19975

۱۹۹۷۵

بررسي عملكرد راكتورهاي غشاي سراميكي فوتوكاتاليستي در فرايند تصفيه پساب نفتي

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي

۱۳۹۷

۱۳۹۷/۰۹/۲۰

دكتر سيد نظام الدين اشرفي زاده - دكتر زهرا صادقيان

مهندسي شيمي، نفت، گاز و پتروشيمي

در اين پژوهش با بكارگيري مكانيسم فوتوكاتاليستي غشايي اقدام به تصفيه ي پساب نفتي سنتزي نموديم. به اين منظور با استفاده از غشاي سراميكي اصلاح سطحي شده با پوشش دي اكسيد تيتانيم به بررسي عملكرد سامانه و اثر پارامترهاي عملياتي متفاوت بر روي تراوايي و راندمان جداسازي پرداختيم. همچنين تاثير اصلاح ساختار در فرايند فوتوكاتاليستي مورد ارزيابي قرار گرفت كه در نتيجه ي آن شاهد رشد قابل قبول ثابت نرخ جداسازي غشا با گذشت زمان آزمايش بوديم. بررسي اثر پارامترهاي عملياتي بر روي تراويي نشان دادند كه افزايش فشار عملياتي سبب افزايش سرعت جريان و در نتيجه بهبود عملكرد غشا در زمينه ي تراوايي خواهد شد. از اين رو فشار عملياتي پيشنهادي به منظور دستيابي به نرخ تراوايي مطلوب در بازه ي 1.5 تا 2 بار مي باشد. اما راندمان جداسازي بهينه در بازه ي 87 تا %98.8، براي پساب نفتي سنتزي با غلظت كمتر و در محدوده ي فشار عملياتي 0.5 تا 1.5 بار حاصل گرديد. به اين دليل كه در فشارهاي بالاتر از 1.5 بار، سرعت جريان ورودي نيز افزايش يافته و اين امر منجر به كاهش زمان واكنش فوتوكاتاليستي مواد نفتي و در نهايت راندمان جداسازي غشا مي گردد. بررسي تاثير غلظت پساب سنتزي نفتي بر روي تراوايي و راندمان جداسازي غشا نيز نشان داد كه با افزايش ميزان غلظت پساب نفتي، لايه اي ضخيم از نفت بر روي سطح غشا تشكيل مي گردد كه موجب گرفتگي غشا و در نتيجه كاهش تراوايي و راندمان جداسازي آن مي گردد. همچنين اثر مدت زمان آزمايش بر روي عملكرد غشا نيز ارزيابي گرديد كه نتايج نشان دهنده¬ي عملكرد مطلوب غشا و كاهش نسبتا كم تراوايي بود. لازم به ذكر است كه در تمامي آزمايش ها، نتايج بدست آمده بيانگر عملكرد بهتر غشاي مجهز به پوشش كاتاليست دي اكسيد تيتانيم بود. به اين دليل كه دي اكسيد تيتانيم داراي خواص فوتوكاتاليستي و آبدوستي بالايي مي باشد و زماني¬كه تحت تابش مستقيم اشعه ماوراي بنفش قرار گيرد، اكسنده¬هايي را توليد مي كند كه بيشتر تركيبات آلي موجود در پساب نفتي را اكسيده كرده و راندمان جداسازي را بهبود مي بخشند. همچنين دي اكسيد تيتانيم خاصيت آبدوستي غشا را افزايش مي دهد كه در نهايت باعث بهبود تراوايي مي گردد.

1397/10/27

Perfprmance Evaluation of Photocatalytic Membrane Reactor for Treatment of Oily Wastewater

12/11/2019 12:00:00 AM

The purpose of this study was to investigate the performance of a photocatalytic membrane reactor (PMR) consisted of a γ-Al_2 O_3-coated ceramic membrane and a TiO_2-coated ceramic membrane for the separation and degradation of synthetic oily wastewater under UV irradiation. The impacts of operating parameters such as cross-flow velocity, operational pressure and feed oil concentration on the permeate flux and total organic carbon (TOC) degradation were studied. The comparison of permeate flux based on γ-Al_2 O_3 membrane and TiO_2-coated membrane was determined. It was clearly observed that increasing the pressure significantly increased the flow rates and consequently led to the improvement of membrane permeability. Therefore, the optimum pressure in order to achieve desirable permeation rates was obtained in the pressure range of 1.5 to 2 bar. On the contrary, the optimum TOC degradation efficiency was achieved between 87% to 98.8% and in the pressure range of 0.5 to 1.5 bar. Since the cross-flow velocity remarkably increased at pressures higher than 1.5 bar, the photocatalytic reaction time would be reduced and eventually TOC degradation efficiency would decrease dramatically. Based on experimental data, membrane permeability and TOC degradation efficiency were adversely affected by increasing the synthetic oily wastewater concentration. The results indicated that by increasing the feed concentration, a thick oil layer will be formed on the membrane surface by which the fouling phenomenon occurs and as a result both permeability and TOC degradation efficiency will be dwindeled simultaneously. Furthermore, the effect of reaction time on the performance of membranes was evaluated whereby an acceptable decrease in the membranes permeability was achieved during each sixty-minute experiments. Eventually, the best results were obtained for the TiO_2-coated membrane due largely to the fact that TiO_2 nano particles embedded with in membrane matrix show a great tendency for generation of oxidants that can ultimately oxidize most organic compounds of the feed solution and to increase the hydrophilicity of the membrane surface upon UV illumination.