پديد آورندگان :
روزرخ، كامل دانشگاه كردستان - دانشكده مهندسي - گروه مهندسي شيمي، سنندج , خامفروش، مهرداد دانشگاه كردستان - دانشكده مهندسي - گروه مهندسي شيمي، سنندج , مرادي، ايوب دانشگاه كردستان - دانشكده مهندسي - گروه مهندسي شيمي، سنندج
كليدواژه :
فرافيلتركردن , جداسازي ليگنين , غشاي الكتروريسي‌شده , پس‌زني , شار
چكيده فارسي :
فرضيه: پساب صنايع كاغذسازي با توجه به دارابودن تركيبات پليمري نظير ليگنين، براي محيط زيست و سلامت عمومي مضر است. در اين پژوهش، از غشاهاي فرافيلتركردن (UF) و الكتروريسي‌شده (ES) پلي‌آكريلونيتريل (PAN) براي جداسازي ليگنين پساب كارخانه كاغذسازي استفاده شد.
روش‌ها: براي بهبود فرايند فرافيلتركردن و بهينه‌سازي عوامل مؤثر بر آن شامل غلظت پساب، فشار و غلظت PVP در برابر شار و پس‌زني، روش سطح پاسخ به‌كار گرفته شد. افزون بر اين، از غشاهاي ES و نيز ES اصلاح‌شده با بخار DMF براي جدسازي ليگنين استفاده شد. در نهايت، اثر گرفتگي براي هر سه نوع غشاي فرافيلتركردن معمولي، ES و ES اصلاح‌شده بررسي شد.
يافته‌ها: نتايج نشان داد، غشاي UF براي جداسازي ليگنين از پساب عملكرد شايان توجهي دارد. با افزايش غلظت پساب، شار كاهش يافت، اما پس‌زني ابتدا افزايش و سپس كاهش يافت. فشار به‌طور خطي موجب افزايش شار و كاهش پس‌زني شد. اما، اين افزايش در فشارهاي زياد با سرعت كندتري انجام شد. براي بهبود اثرآب‌دوستي غشاهاي PAN، پليمر PVP به غشاهاي فرافيلتركردن افزوده شد. در نتيجه، شار به‌طور شايان توجهي افزايش يافت، اما اثر منفي بر پس‌زني داشت. در حالت بهينه حداكثر مقدار شار 14.76L/m2.h و حداكثر مقدار پس زني برابر %93.91 به‌دست آمد. شار غشاي ES بيش از دو برابر شار غشاي فرافيلتركردن در نقطه بهينه به‌دست آمد، اما مقدار پس‌زني كم بود. براي افزايش مقدار پس‌زني، غشاي ES با بخار DMF اصلاح شد. زمان 20min بخاردهي، زمان بهينه براي اصلاح بود. در نهايت با آزمون گرفتگي، طول عمر غشاهاي توليدشده مقايسه و مشخص شد، غشاي ES بيشترين طول عمر گرفتگي برابر 210min را دارد. غشاي ES اصلاح‌شده داراي طول عمر كمتر بود و در زمان 110min گرفته شد. غشاي UF نيز پس از 190min گرفته شد.
چكيده لاتين :
Hypothesis: Wastewater from paper industries is one the most polluting effluents. Due to presence of polymeric compounds such as lignin, this effluent is harmful for environment and public health. In this study, ordinary and electrospun (ES) polyacrylonitrile (PAN) ultrafiltration membranes were used to separate the lignin from paper mill effluent.
Methods: To improve the ultrafiltration process, response surface methodology (RSM) was employed to model and optimize the effective factors including effluent concentration, pressure and PVP concentration against rejection and flux. In addition, the electrospun membranes were used to separate lignin, moreover the electrospun membranes were modified by DMF vapor. Finally, the fouling effect was evaluated on all 3 types of membranes (ordinary, ES, and modied ES).
Findings: The results showed that, the performance of PAN ultrafiltration membrane was acceptable to separate the lignin from the wastewater. In fact, by increasing the waste concentration the flux decreased, but the rejection first increased and then decreased gradually. Pressure increment increased the flux and decreased the rejection linearly, however, this behavior at high pressures was taken place gradually. To improve the hydrophilic effect of PAN membranes, PVP was added to the ultrafiltration membranes. So, the flux increased significantly but PVP had a negative effect on the rejection. At optimum condition, the flux and rejection of ultrafiltration membrane reached 14.76 L/m2.h and 93.91%, respectively. In electrospun membranes the flux increased at least by twice in comparison with the optimized ultrafiltration membrane, though the rejection was lower. To increase the rejection, the electrospun membrane was modified by DMF vapor. For this study, exposing of electrospun membrane to DMF vapor for 20 min gave the best results. Finally, the fouling test was accomplished on all 3 types of membrane. The electrospun membrane displayed the longest fouling time of about 210 min, however, the ultrafiltration and modified electrospun membranes were blocked after 190 and 110 min, respectively.
