بررسی کاربرد فناوری غشایی و عملکرد غشا نانوساختار الیاف توخالی پلی اتر سولفون در تصفیه پساب های نفتی

محورهای موضوعی : مدیریت محیط زیست

زینب فلاح نژاد ¹ , غلامرضا باکری ² , مصطفی رحیم نژاد ³

1 - دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی نوشیروانی، بابل، ایران.
2 - (مسوول مکاتبات): دانشیار دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی نوشیروانی، بابل، ایران.
3 - دانشیار دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی نوشیروانی، بابل، ایران.

تاریخ دریافت : 1393/06/03 تاریخ پذیرش : 1393/12/22 تاریخ انتشار : 1396/01/01

کلید واژه: پساب نفتی, فناوری غشایی, آلودگی محیط زیست, شست و شوی غشا,

چکیده مقاله :

چکیده زمینه و هدف: امروزه آلودگی ناشی از پساب های نفتی و صنعتی به یکی از مهم ترین مشکلات محیط زیستی تبدیل شده است. نتایج و تجربیات نشان می‌دهند که روش های مرسوم به سختی می توانند غلظت نفت را به 1% غلظت اولیه کاهش دهند و از طرفی این روش ها نمی‌توانند قطرات نفت با اندازه کمتر از 20 میکرون را به طور موثر حذف نمایند. از اینرو می‌توان گفت که تصفیه پساب‌های نفتی یکی از ضروری‌ترین معضلات محیط‌زیست است که باید نسبت به رفع این مشکل در میادین نفتی اقدام نمود. روش بررسی: در این مقاله علاوه بر مرور عملکرد غشاهای مختلف در زمینه تصفیه پساب‌های نفتی، عملکرد غشا نانوساختار الیاف توخالی پلی اتر سولفون در تصفیه پساب نفتی مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به نوع غشا، مواد موجود در خوراک و شرایط فرآیند، عملکرد غشا با زمان تغییر خواهد کرد. در این پژوهش، تاثیر پارامترهای عملیاتی مانند فشار، غلظت و سرعت جریان خوراک بر روی عملکرد غشا بررسی شده است. یافته ها: با افزایش فشار، میزان فشردگی و گرفتگی غشا افزایش و عملکرد غشا کاهش می یابد. بنابراین شرایط بهینه عملیاتی برای انجام آزمایش ها فشار 1 bar و سرعت جریان بالای خوراک و غلظت پایین خوراک می باشد. به دلیل افزایش انتقال جرم در سرعت جریان های بالاتر خوراک، میزان پس‌زنی ذرات گازوییل تا حدودی کاهش می یابد. نتیجه گیری: در این پژوهش، غشاهای مورداستفاده برای آزمایش ها با قابلیت جداسازی 100 درصدی ذرات گازوییل از پساب، از پرکاربردترین غشاها در تصفیه پساب های نفتی به شمار می آیند.

چکیده انگلیسی:

Background and Objective: Nowadays, oily and industrial wastewaters are among the most important environment problems. Conventional methods can hardly reduce the oil content to 1% of the initial concentration and are not able to effectively remove the oil droplets with the size less than 20 micrometer. Therefore, oily wastewater treatment is one the most essential environmental challenges which should be resolved in the oilfields. Method: In this study, the performance of different membranes in oily water treatment has been reviewed and furthermore, the performance of nanostructured polyethersulfone (PES) hollow fiber membranes in oil/water separation process has been investigated. Findings: The membrane performance would change with time according to the membrane type, the feed compositions and the process conditions. In this research, the effects of operating parameters such as pressure, oil concentration and cross flow velocity of feed on the membrane performance were studied. Increase of pressure makes more membrane compactness and higher membrane fouling which reduce the performance. Therefore, the optimum operating conditions for oil separation are P = 1 bar, low feed concentration and high cross flow velocity of feed. Due to the increase of mass transfer at high feed flow rates, oil rejection reduces slightly. Conclusion: All the PES membranes in this study showed complete separation of oil from water and can effectively be used in oily water treatment process.

منابع و مأخذ:

 

1-      Cheremisinoff, N.P., 2002. Handbook of water and wastewater treatment technologies, Butterworth Heinemann, USA.

2-      Mir, L., Eykamp, W., Goldsmith, R.L., 1977, Current and developing applications for ultrafiltration, Industrial Water Engineering, Vol. 14, pp. 14-19.

3-      Chakrabarty, B., Ghoshal, A.K., Purkait, M.K., 2008. Ultrafiltration of stable oil-in-water emulsion by polysulfone membrane. Journal of Membrane Science, Vol. 325, pp. 427-437.

4-      www.msdgc.org

5-      Jonsson, A.S., Tragardh, G., 1990. Ultrafiltration applications, Desalination, Vol. 77, pp.135-179.

6-      Baker, R.W., 2004. Membrane technology and applications, John Wiley & Sons Ltd.

7-      Bodzek, M., Konieczny, K., 1992. The use of ultrafiltration membranes made of various polymers in the treatment of oil-emulsion wastewaters. Waste Management, Vol. 12, pp.75-84.

8-      Nazal, F.F., Wiesner, M.R., 1996. Microfiltration of oil-in-water emulsion, Water Environment Research, Vol. 68: pp. 197-203.

9-      Hlavacek, M., 1995. Break-up of oil-in-water emulsions induced by permeation through a microfiltration membrane. Journal of Membrane Science, Vol. 102, pp. 1-7.

10-  Ueyama, K., Fukuura, K., Furusaki, S., 1987. Oil-phase permeation behaviour of o/w emulsion through a porous polytetrafluoroethylene membrane, Journal of Chemical Engineering of Japan, Vol. 20, pp. 618-622.

11-  Yan, L., Hong, S., Li, M.L., Li, Y.S., 2009. Application of the Al2O3–PVDF nanocomposite tubular ultrafiltration (UF) membrane for oily wastewater treatment and its antifouling research. Separation and Purification Technology, Vol. 66, pp. 347-352.

12-  Chakrabarty, B., Ghoshal, A.K., Purkait, M.K., 2010. Cross-flow ultrafiltration of stable oil-in-water emulsion using polysulfone membranes. Chemical Engineering Journal, Vol. 165, pp. 447-456.

13-  Yang, Y., Zhang, H., Wang, P., Zheng, Q., Li, J., 2007. The influence of nano-sized TiO2 fillers on the morphologies and properties of PSF UF membrane. Journal of Membrane Science, Vol. 288, pp. 231-238.

14-  Li, Y.S., Yan, L., Xiang, C.B., Hong, L.J., 2006. Treatment of oily wastewater by organic–inorganic composite tubular ultrafiltration (UF) membranes, Desalination, Vol. 196, pp. 76-83.

15-  Karakulski, K., Kozlowski, A., Morawski, A.W., 1995. Purification of oily wastewater by ultrafiltration. Vol. 5, pp. 197-205.

16-  Koonaphapdeelert, S., Li, K., 2007. Preparation and characterization of hydrophobic ceramic hollow fibre membrane. Journal of Membrane Science, Vol. 291, pp. 70-76.

17-  Yuliwati, E., Ismail, A.F., 2011. Effect of additives concentration on the surface properties and performance of PVDF ultrafiltration membranes for refinery produced wastewater treatment. Desalination, Vol. 273, pp. 226-234.

18-  Yuliwati, E., Ismail, A.F., Matsuura, T., Kssim, M.A., Abdullah, M.S., 2011. Effect of modified PVDF hollow fiber submerged ultrafiltration membrane for refinery wastewater treatment. Desalination, Vol. 283, pp. 214-220.

19-  Yeow, M.L., Liu, Y., Li, K., 2005. Preparation of porous PVDF hollow fibre membrane via a phase inversion method using lithium perchlorate (LiClO4) as an additive. Journal of Membrane Science, Vol. 258, pp. 16-22.

20-  Yuqing, Z., Jian, D., 2000. Effect of the addition of alumina on performance of polysulfone based membrane. Journal of Chemical Engineering (China), Vol. 28, pp. 42-44.

21-  Zhang, Y., Jin, Z., Wang, Y., Cui, P., 2010. Study on phosphorylated Zr-doped hybrid silicas/PSF composite membranes for treatment of wastewater containing oil. Journal of Membrane Science, Vol. 361, pp. 113-119.

22-  Chen, W., Peng, J., Su, Y., Zheng, L., Wang, L., Jiang, Z., 2009. Separation of oil/water emulsion using Pluronic F127 modified polyethersulfone ultrafiltration membranes. Separation and Purification Technology, Vol. 66, pp. 591-597.

23-  Zhao, C., Xue, J., Ran, F., Sun, S., 2013. Modification of polyethersulfone membranes – A review of methods. Progress in Materials Science, Vol. 58, pp. 76-150.

24-  Van der Bruggen, B., 2009. Chemical modification of polyethersulfone nanofiltration membranes: a review. Journal of Applied Polymer Science, Vol. 114, pp. 630-642.

25-  Khulbe, K., Feng, C., Matsuura, T, 2010. The art of surface modification of synthetic polymeric membranes, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 115, pp. 855-895.

26-  Rahman, N.A., Sotani, T., Matsuyama, H, 2008. Effect of the addition of the surfactant Tetronic 1307 on poly (ether sulfone) porous hollow-fiber membrane formation. Journal of Applied Polymer Science, Vol. 108, pp. 3411-3418.

27-  Amirilargani, M., Saljoughi, E., Mohammadi, T., 2009. Effects of Tween 80 concentration as a surfactant additive on morphology and permeability of flat sheet polyethersulfone (PES) membranes. Desalination, Vol. 249, pp. 837-842.

28-  Wu, G., Gan, S., Cui, L., Xu, Y., 2008. Preparation and characterization of PES/TiO2 composite membranes. Applied Surface Science, Vol. 254, pp. 7080-7086.

29-   باکری. غ و فلاح نژاد. ز، 1393، مروری بر تصفیه پساب های نفتی با استفاده از تکنولوژی غشایی، هشتمین کنگره ملی مهندسی عمران، بابل، ایران.