نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
گروه مهندسی دانشکده شیمی و نفت، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
چکیده
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Water pollution with petroleum compounds is one of the most important environmental problems and has adverse effects on the environment and human health; Therefore, it is necessary to treat wastewater containing petroleum substances with optimal and economic methods. The aim of the this research is to optimize the treatment of wastewater containing petroleum and oil by modified coke as a cost-effective adsorbent, an alternative to activated carbon to remove oil pollution. The surface adsorption method is easy to operate and economical if the adsorbent used is not expensive. In this research, after preparing modified coke by KOH method and performing identification tests such as FTIR, XRD, BET, SEM, parameters affecting absorption were optimized by Design Expert software. The effect of time parameters, pollutant concentration and amount of adsorbent was investigated. The optimal value of the parameters, the adsorbent dose equal to 1(g/L), during the time 1(h) and the pollutant concentration equal to 57(ppm) were obtained. The investigation of kinetic models and equilibrium isotherms showed that the absorption kinetics follows the quasi-quadratic model (R2 = 0.8257) and the adsorption isotherms follows the Freundlich model. The results show that using 1 gram/liter of this adsorbent can remove 85.30% of oil (petroleum substances) from refinery effluent within 2 hours. Also, the negativity of Gibbs free energy change and enthalpy changes indicate that the reaction is spontaneous and exothermic. Therefore, modified coke, as a low-cost and environmentally friendly adsorbent, can have a favorable ability to remove oil pollution from aqueous solution.
کلیدواژه‌ها [English]
[1]. باقری، ح.، وفایی، ف.، بوداقپور س. و میرباقری س. (1396). استفاده از جاذب‌های طبیعی در کاهش هیدروکربن‌های نفتی از فاضلاب صنایع نفت(مطالعه موردی: پالایشگاه نفت تهران). پژوهش آب ایران، (3)11، 17-11.##
[2]. Barzegar, B., Peighambardoust, S. J., Aghdasinia, H., & Foroutan, R. (2023). Multi-characteristic optimization and modeling analysis of Cu2+ removal from wastewater using activated coke/MnFe2O4 magnetic composite. Journal of Water Process Engineering, 53, 103803. doi.org/10.1016/j.jwpe.2023.103803. ##
[3]. Fox, C. H., O›hara, P. D., Bertazzon, S., Morgan, K., Underwood, F. E., & Paquet, P. C. (2016). A preliminary spatial assessment of risk: Marine birds and chronic oil pollution on Canada›s Pacific coast. Science of the Total Environment, 573, 799-809. doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.08.145. ##
[4]. Lee, M., & Jung, J. Y. (2015). Pollution risk assessment of oil spill accidents in Garorim Bay of Korea. Marine Pollution Bulletin, 100(1), 297-303. doi.org/10.1016/j.marpolbul.2015.08.037. ##
[5]. Salahi, A., Noshadi, I., Badrnezhad, R., Kanjilal, B., & Mohammadi, T. (2013). Nano-porous membrane process for oily wastewater treatment: Optimization using response surface methodology. Journal of Environmental Chemical Engineering, 1(3), 218-225. doi.org/10.1016/j.jece.2013.04.021. ##
[6]. Feng, H., Zhou, T., Ge, L., Li, Q., Zhao, C., Huang, J., & Wang, Y. (2024). Study on the preparation of high value-added activated carbon from petroleum coke: Comparison between one-and two-step methods for carbonization and activation. Energy, 130570. doi.org/10.1016/j.energy.2024.130570. ##
[7]. ORYAN, S., GHARIBKHANI, M., & TATINA, M. (2008). Consideration of crude oil pollution (Water Soluble Fraction) in lelation to PAHs accumulation in Cynoglossus bilineatus of Persian Gulf. ISSN: 2588-4824. ##
[8]. Wake, H. (2005). Oil refineries: a review of their ecological impacts on the aquatic environment. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 62(1-2), 131-140. doi.org/10.1016/j.ecss.2004.08.013. ##
[9]. Li, X., Xu, H., Liu, J., Zhang, J., Li, J., & Gui, Z. (2016). Cyclonic state micro-bubble flotation column in oil-in-water emulsion separation. Separation and Purification Technology, 165, 101-106. doi.org/10.1016/j.seppur.2016.01.021. ##
[10]. حاجی‌زاده ف.، نوروزبیگی، ر. و ولایی، ا. (2024). تأثیر فعال‌سازی بازی-اسیدی خاک ورمیکولیت قبل از اصلاح سطح آن با CTAB بر ظرفیت جذب روغن. پژوهش نفت، 34 (136) 16-18. ##
[11]. Mohan, D., Gupta, V. K., Srivastava, S. K., & Chander, S. (2001). Kinetics of mercury adsorption from wastewater using activated carbon derived from fertilizer waste. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 177(2-3), 169-181. doi.org/10.1016/S0927-7757(00)00669-5. ##
[12]. Li, Z., Chen, G., Ma, H., Huang, F., Xu, H., Zhang, L.& Zhou, P. (2023). Research on the hydrothermal regeneration of powdered activated coke in wastewater treatment. Journal of Environmental Chemical Engineering, 11(1), 109120. doi.org/10.1016/j.jece.2022.109120. ##
[13]. Ajmal, M., Rao, R. A., Ahmad, R., Ahmad, J., & Rao, L. A. (2001). Removal and recovery of heavy metals from electroplating wastewater by using Kyanite as an adsorbent. Journal of Hazardous Materials, 87(1-3), 127-137. doi.org/10.1016/j.jece.2022.109120. ##
[14]. Chan, Y. J., Chong, M. F., Law, C. L., & Hassell, D. G. (2009). A review on anaerobic–aerobic treatment of industrial and municipal wastewater. Chemical engineering journal, 155(1-2), 1-18. doi.org/10.1016/j.cej.2009.06.041. ##
[15]. ریاحی، م. ع. (1376). تشخیص محل آلودگی نفتی خاک و اثرگذاری آن روی منبع آب منطقه کهریزک تهران. سمینار حفاظت از منابع آب آشامیدنی. ##
[16]. Ibrahim, S., Ang, H. M., & Wang, S. (2009). Removal of emulsified food and mineral oils from wastewater using surfactant modified barley straw. Bioresource technology, 100(23), 5744-5749. doi.org/10.1016/j.biortech.2009.06.070. ##
[17]. El-Naas, M. H., Al-Zuhair, S., & Alhaija, M. A. (2010). Removal of phenol from petroleum refinery wastewater through adsorption on date-pit activated carbon. Chemical engineering journal, 162(3), 997-1005. ##
[18]. رضاکاظمی، م، حاجیلری، ن، (2021) مطالعه آزمایشگاهی و مدل‌سازی ریاضی جذب 1- بوتانول برروی کربن فعال. پژوهش نفت 30 (115) 101-92، doi:10.22078/pr.2020.4178.2895. ##
[19]. Li, Z., Chen, G., Ma, H., Huang, F., Xu, H., Zhang, L., Yuan, X., Zhang, X., Chen, S. & Zhou, P. (2023). Research on the hydrothermal regeneration of powdered activated coke in wastewater treatment. Journal of Environmental Chemical Engineering, 11(1), 109120. doi.org/10.1016/j.jece.2022.109120. ##
[20]. Ayotamuno, M. J., Kogbara, R. B., Ogaji, S. O. T., & Probert, S. D. (2006). Petroleum contaminated ground-water: Remediation using activated carbon. Applied Energy, 83(11), 1258-1264. doi.org/10.1016/j.apenergy.2006.01.004. ##
[21]. Ibrahim, S., Ang, H. M., & Wang, S. (2009). Removal of emulsified food and mineral oils from wastewater using surfactant modified barley straw. Bioresource technology, 100(23), 5744-5749. doi.org/10.1016/j.biortech.2009.06.070. ##
[22]. Martinez-Jeronimo, F., Villasenor, R., Rios, G., & Espinosa-Chavez, F. (2005). Toxicity of the crude oil water-soluble fraction and kaolin-adsorbed crude oil on Daphnia magna (Crustacea: Anomopoda). Archives of environmental contamination and toxicology, 48, 444-449. ##
[23]. Ofomaja, A. E. (2010). Intraparticle diffusion process for lead (II) biosorption onto mansonia wood sawdust. Bioresource technology, 101(15), 5868-5876. doi.org/10.1016/j.biortech.2010.03.033. ##
[24] اژدرپور اسفندآبادی، ا.، مرتضوی، س. ب. و موسوی، غ. ر. (1393). تصفیه پساب‌های روغنی با استفاده از باکتری‌های تولید کننده آنزیم لیپاز. مجله پژوهش‌های سلولی و مولکولی (مجله زیست‌شناسی ایران)، (3)27،353-346. doi:20.1001.1.23832738.1393.27.3.3.5##
[26] قیژانزاده، ص. و مافی غلامی، ر. (1395). حذف ترکیبات نفتی از پساب به روش انعقاد الکتریکی)مطالعه موردی: پساب نفتی خروجی از حوضچه نفتگیر پایانه نفتی خارگ(. مجله علمی پژوهان، (2)15، 12-5. ##
[27]. غلامی، ح.، غلامی، م.، قلی‌زاده، ع. م.، و رستگار، ا. (1391). قابلیت کربن پوست پرتقال در حذف رنگزای مستقیم مشکی 22 از محیط‌های آبی. مجله دانشگاه علوم پزشکی خراسان شمالی، 4(1 (11)، 45-56. ##
[28]. باقری، ح.، وفایی، ف.، بوداقپور س. و میرباقری س. ا. (1396). استفاده از جاذب‌های طبیعی در کاهش هیدروکربن‌های نفتی فاضلاب صنایع نفت (مطالعه موردی: پالایشگاه نفت تهران). مجله پژوهش آب ایران، (3)11، 17-11. ##
[29]. Ayotamuno, M. J., Kogbara, R. B., Ogaji, S. O. T., & Probert, S. D. (2006). Petroleum contaminated ground-water: Remediation using activated carbon. Applied Energy, 83(11), 1258-1264. doi.org/10.1016/j.apenergy.2006.01.004##
[30]. Singh, R., Dutta, R. K., Naik, D. V., Ray, A., & Kanaujia, P. K. (2021). High surface area Eucalyptus wood biochar for the removal of phenol from petroleum refinery wastewater. Environmental Challenges, 5, 100353. https://doi.org/10.1016/j.envc.2021.100353. ##
[31]. سلگی، ع.، حسین‌نیا ا.، تشرفی، س. و تقدیسیان، ح.، (2019) حذف فنل از محیط‌های آبی توسط نانوجاذبهای کربنی: مطالعه عوامل مؤثر و سینتیک فرآیند جذب. پژوهش نفت 28 (103) 110-98، doi:10.22078/pr.2018.3346.2542. ##
[32]. An, D., Wang, X., Cheng, X., Cui, L., Zhang, X., Zhou, P., & Dong, Y. (2020). Regeneration performance of activated coke for elemental mercury removal by microwave and thermal methods. Fuel processing technology, 199, 106303. doi.org/10.1016/j.fuproc.2019.106303. ##
[33]. توکلی، م. (1399) .ارزیابی جاذب‌های طبیعی در تصفیه آب و فاضلاب. پژوهش و فناوری محیط زیست، (5)7، 54-39. ##
[34]. Amini, A, Rahmani, F., Kkamforoush, M., Akbari Sene, R., (2023) Bentonite nanoparticles-incorporated ZnO nanofiber mats assembly by electro-centrifuge spinning for efficient photo-degradation of bentazon herbicide: Tuning composition and process optimization, Journal of Cleaner Production, 414, 137652. doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.137652. ##
)