بررسی سیلان دارکردن جاذب معدنی پومیس برای جداسازی آب و روغن
محورهای موضوعی : مهندسی شیمیپروانه رئیسی 1 , رضا نوروزبیگی 2 , هادی شایسته 3
1 - کارشناس ارشد مهندسی شیمی، گروه فرایندهای جداسازی و فراوری مواد، دانشکده مهندسی شیمی نفت و گاز، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
2 - دانشیار مهندسی شیمی، گروه فرایندهای جداسازی و فراوری مواد، دانشکده مهندسی شیمی نفت و گاز، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران.
3 - دانشجوی دکتری مهندسی شیمی، گروه فرایندهای جداسازی و فراوری مواد، دانشکده مهندسی شیمی نفت و گاز، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران.
کلید واژه: جداسازی آب و روغن, پومیس, فوق‌آب‌گریز, زاویه تماس,
چکیده مقاله :
هدف از انجام این پژوهش بررسی عملکرد پومیس اصلاح شده با عامل های کاهش دهنده انرژی سطح برای به کارگیری یک جاذب معدنی در فرایند جداسازی آب و روغن بوده است. اثر دو عامل نوع اصلاح‌کننده (اکتادسیل تری‌کلروسیلان و تری‌متیل کلروسیلان) و غلظت اصلاح‌کننده، ارزیابی شد و تحت شرایط بهینه، پومیس فوق آب‌گریز و فوق روغن‌دوست با میانگین زاویه تماس °0/82±°159/2 به دست آمد. همچنین، مقدار اندازه‌گیری شده پسماند زاویه تماس نمونه بهینه °08//0±°2/38 بود. مشخصه‌یابی‌های دستگاهی برای تعیین ویژگی های جاذب نیز انجام پذیرفت و حضور اصلاح‌کننده‌های سطحی بر سطح پومیس اثبات شد. در آزمایش‌های انتها بسته درصد جداسازی دی‌کلرومتان از آب با نمونه بهینه 98/3 % با شار عبوری lm-2h-1 8422/38 به دست آمد. همچنین، آزمایش‌های جداسازی انتها بسته متوالی با تکرار ده مرتبه انجام پذیرفت و درصد جداسازی پس از ده چرخه جداسازی آب و دی‌کلرومتان، بیش از 92 % بود. از طرفی با افزایش چرخه‌های جداسازی آب و دی‌کلرومتان، شار عبوری از 8422/38 تا lm-2h-1 3445/52 تغییر یافت. برای سنجش پایداری نمونه بهینه با ماهیت فوق‌آب‌گریزی، آزمایش غوطه وری در آب در مدت 6 ساعت انجام شد و زاویه ایستا قطره از °159/2 به °153/2 کاهش یافت.
Providing acceptable and cost-effective environmental biomaterials that can remove the oily phase from the water is necessary. The aim of the present study was to prepare pumice, an oil adsorbent, and performance evaluation of the mineral material in oil/water separation. By applying one factor at a time method, the effect of the modifier type (octadecyl trichlorosilane and trimethylchlorosilane) and the modifier concentration (within a specific range) were evaluated for the pumice. The optimum water contact angle of pumice was obtained 159.2°±0.82°. Instrumental characterizations were performed to determine the properties of the adsorbents. Also, the presence of modifiers on the surface of the pumice was confirmed. The removal efficiency and flow rate of dichloromethane from water using pumice were 98.3% and 8422.38 Lm-2 h-1, respectively. Also, separation efficiency experimental in ten cycles was performed, and the separation efficiency was still above 92% after ten cycles of oil/water separation. On the other hand, with increasing separation cycles, the flux decreased from 8422.38 to 3445.52 Lm-2 h-1. The variation of water contact angle values vs. water immersion time was evaluated to examine the particles' durability. After 6 h, water contact angle decreased from 159.2° to 153.3°.
[1] Jamaly, S.; Giwa, A.; Hasan, S.W.; Journal of Environmental Sciences (China). 37, 15–30, 2015.
[2] Chu, Z.; Feng, Y.; Seeger, S.; Angewandte Chemie - International Edition. 54, 2328–2338, 2015.
[3] Chen, P.C.; Xu, Z.K.; Scientific Reports 3, 2776, 2013.
[4] Ivshina, I.B.; Kuyukina, M.S.; Krivoruchko, A.V.; Elkin, A.A.; Makarov, S.O.; Cunningham, C.J.; Peshkur, T.A.; Atlas, R.M.; Philp, J.C.; Environmental Sciences: Processes and Impacts. 17, 1201–1219, 2015.
[5] Wu, J.; An, A.K.; Guo, J.; Lee, E.J.; Farid, M.U.; Jeong, S.; Chemical Engineering Journal 314, 526–536, 2017.
[6] Kayvani Fard, A.; Rhadfi, T.; Mckay, G.; Al-marri, M.; Abdala, A.; Hilal, N.; Hussien, M.A.; Chemical Engineering Journal 293, 90–101, 2016.
[7] Gursoy-Haksevenler, B.H.; Arslan-Alaton, I.; Water Science and Technology 69, 1453–1461, 2014.
[8] Zhang, Y.; Wu, B.; Xu ,H.; Liu, H.; Wang, M.; He, Y.; Pan, B.; Nano Impact 3–4, 22–39, 2016.
[9] Yao, X.; Chen, Q.; Xu, L.; Li, Q.; Song, Y.; Gao, X.; Quéré, D.; Jiang, L.; Advanced Functional Materials 20, 656–662, 2010.
[10] Xue, Z.; Cao, Y.; Liu, N.; Feng, L.; Jiang, L.; Journal of Materials Chemistry A. 2, 2445–2460, 2014.
[11] Navarathna, C.M.; Bombuwala Dewage, N.; Keeton, C.; Pennisson, J.; Henderson, R.; Lashley, B.; Zhang, X.; Hassan, E.B.; Perez, F.; Mohan, D.; Pittman, C.U.; Mlsna, T.; ACS Applied Materials and Interfaces. 12, 9248–9260, 2020.
[12] Hadi, H.J.; Al-Zobai, K.M.M.; Alatabe, M.J.A.; Current Applied Science and Technology 20, 494–511, 2020.
[13] Lundgren, M.; Allan, N.L.; Cosgrove, T.; Langmuir 23, 1187–1194, 2007.
[14] Poulopoulos, S.G.; Voutsas, E.C.; Grigoropoulou, H.P.; Philippopoulos, C.J.; Journal of Hazardous Materials 117, 135–139, 2005.
[15] Nazhipkyzy, M.; Nurgain, A.; Florent, M.; Policicchio, A.; Bandosz, T.J.; Journal of Environmental Chemical Engineering 7(3), 103074, 2019.
[16] Gupta, V.K.; Suhas,; Journal of Environmental Management 90(8), 2313–2342, 2009.
[17] Shayesteh, H.; Rahbar-Kelishami, A.; Norouzbeigi, R.; Desalination and Water Treatment 57, 12822–12831, 2016.
[18] Velayi, E.; Norouzbeigi, R.; Ceramics International 44, 14202–14208, 2018.
[19] Shayesteh, H.; Norouzbeigi, R.; Rahbar-Kelishami, A.; Surfaces and Interfaces 26, 101315, 2021.
[20] Sepehr, M.N.; Amrane, A.; Karimaian, K.A.; Zarrabi, M.; Ghaffari, H.R.; Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers 45, 635–647, 2014.
[21] Guler, U.A.; Sarioglu, M.; Journal of Environmental Health Science and Engineering 12(79), 1-11, 2014.
[22] Shayesteh, H.; Raji, F.; Rahbar-Kelishami, A.; Surfaces and Interfaces 22, 100806, 2021.
[23] Soleimani, H.; Mahvi, A.H.; Yaghmaeian, K.; Abbasnia, A.; Sharafi, K.; Alimohammadi, M.; Zamanzadeh, M.; Journal of Molecular Liquids 290, 13–17, 2019.
[24] Pratiwi, N.; Arief, S.; Wellia, D.V.; ChemistrySelect 5, 1450–1454, 2020.
[25] Darmawan, A.; Rasyid, S.A.; Astuti, Y.; Surface and Interface Analysis 53, 305–313, 2021.
[26] Liu, P.; Niu, L.; Tao, X.; Li, X.; Zhang, Z.; Yu, L.; Applied Surface Science 447, 656–663, 2018.
[27] Çifçi, D.İ.; Meriç, S.; Desalination and Water Treatment 57, 18131–18143, 2016.
[28] Shayesteh, H.; Rahbar-Kelishami, A.; Norouzbeigi, R.; Journal of Molecular Liquids 221, 1–11, 2016.
[29] Zhu, H.; Duan, R.; Wang, X.; Yang, J.; Wang, J.; Huang, Y.; Xia, F.; Nanoscale 10, 13045–13054, 2018.
[30] Jain, R.; Pitchumani, R.; Langmuir 34, 3159–3169, 2018.
[31] Zhu, X.; Dudchenko, A.; Gu, X.; Jassby, D.; Journal of Membrane Science 529, 159–169, 2017.
[32] Prince, J.A.; Bhuvana, S.; Anbharasi, V.; Ayyanar, N.; Boodhoo, K.V.K.; Singh, G.; Water Research 103, 311–318, 2016.
[33] Li, J.; Cui, M.; Tian, H.; Wu, Y.; Zha, F.; Feng, H.; Tang, X; Separation and Purification Technology 189, 335–340, 2017.
[34] Khosravi, M.; Azizian, S.; Boukherroub, R.; Separation and Purification Technology 215, 573–581, 2019.
[35] Chen, J.; Guo, D.; Huang, C.; Wen, X.; Xu, S.; Cheng, J.; Pi, P.; Materials Letters 233, 328–331, 2018.
[36] Saleh, T.A.; Baig, N.; Alghunaimi, F.I.; Aljuryyed, N.W.; RSC Advances 10, 5088–5097, 2020.
[37] Fan, Y.; He, Y.; Luo, P.; Chen, X.; Liu, B.; Applied Surface Science 368, 435–442, 2016.
[38] Chu, Q.; Liang, J.; Hao, J.; Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 443, 118–122, 2014.
_||_[1] Jamaly, S.; Giwa, A.; Hasan, S.W.; Journal of Environmental Sciences (China). 37, 15–30, 2015.
[2] Chu, Z.; Feng, Y.; Seeger, S.; Angewandte Chemie - International Edition. 54, 2328–2338, 2015.
[3] Chen, P.C.; Xu, Z.K.; Scientific Reports 3, 2776, 2013.
[4] Ivshina, I.B.; Kuyukina, M.S.; Krivoruchko, A.V.; Elkin, A.A.; Makarov, S.O.; Cunningham, C.J.; Peshkur, T.A.; Atlas, R.M.; Philp, J.C.; Environmental Sciences: Processes and Impacts. 17, 1201–1219, 2015.
[5] Wu, J.; An, A.K.; Guo, J.; Lee, E.J.; Farid, M.U.; Jeong, S.; Chemical Engineering Journal 314, 526–536, 2017.
[6] Kayvani Fard, A.; Rhadfi, T.; Mckay, G.; Al-marri, M.; Abdala, A.; Hilal, N.; Hussien, M.A.; Chemical Engineering Journal 293, 90–101, 2016.
[7] Gursoy-Haksevenler, B.H.; Arslan-Alaton, I.; Water Science and Technology 69, 1453–1461, 2014.
[8] Zhang, Y.; Wu, B.; Xu ,H.; Liu, H.; Wang, M.; He, Y.; Pan, B.; Nano Impact 3–4, 22–39, 2016.
[9] Yao, X.; Chen, Q.; Xu, L.; Li, Q.; Song, Y.; Gao, X.; Quéré, D.; Jiang, L.; Advanced Functional Materials 20, 656–662, 2010.
[10] Xue, Z.; Cao, Y.; Liu, N.; Feng, L.; Jiang, L.; Journal of Materials Chemistry A. 2, 2445–2460, 2014.
[11] Navarathna, C.M.; Bombuwala Dewage, N.; Keeton, C.; Pennisson, J.; Henderson, R.; Lashley, B.; Zhang, X.; Hassan, E.B.; Perez, F.; Mohan, D.; Pittman, C.U.; Mlsna, T.; ACS Applied Materials and Interfaces. 12, 9248–9260, 2020.
[12] Hadi, H.J.; Al-Zobai, K.M.M.; Alatabe, M.J.A.; Current Applied Science and Technology 20, 494–511, 2020.
[13] Lundgren, M.; Allan, N.L.; Cosgrove, T.; Langmuir 23, 1187–1194, 2007.
[14] Poulopoulos, S.G.; Voutsas, E.C.; Grigoropoulou, H.P.; Philippopoulos, C.J.; Journal of Hazardous Materials 117, 135–139, 2005.
[15] Nazhipkyzy, M.; Nurgain, A.; Florent, M.; Policicchio, A.; Bandosz, T.J.; Journal of Environmental Chemical Engineering 7(3), 103074, 2019.
[16] Gupta, V.K.; Suhas,; Journal of Environmental Management 90(8), 2313–2342, 2009.
[17] Shayesteh, H.; Rahbar-Kelishami, A.; Norouzbeigi, R.; Desalination and Water Treatment 57, 12822–12831, 2016.
[18] Velayi, E.; Norouzbeigi, R.; Ceramics International 44, 14202–14208, 2018.
[19] Shayesteh, H.; Norouzbeigi, R.; Rahbar-Kelishami, A.; Surfaces and Interfaces 26, 101315, 2021.
[20] Sepehr, M.N.; Amrane, A.; Karimaian, K.A.; Zarrabi, M.; Ghaffari, H.R.; Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers 45, 635–647, 2014.
[21] Guler, U.A.; Sarioglu, M.; Journal of Environmental Health Science and Engineering 12(79), 1-11, 2014.
[22] Shayesteh, H.; Raji, F.; Rahbar-Kelishami, A.; Surfaces and Interfaces 22, 100806, 2021.
[23] Soleimani, H.; Mahvi, A.H.; Yaghmaeian, K.; Abbasnia, A.; Sharafi, K.; Alimohammadi, M.; Zamanzadeh, M.; Journal of Molecular Liquids 290, 13–17, 2019.
[24] Pratiwi, N.; Arief, S.; Wellia, D.V.; ChemistrySelect 5, 1450–1454, 2020.
[25] Darmawan, A.; Rasyid, S.A.; Astuti, Y.; Surface and Interface Analysis 53, 305–313, 2021.
[26] Liu, P.; Niu, L.; Tao, X.; Li, X.; Zhang, Z.; Yu, L.; Applied Surface Science 447, 656–663, 2018.
[27] Çifçi, D.İ.; Meriç, S.; Desalination and Water Treatment 57, 18131–18143, 2016.
[28] Shayesteh, H.; Rahbar-Kelishami, A.; Norouzbeigi, R.; Journal of Molecular Liquids 221, 1–11, 2016.
[29] Zhu, H.; Duan, R.; Wang, X.; Yang, J.; Wang, J.; Huang, Y.; Xia, F.; Nanoscale 10, 13045–13054, 2018.
[30] Jain, R.; Pitchumani, R.; Langmuir 34, 3159–3169, 2018.
[31] Zhu, X.; Dudchenko, A.; Gu, X.; Jassby, D.; Journal of Membrane Science 529, 159–169, 2017.
[32] Prince, J.A.; Bhuvana, S.; Anbharasi, V.; Ayyanar, N.; Boodhoo, K.V.K.; Singh, G.; Water Research 103, 311–318, 2016.
[33] Li, J.; Cui, M.; Tian, H.; Wu, Y.; Zha, F.; Feng, H.; Tang, X; Separation and Purification Technology 189, 335–340, 2017.
[34] Khosravi, M.; Azizian, S.; Boukherroub, R.; Separation and Purification Technology 215, 573–581, 2019.
[35] Chen, J.; Guo, D.; Huang, C.; Wen, X.; Xu, S.; Cheng, J.; Pi, P.; Materials Letters 233, 328–331, 2018.
[36] Saleh, T.A.; Baig, N.; Alghunaimi, F.I.; Aljuryyed, N.W.; RSC Advances 10, 5088–5097, 2020.
[37] Fan, Y.; He, Y.; Luo, P.; Chen, X.; Liu, B.; Applied Surface Science 368, 435–442, 2016.
[38] Chu, Q.; Liang, J.; Hao, J.; Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 443, 118–122, 2014.