پنج ساعت غلظت کلروفرم در دمای 60 درجه‌ی سانتی‌گراد از مقدار 1157 به 400 ppm تقلیل می‌یابد. همچنین دمای 23 درجه‌سانتی‌گرادی مقدار غلظت ماده‌ی آلی از 1347 به 1080 ppm دست می‌یابد. تفاوت شیب تغییرات در این دو دما اساساً به علت تغییر در ضریب هانری در بررسی تعادل فازی است که با افزایش دما افزایش یافته و نفوذ کلروفرم درون غشا و درنتیجه درصد حذف آن را بهبود می-بخشد. مقایسه تغییرات غلظت درون مخزن خوراک در این دو دما نشان‌دهنده‌ی تطابق بسیار مناسب شبیه‌سازی‌ها با داده‌های آزمایشگاهی با تفاوت نسبی 11 درصدی می‌باشد.

کلیدواژه ها:

ترکیبات آلی فرار ، محیط زیست ، غشا نانو فایبر ، دینامیک سیالات محاسباتی