پژوهشکده پلیمر با اجرای طرح توسعه تکنولوژی و بکارگیری غشا برای جداسازی گازها و مایعات نفتی در قالب طرح‌های برنامه پنج ساله چهارم توسعه در بخش جداسازی مایعات تحقیقات گسترده‌ای را با همکاری واحدهای تصفیه خانه و تحقیق و توسعه پالایشگاه تهران در زمینه تصفیه پساب این پالایشگاه انجام داده است این طرح در دو فاز آزمایشگاهی و طراحی واحد صنعتی انجام گرفته است.
در بخش آزمایشگاهی انواع مختلف غشاهای پلیمری شامل پلی سولفون، پلی آکریلو نیتریل و پلی آمید در فرآیند میکروفیلتراسیون، اولترافیلتراسیون و اسمز معکوس مورد ارزیابی قرار گرفته و با استفاده از اطلاعات آزمایشگاهی پایلوت چند منظوره فیلتراسیون غشایی طراحی گردید. این پایلوت با هدف مطالعه و انجام آزمایشات فیلتراسیون غشایی بر روی آب و پساب‌های صنعتی طراحی و ساخته شده است. پایلوت شامل سه بخش اصلی فرآیندهای میکروفیلتراسیون (MF) اولترافیلتراسیون (UF) و اسمز معکوس (RO) بوده و مجهز به امکانات کنترل از نوع PLC،HMI و سیستم شستشوی CIP می‌باشد فرآیندهای AF، UF و RO به صورت مجزا و ترکیبی بسته به نوع و مشخصات پساب بکار گرفته می‌شوند ظرفیت تصفیه پساب در این پایلوت 100Lit/ hr می‌باشد. غشاهای به کار رفته در اشکال مختلف مارپیچی، صفحه‌ای، لوله‌ای و فیبری است. جنس غشا از نوع سرامیکی و پلیمری انتخاب شده‌اند و قادرهستند ترکیبات نفتی و هیدروکربوری، میکرو ارگانیسم‌ها، باکتری و ویروس، نمک‌های تک ظرفیتی و چندظرفیتی را تا 90 درصد جداسازی نمایند. جریان تصفیه شده در این فرآیندها از نظر استانداردهای ملی قابل تخلیه به آبهای سطحی، قابل کاربرد و به عنوان آب درون فرآیندی (آب جبرانی برج‌های خنک کننده و مصرفی بویلرها) یا آب کشاورزی خواهند بود در بخش طراحی صنعتی با همکاری پژوهشکده توسعه مهندسی فرآیند و واحد امکان‌پذیری طرحها واحد فیلتراسیون غشایی صنعتی با هدف تصفیه پساب خروجی، واحد API پالایشگاه تهران طراحی گردید.
مزیت‌های فرآیندهای غشایی جهت استفاده در صنایع مختلف
با مطالعه فرآیندهای مختلف فیزیکی و شیمیایی مشخص می‌شود که تقریباً هیچ فرآیندی را نمی‌توان یافت که از جداسازی (خالص‌سازی، تغلیظ…) بی‌نیاز باشد. از سالها پیش روش‌های مختلف جداسازی به منظور پاسخگویی به نیاز بشر ابداع و بکار گرفته شده‌اند. با توجه به کم‌اهمیت بودن مقوله‌های انرژی و محیط زیست تا مدت‌ها از روش‌های سنتی جداسازی استفاده می‌گردید و روش‌های نوین کمتر مورد توجه قرار می‌گرفت. از آنجایی که در سالهای اخیر بحث کاهش مصرف انرژی و جلوگیری از آلودگی محیط زیست بیشتر مورد توجه کشورهای توسعه یافته بوده، تلاش متخصصین جهت دستیابی به فناوری‌های نو گسترش یافته است. یکی از این فناوری‌ها فرآیندهای غشایی (RO, UF, MF) می‌باشند که استفاده از آنها دارای مزایای به شرح زیر است:
1- حجم کم: حجم کم واحدهای غشایی چنین فرآیندی را برای کارهای دور از ساحل مناسب می‌کند و در تعمیرات نیز یک امتیاز مثبت محسوب می‌شود.
2- وزن کم: وزن کم نیز برای کارهای دور از ساحل و تعمیرات مزیت به شمار می‌آید.
3- مسایل زیست محیطی: به دلیل امکان‌پذیری جداسازی ذرات در هر اندازه و به هر میزان فرآیندهای غشایی می‌توانند به خوبی مسایل زیست محیطی را رعایت کنند.
4- سالم بودن محیط کار: از لحاظ اینکه در دمای محیط کار می‌کنند و معمولا مشکلات نظیر آلودگی صوتی و… را ندارند.
5- ایمنی: کلاً کار در دمای پایین نشانه ایمنی بیشتر می‌باشد.
6- مصرف انرژی کمتر: اصلی‌ترین محل بروز این مزیت عدم نیاز به تغییر فاز می‌باشد.
7- صرفه اقتصادی: کاهش روز به روز قیمت غشاها به معنی صرفه‌جویی اقتصادی می‌باشد.
8- دور ریز قابل استفاده: دورریزها در فرآیند غشایی قابل استفاده هستند و واکنش شیمیایی انجام نداده‌اند.
9- حذف مواد افزودنی: غشاها صنایع را از مصرف برخی مواد افزودنی جهت انجام فرآیندهای جداسازی بی‌نیاز می‌کنند.
10- حذف اتلاف انرژی: کار در دمای محیط باعث حذف اتلاف حرارتی از دیواره‌های دستگاه‌ها می‌شود.
11- سهولت در تغییر ظرفیت: سهولت در تغییر ظرفیت به معنی انعطاف‌پذیری بیشتر می‌باشد.
12- سهولت افزودن غشا به یک واحد موجود: غشاها را می‌توان درمسیر فرآیندهای موجود سنتی قرار داد این کار معمولاً با توجه به ملاحظات مربوط به فشار درسیستم صورت می‌گیرد.
13- سهولت درتغییر نوع غشا: روز به روز غشاهای بهتر و کارآمدتری به به بازار عرضه می‌شوند. در یک واحد غشایی به راحتی می‌توان غشاء جدید را با غشاء قدیمی مستقر در مدول تعویض کرد.
14- پرداختن هزینه تکنولوژی بجای هزینه مواد اولیه: در مورد هزینه پرداختی جهت خرید غشاء قسمت عمدۀ این هزینه مربوط به تکنولوژی ساخت غشاء می‌باشد و نه مواد اولیه، لیکن در روش‌های قدیمی معمولاً هزینه ماده اولیه پرداخت می‌شود این خود ضرورت سرمایه گذاری در خصوص دستیابی به فناوری ساخت و بکارگیری غشاها را تأیید می‌کند.
گام‌های پژوهشکده پلیمر در ارائه دانش فناوری غشایی به صنعت
با انجام این طرح پژوهشکده پلیمر با هماهنگی پژوهشکده مهندسی می‌تواند دانش فنی طراحی فرایند میکروفیلتراسیون، اولترافیلتراسیون و اسمز معکوس و سیستمهای ترکیبی فرایندهای غشایی را در مقیاس صنعتی واگذار نماید. از دیگر توانمندی‌های گروه غشا پژوهشکده پلیمر و واحد امکان‌پذیری طرحها، بررسی فنی و اقتصادی تولید آب مصرفی بولیر و برج کننده از بازیافت پساب‌های نفتی تصفیه شده و روش فیلتراسیون غشایی و برآورد هزینه سرمایه گذاری احداث واحد صنعتی فیلتراسیون غشایی در تصفیه این پساب‌ها می‌باشد. بررسی‌های انجام شده در مطالعه موردی پساب خروجی API پالایشگاه تهران با ظرفیت hr/3 m 341 نشان داده شده است IRR احداث طرح 96/12درصد و زمان بازگشت سرمایه 86/8 سال خواهد بود. بنابراین اجرای این طرح در مقیاس صنعتی مقرون به صرف بوده و از نظر تبدیل پساب به آبهای درون فرآیندی و رعایت الزمات زیست محیط ضروری به نظر می‌رسد.
دستاوردهای علمی پژوهشکده پلیمر در اجرای طرح تکنولوژی غشاء
دستاوردهای علمی پژوهشکده چاپ 6 مقاله پژوهشی در سال 2009 و 2010 و ارائه 12 سمینار داخلی و 2 سمینار بین‌المللی (NNA) و ثبت سه پتنت داخلی با تاییدیه سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی کشور در سال 87 و88 بوده است.
