بخشی از مقاله
چکیده
احتراق سوختھای حاوی گوگرد منجر به تشکیل آلایندهھای ھوا نظیر دیاکسیدگوگرد، ایجاد بارانھای اسیدی ،تخریب زمینهای کشاورزی و مشکلات تنفسی میشود. از آنجاییکه جداسازی گوگرد از کلیه ترکیبات سولفوردار موجود در سوختھای ھیدروکربنی، با استفاده از روشھای مرسوم کنونی - نظیر سولفورزدایی با استفاده از ھیدروژن - امکانپذیر نمیباشد و نیازمند دما و فشار بالا و درنتیجه انرژی زیادی است، چندین سال است که استفاده از روشھای زیستی جهت رسیدن به این ھدف مطرح شده و مورد مطالعه و تحقیق قرار گرفته است. سولفورزدایی زیستی از مسیر 4S در شرایط معتدل، بدون تولید محصولات مضر و بدون تاثیر در اکتا ن نفت عمل میکند. در این پژوھش ۵ باکتری مزوفیل تجزیهکننده دیبنزوتیوفن - DBT - که توانایی استفاده از DBT به عنوان منبع گوگرد را دارند، از خاک آلوده به نفت مناطق مختلف جداسازی شد.
کلمات کلیدي: خاك الوده ، مسیر 4S ، گوگردزدایی زیستی
مقدمه و هدف
آلودگی یک تغییر نامطلوب در خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و یا بیولوژیکی ھوا، خاك و آب است که میتواند به طور نامطلوبی بر زندگی انسان و سایر گونهھا، فرایندھاي صنعتی و غیره اثرگذار باشد. آلودگی معرفی آلایندهھا در محیط زیست طبیعی است که میتواند به صورت مواد شیمیایی و یا انرژي باشد مانند نور، سر و صدا و یا گرما. آلایندهھا یا اجزاي آلودگی میتوانند مواد خارجی، انرژي و یا آلایندهھاي طبیعی باشند.انقلاب صنعتی سبب تولید آلودگی محیط زیست به شکلی که ما امروزه میشناسیم گشت. ظهور کارخانهھاي بزرگ و مصرف مقادیر بسیار زیاد زغال سنگ و دیگر سوختھاي فسیلی موجب افزایش بیسابقهي آلودگی ھوا و افزایش حجم زبالهھاي شیمیایی صنعتی به میزان زیاد گردید.
مشاھده رو به رشد آلودگی محلی و جهانی و افزایش آلودگیھاي عمومی در طول زمان منجر به ایجاد جهشھاي زیست محیطی شده است که به طور کلی به دنبال محدود کردن تأثیر انسان بر محیط زیست است.منبع اصلی انرژي سوختھاي فسیلی - ۵٨% - ، نیروي ھستهاي - ٨% - و سایر منابع دیگر مانند گاز طبیعی و .... تأمین میشود . در طی ٢٠٠ سال گذشته استخراج و استفاده از نفت و سایر سوختھاي فسیلی آغاز و شدت گرفت ، به تدریج و با گذشت زمان مضرات ناشی از اشتعال سوختھا به خوبی آشکار شده است..سوختھاي فسیلی مانند نفت خام و برشھاي آن مخلوط پیچیدهاي از ھیدروکربنھا با وزن مولکولی و نقاط جوش متفاوت ھستند که پارافینھا و آروماتیکھا ھمراه با مقادیر کمی از ترکیبات آلی گوگردي و نیتروژنی را شامل میشود.
وجود ناخالصیھایی نظیر گوگرد، نیتروژن و فلزات سنگین در دیزل از عمده ترین دلایل آلاینده بودن این فرایند ھا به شمار می رود. ]۵[احتراق سوختھاي فسیلی به دلیل وجود ترکیبات گوگرددار، موجب انتشار مقادیر زیادي از اکسیدھاي گوگرد در اتمسفر میشود که اثرات نامطلوبی بر سلامتی و محیط زیست و اقتصاد دارد. CO2 با رطوبت موجود در ھوا واکنش داده و موجب بارانھاي اسیدي میشود. اسید تشکیل شده میتواند باعث تسریع روند فرسایش بناھاي تاریخی شده و از طریق کاھش PH دریاچهھاي با ظرفیت بافري پایین، حیات گیاھان و جانوران آبزي را به خطر بیاندازد CO2 میتواند توسط جریانھاي ھوا و در گسترهي وسیعی منتشر شده و اثرات نامطلوب خود را در جایی ھزاران کیلومتر دورتر از محل تولید آن به جا بگذارد. ]١٢[
تئوري و پیشینه تحقیق
انتخاب روش جداسازی گوگرد به محل تشکیل نفت و ھمچنین برشی از نفت که قرار است گوگردزدایی شود بستگی دارد. زیرا نوع و درصد ترکیبات گوگردی در محل ھا و برش ھای گوناگون متفاوت است. نفت امریکای جنوبی ، خاورمیانه و خاور نزدیک به طور متوسط گوگرد بیشتری دارند.
• گوگردزدایی به روش اکسیداسیون
• گوگرد زدایی به روش جذب سطحی]۴١[
• گوگردزدایی به روش استخراج با مایعات یونی [8]
• گوگرد زدایی ھیدروژنی
ھیدرودسولفوریزاسیون١ - - HDS رایجترین فرایند صنعتی براي حذف گوگرد از سوختھاي فسیلی است. این پروسه از سال ١٩٣٣ مورد استفاده قرار گرفت.]٢[ در این فرایند سولفور به ھیدروژن سولفید تبدیل میشود که معمولاً میتوان آن را جداسازي و به سولفور عنصري تبدیل کرد که میتواند در سنتز سولفوریک اسید مورد استفاده قرار گیرد.بستر کاتالیستی در دماي ᵒC٣٠٠-۴۴ نگهداري میشود براي fractionھایی با نقطه جوش کم و میانه فشار ھیدروژن در رنج Mpa ۵-٧/٠ استفاده میشود.در این روش معمولا از طریق جریان ھمسوی گازوئیل و گاز ھیدروژن روی یک بستر چکه ای کاتالیست - Trickle-flow catalyst bed - انجام می شود. در حضور کاتالیست نیکل و مولیبدن گاز ھیدروژن با ترکیبات گوگردی واکنش می دھد و تولید سولفید ھیدروژن می کند. شرایط رایج این نوع، بسته به میزان گوگرد زدایی لازم ، معمولا دمای بین ٠۵٣-٢٠٠ درجه سانتیگراد و فشار bar١٠٠-٠۵ است.
ھر چه میزان گوگرد کمتری را در محصول خروجی انتظار داشته باشیم باید عملیات را در دما و فشار بالاتری انجام دھیم.از معایب این روش می توان به ھیدروژنه کردن اولفینھای نفت در دمای بالا می باشد که باعث کاھش در عدد اکتان و در نتیجه کاھش در کیفیت نفت میشود.ھمچنین با توجه به مقررات آژانس EPA که ھر ساله تغییر میکند برای حذف سولفور بیشتر نیاز به H₂ بیشتری است و تجهیزات قدیمی نصب شده در واحد گوگردزدایی که براي سطح مشخصی از دما و فشار و زمان ماند طراحی شدهاند، توانایی تحمل شرایط عملیاتی جدید را ندارد و باید تجهیزات جدید تعویض گردند. - - http://www.epa.govH₂S ایجاد شده در طی عملیات برای کاتالیستها و عمر مفید آنھا مضر است و این روش قادر به حذف ھمه ترکیبات گوگردی مانند دی بنزو تیوفن نمیباشد. برای گوگردزدایی عمیق نیاز به راکتورھای بزرگتر، زمان و ھیدروژن بیشتر و در نتیجه انرژی و ھزینهی بیشتری است. ]۵١[
•گوگرد زدایی زیستی
اولین گزارش گوگردزدایی در سال ٣۵١٩ توسط زوبل ارائه شد. این پژوھشگر توانست یک باکتري بیھوازي با قابلیت انجام واکنشھاي گوگردزدایی زیستی و حذف گوگرد از ھیدروکربنھا را کشف کند.واکنش زیستی در حضور ھیدروژن و یک آنزیم ھیدروژناز صورت گرفت. به ھمین دلیل برخی از کارھاي انجام شده روي
