شبيه سازي پلاريزاسيون غلظتي در فرآيندهاي غشائي تحت تأثير نيروي محركه فشار به روش ديناميك سيالات محاسباتي

در این مقاله از تكنیك دینامیك سیالات محاسباتی برای شبیه سازی فرآیندهای غشائی تحت تأثیر نیرو محركه فشار استفاده شده است. مدل بر اساس داده های تجربی فرآیند اولترافیلتراسیون توسعه داده شده اما روش شبیه سازی برای فرآیندهای مشابه مانند میكروفیلتراسیون، نانوفیلتراسیون و اسمز معكوس معتبر است. مدل نهایی قادر به پیش بینی شار نفوذی از غشا با خطای نسبی كمتر از 2درصد در حالت پایا است. با افزودن تأثیر برهم كنش مولكولی به فرآیند، مدل بخوبی قادر به پیش بینی پلاریزاسیون غلظتی خواهد بود، همچنین بررسی فشار عملیاتی، غلظت خوراك و سرعت خطی آن در كانال بعنوان پارامترهای عملیاتی تأثیرگذار، از طریق این شبیه سازی امكان پذیر است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد، تأثیر فشار عملیاتی و سرعت خطی بر پلاریزاسیون غلظتی به مراتب بیشتر از تأثیر غلظت خوراك است.

In this paper, computational fluid dynamics is used for the simulation of pressure driven membrane processes. The model is developed based on experimental data existing for Ultrafiltration process but the method of simulation is valid in similar filtrations such as Microfiltration, Nanofiltration and Reverse Osmosis. The final model is able to predict permeate flux with relative error less than 2%, in the steady state. Including the interaction between water molecules and polysulfone membrane makes it possible to simulate concentration polarization. The study on the effects of some parameters like operational pressure, feed velocity and concentration on concentration polarization layer thickness, is also possible. The result of simulation shows that feed velocity and operational pressure are more effective rather than feed concentration.