پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 158 |
| تعداد شماره‌ها | 6,230 |
| تعداد مقالات | 67,759 |
| تعداد مشاهده مقاله | 115,134,636 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 89,898,922 |
اثر دمای فرآیند بر فراپالایش غشایی ترکیبات قلیایی هیومیکی استخراج‌شده از زغالسنگهای نارس، عملکرد جداسازی غشا و درصد خلوص محصول نهایی هیومیک اسید | ||
| مهندسی بیوسیستم ایران | ||
| مقاله 10، دوره 48، شماره 4، دی 1396، صفحه 475-489 اصل مقاله (1.21 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/ijbse.2017.63813 | ||
| نویسندگان | ||
| احسان سرلکی* 1؛ علی شریف پاقلعه2؛ محمدحسین کیانمهر3؛ حسین میر سعید قاضی4 | ||
| 1دانش‌آموخته کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک بیوسیستم، گروه مهندسی فنی کشاورزی، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران | ||
| 2عضو هیئت علمی گروه گروه مهندسی فناوری صنایع غذایی، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران، پاکدشت، تهران، ایران | ||
| 3عضو هیئت علمی گروه مهندسی فنی کشاورزی، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران | ||
| 4عضو هیئت علمی گروه مهندسی فناوری صنایع غذایی، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران، پاکدشت، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| جداسازی ترکیبات فولوات و ناخالصیهای غیرآلی از محلولهای قلیایی هیومیکی، بهدلیل تاثیر بر بهبود کیفیت و درصد خلوص محصول نهایی هیومیک اسید، از اهمیت بالایی برخوردار است. بدین منظور، در این پژوهش، از یک سامانه غشایی برای جداسازی ترکیبات فولوات از محلولهای هیوماتی حاصلاز استخراج قلیایی زغالسنگهای نارس، استفاده شده است. در این سامانه، از یک غشای پلیمری فراپالایه از جنس پلیسولفون و با اندازه حفرات kDa 5 در یک ماژول قاب و صفحهای بهره گرفته شد. اثر دمای فرآیند (35، 45 و °C55) بر عملکرد غشا شامل شار تراوه فولوات، درصد گرفتگی و مقاومتهای غشا (RT و Rf)، مدلهای گرفتگی هرمیا، شاخص بلوکهشدن (i) و مورفولوژی لایههای گرفتگی ارزیابی گردید. نهایتا اثر دمای فرآیند بر درصد خلوص هیومیک اسیدهای فراپالایششده از ناتراوههای هیومات با آزمون گراویمتری تعیین گردید. یافتههای این پژوهش نشان داد که با افزایش دما از 35 تا °C55، میزان شار تراوه فولوات %38 افزایش مییابد. در اثر افزایش دمای فرآیند، رفتار دوگانهای در گرفتگی و مقاومتهای غشا مشاهده شد. براساس نتایج تئوری مدلهای گرفتگی هرمیا، مکانیسم گرفتگی تشکیل کیک در دمای °C35، غالب گرفتگی گزارش شد اما با افزایش دما به 45 و سپس °C55، مکانیسم گرفتگی میانی در فرآیند برقرار شد. نتایج شاخص بلوکهشدن (i)، نشان داد که گرفتگیهای استاندارد و کامل منافذ غشا، در دماهای بالاتر، زودتر رخ میدهند. همچنین، بررسی گرفتگی ریزساختارهای غشا توسط آنالیز SEM نشان داد که با افزایش دما، میزان کیک تشکیلشده بروی سطح غشا حدود %61 کاهش مییابد اما منافذ غشا با افزایش دما بلوکه میشوند. نتایج آنالیز گراویمتری نیز نشان داد که بالاترین درصد خلوص هیومیک اسید (%26/92) از هیوماتهای ناتراوه در دمای °C35 حاصل شد و با افزایش دما در سامانه غشایی، اثر معنیداری بر درصد خلوص هیومیک اسید مشاهده نمیشود. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| جداسازی غشایی؛ ترکیبات فولوات؛ دما؛ درصد خلوص؛ هیومیک اسید؛ زغالسنگهای نارس | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Effect of Processing Temperature on Membrane Ultrafiltration of Lignite coals-derived Humic Alkaline Extracts, Membrane Performance and Humic Acid Purity | ||
| نویسندگان [English] | ||
| ehsan sarlaki1؛ Ali sharif paghaleh2؛ Mohammad Hossein Kianmehr3؛ Hossein Mirsaeedghazi4 | ||
| 1M.Sc. graduated of Mechanical Engineering of Biosystems, Department of Agro-Technology Engineering, College of Abouraihan, University of Tehran | ||
| 2Associate Professor, Department of Food Technology Engineering, College of Abouraihan, University of Tehran, Pakdasht, Tehran, Iran | ||
| 3Professor, Department of Agro-Technology Engineering, College of Abouraihan, University of Tehran, Pakdasht, Tehran, Iran | ||
| 4Associate Professor,Department of Food Technology Engineering, College of Abouraihan, University of Tehran, Pakdasht, Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Separation of inorganic materials and fulvate compounds from alkaline humate solutions is very important due to obtaining a better quality and more purified humic acid. For this reason, in this research a membrane separation system was used to separate fulvate compounds from humate solutions obtained from alkaline extraction of lignite coals (low rank coal). A hydrophilic ultrafilter membrane of polysulfone material with a pore size 5 kDa was employed using a plate and frame module. The effect of temperature (35, 45 and 55°C) on the membrane performance such as permeate flux of fulvates, fouling percentage, total membrane resistance and membrane resistance (RT and Rf), and morphology of membrane layers were investigated. Also, the influence of temperature on the humic acid purity obtained as retentate was determined using gravimetric analysis. The results of this work showed that by increasing the temperature from 35 to 55 °C, the value of permeate flux of fulvates was increased by 38%. Multiple behaviors were observed in the membrane fouling and resistances by increasing the temperature. The cake layer formation mechanism was obtained as dominant of fouling in 35°C temperature according to Hermia’s theoretical model results | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Membrane Separation, Fulvate Compounds, temperature, Purity, Humic Acid | ||
| مراجع | ||
|
Amar, N.B., Saidani, H., Deratani, A. and Palmeri, J. (2007). Effect of Temperature on the Transport of Water and Neutral Solutes across Nanofiltration Membranes. Langmuir, 23: 2937-2952. Amar, N.B., Saidani, H., Palmeri, J. and Deratani, A. (2009). Effect of temperature on the rejection of neutral and charged solutes by Desal 5 DK nanofiltration membrane. Desalination, 246: 294-303. Canieren, O., Karaguzel, C and Aydin, A. (2017). Effect of Physical Pre-Enrichment on Humic Substance Recovery from Leonardite. Physicochemical Problems of Mineral Processing. 53(1): 502−514. Cassano, A., Conidi, C., Drioli, E. (2007). Ultrafiltration of kiwifruit juice: Operating parameters, juice quality and membrane fouling, J. Food Eng., 79: 613–621. Cassano, A., Conidi, C., Drioli, E. (2010). Physicochemical parameters of cactus pear (Opuntia ficus-indica) juice clarified by microfiltration and ultrafiltration processes, Desalination, 250: 1101–1104. Chen, X. L. (eds). (2012). Method for extracting high-purity humic acid from low-rank coal. CN 102558573 A. Dang, H. Q., Price, W. E. and Nghiem, L. D. (2014). The effects of feed solution temperature on pore size and trace organic contaminant rejection by the nanofiltration membrane NF270. Separation and Purification Technology, 125, 43-51. Garcia, A. C., Santos, L. A., de Souza, L. G. A., Tavares, O. H., Zonta, E., Gomes, E. T. M., Garcia-Mina, J. M., Berbara, R. L. L. (2016). Vermicompost humic acids modulate the accumulation and metabolism of ROS in rice plants. Journal of Plant Physiology. 192 (15): 56-63. Goosen, M.F.A., Sablani, S.S., Al-Maskari, S.S., Al-Belushi, R.H. and Wilf, M. (2002). Effect of feed temperature on permeate flux and mass transfer coefficient in spiral-wound reverse osmosis systems. Desalination, 144: 367-372. Hermia, J. (1982). Constant pressure blocking filtration laws-application to power law non-Newtonian fluid. Transaction of Institute of Chemical Engineers, 60, 183–190. IHSS, (2017). International Humic Substances Society. Available at: http://www.humicsubstances.org/ Janos, P. and Tokarova, V. (2002). Characterization of coal-derived humic substances with the aid of low-pressure gel permeation chromatography. Fuel, 81: 1025-1031. Lamar, R.T. and Talbot, K.H. (2009). Critical Comparison of Humic Acid Test Methods, Communications in Soil Science and Plant Analysis, 40(15): 2309-2322. Lamar, R.T., Olk, D.C., mayhew, L and Bloom, P.R. (2014). A New Standardized Method for Quantification of Humic and Fulvic Acids in Humic Ores and Commercial Products. Journal of AOAC International, 94 (3): 1-10. Leenheer, J. A. and Croue, J. P. (2003). Characterizing aquatic dissolved organic matter, Environ. Sci. Technol, 37 (3): 19-26. Li, H., Li, Y., Zou, S. (2014). Extracting humic acids from digested sludge by alkaline treatment and ultrafiltration. J Mater Cycles Waste Manag. 16: 93–100. Malcolm, R.L. (1976). Method and Importance of Obtaining Humic and Fulvic Acids of High Purity. Jour. Research U.S. Geol. Survey, 4 (1): 37-40. Melo, B. A., Lopes Motta, F., Santana, M. H. A. (2015). Humic Acids: Structural properties and multiple functionalities for novel technological developments. Materials Science and Engineering C, (0): 59-94. Mirsaeedghazi, H., Emam-Djomeh, Z., Mousavi, S.M., Aroujalian, A. and Navidbakhsh, M. (2010). Clarification of pomegranate juice by microfiltration with PVDF membranes. Desalination, 264: 243–248. Mirsaeedghazi, H., Mousavi, S.M., Emam-Djomeh, Z., Rezaei, K., Aroujalian, A. and Navidbakhsh, M. (2012). Comparison between ultrafiltration and microfiltration in the clarification of pomegranate juice. Journal of Food Process Engineering, 3 (5): 424–436. Nardi, S., Pizzeghello, D., Bragazza, L., Gerdol, R. (2003). Low-molecular-weight organic acids and hormone-like activity of dissolved organic matter in two forest soils in n Italy. Journal of Chemical Ecology. 29 (7): 1-16. Ng, C. Y., Mohammad, A. W., Ng, L. Y. (2014). Jahim, J. M., Membrane Fouling Mechanisms during Ultrafiltration of Skimmed Coconut Milk, Journal of Food Engineering., 142: 190–200. Nourbakhsh, H., Emam-Djomeh, Z, Mirsaeedghazi, H. (2014). Effects of operating parameters on physicochemical properties of red plum juice and permeate flux during membrane clarification. Desalination and Water Treatment, 54 (11) 3094-3105. Novak, J., Kozler, J., Janos, P., Cezikova, J., Tokarova, V., Madronova, L. (2001). Humic acids from coals of the North-Bohemian coal field I. Preparation and characterization. Reactive & Functional Polymers, 47: 101–109. Pena-Mendez, E. M., Havel, J., Patocka, J. (2005). Humic Substances - compounds of still unknown structure: applications in agriculture, industry, environment and biomedicine. Journal of Applied Biomedicine, 3: 13-24. Prosyolkov, N.V., Glukhovtsev, V.E., Kapkin, N.V., Chestyunin, S.V., Kalinin, A.N., Panov, O.A., Filippov, V.A., Filyanov, V.I., Novikov. A.V, (2013). A Method of Production of Humic Acid Concentrate from Brown Coal and a Line for Humic Acid Concentrate Production. Russian Patent RU 2473527. Rasmussen, Hans W., George, St. (2001). Method for Producing Calcium Fulvate from Humus Material. United States Patent. Patent No: US Patent, 6,204,396 B1. Said, M., Ahmad, A., Mohammad, A. W., Nor M. T. M., Sheikh Abdullah, S.R. (2014). Blocking mechanism of PES membrane during ultrafiltration of POME. Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 21 (25): 182–188. Salahi, A., Mohammadi, T., Rahmat Pour, A., Rekabdar, F. (2009). Oily wastewater treatment using ultrafiltration, Desalination. Water Treatment, 6: 289–298. Sarlaki, E. (2015). Separation of Humic and Fulvic Acid from Lignite Coals by Using of Membrane Ultrafiltration Process. M.Sc. Thesis. College of Abouraihan. University of Tehran. (In Farsi). Savel’eva, A. V., Ivanov, A. A., Yudina, N. V., and Lomovskii, O. I. (2015). Composition and Properties of Humic Acids from Natural and Mechanochemically Oxidized Brown Coal. Solid Fuel Chemistry, 49 (4): 201–205. Savel’eva, A. V., Mal’tseva, E. V., and Yudina, N. V. (2017). Composition of the Water-Soluble Humic Preparations of Mechanically Activated Brown Coals. Solid Fuel Chemistry, 51 (1): 51–56. Schafer, A.I. (2001). Natural organics removal using membranes: principles, performance, and cost, Technomic Publishing Company, Inc., Pennsylvania, USA. Shakiba, N. (2016). Investigation of the effective parameters on separation and purification of humic acid from the Leonardite humate using a proper filter. M.Sc. Thesis. College of Abouraihan. University of Tehran. (In Farsi). Sharma, R.R. and Chellam, S. (2005). Temperature Effects on the Morphology of Porous Thin Film Composite Nanofiltration Membranes. Environ. Sci. Technol, 39 (13): 5022-5030. Sharma, R.R., Agrawal, R. and Chellam, S. (2003). Temperature effects on sieving characteristics of thin-film composite nanofiltration membranes: pore size distributions and transport parameters. Journal of Membrane Science, 223: 69-87. Shi, X., Tal, G., Hankins, N. P., Gitis, V. (2014). Fouling and cleaning of ultrafiltration membranes: A review. Journal of Water Process Engineering, 1: 121-138. Sun, Z., Tang, B., Xie, H. (2015). Treatment of Waste Gases by Humic Acid. Energy& Fuels, 29 (3), pp 1269–1278. Toomaj, M. S. (2015). Design and Construction of the Reactor System for Extracting Humic acid from Lignite. M.Sc. Thesis. College of Abouraihan. University of Tehran. (In Farsi). Tsuru, T., Izumi, S., Yoshioka, T. and Asaeda, M. (2000). Temperature Effect on Transport Performance by Inorganic Nanofiltration Membranes. AlChE Journal, 46 (3): 565-574. Uysal, B. Z., Sonmez, Y. M., and Uysal, D. (2013). Production of Fulvic Acid via Ethyl Fulvate. In book: Functions of Natural Organic Matter in Changing Environment, pp: 1101-1104. Xie, M., Price, W. E., Nghiem, L. D. and Elimelech, M. (2013). Effects of feed and draw solution temperature and transmembrane temperature difference on the rejection of trace organic contaminants by forward osmosis. Journal of Membrane Science, 438: 57-64. Yang, Z. and Jiang, J. (2016). Influence of low molecular weight fractions of humic substances on reducing capacities and distribution of redox functional groups. Environ. Sci. Technol., DOI: 10.1021/acs.est.6b02645, in press, in press. Zara, M., Ahmad, Z., Akhtar, J., Shahzad, K., Sheikh, N., Munir, S. (2017). Extraction and characterization of humic acid from Pakistani lignite coals, Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, DOI: 10.1080/15567036.2017.1307886, in press, in press. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 779 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 580 |
||