مطالعه آزمایشگاهی شیرین‌سازی آب شور به روش تقطیر غشایی با نیرو محرکه ترموالکتریک

این پژوهش به منظور بررسی امکان کاربرد روشی نوین برای تامین نیروی محرکه فرآیند شیرین سازی آب به روش تقطیر غشایی انجام گرفت. در این پژوهش، یک سامانه آب شیرین‌کن با روش تقطیر غشایی تماس مستقیم طراحی و ساخته شد. در این سامانه، از غشاهای آب گریز متخلخل پلی-وینیلیدن فلوراید (سایز منافذ 0.5 میکرومتر) و پلی-تترافلوئورو اتیلن (سایز منافذ 0.45 میکرومتر) با سطح موثر 12 سانتی‌متر مربع استفاده شد و انرژی گرمایشی و سرمایشی مورد نیاز این فرآیند از طریق پودمان ترموالکتریک به صورت همزمان تامین گردید. سپس برای بررسی تاثیر عامل‌های غلظت خوراک، نسبت شدت جریان گرم به سرد، زمان و نوع غشاء بر شار فراورده تراوش شده، درصد جداسازی نمک و انرژی مصرفی ویژه، طراحی آزمایش ها توسط نرم‌افزار design expert و با روش سطح پاسخ (rsm) و با استفاده از طرح مرکب مرکزی (ccd) انجام شد. بیش‌ترین تاثیر بر شار فراورده تراوش شده را به ترتیب نوع غشاء، غلظت خوراک، برهمکنش بین غلظت خوراک و نوع غشاء و نسبت شدت جریان گرم به سرد داشتند. برای غلظت معادل با آب دریا (35 گرم بر لیتر)، میزان شار فراورده تراوش شده به ترتیب از غشاهای پلی-وینیلیدن فلوراید و پلی-تترافلوئورو اتیلن در کم‌ترین حالت، 50.3 و 5.8 و در بیش‌ترین حالت، 141.1 و 16.3 کیلوگرم بر مترمربع.ساعت به‌دست آمد. درصد جداسازی نمک برای غشاء پلی-وینیلیدن فلوراید بیش از 88.1 درصد و برای پلی-تترافلوئورو اتیلن بیش از 99.6 درصد به‌دست آمد. بیش‌ترین اثر بر درصد جداسازی را نیز به ترتیب نوع غشاء، غلظت خوراک و برهمکنش بین غلظت خوراک و نوع غشاء داشتند. در بهترین شرایط عملیاتی، شار عبوری و انرژی مصرفی ویژه برای غشا پلی-وینیلیدن فلوراید به ترتیب برابر با 282.6 کیلوگرم بر مترمربع.ساعت و 299 کیلوژول بر کیلوگرم به‌دست آمد.

experimental evaluation of a thermo-electric assisted membrane distillation desalination system

this study is performed to evaluate the feasibility of a direct contact membrane distillation system with a new motive force. a thermos-electric assisted direct contact membrane distillation is designed and fabricated to desalinate a wide range of saline water by ptfe and pvdf membranes. the effective permeation area for this system is considered 12 cm2. the design of experiment is performed for this system based on response surface methodology by design expert software. the system is experimentally examined for different operating conditions based on the experimental set to predict its behavior. the results indicate that operating time has no significant effect on permeate flux and specific energy consumption, while, membrane material, feed concentration, and mass flow ratio have the most impact, respectively. based on the seawater concentration, ptfe and pvdf membranes fluxes are 5.8-16.3 and 50.3-141.1 kg/m2h, respectively. the maximum gained permeate flux and the minimum energy consumption for pvdf membrane are 282.6 kg/m2h and 299 kj/kg, respectively. for all operating conditions, salt rejections for ptfe and pvdf membrane are higher than 88.1 % and 99.6 %, respectively. this specific energy consumption is gained on maximum flux and is suitable compared to other similar desalination methods.