اثر دماي فرآيند بر فراپالايش غشايي تركيبات قليايي هيوميكي استخراج شده از زغال سنگ هاي نارس، عملكرد جداسازي غشا و درصد خلوص محصول نهايي هيوميك اسيد

Effect of Processing Temperature on Membrane Ultrafiltration of Lignite coals-derived Humic Alkaline Extracts, Membrane Performance and Humic Acid Purity

جداسازي تركيبات فولوات و ناخالصي هاي غيرآلي از محلول هاي قليايي هيوميكي، به دليل تاثير بر بهبود كيفيت و درصد خلوص محصول نهايي هيوميك اسيد، از اهميت بالايي برخوردار است. بدين منظور، در اين پژوهش، از يك سامانه غشايي براي جداسازي تركيبات فولوات از محلول هاي هيوماتي حاصل از استخراج قليايي زغال سنگ هاي نارس، استفاده شده است. در اين سامانه، از يك غشاي پليمري فراپالايه از جنس پلي سولفون و با اندازه حفرات kDa 5 در يك ماژول قاب و صفحه اي بهره گرفته شد. اثر دماي فرآيند (35، 45 و °C55) بر عملكرد غشا شامل شار تراوه فولوات، درصد گرفتگي و مقاومت هاي غشا (RT و Rf)، مدل هاي گرفتگي هرميا، شاخص بلوكه شدن (i) و مورفولوژي لايه هاي گرفتگي ارزيابي گرديد. نهايتا اثر دماي فرآيند بر درصد خلوص هيوميك اسيدهاي فراپالايش شده از ناتراوه هاي هيومات با آزمون گراويمتري تعيين گرديد. يافته هاي اين پژوهش نشان داد كه با افزايش دما از 35 تا °C55، ميزان شار تراوه فولوات %38 افزايش مي يابد. در اثر افزايش دماي فرآيند، رفتار دوگانه اي در گرفتگي و مقاومت هاي غشا مشاهده شد. براساس نتايج تئوري مدل هاي گرفتگي هرميا، مكانيسم گرفتگي تشكيل كيك در دماي °C35، غالب گرفتگي گزارش شد اما با افزايش دما به 45 و سپس °C55، مكانيسم گرفتگي مياني در فرآيند برقرار شد. نتايج شاخص بلوكه شدن (i)، نشان داد كه گرفتگي هاي استاندارد و كامل منافذ غشا، در دماهاي بالاتر، زودتر رخ مي دهند. همچنين، بررسي گرفتگي ريزساختارهاي غشا توسط آناليز SEM نشان داد كه با افزايش دما، ميزان كيك تشكيل شده بروي سطح غشا حدود %61 كاهش مي يابد اما منافذ غشا با افزايش دما بلوكه مي شوند. نتايج آناليز گراويمتري نيز نشان داد كه بالاترين درصد خلوص هيوميك اسيد (%92/26) از هيومات هاي ناتراوه در دماي °C35 حاصل شد و با افزايش دما در سامانه غشايي، اثر معني داري بر درصد خلوص هيوميك اسيد مشاهده نمي شود.

Separation of inorganic materials and fulvate compounds from alkaline humate solutions is very important due to obtaining a better quality and more purified humic acid. For this reason، in this research a membrane separation system was used to separate fulvate compounds from humate solutions obtained from alkaline extraction of lignite coals (low rank coal). A hydrophilic ultrafilter membrane of polysulfone material with a pore size 5 kDa was employed using a plate and frame module. The effect of temperature (35، 45 and 55°C) on the membrane performance such as permeate flux of fulvates، fouling percentage، total membrane resistance and membrane resistance (RT and Rf)، and morphology of membrane layers were investigated. Also، the influence of temperature on the humic acid purity obtained as retentate was determined using gravimetric analysis. The results of this work showed that by increasing the temperature from 35 to 55 °C، the value of permeate flux of fulvates was increased by 38%. Multiple behaviors were observed in the membrane fouling and resistances by increasing the temperature. The cake layer formation mechanism was obtained as dominant of fouling in 35°C temperature according to Hermia’s theoretical model results