Khóa Luận Tốt Nghiệp: Thiết Kế và Chế Tạo Bộ Phận Stack cho Hệ Thống Khử Mặn Sử Dụng Công Nghệ Thẩm Tách Điện

• Tác giả: Nguyễn Thị Thảo Ngà
• Người hướng dẫn: GS.TS Đặng Mậu Chiến
• Trường học: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Vật liệu
• Đề tài: Thiết Kế và Chế Tạo Bộ Phận Stack Cho Hệ Thống Khử Mặn Sử Dụng Công Nghệ Thẩm Tách Điện
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

• NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
• NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
• NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ
• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: Đặt vấn đề
• 1.1. Tình hình xâm nhập mặn ở thế giới
• 1.2. Tình hình xâm nhập mặn ở Việt Nam
• 1.3. Giới thiệu công nghệ thẩm tách điện
• 1.4. Lịch sử phát triển công nghệ thẩm tách điện
• 1.5. Một số ứng dụng của công nghệ thẩm tách điện
• 1.6. Nguyên lý hoạt động và cấu tạo stack thẩm tách điện
• 1.7. Một số nghiên cứu về mô hình hệ thống khử mặn ED
• 1.8. Mục tiêu của đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ BỘ PHẬN STACK CHO HỆ THỐNG KHỬ MẶN SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ THẨM TÁCH ĐIỆN
• 2.1. Thiết kế khung
• 2.2. Thiết kế điện cực
• 2.3. Thiết kế bộ đệm điện cực
• 2.4. Thiết kế màng trao đổi ion
• 2.5. Thiết kế bộ đệm dòng chảy
• 2.6. CHẾ TẠO BỘ PHẬN STACK CHO HỆ THỐNG KHỬ MẶN SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ THẨM TÁCH ĐIỆN
• 2.6.1. Nguyên vật liệu, thiết bị và dụng cụ chế tạo
• 2.6.2. Nguyên vật liệu chế tạo
• 2.6.3. Thiết bị và dụng cụ chế tạo
• 2.6.4. Quy trình chế tạo stack thẩm tách điện
• 2.6.5. Chế tạo khung
• 2.6.6. Chế tạo điện cực
• 2.6.7. Chế tạo màng trao đổi ion
• 2.6.8. Chế tạo bộ đệm điện cực và bộ đệm dòng chảy
• 2.6.9. Quy trình lắp ráp bộ phận ED stack
• 2.7. ĐÁNH GIÁ BỘ PHẬN ED STACK VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 2.7.1. Đánh giá các thông số bộ phận ED stack
• 2.7.2. Đánh giá vật liệu và phương pháp chế tạo của ED stack
• 2.7.3. Tính toán vật liệu và chí phí chế tạo
• 2.7.4. Đề xuất mô hình hệ thống khử mặn ED quy mô phòng thí nghiệm
• 2.7.5. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về thiết kế bộ phận stack cho hệ thống khử mặn

Thiết kế và chế tạo bộ phận stack cho hệ thống khử mặn sử dụng công nghệ thẩm tách điện là một nhiệm vụ quan trọng trong việc giải quyết vấn đề ô nhiễm nguồn nước. Công nghệ thẩm tách điện (Electrodialysis) đã chứng minh hiệu quả trong việc khử mặn và tiết kiệm năng lượng. Việc thiết kế bộ phận stack không chỉ giúp tối ưu hóa hiệu suất khử mặn mà còn đảm bảo tính bền vững cho hệ thống.

1.1. Nguyên lý hoạt động của công nghệ thẩm tách điện

Công nghệ thẩm tách điện hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng màng trao đổi ion để tách các ion trong dung dịch. Khi có điện trường, các ion sẽ di chuyển về phía điện cực tương ứng, từ đó giúp loại bỏ muối và tạp chất trong nước.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng công nghệ thẩm tách điện

Công nghệ thẩm tách điện mang lại nhiều lợi ích như tiết kiệm năng lượng, hiệu suất khử mặn cao và khả năng tái sử dụng nước. Điều này giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và đáp ứng nhu cầu nước sạch cho sinh hoạt.

II. Thách thức trong thiết kế bộ phận stack cho hệ thống khử mặn

Mặc dù công nghệ thẩm tách điện có nhiều ưu điểm, nhưng việc thiết kế bộ phận stack cũng gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như lựa chọn vật liệu, tối ưu hóa cấu trúc và đảm bảo hiệu suất hoạt động là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Vật liệu cho bộ phận stack

Việc lựa chọn vật liệu cho bộ phận stack là rất quan trọng. Các vật liệu cần có khả năng dẫn điện tốt, bền bỉ và chịu được môi trường ăn mòn. Màng trao đổi ion là một trong những thành phần chính cần được chú trọng.

2.2. Tối ưu hóa cấu trúc bộ phận stack

Cấu trúc của bộ phận stack cần được tối ưu hóa để đảm bảo hiệu suất khử mặn cao nhất. Điều này bao gồm việc thiết kế các kênh dòng chảy, vị trí của các điện cực và cách bố trí màng trao đổi ion.

III. Phương pháp thiết kế bộ phận stack cho hệ thống khử mặn

Để thiết kế bộ phận stack hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp khoa học và kỹ thuật hiện đại. Việc sử dụng mô hình hóa và mô phỏng giúp đánh giá hiệu suất trước khi chế tạo thực tế.

3.1. Mô hình hóa thiết kế bộ phận stack

Mô hình hóa giúp hình dung cấu trúc và hoạt động của bộ phận stack. Sử dụng phần mềm CAD để thiết kế chi tiết từng bộ phận, từ khung đến màng trao đổi ion.

3.2. Thử nghiệm và đánh giá hiệu suất

Sau khi chế tạo, bộ phận stack cần được thử nghiệm để đánh giá hiệu suất khử mặn. Các thông số như lưu lượng, điện áp và hiệu suất khử mặn sẽ được đo lường và phân tích.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy bộ phận stack được thiết kế có khả năng khử mặn hiệu quả, đáp ứng được yêu cầu sử dụng trong thực tiễn. Các ứng dụng của công nghệ thẩm tách điện đang ngày càng mở rộng.

4.1. Ứng dụng trong sản xuất nước sạch

Bộ phận stack có thể được ứng dụng trong các hệ thống sản xuất nước sạch từ nước lợ và nước biển. Điều này giúp cung cấp nguồn nước an toàn cho sinh hoạt và sản xuất.

4.2. Đánh giá hiệu suất khử mặn

Hiệu suất khử mặn của bộ phận stack được đánh giá thông qua các thử nghiệm thực tế. Kết quả cho thấy khả năng khử mặn lên đến 90%, đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng nước.

V. Kết luận và hướng phát triển tương lai

Thiết kế và chế tạo bộ phận stack cho hệ thống khử mặn sử dụng công nghệ thẩm tách điện là một bước tiến quan trọng trong việc giải quyết vấn đề ô nhiễm nguồn nước. Hướng phát triển tương lai cần tập trung vào việc cải tiến công nghệ và mở rộng ứng dụng.

5.1. Cải tiến công nghệ thẩm tách điện

Cần nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới để nâng cao hiệu suất và giảm chi phí sản xuất. Việc cải tiến vật liệu và cấu trúc sẽ giúp tăng cường hiệu quả khử mặn.

5.2. Mở rộng ứng dụng công nghệ

Công nghệ thẩm tách điện có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như xử lý nước thải, sản xuất muối và thu hồi ion hữu ích. Việc mở rộng ứng dụng sẽ góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.