Sürekli annular kromatograf ile saflaştırma: Denge dışı modelle simülasyon çalışmaları
Purification via continuous annular chromatograph: Non-equilibrium model based simulaton studies
Yazar: DİDEM ESEN
Danışman: PROF. DR. AHMET R. ÖZDURAL
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Kütle aktarımı katsayısı = Mass transfer coefficient

Özet:
Bu tez kapsamında sürekli annular kromatografi sistemi için denge dışı model kullanılarak yapılan matematiksel çözümleme sonucu elde edilen elüsyon profillerine, annular kromatografi cihazının işletme parametrelerinin, kütle aktarım dirençlerinin ve eksenel ve açısal dispersiyonun etkileri incelenmiştir. Kaiserslautern Teknik Üniversitesi'nde (Almanya) bulunan annular kromatografi cihazı ile yapılan deney sonuçları simülasyon sonuçları ile karşılaştırılmalı olarak incelenmiştir.Modelleme sonucunda elde edilen iki boyutlu konveksiyon ? dispersiyon ? nonlineer adsorpsiyon denklemlerinin sayısal olarak çözümünde, paket programlar yerine, tarafımızca hazırlanan MATLAB kodları kullanılmıştır. Böylece kısmi türevli denklemlerin çözümüyle elde edilen elüsyon profillerine, kütle aktarım dirençlerinin ve annular kromatografi cihazının işletme parametrelerin etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla eksenel ve açısal dispersiyon ile doğrusal olmayan (non-lineer) izoterm sabitlerinin konsantrasyon profillerine olan etkileri incelenerek, model sonuçlarının gerçek durumu temsil etmedeki başarısının belirlenmesi amaçlanmıştır.Çözümleme sonucu kolonun (eksenel ve açısal) tüm noktalarındaki katı ortalama konsantrasyonu, katı yüzey konsantrasyonu, katı yüzeyi ile dengede olan sıvı konsantrasyonu ve yığın sıvı konsantrasyonu değerleri elde edilmiş ve kolon işletme parametreleri, eksenel ve açısal dispersiyon ve kütle aktarım direnci değişimlerinin konsantrasyon profillerine etkileri incelenmiştir. Yapılan deneyler sonucunda elde edilen konsantrasyon profilleri ile simülasyon sonucunda elde edilen konsantrasyon profilleri karşılaştırılırken matematiksel model eşitliği için gerekli sistem verilerinin hesaplanma yöntemleri detaylı olarak açıklanmıştır.

Abstract:
In this thesis, effects of operating parameters; such as mass transfer resistances, axial and angular dispersion on the elution profiles of continuous annular chromatography is searched. For this purpose a mathematical model, which was based on non-equilibrium adsorption approximation is used. The elution profiles are predicted by the numerical solution of the two-dimensional solute transport (convection - dispersion - non-linear adsorption) equation. Instead of exploiting MATLAB toolbox facilities, the mathematical model equations are solved with MATLAB codes which are developed by us for the specific case of the prediction of elution profiles of continuous annular chromatograph equipment. Thus average solid concentration, solid surface concentration, liquid concentration which is in equilibrium with solid surface concentration and bulk liquid concentration at every (axial and angular) point are predicted by taking into account the change of column operating parameters as well as mass transfer parameters. In order to test the validity of the mathematical model, experimental data, which are obtained by using the continuous annular chromatograph equipment placed at Kaiserslautern Technical University (Germany), are employed. The model predicted profiles and the experimental data are compared.It was concluded that the non-equilibrium model satisfactorily represents the experimental findings.