مدلسازي CFD حذف اتانول از پساب با استفاده از فرآيند غشايي هالوفايبر

این مقاله جهت مدل ساز ی فرایند حذف اتانول از مخلوط آن با آب با استفاده از حلال گاز د ی اكسید كربن نیِركریتیكال انجام گرفت. جهت جداسازی غشای هالوفایبر مورد استفاده قرار گرفت كه در جنس آن PVDF بوده و تخلخل آن 57.۵ بود استفاده شد. س یستم شامل یك تك غشا ی هالوفایبر است كه حلال گاز ی و خوراك ما یع در آن در خلاف جهت یكدیگر حركت میكنند . از بررسی توزیع غلظت، سرعت و نیز گرادیان غلظت شعاعی و محوری مشخص شد كه مقاومت ا صل ی انتقال جرم در قسمت پو سته قرار دارد و بهتر ا ست كه از جر یان های با شدت بالاتر از حلال ا ستفاده شود. در قسمت تیوب نیز مشخص شد كه اثر زمان تماس عامل مهمتری نیست به اثر كاهش مقاومت انتقال جرم است و بهتر است كه خوراك با شدت جریان كمتری در تیوب جریان یابد. پس از اعتبار دهی مدل با داده های تجربی، سیستم برای حالت های مختلفی از نسبت شدت جر یان ها مدل شد و عملكرد سیستم در آن شرا یط بررسی گردید و مشخص شد كه با افزایش نسبت شدت جر یان های حلال به خوراك راندمان سیستم افزایش مییابد.

In this study, the removal of ethanol from water in the hollow fiber membrane contactor (HFMC) has been studied and a numerical simulation using computational fluid dynamics (CFD) of momentum and mass transfer in a HFMC conducted. The liquid feed (aqueous solution) continuously flows through a membrane module and near-critical CO2 (as the solvent) flows countercurrent on the other side of the membrane. The Polypropylene is used as a hydrophobic membrane and the aqueous solution does not penetrate into the membrane pores. Permeation of ethanol through the pores of membrane and its radial and axial diffusion within tube side, membrane and shell side of hollow fiber is considered to develop the mathematical model. The developed mathematical model was used to study of ethanol transport through water and membrane pores. The proposed model recognized the high efficiency of this separation process and well matched to the experimental values obtained from literature. The effects of the solvent/feed molar ratio, the inlet flow rate of fluids and dimensionless length of membrane on the ethanol removal efficiency of the membrane have been investigated.