شماره ركورد
30986
پديد آورنده
فائزه حاجي زاده
عنوان
اصلاح سطح رس ورميكوليت با مواد فعال سطحي به منظور بهبود عملكرد در حذف تركيبات آلي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي- صنايع شيميايي معدني
سال تحصيل
1400
تاريخ دفاع
1403/01/29
استاد راهنما
دكتر رضا نوروزبيگي- دكتر الميرا ولايي
استاد مشاور
ندارم
دانشكده
مهندسي شيمي، نفت و گاز
چكيده
هدف از انجام اين پژوهش اصلاح سطح ورميكوليت با هدف بهينهسازي ترشوندگي سطح بهمنظور ارتقاي عملكرد آن در جذب تركيبات آلي همچون نرمال هگزان و همچنين استفاده از آن در فرآيندهاي جداسازي مخلوطهاي آب و روغن ميباشد؛ در همين راستا بعد از تعيين پارامترهاي اثرگذار بر خواص خاك و بررسي ميزان ظرفيت جذب و ترشوندگي آن، جاذب بهينه با استفاده از روش طراحي آزمايش يك عامل در يك زمان طي دو مرحله تعيين شد: (1) تاثير شستشوي اسيدي با سولفوريك اسيد، شستشوي بازي با پتاسيم هيدروكسيد و در نهايت اصلاح سطح با سورفكتانت ستيل تري متيل آمونيوم برومايد (CTAB) بر نسبت ظرفيت جذب روغن به جذب آب؛ (2) تاثير سطوح مختلف غلظتهاي سورفكتانت بر ترشوندگي. بدين صورت در مرحله اول، از بين 9 جاذب بررسيشده، ورميكوليت اسيدي(0/5M)-بازي (0/5M) اصلاحشده با سورفكتانت (0/5mM) به عنوان جاذبي كه نسبت جذب روغن به آب بيشتري داشته است (19/11)، انتخاب شد. لازم به ذكر است كه اين نسبت در مقايسه با نمونه خام با ميزان گزينشپذيري 0/44، بيش از 40 برابر افزايش يافته است. در مرحله دوم نتايج نشان داد كه نمونه اصلاحشده با غلظت 0/9mM سورفكتانت CTAB نسبت به نمونههاي ديگر خواص آبگريزي بهتر با زاويه تماس ˚ 147/5 داشته است. بهمنظور ارزيابي اثر اصلاحات صورتگرفته بر خواص ساختاري، ويژگيهاي ريختشناسي، سطح ويژه، ساختار فازي، تركيب شيمي سطح و همچنين رفتار ترشوندگي نمونههاي ساخته شده از آناليزهايي همچون طيف سنجي فلورسانس اشعه ايكس (XRF)، پراش اشعهي پرتو ايكس (XRD)، طيفسنجي مادون قرمز (FTIR)، آناليز ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني (FESEM)، آناليز اندازهگيري سطح ويژه (BET)، آناليز زتا پتانسيل و آناليز زاويه تماس استاتيك استفاده گرديد. بررسي نتايج آزمايشهاي عملكردي جاذب بهينه در جداسازي مخلوط غير قابل امتزاج آب و روغن، كارايي مناسب جاذب را نشان داد؛ با توجه به آزمايشهاي صورتگرفته مشخص شد كه شار جداسازي با افزايش حجم مخلوط غير قابل امتزاج آب و روغن، كاهش ضخامت خاك، افزايش فشار هيدرواستاتيك فاز پسزده و كاهش ويسكوزيته روغن عبوري افزايش مييابد. همچنين نتايج بررسي تاثير دوز جاذب بر ظرفيت جذب در امولسيون روغن در آب با غلظت 250ppm نشان داد كه با افزايش دوز جاذب، ظرفيت جذب كاهش مييابد و در دوز بهينه جاذب (0/4g) ظرفيت جذب برابر با 36/15mg.g-1 به دست آمد. از سوي ديگر با افزايش مدت زمان تماس تا زمان تماس تعادلي 60min، ظرفيت جذب افزايش مييابد. مقايسه دادههاي آزمايشگاهي جذب در امولسيون روغن در آب با مدلهاي سينتيكي نشان داد كه سينتيك درجه دوم تطابق بيشتري داشت. بازده جداسازي براي مخلوط امولسيوني آب در روغن با غلظت 20 % وزني، بيشتر از 90 % بدست آمد. بررسي قابليت احياء جاذب بهينه در جذب سطحي روغن خوراكي نيز نشان داد كه پس از 5 چرخه، جاذب همچنان داراي خاصيت آبگريزي است و ظرفيت جذب آن حدود 22 % نسبت به چرخه اول تقليل پيدا كرده است، با اينحال نسبت به جذب روغن توسط نمونه خام 36 % افزايش داشته است.
تاريخ ورود اطلاعات
1403/04/10
عنوان به انگليسي
Surface modification of vermiculite clay with surfactants to enhance its performance to remove organic compounds
تاريخ بهره برداري
4/17/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
فائزه حاجي زاده
چكيده به لاتين
The purpose of this research is to modify the surface of vermiculite to optimize its surface wettability for enhancing its performance in adsorbing organic compounds such as n-hexane, as well as utilizing it in separating water-oil mixtures. In this way, after identifying the parameters affecting soil properties and examining its adsorption capacity and wettability, the optimal adsorbent was determined in two stages using the one-factor-at-a-time experimental design method: (1) The impact of acid washing with sulfuric acid, base washing with potassium hydroxide, and ultimately surface modification with the surfactant CTAB on the oil to water adsorption ratio; (2) The effect of different levels of surfactant concentrations on wettability. Thus, in the first stage, among the 9 adsorbents examined, acidic (0.5 M)-basic (0.5 M) vermiculite modified with surfactant (0.5 mM) was selected as the adsorbent with a higher oil-to-water adsorption ratio (19.11). It is worth mentioning that this ratio has increased 40 times compared to the raw sample with the selectivity rate of 0.44. In the second stage, the results showed that the sample modified with a surfactant concentration of 0.9 mM CTAB had better hydrophobic properties with a contact angle of 147.5 ˚ compared to other samples. To evaluate the effect of the surface modification on structural properties, morphology, specific surface area, phase structure, surface chemical composition, as well as the wettability behavior of the produced samples, analyses such as X-ray fluorescence spectroscopy (XRF), X-ray diffraction (XRD), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), field emission scanning electron microscopy (FESEM), specific surface area measurement (BET), zeta potential analysis, and static contact angle analysis were utilized. In evaluating the performance test results of the optimal adsorbent for the separation of immiscible water-oil mixtures, it was found that the adsorbent was sufficiently efficient. Based on the conducted experiments, it was determined that the separation flux increases with the increase in the volume of the immiscible water-oil mixture, reduction in soil thickness, increase in the hydrostatic pressure of the repelled phase, and decrease in the viscosity of the passing oil. Furthermore, the results of the study on the effect of adsorbent dosage on adsorption capacity in an oil-in-water emulsion with a concentration of 250 ppm showed that with an increase in the adsorbent dosage, the adsorption capacity decreases and in the optimal adsorbent dosage (0.4 g), the adsorption capacity equal to 36.15 was obtained. On the other hand, with an increase in contact time up to the equilibrium contact time of 60 minutes, the adsorption capacity increases. The separation efficiency for a water-in-oil emulsion mixture with a 20 % weight concentration was more than 90 %. The investigation of the adsorbent's regenerative ability in adsorbing edible oil also showed that after five cycles, the adsorbent maintains its hydrophobicity and has decreased by approximately 22 % when compared to the first cycle, and has a 36 % higher adsorption capacity compared to the raw sample.
كليدواژه هاي فارسي
ورميكوليت , شستشوي اسيدي-بازي , سورفكتانت CTAB , ظرفيت جذب روغن , جداسازي آب و روغن
كليدواژه هاي لاتين
vermiculite , acid-base washing , CTAB surfactant , oil adsorption capacity , water oil separation
Author
Faeze Hajizadeh
SuperVisor
Reza Norouzbeigi- Elmira Velayi