عنوان پایان نامه: فناوری نانو در فرایند تصفیه و نمک زدایی آبپايان نامه مهندسي مكانيكفرمت فایل: wordتعداد صفحات: 105شرح مختصر:در این پروژه به بررسی انواع روشهای شیرینسازی و نمکزدایی میپردازیم و راههای نوین و جدید بالابردن کارایی این دستگاه را بررسی میکنیم. از سالیان گذشته تکنولوژی شیرینسازی آب دریا مورد استفاده قرار میگیرد. اما باتوجه به هزینه بالای این فرایند و غیر اقتصادی بودن آن کمتر مورد توجه قرار گرفته است، اینک تلاش بر این است که با استفاده از نانوتکنولوژی و نانوفیلترینگ مصرف برق به ازای تولید هر متر مکعب آب شیرین را کاهش دهیم و با بالا بردن راندمان، امکان استفاده گسترده از این دستگاه را فراهم آوریم.فهرست مطالبچکیده......................................1فصل اول : اهمیت تصفیه آب و روش هایمقدمه .................................................21-1-اهمیت تصفیه اب ...................................21-2- نا خالصی های اب ........................................41-3- ویژگی های اب اشامیدنی ............................41-4- وضعیت ایران در شیرین سازی .................71-5- روش های تصفیه اب ...................111-5-1-روش شیمیایی .........................111-5-2-روش بیولوژیک ...................111-5-3- روش مکانیکی ......................121-5-3-1-روش های حرارتی ................121-5-3-2-روش غشائی .....................161-5-4- روش های ترکیبی ..........................19فصل دوم : اسمز معکوس و الکترودیالیز2-1- اسمز معکوس .................................202-1-1-اساس کار اسمز معکوس ...................202-1-2-مقایسه اسمزمعکوس بافیلتراسیون معمولی ........................242-1-3-انتخاب غشاء ...................................242-1-4- فرآیندها در روش اسمز معکوس ................262-1-4-1- پیش تصفیه.....................................262-1-4-2-تنظیم فشار ..................................262-1-4-3-جداسازی غشائی ............................262-1-4-4-پس تصفیه .........................................272-1-5-راه اندازی و نگهداری ...................................272-1-6-پیچیدگی دستگاه ..........................................282-1-7-هزینه ها .................................282-1-8-سودمندی فن اوری ..........................292-1-9-روش های بهبودبخشیدن عملکردغشاها.....................292-1-10-موارد کاربرد اسمز معکوس ..............................302-1-10-1-استفاده ازROدرتولیدآب دیالیز ................................302-1-10-2- شیرین سازی آب دریاجهت شرب ..................................302-1-10-3- بهبودکیفیت آب خام صنعتی ...................................322-1-11- مزایا ......................................................................322-1-12معایب ..............................................332-2-الکترودیالیز..................................................342-2-1-پارامترهای مهم درالکترودیالیز ...............................352-2-2-کاربردها و محدودیت الکترودیالیز ...............................36فصل سوم : مقایسه روش های مختلف با هم3-1- مقایسه روش های فراوری اب .......................................373-2- مقایسه روش های حرارتی و غشائی ......................................373-3- مقایسه سیستم های الکترودیالیز و اسمزمعکوس ............................403-4- تفاوت های بنیادین ....................................403-4-1-پیش تصفیه اب ..................................................413-4-2-دورهای تعویض غشاها ....................................433-4-3-مصرف برق (انرژی) ................................. 433-4-4- نتیجه ...............................................................443-5-ارزیابی اقتصادی تولیداب شیرین توسط روش های مختلف ....................443-6- نتیجه گیری نهایی و پیشنهادات ....................... 52فصل چهارم : بررسی روش های جدید تصفیه آب4-1- روش های جدید بکاررفته در اب شیرین کن ها ...........................544-2- روش های گرداوری انرژی خورشید ......................................554-2-1- تولید الکتریسیته .......................................554-2-2- تولید حرارت ....................................................554-2-2-1- استخر خورشیدی ..........................................554-2-2-2- کلکتور خورشیدی از نوع صفحه تخت ...................................564-2-2-3- کلکتور خورشیدی با لوله خلاء شده .................................574-2-2-4- کلکتورهای گرم کن هوا ........................................................574-2-2-5- کلکتورهای متمرکز کننده سهموی خطی ...........................................574-3- تکنولوژی شیرین کردن اب بااستفاده ازانرژی خورشیدی.....................................584-3-1- حوضچه های تقطیر خورشیدی .....................................................584-3-2- روش رطوبت زنی و رطوبت زدایی هوا HD ..............................584-4- انتخاب و طراحی یک سیستم نمونه .........................................594-5- انواع روش های ممکن برای افزایش قابلیت جذب رطوبت هوا در سیستمHD................604-6- اب شیرین کن های زیستی .................................604-6-1- انرژی زیستی ............................................. 614-8- انرژی در شیرین سازی اب ................................... 62فصل پنجم : فناوری نانو در تصفیه5-1- نانو تکنولوژی .....................................................665-2- شیرین سازی اب توسط نانو غشاء .....................................675-3- تصفیه اب به کمک نانو ذرات ..........................................685-4- تصفیه پساب های صنعتی .............................................695-5- تصفیه فاضلاب ها ..........................................................695-6- جیوه زدایی از اب .............................................................70فصل ششم : فیلترها6-1- فیلتراسیون ....................................................726-2- انواع فیلترها ..................................................................756-2-1-ویژگی های فیلترهای فشاری ......................................756-2-2- ویژگی های فیلترهای ثقلی ........................................766-3- علل عملکرد نا مطلوب فیلتر .........................................766-4- میکروفیلترینگ .............................................................776-4-1-کاربرد میکروفیلتراسیون درازبین بردن رنگ وکدورت..............................776-4-2-حذف الودگی میکرونی بااستفاده ازمیکروفیلتر........................806-4-3-مقایسه میکروفیلتراسیون با روشهای دیگر .............................806-5- اولترافیلترینگ UF............................................................816-5-1-کاربرد اولترافیلتر در تصفیه ابهای زیرزمینی و رودخانه ها ............826-5-2- اولترافیلتراسیون به عنوان پیش تصفیه .................................836-5-3-حذف مواد الی و رنگ با غشاهای اولترافیلتر .......................836-6- مقایسه اولترافیلتراسیون با سایر روش ها ...................................846-6-1-جداسازی میکروب ها با میکروفیلتراسیون و اولترافیلتراسیون ........................846-6-2-مقایسه اولترافیلتراسیون باروش های رقیب..........................856-7- نانو فیلترینگ ...................................................856-7-1-حذف سختی اب با استفاده از نانوفیلتراسیون....................................866-8- کنترل دبی عبوری از نانو تیوب ها ..........................................87منابع و مآخذ .............................................................89 فهرست اشکالشکل (2-1) اساس کار اسمز معکوس ............................................21شکل (2-2) جریان اسمزی ....................................................21شکل (2-3) فشار اسمزی ........................................................ 22 فهرست نمودارها نمودار(1-1)ظرفیت تولید آب نمکزدایی شده در کشور ..........................9نمودار(1-2) روشهای تصفیه آب ...................11 فهرست جداولجدول(1-1)مشخصات فیزیکی آب آشامیدنی ...........................................5جدول (1-2) حدود مجاز مواد شیمیایی سمی ...................................................5جدول(1-3)مشخصات سایر مواد شیمیایی در آب آشامیدنی.........................6جدول(1-4) مواد استفاده شده در ساخت غشاها سایر مواد شیمیایی در آب آشامیدنی پلیمری. 17جدول (1-5) مواد استفاده شده در ساخت غشاها سایر مواد شیمیایی در آب آشامیدنی غشای... 17جدول (2-1) درصد عبور نمکها از غشاهای اسمز معکوس ..................................23جدول (3-1) هزینه تامین آب شیرین توسط روشهای مختلف در بخش هایی از مناطق خشک آسیا ...45جدول (3-2) مقایسهای بین هزینههای شوریزدایی در منابع آبهای متفاوت ..................45جدول (3-3) مقایسه هزینهها در روشهای مختلف شوریزدایی جهت تهیه آب مورد نیاز صنعت ...........46جدول (3-4) انرژی مصرفی برای سه روش شیرین سازی آب..............................48جدول (3-5) پارامترهای مورد نظر در هزینههای روش MVC...................................49جدول (3-6) پارامترهای مورد نظر در هزینههای روش MVC.....................................49جدول (3-7) محاسبه هزینه شوریزدایی با استفاده از انواع مختلف رآکتورهای هستهای .........50جدول (3-8) درصد توزیع فاکتورهای قیمت............................................51جدول (4-1) هزینه تولید انرژی از منابع تجدیدپذیر و غیر تجدیدپذیر ......................63جدول (4-2) هزینه تولید انرژی از منابع تجدیدپذیر و غیر تجدیدپذیر ........................63جدول (4-3) هزینه تولید آب شیرین با روشهای مختلف ..........................65جدول(6-1)تغییرات پارامترهاپس ازفرایندمیکروفیلتراسیون.....................................78جدول (6-2) مقایسه اقتصادی فرایندهای فیلتراسیون ......................................81
پایان نامه فناوری نانو در فرایند تصفیه و نمک زدایی آب
عنوان پایان نامه: فناوری نانو در فرایند تصفیه و نمک زدایی آبپايان نامه مهندسي مكانيكفرمت فایل: wordتعداد صفحات: 105شرح مختصر:در این پروژه به بررسی انواع روشهای شیرینسازی و نمکزدایی میپردازیم و راههای نوین و جدید بالابردن کارایی این دستگاه را بررسی میکنیم. از سالیان گذشته تکنولوژی شیرینسازی آب دریا مورد استفاده قرار میگیرد. اما باتوجه به هزینه بالای این فرایند و غیر اقتصادی بودن آن کمتر مورد توجه قرار گرفته است، اینک تلاش بر این است که با استفاده از نانوتکنولوژی و نانوفیلترینگ مصرف برق به ازای تولید هر متر مکعب آب شیرین را کاهش دهیم و با بالا بردن راندمان، امکان استفاده گسترده از این دستگاه را فراهم آوریم.فهرست مطالبچکیده......................................1فصل اول : اهمیت تصفیه آب و روش هایمقدمه .................................................21-1-اهمیت تصفیه اب ...................................21-2- نا خالصی های اب ........................................41-3- ویژگی های اب اشامیدنی ............................41-4- وضعیت ایران در شیرین سازی .................71-5- روش های تصفیه اب ...................111-5-1-روش شیمیایی .........................111-5-2-روش بیولوژیک ...................111-5-3- روش مکانیکی ......................121-5-3-1-روش های حرارتی ................121-5-3-2-روش غشائی .....................161-5-4- روش های ترکیبی ..........................19فصل دوم : اسمز معکوس و الکترودیالیز2-1- اسمز معکوس .................................202-1-1-اساس کار اسمز معکوس ...................202-1-2-مقایسه اسمزمعکوس بافیلتراسیون معمولی ........................242-1-3-انتخاب غشاء ...................................242-1-4- فرآیندها در روش اسمز معکوس ................262-1-4-1- پیش تصفیه.....................................262-1-4-2-تنظیم فشار ..................................262-1-4-3-جداسازی غشائی ............................262-1-4-4-پس تصفیه .........................................272-1-5-راه اندازی و نگهداری ...................................272-1-6-پیچیدگی دستگاه ..........................................282-1-7-هزینه ها .................................282-1-8-سودمندی فن اوری ..........................292-1-9-روش های بهبودبخشیدن عملکردغشاها.....................292-1-10-موارد کاربرد اسمز معکوس ..............................302-1-10-1-استفاده ازROدرتولیدآب دیالیز ................................302-1-10-2- شیرین سازی آب دریاجهت شرب ..................................302-1-10-3- بهبودکیفیت آب خام صنعتی ...................................322-1-11- مزایا ......................................................................322-1-12معایب ..............................................332-2-الکترودیالیز..................................................342-2-1-پارامترهای مهم درالکترودیالیز ...............................352-2-2-کاربردها و محدودیت الکترودیالیز ...............................36فصل سوم : مقایسه روش های مختلف با هم3-1- مقایسه روش های فراوری اب .......................................373-2- مقایسه روش های حرارتی و غشائی ......................................373-3- مقایسه سیستم های الکترودیالیز و اسمزمعکوس ............................403-4- تفاوت های بنیادین ....................................403-4-1-پیش تصفیه اب ..................................................413-4-2-دورهای تعویض غشاها ....................................433-4-3-مصرف برق (انرژی) ................................. 433-4-4- نتیجه ...............................................................443-5-ارزیابی اقتصادی تولیداب شیرین توسط روش های مختلف ....................443-6- نتیجه گیری نهایی و پیشنهادات ....................... 52فصل چهارم : بررسی روش های جدید تصفیه آب4-1- روش های جدید بکاررفته در اب شیرین کن ها ...........................544-2- روش های گرداوری انرژی خورشید ......................................554-2-1- تولید الکتریسیته .......................................554-2-2- تولید حرارت ....................................................554-2-2-1- استخر خورشیدی ..........................................554-2-2-2- کلکتور خورشیدی از نوع صفحه تخت ...................................564-2-2-3- کلکتور خورشیدی با لوله خلاء شده .................................574-2-2-4- کلکتورهای گرم کن هوا ........................................................574-2-2-5- کلکتورهای متمرکز کننده سهموی خطی ...........................................574-3- تکنولوژی شیرین کردن اب بااستفاده ازانرژی خورشیدی.....................................584-3-1- حوضچه های تقطیر خورشیدی .....................................................584-3-2- روش رطوبت زنی و رطوبت زدایی هوا HD ..............................584-4- انتخاب و طراحی یک سیستم نمونه .........................................594-5- انواع روش های ممکن برای افزایش قابلیت جذب رطوبت هوا در سیستمHD................604-6- اب شیرین کن های زیستی .................................604-6-1- انرژی زیستی ............................................. 614-8- انرژی در شیرین سازی اب ................................... 62فصل پنجم : فناوری نانو در تصفیه5-1- نانو تکنولوژی .....................................................665-2- شیرین سازی اب توسط نانو غشاء .....................................675-3- تصفیه اب به کمک نانو ذرات ..........................................685-4- تصفیه پساب های صنعتی .............................................695-5- تصفیه فاضلاب ها ..........................................................695-6- جیوه زدایی از اب .............................................................70فصل ششم : فیلترها6-1- فیلتراسیون ....................................................726-2- انواع فیلترها ..................................................................756-2-1-ویژگی های فیلترهای فشاری ......................................756-2-2- ویژگی های فیلترهای ثقلی ........................................766-3- علل عملکرد نا مطلوب فیلتر .........................................766-4- میکروفیلترینگ .............................................................776-4-1-کاربرد میکروفیلتراسیون درازبین بردن رنگ وکدورت..............................776-4-2-حذف الودگی میکرونی بااستفاده ازمیکروفیلتر........................806-4-3-مقایسه میکروفیلتراسیون با روشهای دیگر .............................806-5- اولترافیلترینگ UF............................................................816-5-1-کاربرد اولترافیلتر در تصفیه ابهای زیرزمینی و رودخانه ها ............826-5-2- اولترافیلتراسیون به عنوان پیش تصفیه .................................836-5-3-حذف مواد الی و رنگ با غشاهای اولترافیلتر .......................836-6- مقایسه اولترافیلتراسیون با سایر روش ها ...................................846-6-1-جداسازی میکروب ها با میکروفیلتراسیون و اولترافیلتراسیون ........................846-6-2-مقایسه اولترافیلتراسیون باروش های رقیب..........................856-7- نانو فیلترینگ ...................................................856-7-1-حذف سختی اب با استفاده از نانوفیلتراسیون....................................866-8- کنترل دبی عبوری از نانو تیوب ها ..........................................87منابع و مآخذ .............................................................89 فهرست اشکالشکل (2-1) اساس کار اسمز معکوس ............................................21شکل (2-2) جریان اسمزی ....................................................21شکل (2-3) فشار اسمزی ........................................................ 22 فهرست نمودارها نمودار(1-1)ظرفیت تولید آب نمکزدایی شده در کشور ..........................9نمودار(1-2) روشهای تصفیه آب ...................11 فهرست جداولجدول(1-1)مشخصات فیزیکی آب آشامیدنی ...........................................5جدول (1-2) حدود مجاز مواد شیمیایی سمی ...................................................5جدول(1-3)مشخصات سایر مواد شیمیایی در آب آشامیدنی.........................6جدول(1-4) مواد استفاده شده در ساخت غشاها سایر مواد شیمیایی در آب آشامیدنی پلیمری. 17جدول (1-5) مواد استفاده شده در ساخت غشاها سایر مواد شیمیایی در آب آشامیدنی غشای... 17جدول (2-1) درصد عبور نمکها از غشاهای اسمز معکوس ..................................23جدول (3-1) هزینه تامین آب شیرین توسط روشهای مختلف در بخش هایی از مناطق خشک آسیا ...45جدول (3-2) مقایسهای بین هزینههای شوریزدایی در منابع آبهای متفاوت ..................45جدول (3-3) مقایسه هزینهها در روشهای مختلف شوریزدایی جهت تهیه آب مورد نیاز صنعت ...........46جدول (3-4) انرژی مصرفی برای سه روش شیرین سازی آب..............................48جدول (3-5) پارامترهای مورد نظر در هزینههای روش MVC...................................49جدول (3-6) پارامترهای مورد نظر در هزینههای روش MVC.....................................49جدول (3-7) محاسبه هزینه شوریزدایی با استفاده از انواع مختلف رآکتورهای هستهای .........50جدول (3-8) درصد توزیع فاکتورهای قیمت............................................51جدول (4-1) هزینه تولید انرژی از منابع تجدیدپذیر و غیر تجدیدپذیر ......................63جدول (4-2) هزینه تولید انرژی از منابع تجدیدپذیر و غیر تجدیدپذیر ........................63جدول (4-3) هزینه تولید آب شیرین با روشهای مختلف ..........................65جدول(6-1)تغییرات پارامترهاپس ازفرایندمیکروفیلتراسیون.....................................78جدول (6-2) مقایسه اقتصادی فرایندهای فیلتراسیون ......................................81