Please use this identifier to cite or link to this item:
https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/41005
| Title: | ผลของคลื่นเหนือเสียงต่อการกรองระดับอนุภาคในโมดูลแบบแผ่น |
| Other Titles: | Effects of the ultrasonic wave on microfiltration in a plate and frame module |
| Authors: | จิตติวุฒิ เพชรมุนี |
| Advisors: | หทัยชนก ดุริยะบรรเลง จิรกานต์ เมืองนาโพธิ์ |
| Other author: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิศวกรรมศาสตร์ |
| Advisor's Email: | Hathaichanok.D@Chula.ac.th chirakarn.m@chula.ac.th |
| Subjects: | Ultrasonic waves Microfiltration คลื่นเหนือเสียง การกรองระดับอนุภาค |
| Issue Date: | 2541 |
| Publisher: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย |
| Abstract: | กระบวนการกรองที่มีการใช้คลื่นเหนือเสียงถูกนำมาใช้เพื่อกำจัดอนุภาคที่สะสมอยู่บนผิวเยื่อแผ่น โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มสมรรถนะการกรอง สำหรับงานวิจัยนี้ ผู้วิจัยได้ศึกษาการกรองระดับอนุภาคแบบไหลขนานในโมดูลแบบแผ่น เยื่อแผ่นที่ใช้คือ ไนลอน66 (Nylon66) มีช่องว่างระหว่างเยื่อแผ่นกับแหล่งกำเนิดเสียงที่ติดตั้งอยู่ภายนอกเครื่องกรองสามารถปรับค่าได้ระหว่าง 1.5-4.7 เซนติเมตร ความเร็วในสายป้อน 0.1-0.53 เมตรต่อวินาที และความดันคร่อมเยื่อแผ่น 14.7-53.9 กิโลปาสคาล มีการติดตั้งแหล่งกำเนิดคลื่นเหนือเสียงความเข้มสูงจำนวน 2 ตัวบนผนังภายนอกของเครื่องกรองเพื่อส่งผ่านคลื่นเหนือเสียงไปในระบบได้ทั้งในทิศทางเดียวกันและตรงข้ามกับการกรอง ระบบที่ใช้กรองคือ สารละลายยีสต์ ซึ่งปรับเปลี่ยนค่าความเข้มข้นในการศึกษาระหว่าง 5-20 กรัมต่อลิตร อัตราคงที่ของการกรองได้ถูกวัดในการทดลองเพื่อเปรียบเทียบค่าระหว่างเมื่อมีการใช้และไม่ใช้คลื่นเหนือเสียง ตัวแปรที่มีผลต่อการเพิ่มของอัตราการกรองที่มีการใช้คลื่นเหนือเสียง คือ ความดันคร่อมเยื่อแผ่น, กำลังของคลื่นเหนือเสียง, ความเร็วในสายป้อน, ความเข้มข้นของสารละลายยีสต์, เวลาในการส่งผ่านคลื่น และระยะห่างระหว่างแหล่งกำเนิดคลื่นเหนือเสียงกับเยื่อแผ่น ซึ่งได้ทดลองและศึกษาในงานวิจัยนี้ จากการทดลองพบว่าในช่วงแรกของการเพิ่มความดันคร่อมเยื่อแผ่น อัตราการกรองที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการใช้คลื่นเหนือเสียงจะมีมากขึ้น จนกระทั่งเมื่อเพิ่มไปถึงค่าหนึ่ง ผลของการอัดแน่นของเค้กเริ่มมีมากขึ้น รวมทั้งการเกิดคาวิเทชันจะยากขึ้น อัตราการกรองที่เพิ่มขึ้นเริ่มมีค่าน้อยลง ส่วนการเพิ่มกำลังของคลื่นเหนือนั้นเสียง พบว่า ถ้ากำลังของคลื่นมีค่ามากเกินไป จะส่งผลให้ความรุนแรงของการยุบตัวของคาวิเทชันมีค่าลดลง อัตราการกรองจึงมีค่าลดลงด้วย ส่วนความเร็วในสายป้อนและความเข้มข้นของสารละลายยีสต์ พบว่า การใช้คลื่นเหนือเสียงจะได้ผลดีที่ความเร็วในสายป้อนและความเข้มข้นของสารละลายยีสต์มีค่าต่ำ สำหรับระยะห่างระหว่างเยื่อแผ่นและแหล่งกำเนิดเสียงที่เหมาะสม คือ ระยะที่ทำให้มีพื้นที่ที่คลื่นเหนือเสียงตกกระทบและมีความเข้มของคลื่นเหนือเสียงสูงเพียงพอที่จะทำให้เกิดคาวิเทชันที่สามารถกำจัดอนุภาคที่สะสมได้ ในเครื่องกรองที่ใช้นี้ พบว่า ระยะห่างที่เหมาะสมคือ 3.7 เซนติเมตร และเมื่อมีการใช้คลื่นเหนือเสียงในสภาวะของการปฏิบัติการที่เหมาะสม อัตราการกรองสามารถเพิ่มขึ้นได้ประมาณ 3.0 เท่าเมื่อเปรียบเทียบกับการกรองแบบปกติและพบว่ากำลังของคลื่นเหนือเสียงและทิศทางของการปล่อยคลื่นเหนือเสียง มีผลต่อความสามารถในการเก็บกักของเยื่อแผ่นสำหรับความเข้มเสียงสูงสุดที่ใช้ในการทดลอง คือ 3.6 วัตต์ต่อตารางเซนติเมตร ที่มีการควบคุมอุณหภูมิที่ 30 องศาเซลเซียส จะไม่ส่งผลต่อขนาดและการเจริญเติบโตของอนุภาคยีสต์ สุดท้าย ในงานวิจับนี้ได้สรุปข้อคิดเห็นทางเศรษฐศาสตร์ของการนำคลื่นเหนือเสียงไปใช้ร่วมกับการกรองระดับอนุภาค |
| Other Abstract: | Ultrasonically induced cavitation has been found to be effective for loosening and detaching the cake deposited on the surface of the membrane during microfiltration, thus remarkably increasing the filtration flux. In the present research, cross-flow microfiltration in a plate frame module with Nylon66 membrane is investigated. The gap between the ultrasonic source and the membrane can be varied from 1.5 to 4.7 cm., the feed velocity from 0.1 to 0.53 m/s and the transmembrane pressure difference from 14.7 to 53.9 kPa. Two identical ultrasonic sources are attached on the outside wall of the module to transmit high energy ultrasonic wave through the feed channel toward the membrane. In the experiments, baker's yeast solution (5 to 20 g/l) is filtered and the steady-state flux is measured. The factors affecting the filtration efficiency, i.e., the transmembrane pressure, the ultrasonic power, the feed velocity, the feed concentration, the sonication time and the distance between the membrane and each ultrasonic source, have been studied. Experimentally, it is found conxtant ultrasonic irradiation that an increase in the transmembrane pressure results in a remarkable increase in the steady-state flux. When the transmembrane pressure is further increased, the beneficial effect on the flux gradually disappears because of the more compaction of the cake at the higher pressure which raises the cavitation threshold. Similarly, it the ultrasonic power is too high, the intensity of the cavitation collapse becomes lessened and the removal of the cake by ultrasonic effect is reduced. In addition, it is shown that the ultrasonic effect is more pronounced at a lower feed velocity and a lower feed concentration. The appropriate distance between each ultrasonic source and the membrane may be defined as the distance which provides the maximum effective area exerted upon by cavitation. Finally, the experimental results have obviously shown that the suitable application of ultrasonic wave can enhance the flux upto 3 times that without ultrasonic wave. The side effects of ultrasonic on the membrane and yeast have also been investigated. In addition, a preliminary analysis of the ultrasonic application on the microfiltration system has been presented |
| Description: | วิทยานิพนธ์ (วศ.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2541 |
| Degree Name: | วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต |
| Degree Level: | ปริญญาโท |
| Degree Discipline: | วิศวกรรมเคมี |
| URI: | http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/41005 |
| ISBN: | 9743325581 |
| Type: | Thesis |
| Appears in Collections: | Grad - Theses |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Jittiwut_Pe_front.pdf | 326.13 kB | Adobe PDF | View/Open | |
| Jittiwut_Pe_ch1.pdf | 169.51 kB | Adobe PDF | View/Open | |
| Jittiwut_Pe_ch2.pdf | 196.1 kB | Adobe PDF | View/Open | |
| Jittiwut_Pe_ch3.pdf | 221.78 kB | Adobe PDF | View/Open | |
| Jittiwut_Pe_ch4.pdf | 315.49 kB | Adobe PDF | View/Open | |
| Jittiwut_Pe_ch5.pdf | 263.8 kB | Adobe PDF | View/Open | |
| Jittiwut_Pe_ch6.pdf | 4.18 MB | Adobe PDF | View/Open | |
| Jittiwut_Pe_ch7.pdf | 193.37 kB | Adobe PDF | View/Open | |
| Jittiwut_Pe_back.pdf | 2.5 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.