اصلاح سطح نانوذره اكسيد آهن با استفاده از كيتوزان و كربوكسي متيل سلولز براي جذب آسفالتين از نفت

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي نفت

كارشناسي ارشد

يكي از مشكلات اساسي صنعت نفت رسوب آسفالتين بوده كه محققان و مهندسان در سراسر جهان به دنبال كاهش رسوب آسفالتين از مخازن نفت، چاه هاي توليدي، خط لوله انتقال تا صنايع پايين دستي نفت مي باشد. امروزه روش هاي متنوعي براي كاهش رسوب آسفالتين پيشنهاد مي شود ولي يكي از روش هاي جديد استفاده از نانوذرات بوده كه باعث چذب آسفالتين مي شود. در اين پژوهش از نانوذره اكسيد آهن(Fe3O4) بدون پوشش و پوشش داده شده باكيتوزان و كربوكسي متيل سديم سلولز(CMC) استفاده شده. نانوذره اكسيد آهن به عنوان يك هسته مغناطيسي وكيتوزان و CMC در اطراف نانوذره قرار ميگيرند و اين باعث مي شود كه هم در سطح نانوذرات گروه هاي عاملي متفاوتي قرار گيرد و هم سايت هاي فعال براي جذب آسفالتين بيشتر شود.براي اصلاح سطح با كيتوزان ابتدا يك محلول يك درصد حجمي اسيد استيك تهيه كرده وسپس كيتوزان را به محلول اضافه شده. بعد از حل شدن كيتوزان، نانوذرات به محلول اضافه كرده و توسط دستگاه التراسونيك پراكنده مي شوند. سپس سوسپانسيون را با همزن مكانيكي با دور زياد همزده شده و گلوتارآلدهيد براي ايجاد اتصال عرضي به سوسپاسيون اضافه كرده در انتها نانوذرات با آهن ربا جدا شده و با آب و الكل شست وشو شده و درون آون قرار گرفت.براي اصلاح سطح با CMC همانند كيتوزان عمل كرده ولي براي اتصال عرضي از يك محلول يك مولار فريك كلريد(FeCl3) استفاده شده. براي تهيه نمونه ها ابتدا يك محلول مرجع تهيه شده كه براي تهيه نمونه ها استفاده شده . سپس نانوذره اكسيد آهن بدون پوشش و نانوذره پوشش داده شده با كيتوزان و CMC به نمونه ها اضافه كرده و با التراسونيك پراكنده شده است. در انتها نانوذرات را با آهن ربا جدا كرده و با استفاده از دستگاه UV/VIS غلظت نمونه ها را بعد از جذب آسفالتين محاسبه كرده. همين روند در دما هاي 35 و 45 درجه سانتي گراد انجام گرديد. با توجه به سينتيك واكنش جذب آسفالتين كه از معادله شبه درجه دوم پيروي مي كند مي توان بيان كرد كه سايت هاي فعال نقش جذب آسفالتين داشته و جذب سطحي يا داخل حفرات جاذب رخ نمي دهد كه نشان دهد جاذب بدون تخلخل مي باشد. نمودار سينتيك واكنش جذب آسفالتين نشان داد كه جذب آسفالتين در حدود 10 دقيقه به تعادل رسيده ولي براي اطمينان بيشتر تا 30 دقيقه ادامه پيدا كرده. اين زمان در بين جاذب هاي ديگر كه در تحقيقات گذشته انجام شده خيلي كمتر مي باشد. جذب آسفالتين، جذب فيزيكي بوده كه توسط نيروهاي بين مولكولي(واندروالس) رخ ميدهد كه با استفاده از مدل ايزوترم فروندليچ تاييد شده است. همچنين با مدل لانگموير هم تطابق خوبي داشته كه اين را مي توان به تشكيل پيوند پاي بين حلقه هاي آروماتيك آسفالتين و كيتوزان و CMC نسبت داد. در نتيجه مي توان گفت كه در اين پژوهش هم جذب فيزيكي داشته و هم جذب شيميايي. با توجه به ترموديناميك واكنش، آنتالپي با كاهش همراه بوده كه نشان دهده گرما زا بودن واكنش مي باشد همچنين گرما زا بودن واكنش باعث كاهش ظرفيت جذب در واكنش شده كه با نمودارهاي ايزوترم جذب آسفالتين تطابق داشته.آنتروپي واكنش منفي بوده كه نشان دهد كاهش بي نظمي در واكنش بوده يا به عبارتي بعد اضافه كردن جاذب واكنش به تعادل مي رسد و باعث كاهش بي نظمي شود. نتايج نشان مي دهد كه اصلاح سطح انجام شده با موفقيت بوده و ظرفيت جذب آسفالتين براي كيتوزان، CMCو نانوذره بودن پوشش به ترتيب 242، 202 و 180 ميلي گرم بر گرم مي باشد.

216484

مخزن

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان

روح اله هاشمي، محسن محمدي