نوع مقاله: مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه شیمی مواد غذایی، پژوهشکده علوم و صنایع غذایی

2 استاد گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد

3 استاد گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

4 استادیار گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

در این تحقیق، تصفیه آب پرس تفاله چغندر قند با استفاده از فرآیند نانوفیلتراسیون مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور اثر دما در سه سطح (25، 40 و 55 درجه سانتی‌گراد)، اختلاف فشار عرضی در سه سطح (10، 15 و 20 بار) و غلظت در سه سطح (بریکس1، 2 و 3)  بر میزان درصد دفع یون‎های سدیم، پتاسیم، کلسیم، منیزیم، کلراید و سولفات بررسی شد. سپس مدلسازی فیزیکی فرآیند نانوفیلتراسیون آب پرس تفاله با استفاده از مدل فیزیکی DSPM انجام پذیرفت و با نتایج تجربی مورد مقایسه قرار گرفت. برنامه کامپیوتری مربوط به این مدل توسط نرم افزار مطلب نسخه 2008 نوشته شد. در این مدلسازی درصد دفع یون‌ها بر اساس خصوصیات جزء باردار (از قبیل غلظت اولیه، بار، ضریب نفوذ و شعاع هیدرودینامیکی) و خصوصیات محلول (از قبیل ویسکوزیته، دما)، شرایط عملیاتی حاکم (اختلاف فشار) و خصوصیات غشاء (از قبیل بار سطحی، اندازه منافذ، ضخامت لایه موثر) پیش بینی می‌شود. نتایج مدلسازی DSPM  نشان داد که این مدل  قابلیت بالایی برای پیشگویی درصد دفع اکثر یون‌های مورد بررسی را تحت شرایط عملیاتی مختلف نانوفیلتراسیون آب پرس تفاله دارد (0/0970=R).

کلیدواژه‌ها

AOAC. Official Methods of Analysis of AOAC International. 2005. 18th ed., Vol 1. AOAC International, Gaithersburg, MD, USA, Official Methods (920.199 ,920.200, 925.54 & 973.51).

Asadi, M., 2007 .Beet-sugar handbook. John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey.

Bargemana, G., Vollenbroek, J.M., Straatsma, J., Schroën, C.G.P.H. & Boom. R.M. 2005. Nanofiltration of multi-component feeds. Interactions between neutraland charged components and their effect on retention. Journal of Membrane Science, 247: 11–20.

Bogliolo, M., Bottino, A., Capanneli, G., De Petro, M. & Servida. A.1996. Clean water recycle in sugar extraction process: Performance analysis of reverse osmosis in treatment of sugar beet press water. Desalination, 108: 261-271.

Bowen, W.R., Mohammad, A. & Hilal, N. 1997. Characterisation of nanofiltration membranes for prediefive purposes use of salts, uncharged solutes and atomic force microscopy. Journal of Membrane Science, 126: 91-105.

Cuartas-Uribe, B., Vincent-Vela, M.C., Álvarez-Blanco, S., Alcaina-Miranda, M.I. & Soriano-Costa, E. 2010. Application of nanofiltration models for the prediction of lactose retention using three modes of operation. Journal of Food Engineering, 99: 373–376.

Garcia-Aleman, J. & Dickson, J. M. 2004. Mathematical modeling of nanofiltration membranes with mixed electrolyte solutions. Journal of Membrane Science, 235: 1–13.

Hilal, N., Mohammad, A.W., Atkin, B. & Darwish, N.2003. Using atomic force microscopy towards improvement in nanoflltration membrane properties for desalination pretreatment: a review. Desalination, 157: 137-144.

ICUMSA. 2000: International Commission for Uniform Methodes of Sugar Analysis. Methods Book.

Jacangelo, J.G., Trussell, R.R. & Watson, M. 1997. Role of membrane technology in drinking water treatment in the United States. Desalination, 113: 119-127.

Kaya, Y., Barlas, H. & Arayici, S. 2009. Nanofiltration of Cleaning-in-Place (CIP) wastewater in a detergent plant: Effects of pH, temperature and transmembrane pressure on flux behavior. Separation and Purification Technology, 65: 117–129.

Labbez, C., Fievet, P., Szymczyk, A., Vidonne, A., Foissy, A. & Pagetti, J. 2002. Analysis of the salt retention of a titania membrane using the “DSPM” model: effect of pH, salt concentration and nature. Journal of Membrane Science, 208: 315–329.

LIU Jiu-qing. 2010. Electrolyte transfer separation of hollow fiber composite nanofiltration membrane. Transaction of Nonferrous Metal Society. China 20: s293-s296.

Lu, X., Bian, X. & Shi, L. 2002. Preparation and characterization of NF composite membrane. Journal of Membrane Science, 210: 3-11.

Mänttari, M. & Nystrüom, M. 2000. Critical flux of high molar polysaccharides and effluents from the paper industry. Journal of Membrane Science, 170: 257–273.

Mohammad, A. W. 2002. A modified Donnan-steric-pore model for predicting flux and rejection of dye/NaCl mixture in nanofiltration membranes. Separation Science and Technology, 37 (5): 1009 – 1029.

Mohammad, A.W. &Takriff, M.S. 2003. Predicting flux and rejection of multicomponent salts mixture in nanofiltration membranes. Desalination, 157: 105-111.

Mohammad, A.W., Othaman, R. & Hilal, N. 2004. Potential use of nanofiltration membranes in treatment of industrial wastewater from Ni-P electroless plating. Desalination, 168: 241-252.

Navarro, R., Gonz´alez, M.P., Saucedo, I., Avila, M., Pr´adanos, P., Mart´ınez, F., Mart´ın, A. & Hern´andez, A. 2008. Effect of an acidic treatment on the chemical and charge properties of a nanofiltration membrane. Journal of Membrane Science, 307: 136–148.

Sabaté, J., Labanda, J. & Llorens. J. 2008. Nanofiltration of biogenic amines in acidic conditions: Influence of operation variables and modeling. Journal of Membrane Science, 310: 594–601

Santafé-Moros, A., Gozálvez-Zafrilla, J.M. & Lora-García, J. 2008. Applicability of the DSPM with dielectric exclusion to a high rejection nanofiltration membrane in the separation of nitrate solutions. Desalination, 221: 268–276.

Schaep, J., Van der Bruggen, B., Vandecasteele, C. & Wilms, D. 1998. Influence of ion size and charge in nanofiltration. Separation and Purification Technology, 14: 155–162.

Schaep, J., Vandecasteele, C., Mohammad, A. W. & Bowen, W. R. 1999. Analysis of the Salt Retention of Nanofiltration Membranes Using the Donnan-Steric Partitioning Pore Model. Separation Science and Technology, 34 (15): 3009 - 3030.

Schaep, J., Vandeeasteele, C., Mohammad, A.W. & Bowen, W.R. 2001. Modelling the retention of ionic components for different nanofiltration membranes. Separation and Purification Technology, 22-23(1-3): 169-179.

Schäfer, A.I., Pihlajamäki, A., Fane, A.G., Waite, T.D. & Nyström, M.2004. Natural organic matter removal by nanofiltration: effects of solution chemistry on retention of low molar mass acids versus bulk organic matter. Journal of Membrane Science, 242: 73–85.

Shahidi Noghabi M, Razavi S.M.A. & Mousavi S.M. 2012. Prediction of permeate fl ux and ionic compounds rejection of sugar beet press water nanofi ltration using artifi cial neural networks. Desalination and Water Treatment, 44: 83–91.

Voorthuizen, E. M. V. & Arie Zwijnenburg, M. W. 2008. Removal of nutrients from domestic wastewater with NF/RO membranes in a decentralised sanitation system.University of Twente, Faculty of Science & Technology, P.O.Box 217, 7500 AE Enschede, the Netherlands.

Wang, X. L., Zhang, C. & Ouyang, P. 2002. The possibility of separating saccharides from a NaCl solution by using nanofiltration in diafiltration mode. Journal of Membrane Science, 204: 271–281.

Warczok J., Ferrando, M., López, F. & Güell, C. 2004. Concentration of apple and pear juices by nanofiltration at low pressures. Journal of Food Engineering, 63:  63–70.