000 13417cam a22004578i 4500
003 EG-NbEJU
005 20241203123831.0
008 241110s2024 ua 001 0 eng d
040 _aEG-NbEJU
_beng
_cEG-NbEJU
_dEG-NbEJU
041 _aeng
_bara
050 _aCPE PhD. 2024
_b01
100 1 _aAbdelazeem , Salma Tarek Abdelwahab ,
245 1 0 _aEnhancing the Membrane Distillation System Performance for Sustainable Applications :
_bA Thesis Submitted to the Graduate School of Energy , Environment , Chemical and Petrochemicals Engineering (EECE) : Egypt - Japan University of Science and Technology (E - JUST) : in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of (Doctor of Philosophy) in Chemical and Petrochemicals Engineering /
_cby Eng. Salma Tarek Abdelwahab Abdelazeem ; Supervision Committee Prof. Ahmed Hassan El-Shazly - Professor at the Chemical and Petrochemicals Engineering Department : Egypt-Japan University of Science and Technology (E-JUST) - Alexandria , Associate. Prof. Usama Nour Eldemerdash - Associate Professor and Chairman of the Chemical and Petrochemicals Engineering Department : Egypt-Japan University of Science and Technology (E-JUST) - Alexandria , Prof Dr. Jun-ichiro Hayashi - Professor at the Institute for Materials Chemistry and Engineering (Kyushu University) ; Examination Committee Prof. Ahmed Hassan El-Shazly - Professor at the Chemical and Petrochemicals Engineering Department : Egypt-Japan University of Science and Technology (E-JUST) - Alexandria , Prof. Mona Elsaied Mohamed Ahmed Ossman - Dean of Environment and Natural Materials Research Institute (SARTA city - New Borg El-Arab City - Alexandria) , Prof. Mohamed Ismail Gaad Bassyouni - Vice president (East Port Said University of Technology) - Professor at the Chemical Engineering Department (Port Said University) , Associate. Prof. Usama Nour Eldemerdash - Associate Professor and Chairman of the Chemical and Petrochemicals Engineering Department : Egypt-Japan University of Science and Technology (E-JUST) - Alexandria
246 1 5 _aتعزيز أداء منظومة التقطير الغشائي للتطبيقات المستدامة :
_bرسالة علمية مقدمة الى المدرسة التخصصية للدراسات العليا - هندسة الطاقة البيئة , الهندسة الكيميائية و البتروكيماويات : الجامعة المصرية اليابانية للعلوم و التكنولوجيا كإستيفاء جزئي لمتطلبات الحصول على درجة (دكتوراه الفلسفة) في الهندسة الكيميائية و البتروكيماويات / إعداد مهندسة سلمى طارق عبدالوهاب عبدالعظيم ;
260 _aAlexandria :
_bSalma Tarek Abdelwahab Abdelazeem
_c2024
300 _aleaves 110 ;
_c30 cm
500 _aIncludes a title page in Arabic
502 _aThesis (Ph.D.)
_bDoctoral
_cEgypt - Japan University of Science and Technology (E - JUST) - School of Energy , Environment , Chemical and Petrochemicals Engineering (EECE) - Chemical and Petrochemicals Engineering Department
_d2024
520 _aMembrane distillation (MD) stands out from conventional distillation methods due to its lower hydrostatic pressures , reduced operating temperatures , and less stringent membrane requirements These advantages make MD particularly appealing for separating non - volatile solutes like salts or colloids with high rejection rates However , its commercial viability is hampered by lower productivity compared to other membrane processes To address these challenges , recent research has focused on enhancing MD membranes using low - cost waste polystyrene (PS) Both plain and modified PS membranes , incorporating materials such as steel slag , silica , and carbon derived from peanut shells , were investigated The goal was to improve membrane characteristics and explore their potential for solar - driven applications in MD units , aiming to replace traditional feed solution heating methods Two methods , casting via non-solvent - induced phase inversion and electrospinning , were employed to fabricate these membranes The study found that electrospinning significantly enhanced membrane properties compared to casting , increasing contact angles by 17% and porosity by 94% for plain waste PS membranes The addition of steel slag improved contact angles and porosity by 13% and 25% in cast membranes , and by 4% and 16% , respectively , in electrospun membranes Silica additions to electrospun membranes enhanced hydrophobicity and porosity by 9% and 22% , respectively , while the carbonaceous materials increased porosity by 30 % , albeit with a slight decrease in hydrophobicity due to the possible attached hydrophilic groups These composite membranes demonstrated substantial improvements in permeate flux (36-92% increase) and salt rejection (>98% for all modified membranes) Besides , the numerical simulations further underscored their thermal efficiency The altered membranes showed an enhanced temperature polarization coefficient (TPC) for all membranes except the modified carbon composite membranes , due to the highly enhanced flux which requires more heat for vaporization , decreasing the feed/membrane interface temperature and thus deviating from the feed bulk temperature , leading to decreased TPC Overall , the composite membranes showed improved thermal efficiency as specific energy consumption (SEC) decreased by more than 53% , and the overall thermal efficiency achieved over 75% , implying a high level of thermal efficiency Under solar illumination , composite membranes showed a temperature increase at the membrane surface of 5-19°C compared to plain waste PS membranes at 1 sun , significantly boosting water evaporation rates by (69-327%) and the photothermal efficiency by (60-306%) Moreover , the photothermal membrane distillation , for all tested membranes , showed more than fourfold enhancement in water productivity These findings highlight the promising performance enhancements achievable through innovative membrane materials The study underscores the potential of waste - based composite membranes not only to enhance MD efficiency but also to leverage solar energy for sustainable water purification applications
520 _aتتميز عملية التقطير الغشائي (MD) عن طرق التقطير التقليدية بضغوطها الهيدروستاتيكية المنخفضة ، و درجات الحرارة التشغيلية المخفضة ، و متطلبات الأغشية الأقل صرامة تجعل هذه المزايا عملية التقطير الغشائي جذابة بشكل خاص الفصل المذيبات غير المتطايرة مثل الأملاح أو الغرويات بمعدلات استخلاص عالية و مع ذلك ، تعوق قابليتها التجارية الإنتاجية المنخفضة مقارنة بعمليات الأغشية الأخرى المواجهة هذه التحديات ، ركز هذا البحث على تحسين أغشية التقطير الغشاني باستخدام نفايات البوليسترين (PS) ذات التكلفة المنخفضة حيث تم بحث كل من الأغشية البسيطة و المعدلة للبوليسترين ، متضمنة مواد مثل خبث الفولاذ ، السيليكاء و الكربون المستخرج من قشور الفول السوداني بهدف تصين خصائص الأغشية و استكشاف إمكاناتها للتطبيقات المدفوعة بالطاقة الشمسية في وحدات التقطير الغشائي ، بهدف استبدال طرق تسخين محلول التغذية التقليدية تم استخدام طريقتين ، لتصنيع هذه الأغشية هما الصب عبر انقلاب الطور الناتج عن عدم وجود مذيبات و الغزل الكهربائي وجدت الدراسة أن الغزل الكهربائي حسن خصائص الأغشية بشكل كبير مقارنة بالصب ، مما زاد من زوايا كره السطح للمياه بنسبة ١٧٪ و من المسامية بنسبة %٩٤ للأغشية البسيطة للبوليسترين و أدى إضافة خبث القولان إلى تحسين زوايا طرد السطح و المسامية بنسبة %١٣ و ٢٥٪ على التوالي في الأغشية المصبوبة ، و بنسبة %٤ و ١٦٪ على التوالي في الأغشية المغزولة كهربائيا كما عززت إضافات السيليكا إلى الأغشية المغزولة كهربائيا من الخصائص الكارهة للماء و المسامية بنسبة ٩ و ٢٢٪ على التوالي ، بينما زادت المواد الكربونية المستخرجة من قشور الفول السوداني المسامية بنسبة %۳۱٪ ، رغم انخفاض طفيف في خاصية الكره للماء بسبب المجموعات المحبة للماء المتصلة بها كما أظهرت هذه الأغشية المركبة تصينات كبيرة في كمية المياه المنتجة (زيادة بنسبة ٣٦-٩٢٪) و رفض الأملاح (۹۸۷% لجميع الأغشية المعدلة علاوة على ذلك ، أكدت المحاكاة العددية كفاءة هذه الأغشية الحرارية حيث أظهرت الأغشية المعدلة تحسينا في معامل استقطاب درجة الحرارة لجميع الأغشية باستثناء الأغشية المركبة المعدلة بالكربون ، بسبب التدفق العالي المعزز الذي يتطلب مزيدا من الحرارة للتبخر ، مما يؤدي إلى انخفاض درجة حرارة واجهة الغشاء بين الجهتين ، و بالتالي انحرافها عن درجة حرارة التغذية ، مما يؤدي إلى انخفاض معامل استقطاب درجة الحرارة بشكل عام أظهرت الأغشية المركبة كفاءة حرارية محتلة حيث انخفض استهلاك الطاقة لكل متر مكعب من المياء المنتجة (SEC) بأكثر من ٥٣ و تم تحقيق كفاءة حرارية إجمالية تزيد عن ٧٥% مما يدل على الكفاءة الحرارية العالية المحققة باستخدام هذه الأغنية كما أظهرت الأغشية المركبة تحت الإضاءة الشمسية ، زيادات في درجات الحرارة على سطح الغشاء تتراوح بين .. ١٩ درجة مئوية مقارنة بالأغشية البسيطة ، و زيادات كبيرة في معدلات تبخر الماء بنسبة تتراوح من ٦٩% إلى ٣٢٧% و كفاءة التحويلية الضوئية الحرارية ( ٣٠٦٠٦٠ ) كما أن النموذج الفوتو حراري المستخدم أظهر توافقا قويا مع القيم التجريبية و قيم الأدبيات لعملية التقطير الغشائي المباشر (DCMD) ، مع نسبة خطأ تقل عن ١٠٪ و بناء عليه ، أظهر التحليل العددي المنفذ للأغشية البوليستيرين المحضرة أن الإشعاع الشمسي عزز تدفق الغشاء بأكثر من أربعة أضعاف الكمية المنتجة باستخدام التقطير الغشائي التقليدي بوجه عام ، تسلط هذه النتائج الضوء على التحسينات الواعدة التي يمكن تحقيقها من خلال مواد الأغشية المبتكرة و تقنيات التصنيع في التقطير الغشائي كما تؤكد الدراسة على إمكانات الأغشية المركبة المعتمدة على النفايات ليس فقط لتحسين كفاءة التقطير الغشائي و لكن أيضا الاستغلال الطاقة الشمسية في تطبيقات تنقية المياه المستدامة
530 _aIssued also as a digital file (for more information please check our Digital Repository)
590 _aEECE
_bCPE
700 1 _aEl-Shazly , Ahmed Hassan ,
_eSupervisor
700 1 _aEldemerdash , Usama Nour ,
_eco-Supervisor
700 1 _aHayashi , Jun-ichiro ,
_eco-Supervisor
700 1 _aEl-Shazly , Ahmed Hassan ,
_eExaminator
700 1 _aOssman , Mona Elsaied Mohamed Ahmed ,
_eco-Examinator
700 1 _aBassyouni , Mohamed Ismail Gaad ,
_eco-Examinator
700 1 _aEldemerdash , Usama Nour ,
_eco-Examinator
700 1 _aالشائلي , أحمد حسن ,
_eمشرف
700 1 _aالدمرداش , أسامة نور ,
_eمشرف مساعد
700 1 _aهباشی , جون ایشیرو ,
_eمشرف مساعد
700 1 _aالشائلي , أحمد حسن ,
_eمناقش
700 1 _aعثمان , مني السيد محمد أحمد ,
_eمناقش مساعد
700 1 _aبسيوني , محمد إسماعيل جاد ,
_eمناقش مساعد
700 1 _aالدمرداش , أسامة نور ,
_eمناقش مساعد
776 0 8 _iPrint version:
_aChaffey, Dave, 1963-
_tStrategy, implementation and practice
_bEighth Edition.
_dHoboken, NJ : Pearson, [2022]
_z9781292400969
_w(DLC) 2021049493
901 _aHaGeR
902 _aTH_001_02
942 _2lcc
_n0
_cDISS
999 _c6985
_d6985