Numerical analysis of dialysis with chemical reaction

Disertační práce se zabývá matematickým modelováním a numerickou analýzou dialýzy, která je doprovázena chemickou reakcí druhého řádu probíhající v membráně nebo stripovacím roztoku. Studium dialýzy doprovázené chemickou reakcí v membráně je založeno na využití analogie s procesem absorpce s chemickou reakcí. Vliv chemické reakce na rychlost transportu složky membránou je kvantifikován pomocí reakčního faktoru. Součástí práce je také porovnání přesnosti přibližných řešení pro reakční faktor publikovaných v literatuře pro případ absorpce doprovázené rychlou nevratnou reakcí druhého řádu s výsledky přesného numerického řešení. Pro studium dialýzy doprovázené chemickou reakcí ve stripovacím roztoku bylo zvoleno kontinuální protiproudé uspořádání. Vliv chemické reakce na účinek dialyzéru byl studován s využitím exaktního matematického modelu kontinuálního protiproudého dialyzéru a zjednodušeného modelu založeného na využití konceptu reakčního faktoru.The dissertation deals with the mathematical modelling and numerical analysis of dialysis accompanied by a second-order chemical reaction that takes place in the membrane or in the stripping solution. The study of dialysis accompanied by a chemical reaction in the membrane makes use of the analogy with the process of absorption with chemical reaction. The effect of the chemical reaction on the transport rate of a solute in the membrane is quantified in terms of the enhancement factor. The work also includes the comparison of approximate solutions for the enhancement factor available in the literature for the case of absorption accompanied by a fast irreversible second-order reaction with the results of the exact numerical solution. A continuous counter-current arrangement was chosen for the study of dialysis accompanied by a chemical reaction in the stripping solution. The effect of a chemical reaction on the extraction ratio of the transported solute in a dialyzer was studied with the use of the rigorous mathematical model of a continuous counter-current dialyzer and the simplified model based on the utilization of the concept of the enhancement factor.Fakulta chemicko-technologickáDokončená práce s úspěšnou obhajobo