23911

مقايسه تغيير خواص ترشوندگي پوميس و پيتماس در حذف فاز روغني از آب

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي

1397

1400/01/23

دكتر رضا نوروزبيگي

مهندسي شيمي، نفت و گاز

تهيه مواد زيست محيطي قابل قبول و مقرون به‌صرفه كه بتوانند در حذف فاز روغني از آب استفاده شوند، ضروري و چالش برانگيز است. هدف از انجام اين پروژه آماده‌سازي سطح پوميس و پيت‌ماس به‌عنوان جاذب روغن به‌صورت تغيير ترشوندگي اين دو ماده معدني و طبيعي و مقايسه عملكرد آن‌ها در فرآيند جداسازي آب و روغن بوده است. با استفاده از روش يك عامل در يك زمان، دو پارامتر نوع اصلاح‌كننده (اكتادسيل تري‌كلرو سيلان، تري‌متيل كلرو سيلان، استئاريك ‌اسيد و پالميتيك ‌اسيد) و غلظت اصلاح‌كننده (در محدوده‌هاي معين)، براي هر دو ماده موردنظر ارزيابي شدند و شرايط بهينه با دست‌يابي به پوميس و پيت‌ماس فوق‌آب‌گريز و فوق‌روغن‌دوست با متوسط زاويه‌ تماس به‌ترتيب°82/0±°2/159 و°62/1±°4/160 بدست آمدند. همچنين پسماند زاويه تماس نمونه‌هاي بهينه اندازه‌گيري شده و به‌ترتيب °08/0±°38/2 و °28/0±°47/3 بدست آمدند. مشخصه‌يابي‌هاي دستگاهي جهت تعيين خصوصيات جاذب‌ها نيز انجام شدند و حضور اصلاح‌كننده‌هاي سطحي روي سطح پوميس و پيت‌ماس اثبات شدند. ظرفيت جذب روغن طي آزمايش‌هاي جداسازي ناپيوسته لكه روغني روي سطح آب براي نمونه‌هاي بهينه پوميس و پيت‌ماس به‌ترتيب 45/0 و g/g 8/1 بدست آمدند. از طرفي طي آزمايش‌هاي انتها بسته ميزان جداسازي ماده روغني دي‌كلرومتان از آب توسط نمونه‌هاي بهينه به ترتيب 3/98 و % 7/96 و شار عبوري به ترتيب 38/8422 و Lm-2 h-1 78/10828 بدست آمدند. همچنين آزمايش‌هاي جداسازي انتها بسته متوالي با تكرار ده مرتبه براي هر دو نمونه بهينه انجام پذيرفت و ميزان جداسازي هنوز پس از ده چرخه جداسازي آب و دي‌كلرومتان، بيش از % 92 بود. از طرفي با افزايش چرخه‌هاي جداسازي آب و دي‌كلرومتان، شار براي پوميس به Lm-2 h-1 52/3445 و براي پيت‌ماس به Lm-2 h-1 13/5338 كاهش يافت. به منظور سنجش پايداري نمونه‌هاي بهينه با ماهيت فوق‌آب‌گريزي، آزمايش غوطه‌وري در آب طي مدت زمان 6 ساعت انجام شد. WCA پس از 6 ساعت براي پوميس از°2/159 به°3/153 و براي پيت‌ماس از°4/160 به°9/153 كاهش يافت و نمونه‌هاي بهينه نشان دادند كه مي‌توانند ماهيت فوق‌آب‌گريزي (°150WCA>) خود را پس از غوطه‌وري در آب در مدت زمان مورد بررسي (6 ساعت) حفظ كنند.

1400/03/25

Comparison of pumice and peat moss wettability changes in order to oil phase separation from water

4/12/2022 12:00:00 AM

Providing acceptable and cost-effective environmental biomaterials that can remove the oily phase from the water is necessary. The aim of the present study was to prepare pumice and peat moss as an oil adsorbent and performance evaluation of these two mineral and natural materials in oil/water separation. By applying one factor at a time method, the effect of the modifier type (octadecyl trichlorosilane, trimethylchlorosilane, stearic acid, and palmitic acid) and the modifier concentration (within a specific range) were evaluated for both mentioned materials. The optimum water contact angles of pumice and peat moss were obtained 159.2°±0.82° and 160.4°±1.62° , respectively. The optimum contact angles hysteresis of pumice and peat moss were obtained 2.38°±0.08° and 3.47°±0.28° , respectively. Instrumental characterizations were performed to determine the properties of the adsorbents. Also, the presence of modifiers on the surface of the pumice and peat moss was confirmed. The oil adsorption capacity was obtained 0/45 and 1.8 g/g for the pumice and peat moss optimum samples during batch oil spills at the water surface, respectively. On the other hand, the removal efficiency and flow rate of dichloromethane from water using pumice and peat moss were 98.3 and 96.7% and 8422.38 and 10828.78 Lm-2h-1, respectively. Also, separation efficiency experimental in ten cycles were performed for both materials, and the separation efficiency was still above 92% after ten cycles of oil/water separation. On the other hand, with increasing separation cycles, the flux decreased to 3445.52 and 5338.13 Lm-2h-1 for pumice and peat moss, respectively. The variation of water contact angle values vs. water immersion time was evaluated to examine the particles' durability. After 6 h, WCA decreased from 159.2° to 153.3° and 160.4° to 153.9° for pumice and peat moss, respectively. The optimum samples showed that superhydrophobicity properties (WCA > 150° ) have remained in water immersion for 6 h.

جداسازي آب و روغن، جذب روغن، فوق‌آب‌گريز، فوق‌روغن‌دوست.

Oil/water separation, Oil adsorption, Superhydrophobicity, Superoleophilicity.