بخشی از مقاله
چکیده
بهره برداری از محیطهای نفتی علاوه بر اینکه تاثیر گسترده ای در زمینه های مختلف صنعتی داشته است، مسبب پاره ای از مشکلات نیز شده است که عوارض زیان بخشی از جمله آلودگی های زیست محیطی را به همراه دارد. برای ازبین بردن این مشکلات باید به فکر راه چاره باشیم. علم نانو، علمی نوپاست که در تمامی زمینه های علمی پیشرفت چشمگیری داشته است.
در این مقاله موارد متعددی از کاربرد مواد نانو ساختاری در حفظ محیطزیست، از قبیل نانوفیلترها - برای تصفیه پسابهای صنعتی - ، نانوپودرها - برای تصفیه گازهای آلاینده خروجی از خودروها و واحدهای صنعتی - ، نانوتیوپها - برای ذخیرهسازی سوخت کاملا تمیز هیدروژن - و نانو حسگرها، نام برده شد.در پایان کاربرد هریک از آن ها به تفصیل در زمینه ی برطرف کردن آلودگی محیط های نفتی شرح داده شد.
کاهش خوردگی فلزات میشود و در نهایت، محیط زیست را با کاهش میزان مصرف مواد خام و جلوگیری از نشت مواد نفتی در حین حفاری حفظ خواهد کرد
-1 مقدمه
تلاش برای استخراج و تولید بهترین جریان هیدروکربنی از مخازن زیرزمینی همواره با آلودگی های محیطی ناخواسته همراه بوده و این امر صنعتگران را ترغیب می کند تا به مطالعه و تحقیق در مورد تکنولوژی های دوست دار محیط زیست بپردازند. با توجه به طبیعت علم نانوفناوری که در آن مواد با ساختار بهتر و در مقادیر بهینه مورد استفاده قرار می گیرند، این فناوری می تواند به کاهش آلودگی های ناشی از انجام عملیات در صنایع نفت و گاز کمک شایانی نماید.
برای مثال محصولات نانوفناوری زیست محیط - E-nano - را می توان به گونه وسیعی در فرآیندهای بازسازی و حفظ محیط زیست مورد استفاده قرار داد. این مقاله به بررسی کاربرد نانوفناوری در حفظ محیط زیست در فعالیت های صنایع بالا دستی نفت و گاز با استفاده از نانوموادی از قبیل نانوفیلترها - برای تصفیه پسابهای صنعتی - ، نانوپودرها - برای تصفیه گازهای آلاینده خروجی از خودروها و واحدهای صنعتی - ، نانوتیوبها - برای ذخیرهسازی سوخت کاملا تمیز هیدروژن - ونانوحسگرها پرداخته شد و کاربردهای مواد مختلف نانوساختار را در این حوزه مورد بررسی قرار گرفت.
-2 نانوفیلترها
لایه های نازک و متراکم عمل جداسازی و لایه محافظ، عمل حفاظت در برابر فشار سیستم را انجام می دهد. غشاها در اشکال مختلف مارپیچی، صفحه ای، لوله ای و فیبری هستند. نانوفیلتراسیون یک فرآیند جداسازی تحت فشار ما بین اسمز معکوس و اولترا فیلتراسیون است. نانو فیلتراسیون نسبت به اسمز معکوس و اولترا فیلتراسیون برتری دارد، چرا که در اولترا فیلتراسیون مقدار آلاینده های مصرفی نسبت به حد مجاز بالاتر بوده و در اسمز معکوس میزان خلوص حاصله بیشتر از حد محصول است که پیامد آن افزایش قیمت این روش است.
-3 نانوپوشش ها
پوشش های نانوساختاری پیشرفته بهخوبی بر سطوح مختلف از قبیل فلزات، شیشه، سرامیک و پلاستیک میچسبند و تنها چندمیکرون ضخامت دارند. ویژگی بارز این نانوپوشش ها، خاصیت ضدّ خوردگی آنهاست که کاربرد پوششی آنها را در فلزات سبک از قبیل آلومینیوم و منیزیم افزایش داده است .
پوششهای یادشده، در مقابل حرارت بسیار مقاوماند و میتوانند دما را تا 700 درجه سانتیگراد تحمل کنند. تجهیزات درون چاهی که در پایین لوله های حفاری نصب می شوند، ممکن است تحت اصطکاک و سایش قرارگیرند. پوشش دهی این تجهیزات با نانوپوشش هاکه دارای ضریب اصطکاک کم در نواحی تماس هستند، عمر آ نها را افزایش می دهد، ازطرف دیگر انرژی سطحی کم نانو پوشش ها مقاومت آن هارا در برابر خوردگی و فرسایش نیز، افزایش می دهد.
استفاده از این نوع پوششگرها منجر به محققان سنسورها را در دمای اتاق به مقدار هزار قطعه در مقابل یک میلیون اتم هیدروژن در معرض این گاز قرار دادند و مشاهده نمودند که در طرحهای اولیه سنسور مقاومت الکتریکی آن به میزان 175000 درصد تغییر میکند.سپس سنسورها را توسط لایهای به ضخامت چندین میکرون از روغن موتور پوشاندند تا بطور کلی حساسیت آنها نسبت به هیدروژن از بین برود. سپس این سنسورها را در هوای عادی به مدت 10 ساعت در معرض نور ماوراء بنفش قرار دادند و پس از یک ساعت مشاهده نمودند که سنسورها مقدار قابل توجهی از حساسیت خود را بدست آورده ، پس از گذشت 10ساعت تقریباً بطور کامل به وضعیت عادی خود بازگشتند.
علیرغم قابلیت بازگشتی بسیار مناسب ، این سنسورها پس از آلودگی به انواع خاصی از آلودهکنندهها نمیتوانند حساسیت خود را بازیابند. برای مثال روغن WQ -40 به علت دارابودن مقداری نمک خاصیت فوتوکاتالسیتی نانوتیوبها را تا حد زیادی از بین میبرد. با افزودن مقدار اندکی از فلزات مختلف نظیر قلع، طلا، نقره ، مس و نایوبیم ، یک گروه متنوعی از سنسورهای شیمیایی بدست میآیند. این فلزات خاصیت فوتوکاتالیستی نانوتیوبهای تیتانیا را تغییر میدهند.به هر حال سنسورها در یک محیط غیرقابل کنترل در دنیای واقعی توسط مواد گوناگونی نظیر - بخارهای آلی فرار ، دوده کربن و بخارهای نفت و همچنین گرد و غبار آلوده میگردند. قابلیت خودپاککنندگی این سنسورها طول عمر آنها را افزایش و از همه مهمتر خطای آنها را کاهش می - میدهد.
یکی از کاربردهای فناوری نانودر محیطهای نفتی استفاده از نانو فیلترها است که گام مؤثری در حفظ محیط زیست و صرفه جویی در انرژی شناخته می شود. نانوفیلترها میتوانند ترکیبات آلی را از بخار نفت جدا سازند. این نمونهها علیرغم اینکه اندازهای در حدود چند نانومتر دارند، دارای سطح بیرونی وسیعی بوده و قادر به کنترل نوع سیال گذرنده از خود میباشند. نانو فیلترها براساس منافذشان به3 گروه: میکرو، اولترا و نانوفیلترها طبقه بندی شده اند. غشاهای نانو فیلتراسیون معمولاً از2 لایه تشکیل می شود.
