بخشی از مقاله
چکیده
امروزه آلودگی ناشی از پساب های نفتی و صنعتی به یکی از مهم ترین مشکلات محیط زیستی تبدیل شده است. نفت آزاد شناور، امولسیون ناپایدار نفت در آب و امولسیون پایدار نفت در آب حجم زیادی از پساب های نفتی را به خود اختصاص داده اند. با استفاده از روش های سنتی می توان به آسانی نفت آزاد شناور و امولسیون ناپایدار نفت در آب را جدا نمود. این در حالی است که روش های سنتی و مرسوم برای جداسازی امولسیون پایدار نفت در آب مفید نمی باشند. به منظور جداسازی گرانشی، قطرات میکرونی و زیرمیکرونی زمان اقامت بسیار زیادی برای رسیدن به سطح نیاز دارند و حتی گاهی اوقات افزایش مواد شیمیایی به طور مفید نمی تواند فاز نفتی را از فاز آبی جدا نماید.
نتایج و تجربیات نشان می دهند که روش های مرسوم به سختی می توانند غلظت نفت را به % 1 غلظت اولیه کاهش دهند و از طرفی این روش ها نمی توانند قطرات نفت با اندازه کمتر از 20 میکرون را به طور موثر حذف نمایند. تحت این شرایط، استفاده از تکنولوژی غشا توانسته است مشکلات ناشی از اندازه میکرونی پساب های نفتی را برطرف نماید. با وجود این که تکنولوژی های غشایی بازده بسیار بالایی دارند غشاهای مورداستفاده به دلیل تشکیل لایه ای از نفت بر روی سطح، به آسانی آلوده می گردند.
محققان با استفاده از تکنولوژی غشایی تصفیه پساب های نفتی با غلظت های متفاوت را مورد بررسی قرار داده اند. با توجه به نوع غشا، مواد موجود در خوراک و شرایط فرآیند، عملکرد غشا با زمان تغییر خواهد کرد. در این مقاله با مطالعه تحقیقات انجام شده در این زمینه، عملکرد غشاهای مختلف را در تصفیه پساب های نفتی مورد بررسی قرار داده و به بررسی عوامل موثر در شست و شوی غشاها می پردازیم.
-1 مقدمه
فرآیند های جداسازی متعددی شامل اولترافیلتراسیون، نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس برای جداسازی نفت/آب بکار گرفته شده است. نتایج تحقیقات متعدد حاکی از آن است که فیلتراسیون غشایی یکی از تکنیک های مناسب برای جداسازی نفت از پساب های نفتی می باشد. اولترافیلتراسیون غشایی یکی از مهم ترین فرآیندهای جداسازی در زمینه تصفیه پساب های نفتی/صنعتی می باشد. با استفاده از فرآیند اولترافیلتراسیون می توان ذرات معلق، نفت و گریس، مولکول های بزرگ آلی و فلزات سنگین با وزن مولکولی بزرگتر از 500 دالتون را حذف نمود. هنگامی که مولکول های حل شونده بزرگتر از ده برابر اندازه مولکول های حلال و کمتر از 0/5 میکرون باشند از اولترافیلتراسیون غشایی استفاده می شود . - 2002 -Cheremisinoff -
پالایشگاه های نفت حجم قابل توجهی از پساب های نفتی را به خود اختصاص داده اند. مطابق با استانداردهای زیست محیطی، تخلیه پساب های نفتی یکی از مهمترین چالش های صنایع نفت و گار می باشد. امروزه توجه زیادی بر روی روش های تصفیه پساب های نفتی صورت گرفته است. از اینرو می توان گفت که تصفیه پساب های نفتی به یکی از ضروری ترین معضلات محیط زیست تبدیل شده است که باید به رفع این مشکل در میادین نفتی اقدام نمود. با توسعه و پیشرفت صنایع، میزان نفت مصرفی رو به افزایش است اما به دلایل گوناگون و با افزایش مقدار آب آلوده به نفت، آلودگی منابع آبی رو به افزایش است.
- 2013-Yu - قبل از ورود امولسیون های نفتی/روغنی به محیط زیست، لازم است نفت/روغن موجود در آن تا حد قابل قبولی حذف گردد که این حد توسط استانداردها تعیین می گردد. یکی از مهم ترین مشکلات محیط زیست در قرن حاضر پساب های نفتی تولیدشده توسط مراکز صنعتی، خصوصا پالایشگاه ها و مراکز پخش و توزیع مواد نفتی می باشد. پساب های نفتی و امولسیون های نفت-آب، دو آلاینده مهم محیط زیست می باشند . - 2002 -Cheremisinoff - با توجه به تغییرات نسبی پساب های شهری، می توان محدوده ای را برای خصوصیات جریان پساب در نظر گرفت تا بتوان به آسانی تجهیزات فیلتراسیون فرآیند را مشخص نمودبرخلاف. پساب های شهرِی، پساب های صنعتی تخلیه شده به محیط زیست هیچ گونه مشخصات ثابتی ندارند.
ترکیب و مشخصات پساب های صنعتی به طور قابل توجهی متغیر بوده و حتی در قسمت های مختلف صنعت، این جریانها به صورت مشهودی متفاوت می باشند. علیرغم فیزیکی بودن فرآیند فیلتراسیون، می توان از فرآیندهای تصفیه شیمیایی نیز استفاده نمود. حجم عظیمی از پساب های پالایشگاه نفت، به شکل امولسیون های نفت در آب یا آب در نفت می باشند که از قسمت های مختلف فرآیند تولید می شوند. مطابق با استانداردهای زیست محیطی، حداکثر مقدار نفت موجود در آب های تخلیه شده، 10-15 اعلام شده است پساب حاصل از میادین نفتی، با توجه به بازده امولسیون زدایی و طبیعت نفت خام، حاوی 100-1000 نفت می باشد. روش های سنتی تصفیه پساب تنها هنگامی مورد استفاده قرار می گیرند که قطرات نفت به خوبی توزیع و غلظت نفت موجود در پساب پایین نباشد.
روش های مبتنی بر جداسازی غشایی شامل آبزدایی1 امولسیون نفت توسط اسمزمعکوس، انعقاد حاصل از میکروفیلتراسیون2، میکروفیلتراسیون، تقطیر غشایی3 و اولترافیلتراسیون می باشند. از جمله فواید تکنولوژی غشایی هزینه پایین تر، عدم نیاز به هرگونه ماده شیمیایی افزودنی و قابلیت ایجاد جریان عبوری با کیفیت قابل قبول می باشد. در میان تمامی روش های فوق الذکر، اولترافیلتراسیون به عنوان یک روش جداسازی موثر در زمینه تصفیه پساب ها در نظر گرفته می شود. اساسا این فرآیند برای جداسازی، تصفیه و اشباع حل شونده های محلول در آب یا مواد پراکنده در آب مورد استفاده قرار می گیرد.
مطالعات زیادی بر روی استفاده از غشاهای اولترافیلتراسیون و میکروفیلتراسیون در تصفیه پساب انجام شده است که در این حالت قطرات روغن به طور کامل نگهداری شده و فاز پیوسته عبور می کند. در هر صورت با توجه به تغییر شکل پذیری قطرات نفت با فشار عملیاتی، قطرات نفت می توانند با فشار از حفره ها عبور کنند و جریان عبوری را آلوده نمایند - ,Chakrabarty, . - 427-437 ,2008Ghoshal.,Purkait هنگامی که از فرآیند اولترافیلتراسیون برای تصفیه ذرات درشت نفتی استفاده می شود، جریان خروجی از فرآیند مطابق با استانداردهای موجود برای تخلیه به محیط زیست می باشد. با وجود کاهش هزینه مصرف انرژی فرآیند اولترافیلتراسیون، مشکلات ناشی از شست و شوی در این فرآیند بسیار پرهزینه می باشد. - ,Tragbirdh ,Jonsson
-2 فرآیندهای غشایی
فرآیندهای جداسازی غشایی - با توجه به مزایای مختلفی که دارند - می توانند به عنوان جایگزینی برای روش های فیلتراسیون، سیستم های تصفیه شیمیایی و بسیاری از روش های دیگر بکار گرفته شوند. ویژگی های ساختاری ، هندسی و نیز جنس غشاها، منجر به انعطاف پذیری آنها در کاربردهایی متفاوت نظیر فرآیندهای اسمز معکوس، اولترافیلتراسیون، میکروفیلتراسیون، نانوفیلتراسیون و ... شده است. با جایگزینی فرآیندهای غشایی با روش های سنتی تصفیه، کیفیت محصولات بهبود یافته و بازده فرآیند افزایش می یابد.
این ویژگی ها، فرآیندهای جداسازی غشایی را به تکنولوژی موثری در صنایع مختلف تبدیل نموده است. غشاهای میکروفیلتراسیون ذرات کلوییدی و باکتری ها با قطر 0/1-10 میکرومتر را تصفیه می کنند. غشاهای اولترافیلتراسیون می توانند مولکول های درشت حل شونده مانند پروتئین ها و مواد نفتی را از محلول جدا نمایند. مکانیسم جداسازی غشاهای اسمز معکوس کاملا متفاوت است. حفره های غشاهای اسمز معکوس بسیار کوچک - در حدود 3-5 درجه آنگسترم - می باشند. در این نوع غشاها، حل شونده ها با حل شدن در غشا و از میان غشا به غلظت پایین تر نفوذ می کنند. جداسازی غشا بدلیل اختلاف حلالیت و تحرک حل شونده های مختلف روی می دهد. فرآیند اسمز معکوس عمدتا در زمینه نمک زدایی از آب های زیرزمینی بدمزه یا آب دریا مورد استفاده قرار می گیرد.
