دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
در صنعت از فرآیند اولترافیلتراسیون برای جدا سازی مولکولهای بزرگ( ماکرو مولکولها) نظیر تصفیه فاضلاب، تولید آب خیلی خالص، تولید پنیر، بازیابی پروتئین آب پنیر، شفاف سازی آب میوه ها، پالایش و جداسازی خون حیوانات، فرآوری و شفاف سازی ماءالشعیر، محلولهای سرکه و ژلاتینی ، بازیافت پروتئین سیب زمینیغ بازیافت رنگدانه ها در رنگهای موقعیت الکترود، تصفیه و بازیافت امولسیون روغن و لاتکس، تصفیه پساب صنایع چسب، بازیافت رزینها و... استفاده می شود.
علاوه بر موارد ذکر شده، یکی از مصارف عمده اولترافیلتراسیون، صنعت بیوتکنولوژی
می باشد چون در فرایندهای پائین دستی بیوتکنولوژی، محصول غلظت کمی داردو با مواد دیگر نیز مخلوط است بنابراین محصول باید از میان محصولات جانبی، افزودنیها. سوبسترا و جرم سلولی جدا گردد. معمولاً اولترافیلتراسیون، فیلتراسیون و سانتریفوژ در این فرایندها کاربرد دارد. البته فرآیند اوالترافیلتراسیون جایگزین مناسبی برای بازیافت محصول بویژه جداسازی پروتئین ها(آنزیمها) و دیگر مواد کلوئیدی است. معمولاً سه مرحله در جداسازی پائین دستی وجود دارد جداسازی اولیه شامل شفاف سازی برات و جداسازی محصول از سلول و اجزاء سلول و اجزاء سلول است. مرحله دوم تغلیظ محصول رقیق شده و نهایتاً خالص سازی نهایی محصول، اولترافیلتراسیون در هر سه مرحله می تواند بکار گرفته شود.
در مقیاس صنعتی اولترافیلتراسیون برای جداسازی باکتریها از برات فیلتراسیون، در تولید اسیدهای آمینه و آنتی بیوتیکها کاربرد دارد. موادی نظیر پروتئینها، آنزیمها و هورمونهای پلی پتید با بازده عالی توسط اولترافیلتراسیون تغلیظ می شوند، برای حذف پیروژن ها از محصولات مورد نیاز برای القا نیز اولترافیلتراسیون کاربرد دارد.
یکی دیگر از کاربردهای اولترافیلتراسیون، جداسازی آنزیم ها از محصول در بیوراکتورهای غشایی است این بیوراکتورها در ابتدا برای هیدرولیز آنزیمی لاکتوز، ساکاریفیکاسیون سلولز، نشاسته و... بکار گرفته می شدند، بعدها استفاده از آنزیمهای تثبت شده درون غشاهای اسفنجی بویژه فیبرهای تو خالی نیز توسعه یافت در این فرایند سوبسترا بداخل غشاء نفوذ نموده و توسط آنزیم تثبت شده کاتالیز می گردد. خلاصه ای از کاربردهای مهم اولترافیلتراسیون در جدول ذیل ذکر شده است.
عوامل کاهش فلاکس در اولترافیلتراسیون
در عملیات اولترافیلتراسیون ، بالا بودن انتخابگری غشاء و همچنین بالا بودن فلاکس سیال تراوشی از غشاء یک مزیت بشمار می رود. در اینجا منظور از انتخابگری این است که غشاء قادر باشد بخوبی مولکولهای مورد نظر را نگهدارد و به سایر مولکولها اجازه عبور از میان حفره های خود را بدهد. فلاکس تراوشی نیز به مقداری از سیال که در واحد زمان از واحد غشاء عبور می کند، گفته می شود. با این تعاریف مشخص است که بالا بودن فلاکس تراوشی، ظرفیت فرآوری یک واحد اولترافیلتراسیون را افزایش می دهد و بالا بودن انتخابگری غشاء اطمینان از یک جداسازی نسبی مناسب را فراهم می سازد. با توجه به اینکه اولترافیلتراسیون ، نیروی محرکه مورد نیازجهت انتقال جرم، اختلاف فشار می باشد، بنابراین برای یک محلول خاص با نسبت اجزای بزرگ و کوچک معین و یک غشاء مناسب ، میزان فلاکس تراوشی از میان غشاء با اختلاف فشار اعمال شده در دو سوی غشاء متناسب است.
(1-1)
در رابطه (J) فلاکس تراوشی اختلاف فشار در طرفین غشاء است.
بنابراین اگر تنها عامل مقاوم در برابر عبور سیال، خود غشاء در نظر گرفته شود معادله (1-1) بصورت زیر نوشته خواهد شد:
(1-2)
در این رابطه و یسکوزیته سیال و مقاومت غشائ می باشد. معادله (1-2) این انتظار را بوجود می آورد که برای یک خوراک مشخص و غشاء مناسب ، با افزایش اختلاف فشار بتوان بطور نامحدودی میزان فلاکس تراوشی را افزایش داد.
همچنین در این رابطه ، هیچ گونه عبارتی که وابستگی میزان فلاکس تراوشی را با پارامتر زمان نسبت دهد، وجود ندارد این در حالیست که پیش بینی این معادله با نتیجه عملی سازگار نیست. در واقع وقوع پدیده هایی باعث می شوند که میزان اختلاف فشاری که برای عملیات قابل استفاده است، محدود گردد. و همچنین تحت بهترین شرایط بکارگیری فرایند، میزان فلاکس تراوشی زمان کاهش یابد.
در این فصل ، هدف معرفی عوامل موثر در محدود کردن فلاکس ترواشی از میان غشاء و روشهای کاهش اثرات آنها می باشد. همچنین با توجه به موضوع این تحقیق سعی شده است که اثر این عوامل در اوالترافیلتراسیون محلولهای پروتئین با حساسیت بیشتری دنبال شود.
پلاریزاسیون غلظتی
تناسب خطی بین فلاکس تراوشی و اختلاف بر طبق معادله (1-2) در عمل مشاهده نمی گردد. در فشارهای پائین فلاکس عبوری از غشاء با افزایش فشار، تقریباً بصورت خطی افزایش پیدا می کند، اما از یک محدوده مشخص به بعد، فلاکس به سمت یک حد نهایی میل می کند که به آن فلاکس محدود شده گفته می شود این امر نشان دهنده آن است که افزایش فشار باعث تقویت یم عامل بازدارنده برای نفوذ گشته تا جائیکه این عامل کنترل انتقال جرم را در دست می گیرد، این عامل بازدارنده پلاریزاسیون غلظتی نامیده می شود. پلاریزاسیون غلظتی ناشی از تراکم مولکولها ذرات در پشت غشاء در برابر عبور این مولکولها از خود مقاومت نشان می دهند. بنابراین افزایش فشار، افزایش شدید غلظت در این لایه را به دنبال خواهد داشت. البته بالا بودن غلظت در این لایه نسبت به توده محلول، خود باعث نفوذ معکوس مولکولها به داخل توده خواهد شد. حتی در شرایط پایدار نیز یک لایه مرزی غلظتی وجود دارد که همانند سدی در برابر عبور مولکولهای از خود مقاومت نشان می دهد. این پدیده برگشت ناپذیراست و با کاهش فشار عملیاتی، ضخامت لایه پلاریزاسیون غلظتی ودر نتیجه مقاومت آن نیز کاهش می یابد.
مدلسازی پلاریزاسون غلظتی
پلاریزاسیون غلظتی نقش مهمی در محدود ساختن میزان تراوش از غشاء دارد، به همین علت ضروری است که تحلیلی دقیق از این پدیده و عوامل مؤثر در شدت آن در اختیار باشد تا بتوان در صورت امکان اثرات آن را کاهش داد.
در حال حاضر مدلهای زیادی برای توصیف این پدیده ارائه شده است از جمله مدل فیلتراسیون، مدل مقاومت لایه مرزی، مدل لایه فشار اسمزی. در اینجا مدل ژل که بیان تئوری ساده تری نسبت به سایر مدلها داشته و در عین حال از دقت مناسبی نیز برخوردار است معرفی می گردد.
مدل پلاریزاسیون لایه ژل با استفاده از فرآیند اولترافیلتراسیون توسط اعمال فشار، غلظت اجزاء نگهداشته شده در پشت غشاء افزایش می یابدو این افزایش به موازات خود منجر به نفوذ معکوس این اجزاء به داخل توده محلول می گردد تا اینکه بالاخره شرایط پاداری حاکم شود. در شرایط پایدار لایه مرزی غلظتی مطابق شکل ذیل تشکل می شود.
در شرایط پایدار ، برای اجزایی که غشاء تمایل به نگهداری انها دارد جریان ورودی به سمت غشاء برابر است با جریان تراوش کرده بعلاوه جریانی که بصورت معکوس به سمت توده محلول نفوذ می کند یعنی می توان نوشت:
شامل 97 صفحه فایل word قابل ویرایش
