غشاء، یک لایه دوجداره منعطف از چربی است. چربی هایی که غشا را میسازند، یک سر آب دوست دارند و دو دم آب گریز. اگر چربی در محلول آبی قرار داشته باشد، مولکولهای چربی طوری قرار میگیرند که دم های آنها در کنار هم باشد و سرهای آب دوست آنها رو به بیرون قرار گیرد.
برای دانلود کل پاورپوینت از لینک زیر استفاده کنید:
فرایند غشایی از دهه 1960 کاربردهای صنعتی یافته و برخی از آنها مانند جدا سازی غشایی گازها عمری کمتر و حدود 25 سال دارند. عمده ترین مزایای فرایند غشایی را می توان در موارد زیر خلاصه نمود.
این فرایند در زمینه نفت، گاز و پتروشیمی کاربرد زیادی دارد، علاوه بر استفاده از این فناوری درتصفیه آب و چاپ این صنایع در تولید و پالایش نیز کاربردهای زیادی پیدا کزده و قابل رقابت با فرایندهای کلاسیک جداسازی می باشد.
شیرینی سازی گاز ترش (طرف CO2 وH2 S از گاز طبیعی )مهمترین زمینه های رقابت فناوری فشایی با فرایند کلاسیک در صنعت نفت عبارتنداز:
ویژگیهای قابل ملاحظه فرایند جداسازی غشایی، جداسازی بدون تغییر فاز می باشد لذا از تشکیل فاز دوم اجتناب شده و صرفه جویی قابل ملاحظه ای در مصرف انرژی به عمل می آید.
مکانیزم عمل بدین صورت می باشد که غشاﺀ برخی از مولکولهای خوراک را اجازه عبور می دهد و باقی مولکولها را نگاه می دارد.
این غشاها برای استفاده در مقیاس صنعتی در بسته های خاصی مورد استفده قرار می گیرند که مدول نامیده می شوند،هر مدول محتوی مقدار معینی غشاﺀ می باشدکه با آرایش خاصی قرار گرفته و کانالهای خاصی برای عبور خوراک و خروج اجزای باقیمانده دارد.
انواع فرایندهای غشایی:
فرایندهای غشایی به سه دسته تقسیم میشوند:
غشاﺀ را می توان یک حایل انتخابگر بین دو فاز تعریف کرد که انتخابگری جزﺀ خصوصیات ذاتی غشاﺀ می باشد.
1-2- طبقه بندی غشاﺀها :
1-2-1- تقسیم بندی بر اساس ماهیت:
غشاﺀها از لحاظ ماهیت به دو گروه بیولوژیکی[1] و سنتز شده[2] تقسیم میشوند،این تقسیم بندی واضح ترین تمایز ممکن بین غشاﺀهاست چرا که این دو گروه کاملا از لحاظ ساختار و خصوصیات تابعی با هم متفاوتند: به دلیل کاربردهای صنعتی غشاﺀهای سنتز شده به توضیح این گروه می پردازیم
شامل 14 صفحه فایل word قابل ویرایش
امروزه تکنولوژیهای غشایی از جایگاه و کاربرد وسیعی در صنایع مختلف برخوردارند. در فرایند جداسازی، فیلتراسیون را با عناوین فیلتراسیون ذرات، میکروفیلتراسیون، اولترافیلتراسیون ،نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس (هایپرفیلتراسیون) دسته بندی می کنند.
از دهه 1960 این علم از آزمایشگاه به صنعت و پزشکی راه یافت و با پیشرفتهای چشمگیری مواجهه شد ، به گونه ای که انتظار می رود غشاها در آینده نقش مهمی را در علوم مختلف به ویژه علم پزشکی ایفا کنند.فنون فیلتراسیون پیشرفته می توانند ذرات را تا ۱ آنگستروم جدا کنند. فیلتر هایی که جزء چهار دسته آخر هستند تحت یک عنوان مشترک با نام غشا قرار می گیرندکه یکی از ابزارهای قدرتمند در فیلتراسیون است.
از تکنولوژیهای غشایی اولین بار برای فیلتراسیون آب آشامیدنی ارتش آلمان استفاده شد. تحقیقات برای استفاده گسترده از این تکنولوژی توسط کشور آمریکا مورد حمایت قرار گرفت و نهایتا توسط شرکت میلی پور ، اولین و بزرگترین تولیدکننده میکروفیلتر، مورد بهره برداری قرار گرفت. در گذشته بیشترین کاربرد میکروفیلتراسیون در صنایع نوشیدنی ( μm 0/45 )، استریلیزاسیون تجاری سرد برای مصارف دارویی ( μm 0/2) و تامین آب خالص در فرایندهای نیمه رسانایی (μm 0/1) بود.
تا سال 1960 با وجود درک اصول اساسی غشاهای مدرن صنایع مهمی در این زمینه وجود نداشت تا اینکه به تدریج با رفع برخی از معایب آنها نظیر قیمت بالا ، فرایندهای کند و زمان بر ، غیر انتخابی بودن و... غشاها از آزمایشگاه به صنعت راه یافتند.
مهمترین ویژگی فیلترها تخلخل است، به همین دلیل فیلتر را یک محیط متخلخل می نامند. سوراخ ها درصد بسیار زیادی از حجم فیلتر را در بر می گیرند و شبکه پیچیده ای از حفره ها را می سازند. روش ایجاد این حفره ها، میزان ارتباط داخـلی آنها، موقعیت آنـها، ابــعاد و شـکل آنها، خـواص محیط متخلـخل را شــکــل می دهند. تخلخل در خواص دیگری مانند عبور دهی حرارتی یا حایل حرارتی تاثیر دارد. بنا به تعریف تخلخل نسبتی از حجم محیط متخلخل است که شامل فضای خالی می باشد.
اساس فرایندهای غشایی عبور مواد از میان صافی است ، که این امر توسط یک نیروی رانشی صورت می گیرد. این رانش در فرایندهای غشایی به چهار دسته تقسم می شود و شامل:
در فرایندهای غشایی میکروفیلتراسیون ، اولترافیلتراسیون ، نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس این نیروی رانشی اختلاف فشار است اما در سایر فرایندهای غشای همانگونه که اشاره شد، این نیروی رانشی می تواند متفاوت باشد. . در دو دهه اخیر، تلاش های قابل توجهی برای دستیابی به پیشرفت هایی در زمینه تولید غشاهایی که دارای خواص بین دو فرآیند یاد شده یعنی احتباس بالا (مشابه فرآیند اسمز معکوس) و فشارهای پایین (همچون فرآیند اولترافیلتراسیون) باشد ، انجام شده است که نتیجه آن ، تولید نانوفیلتراسیون می باشد. امروزه نانوفیلتراسیون جایگاه مهمی در صنایع مختلف پیدا کرده و شکاف بین اسمز معکوس و اولترافیلتراسیون را پر کرده است.
در تکنولوژیهای غشایی انواع غشاهای متخلخل، متراکم، فاقد تخلخل و باردار الکتریکی استفاده می شوند. یکی از فرایندهای غشایی میکروفیلتراسیون است ، که در آن عبور مواد از غشاء با سوراخهای 0/1 تا 10 میکرومتر و تحت فشار 1 تا 2 بار صورت می گیرد. در فرایند میکروفیلتراسیون غشاهای متخلخل سرامیکی دارای بیشترین کاربردند. این غشاها از پایداری حرارتی، شیمیایی و مکانیکی بسیار بالایی برخوردارند. مقاومت حرارتی آنها بسیار بالاتر از پلیمرهاست و به راحتی با اﻧواع مواد شوینده اسیدی و قلیایی قابل شستشو هستند.
میکروفیلتراسیون
میکروفیلتراسیون فرایند غشایی کم فشاری است که برای جداسازی ذرات، جامدات معلق کوچک و موادی دیگر مثل باکتری ها و کیست ها از آب استفاده می شود و مولکولها و ذراتی بزرگتر از ۰.۲ میکرون را جدا می کندکه پربازده ترین روش برای آماده سازی آب جهت انجام فرایند اسمز معکوس است. میکروفیلتراسیون در صنایع تجاری برای فرایند مواد غذایی، آب میوه، نوشابه، ساخت چیپ کامپیوتری و برای استریلیزه کردن داروهایی که نمی توانند حرارت داده شوند، استفاده می شود.
شامل 20 صفحه فایل WORD قابل ویرایش
رنگ از عوامل موثری است که کیفیت ونوع ماده غذایی را می توان با آن تشخیص داد.به عبارتی عواملی مانند فرآیندهای تبدیلی غذاها و فعالیت پاره ای از میکروارگانیسم ها در مواد غذایی باعث تغییرات رنگی در آنها می شود. از این نظر توسط رنگ مواد غذایی، به سادگی می توان از کیفیت و سالم بودن آنها آگاه شد.
به طور خلاصه می توان گفت که رنگ در مواردی شاخص میزان ماندگی یا کهنگی یک ماده غذایی می باشد.باید توجه داشت که رنگدانه ها در مواد غذایی صرفا سبب ارائه وضعیت ظاهری خاص نمی شوند بلکه وظایف دیگری همچون جذب انرژی، حمل اکسیژن ، جذب تشعشع و...را دارند.
استفاده از رنگهای طبیعی قرنها پیش در نواحی مختلف جهان رایج بوده است. اگر چه رنگهای مصنوعی نسبت به رنگهای طبیعی از سابقه ای کوتاهتر برخوردارند(1856) ولی یکی از قابل اعتمادترین واقتصادی ترین روش هابرای بازیابی رنگها ی اصلی وطبیعی مواد غذایی که رنگ خود را در طی فرآیندهای تغلیظ وسایر موارد از دست می دهند می باشد. باوجود این آنچه استفاده از رنگهای غذایی را باتوجه به وضعیت ها و تکنولوژی و نیازهای روز افزون جامعه به آن توجیه می نمایند عبارت است از:
1- ایجاد ظاهری مناسب برای محصولاتی که رنگ طبیعی خود را طی فرآیند تولید ونگهداری از دست می دهند.
2-جبران کمبود رنگهای طبیعی در مواد غذایی که شدت رنگ آنها کم است.
3- ایجاد رنگی مناسب برای مواد غذایی به عمل آمده که مقدار رنگ درآنها برای مصرف کننده مناسب نیست .(مانند نوشابه های الکلی ،شیرینی جات و بستنی ها) و یادارای رنگ بسیار کمی بوده به طوری که با ذائقه مصرف کننده موافق نمی باشد.
4- حصول اطمینان در امر درجه بندی محصولات و برخورداری از یکنواختی محصولاتی که مواد اولیه آنها از منابع مختلف و باشدت رنگ متفاوتی تهیه شده اند وبدین ترتیب می توان از تلفات مواد غذایی با توجه به اختلاف رنگ جلوگیری نمود.
باتوجه به پیشرفت تکنولوژِی وساخت ابزار و ادوات آزمایشگاهی با قاطعیت بیشتر در مورد ضرر و زیان مواد افزودنی به ماده غذایی و حتی اثرات جانبی آنها می توان اظهار کرد .طوری که امروزه تشخیص داده شده است رنگهای طبیعی از این بابت بهتر از رنگهای مصنوعی هستند.
مقدمه1
فصل اول ـ غشاء ها و فرآیندهای غشایی
1-1 تعریف غشاء 4
1-2 جنس غشاء5
1-2-1 غشاء های پلیمری6
1-2-2 غشاءهای سرامیکی9
1-2-3 غشاءهای فلزی11
1-2-4 غشاءهای مایع11
1-3 ساختمان غشاء13
1-4 خواص غشاء15
1-5 فرآیندهای غشایی17
1-5-1 نیروی محرکه فرآیندهای غشایی19
1-5-2دسته بندی فرآیندهای غشائی21
1-6 فرآیندهای اولترافیلتراسیون23
1-7 شار جریان23
1-7-1 فیلتراسیون عمودی26
1-7-2 فیلتراسیون جریان افقی یا عرضی26
فصل دوم ـ آنتوسیانین ها
2 – 1 مقدمه29
2 – 2 رنگهای سنتزی30
2 – 3 رنگهای طبیعی31
2-4آنتوسیانین ها33
2 – 4-1 موارد استفاده رنگدانه های آنتوسیانین36
2 – 4 – 2 خواص درمانی آنتوسیانین ها37
2 – 5 رنگدانه های تایید شده38
2- 6 اندازه گیری میزان انواع آنتوسیانین ها40
2-7پایداری آنتوسیانین ها40
2-7-1ساختمان شیمیایی آنتوسیانین41
2-7-2آنزیم ها41
2-7-3حرارت42
2-7-4نور43
2-7-5 pH43
2-7-6 اکسیژن45
2-7-7 آسکوربیک اسید45
2-7-8 قندها و ترکیبات حاصل از آنها46
2-7-9 فلزات46
2-7-10 انیدرید سولفورو47
2-8 زعفران47
2-8-1 تاریخچه49
2-8-2 کلاله و خامه50
2-8-3گلبرگها51
2-8-4 تولید زعفران در جهان52
فصل سوم ـ مروری بر پژوهش های انجام شده
3-1 پژوهشهای انجام شده در ایران53
3-2 پژوهشهای انجام شده در دنیا55
3-2-1 استخراج آنتوسیانین از بافت گیاهی56
3-2-2 تغلیظ و خشکانیدن61
3-2-3کاربرد آنتوسیانین بعنوان رنگ خوراکی62
3-2-4 پایداری آنتوسیانین ها63
3- 2-5 بررسی خواص درمانی وسلامتی آنتوسیانین ها69
3-9 بررسی جداسازی آنتوسیانین ها توسط غشاء70
فصل چهارم ـ مواد دستگاه های مورد نیاز و شرح فرآیند آزمایشگاهی
4-1 مقدمه78
4-2 مواد وتجهیزات مورد نیاز آزمایشگاهی79
4-3آماده سازی مواد وتجهیزات آزمایشگاهی80
4-3-1آماده سازی مواد وتجهیزات مرحله استخراج80
4-3-1-1 ماده اولیه استفاده شده80
4-3-1-2 مشخصات گل زعفران80
4-3-1-3 فرآیند استخراج رنگدانه آنتوسیانینی80
4-3-1-4 روش تعیین رطوبت گلبرگ82
4-3-1-5 روش استخراج83
4-3-2 آماده سازی تجهیزات مرحله جداسازی غشایی83
4-3-2-1آماده سازی مدول غشایی84
4-3-2-2پایلوت غشائی وآماده سازی آن85
4-3-3متغیرهای مرحله جداسازی87
4-4 شرح انجام آزمایش ها88
4-4-1 مرحله استخراج88
4-4-2مرحله جداسازی غشائی89
4-5 آنالیز رنگ سنجی نمونه ها90
4-5-1 روش آنالیز نمونه ها90
4-5-2 مشخصات دستگاه آنالیز91
4-5-3 شرح مراحل اولیه آنالیز نمونه ها91
4-6 تعیین در صد دفع اجزاء محلول92
4 -7 تعیین pH92
فصل پنجم ـ نتایج و بحث
5-1 مقدمه93
5- 2 بررسی تغییرات شار تراوه93
5-2-1 اثر اختلاف فشار در عرض غشاء بر شار تراوه غشاء های UF 20 KDa, UF 10 KDa93
5-2-1-1 اثر اختلاف فشار در عرض غشاءبر شار نهایی تراوه98
5-2-2 اثر اختلاف فشار در عرض غشاء بر شار تراوه غشاءهای UF 5 KDa و NF99
5-3 درصد دفع آنتوسیانین موجود در محلول99
5-3-1 درصد دفع غشاء های UF5KDa و NF100
5-4 اثر تغییرات اختلاف فشار برشفافیت تراوه100
فصل ششم ـ نتیجه گیری و پیشنهادات
6-1 نتیجه گیری102
6-2 پیشنهادات103
پیوست 1 درصد رطوبت نمونه ها 104
پیوست 2 مشخصات غشاء ها 105
پیوست 3 نتایج تغییرات شار 106
مراجع 107
شامل 111 صفحه فایل word
روش جداسازی غشائی روش نسبتاً جدیدی می باشد. جداسازی توسط غشاءها تا حدود 30 سال پیش از لحاظ تکنیکی به عنوان یک روش جداسازی چندان مورد توجه نبود. اما امروزه با پیشرفت این تکنولوژی ، فرآیندهای غشائی در محدوده وسیعی از کاربردها مثل صنایع داروئی و لبنیات، بیوتکنولوژی، نفت، گاز و ... استفاده می شوند و این کاربردها روز به روز افزایش می یابند. از جمله فرآیندهای غشائی می توان میکروفیلتراسیون ، اولترافیلتراسیون ، نانوفیلتراسیون ، اسمزمعکوس ، دیالیز ، الکترودیالیز ، جداسازی گازها و تراوش تبخیری و ... اشاره نمود. امروزه در بین فرآیندهای جداسازی غشائی فرایندهای سنتی مثل میکروفیلتراسیون ، اولترافیلتراسیون ، اسمزمعکوس موقعیت خود را تثبیت نموده اند. این در حالی است که فرآیند هایی مثل جداسازی گازها و تراوش تبخیری در مقیاس صنعتی به عنوان جایگزین تکنولوژی های جداسازی مرسوم توسعه فراوانی یافته اند و همچنین استفاده از زمینه های جدید مثل تقطیر غشائی و راکتورهای غشائی و ... مورد توجه قرار گرفته است.
مزایای تکنولوژی غشائی را می توان به صورت زیر بیان نمود:
1- مصرف انرژی عموماً پایین است.
2- جداسازی می تواند به صورت مداوم صورت پذیرد.
3- فرایندهای غشائی می توانند به راحتی با دیگر فرایندهای جداسازی ترکیب شوند.
4- جداسازی می تواند تحت شرایط آرام و ملایم صورت پذیرد.
5- خواص غشاء ها متنوع هستند و می توانند تعدیل گردند.
6- هیچ ماده اضافه کننده ای لازم نمی باشد.
البته باید اذعان داشت که علی رغم پیشرفت چشم گیر این تکنولوژی ، دانش فنی در مورد غشاء ها و پدیده های پیچیده واقع شونده در آنها راه زیادی تا تکمیل شدن دارد و تحقیقات زیادی باید صورت پذیرد تا مبنای محکمی برای طراحی های صنعتی فراهم گردد.
از مشکلات پیش روی این تکنولوژی می توان به موارد زیر اشاره نمود:
1- مشکل پلاریزاسیون غلظت و جرم گیری غشاء
2- عمر کوتاه غشاءها
3- انتخاب گری و شار پایین
2-2- غشاء
اگر چه تعریف دقیقی از غشاء مشکل می باشد ولی در یک تعریف عمومی غشاء را می توان به عنوان یک حایل انتخاب گر بین دو فاز تعریف کرد که انتخاب گری جز خصوصیات ذاتی غشاء می باشد. تعریف بالا در واقع تعریف ماکروسکوپی غشاء می باشد، زیرا هیچ اطلاعی راجع به ساختار غشاء و خصوصیات جداسازی آن نمی دهد. ولی در حال حاضر می توان گفت که جداسازی به علت اینکه غشاء قابلیت انتقال یک جز را سریع تر از اجزا دیگر دارد، انجام می شود و این تفاوت در قابلیت انتقال می تواند به علت تفاوت در شکل ، اندازه و ساختار شیمیایی و... مولکول های مخلوط باشد.
قبل از اینکه وارد بحث فرایندهای غشائی شویم ابتدا لازم به نظر می رسد بهتر باشد دید وسیع تری نسبت به خود غشاء داشته باشیم لذا در این قسمت مختصری راجع به این مورد توضیح داده می شود.
برای طبقه بندی مفید اطلاعات ممکن است غشاءها را از دیدگاه های مختلف دسته بندی نمود. نخستین دسته بندی غشاءها را براساس ماهیت آنها انجام می دهیم. در این طبقه بندی غشاءها به دوگروه اصلی غشاءهای بیولوژیکی و غشاءهای سنتز شده تقسیم می شوند. این تقسیم بندی واضح ترین تمایز ممکن بین غشاءها می باشد، زیرا این دو گروه غشاءها کاملاً از لحاظ ساختار و خصوصیات تابعی با هم متفاوت می باشند. به دلیل کاربردهای صنعتی غشاءهای سنتز شده به توضیح این گروه می پردازیم:
2-2-1 غشاءهای سنتز شده
غشاء های سنتز شده به دو گروه غشاء های آلی وغیر آلی تقسیم بندی می شوند غشاء های آلی شامل غشاء های پلیمری وغشاء های مایع می باشند وغشاءهای غیر آلی شامل غشاءهای سرامیکی، فلزی ، شیشه ای وزئولیتی می باشند.
2-2-1-1 غشاءهای آلی
اولین گروه غشاءهای آلی غشاءهای مایع می باشند که یک فیلم نازک مایع هستند که اجزا مخلوط در آن حل شده وسپس توسط نفوذ منتقل می شوند البته انتقال غالبا توسط حامل هائی که انتقال یک جزء را تسهیل می کنند مؤثر تر می شود. توجه ویژه ای این روز ها به غشاء های مایع می شود زیرا باعث حل بسیاری از مسائل جداسازی شده اند. مهم ترین گروه غشاءهای آلی غشاءهای پلیمری می باشند مواد پلیمری بسیارمتنوعی با خواص متفاوت که قابلیت کاربرد در جداسازی مواد مختلف را دارند موجود می باشد کاربرد مواد پلیمری در جداسازی غشائی بسیار زیاد می باشد.
پیشگفتار
فصل اول : کلیات
1-1- مقدمه
1-2- پیشینه تحقیق
1-3- ساختار پایان نامه
فصل دوم : غشاء و فرایندهای غشایی
2-1- مقدمه
2-2- غشاء
2-3- تقسیم بندی غشاءها بر اساس مورفولوژی و ساختار
2-4- انتخاب مواد به عنوان غشاء
2-5- مدول ها و کاربرد صنعتی غشاءها
2-5-1- مدول های تخت
2-5-2- مدول های لوله ای
2-6- بررسی اجمالی کاربردهای فرایندهای غشایی
فصل سوم: جداسازی غشایی گازها
3-1- مقدمه
3-2-جداسازی گازها
3-2-1-جداسازی گاز توسط غشاءهای متخلخل
3-2-2-جداسازی گازها توسط غشاءهای غیر متخلخل
3-3- جنبه های مختلف جداسازی
3-4-غشاءهای مورد استفاده در فرایند جداسازی گاز
3-5- کاربردهای فرایند جداسازی گاز
فصل چهارم: مبانی تئوری نفوذ
4-1-فرمولاسیون استفان ماکسول در نفوذ
4-2- انتقال از خلال غشاء های غیر متخلخل
4-3- مدل انحلالنفوذ ومعادلات رسوخ
4-4- نفوذ در غشا ءهای پلیمری
4-5- استفاده از یک رابطه تجربی
4-6- نفوذ چند جزئی
4-7- قانون تجربی فیک تعمیم یافته
4-8-مدلهای جذب برپلیمرهای شیشه ای
4-9- مدل هنری
4-10-مدل دو جزیی هنریلانگ بر مایر
4-11- مدلهای جذب مخلوط
4-12- مدل توسعه یافته فلوریها گینز
4-13- مدل توسعه یافته لانگ مایر
4-14- مدل توسعه هنریلانگ مایر
4-15- فرمولاسیون استفانماکسول برای تعیین معادلات فلاکس در نفوذ مخلوطهای چند جزئی
4-16- تعیین عناصر ماتریس ترمودینامیکی
4-17- حل مدل انتقال
4-18- تعیین عناصر ماتریس ترمودینامیکی دو جزئی
4-19- محاسبه مشتقات جزئی
فص
ل پنجم: خلاصه نتایج
5-1- خلاصه نتایج
فصل ششم: خروجی نرم افزار شبیه سازی فرایندهای غشایی membcalc
6-1-سیستم پروپانپروپیلن
6-2- سیستم متاندی اکسید کربن
6-3- سیستم اتاناتیلن
علائم و نشانه ها
زیرنویس ها
مراجع
شامل 170 صفحه فایل word