مطالعه ی تجربی و مدل سازی بر روی اثر دما در فرایند استخراج مایع ـ مایع برای سیستم های شیمیایی با مقاومت های انتقال جرم مختلف

این پروژه در دو بخش تجربی و تئوری انجام پذیرفت. در بخش تجربی اثر دما بر روی ضریب کلی انتقال جرم برای قطره های منفرد ایجاد شده توسط نازل های مختلف اندازه گیری شد. دماهای به کار رفته عبارت بودند از: 15، 20، 25، 30، 35 و c° 40. در این رابطه سه سیستم شیمیایی با مقاومت های انتقال جرم مختلف انتخاب گردید که عبارتند از: تولوئن ـ استیک اسید ـ آب با مقاومت انتقال جرم در فاز آلی، کیومن ـ ایزوبوتیریک اسید ـ آب با مقاومت انتقال جرم عمدتاً در فاز آبی و متیل ایزوبوتیل کتون ـ استیک اسید ـ آب با مقاومت انتقال جرم در هر دو فاز. در مورد سیستم آخر داده های تعادل فازی مایع ـ مایع حاصل گردید. هم چنین برای اطمینان، داده های تعادلی با روابط آتمر ـ توبیاس و هند سنجیده شدند. در مورد انتقال جرم نتایج حاصل از داده های تجربی در آزمایش با قطره های منفرد، حاکی از اثر افزایشی دما بر روی سرعت انتقال جرم (5/93% برای سیستم تولوئن ـ استیک اسید ـ آب، 6/75% برای سیستم کیومن ـ ایزوبوتیریک اسید ـ آب و نیز 1/46 و 1/36% برای سیستم متیل ایزوبوتیل کتون ـ استیک اسید ـ آب به ترتیب در مسیرهای انتقال حل شونده از فاز پراکنده به پیوسته و برعکس) بود که عمدتاً به دلیل افزایش کسر استخراج در اثر افزایش ضریب نفوذ مولکولی با دما می باشد. در این رابطه، رفتار هیدرودینامیک قطره ها نقش کمتری را ایفا می کند. لازم به ذکر است، شرایط چرخشی در قطره های ایجاد شده برای هر سه سیستم حاکم بوده است. در بخش تئوری، روابط nrtlو uniquacبرای مدل سازی داده های تعادلی استفاده شدند و پارامترهای این رابطه-ها با استفاده از نرم افزار اسپن پلاس حاصل گردید. ریشه ی متوسط مربعات انحراف به ترتیب برای روابط ذکر شده برابر 0052/0 و 0245/0 به دست آمد که توافق خوب بین نتایج تجربی و محاسبه شده را نشان می دهد. هم چنین ضریب کلی انتقال جرم برای سیستم تولوئن ـ استیک اسید ـ آب با استفاده از تئوری دو فیلمی ویتمن محاسبه گردید. برای این سیستم، ضریب کلی انتقال جرم در محدوده ی غلظتی به کار رفته برابر ضریب انتقال جرم در فاز پراکنده می باشد. برای محاسبه ی این ضریب از معادله ی نیومن که برای قطره های صلب به کار می روند، استفاده گردید و در آن، نفوذ موثرکلی جایگزین نفوذ مولکولی شد. در این مورد یک ضریب افزایشی به کار رفت که با تعیین مقادیر آن و مدل سازی مطابق با الگوی معادله های اشتینر یک معادله ی مناسب، برای این کمیت حاصل گردید. انحراف نسبی برای محاسبه ی ضرایب انتقال جرم کلی با روش ذکر شده برای این سیستم، 3/13% ± به دست آمد. برای محاسبه ی ضریب کلی انتقال جرم در دوسیستم دیگر، از راه حل مستقیم ریاضی انتقال جرم نفوذی اصلاح شده، در قطره های کروی استفاده گردید. در این مدل ضریب انتقال جرم فاز پیوسته مستقیماً وارد روابط می شود. با استفاده از ضریب افزایشی مربوطه، این مدل برای قطره های چرخشی به کار برده شد. ضرایب انتقال جرم کلی برای سیستم کیومن ـ ایزوبوتیریک اسید ـ آب از این مدل با بیشینه ی انحراف نسبی 4/5% ± حاصل گردید. هم چنین این معیار انتقال جرم برای سیستم متیل ایزوبوتیل کتون ـ استیک اسید ـ آب با بیشینه انحراف نسبی 9/6%± در مسیر پراکنده به پیوسته و 9/4% ± در مسیر عکس آن فراهم گردید.