بررسی عملکرد فرایند انعقاد سازی به هنگام استفاده از ترکیبی از نانو ذرات اکسید روی و پلی سولفات آهن و مقایسه ی آن با پلی آکریل آمید و چند پلی الکترولیت متداول بر روی پساب  پایه روغنی خروجی از عملیات حفاری

 

 

 

استاد راهنما

 

دکتر فرشاد فرهبد

 

 

 

شهریور1393

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

چکیده:……………………………………………………………………………………………………………………………‌ل

فصل اول……………………………………………………………………………………………………………………….2

مقدمه.:……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..2

کاهش منابع:……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..2

بازیافت و استفاده مجدد:…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….3

  1-1- نفت وحفاری………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 6

1-1-1- مروری بر تاریخچه ی استخراج نفت در ایران و جهان……………………………………………………………………………………………. 6

1-1-2- تعریف حفاری………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 8

1-1-3- وسایل و تجهیزات مورد نیاز حفاری………………………………………………………………………………………………….. 9

1-1-4- گل حفاری……………………………………………………………………………………………………………………………. 9

1-1-4-1- وظایف اصلی گل حفاری……………………………………………………………………………………………………………………….. 10

   1-1-4-2- طبقه بندی گل های حفاری…………………………………………………………………………………………………………………………………. 11

1-2- محیط زیست………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 15

1-2-1-محیط زیست و انواع آن……………………………………………………………………………………………………………………………………. 15

1-2-2-آلودگی و محیط زیست…………………………………………………………………………………………………………………………………… 16

   1-2-2-1-تعریف آلودگی محیط زیست :………………………………………………………………………………………………………………………………. 17

  1-2-2-2-انواع آلوده کننده های محیط زیست :………………………………………………………………………………………………………………………. 17

   1-2-2-3-خطرات و آسیب های ناشی از آلودگی محیط زیست :……………………………………………………………………………………………… 18

1-2-3-اثرات زیست محیطی پسماندهای حفاری………………………………………………………………………………………………………….. 19

  1-2-3-1-تاثیر پساب های ناشی از حفاری بر روی خاک…………………………………………………………………………………………………………. 19

  1-2-3-2-تاثیر پساب های ناشی از حفاری در دریا………………………………………………………………………………………………………………….. 20

1-3-تصفیه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 21

1-3-1-بحث کلی و تعریف تصفیه:…………………………………………………………………………………………………………………………………. 21

1-3-2-تصفیه ی آب :………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 21

  1-3-2-1-دو منظور اساسی از تصفیه آب…………………………………………………………………………………………………………………………………… 22

1-3-2-2-دلایل اهمیت امر تصفیه ی آب ها……………………………………………………………………………………………………………………………….. 22

1-3-3-تصفیه پساب خروجی ناشی از عملیات حفاری :…………………………………………………………………………………………………… 23

  1-3-3-1- سیستم کنترل جامدات…………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 24

1-3-3-2- سیستم Zero Discharge……………………………………………………………………………………………………………………………………… 25

1-3-3-3- سیستم تصفیه و بازیافت آب………………………………………………………………………………………………………………………………………. 25

1-3-4- به کارگیری سیستم انعقاد یا لخته سازی (flocculation )  برای تصفیه ی آب………………………………………..26

1-3-4-1- مکانیسم انعقاد…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 27

1-3-4-2- انواع منعقد کننده ها…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 27

1-3-4-3- عوامل موثر در انعقاد :…………………………………………………………………………………………………………………………………………………29

1-3-4-4- بهینه سازی فرایند انعقاد و لخته سازی…………………………………………………………………………………………………………………………. 30

1-4- پلیمر……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 31

1-4-1- آشنایی با پلیمر ها…………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 31

1-4-2- کاربردهای پلیمرها در صنعت حفاری…………………………………………………………………………………………………………………. 33

1-4-2-1- کاربرد پلیمرهایی مثل پلی آکریل آمید در سیالات حفاری :……………………………………………………………………………………………… 33

1-4-2-2- تولید سیال پلیمری برای جایگزینی سیال روغنی در صنعت حفاری…………………………………………………………………………………. 33

1-4-2-3- شیرین سازی گازها با غشاهای پلیمری………………………………………………………………………………………………………………………… 34

1-4-2-4- دیگر کاربردهای پلیمرها در صنعت حفاری و پالایش نفت……………………………………………………………………………………………… 34

1-4-3- کارایی پلیمرها در تصفیه و انعقاد سازی…………………………………………………………………………………………………………………………. 35

1-4-3-1- کاربرد پلی الکترولیت ها…………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 35

1-4-3-2- مکانیسم انعقاد توسط این دسته از پلیمرها……………………………………………………………………………………………………………………. 36

1-4-3-3- انتخاب نوع و مقدار پلی الكترولیت مناسب………………………………………………………………………………………………………………….. 36

1-5- فناوری نانو………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 37

1-5-1- نگاهی کلی بر علم نانو و نانو تکنولوژی………………………………………………………………………………………………………………. 37

1-5-1-1- تاریخچه فناوری نانو…………………………………………………………………………………………………………………………………….. 37

1-5-1-2- تعریف نانو تکنولوژی و تشریح مفهوم کلی آن……………………………………………………………………………………………………………… 38

1-5-1-3- اصول بنیادی در نانو…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 39

1-5-2- کاریرد فناوری نانو در زمینه حفاری چاه های نفت…………………………………………………………………………………………………………… 40

فصل دوم………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………42

2-1- مروری بر کارهای گذشته:………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 42

فصل سوم…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 58

3-1- مواد و روشها: ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 58

3-1-1- روش سنتز اکسید روی در ابعاد نانو:…………………………………………………………………………………………………………………… Error! Bookmark not defined.

3-1-2- سنتز پلی سولفات فریک:………………………………………………………………………………………………………………………………….. Error! Bookmark not defined.

3-1-2-1- بررسی ساختاری و ریختشناسی(مورفولوژی):……………………………………………………………………………………………………. Error! Bookmark not defined.

3-1-2-2- طیف‌سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه:……………………………………………………………………………………………………………….. Error! Bookmark not defined.

3-1-2-3- روش پراش پرتو ایکس:………………………………………………………………………………………………………………………………… Error! Bookmark not defined.

3-1-2-4- میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM):…………………………………………………………………………………………………………… Error! Bookmark not defined.

3-1-3- بررسی قدرت اسیدی(pH)  در طی فرآیند کهنگی و آزمون پایداری:………………………………………………………………………. Error! Bookmark not defined.

3-1-4- پتانسیل زتا:…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. Error! Bookmark not defined.

3-1-5- آزمایشهای مرتبط:……………………………………………………………………………………………………………………………………………. Error! Bookmark not defined.

3-1-6- روشهای تحلیلی:……………………………………………………………………………………………………………………………………………… Error! Bookmark not defined.

فصل چهار………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Error! Bookmark not defined.

4-1- نتایج و بحث:………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Error! Bookmark not defined.

4-1-1- ساختار و ریختشناسی(مورفولوژی):……………………………………………………………………………………………………………………. Error! Bookmark not defined.

4-1-1-1- تحلیل طیف FTIR:…………………………………………………………………………………………………………………………………….. Error! Bookmark not defined.

 4-1-1-2- الگوهای XRD و تحلیل TEM:………………………………………………………………………………………………………………….. Error! Bookmark not defined.

4-1-2- خواص ZnOPFS:………………………………………………………………………………………………………………………………………… Error! Bookmark not defined.

4-1-2-1- پایداری ZnOPS:……………………………………………………………………………………………………………………………………… Error! Bookmark not defined.

4-1-2-2- تغییر قدرت اسیدی طی دورهی کهنگی ZnOPFS :………………………………………………………………………………………… Error! Bookmark not defined.

4-1-2-3- تاثیر pH و نسبت مولی آهن/ روی(Zn/Fe) بر پتانسیل زتا:………………………………………………………………………………. Error! Bookmark not defined.

4-1-3- عملکرد ZnOPFS  در فرآیند انعقاد:………………………………………………………………………………………………………………… Error! Bookmark not defined.

4-1-3-1- حذف کدورت :…………………………………………………………………………………………………………………………………………… Error! Bookmark not defined.

4-1-3-2-میزان ته نشینی:……………………………………………………………………………………………………………………………………………… Error! Bookmark not defined.

4-1-3-3- حذف SS و COD :……………………………………………………………………………………………………………………………………. Error! Bookmark not defined.

فصل پنج…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Error! Bookmark not defined.

5-1- نتیجه گیری:…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. Error! Bookmark not defined.

فهرست منابع…………………………………………………………………………………………………………………….84

فهرست جداول

عنوان جدول                                                                                                                                    صفحه
جدول 3-1. مشخصات اصلی مربوط به تولید آزمایشگاهی پلی سولفات فریک……………………………………………………………. 60
جدول 4-1. پایداری گروه های مختلف ZnOPFS  و PFA………………………………………………………………………………………. 69

 

فهرست شکل ها

عنوان شکل                                                                                                                                      شکل
شکل 3-1. تصویر SEM از نانوذرات اکسیدروی در مقیاس 5 میکرومتر………………………………………………………………………. 59
شکل 3-2. تصویر SEM از نانوذرات اکسیدروی در مقیاس 500 نانومتر………………………………………………………………………. 59
شکل 4-1. طیف FTIR نمونه ZnOPFS(N=20) در مقادیر pH اولیه متفاوتpH 3.0) (pH 2.0 ,…………………………………. 65
شکل 4-2. طیف XRD از نمونه ZnOPFS (n=2.0 و pHاولیه =2.0)…………………………………………………………………………. 67
شکل 4-3. عکس TEM در ابعاد میکرو از ZnOPFS………………………………………………………………………………………………… 68
شکل 4-4. تغییرات Ph با گذشت زمان  الف) ZnOPFS با مقدار n متفاوت  ب)ZnOPFS در Ph اولیه ی متفاوت………… 71
شکل 4-5. الف) تاثیر pH بر پتانسیل زتای نمونه ی ZnOPFS  ( ب).تاثیر n بر روی پتانسیل زتای تعلیق دیاتومیت و پساب روغنی بعد از اضافه کردن ZnOPFS……………………………………………………………………………………………………………………………74
شکل 4-6. تاثیر pH اولیه ی نمونه ی ZnOPFS بر روی باقی مانده کدورت پساب روغنی……………………………………………….75
شکل 4-7. تاثیر مقدار منعقد کننده بر باقی مانده ی کدورت پساب های روغنی در pH های متفاوت : الف ) pH=4.5 ; ب) pH=7.0 ; پ) pH=9.5……………………………………………………………………………………………………………………………………………..78
شکل 4-8. . مقایسه ی میزان ته نشینی بین ZnOPFS و پلی آکریل آمید و پلی سولفات سیلیکات روی…………………………….. 80
شکل 4-9. تاثیر مقدار منعقد کننده ی مصرفی بر حذف ذرات معلق جامد………………………………………………………………………. 81
شکل 4-10. تاثیر مقدار منعقد کننده ی مصرفی بر حذف COD……………………………………………………………………………………….82

 

فهرست علائم اختصاری

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

پایان نامه

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

یک مطلب دیگر :

اثر امضا و مهر درفته طلب/:پایان نامه آثار حقوقی امضا

 

علامت

 

 

 معادل انگلیسی معادل فارسی
ζ-potential Zeta  potential پتانسیل زتا
AMWD Apparent molecular weight distribution توزیع وزن مولکولی ظاهری
AOM Amorphous organic matter ماده آلی بی شکل
CFM coagulation/flocculation-microfiltration منعقدسازی/لخته سازی-میکروفیلتراسیون
CFSM coagulation/flocculation-sedimentation-microfiltration منعقد سازی/لخته سازی-رسوب گزاری –میکرو فیلتراسیون
COD Chemical oxygen demand اکسیژن خواهی شیمیایی
DMBR dynamic membrane bioreactor روش بیوراکتور غشایی فعال
DOC Dissolved organic carbon کربن آلی محلول
DY Disperse Yellow زرد پراکنده
FI Flocculation Index شاخص لخته­سازی
FT-IR Fourier transform infrared spectroscopy تبدیل فوریه طیف سنجی مادون قرمز
HAR hydrolysis acidification reactor راکتور اسیدیفیکاسیون آبکافتی
HRT hydraulic retention time زمان ماند هیدرولیکی
IPF Inorganic polymer coagulant منعقدکننده ی پلیمری معدنی
LA an organic polymer flocculant یک پلیمر آلی لخته­ساز
LC50 lethal concentration 50 غلظتی که باعث مرگ 50 درصد از جمعیت یک گونه می شود
PFA Poly feeic acid پلی فریک اسید
PFC Poly ferric chloride پلی فریک کلرید
PFS Poly Ferric Sulfate پلی فریک سولفات
PHPA partially-hydrolyzed polyacrylamide پلی اکریل آمید نیمه هیدرولیز شده
PWPF produced water from polymer flooding آب تولید شده از جاری شدن سیل پلیمر
RB Reactive Blue آبی واکنش پذیر
SEM scanning electron microscope میکروسکوپ الکترونی روبشی
TEM Transmission electron microscopy میکروسکوپ الکترونی انتقالی
XPS X-ray photoelectron spectroscopy طیف سنجی فوتوالکترون اشعه X
VEM Video electron microscopy ویدئو الکترون میکروسکوپی
XRD X-ray diffraction پراش اشعه X
ZnOPFS

Zinc oxide  Poly Ferric Sulfate

 

 

 نانوذرات اکسید روی پیوند داده شده به پلی فریک سولفات

 

چکیده:

در مقاله­ی حاضر به بررسی و مطاله­ی نوع جدیدی از مواد منعقدکننده پرداخته شده است و عملکرد فرآیند انعقاد با استفاده از این نوع منعقدکننده مورد ارزیابی قرار گرفت. این نوع جدید، ترکیبی از نانوذرات اکسید روی و پلی فریک سولفات(ZnOPFS) است. ساختار نانوذرات اکسید روی به وسیله­ی روش­های[1]FTIR، [2]XRD و TEM[3] تعیین شد و بر این اساس، مشخص گردید که ZnOPFS، ترکیب پیچیده و مختلطی است که عمدتا از نانوذرات اکسید روی و سولفات فریک تشکیل شده است. اثرات نسبت مولی روی/آهن(Zn/Fe) و (زمان) کهنگی[4] بر pH و پتانسیل زتا[5] نیز با استفاده از روشی معین مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج بدست­آمده نشان داد که در فرآیند بسپارش همزمان[6]، یون روی می­تواند مانع از شکل­گیری انعقاد پلی فریک اسید[7] و متعاقبا بهبود ثبات ZnOPFS ­شود. به علاوه، نتایج حاصله نشان داد که ZnOPFS  به دلیل داشتن یون روی اضافی، می­تواند توان خنثی­سازی بارالکتریکی[8] را در فرآیند تعلیق دیاتومیت[9] و فاضلاب­های آلوده به مواد روغنی افرایش دهد. علاوه بر این،  ZnOPFS از نظر انعقادی کارایی بهتری  نسبت به پلیمرهای انعقادی متداول یعنی، پلی آکریل اسید[10] و پلی روی سیلیکات سولفات[11] در فاضلاب­های آلوده به مواد روغنی دارد.

فصل اول

 

مقدمه:

نگرانی­ها در مورد مسائلی از قبیل کمبود منابع، افزایش آگاهی­های زیست­محیطی و تبدیل شدن دغدغه مسائل زیست­محیطی به یک موضوع همگانی،  موجب شده است تا بسیاری از شرکت­ها و تولیدکنندگان فردی به بررسی کارایی و انطباق زیست­محیطی فرآیندهای صنعتی خود بپردازند. تولید زباله به عنوان یکی از ناقلین مهم آلودگی، مرکز توجه بسیاری از مطالعات و طرح­ها بوده است. در خصوص پسماندهای مایع از قبیل آب­های آلوده به مواد روغنی، مشکل مضاعف، اتلاف منبعی حیاتی همچون آب و تخلیه­ی آلاینده­های مضر به محیط زیست است که منجر به به­کار گیری روش­های مختلف کمینه­سازی[12] آب­های آلوده شده است که عبارتند از:

کاهش منابع[1]:

در واقع، یکی­از راهبردهای کاهش آب­های آلوده با بیشترین تاثیر مستقیم زیست­محیطی، کاهش منابع است، که منظور از این، کاهش میزان آب مورد استفاده در فرآیندهای صنعتی و بنابراین، کاهش میزان آب تخلیه شده به عنوان پسماند است. این فرآیند عمدتا شامل شناسایی فرایندهایی از قبیل شست­وشو، خنک­سازی و انحلال ترکیبات شیمیایی است که در آن­ها آب، عنصر اصلی است و نیز تعیین حداقل میزان آب لازم جهت تکمیل فرآیندهای مذکور است. کاهش جریان پسماندها، در پسماندهای مایع بالقوه مضری همچون آب­های آلوده به مواد روغنی که به دفع[2] و تصفیه[3]­ی خاص نیاز دارند، نیز  سبب کاهش فضای دفع و یا انرژی تصفیه­ی مورد نیاز جهت بی­خطر سازی پسماندها می­گردد. تمیز کردن سطوح با پارچه خشک حتی در کارهای روزمره­ای همچون روغن­کاری قطعات فلزی، موجب کاهش میزان آب و پسماندهای آلوده به مواد روغنی شده و باعث افزایش طول عمر بسیاری از روان­کننده­های روغنی می­شود.

بازیافت و استفاده مجدد[4]:

راهبرد دوم جهت کاهش آب­های آلوده، بازیافت و استفاده مجدد از پسماندهای مایع مضر است که به فرآیندهای صنعتی این امکان را می­دهد تا میزان آب سالم و پاکیزه مورد استفاده را به حداقل رسانده و به دنبال آن میزان آب آلوده­ی حاصله را کاهش دهند. برای مثال، لازم نیست که آب مورد نیاز جهت خنک­سازی قطعات ماشین­ کاملا پاکیزه باشد تا کارکرد بهتر و موثرتری داشته باشد. بنابراین، استفاده از آب نسبتا آلوده جهت اهداف مختلف موجب کاهش کلی مصرف آب و تولید پسماند می­شود و حتی در فرآیندهایی با مقیاس کوچکتر، برای تمیزکردن سطوح متعدد، استفاده از یک سطل آب به جای بازگذاشتن آب(آب جاری)، مصرف آب و حجم آب آلوده به مواد روغنی ایجادشده را به طور قابل توجهی کاهش می­دهد.

تصفیه[5]:

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...