17465

17465

بررسي آزمايشگاهي اثر ميدان الكتريكي بر شار عبوري از غشاي ميكروفيلتراسيون در امولسيون اب و نفت

كارشناسي ارشد

طراحي، شبيه سازي و كنترل فرآيندها

بهمن ماه 1395

دكتر نوراله كثيري بيدهندي - دكتر تورج محمدي

شيمي، نفت و گاز

در اين مطالعه به‌كارگيري نيروي دي‌الكتروفورز منفي بر كارايي فرآيند ميكروفيلتراسيون آب و نفت براي اولين بار مورد مطالعه قرار گرفت. سرچشمه‌ي به‌كارگيري اين پديده را مي‌توان در اختلاف ثابت دي‌الكتريك نفت و آب جستجو كرد. در ابتدا يك امولسيون نفت در آب پايدار، با توزيع اندازه‌ي مناسب سنتز شد. سپس پارامترهاي تاثيرگذار بر فرآيند الكتروميكروفيلتراسيون، از قبيل دما، فشار، سرعت خطي، تراكم توري، غلظت خوراك، ولتاژ، توان، نوع پوشش الكترود، ضخامت الكترود صفحه‌اي، جنس الكترود توري و نوع پساب نفتي، در يك سري آزمايش‌هاي غربال‌گري دو‌سطحي تعيين و بررسي شد. در ادامه اثرات متقابل دماي عملياتي و ابعاد الكترودها توسط روش پاسخ سطح و بر اساس باكس-بنكن، سپس اثرات پوشش‌هاي مختلف، پساب‌هاي نفتي متفاوت و اثر توان اعمالي با به‌كارگيري روش يك فاكتور در زمان بررسي شد. نتايج نشان داد كه دما به صورت مستقيم بر فرآيند اثر گذار است در حالي پس‌زني تأثيرپذيري چشم‌گيري بر شار و پس‌زني فرآيند در مقايسه با ساير پارامترها در دامنه‌ي موردبررسي از خود نشان نداد به نحوي‌كه اين تاثير در كل اين دامنه كم‌تر از 2% بوده است. در طي اين مرحله از پژوهش، دو مدل با خطاي نسبي 76/2% و 9/1% به ترتيب براي شار عبوري و پس‌زني ارائه شد. شار عبوري و پس‌زني در شرايط بهينه به ترتيب (LMH) 4/227 و 94.3% به دست آمد. همچنين كمترين دي‌الكتروفورز منفي زماني مشاهده شد كه از پوشش اتيلن وينيل الكل استفاده شد درحالي‌كه پلي وينيل كلرايد و پلي‌يورتان تقريباً اثر برابري از خود نشان دادند. نتايج حاصل از اعمال دي‌الكتروفورز منفي بر سيستم‌هاي امولسيوني مختلف، نشان داد كه اين نيرو مي‌تواند شار عبوري را به ترتيب به ميزان 95%، 87% و 60% براي نفت سفيد-آب، گازوئيل-آب و نفت خام-آب نسبت به حالت بدون اعمال دي‌الكتروفورز منفي افزايش دهد؛ اين نتايج در شرايطي است كه پس‌زني تقريباً ثابت مانده است. به منظور بررسي اثر توان اعمالي و نيز بهينه‌سازي مصرف انرژي در سه حالت سيستم موردمطالعه قرار گرفت كه شامل اعمال پيوسته‌ي دي‌الكتروفورز با توان W200 به صورت پيوسته، دي‌الكتروفورز با توان W200 به صورت پالسي و دي‌الكتروفورز با توان W100 به صورت پيوسته شدند. بيشترين شار عبوري زماني مشاهده شد كه توان W200 به صورت پيوسته اعمال شد و بيشترين پس‌زني مربوط به اعمال W100 پيوسته به دليل اعمال نيروي دي‌الكتروفورز بود. نتايج اين پژوهش توانايي بالاي اثر دي‌الكتروفورز منفي را در افزايش كارايي ميكروفيلتراسيون آب و نفت نشان داد.

1396/03/23

1/1/1900 12:00:00 AM

In this study application of negative insulator based dielectrophoresis was investigated to intensify microfiltration performance of synthesized oily wastewaters for the first time. The cross-effects of operating temperature and electrode dimensons were studied employing response surface methodology based on Box-Behnken approach, followed by investigation of coating materials, oily wastewater types and the effects of energy consumption through one-factor-at-a-time approach. The statistical analysis indicate that the operating temperature has a signifant effect on the permeate flux, whereas its direct influence on the rejection was not significant enough. An optimization experiment, performed to validate two proposed models for flux and rejection, showed 2.76% and 1.9% relative errors respectively. The optimum flux and rejection for kerosene/water emulsion were 227.4 liter. m-2. hr-1 and 94.3% respectively. The study of coating materials identified that application of polyvinyl chloride as the plate electrode coating has the best dielectical, chemical and adherence properties than polyurethan and ethylenvinyl alchlol. Capability of dielectrophoresis assisted microfiltration for treating three important oily wastewaters (kerosene/water, gas-oil/water and crude oil/water) at optimal condition revealed about 95%, 87% and 60% flux increase while the oil rejections were almost constant. The effect of power study showed that higher powers induce higher dielectric forces, however pulsed applications (5 min on-15 min off) consumes lowers electrical energy. The results of this study show significant capability of negative dielectrophoresis for microfiltration fouling and sevice time enhancment in treating oily wastewaters.