Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Moheb
احمد محب (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammadjavad Nouri
محمدجواد نوری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Synthesis and Performance Evaluation of Tubular Alumina Ceramic Membrane with Nano-Size Surface Pores for Separation of Hexane from Vegetable Oil
During past two decades, membrane developed from lab scale tools to extended industrial product that has verity of applications like desalination of seawater, industrial waste water treatment and also food industries. Membrane separation processes have advantages over conventional separation processes, including energy savings, the selectivity of the compounds obtained, the possibility of separation of thermolabile compounds, the simplicity of operating the system and a relatively easy scale up from lab to industrial scale. In contrast to the conventional refining process, the membrane process can be conducted at low temperatures, preserving the heat sensitive components of technological interest of the oil, such as natural antioxidants. A more stable product, with thus better quality can be obtained using membranes. Inherently Ceramic membranes have more stability than polymeric membranes, thus widespread investigations carried on manufacturing and development of Ceramic membranes nowadays. The capabilities of ceramic membranes include high-temperature durability, sufficient mechanical strength, chemical inertness, organic solvent resistance and unique surface characteristics. Furthermore, these membranes are resistant to biological attack and steam sterilization so that there is less likelihood of bacteria contamination. Such a feature is highly attractive for the food and pharmaceutical industries. In this study, manufacturing of a tubular alumina ceramic membrane by modified gel-casting method followed by dip-coating method to decrease the surface pore size and using gelatin as a gelling agent was investigated. In this work, optimum amount of dolapix dispersant for 50% Wt of alumina slurry was indicated as 00/65 grams dolapix per 100grams of alumina. The optimum amount of gelling agent (gelatin) and it’s dissolving temperature was investigated and 8%W gelatin based on the total used water which dissolved in 60centigrade was achieved. This amount and temperature made a prosity about 64% in substrate. For the next level of experiment, increasing the physical stability of membrane was investigated and the optimum amount of nano particle SiO 2 to be added to the slurry was measured 3%W based on the total alumina powder used in slurry. This amount increased the final physical stability of the membrane seven times more than before. The liquid desicant method was used for initial drying of the membrane and the effective parameters on drying speed and the amount of removal water were investigated.one of these effective parameters was the concentration of poly ethylene glaycol in desicant solution and the optimum concentration achieved was 15%W. Dip-coating method was used for surface modification of made membrane, thus an accurate machine was made to do this process as well. The slurry used for coating process was made from three different alumina particle size and the membranes were coated up to three times to achieve the desired pore size. The final membranes were used to separate hexane from vegetable oil and an oil rejection up to 44% and a permeation flux up to 11kg/m 2 h was achieved. Keywords : Ceramic membrane, Gel-casting, Dip-coating, hexane separation from oil
طی دو دهه ی گذشته، غشاها از ابزاری آزمایشگاهی، به محصولی صنعتی با کاربردهای فراوان از جمله نمک زدایی از آب شور، استفاده در صنایع غذایی و تصفیه ی پساب های صنعتی تبدیل شده اند. فرآیندهای جداسازی غشایی نسبت به روش های مرسوم جداسازی، دارای مزیت هایی می باشند که از جمله ی این مزایا می توان به مصرف کمتر انرژی، انتخاب پذیر بودن زیاد محصول بدست آمده، قابلیت جداسازی موادی که در اثر دما دچار تغییر می شوند، استفاده و کارکرد آسان سیستم و انتقال آن از حالت آزمایشگاهی به حالت صنعتی اشاره کرد. بر خلاف روش های مرسوم، فرآیندهای غشایی در دماهای پایین انجام می شوند و قابلیت جداسازی مواد حساس به دما را ممکن می کنند و یک محصول با کیفیت با ماندگاری بیشتر را تولید می کنند. از آنجا که غشاهای سرامیکی ذاتاً دارای پایداری بیشتری نسبت به غشاهای پلیمری هستند امروزه تحقیقات گسترده ای بر روی ساخت و توسعه غشاهای سرامیکی انجام می شود. از جمله ویژگی های غشاهای سرامیکی می نوان به تحمل دمایی بالا، مقاومت مکانیکی مناسب، خنثی بودن شیمیایی، مقاوم بودن در برابر حلال های آلی و داشتن سطحی با خواص یک پارچه اشاره کرد. علاوه بر موارد ذکرشده، غشاهای سرامیکی در برابر حملات بیولوژیکی و استرلیزه شدت توسط بخار مقاوم بوده و به همین دلیل کمتر دچار آلودگی بوسیله ی باکتر ها قرار می گیرند. این ویژگی ها غشاهای سرامیکی را به یک ابزار مناسب برای صنایع غذایی و دارویی تبدیل کرده است. در این تحقیق ساخت پایه های سرامیکی لوله ای آلومینا، از روش قالب ریزی ژلی اصلاح شده با کاربرد ژلاتین به عنوان عامل ژل کننده صورت گرفت. در این کار مقدار بهینه عامل پراکنده ساز برای یک دوغاب 50% وزنی آلومینا، مقدار 65/00 گرم دولاپیکس به ازای 100 گرم پودر آلومینای استفاده شده، تعیین شد. مقدار بهینه عامل ژل کننده و دمای مناسب برای انحلال آن در آب و همچنین تاثیر این عوامل بر ساختار و تخلخل و مقاومت فیزیکی نهایی قطعه مورد بررسی قرار گرفت و مقدار 8% وزنی ژلاتین به ازای آب نهایی استفاده شده که در دمای 60 درجه سانتیگراد در آب حل شده، به عنوان مقدار بهینه مشخص شده است که تخلخلی در حدود 64% را ایجاد می کند. در مرحله بعدی چگونگی افزایش مقاومت فیزیکی غشای ساخته شده و شرایط پخت نهایی قطعه مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد که میزان تخلخل با افزایش دمای انحلال ژلاتین در آب و افزایش میزان ژلاتین حل شده در دوغاب افزایش یافته و با افزودن مقدار مناسب نانوذره SiO 2 به دوغاب، استحکام نهایی قطعه در حدود 7 برابر بیشتر می شود. برای خشک کردن اولیه قطعات از روش دسیکانت مایع استفاده شد و در همین راستا عوامل موثر بر سرعت خشک شدن و آب گیری از قطعه مانند غلظت پلی اتیلن گلایکول در محلول دسیکانت مورد بررسی قرار گرفت که مقدار بهینه برای غلظت پلی اتیلن گلایکول در محلول، مقدار 15% وزنی اندازه گیری شد. برای اصلاح سطح پایه های ساخته شده، از پوشش دهی به روش غوطه وری استفاده شد که به همین منظور یک دستگاه بسیار دقیق برای انجام این کار طراحی و ساخته شد و قطعات تا سه مرتبه با دوغاب های ساخته شده با پودرهای با اندازه ذرات مختلف لایه نشانی شدند تا منافذ سطحی آنها به اندازه ی مطلوب برسد. غشاهای ساخته شده در جداسازی هگزان از روغن خام گیاهی مورد استفاده قرار گرفت. با استفاده از این غشاها به میزان پس زنی روغن تا 48% و شار جریان تراوه حدود 11 کیلوگرم بر ساعت بر مترمربع دست یافته شد. کلمات کلیدی:1-غشای سرامیکی 2- قالب ریزی ژلی 3- پوشش دهی به روش غوطه وری 4-جداسازی هگزان از روغن

ارتقاء امنیت وب با وف بومی