توسعه یک مدل ریاضی برای انتقال جرم در فرآیند جداسازی غشایی
یک پژوهشگر کشورمان موفق به توسعه یک مدل ریاضی برای انتقال جرم در فرآیند جداسازی غشایی شد.
سعید شیرازیان که این مدل‌سازی ریاضی را به عنوان بخشی از پایان‌نامه کارشناسی ارشد و دکتری خود انجام داده است در گفت‌گو با خبرنگار پژوهشی خبرگزاری دانشجویان ایران(ایسنا) گفت: در این طرح با توسعه مدل‌های انتقال جرم حاکم بر فرآیند جداسازی غشایی، با استفاده از معادلات ریاضی که پایه در معادلات پیوستگی و بقا در مهندسی شیمی دارند، رفتار جداسازی مایعات و گازها در فرآیندهای مختلف جداسازی، پیش‌بینی شد.
به گفته این پژوهشگر جوان، غشاهای پلیمری در فرآیند جداسازی استفاده می‌شوند و ممکن است بر حسب ساختار و نوع پلیمر آنها، طیف گسترده‌ای از کاربری‌ها مانند مصارف پزشکی (برای استفاده در جراحی‌های ترمیمی و یا همودیالیز بیماران کلیوی) و یا صنایع (جداسازی هیدروکربن‌های سنگین از گاز طبیعی و یا تولید الکتریسیته) داشته باشند. مهم‌ترین خصوصیت این غشاها از نظر عملکرد در سیستم جداسازی، تراوش‌پذیری و گزینش‌پذیری آنهاست.
وی که با ارائه این طرح رتبه دوم پژوهش‌های بنیادی جشنواره جوان خوارزمی را از آن خود کرده است، گفت: تمرکز اصلی این طرح بر روی غشاهای پلیمری بوده است که در فرآیندهای جداسازی و عمدتاً در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی برای رسیدن به خلوص بالای اجزای مواد به کار می‌روند.
شیرازیان با اشاره به اینکه طرح بر روی غشاهای پلیمری متخلخل و غیرمتخلخل انجام شده است، اظهار کرد: در غشاهای غیر متخلخل مکانیزم اصلی، مکانیزم انحلال- نفوذ است که بر اساس آن ماده هنگام عبور از غشا ابتدا در غشا حل شده و سپس نفوذ مولکولی آن انجام می‌شود.
به گفته وی این نفوذ مولکولی به جزء نفوذکننده و زنجیره پلیمری بستگی دارد که تا چه اندازه نسبت به یکدیگر تمایل و تقارب داشته باشند تا بتوانند از بین اجزای پلیمر نفوذ کنند.
او بر این اساس یک مدل ارائه کرده است که برای پیش‌بینی رفتار جداسازی مایعات و گازها در فرآیند جداسازی، برهم‌کنش مولکول‌ها با یکدیگر و برهم‌کنش مولکول‌ها با زنجیره‌های پلیمری را در نظر می‌گیرد.
این پژوهشگر جوان افزود: در دسته غشاهای متخلخل که در واقع خلل و فرج زیادی دارند، اندازه حفرات غشاها مهم است. هر چه اندازه غشاها به قطر سینتیکی مولکول‌ها نزدیکتر باشد، مکانیزم تغییر می‌کند و از نفوذ مولکولی دور می‌شود. در این زمینه نیز یک مدل ریاضی توسعه داده شده است که می‌تواند برهم‌کنش اجزای نفوذکننده و همین طور برهم‌کنش اجزا با دیواره غشا را به خوبی پیش‌بینی کند.
به گفته وی از این طرح مقالات علمی مختلفی استخراج شده است و مقایسه داده‌های تئوری و عملی آن دقت بالای مدل‌ها را تصدیق می‌کند.
یک پژوهشگر کشورمان موفق به توسعه یک مدل ریاضی برای انتقال جرم در فرآیند جداسازی غشایی شد.
سعید شیرازیان که این مدل‌سازی ریاضی را به عنوان بخشی از پایان‌نامه کارشناسی ارشد و دکتری خود انجام داده است در گفت‌گو با خبرنگار پژوهشی خبرگزاری دانشجویان ایران(ایسنا) گفت: در این طرح با توسعه مدل‌های انتقال جرم حاکم بر فرآیند جداسازی غشایی، با استفاده از معادلات ریاضی که پایه در معادلات پیوستگی و بقا در مهندسی شیمی دارند، رفتار جداسازی مایعات و گازها در فرآیندهای مختلف جداسازی، پیش‌بینی شد.
به گفته این پژوهشگر جوان، غشاهای پلیمری در فرآیند جداسازی استفاده می‌شوند و ممکن است بر حسب ساختار و نوع پلیمر آنها، طیف گسترده‌ای از کاربری‌ها مانند مصارف پزشکی (برای استفاده در جراحی‌های ترمیمی و یا همودیالیز بیماران کلیوی) و یا صنایع (جداسازی هیدروکربن‌های سنگین از گاز طبیعی و یا تولید الکتریسیته) داشته باشند. مهم‌ترین خصوصیت این غشاها از نظر عملکرد در سیستم جداسازی، تراوش‌پذیری و گزینش‌پذیری آنهاست.
وی که با ارائه این طرح رتبه دوم پژوهش‌های بنیادی جشنواره جوان خوارزمی را از آن خود کرده است، گفت: تمرکز اصلی این طرح بر روی غشاهای پلیمری بوده است که در فرآیندهای جداسازی و عمدتاً در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی برای رسیدن به خلوص بالای اجزای مواد به کار می‌روند.
شیرازیان با اشاره به اینکه طرح بر روی غشاهای پلیمری متخلخل و غیرمتخلخل انجام شده است، اظهار کرد: در غشاهای غیر متخلخل مکانیزم اصلی، مکانیزم انحلال- نفوذ است که بر اساس آن ماده هنگام عبور از غشا ابتدا در غشا حل شده و سپس نفوذ مولکولی آن انجام می‌شود.
به گفته وی این نفوذ مولکولی به جزء نفوذکننده و زنجیره پلیمری بستگی دارد که تا چه اندازه نسبت به یکدیگر تمایل و تقارب داشته باشند تا بتوانند از بین اجزای پلیمر نفوذ کنند.
او بر این اساس یک مدل ارائه کرده است که برای پیش‌بینی رفتار جداسازی مایعات و گازها در فرآیند جداسازی، برهم‌کنش مولکول‌ها با یکدیگر و برهم‌کنش مولکول‌ها با زنجیره‌های پلیمری را در نظر می‌گیرد.
این پژوهشگر جوان افزود: در دسته غشاهای متخلخل که در واقع خلل و فرج زیادی دارند، اندازه حفرات غشاها مهم است. هر چه اندازه غشاها به قطر سینتیکی مولکول‌ها نزدیکتر باشد، مکانیزم تغییر می‌کند و از نفوذ مولکولی دور می‌شود. در این زمینه نیز یک مدل ریاضی توسعه داده شده است که می‌تواند برهم‌کنش اجزای نفوذکننده و همین طور برهم‌کنش اجزا با دیواره غشا را به خوبی پیش‌بینی کند.
به گفته وی از این طرح مقالات علمی مختلفی استخراج شده است و مقایسه داده‌های تئوری و عملی آن دقت بالای مدل‌ها را تصدیق می‌کند.