مشخصه سازی انتقال جرم مواد آلی فرار در یک بیوراکتور چکنده ی دوفازی- توزیعی
Abstract
بیوراکتورهای چکنده ی دوفازی- توزیعی سامانه هایی هستند که در آن ها یک فاز غیرآبی به جریان مایع گردشی در بیوراکتور اضافه می شود تا به جذب ترکیب آلی آب گریز از هوا کمک کند. برای مطالعه انتقال جرم در این نوع بیوراکتورها، یک بیوراکتور چکنده با بستری از مخلوط پال رینگ فلزی و پوکه ی معدنی به ابعاد "1 و به نسبت حجمی 1 به 1 در مقیاس آزمایشگاهی ساخته شد. عملکرد سامانه در نسبت های حجمی (?) 0، 5، 10و 20% از روغن سیلیکون - به عنوان فاز غیرآبی- در آب ، در دو دمای ?c30 و ?c50، سه نسبت دبی گاز به مایع 5/7، 16 و 32 و محدوده ی غلظت ورودی gm-3 6/1-4/0 از استایرن در هوا به عنوان آلاینده مدل بررسی شد. آزمایش ها در حالت غیر زیستی و بدون حضور ریزاندامگان انجام شدند. برای آزمایش های تک فازی (0%)، ضریب کلی انتقال جرم (kla)، به کمک برازش غلظت های تجربی در ورودی و خروجی جریان های گاز و مایع با مدل به دست آمده از برقراری معادلات موازنه ی جرم پیرامون سامانه، محاسبه شد. در ?c30 با افزایش نسبت دبی، kla از h-154 تا h-170 و در ?c50 با شیب تندتری ازh-1 60 تاh-1 90 افزایش یافت. همچنین ظرفیت انتقال جرم (mtc) در ?c30 بیشتر از مقادیر متناظر در ?c50 به دست آمد. به طور مثال، در نسبت دبی 5/7 با افزایش دما از ?c30 به ?c50، mtc ازgm-3h-1 104 به gm-3h-1 34 کاهش یافت که ناشی از تاثیر بیشتر دما بر ثابت هنری توزیع استایرن نسبت به kla بود. برای مشخصه سازی فرایند انتقال جرم در شرایط دوفازی- توزیعی، بیشینه ی کسر انتقال یافته ی آلاینده از گاز به مایع (?)، محاسبه شد. در این حالت، در ?c30 و نسبت حجمی 5%، مقادیر ? کمتر از مقادیر متناظر در حالت تک فازی بود در حالی که با افزایش ? به 10% و 20%، ? متناوبا افزایش یافت. آزمون حساسیت نشان داد که انتقال جرم استایرن به ترتیب ابتدا به نسبت حجمی فاز غیرآبی به آب، سپس به نسبت دبی جریان های مایع و گاز و در آخر به دمای فرایند حساس است. اما در نسبت های بیشتر از 20% از روغن سیلیکون، حجم فاز غیر آبی بر ? اثر بسیار اندکی داشت.