بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله غشاهای سرامیکی میکروفیلتراسیون مولیت و مولیت آلومینا بوسیله روش اکستروژن و پخت حرارتی تهیه شدند. این غشاها در فرآیند ترکیبی جذب-انعقاد-میکروفیلتراسیون برای تصفیه پساب نفتی سنتزی مورد استفاده قرار گرفتند. چهار نوع نمک منعقد کننده مورد استفاده قرار گرفتند. کلرید آلومینیوم 100 mgl -1، سولفات آلومینیوم50 mgl-1 ، کلرید آهن200 mgl-1 و سولفات آهن .50 mgl-1 در تمام آزمایش ها به مقدار مساوی از هر نمک منعقد کننده، هیدروکسید کلسیم Ca - OH - 2 به پساب سنتزی اضافه شد. از کربن فعال پودری - PAC - به عنوان جاذب سطحی با غلظت ثابت200 mgl-1 در هر آزمایش استفاده شد. تمام آزمایش ها تحت شرایط بهینه - سرعت جریان عر ضی1/5 m/s ، ف شار3 bar، دما - 35 C انجام شدند. شار جریان تراوش یافته برای هر ماده منعقد کننده و جاذب گزارش شده ا ست. نتایج ن شان داد که با استفاده از نمک های آهن به عنوان ماده منعقد کننده و کربن فعال به عنوان جاذب، شار تراوایی بالاتری نسبت به نمک های آلومینیوم بدست می آید.
-1 مقدمه
امول سیون نفت در آب یکی از منابع مهم آلوده کننده محیط زی ست می با شد که تخلیه بدون ت صفیه این پ ساب ها به محیط باعث به خطر افتادن حیات جانوری، گیاهی و انسانی می شود .[1] فرآیندهای جداسازی غشایی مانند میکروفیلتراسیون به طور وسیعی در تصفیه پساب های نفتی مورد استفاده قرار می گیرد. فرآیندهای ترکیبی فرآیندهایی هستند که در آن یک فرآیند غ شایی - میکروفیلترا سیون، اولترافیلترا سیون، نانوفیلترا سیون و... - با یک فرآیند معمول در ت صفیه پ ساب مانند انعقاد، جذب سطحی یا شناور سازی ترکیب می شود. فرآیندهای ترکیبی مزایای ب سیاری از جمله افزایش کیفیت مح صول تولیدی، صرفه جویی در مصرف انرژی، سازگاری با محیط زیست و کاهش هزینه های سرمایه گذاری عملیاتی دارند .
[2] در سال های اخیر مطالعاتی در ترکیب جذب سطحی و انعقاد با میکروفیلتراسیون بوسیله غشاهای سرامیکی گزارش شده اند. یانگ و همکاران [3] فرآیند ترکیبی جذب-میکروفیلترا سیون با غ شای سرامیکی برای ت صفیه امول سیون نفت در آب را مورد برر سی قرار داده اند. آن ها از کربن فعال به عنوان جاذب ا ستفاده کرده اند. نتایج ن شان داد که شار تراوایی غ شا با ا ستفاده از فرآیند ترکیبی بالاتر از میکروفیلترا سیون بدون جذ ب با کربن فعال می با شد. لایه ژل ت شکیل شده بر روی سطح غ شا به طور قابل ملاحظه ای کاهش پیدا کرد و راندمان حذف مواد نفتی % 96 گزارش شده است. کونیسزنی و همکاران [ 4] فرآیند ترکیبی انعقاد-میکروفیلتراسیون با غشای سرامیکی جهت تصفیه آب به کار برده اند. با استفاده از این فرآیند ترکیبی درصد حذف مواد نفتی %100 گزارش شده است و شار تراوایی افزایش یافته است.
در این مطالعه تصفیه پساب نفتی سنتزی توسط فرآیند ترکیبی جذب-انعقاد-میکروفیلتراسیون با استفاده از غشاهای سرامیکی مولیت و مولیت آلومینا مورد تحقیق قرار گرفته شده است. چهار نوع نمک منعقد کننده مورد استفاده قرار گرفته شده اند. کلرید آلومینیوم100 mgl-1 ، سولفات آلومینیوم 50 mgl-1، کلرید آهن200 mgl-1 و سولفات آهن.50 mgl-1 در تمام آزمایش ها به مقدار مساوی از هر نمک منعقد کننده، هیدروکسید کلسیم Ca - OH - 2 به پساب سنتزی اضافه شده است. از کربن فعال پودری - PAC - به عنوان جاذب سطحی با غلظت ثابت 200 mgl-1 در هر آزمایش استفاده شد. تاثیر غلظت چهار نوع عامل منعقد کننده و کربن فعال پودری بر روی شار تراوایی غشاها بررسی شده است.
-2 مواد و روش ها
-1-2 ساخت غشاهای مولیت و مولیت آلومینا
در این مطالعه غشاهای سرامیکی میکروفیلتراسیون مولیت و مولیت آلومینا بوسیله مخلوط کردن خاک کائولن و پودر آلفاآلومینا ساخته شده اند. پودر آلفا آلومینا با در صد خلوص %99/6 برای ساخت غ شاهای مولیت آلومینا مورد ا ستفاده قرار گرفته شده است که متوسط قطر دانه های آن 75 میکرون می باشد. غشاهای لوله ای شکل - قطر داخلی10 mm، قطر خارجی14 mm و طول - 30 cm بوسیله اکسترود کردن مخلوط %62-69 خاک کائولن و %31-38 آب مقطر ساخته می شوند. سپس غ شاها به مدت 48 ساعت در دمای اتاق خ شک می شوند و سپس به و سیله کوره برنامه ریزی شده در دمای 1250 & به مدت سه ساعت حرارت داده می شوند تا خاک کائولن به فاز مولیت و سیلیکای آزاد تبدیل شود.
شکل 1 عکس میکرو سکوپ الکترونی از سطح جانبی و سطح مقطع غ شاهای مولیت و مولیت آلومینا را ن شان می دهد. تخلخل سنجی جیوه نشان داد که میانگین قطر حفره ها غشاها در حدود 0/476 میکرون می باشد. -2-2 پساب نفتی سنتزی پ ساب نفتی سنتزی با غلظت mgl-1 1000 بو سیله مخلوط کردن مایعات گازی چاه های سراجه قم - C8-C12 - و آب مقطر تهیه شد. امولسیفایر Tritton X-100 خریداری شده از شرکت Merck آلمان برای پایداری بیشتر پساب سنتزی شکل :1 عکس میکروسکوپ الکترونی از غشای مولیت - a,b - و مولیت آلومینا - c,d - : - a,c - سطح جانبی - b,d - سطح مقطع به مقدار 0/01 درصد وزنی افزوده شد.
بااستفاده از یک هموژنایزر دور بالا 6000 - دور بر دقیقه - به مدت 30 دقیقه پساب بهم زده شد. قطر قطره های امول سیون نفت در آب به و سیله د ستگاه آنالیز اندازه ذرات اندازه گیری شد و در شکل 2 نمایش داده شده ا ست. تمام نمک های منعقد کننده و کربن فعال از شرکت Merck آلمان خریداری شده ا ست. قطر متو سط دانه های کربن فعال در حدود 18/6میکرون و دانسیته تجمعی آن180-340 kgm-3 می باشد. شکل :2 توزیع اندازه قطره های امولسیوننفت در آّب
-3-2 سیستم میکروفیلتراسیون
دستگاه آزمایشگاهی طوری طراحی شده است که کنترل شرایط عملیاتی - دما، فشار، سرعت جریان - آسان و با دقت زیاد انجام شود و جزئیات و نکات صنعتی در آن لحاظ شده است. سیستم دارای مخزن 10 لیتری برای پساب نفتی می باشد که در آن برای خنک سازی از یک کویل آب سرد و برای گرم کردن از یک گرمکن برقی تعبیه شده است. در طول آزمایش ها شرایط عملیاتی به طور دقیق پایش و کنترل می شود. شکل3 شماتیک سیستم میکروفیلتراسیون را نشان می دهد.
