بررسی تجربی کاربرد فرایند الکترودیالیز ناپیوسته در جداسازی سدیم سولفات از دوغابه منیزیم استئارات

استئارات منیزیم به عنوان یک ماده روان کننده بسیار مفید و تاثیرگذار در صنایع دارویی در تولید قرص ها مورد استفاده قرار می گیرد. این کاربرد گسترده به علت قیمت کم و قدرت روان کنندگی بسیار بالای این ماده است. به خاطر ساختار مولکولی کاملاً غیرقطبی و خاصیت آب گریزی، این ماده عملاً در آب نامحلول است و خواص شیمیایی و فیزیکی مناسب این ماده باعث شده است که به عنوان امولسیفایر و عامل ضد چسبندگی مورد استفاده قرار گیرد. هدف این پژوهش استفاده از فرایند الکترودیالیز به منظور جداسازی نمک سدیم سولفات از دوغابه استئارات منیزیم است که به عنوان یک ناخالصی در انتهای فرایند تولید صنعتی استئارات منیزیم در آن ایجاد می شود. با جداسازی سدیم سولفات، امکان استفاده مجدد از سدیم هیدروکسید اضافی در اولین مرحله از تولید صنعتی استئارات منیزیم وجود دارد هم چنین از مصرف بسیار زیاد آب که در فرآیند صنعتی معمول برای جداسازی نمک استفاده می شود جلوگیری به عمل می آید. به این منظور یک سل الکترودیالیز طراحی و ساخته شده و روش الکترودیالیز مورد استفاده قرار گرفت. در قدم اول آزمایشاتی به منظور بررسی نحوه تاثیر متغیرهای عملیاتی شامل ولتاژ اعمال شده به سامانه، غلظت اولیه دوغابه استئارات منیزیم، دور همزن محفظه وسط و غلظت ابتدایی سود در محفظه کاتدی انجام گرفت. توابع هدف، میزان بازیابی یون سدیم از محفظه وسط، انرژی مصرفی سیستم و میزان شار یون های سدیم از غشای کاتیونی بودند. بازیابی بالای بدست آمده برای سدیم(حدود 90 درصد) در غلظت اولیه دوغابه برابر با 15% جرمی، ولتاژ 20 ولت، دور همزن محفظه وسط برابر با 250 دور بر دقیقه در مدت زمان 120 دقیقه نشان داد که فرایند الکترودیالیز به عنوان یک گزینه مناسب برای جداسازی نمک سدیم سولفات از دوغابه استئارات منیزیم می تواند مورد استفاده قرار گیرد. نتایج نشان دادکه افزایش ولتاژ باعث بهبود راندمان جداسازی نمک می شود هم چنین استفاده از غلظت های بالاتر استئارات منیزیم در خوراک، باعث کاهش راندمان جداسازی شد. بنابراین فرایند الکترودیالیز برای غلظت های کمتر کارایی بهتری دارد. نتایج هم چنین نشان داد که افزایش دور همزن محفظه وسط از 250 به 500 دور بر دقیقه به دلیل ایجاد تلاطم بسیار شدید در محفظه خوراک از حرکت جهت دار کاتیون ها به سمت غشای کاتیونی و حرکت آنیون ها به سمت غشای آنیونی ممانعت کرده که باعث کاهش ناچیز شار انتقالی یون ها و هم چنین کاهش راندمان جداسازی سدیم می شود. آنالیز رویه پاسخ برای بررسی اثر متقابل پارامترهای تاثیرگذار بر روی میزان بازیابی یون سدیم و انرژی مصرفی سیستم مورد مطالعه قرار گرفت. برای هر یک از متغیرهای درگیر 5 سطح در نظر گرفته شد. ولتاژ(در محدوده 5-25 ولت)، غلظت اولیه دوغابه استئارات منیزیم(در محدوده 10-60 درصد جرمی)، دور همزن محفظه وسط (در محدوده 200-600 دور بر دقیقه) و زمان (در محدوده 20-180 دقیقه) برای طراحی آزمایشات توسط نرم افزار 7.1.6 design expert مورد استفاده قرار گرفت. در این مرحله از پژوهش غلظت های اولیه سود و سولفوریک اسید در محفظه های کاتدی و آندی برابر با 5/0 مول بر لیتر بود. مدل سازی درجه دوم صورت گرفته برای بازیابی سدیم و انرژی مصرفی توسط نرم افزار با ضرایب همبستگی 2 rبه ترتیب برابر با 9276/0 و 9243/0 نشان داد که مدل ها به خوبی قابلیت تطبیق داده های آزمایشگاهی و داده های محاسبه شده را دارند. ارزیابی واریانس نشان داد که پارامترهای ولتاژ و زمان با prob>f کمتر از 0001/0 دارای بیشترین تاثیر بر بازیابی سدیم هستند در حالی که متغیر دور همزن محفظه وسط با prob>f برابر با 3595/0 دارای کمترین تاثیر است. هم چنین ولتاژ و دور همزن به ترتیب با f-value برابر با 9/132 و 37/23 و prob>f کمتر از 0001/0 و 0002/0 بیشترین تاثیر را بر روی مصرف انرژی داشتند.