faridbensaeed
25th December 2008, 03:44 PM
تعريف غشاء
بنا به تعريف غشاء لايه اي نازک است که مي تواند اجزاي يک سيال را به طور انتخابي از آن جدا نمايد. به عبارت ديگر غشاء وسيله اي است که جداسازي مواد را عموماً براساس اندازه هاي مولکولي آنها ممکن مي سازد. در اين فرآيند علاوه بر اندازه، عوامل ديگري نيز دخالت دارند.
در يک فرآيند غشايي عموماً دو فاز وجود دارد که به وسيله فاز سوم (غشاء) به طور فيزيکي از هم جدا شده اند. غشاء انتقال جرم بين دو فاز را کنترل مي نمايد. فازها به صورت مخلوطي از اجزا مي باشند. يکي از اجزاي موجود در مخلوط بيش از سايرين انتقال مي يابد. به عبارت ديگر غشاء نسبت به يکي از اجزا انتخابگر است. در اين صورت انتقال آن جزء از يک فاز به فاز ديگر توسط غشاء انجام خواهد شد. به اين ترتيب يکي از فازها غني از آن جزء و ديگري از آن تهي مي گردد. به طور خلاصه دو عمل اصلي که توسط غشاء انجام مي شود عبارتند از: نفوذپذيري يا تراوش(permeability) و انتخابگري يا گزينش پذيري (selectivity). فرآيندهايي که بر اساس استفاده از غشاها پايه گذاري شده اند مي توانند در کاربرد و نيز نيروي محرکهء لازم براي انجام جداسازي کاملاً متفاوت باشند. انتقال جرم در طول يک غشاء ممکن است بوسيله نفوذ و يا جابجايي حاصل شود. جابجايي مي تواند در اثر اختلاف پتانسيل الکتريکي، غلظت، فشار يا درجه حرارت انجام شود.
2-1-2- انواع فرايندهاي جداسازي غشايي
1. اسمز معكوس:
از اين نوع غشاء براي جدا سازي املاح با وزن مولكولي پائين از حلال ها و به طور خاص از حلال آب استفاده مي شود. املاح زدائي از آبهاي شور با استفاده از اين روش بيشتر از 99 درصد مي باشد. به همين دليل جهت شيرين سازي آب دريا و آبهاي ديگر از اين روش استفاده مي شود.
2. نانوفيلتراسيون:
از اين غشاء جهت حذف مواد و ذرات بزرگتر از 10 انگستروم استفاده مي شود. در واقع از اين روش براي جدا سازي مولكولهاي آلي با وزن مولكولي متوسط و همچنين آنيونها و كاتيونهاي دو ظرفيتي و بيشتر استفاده مي شود.
3. اولترافيلتراسيون:
يکي از فرآيند هاي مهم غشايي است که نيروي محرکه آن اختلاف فشار در طرف از اين نوع غشاء براي جدا سازي املاح با وزن مولكولي پائين از حلال ها و به طور خاص از حلال آب استفاده مي شود. املاح زدائي از آبهاي شور با استفاده از اين روش بيشتر از 99 درصد مي باشد. به همين دليل جهت شيرين سازي آب دريا و آبهاي ديگر از اين روش استفاده مي شود.
مي باشد. از اين نوع غشاء براي جداسازي ماكرو مولكولهايي با اندازه بين 20 تا 1000 انگستروم به كار مي رود. در اين روش كلوئيدها، پروتئين ها، مواد ميكروبي بيماري زا و مولكول هاي آلي بزرگ كه وزن مولكولي آن بين 1000 تا 100000 است جداسازي مي شوند. همچنين از اين فرآيند در در عمليات تصفيه، تغليظ و تفکيک مي توان استفاده کرد.
4. ميكروفيلتراسيون:
يکي از فرآيندهاي مهم غشايي مي باشد که نيروي محرکه آن اختلاف فشار است. اين روش براي جداسازي ذرات 2/0 الي 20 ميكرون به كار مي رود.دراين روش معمولاً مواد معلق كلوئيدي جدا مي شود و مواد حل شده و ذرات ماكرو مولكول عبور مي كند. از اين روش براي جداسازي باكتريها مواد معلق و مواد پليمري استفاده مي شود.
5. دياليز:
يک فرآيند غشايي است که در آن اجزاي کوچک به واسطه اختلاف غلظت، با شدتي بيش از اجزاء بزرگ از غشاء نيمه تراوا عبور مي کنند. اگر محلول گيرنده که دياليز کننده ناميده مي شود مرتباً تعويض نگردد، غلظت اجزاء در دو طرف غشاء مساوي شده و نيروي محرکه جداسازي از بين مي رود.
6. الكترودياليز:
يک فرآيند جداسازي الکتروشيميايي است که يونها داراي بار مشخصي را از يونهاي داراي بار مخالف جدا مي سازد. الکترودياليز بر پايه مهاجرت يونها از درون غشاهاي تبادل يوني در اثر اعمال الکتريسيته بنا شده است. در اين فرآيند يونها در اثر پتانسيل الکتريکي از غشاء از محلول با غلظت کم به محلول با غلظت زياد منتقل مي شوند.
خالص سازي يک محلول در فرآيند الکترودياليز همانند دياليز از طريق جداسازي ماده حل شونده نامطلوب با استفاده از غشاء انجام مي شود. اين در حالي است که تصفيه محلول در بسياري از فرآيندهاي غشايي همانند اسمز معکوس و الترا فيلتراسيون از طريقانتقال حلال از درون غشاء و با عدم عبور اجزاء حل شونده صورت مي گيرد
بنا به تعريف غشاء لايه اي نازک است که مي تواند اجزاي يک سيال را به طور انتخابي از آن جدا نمايد. به عبارت ديگر غشاء وسيله اي است که جداسازي مواد را عموماً براساس اندازه هاي مولکولي آنها ممکن مي سازد. در اين فرآيند علاوه بر اندازه، عوامل ديگري نيز دخالت دارند.
در يک فرآيند غشايي عموماً دو فاز وجود دارد که به وسيله فاز سوم (غشاء) به طور فيزيکي از هم جدا شده اند. غشاء انتقال جرم بين دو فاز را کنترل مي نمايد. فازها به صورت مخلوطي از اجزا مي باشند. يکي از اجزاي موجود در مخلوط بيش از سايرين انتقال مي يابد. به عبارت ديگر غشاء نسبت به يکي از اجزا انتخابگر است. در اين صورت انتقال آن جزء از يک فاز به فاز ديگر توسط غشاء انجام خواهد شد. به اين ترتيب يکي از فازها غني از آن جزء و ديگري از آن تهي مي گردد. به طور خلاصه دو عمل اصلي که توسط غشاء انجام مي شود عبارتند از: نفوذپذيري يا تراوش(permeability) و انتخابگري يا گزينش پذيري (selectivity). فرآيندهايي که بر اساس استفاده از غشاها پايه گذاري شده اند مي توانند در کاربرد و نيز نيروي محرکهء لازم براي انجام جداسازي کاملاً متفاوت باشند. انتقال جرم در طول يک غشاء ممکن است بوسيله نفوذ و يا جابجايي حاصل شود. جابجايي مي تواند در اثر اختلاف پتانسيل الکتريکي، غلظت، فشار يا درجه حرارت انجام شود.
2-1-2- انواع فرايندهاي جداسازي غشايي
1. اسمز معكوس:
از اين نوع غشاء براي جدا سازي املاح با وزن مولكولي پائين از حلال ها و به طور خاص از حلال آب استفاده مي شود. املاح زدائي از آبهاي شور با استفاده از اين روش بيشتر از 99 درصد مي باشد. به همين دليل جهت شيرين سازي آب دريا و آبهاي ديگر از اين روش استفاده مي شود.
2. نانوفيلتراسيون:
از اين غشاء جهت حذف مواد و ذرات بزرگتر از 10 انگستروم استفاده مي شود. در واقع از اين روش براي جدا سازي مولكولهاي آلي با وزن مولكولي متوسط و همچنين آنيونها و كاتيونهاي دو ظرفيتي و بيشتر استفاده مي شود.
3. اولترافيلتراسيون:
يکي از فرآيند هاي مهم غشايي است که نيروي محرکه آن اختلاف فشار در طرف از اين نوع غشاء براي جدا سازي املاح با وزن مولكولي پائين از حلال ها و به طور خاص از حلال آب استفاده مي شود. املاح زدائي از آبهاي شور با استفاده از اين روش بيشتر از 99 درصد مي باشد. به همين دليل جهت شيرين سازي آب دريا و آبهاي ديگر از اين روش استفاده مي شود.
مي باشد. از اين نوع غشاء براي جداسازي ماكرو مولكولهايي با اندازه بين 20 تا 1000 انگستروم به كار مي رود. در اين روش كلوئيدها، پروتئين ها، مواد ميكروبي بيماري زا و مولكول هاي آلي بزرگ كه وزن مولكولي آن بين 1000 تا 100000 است جداسازي مي شوند. همچنين از اين فرآيند در در عمليات تصفيه، تغليظ و تفکيک مي توان استفاده کرد.
4. ميكروفيلتراسيون:
يکي از فرآيندهاي مهم غشايي مي باشد که نيروي محرکه آن اختلاف فشار است. اين روش براي جداسازي ذرات 2/0 الي 20 ميكرون به كار مي رود.دراين روش معمولاً مواد معلق كلوئيدي جدا مي شود و مواد حل شده و ذرات ماكرو مولكول عبور مي كند. از اين روش براي جداسازي باكتريها مواد معلق و مواد پليمري استفاده مي شود.
5. دياليز:
يک فرآيند غشايي است که در آن اجزاي کوچک به واسطه اختلاف غلظت، با شدتي بيش از اجزاء بزرگ از غشاء نيمه تراوا عبور مي کنند. اگر محلول گيرنده که دياليز کننده ناميده مي شود مرتباً تعويض نگردد، غلظت اجزاء در دو طرف غشاء مساوي شده و نيروي محرکه جداسازي از بين مي رود.
6. الكترودياليز:
يک فرآيند جداسازي الکتروشيميايي است که يونها داراي بار مشخصي را از يونهاي داراي بار مخالف جدا مي سازد. الکترودياليز بر پايه مهاجرت يونها از درون غشاهاي تبادل يوني در اثر اعمال الکتريسيته بنا شده است. در اين فرآيند يونها در اثر پتانسيل الکتريکي از غشاء از محلول با غلظت کم به محلول با غلظت زياد منتقل مي شوند.
خالص سازي يک محلول در فرآيند الکترودياليز همانند دياليز از طريق جداسازي ماده حل شونده نامطلوب با استفاده از غشاء انجام مي شود. اين در حالي است که تصفيه محلول در بسياري از فرآيندهاي غشايي همانند اسمز معکوس و الترا فيلتراسيون از طريقانتقال حلال از درون غشاء و با عدم عبور اجزاء حل شونده صورت مي گيرد