گروهی از پژوهشگران دانشکده شیمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد اراک اخیرا با شبیه سازی مدل ریاضی، موفق به ارائه مدلی ریاضی برای پیش بینی انتقال دی اکسید کربن از میان غشاهای نانومتخلخل در فرآیند دفع گاز شدند که در فرآیندهای غشایی پالایشگاه‌های گاز نقش مهمی دارد.
به گزارش خبرگزاری مهر، فعالیت اصلی این پژوهشگران در زمینه ساخت و شبیه‌سازی غشاهای جداسازی گازها و مایعات است و هدف اصلی آنها تجاری‌سازی غشاها در فرآیندهای جداسازی است و این طرح در راستای رسیدن به این برنامه بوده است.
این محققان در این تحقیقات اقدام به ارائه مدلی برای شبیه‌سازی جدا سازی دی اکسید کربن به وسیله غشاهای نانومتخلخل کردند. مدل ارائه شده دو بعدی بوده و قادر به پیش بینی رفتار غشا است.
مدل ارائه شده با استفاده از روش‌های عددی مناسب و نرم افزار رایانه‌ای حل شده و توزیع غلظت و فشار در غشا از یافته‌های اصلی این مدل هستند که قادر به تعیین آن است.
فرآیند دفع گاز بر خلاف جذب گاز عمل می‌کند و در آن گاز جذب شده در ستون جذب بازیافت می‌شود که منجر به احیای مجدد جاذب گشته و دوباره به چرخه جذب بر می‌گردد. در فرآیندهای غشایی، مدلسازی از اهمیت بسزایی برخوردار است و مدل مناسب کمک فراوانی به طراحی فرآیند خواهد کرد.
این تحقیق در سه مرحله انجام شد. در مرحله اول مطالعات بنیادین بر روی کلیه مدل‌های موجود در زمینه پیش بینی رفتار غشاهای نانوساختار در جداسازی گازها و مایعات صورت گرفت و مزایا و معایب هرکدام از مدل‌ها استخراج شد. در مرحله دوم مدل مناسبی ارائه شد که مزیت‌های مدل‌های قبلی را دارد و معایب آنها را نیز تاحدودی کاهش می‌داد. این مدل برای سیستم مورد نظر و با شرایط خاص آن توسعه داده شد. در مرحله نهایی مدل ارائه شده با استفاده از روش عددی حل شد و با داده‌های تجربی مقایسه شد تا دقت مدل تعیین شد.
نتایج حل عددی مدل منجر به تعیین توزیع غلظت و فشار جزء منتقل شونده (دی اکسید کربن) از حفرات غشاهای نانومتخلخل است. داشتن مدل مناسب موجب طراحی دقیق سیستم جداسازی و بهینه‌سازی فرآیند جداسازی می‌شود. نتایج نشان دادند که تغییر سرعت فازهای گاز و مایع در تماس دهنده نقش بسیار مهمی در بازدهی جداسازی دارد به طوری که در سرعت‌های پائین فاز خوراک میزان جداسازی بیشتری حاصل شد.
جداسازی و جذب دی اکسید کربن عمدتا در صنعت پالایش گاز طبیعی کاربرد دارد و نتایج این طرح می‌تواند در طراحی واحدهای غشایی برای دفع دی اکسید کربن از محلول آمینی در صنعت گاز مورد استفاده قرار گیرد.