بررسي اثر پيوند هيدروژني بر پيش بيني جذب مخلوط اتانول/آب در غشا پليمري پلي دي متيل سيلوكسان (PDMS) در فرآيند تراوش تبخيري به روش الگوريتم ژنتيك

Effect of hydrogen bonding on prediction of sorption behavior of ethanol/water mixture into polydimethylsiloxane (PDMS) polymeric membrane in pervaporation process using genetic algorithm

در اين مقاله رفتار جذب مخلوط اتانول / آب در غشاي پليمري پلي دي متيل-سيلوكسان (PDMS) در دو دماي°C 45 و 60 در غلظت هاي مختلف خوراك، توسط مدل انرژي آزاد گيبس UNIQUAC و مدل اصلاح شده با اثر پيوند هيدروژنيUNIQUAC-HB بررسي شده است. قدرت پيش بيني دو مدل، اثر پيوند هيدروژني، غلظت و دماي خوراك بر فرآيند جذب سيستم مذكور مطالعه شده است. با فرض برقراري تعادل ترموديناميكي اجزا در دو فاز موجود، پارامترهاي تنظيمي مدل ها با روش الگوريتم ژنتيك تخمين و سپس جز حجمي اجزا محاسبه شده است. نتايج، تطابق خوبي بين مقادير پيش بيني شده با مدل UNIQUAC و داده‌هاي آزمايشگاهي را نشان مي دهد كه به ترتيب براي دماهاي°C 45 و 60، درصد خطا برابر 2/4 و 4/4 مي باشد. در نظر گرفتن اثر پيوند هيدروژني در مدل UNIQUAC-HB موجب كاهش درصد خطا به 8/3 و 4 براي دماهاي مذكور و تطبيق بهتر نتايج مدل و داده‌هاي آزمايشگاهي مي شود.

In this study, sorption behavior of ethanol/water mixture into poly dimethyl siloxane (PDMS) membrane at 45?C and 60?C was investigated using the Gibbs free energy models namely the UNIQUAC and the UNIQUAC-HB. Prediction accuracy of these models, effects of hydrogen bonding, concentration and temperature of feed on the sorption behavior were studied. Using thermodynamic equilibrium criteria between the components in two phases, the interaction parameters of models were estimated by the genetic algorithm and the volume fractions of components were calculated. Results showed that there is a good agreement between the experimental and predicted data obtained from the UNIQUAC model with an accuracy of 4.2% at 45 °C and 4.4% at 60 °C. Addition of hydrogen bonding term in the UNIQUAC-HB model leads to better agreement between model and experimental data.