Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

อุทกพลศาสตร์ และการถ่ายเทมวลสาร ของกระบวนการดูดซึมเมทานอลและเบนซีนในรูปฟองอากาศ

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Hydrodynamic and mass transfer of methanol and benzene absorption process in form bubble

Year (A.D.)

2008

Document Type

Thesis

First Advisor

พิสุทธิ์ เพียรมนกุล

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Degree Name

วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

วิศวกรรมสิ่งแวดล้อม

DOI

10.58837/CHULA.THE.2008.1462

Abstract

วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้คือศึกษากระบวนการดูดซึมสารอินทรีย์ระเหยชนิดที่ละลายน้ำได้มากและน้อยในตัวแปรการถ่ายเทมวลสารและอุทกศาสตร์ของฟองอากาศที่สัมพันธ์กับประสิทธิภาพการบำบัด ทำการทดลองในถังปฏิกิริยาแบบฟองอากาศขนาดเล็ก โดยมีเมทานอลและเบนซีนเป็นตัวแทนของสารอินทรีย์ระเหยที่ละลายน้ำได้มากและน้อย ตามลำดับ น้ำประปาและสารลดแรงตึงผิวชนิดประจุลบที่ความเข้มข้น 0.2 0.6 และ 1 ซีเอ็มซี เป็นของเหลวที่ใช้เป็นสารดูดซึมภายในถังปฏิกิริยา ใช้อุปกรณ์เติมอากาศประเภทรูเติมอากาศแบบแข็งช่องเปิดเดี่ยวที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางแตกต่างกัน 4 ค่าคือ 0.65 1.25 2.50 และ 4.50 มิลลิเมตรในการสร้างฟองก๊าซ ในการนี้ อุปกรณ์ก๊าซโครมาโทกราฟี และระบบวิเคราะห์ถ่ายภาพความเร็วสูงได้ถูกประยุกต์ใช้เพื่อวิเคราะห์ความเข้มข้นของเฟสก๊าซที่เข้าและออกจากระบบ รวมไปถึงตัวแปรด้านอุทกพลศาสตร์ ตามลำดับจากผลการทดลองพบว่า ประสิทธิภาพในการบำบัดก๊าซเมทานอลมีค่าสูง (ร้อยละ 86.53 - 97.96) ในกรณีของเบนซีนมีค่าต่ำ (ร้อยละ 5.57 – 8.50) และขนาดของรูเติมอากาศไม่ได้มีผลกระทบต่อประสิทธิภาพในการบำบัดสารอินทรีย์ระเหยทั้งสองชนิด จากการวิเคราะห์ตัวแปรด้านอุทกพลศาสตร์ของฟองก๊าซทำให้สามารถเลือกอัตราการไหลของก๊าซที่เหมาะสมเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพในการบำบัดที่สูงและไม่เกิดผลเสียจากความปั่นป่วนซึ่งทำให้เกิดการหลุดออกของก๊าซซึ่งส่งผลให้ประสิทธิภาพในการบำบัดสารอินทรีย์ระเหยลดลง จากการวิเคราะห์ตัวแปรด้านการถ่ายเทมวลสารพบว่าค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทมวลสารโดยรวม (K[subscript L]a และ K[subscript G]a) สัมพันธ์กับค่าพื้นที่ผิวสัมผัสจำเพาะ (a) และค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทมวลสารย่อยในเฟสก๊าซและของเหลว (K[subscript G] และ K[subscript L]) ซึ่งสอดคล้องกับเฟสที่ควบคุมการถ่ายเทมวลสารสำหรับกรณีเมทานอลและเบนซีน ตามลำดับ โดยในกรณีที่มีสารลดแรงตึงผิวในสารดูดซึมพบว่าค่าสัมประสิทธิ์ K[subscript G]a ค่าเพิ่มขึ้นในกรณีเมทานอล ในขณะที่ค่า K[subscript L]a ลดลงในกรณีเบนซีนเมื่อความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวสูงขึ้น โดยประสิทธิภาพการบำบัดสารเบนซีนที่เพิ่มสูงขึ้นในการทดลองนี้กล่าวได้ว่าผลดีจากการเพิ่มสูงขึ้นของค่าความแตกต่างความเข้มข้น (∆C) ในสมการการถ่ายเทมวลสาร (dC[subscript L]/dt = k[subscript L]a(C[subscript L][superscript s] - C[subscript L]) มีสัดส่วนที่สูงกว่าผลเสียจากการลดลงของค่า K[subscript L]a ทั้งนี้ค่า K[subscript G แปรผันตรงกับค่า a สำหรับเมทานอล แต่ค่า K[subscript L] และค่า a มีลักษณะหักล้างซึ่งกันและกันสำหรับเบนซีน

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

The objective of this research is to study the absorption process of hydrophilic and hydrophobic Volatile Organic Compounds (VOCs) in terms of treatment efficiency, bubble hydrodynamic and mass transfer parameters. The experiments were carried out in a small bubble column. Methanol and Benzene were used as the hydrophilic and hydrophobic VOCs, respectively. Moreover, Tap water and aqueous solutions with anionic surfactants at different concentrations (0.2 0.6 and 1 CMC) were used as absorbent. The VOCs bubbles were generated by using four types of single rigid orifices (0.65 1.25 2.50 and 4.50 mm in diameter). Note that, the GC-FID and Image treatment program were used in order to measure the inlet and outlet VOCs gas concentration and also the bubble hydrodynamic parameters. This study has shown that, in case of tap water used as absorbent, the treatment efficiencies obtained with methanol (86.53-97.96%) are greater than those obtained with benzene (5.57-8.50%). The insignificant effects of different orifices were observed in this study. Moreover, due to the determination of bubble hydrodynamic parameters can be applied for selecting the suitable gas flow rate: high treatment efficiency and low desorption or stripping phenomena can be thus obtained. For the mass transfer parameters, the overall mass transfer coefficient in gas and liquid phases (K[subscript G]a and K[subscript L]a) were determined due to the phase for controlling the mass transfer mechanism obtained with methanol and benzene, respectively. In presence of surfactants, the K[subscript G]a coefficients increase, whereas the K[subscript L]a values obtained with benzene absorption decrease: note that, the augmentation of benzene treatment efficiency were based on the positive effect on concentration gradient (∆C) as shown in the mass transfer rate equation (dC[subscript L]/dt = k[subscript L]a(C[subscript L][superscript s] - C[subscript L]). Moreover, by applying the dissociation method, the K[subscript G] coefficient increase with a values, however the K[subscript L] and a values compensate each other for a given gas flow rate.

Link to Full Text

Share

COinS