Published July 1, 2020 | Version v1
Publication Open

Parametric Study of Rupture Analysis for the Optimization of Stable Emulsion Liquid Membrane using DOE Approach

Creators

  • 1. Mehran University of Engineering and Technology

Description

Rupture of the membrane is considered as one of the most critical characteristics while working on wastewater treatment via emulsion liquid membrane. This paper presents a decisive study of different parameters affecting the rupture of membrane. The potential parameters which are investigated in this study include, surfactant dosage, surfactant concentration, concentration of aqueous phase, emulsification velocity, ratio of organic to aqueous phases and ratio of membrane to feed phases. The Design of Experiment (DOE) approach was used to design the experiments and the results were analyzed statistically through a software Minitab-18. The study revealed that amongst all these parameters, two are the highly significant playing a crucial role in rupture of the membrane. These significant parameters are emulsification velocity and ratio of the organic to aqueous phase. Pareto chart being used as an effective statistical tool implied that the emulsification velocity and ratio of the organic to aqueous phase have negative and positive effects on the response respectively. Using the Response Optimizer tool, the optimum levels of all the potential parameters were statistically calculated followed by an experimental verification resulting a least minimum rupture of 36%. A statistical model was developed in this study and the values of predicted rupture were compared with the experimental results. The calculated correlation coefficient R2 of the developed model was 0.998 and the accuracy of correlation coefficient deduced that the developed model of rupture will precisely calculate the rupture over the range of values.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يعتبر تمزق الغشاء أحد أهم الخصائص أثناء العمل على معالجة مياه الصرف الصحي عبر غشاء سائل مستحلب. تقدم هذه الورقة دراسة حاسمة للمعلمات المختلفة التي تؤثر على تمزق الغشاء. تشمل المعلمات المحتملة التي يتم التحقيق فيها في هذه الدراسة، جرعة المادة الخافضة للتوتر السطحي، وتركيز المادة الخافضة للتوتر السطحي، وتركيز الطور المائي، وسرعة الاستحلاب، ونسبة الأطوار العضوية إلى المائية ونسبة الغشاء إلى أطوار التغذية. تم استخدام نهج تصميم التجربة (DOE) لتصميم التجارب وتم تحليل النتائج إحصائيًا من خلال برنامج Minitab -18. كشفت الدراسة أنه من بين كل هذه المعلمات، هناك معلمتان مهمتان للغاية تلعبان دورًا حاسمًا في تمزق الغشاء. هذه المعلمات الهامة هي سرعة الاستحلاب ونسبة الطور العضوي إلى المائي. يشير مخطط باريتو المستخدم كأداة إحصائية فعالة إلى أن سرعة الاستحلاب ونسبة الطور العضوي إلى المائي لهما تأثيرات سلبية وإيجابية على الاستجابة على التوالي. باستخدام أداة محسن الاستجابة، تم حساب المستويات المثلى لجميع المعلمات المحتملة إحصائيًا متبوعة بالتحقق التجريبي مما أدى إلى الحد الأدنى من التمزق بنسبة 36 ٪. تم تطوير نموذج إحصائي في هذه الدراسة وتمت مقارنة قيم التمزق المتوقع بالنتائج التجريبية. كان معامل الارتباط المحسوب R2 للنموذج المطور 0.998 واستنتجت دقة معامل الارتباط أن النموذج المطور للتمزق سيحسب بدقة التمزق على نطاق القيم.

Translated Description (French)

La rupture de la membrane est considérée comme l'une des caractéristiques les plus critiques lors du travail sur le traitement des eaux usées via une membrane liquide en émulsion. Cet article présente une étude décisive de différents paramètres affectant la rupture de la membrane. Les paramètres potentiels qui sont étudiés dans cette étude comprennent la posologie du tensioactif, la concentration du tensioactif, la concentration de la phase aqueuse, la vitesse d'émulsification, le rapport entre les phases organique et aqueuse et le rapport entre la membrane et les phases d'alimentation. L'approche Design of Experiment (Doe) a été utilisée pour concevoir les expériences et les résultats ont été analysés statistiquement à l'aide d'un logiciel Minitab-18. L'étude a révélé que parmi tous ces paramètres, deux sont hautement significatifs et jouent un rôle crucial dans la rupture de la membrane. Ces paramètres significatifs sont la vitesse d'émulsification et le rapport de la phase organique à la phase aqueuse. Le diagramme de Pareto utilisé comme outil statistique efficace impliquait que la vitesse d'émulsification et le rapport de la phase organique à la phase aqueuse ont des effets négatifs et positifs sur la réponse respectivement. À l'aide de l'outil Optimiseur de réponse, les niveaux optimaux de tous les paramètres potentiels ont été calculés statistiquement, suivis d'une vérification expérimentale aboutissant à une rupture minimale de 36 %. Un modèle statistique a été développé dans cette étude et les valeurs de rupture prédites ont été comparées aux résultats expérimentaux. Le coefficient de corrélation R2 calculé du modèle développé était de 0,998 et la précision du coefficient de corrélation déduit que le modèle de rupture développé calculera avec précision la rupture sur la plage de valeurs.

Translated Description (Spanish)

La rotura de la membrana se considera una de las características más críticas mientras se trabaja en el tratamiento de aguas residuales a través de la membrana líquida de emulsión. Este trabajo presenta un estudio decisivo de los diferentes parámetros que afectan a la ruptura de la membrana. Los parámetros potenciales que se investigan en este estudio incluyen, dosificación de tensioactivo, concentración de tensioactivo, concentración de fase acuosa, velocidad de emulsificación, relación de fases orgánicas a acuosas y relación de membrana a fases de alimentación. Se utilizó el enfoque de Diseño de Experimentos (DOE) para diseñar los experimentos y los resultados se analizaron estadísticamente a través de un software Minitab-18. El estudio reveló que entre todos estos parámetros, dos son los altamente significativos que juegan un papel crucial en la ruptura de la membrana. Estos parámetros significativos son la velocidad de emulsificación y la relación de la fase orgánica a la acuosa. El uso del gráfico de Pareto como una herramienta estadística efectiva implicó que la velocidad de emulsificación y la relación de la fase orgánica a la acuosa tienen efectos negativos y positivos en la respuesta, respectivamente. Utilizando la herramienta Optimizador de respuesta, se calcularon estadísticamente los niveles óptimos de todos los parámetros potenciales, seguidos de una verificación experimental que resultó en una ruptura mínima del 36%. En este estudio se desarrolló un modelo estadístico y se compararon los valores de ruptura predichos con los resultados experimentales. El coeficiente de correlación calculado R2 del modelo desarrollado fue de 0,998 y la precisión del coeficiente de correlación dedujo que el modelo de ruptura desarrollado calculará con precisión la ruptura en el rango de valores.

Files

436.pdf

Files (218.4 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:88df8d5195925922627ccca57c6192f0
218.4 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
دراسة بارامترية لتحليل التمزق لتحسين غشاء سائل المستحلب المستقر باستخدام نهج وزارة الطاقة
Translated title (French)
Étude paramétrique de l'analyse des ruptures pour l'optimisation de la membrane liquide en émulsion stable à l'aide de l'approche DOE
Translated title (Spanish)
Estudio paramétrico del análisis de ruptura para la optimización de la membrana líquida de emulsión estable utilizando el enfoque DOE

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3044533107
DOI
10.22581/muet1982.2003.07

Is supplement to
https://openalex.org/W4381851958 (Other)
https://openalex.org/W4372227625 (Other)
https://openalex.org/W3003394246 (Other)
https://openalex.org/W2393036950 (Other)
https://openalex.org/W2362536929 (Other)
https://openalex.org/W2332118468 (Other)
https://openalex.org/W2186963289 (Other)
https://openalex.org/W2117135385 (Other)
https://openalex.org/W2033840965 (Other)
https://openalex.org/W2010374630 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W2011143454
  • https://openalex.org/W2019132388
  • https://openalex.org/W2025385287
  • https://openalex.org/W2030430117
  • https://openalex.org/W2064884376
  • https://openalex.org/W2461194217
  • https://openalex.org/W2737405334
  • https://openalex.org/W2790643419
  • https://openalex.org/W2792168628
  • https://openalex.org/W2796171374
  • https://openalex.org/W2796359276
  • https://openalex.org/W2800174388
  • https://openalex.org/W2811342560
  • https://openalex.org/W2821931139
  • https://openalex.org/W2875393825
  • https://openalex.org/W2883957646
  • https://openalex.org/W2886652143
  • https://openalex.org/W2890045169
  • https://openalex.org/W2905287144