پایش انتقال نفت سفید و آب عبوری از خاک سبک حاوی نانورس مونت‌موریلونایت

محورهای موضوعی : مدیریت آب در مزرعه با هدف بهبود شاخص های مدیریتی آبیاری

شکوفه فضل علی ¹ , سهیلا ابراهیمی ² , مهدی ذاکر نیا ³ , سید علیرضا موحدی نائینی ⁴

1 - دانش آموخته کارشناسی ارشد؛ گروه مهندسی علوم خاک؛ دانشکده خاک و آب؛ دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان؛ گرگان؛ ایران
2 - استادیار؛ گروه مهندسی علوم خاک؛ دانشکده خاک و آب؛ دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان؛ گرگان؛ ایران
3 - استادیار؛ گروه مهندسی آب؛ دانشکده خاک و آب؛ دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان؛ گرگان؛ ایران
4 - دانشیار؛ گروه مهندسی علوم خاک؛ دانشکده خاک و آب؛ دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان؛ گرگان؛ ایران

تاریخ دریافت : 1394/01/29 تاریخ پذیرش : 1394/09/30 تاریخ انتشار : 1394/09/30

کلید واژه: نانورس, منحنی رخنه, نفت سفید, آب,

چکیده مقاله :

انتقال آب و آلاینده های آلی در محیط متخلخل خاک به خصوص در خاک های سبک بافت به علت توانایی ترابری بالا و ایجاد منابع ثانویه آلودگی اهمیت ویژه ای دارد. هدف از انجام این پژوهش، بررسی انتقال نفت سفید و آب از یک خاک سبک بافت حاوی تیمارهای مختلف نانورس مونت موریلونایت بود. بدین منظور تیمارهای وزنی صفر، 2، 4 و 6درصد از نانورس مونت موریلونایت - خاک شنی در سیستم قیف های حاوی کاغذ صافی مستقر اعمال گردیده، سپس تحت عبور نفت سفید و آب (4 حجم منفذی متناوب) قرار گرفت. بررسی منحنی های رخنه نشان داد، عبور آب با لختی (ماند) بیشتر، سرعت کمتر و شیب آرام تر صورت گرفته، لذا حجم نهایی خروجی آن در مقایسه با نفت سفید کمتر بود. به نظر می رسد مولکول های آب باقطری کمتر از 3/0 نانومتر به خوبی در فضای بین لایه ای کوچک نانورس قرار گرفته و ازسوی دیگر با پیوند هیدروژنی قوی نگهداشته می شوند. نفت سفید بدلیل دارا بودن هیدروکربورهایی با مولکول هایی دارای 11 تا 15 اتم کربن، که بسیار درشت تر از آب بوده و از سوی دیگر با دانسیته 78/0 تنها جذب مکان های سطحی شده و عبور بیشتری را از محیط متخلخل خاک داشته اند. در هر دو سیال عبوری، با افزایش درصد نانورس، نگهداشت نفت سفید و آب افزایش یافت. نتایج حاصل از پراش اشعه ایکس نیز نشان داد که فاصله لایه ای نانورس از 04/14 آنگستروم به 77/24 آنگسترم در حالت افزودن آب افزایش یافت.

چکیده انگلیسی:

Water and organic contaminant transport in soil porous media, particularly in light textured soils due to high transmission capacity and create a secondary sources of pollution is  very important. The aim of this study was kerosene and water transport in a light texture soil system containing different treatments of montmorillonite nanoclay. For this purpose, treatments including 0, 2, 4 and 6 wt% of nano clay- sandy soil in a funnel containing filter paper based system was applied. Then kerosene and water (4 pore volumes alternatively) were passed into soils. The breakthrough curves showed that the water passes through soils was slower and gentler slope, so the volume output was lower compared to kerosene. It seems that water molecules with a diameter of less than 3.0 nm fitted well in the small spaces between the layer of nanoclay, which are held with strong hydrogen bonds. Kerosene, with a density equals 0.78, only attract surface places, therefore, pass from porous soil surface well due to having molecules with 11 to 15 carbon atoms, which are larger than the density of water. In both fluids, the more percentage of nanoclay there is, the more retention of kerosene and water would be expected. The results of X-ray showed that the distance of nanoclay increased from 14.4 to 24.77 Å with addition of water.

منابع و مأخذ:

ابراهیمی، س. 1388. بررسی مکانی - زمانی رفتار برخی آلاینده‏های هیدروکربوری و حلال‏های شیمیایی در محیط متخلخل خاک. رساله دکتری دانشگاه تربیت مدرس. دانشکده مهندسی کشاورزی، 150 صفحه.

ابراهیمی، س.، لادن، ش.، ملکوتی، م. ج. 1388. امکان سنجی پایش انواع آلاینده­های نفتی در خاک و ارائه الگوریتم بر اساس نوع آلاینده. یازدهمین کنگره علوم خاک ایران، گرگان، 21-23.

احدیان، ج.، سالم‌نیا، ا. و کریمی، م. 1390. بررسی تأثیر مقدار رطوبت و درصد تراکم اولیه بر مقاومت فشاری و مدول الاستیسیته دو نوع خاک رسی و رس ماسه‌ای. نشریه حفاظت منابع آب و خاک، 1 (2): 29-50.

ارشادی، ل،. عبادی، ت،. ربانی، ا،. و ارشادی، و. 1389. استفاده از واکنشگر فنتون و نانو ذرات آهن برای حذف آلودگی نفتی(TPH) از خاک پالایشگاه تهران. اولین   همایش ملی انرژی و محیط زیست، دانشگاه شهید باهنر کرمان، 4 صفحه.

حاج عباسی، م. 1386. فیزیک خاک. انتشارات دانشگاه، ایران، تهران، 523 صفحه.

خوئینی، م.، بازگیر، س.، تمیزی فر، م.، و ارزانی، ک. 1386، تهیه نانورس اصلاح شده برای استفاده در نانوکامپوزیتهای اپوکسی-رس. فصلنامه سرامیک ایران، 11: 43-50.

راه پیما سروستانی، ن. 1389. فناوری زیست پالایی برای حذف آلودگی های نفتی در خاک و آب. ماهنامه نفت پارس، سال هفتم. 82 : 12-15.     

عباسی، ع. 1391. فناوری نانو در تصفیه آب. مجموعه گزارش­های رصد فناوری نانو، ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، ایران، تهران، 172صفحه : 62.

فلاح، م.، ابراهیمی، س.، و شعبانپور، م. 1392انتقال آلاینده­های هیدروکربوری در حالت ضربه و شرایط پایلوت در محیط متخلخل خاک اشباع. نشریه پژوهش­های حفاظت آب و خاک، 20 (1): 227-240.

مینایی، ح. 1389. مروری بر روشهای پاکسازی آلودگی نفتی خاک. نشریه کارکنان صنعت نفت ایران، مشعل، 478: 5.

 

Brasher, B. R., Franzmeier, D. P., Valassis, V., and Davidson, S. E. 1966. Use of Saran resin to coat natural soil clods for Bulk-density water retention measurements. Journal of Soil Science, 101(2): 108-115.

Carter, M. R. 1993. Soil sampling and methods of analysis. CSSS, Canadian society of soil science, Lewis publishers, Boca raton, FA.30:215-225.

Inam, D. 2005. Organoclay Preparation for Anionic Contaminant Removal from Water. Thesis submitted to the graduate school of natural and applied sciences of Middle East Technical University. 120pp.

Kananizadeh, N., Khoshniat, A., Ebadi, T., Mousavi Rizi,  E. 2011. Behavior of nanoclay as an additive in order to reduce Kahrizak Landfill clay permeability. 2nd International Conference on Environmental Science and Technology, IACSIT Press Singapore. 6: 55-59.

Lee, S.Y., Kim, S. J., Chung S. Y., Jeong, C. H. 2003. Sorption of hydrophobic organic compounds onto organoclays. Journal of Chemosphere (Oxford), 55: 781-785.

M. Cook, s. 2009. Assessing the Use and Application of Zero-Valent Iron Nanoparticle Technology for Remediation at Contaminated Site. For U.S. Environmental Protection Agency Office of Solid Waste and Emergency Response Office of Superfund Remediation

and Technology Innovation Washington, DC. 28:1-7.

Page, M. C., Sparks, D. L., Noll, M. R., and Hendricks, G. J. 1987. Kinetics and mechanisms of potassium release from sandy middle atlantic coastal plain soils. Soil science society. American journal. 51: 1460-1465.

Sharafi Masooleh, M., Bazgir, s., Tamijzifar, M., Nemati, A. 2010. Adsorption of petroleum hydrocarbons on organoclay. Journal of Applied Chemical Researchers, 4 (14): 19-23.