93 شماره 99 خرداد و تیر 1397 AC/TiO 2 کاربرد غشاي ديناميکي آبدوست درکاهش گرفتگي غشاي پليمري نگهدارنده در تصفيه پساب نفتي نگار قاسمی چپی مجید پیروی * و محسن جهانشاهی دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل ایران تاريخ دريافت: 96/3/22 تاريخ پذيرش: 96/10/2 چكيده پسابهاي نفتي از مهمترين آلودگيهاي محيطزيست بهشمار ميروند که ميتوانند خسارات جبران ناپذيري متحمل محيط زيستنمايند. استفاده از تکنولوژي غشايي اولترافيلتراسيون از جمله فرآيندهاي بهکار گرفته شده در زمينه تصفيه پسابهاي نفتي ميباشد. در کار حاضر به منظور کاهش گرفتگي در غشاي پليمري نگهدارنده از دو نوع غشاي ديناميکي AC/TiO 2 )غشاي ديناميکي از قبل پوشش داده شده و غشاي ديناميکي خود تشکيل يافته( در تصفيه پساب نفتي استفاده شده است. غشاي ديناميکي از قبل پوششداده شده منجر به کاهش گرفتگي غشاي پليمري نگهدارنده و غشاي ديناميکي خود تشکيل يافته منجر به تشديد در گرفتگي غشاي نگهدارنده بعد از سه مرحله فيلتراسيون شده است. از طرفي ميزان پسزني COD براي غشاي کامپوزيتي ديناميکي خود تشکيليافته % 45 بهدست آمد که در مقايسه با غشاي از قبل پوشش دادهشده و غشاي پليمري بيشتر بوده و نشاندهنده بازده تصفيهاي باالتر براي غشاي مذکور ميباشد. AC/TiO 2 را بهعنوان يک تکنولوژي نتايج بهدست آمده در کار حاضر استفاده از غشاي ديناميکي از قبل پوشش دادهشده اميدوارکننده در زمينه کاهش گرفتگي غشاي نگهدارنده پليمري در تصفيه پساب نفتي معرفي مينمايد. كلمات كليدي: پس ابهاي نفت ي غش اي ديناميک ي غش اي پليم ري نگ ه دارن ده کاه ش گرفتگ ي غش اي پليمري آلودگی زیستمحیطی. مقدمه پسابهاي نفتي توليد شده توسط پااليشگاهها و مراکز پخش مواد نفتي از جمله مهمترين آلودگيهاي محيط زيست در قرن اخير به شمار ميروند ]1[. پسابهاي نفتي توليد شده بهدليل داشتن ترکيباتي که بهسختي بهصورت بيوشيميايي *مسؤول مكاتبات آدرس الكترونيكي majidpeyravi@nit.ac.ir شناسه دیجیتال 10.22078/pr.2017.2748.2272( )DOI: تجزيه ميگردند ميتوانند خسارات جبرانناپذيري را متحمل جوامع بشري نمايند. کوچک بودن اندازه قطرات نفت با بزرگنمايي ميکرومتري جداسازي نفت از چنين پسابهايي را دشوار ميسازد. بهکارگيري روشهاي مرسوم در تصفيه پسابهاي نفتي به داليلي چون هزينه عملياتي باال و يا استفاده از افزودنيهاي شيميايي محدود شده و در رسيدن به استانداردهاي تخليه ناموفق ميباشند.
1397 تیر و خرداد 99 شماره 94 در غشايي تکنولوژي از استفاده اخير سالهاي در به را زيادي توجه آب نفت- امولوسيون جداسازي غشايي جداسازي 3[. و ]2 است کرده جلب خود ميکروفيلتراسيون محدوده در نفتي امولوسيونهاي داراي تکنولوژي اين ]4[. است اولترافيلتراسيون و عملياتي شرايط بودن آسان چون بالقوهاي مزاياي و غشا از خروجي فرآوردههاي مناسب خصوصيات از استفاده وجود اين با است. سامانه آسان کنترل غشا گرفتگي چون مشکالتي با غشايي فرآيندهاي و غشا سطح بين موجود انفعاالت و فعل اثر در )که عمر کاهش به منجر و ميآيد بهوجود نفت قطرات هزينههاي بودن باال نيز و ميگردد( غشا مفيد ذکر مشکالت وجود است. روبهرو آمادهسازي ديناميکي غشا تکنولوژي بهسمت را توجه گرديده سوق ميباشد غشاها اصالح از کاربردي نمونه که ميدهد. تهنشيني اثر بر و محل در ديناميکي غشاهاي آلي مواد يا کلوئيدي و ريز ذرات شامل که محلولي تشکيل متخلخل دارنده نگه برروي آلي غير يا و ميتوان روش اين از استفاده اصلي فوايد از ميگردند. توليد و حذف بودن راحت آسان آمادهسازي به منجر که ارزان نگهدارندهاي بهکارگيري آن مجدد نيز و ميگردد سرمايهگذاري هزينههاي کاهش به نمود. اشاره غشا گرفتگي کاهش خوب خصوصييت تقسيمبندي اصلي نوع دو به ديناميکي غشاهاي 1 دادهشده پوشش قبل از ديناميکي غشا ميگردند: در ]5[. 2 تشکيليافته خود ديناميکي غشا و ماده دادهشده پوشش قبل از ديناميکي غشاهاي برروي پساب فيلتراسيون از قبل را ديناميکي غشا درحاليکه مينشانند متخلخل نگهدارنده سطح ماده ابتدا يافته تشکيل خود ديناميکي غشاهاي در و کرده مخلوط هم با را پساب و ديناميکي غشا ميگردد. فيلتراسيون نگهدارنده غشا توسط سپس شده تشکيل آبدوست ديناميکي غشاهاي از استفاده به منجر ميتواند نگهدارنده غشا سطح برروي افزايش براساس دارنده نگه غشا گرفتگي کاهش غشا سطح دسترسي کاهش و غشا سطح آبدوستي نتيجه در ]6[. گردد نفتي رسوبات به نگهدارنده مناسب گزينهاي ميتوان را تکنولوژي اين از استفاده زا بهکارگيري با نفتي پسابهاي کارآمد تصفيه در از حاضر کار در دانست. آبدوست ديناميکي غشاهاي کربن از و نگهدارنده غشا بهعنوان پليمري غشا غشا بهعنوان )AC/TiO 2 ( دياکسيد تيتانيوم فعال/ آمادهسازي جهت است. شده استفاده ديناميکي مذکور روش دو هر از AC/TiO 2 ديناميکي غشا جهت فالکس بازيابي نرخ است. گرديده استفاده کامپوزيتي غشا دو هر ضدگرفتگي عملکرد بررسي يکي م ا ين د ا ش غ مل ا ش )که AC/TiO 2 ديناميکي دارنده( نگه غشا بهعنوان پليمري غشا و AC/TiO 2 مورد نفتي پساب تصفيه در تنها پليمري غشا نيز و پسدهي ميزان اين عالوهبر گرفت. قرار مقايسه اين در تصفيهاي عمکرد به دستيابي جهت 3 COD است. گرفته قرار بررسي مورد نيز غشا سه آزمايش و مواد مواد 5 )PVP( پليونيلپيروليدن 4 )PES( پلياترسولفون 7 )HNO 3 ( اسيدنيتريک 6 )DMF( ديمتيلفرماميد مرک شرکت از ايزوپروپکسايدو تيتانيوم و اتانول است. شده خريداري )Merck( پليمري دارنده نگه غشا آمادهسازي در دارنده نگه غشا بهعنوان سولفون اتر پلي غشا روش به که گرفت قرار استفاده مورد حاضر کار غشا ساخت جهت ]7[. گرديد تهيه فاز وارونگي پايه پليمر بهعنوان )PES( جرمي %16 از مذکور حالل بهعنوان )DMF( نيز و )PVP( جرمي %2 شد. استفاده 1. Pre-coated Dynamic Membrane 2. Self-forming Dynamic Membrane 3. Chemical Oxygen Demand 4. Polyethersulfone 5. Polyvinylpyrrolidone 6. Dimethylformamide 7. Nitric Acid
95... ديناميکي غشاي کاربرد محلول به PVP ابتدا مذکور غشاي تهيه جهت اضافه DMF در PES انحالل از آمده بهدست يکنواخت 12 hr بهمدت مغناطيسي همزن از استفاده با و شد گشت مخلوط 150 rpm سرعت با و محيط دماي در از جهت آيد. بهدست يکنواختي کامال محلول تا از قبل شده ايجاد احتمالي حبابهاي رفتن بين پليمري فيلم بهصورت پليمري محلول قالبگيري محلول سپس شد. داشته نگه ساکن مدتي محلول 100 μ ضخامت به فيلمکشدستي يک بهکمک و گرديد پخش ثابت سرعت با و استر پلي برروي به )PVP %1 و DMF %3 شامل )که آب حمام به فورا منتقل 30 min بهمدت غشا فالکس افزايش منظور جهت غشا تشکيل و فاز اوليه جدايي از پس و شد. آب در محلول مواد و باقيمانده حالل کامل حذف مرحله در گرفت. قرار آب حمام درون 24 hr بهمدت دو بين 24 hr بهمدت غشا شدن خشک جهت آخر شد. داده قرار محيط دماي در و صافي کاغذ برگه ديناميکي غشا بهعنوان AC/TiO 2 سنتز روش از ديناميکي غشا بهعنوان AC/TiO 2 سنتز جهت دستيابي جهت ]8[. شد استفاده 1 هيدروترمال سل- اندازه از بزرگتر ديناميکي غشاي ذرات اندازه به ذرات سنتز از قبل پليمري نگهدارنده غشاي حفرات شده داده گذر 325 تا 120 مش از فعال کربن پودري باشد. دست در ذرات اندازه تقريبي صورت به تا اند به فعال کربن 0/4 g AC/TiO ا 2 آمادهسازي جهت 24 cc و ايزوپروپکسايد تيتانيوم 10 cc از مخلوطي درون اضافه اتاق دماي در و مداوم همزدن تحت اتانول نيتريک اسيد 10 cc شامل محلولي سپس گرديد. قطره صورت به اتانول 12 cc و موالر يک )HNO 3 ( يکنواختي محلول تا شد اضافه اوليه محلول به قطره 1 hr بهمدت آمده بهدست محلول آيد. بهدست يکنواختي سل تا شد. همزده مغناطيسي همزن توسط اعمال جهت اتوکالو درون سپس گردد. حاصل 24 hr بهمدت آون در و شد داده قرار 120 ºC دماي طبيعي بهصورت شدن خنک از پس گرفت. قرار شستشو مقطر آب و اتانول با مرتبا حاصله رسوبات بهمدت شدن خشک جهت حاصله مواد و شد داده گرفت. قرار 80ºC دماي در 24 hr نفتي پساب مورد تصفيه جهت حاضر کار در که نفتي پساب تصفيه بخش به ورودي خوراک گرفته قرار استفاده د. ميباش اري س هر ش ي نفت رآورده ف ش پخ رکت ش بوده 7450 mg/l معادل مربوطه خوراک COD ميزان است. AC/TiO 2 ديناميکي غشا آمادهسازي ذرات از ديناميکي غشاي آمادهسازي جهت غشاي حفرات از بزرگتر اندازه با AC/TiO 2 تشکيل تا ميگردد استفاده پليمري نگهدارنده اين از دهد. دارنده نگه غشاي سطح روي بر کيک دسترسي از مانع ديناميکي غشاي ذرات وجود رو سطح با نفتي آلودگي و رسوبات بيشتر مستقيم ساده شستشوي با که ميگردد نگهدارنده غشاي رسوبات رو اين از نمود جدا سطح از را آن ميتوان ديناميکي غشاي سطح روي بر شده گرفته قرار عملکرد و ميگردند حذف آنها بههمراه بهراحتي که نگهدارنده غشاي براي را خوبي ضدگرفتگي ديناميکي غشاهاي از استفاده مزاياي جمله از آمادهسازي فرآيند ميآوردند. بههمراه را ميباشد س فالک ش کاه ا ب ول معم ور بهط ي ديناميک اي غش غشاي 10[. و ]9 ميباشد همراه نگهدارنده غشا تصفيه از قبل شده داده پوشش قبل از ديناميکي ابتدا که بدينصورت ميگردد تشکيل نفتي پساب جهت مقطر آب به 1 g/l غلظت به AC/TiO 2 ذرات در ]6[. ميشود اضافه AC/TiO 2 سوسپانسيون تهيه نام غلظت با فوق سوسپانسیون از 50 cc کار اين فيلتر پليمري غشا توسط سپس و گشته تهيه برده پليمري غشا توسط سوسپانسيون اين ميگردد. در و 5 bar فشار در مرحله اين ميگردد. فيلتر حجم رسيدن با و ميگيرد صورت محيط دماي همان که مييابد پايان 50 cc بهميزان خروجي است. مذکور سوسپانسیون اتمام 1. Sol-hydrothermal
1397 تیر و خرداد 99 شماره 96 غشا برروي AC/TiO 2 ذرات تهنشيني بدينترتيب نظر در تئوري بهصورت 0/05 gr حدود در پليمري ديناميکي غشا آمادهسازي جهت ميشود. گرفته 1 g/l غلظت به AC/TiO 2 ذرات يافته تشکيل خود کار اين در که ]6[ ميگردد اضافه نفتي پساب به توسط و ميشود تهيه مذکور سوسپانسيون از 50 cc فيلتر محيط دماي در و 5 bar فشار در پليمري غشاي 50 cc بهميزان خروجي حجم رسيدن با و ميگردد نيز مورد اين در ميشود. متوقف فيلتراسيون فرآيند نشيني ته ميزان شده داده پوشش قبل از غشا همانند 0/05 g حدود در تئوري بهصورت AC/TiO 2 ذرات است. فيلتراسيون آزمايش انجام روش کامپوزيتي غشا عملکردي خواص بررسي جهت سيستم از نفتي پساب تصفيه در AC/TiO 2 ديناميکي است. گرديده استفاده 1 بسته انتها فيلتراسيون از مذکور کامپوزيتي غشا شد بيان که همانطور محافظ اليه بهعنوان )که AC/TiO 2 ديناميکي غشا پليمري غشا و ميکند( عمل فيلتراسيون غشاي و فيلتراسيون غشاي و دارنده نگه غشا بهعنوان )که فيلتراسيون فرآيند است. تشکيلشده ميکند( عمل که مرحله سه طي در ديناميکي کامپوزيتي غشاي ديناميکي غشاي آمادهسازي شامل مرحله هر ميباشد غشا شستشوي و نفتي پساب فيلتراسيون خود ديناميکي غشاي مورد در است. شده تشکيل فيلتراسيون شامل فرآيند از مرحله هر يافته تشکيل شستشوي و نفتي پساب و ديناميکي غشا مخلوط است. مذکور غشا مشخصات کامپوزيتي غشاي سطح مورفولوژي بررسي جهت ميکروسکوب از نگهدارنده پليمري غشاي و ديناميکي استفاده )LEO1450VP )مدل )SEM( روبشي الکترون پليمري وغشاي ديناميکي غشا آبدوستي ميزان شد. )مدل تماس زاويه اندازهگير از استفاده با نگهدارنده سنجشگر گرديد. تعيين )CA 500M bara contact )SHIMADZU SALD-2101 )مدل ذرات اندازه ديناميکي غشاي ذرات اندازه متوسط تعيين جهت تقريبي اندازه گرفت. قرار استفاده مورد AC/TiO 2 از استفاده با نگهدارنده پليمري غشاي حفرات گرديد. تعيين )LEO1450VP )مدل SEM تصوير تئوري اندازهگيري جهت استفاده مورد روابط بخش اين در COD پسدهي ميزان و فالکس بازيابي نرخ فالکس تراوشي فالکس اندازهگيري جهت است. شده ارائه ميگردد. استفاده زير معادله از J=V A t )1( غشا سطح مساحت A خروجي حجم V آن در که ميباشد. فيلتراسيون زماني فاصله نشاندهنده t و ضدگرفتگي فاکتور بهعنوان فالکس بازيابي نرخ مرحله هر براي زير معادله از استفاده با غشا ميگردد. تعيين FR n =J n /J 0 100 )2( شستشوي بار هر از پس خروجي فالکس J n آن در که از خالص آب خروجي فالکس J 0 = n (ا 1 2 3( غشا است. پليمري غشاي از استفاده با COD پسدهي ميزان اندازهگيري ]11[ گرفته انجام COD مخصوص فتومتر و راکتور ميگردد. استفاده آن محاسبه جهت 3 معادله از و R=(1-C p /C f ) 100% )3( بهترتيب C p و C f و COD پسدهي بازده R آن در که ميباشد. خروجي در و خوراک در COD غلظت غشا شستشوي بهوسيله شده گرفته غشاهاي شستشوي جهت و شستشو ماده بهعنوان مقطر آب از نفتي پساب شد. استفاده دسترس در و ارزان رايج تميزکنندگي از پس و 30 min بهمدت ها غشا شستشوي فرآيند گرفت. صورت نفتي پساب فيلتراسيون مرحله هر نرخ از غشاها تميزکنندگي بازده ارزيابي جهت گرديد. استفاده فالکس بازيابي 1. Dead-end Filtration System
97... ديناميکي غشاي کاربرد نتايج و بحث AC/TiO 2 کامپوزيتي غشاي مشخصات ديناميکي غشاي به مربوط خصوصيات 1 جدول غشاي همان که نگهدارنده پليمري غشاي و AC/TiO 2 متوسط ميدهد. ارائه ميباشد پلياترسولفون )1 )شکل بود 20/225 )μm( AC/TiOا 2 ذرات اندازه نگهدارنده غشاي حفرات اندازه از بزرگتر که تمايل نشاندهنده مطلب اين و 2( )شکل ميباشد غشا سطح برروي تهنشيني به AC/TiO 2 ذرات بيشتر حفرات درون آنها قرارگيري به نسبت دارنده نگه 1 شکل به توجه با طرفي از ]6[. ميباشد غشا در و نيست منفرد مقدار يک AC/TiO 2 ذرات اندازه با لذا ميباشد ذرات اندازه توزيع يک حقيقت اين قرارگيري کوچکتر ذرات اندازه بهوجود توجه اندازه با ذرات اين اما دارد وجود حفرات درون ذرات اختصاص خود به را کمتري ميزان کوچکتر قطر ميدهد. نگهدارنده و ديناميکي غشاي مشخصات 1 جدول غشاها دادهشده پوشش قبل از ديناميکي غشاي ذرات اندازه متوسط حفرات اندازه متوسط )درجه( تماس زاويه 12 20/225 )μm( 57/5 2 )μm( از کمتر ---- نگهدارنده پليمري غشاي 8 7 6 5 4 3 2 1 0 188/947 124/573 82/131 54/149 35/701 23/538 15/518 10/231 6/746 4/447 2/932 1/933 1/275 0/840/554 0/365 0/241 )μm( ذرات قطر AC/TiO 2 ذرات اندازه توزيع 1 شکل شده نرمال ذرات تعداد حفرات اندازه متوسط بررسي جهت نگهدارنده پليمري غشاي از SEM تصوير 2 شکل
1397 تیر و خرداد 99 شماره 98 برروي ديناميکي غشاي ذرات بيشتر قرارگيري مستقيم دسترسي از مانع نگهدارنده غشاي سطح نفوذ و مذکور غشاي سطح با نفتي رسوبات بيشتر خصوصيت اين لذا ميگردد آن حفرات درون به غشاي گرفتگي کاهش به منجر ميتواند ي يک م ا دين اي ش غ ي ف طر از ردد. گ ي ر م ي ل پ ه د ارن هد نگ از آبدوستتر 12 تماس زاويه داشتن با AC/TiO 2 57/55 تماس زاويه با دارنده نگه پليمري غشاي بيشتر آبدوستي ميزان اينکه به توجه با است. غشاي در کمتر گرفتگي پتانسيل نشاندهنده غشاي پوشش بنابراين ]12[ ميباشد مربوطه دارنده نگه غشاي سطح برروي AC/TiO 2 ديناميکي غشاي سطح روي بر محافظ اليهاي همچون که طور به 3 شکل گرفتهاند قرار پليمري نگهدارنده گرفتگي ضد خواص بهبود به منجر توجهي قابل است. گشته نگهدارنده غشا پوشش قبل از ديناميکي کامپوزيتي غشاي از تصويري 3 شکل نفتي پساب تصفيه از قبل شده داده کامپوزيتي غشا سطح از SEM و نوري تصاوير 5( و )4 شکلهای در دارنده نگه غشا و ديناميکي وجود آمده دست به تصاوير است. شده داده نشان پوشش قبل از کامپوزيتي غشاي در AC/TiO 2 ذرات را يافته تشکيل خود کامپوزيتي غشا و شده داده ميدهد. نشان نگهدارنده پليمري غشاي به نسبت کامپوزيتي غشاهاي در AC/TiO 2 آبدوست ذرات وجود اين در آبدوستي افزايش به منجر مذکور ديناميکي پليمري دارنده نگه غشاي با مقايسه در غشاها سطح برروي محافظ اي اليه همچون و است شده ذرات بيشتر قرارگيري از مانع دارنده نگه غشاي ثابت گردد. مي غشا حفرات شدن مسدود و نفت از ديناميکي غشاي تشکيل طول در فالکس بودن نشانگر 6 شکل به توجه با شده داده پوشش قبل ذرات از اليه اين وجود که ميباشد مطلب اين نگه غشاي فالکس در تاثيري هيچ تقريبا ديناميکي که داشت نظر در بايد البته است نداشته دارنده پوشش قبل از ديناميکي غشاي تشکيل حين در ذرات و مقطر آب از سوسپانسيوني ابتدا شده داده آبدوست آزمايشات اين در که ديناميکي غشاي سطح برروي فيلتراسيون عمليات طي در ميباشند در اما ميگيرند. قرار پليمري دارنده نگه غشاي تشکيل خود ديناميکي غشاي تشکيل فرآيند طي مذکور ديناميکي غشاي ذرات از سوسپانسيوني يافته برروي فيلتراسيون عمليات طي در نفتي پساب و کاهش لذا گرفت خواهند قرار نگهدارنده غشاي کامپوزيتي غشاي تشکيل فرآيند طول در فالکس اليه وجود به ميتوان را يافته تشکيل خود نگه غشاي برروي يافته تشکيل متراکم ديناميکي غشا ذرات همزمان تهنشيني از ناشي که دارنده سطح برروي نفت قطرات و AC/TiO ديناميکي 2 الف(. )شکل 4 دانست ميباشد نگهدارنده غشاي قرارگيري شرايط ميتواند همزمان تهنشيني اين نفتي آلودگيهاي و رسوبات از بيشتري بخش آورد فراهم را پليمري نگهدارنده غشاي سطح برروي تشکيل روند طي در فالکس کاهش آن نتيجه که سطح روي بر يافته تشکيل خود ديناميکي غشاي 6(. )شکل باشد نگهدارنده غشاي نفتي پساب تصفيه در AC/TiO 2 کامپوزيتي غشاي پليمري غشا و AC/TiO 2 ديناميکي کامپوزيتي غشاهاي قرار استفاده مورد نفتي پساب تصفيه جهت در تنها خواص بررسي جهت فالکس بازيابي نرخ گرفتند. قرار ارزيابي مورد مربوطه غشاهاي گرفتگي ضد هر براي فالکس بازيابي نرخ ميزان 7 شکل گرفت. تصفيه فرآيند مرحله سه طول در مذکور غشا سه ميدهد. نشان را
99 کاربرد غشاي ديناميکي... الف ب ج شکل 4 تصوير نوري از )الف( غشاي کامپوزيتي ديناميکي خود تشکيل يافته )ب( غشاي کامپوزيتي ديناميکي از قبل پوشش داده شده و )ج( غشاي پليمري نگه دارنده بعد از فرآيند فيلتراسيون شکل 5 تصوير سطحي SEM از )الف( غشاي کامپوزيتي ديناميکي خود تشکيل يافته )ب( غشاي کامپوزيتي ديناميکي از قبل پوشش داده شده و )ج( غشاي پليمري نگه دارنده 1 0/9 0/8 0/7 0/6 غشای پلیمری غشای ديناميکي از قبل پوشش دادهشده غشای ديناميکي خود تشکیل یافته فالکس نرماليزه شده 0/5 0 10 20 30 40 50 حجم مخصوص )ml( شکل 6 منحني فالکس خروجي نرماليزه شده از غشاي پليمري و تشکيل غشاي ديناميکي AC/TiO )از قبل پوشش داده شده و خود 2 تشکیل یافته(
100 شماره 99 خرداد و تیر 1397 غشای پلیمری غشای کامپوزیتی از قبل پوشش دادهشده غشای کامپوزیتی ديناميکي خود تشکیل یافته 1 0/9 0/8 0/7 0/6 0/5 نرخ بازیابی فالکس 0 1 2 3 تعداد دفعات شستشو شکل 7 کاهش نرخ بازيابي فالکس براي هر سه غشا شستشو داده شده با آب مقطر در تصفيه پساب نفتي پس از هر فيلتراسيون پساب نفتي شستشوي غشاها با استفاده از آب مقطر بهعنوان ماده شستشو انجام گرديد و با اندازهگيري فالکس آب خالص خروجي از غشاهاي مذکور بعد از هر شستشو ميزان نرخ بازيابي فالکس جهت بررسي ميزان گرفتگي غشاها انجام شد. در همه غشاها فالکس در طول فيلتراسيون پساب نفتي بهعلت مسئله گرفتگي و تشکيل اليه کيک برروي سطح غشا کاهش مييابد ]13[. ميزان نرخ بازيابي فالکس براي غشاي کامپوزيتي ديناميکي از قبل پوشش دادهشده غشاي کامپوزيتي ديناميکي خود تشکيل يافته و غشاي پليمري تنها بعد از سه مرحله فيلتراسيون بهترتيب %75 %60/7 و %66/5 ميباشد. با توجه به نتايج بهدست آمده براي غشاي کامپوزيتي ديناميکي از قبل پوشش داده شده %8/5 افزايش در نرخ بازيابي فالکس مشاهده شد که نشانگر بهبود خواص ضد گرفتگي غشاي ديناميکي مذکور نسبت به غشاي پليمري ميباشد. در مقابل براي غشاي کامپوزيتي ديناميکي خود تشکيل يافته %5/8 کاهش در ميزان نرخ بازيابي فالکس نسبت به غشاي پليمري تنها مشاهده گشت که نشاندهنده تشديد در ميزان گرفتگي غشاي پليمري نگهدارنده در استفاده از اين غشاي ديناميکي ميباشد. افزايش در نرخ بازيابي فالکس براي غشاي کامپوزيتي ديناميکي از قبل پوشش داده شده را ميتوان ناشي از وجود ذرات ديناميکي آبدوست برروي سطح غشاي پليمري نگه دارنده دانست که به صورت يک اليه محافظ بر روي سطح غشا نگه دارنده مانع از دسترسي مستقيم رسوبات نفت با حفرات سطح غشا و مانع از مسدود شدن و گرفتگي آن ميگردند. در مقابل کاهش شديد در ميزان نرخ بازيابي فالکس براي غشاي کامپوزيتي ديناميکي خود تشکيل يافته را ميتوان هم ناشي از گرفتگي غشاي پليمري توسط رسوبات AC/TiO 2 نفت و هم از سوي ذرات غشاي ديناميکي AC/TiO 2 و قطرات دانست. تهنشيني همزمان ذرات نفت همانطور که ذکر گرديد منجربه ايجاد اليهاي متراکم بر روي سطح غشا شد )شکل 4- الف( که در راستاي آن کاهش شديد فالکس و نرخ بازيابي فالکس براي اين غشا نسبت به دو غشاي ديگر بههمراه داشته است. عالوهبر اين ميزان پسدهي COD براي هر سه غشا مذکور در جدول 2 آمده است. جدول 2 ميزان پسدهي COD براي هر سه غشا %R غشاها 42 غشاي پليمري غشاي کامپوزيتي ديناميکي از قبل پوشش دادهشده 39/5 غشاي کامپوزيتي ديناميکي خود تشکيل يافته 45 ميزان COD خوراک 7450 mg/l
101 کاربرد غشاي ديناميکي... ميزان پسدهي COD براي غشا پليمري غشا کامپوزيتي خود تشکيل يافته و غشا کامپوزيتي از قبل پوشش داده شده بهترتيب %42 %45 و %39/5 ميباشد. بر طبق نتايج بهدست آمده ميزان پسدهي COD براي غشاي خود تشکيل يافته از دو غشا ديگر بيشتر ميباشد. اين نتايج را ميتوان ناشي از ته نشيني همزمان رسوبات نفت و نيز AC/TiO 2 برروي سطح غشا نگه ذرات غشا ديناميکي دارنده در طول فرآيند فيلتراسيون دانست. در واقع اين ته نشيني و رسوبات برروي سطح غشا نگه دارنده منجر به ايجاد اليهاي متراکم برروي سطح غشا مذکور ميگردد )شکل 4 و 5 الف( که در پي آن افزايش در ميزان پسدهي COD براي غشا کامپوزيتي خود تشکيل يافته را به همراه داشته است )جدول 2 (. از طرفي با توجه به اينکه کربن فعال بهدليل داشتن خلل و فرج فراوان و سطح فعال داراي ظرفيت جذب باال بوده و جاذب ترکيبات آلي ميباشد ]14[ ميتوان ميزان پسدهي COD را تا حدودي از جانب آن دانست چرا که در هن گام تش کيل غش اي ديناميک ي خ ود تش کيليافته AC/TiO 2 سوسپانسيوني که شامل پساب نفتي و ذرات ميباشد توسط غشاي نگهدارنده فيلتر ميگردد قرارگيري همزمان غشاي ديناميکي و پساب نفتي شرايط را جهت جذب ترکيبات آلي توسط کربن فراهم ميآورد. اين شرايط براي غشاي ديناميکي از قبل پوشش دادهشده که بعد از قرارگيري برروي سطح غشاي نگهدارنده در معرض پساب نفتي قرار ميگيرد هم برقرار ميباشد که جذب ترکيبات آلي و تاثير برروي پسدهي COD براي آن نيز وجود دارد. اما بايد در نظر داشت که پوشش ذرات TiO 2 برروي سطح کربن فعال ميتواند تا حدودي از ظرفيت جذب و سطح فعال کربن جهت جذب ترکيبات آلي بکاهد ]15[. نتيجهگيري استفاده از غشا کامپوزيتي از قبل پوشش داده شده در تصفيه پساب نفتي داراي عملکردي مناسب در زمينه کاهش گرفتگي در طول فرآيند فيلتراسيون پساب نفتي ميباشد. در مقابل غشاي کامپوزيتي خود تشکيل يافته به لحاظ گرفتگي نسبت به غشا پليمري داراي عملکردي مناسب نبوده و تشديد در گرفتگي در طول فرآيند فيلتراسيون را بههمراه داشته است. غشا کامپوزيتي خود تشکيل يافته به لحاظ پسدهي COD نسبت به دو غشاي ديگر عملکردي بهتر داشته و بازده تصفيهاي بهتري را از خود نشان داده است. نتايج بهدست آمده استفاده از غشاي کامپوزيتي ديناميکي از قبل پوشش داده شده را بهعنوان روشي اميدوارکننده در راستاي کاهش گرفتگي غشاي پليمري در تصفيه پساب نفتي معرفي مينمايد. تشکر و قدرداني اين تحقيق در اجراي مفاد قرارداد حمايت از پايان نامههاي دانشجويي از جانب شرکت ملي پااليش و پخش فرآوردههاي نفتي ايران صورت گرفته است. بدين وسيله از کليه مديران و دست اندرکاران مربوطه که بدون همکاري و هماهنگي ايشان انجام اين تحقيق ميسر نبود کمال تشکر و قدرداني ميگردد. مراجع [1]. Salahi A., Abbasi M. and Mohammadi T., Permeate flux decline during UF of oily wastewater: Experimental and modeling, Desalination, Vol. 251, No. 1-3, pp. 153-160, 2010. [2]. Pan Y. Q., Wang W., Wang T. H. and Yao P. J.: Fabrication of carbon membrane and microfiltration of oil-inwater emulsion: an investigation on fouling mechanisms, Journal of Separation and Purification Technology, Vol. 57, pp. 388 393, 2007.
102 شماره 99 خرداد و تیر 1397 [3]. Zhong J., Sun X. J. and Wang C. L., Treatment of oily wastewater produced from refinery processes using flocculation and ceramic membrane filtration, Journal of Separation and Purification Technology, Vol. 32, pp. 93 98, 2003. [4]. Pan Y., Wang T., Sun H. and Wang W., Preparation and application of titanium dioxide dynamic membranes in microfiltration of oil-in-water emulsions, Journal of Separation and Purification Technology, Vol. 89, pp. 78 83, 2012. [5]. Yu L., Han M. and He F., A review of treating oily wastewater, Arabian Journal of Chemistry, pp. 1913-1922, 2017. [6]. Lu D., Cheng W., Zhang T., Lu X., Liu Q., Jiang J., Ma J., Hydrophilic Fe 2 O 3 dynamic membrane mitigating fouling of support ceramic membrane in ultrafiltration of oil/water emulsion, Journal of Separation and Purification Technology, Vol. 165, pp. 1 9, 2016. [7]. Rahimpour A. and Madaeni S., Improvement of performance and surface properties of nano-porous polyethersulfone (PES) membrane using hydrophilic monomers as additives in the casting solution, Journal of Membrane Science, Vol. 360, pp. 371 379, 2010. [8]. Fu X., Yang H., Sun Huihua., Lu G. and Wu J., The multiple roles of ethylenediamine modification at TiO 2 / activated carbon in determining adsorption and visible-light-driven photoreduction of aqueous Cr(VI), Journal of Alloys and Compounds, Vol. 662, pp. 165-172, March 2016. [9]. Zhao Y., Tan Y., Wong F., Fane A. and Xu N., Formation of dynamic membranes for oily water separation by crossflow filtration, J. Sep. Purif. Technol. Vol. 44, pp. 212 220, 2005. [10]. Chen C. C. and Chiang B. H., Formation and characteristics of zirconium ultrafiltration dynamic membranes of various pore sizes, J. Membr. Sci. Vol. 143, pp. 65 73, 1998. [11]. APHA/AWWA/WEF, Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 19 th ed., American Public Health Association/American Water Works Association/Water Environmental Federation, Washington, DC, USA. 1995. [12]. Jung Y. C. and Bhushan B., Wetting behavior of water and oil droplets in threephase interfaces for hydrophobicity/philicity and oleophobicity/philicityy, Langmuir Journal, Vol. 25, pp. 14165 14173, 2009. [13]. Meng F., Liao B., Liang S., Yang F., Zhang H. and Song L., Morphological visualization, componential characterization and microbiological identification of membrane fouling in membrane bioreactors (MBRs), J. Membr. Sci. Vol. 361, pp. 1 14, 2010. [14]. Wang X., Hu Zh., Chen Y., Zhao G., Liu Y. and Wen Z., A novel approach towards high-performance composite photocatalyst of TiO2 deposited on activated carbon, Appl. Surf. Sci. Vol. 255, pp. 3953-3958, 2009. [15]. Huang D., Miyamoto Y., Ding J., Gu J., Zhu S., Liu Q., Fan T., Guo Q. and Zhang D., A new method to prepare high-surface-area N TiO 2 /activated carbon:, Mater. Lett. Vol. 65, pp. 326-328, 2011.