بخشی از مقاله
چکیده
اکسید های گوگردی - SOx - ناشی از احتراق ترکیبات گوگردی موجود در سوختهای فسیلی منجر به مشکلات زیست محیطی جدی در سراسر کره زمین میشود. تشکیل بارانهای اسیدی، گرم شدن کره زمین و آلودگی اتمسفر از جمله این مشکلات میباشد. بنابراین طی سالهای اخیر حذف و کاهش سطح ترکیبات حاوی گوگرد در نفت و مشتقات آن هدف اصلی پالایشگاهها میباشد. با توجه به وجود روشهای متعددی برای حذف گوگرد از نفت و مشتقات آن،
امروزه حذف زیستی گوگرد به دلیل مزایای قابل توجهی بیشتر نظر محققان را جلب نموده است. ولی این روش نیز مانند سایر روشها معایب و محدودیتهایی دارد که از انجام این فرآیند در مقایس صنعتی جلوگیری میکند. ترکیبات گوگرددار آلی پیچیده که اغلب نسبت به روشهای شیمیایی مقاوم هستند به راحتی از طریق فرآیندهای زیستی حذف میشوند. اما محدودیت انتقال جرم این ترکیبات به عنوان عامل محدود کننده اصلی، بازده این فرآیند را کاهش میدهد. به همین منظور طی سال های اخیر نظر دانشمندان به استفاده از فناوری نانو و نانوذرات جلب شده است. در این مطالعه به نقش نانوذرات در بهبود سرعت حذف زیستی گوگرد از نفت خام پرداخته میشود.
مقدمه
نفت خام همواره به عنوان یکی از منابع مهم تولید انرژی مطرح بوده است. بنابراین حذف آن از چرخه انرژی امری غیر ممکن میباشد.[1] از طرفی افزایش روز افزون استفاده از سوختهای به ویژه در کشورهای درحال توسعه مشکلات زیست محیطی بسیاری را ایجاد میکند.[2] همه سوختهای فسیلی حاوی ترکیبات آلی گوگرددار آلی می باشند که در اثر احتراق آنها اکسیدهای گوگردی - SOx - انتشار مییابند
روش های متعددی برای خارج نمودن گوگرد از سوختهای فسیلی وجود دارد ولی روشی که در مقیاس صنعتی توسط پالایشگاهها به کار گرفته میشود روش هیدرودسولفوریزاسیون 2 میباشد. ولی شرایط عملیاتی نا مساعد - دما و فشار بالا - ، هزینه های راه اندازی و عملیاتی بالا و بی اثر برای حذف ترکیبات گوگرددار آلی پیچیده از جمله معایب این روش میباشد. بنابراین از دو دیدگاه محیط زیست و اقتصادی روشهای جایگزین دیگری وجود دارد که شاید مهم ترین و موثر ترین آن گوگردزدایی زیستی 3 میباشد.[4] گوگردزدایی زیستی به عنوان روشی مکمل در پایین دست4 فرآیندهای شیمیایی در پالایشگاه ها استفاده میشود
به طور کل فرآیند های زیستی در مقایسه با فرآیندهای شیمیایی دارای مزایای زیر میباشد:
1. واکنشهای آنزیمی میکروبی اغلب به صورت انتخابی انجام میشود.
2. آنزیمهای میکروبی تحت شرایط ملایم فعال هستند.
3. آنزیمهای میکروبی بیوکاتالیست های دوستدار محیط زیست هستند.
4. فرآیندهای زیستی اغلب از نظر انرژی بهینه میباشند.
بعد از کربن و هیدروژن، گوگرد فراوان ترین عنصر موجود در نفت میباشد. ترکیبات گوگرددار نفت خام عموما به دو گروه آلی و غیر آلی تقسیم میشوند. با این حال ترکیبات آلی گوگرددار بیش از %70 از محتوای کل گوگرد را شامل میشود. ترکیبات گوگرد دار نفت خام عموما به دو گروه تیول هایی به فرم آروماتیک و اشباع، سولفید ها و هتروسیکلیکها میباشد. از میان آنها ترکیبات آروماتیک مانند دی بنزوتیوفن 5 و مشتقات آلکیله آن از جمله مهم ترین ترکیبات میباشد.
در شکل زیر ساختار شیمیایی ترکیبات گوگرددار آلی معمول در سوخت های فسیلی ارائه شده است.
شکل - - 1 - ساختار شیمیایی ترکیبات گوگرددار آلی معمول در سوخت های فسیلی.
فرآیند گوگرد زدایی زیستی روشی جایگزین برای حذف ترکیبات پیچیده مقاوم به روش شیمیایی میباشد. حدود - 0/5 % 1 از وزن خشک باکتری را گوگرد تشکیل میدهد. باکتریها برای رشد و فعالیت زیستی نیاز به گوگرد دارند. باکتری ها آنزیمهای لازم برای مصرف ترکیبات تیوفنی از جمله دی بنزوتیوفن را دارند و از این طریق میتوانند محتوای گوگرد نفت را کاهش دهند. سه مسیر برای گوگردزدایی زیستی وجود دارد: مسیر تخریبی، بی هوازی و هوازی ویژه. از بین این سه مسیر گوگردزدایی هوازی ویژه بیشتر مورد توجه است
