مدل‌سازی نفوذ ازن در یک راکتور بستر ثابت به منظور تصفیه خاک‌های آلوده به مواد نفتی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی سهند تبریز، شهر جدید سهند، ایران

2 گروه مهندسی شیمی، دانشکده تحصیلات تکمیلی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب، ایران

3 گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد قوچان، ایران

چکیده

دراین تحقیق تاثیر پارامترهای موثر بر نفوذ ازن درخاک آلوده به‌ترکیب نفتی مورد بررسی قرارگرفته است. خاک مورد مطالعه پس از مش‌بندی و حذف رطوبت توسط آون به‌صورت مصنوعی با آنتراسین که یک هیدروکربن آروماتیک چند حلقه‌ای است، آلوده شد و سپس درظرف‌های سربسته به مدت یک هفته در محیط تاریک نگهداری شد. پارامترهای مورد بررسی عبارتند از: ارتفاع ستون خاک، سایز ذرات خاک، میزان آلاینده، زمان ازناسیون و رطوبت. حداکثر میزان نفوذ و راندمان حذف به‌ترتیب 83% و 92% به‌دست آمد. در این پژوهش مشاهده شد که با تغییر سایز ذرات خاک، تغییر چشمگیری در میزان نفوذ ایجاد نمی‌شود. درصورتی‌که تغییر در میزان آلاینده و همچنین ارتفاع ستون خاک و رطوبت، تاثیر زیادی در میزان نفوذ دارد. همچنین مشاهده شد که بیشترین سرعت نفوذ در 10 دقیقه اول فرآیند ازناسیون روی می‌دهد. درمرحله بعد با به‎دست آوردن معادلات حاکم بر تجزیه ازن توسط آلاینده، مواد آلی و غیرآلی، سایت‌های فعال خاک و همچنین تجزیه خودبه‎خودی ازن، مدلی برای بررسی نفوذ ازن در خاک ارائه گردید و از طریق مقایسه داده‎های تجربی و نتایج مدل‌سازی، ضرایب سرعت واکنش‌های سینتیکی ازن با آلاینده، موادآلی و غیرآلی خاک، سایت‌های فعال خاک و تجزیه خودبه‎خودی ازن، به‌صورت تقریبی به‌دست آمد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Modeling the Influence of Ozone in a Fixed Bed Reactor for the Treatment of Petroleum Contaminated Soils

نویسندگان [English]

  • Ali Aghayari 1
  • Mehdi Arjmand 2
  • Loya Khosravani 3
  • Mehrdad Mirzajanzadeh 2
  • Hadi Rahimzadeh 2
1 Department of Chemical Eng., Sahand University of Technology, Sahand New Town, Iran
2 Department of Chemical Eng., South Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
3 Department of Chemical Eng., Ghochan Branch, Islamic Azad University, Ghochan, Iran
چکیده [English]

In this study, the influence of the parameters affecting the ozone diffusion into the oil compound polluted soil was investigated. The soil was polluted with anthracene, which is a multi-ring aromatic hydrocarbon, was sieved, and its humidity was removed. It was then kept in vessels with closed caps in dark conditions for one week. The considered parameters were soil column height, soil particles size, the amount of pollutant, ozonation time, and humidity. The pilot employed in this study included a vessel containing phosphoric acid diluted by deionized water (pH=2) followed by a cylindrical reactor in Plexiglas type with a diameter of 3 cm and a height of 25 cm. To inject ozone into the soil uniformly, a glass distributor was inserted at the bottom of the reactor. The maximum amount of diffusion and removing efficiency were 83% and 92% respectively. According to the experimental design, it was observed that any changes in the size of the soil did not have any considerable effect on the amount of diffusion, while any changes in the amount of pollutant, the height of the soil column, and humidity had a significant influence on the diffusion. It was also observed that the highest diffusion rate was happened in the initial 10 minutes of the ozonation process. In the next step, by obtaining the equations dominant on the ozone decomposition by pollutants, organic and inorganic compounds, active sites of the soil, and ozone self decomposition, it has been tried to present a model for the investigation of the ozone diffusion into the soil. This model was obtained by comparing the experimental results with the results obtained from the speed coefficients model of the kinetic reactions of ozone with pollutants, organic, and inorganic compounds, active sites of the soil, and ozone self-decomposition.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ozonation
  • Polluted Soil
  • Anthracene
  • Modeling
  • Fixed Bed Reactor

[1]. گیتی‌پور س.، حیدرزاده ن.،. قریشی ح.، "اصلاح محوطه‌های آلوده به آلاینده‌های آلی فرار با استفاده از روش استخراجات بخارات آلاینده‌ها از خاک"، دومین همایش و نمایشگاه تخصصی مهندسی محیط زیست، دانشگاه تهران، ایران، 1387.##

[2]. Tremblay L., KohlS. D., RiceJ. A., and GagneJ. P., “Effects of temperature, salinity, and dissolved humic substances on the sorption of polycyclic aromatic hydrocarbons to estuarine particles”, Marine Chem., Vol. 96, No. 2, pp. 21-34, 2005.##

[3]. Luthy R., G., Aiken G., R., Brusseau M., L., Cunningham S., D., Gschwend P., M., Pignatello J., J., Reinhard M., Traina S., J., Weber Jr W. J., and Westall J. C., “Sequestration of hydrophobic organic contaminants by geosorbents”, Environ. Scince. and Technology, No. 12, Vol. 31, pp. 3341- 3347. 1997.##

[4]. Chung N. and AlexanderM., “Differences in sequestration and bioavailability of organic compounds aged in dissimilar soils”, Environ. Scince. and Technology., Vol. 32, No. 7, pp. 855-860,1998.##

[5]. Yang Y., Belghazi M., Lagadec A., Miller D. J., and Hawthome S. B., “Elution of organic solutes from different polarity sorbents using subcritical water”, Journal of Chromatography A, Vol. 810, No 2, pp. 149-159,1998.##

[6]. Saxe J. K. and Agarn H. E., “Fenton previous termoxidationnext term of previous termpolycyclicnexttermprevioustermaromaticnexttermprevioustermhydrocarbonsnext term after surfactant-enhanced previous termsoilnext term washing”, Environ. Eng.Sci, Vol. 17, pp. 33-244. 2000.##

[7]. Hsu M. I. Y., and Masten S. J., “The kinetics of the reaction of ozone with phenanthrene in unsaturated soils”, Environ. Eng. Sci., Vol. 14, No.4, pp. 207-218, 1998.##

[8]. Kim J. and Choi H., “Modeling in situ ozonation for the remediation of nonvolatile PAH contaminated unsaturated soils”, Contaminant Hydrology Journal, Vol. 55, No 4, pp. 261-285, 2002.##

[9]. Shin W., Garanzuay X., Yiacoumi S., Tsouris C., Gu B. and Mahinthakumar G., “Kinetics of soil ozonation: an experimental and numerical investigation”, Journal of Contaminant Hydrology, Vol. 72, No. 1, pp. 227-243, 2004.##

[10]. Zhang H., Ji L., Wu F., and Tan J., “In situ ozonation of anthracene in unsaturated porous media”, Hazardous Materials Journal, Vol. 120, No. 3, pp. 143-148, 2005.##

[11]. Choi H., Lim H., Kim J., Hwang T. M., and Kang J., “Transport characteristics of gas phase ozone in unsaturated porous media for in- situ chemical oxidation”, Journal of Contaminant Hydrology, Vol. 57, No. 1-2, pp. 81-98. 2002.##

[12]. Luster T.,Blackmoora N., Masren S. J., “Evaluation of soil PH and moisture content on in- situ ozonation of pyrene in soils”, Journal of Hazardous Material, Vol. 167, No. 1, pp. 701- 706, 2009.##