کاربرد نانو ذرات اکسید تیتانیوم- الیاف پلی پروپیلن، نانو لوله های کربنی چند دیواره ،ترکیب گرافن اکساید- کیتوسان – بنتونیت و کاه غلات و ترکیب آن ها در حذف هیدروکربن های نفتی در محیط های آبی
محورهای موضوعی : مدیریت محیط زیستشهرام آزاد زرآبادی 1 , آپتین راه نورد 2 * , فرید غلامرضا فهیمی 3 , کیوان صائب 4
1 - گروه محیط زیست، واحد تنکابن، دانشگاه آزاد اسلامی، تنکابن، ایران
2 - گروه محیط زیست، واحد تنکابن، دانشگاه آزاد اسلامی، تنکابن، ایران. *(مسوول مکاتبات)
3 - گروه محیط زیست، واحد تنکابن، دانشگاه آزاد اسلامی، تنکابن، ایران
4 - گروه محیط زیست، واحد تنکابن، دانشگاه آزاد اسلامی، تنکابن، ایران
کلید واژه: نانو ذرات, هیدروکربن های نفتی, گرافن اکساید- کیتوسان – بنتونیت , دی اکسید تیتانیوم, الیاف پلی پروپیلن.,
چکیده مقاله :
زمینه و هدف: مراحل تولید و انتقال نفت خام درنتیجه نشت مواد نفتی می‌تواند منجر به آلودگی آب با هیدروکربن های نفتی شود با توجه به اینکه ریزش و نشت نفت در آب در اکثر مواقع اجتناب ناپذیر است ونیز هیدروکربن های نفتی شامل ترکیبات پیچیدهای هستند که تمام این ترکیبات به یک اندازه تخریب و تجزیه نمی‌شوند و میزان تخریب این مواد نفتی بستگی به غلظت و ساختار شیمیایی آنها دارد و همچنین نظر به عوارض نامطلوب آب آلوده به مشتقات نفتی بر روی انسان و محیط زیست، حذف آلاینده های نفتی از پساب ها از مهمترین مسائل روز در حوزه مهندسی محیط زیست میباشد. روشهای مختلفی برای حذف این آلاینده ها از پساب وجود دارد. یکی از جدیدترین فن‌آوري‌ها در جذب سطحی، کاربرد نانوکامپوزیت است.
روش بررسی: در این تحقیق از نانو‌کامپوزیتها و ترکیب آنها با مواد طبیعی و مصنوعی، جاذبهایی برای جذبPAHs تهیه شده است. نانوکامپوزیت اکسید تیتانیوم- الیاف پلی پروپیلن، نانو لوله های کربنی چند دیواره ،ترکیب گرافن اکساید- کیتوسان – بنتونیت و کاه غلات و ترکیب آن ها برای حذف آلاینده های نفتی استفاده شدند . آزمایشات در اسیدیته های مختلف، غلظتهای مختلف پساب و جاذب، زمان های ماند مختلف انجام شدند. برای تعیین میزان جذب، تستهای FTIR،SEM ،XRD وGC انجام شده است.
یافته‌ها: بررسی نتایج نشان میدهدکه کلیه جاذبها توان‌حذف‌آلاینده های نفتی را از پساب دارند. اما نانو جاذب گرافن اکسید/ کیتوسان/ بنتونیت دارای درصد حذف 80 می باشد، ترکیب نانو جاذب گرافن اکسید/ کیتوسان/ بنتونیت دارای درصد حذف 80، نانو تیوب های کربنی چند دیواره دارای حذف هیدروکربن های نفتی با 92 درصد جذب همچنین جاذب کاه 93 درصد حذف هیدروکربن های نفتی را نشان داده است.
بحث و نتیجه‌گیری: کلیه جاذبها توان حذف‌آلاینده های نفتی را از پساب دارند و جاذب ترکیبی که از یک ماده قابل دسترس مثل کاه و همچنین مواد ارزان مثل پلی پروپیلن می توان نتیجه خوبی برای حذف هیدروکربن های نفتی به دست آورد.
Background and objective : The stages of production and transportation of crude oil as a result of the leakage of petroleum materials can lead to water pollution with petroleum hydrocarbons, considering that spillage and leakage of oil in water is inevitable in most cases, and petroleum hydrocarbons include complex compounds that all these compounds are a They do not degrade and decompose, and the degree of degradation of these petroleum substances depends on their concentration and chemical structure, and considering the adverse effects of water contaminated with petroleum derivatives on humans and the environment, the removal of petroleum pollutants from wastewater is one of the most important issues of the day in the field of It is environmental engineering. There are various methods to remove these pollutants from wastewater. One of the newest technologies in surface absorption is the use of nanocomposite.
Materials and Methods: In this research, adsorbents for absorbing PAHs were prepared from nanocomposites and their combination with natural and synthetic materials. titanium oxide nanocomposite-polypropylene fibers, multi-walled carbon nanotubes, graphene oxide-chitosan-bentonite combination and cereal straw and their combination were used to remove oil pollutants. Experiments in different acidity, different concentrations Effluent and absorbent, different retention times were performed. To determine the amount of absorption, FTIR, SEM, XRD and GC tests were performed.
Finding: Examining the results shows that all adsorbents have the ability to remove oil pollutants from wastewater. However, the graphene oxide/chitosan/bentonite nano-absorbent has a removal percentage of 80, the combination of graphene oxide/chitosan/bentonite nano-absorbent has a removal percentage of 80, multi-walled carbon nanotubes have the removal of petroleum hydrocarbons with 92% absorption, as well as the straw absorbent with 93% It has shown the removal of petroleum hydrocarbons.
Discusion and conclusion: A combined adsorbent made of an available material such as straw and also a cheap material such as polypropylene can achieve a good result for the removal of petroleum hydrocarbons.
1. Fox et al., 2016 Fox, C. H., O'hara, P. D., Bertazzon, S., Morgan, K., Underwood, F. E., & Paquet, P. C. (2016). A preliminary spatial assessment of risk: Marine birds and chronic oil pollution on Canada's Pacific coast. Science of the Total Environment, 573, 799-809.
2. Farrow, K., Brinson, A., Wallmo, K., & Lew, D. K. (2016). Environmental attitudes in the aftermath of the Gulf Oil Spill. Ocean & Coastal Management, 119, 128-134.
3. Roy, A. S., Yenn, R., Singh, A. K., Boruah, H. P. D., Saikia, N., & Deka, M. (2013). Bioremediation of crude oil contaminated tea plantation soil using two Pseudomonas aeruginosa strains AS 03 and NA 108. African Journal of Biotechnology, 12(19).
4. Boll, E. S., Nejrup, J., Jensen, J. K., & Christensen, J. H. (2015). Chemical fingerprinting of hydrocarbon-contamination in soil. Environmental Science: Processes & Impacts, 17(3), 606-618.
5. Khan, S. R., Nirmal Kumar, J. I., Nirmal Kumar, R., & Patel, J. (2015). Enzymatic evaluation during biodegradation of kerosene and diesel by locally isolated fungi from petroleum-contaminated soils of western India. Soil and Sediment Contamination: An International Journal, 24(5), 514-525.
6. Riccardi, C., Di Filippo, P., Pomata, D., Incoronato, F., Di Basilio, M., Papini, M. P., & Spicaglia, S. (2008). Characterization and distribution of petroleum hydrocarbons and heavy metals in groundwater from three Italian tank farms. Science of the total Environment, 393(1), 50-63.
7. Mazrouaa, A. M. (2012). Polypropylene Nanocomposites, Polypropylene. Available at: 49T http://www. intechopen. com/books/polypropylene/polypropylenenanocomposite 49T.
8. Akinci, A. (2009). Mechanical and structural properties of polypropylene composites filled with graphite flakes. Archives of Materials Science and Engineering, 35(2), 91-94.
9. Ma, P. C., Siddiqui, N. A., Marom, G., & Kim, J. K. (2010). Dispersion and functionalization of carbon nanotubes for polymer-based nanocomposites: A review. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 41(10), 1345-1367.
10. Sheshmani, S. H., ARAB, F. M., & Amini, R. (2013). Iron (iii) hydroxide/graphene Shokry, H., Elkady, M. & Salama, E. Eco-friendly magnetic activated carbon nano-hybrid for facile oil spills separation. Sci Rep 10, 10265 (2020).
11. Crini, G. (2006). Non-conventional low-cost adsorbents for dye removal: a review. Bioresource technology, 97(9), 1061-1085.
12. Karyab, H. A. M. I. D., Mirhoseini, M., Moradi, S., & Karimi, F. (2016). Removal of light petroleum hydrocarbons from water sources using polypropylene and titanium dioxide nano-composite. Journal of Inflammatory Diseases, 20(3), 32-26.
13. Cheng, G., Zhao, Y., Pan, S., Wang, X., & Dong, C. (2020). A comparative life cycle analysis of wheat straw utilization modes in China. Energy, 194, 116914.
14. Akinci, A. (2009). Mechanical and structural properties of polypropylene composites filled with graphite flakes. Archives of Materials Science and Engineering, 35(2), 91-94.
15. Basalt Pour, Aliasghar, Haj Abbas Mohammad Ali, Khoshgovtar Manesh Amir Hossein, Afioni Majid. (2008). Investigating soil contaminated with petroleum hydrocarbons around Tehran refinery by plant stimulation method. 15(4), Journal of Agricultural Sciences and Natural Resources, 1-15.
16. Szabová, R., Černáková, Ľ., Wolfová, M., & Černák, M. (2009). Coating of TiO2 nanoparticles on the plasma activated polypropylene fibers. Acta Chimica Slovaca, 2(1), 70-76.
17. Rahmani A., Asgari G. H., Barjeste asgari D. and Hedaiati K. (2010). Investigation of removal of phenol from aqueous solutions using copper modified pumice. Scientific Journal of Hamedan University of Medical Sciences & Health Services. 17(4). 50-56. (In Persian)
18. Ahmad A. L., Sumathi S. and Hameed B. H. (2005). Adsorption of residue oil from palm oil mill effluent using powder and flake chitosan: Equilibrium and kinetic studies, Water Research 39, 2483–2494.
19. Makertihartha, I.; Rizki, Z.; Zunita, M.; Dharmawijaya, P. Dyes removal from textile wastewater using graphene based nanofiltra- tion. In AIP Conference Proceedings; AIP Publishing LLC: Melville, NY, USA, 2017; p. 110006.
20. Vuono, D., Catizzone, E., Aloise, A., Policicchio, A., Agostino, R. G., Migliori, M., & Giordano, G. (2017). Modelling of adsorption of textile dyes over multi-walled carbon nanotubes: Equilibrium and kinetic. Chinese Journal of Chemical Engineering, 25(4), 523-532.
21. Jadid, A., Shahsavari, S., Seifkordi, A., & Yazdi, A. V. (2021). Adsorption of Phenol in Wastewater Using Nano Grapheme Oxide-Chitosan-Bentonite Absorbent. Depiction of Health, 11(4), 368-380.
22. Nouri Shamsi, Mohammad Hossein, Jafari, Mostafa, & Shahin, Mohammad. (2017). A review of chitosan natural adsorbents and nanoabsorbents used in the removal of metal pollutants from water. Water and Wastewater Science and Engineering, 3(2), 44-60.
23. Najafi Esfad Morteza, Darabinia Morteza. Investigating the trend of oil pollution despite the international conventions to prevent and eliminate them. Journal of Mazandaran University of Medical Sciences 2009; 20 (1): 101-
24. Anirudhan, T. S., Lekshmi, G. S., & Shainy, F. (2019). Synthesis and characterization of amidoxime modified chitosan/bentonite composite for the adsorptive removal and recovery of uranium from seawater. Journal of colloid and interface science, 534, 248-261.
25. Pirestani, Nilofer, Abolhassan, Mohammad Hadi, and Amin Javaher, Fatemeh Al - Sadat. (2017). Investigating the use of straw and stubble in removing oil pollution from water. Environment and Water Engineering, 4 (1), 12-22.
26. Saraiyan, Ahmad Reza, Karimi Farahel Shahi, Ali Naghi, and Jahan Latibari, Ahmad. (1382). Evaluation of chemical compounds of wheat straw (Khorasan) and comparison of these compounds in the main components of the stem. Natural resources of Iran, 56(4), 447-458.
27. pudza, M.; Abidin, Z.Z. Ecofriendly Approach to Adsorption of Congo Red from Aqueous Media Using Chaff Powder from Jatropha curcas Seed (Isotherm and Kinetic Model). Preprints 2019,
28. Javaid Negin, Abolhassan Mohammadhad. Investigating the efficacy of synthesized zinc oxide nanoparticles in removing oil from simulated wastewater: a laboratory study. Journal of Rafsanjan University of Medical Sciences. 1400; 20 (4)
29. Kaith, B. S., Jindal, R., Mittal, H., & Kumar, K. (2012). Synthesis, characterization, and swelling behavior evaluation of hydrogels based on gum ghatti and acrylamide for selective absorption of saline from different petroleum fraction–saline emulsions. Journal of applied polymer science, 124(3), 2037-2047.
30. Mehrjo et al., 1400) Mehrjo, Rahmani, Akbari Sane, & Rojiar. (2022). Preparation and characterization of clinoptilolite impregnated with titanium dioxide nanoparticles for the removal of agricultural toxic pollutants. Journal of Mineral Resources Engineering, 7(4), 141-154.
31. Abolhasani, Mohammad Hadi, Piristani, Nilofar, Ahmadi, Parinaz. (2018). Investigating the efficiency of straw and stubble organic adsorbent in the absorption of diesel from simulated wastewater (diesel absorption by straw and stubble). Journal of Environmental Health Research, 5(3), 249-262.
32. Babli, Neda, Bafkar, Ali. (1400). Investigating the removal of nitrate from aqueous solutions by straw and wheat stubble nanosorbents. Journal of Natural Environment, 74(3), 572-587.