بررسی تجربی هیدرودینامیک و انتقال جرم در راکتورهای هواراند

راکتورهای هواراند در صنعت به خصوص برای تولید برخی ترکیبات مانند اسیدهای ارگانیک گلایکول ها ، الکل ها ، پروتئین ها و... کاربرد فراوانی دارند. به علت توانایی این راکتورها در ایجاد اختلاط وسرعت مایع خوب همچنین در تصفیه پساب ها ،تولید مواد شیمیایی ، فرایند لیچینگ و... غیره استفاده می شوند. راکتورهای هواراند در صنایع بیولوتکنولوژی بسیار شناخته شده هستند ودر محدوده وسیعی از فرآیندها کاربرد دارند. (از تولید مواد بیوشمیایی بسیار گران تا تصفیه پساب ها). در هر دو حالت دلیل انتخاب این راکتور به مشخصات دینامیکی آن مربوط می شود. بسیاری از فرایندهای بیولوژیکی مانند نیتروژن زدایی به مقادیر زیاد اکسیژن نیاز دارند . بنابراین انتقال اکسیژن پارامتر مهمی در فعالیت متابولیک وبازدهی کلی فرایند است. انتقال جرم در این راکتورهای چند فازی قویاً به عملکرد هیدرودینامیکی موضعی وکلی قسمت های مختلف راکتور وابسته است که نتیجه اثر متقابل شرایط عملیاتی هندسه راکتور و خواص فیزیکی- شیمیایی فازها است. پارامترهای مهم هیدرودینامیکی این راکتور کسر حجمی گاز وسرعت گردش مایع است. عدم چسبیدگی حباب ها به یکدیگر معمولاً در صنعت به واسطه حضور نمک ها یا ترکیبات آلی است که ممکن است به سیستم اضافه شده یا در طی فرایند بیولوژیکی تولید شوند. هدف این تحقیق بررسی اثر افزایش چهار نوع ماده فعال ساز سطح (سورفاکتانت) ،(hctbr,tween 80,triton,sds) بر هیدرودینامیک وانتقال جرم در یک راکتور هواراند استوانه ای با صفحه جدا کننده است. اثر این مواد که خواص سطحی فازها (تنش سطحی) را دچار تغییر می کنند در مقایسه با سیستم بدون ماده افزودنی مقایسه شده است. برای بررسی هیدرودینامیک سیستم از بررسی اختلاف فشار هیدرواستاتیک بالا وپایین راکتور برای اندازه گیری کسر حجمی گاز وبررسی تغییرات میزان هدایت الکتریکی سیال با افزایش ماده ردیاب نمکی برای سرعت مایع وزمان اختلاط استفاده شد. برای بررسی انتقال جرم ضریب انتقال جرم گاز – مایع از روش دفع اکسیژن توسط نیتروژن وسپس هوادهی سیستم واندازه گیری میزان اکسیژن با زمان استفاده شد. نتایج نشان می دهند که استفاده از مواد فعال ساز سطحی با تغییر خواص سطح تماس فازها باعث افزایش کسر حجمی گاز می شوند که به علت تولید حباب های ریزتر در راکتور است. از آنجا که حباب های ریزتر نیروی کمتری از طرف مایع به سمت بالا را احساس می کنند با مایع همراه شده وتعداد بیشتری حباب به قسمت ناودان راکتور وارد می شوند که باعث افزایش کسر حجمی گاز در آن قسمت شده ودر نتیجه سرعت گردش مایع کوچک تر از زمانی که آب بدون ماده افزودنی استفاده شد به دست آمد. به نظر می رسد ماده فعال ساز سطحی (hexadecyltrimethyl ammonium bromide) نسبت به دیگر مواد خواص هیدرودینامیکی وانتقال جرم بهتری را ارائه می دهد.