بررسی سیلان دارکردن جاذب معدنی پومیس برای جداسازی آب و روغن

پژوهش های کاربردی در شیمی

مقاله 13، دوره 15، شماره 4، اسفند 1400، صفحه 149-163   

نوع مقاله: پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30495/jacr.2022.689198

نویسندگان

پروانه رئیسی¹؛ رضا نوروزبیگی^{* 2}؛ هادی شایسته³

¹کارشناس ارشد مهندسی شیمی، گروه فرایندهای جداسازی و فراوری مواد، دانشکده مهندسی شیمی نفت و گاز، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

²دانشیار مهندسی شیمی، گروه فرایندهای جداسازی و فراوری مواد، دانشکده مهندسی شیمی نفت و گاز، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران.

³دانشجوی دکتری مهندسی شیمی، گروه فرایندهای جداسازی و فراوری مواد، دانشکده مهندسی شیمی نفت و گاز، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران.

چکیده

       هدف از انجام این پژوهش بررسی عملکرد پومیس اصلاح­ شده با عامل­های کاهش ­دهنده انرژی سطح برای به­ کارگیری یک جاذب معدنی در فرایند جداسازی آب و روغن بوده است. اثر دو عامل نوع اصلاح‌کننده (اکتادسیل ­تری‌کلروسیلان و تری‌متیل­ کلروسیلان) و غلظت اصلاح‌کننده، ارزیابی شد و تحت شرایط بهینه، پومیس فوق­‌آب‌گریز و فوق­روغن‌دوست با میانگین زاویه‌ تماس °0_/82±°159_/2 به­ دست آمد. همچنین، مقدار اندازه‌گیری­شده پسماند زاویه تماس نمونه‌ بهینه °08/_/0±°2_/38 بود. مشخصه‌یابی‌های دستگاهی برای تعیین ویژگی­های جاذب‌ نیز انجام پذیرفت و حضور اصلاح‌کننده‌های سطحی بر سطح پومیس اثبات شد. در آزمایش‌های انتها­بسته درصد جداسازی دی‌کلرومتان از آب با نمونه بهینه 98_/3 % با شار عبوری lm^-2h^-1 8422_/38 به­ دست آمد. همچنین، آزمایش‌های جداسازی انتها­بسته متوالی با تکرار ده مرتبه انجام پذیرفت و درصد جداسازی پس از ده چرخه جداسازی آب و دی‌کلرومتان، بیش از 92 % بود. از طرفی با افزایش چرخه‌های جداسازی آب و دی‌کلرومتان، شار عبوری از 8422_/38 تا lm^-2h^-1 3445_/52 تغییر یافت. برای سنجش پایداری نمونه‌ بهینه با ماهیت فوق‌آب‌گریزی، آزمایش غوطه ­وری در آب در مدت 6 ساعت انجام شد و زاویه ایستا قطره از °159_/2 به °153_/2 کاهش یافت.

کلیدواژه‌ها

جداسازی آب و روغن؛ پومیس؛ فوق‌آب‌گریز؛ زاویه تماس

مراجع

[1] Jamaly, S.; Giwa, A.; Hasan, S.W.; Journal of Environmental Sciences (China). 37, 15–30, 2015.

[2] Chu, Z.; Feng, Y.; Seeger, S.; Angewandte Chemie - International Edition. 54, 2328–2338, 2015.

[3] Chen, P.C.; Xu, Z.K.; Scientific Reports 3, 2776, 2013.

[4] Ivshina, I.B.; Kuyukina, M.S.; Krivoruchko, A.V.; Elkin, A.A.; Makarov, S.O.; Cunningham, C.J.; Peshkur, T.A.; Atlas, R.M.; Philp, J.C.; Environmental Sciences: Processes and Impacts. 17, 1201–1219, 2015.

[5] Wu, J.; An, A.K.; Guo, J.; Lee, E.J.; Farid, M.U.; Jeong, S.; Chemical Engineering Journal 314, 526–536, 2017.

[6] Kayvani Fard, A.; Rhadfi, T.; Mckay, G.; Al-marri, M.; Abdala, A.; Hilal, N.; Hussien, M.A.; Chemical Engineering Journal 293, 90–101, 2016.

[7] Gursoy-Haksevenler, B.H.; Arslan-Alaton, I.; Water Science and Technology 69, 1453–1461, 2014.

[8] Zhang, Y.; Wu, B.; Xu ,H.; Liu, H.; Wang, M.; He, Y.; Pan, B.; Nano Impact 3–4, 22–39, 2016.

[9] Yao, X.; Chen, Q.; Xu, L.; Li, Q.; Song, Y.; Gao, X.; Quéré, D.; Jiang, L.; Advanced Functional Materials 20, 656–662, 2010.

[10] Xue, Z.; Cao, Y.; Liu, N.; Feng, L.; Jiang, L.; Journal of Materials Chemistry A. 2, 2445–2460, 2014.

[11] Navarathna, C.M.; Bombuwala Dewage, N.; Keeton, C.; Pennisson, J.; Henderson, R.; Lashley, B.; Zhang, X.; Hassan, E.B.; Perez, F.; Mohan, D.; Pittman, C.U.; Mlsna, T.; ACS Applied Materials and Interfaces. 12, 9248–9260, 2020.

[12] Hadi, H.J.; Al-Zobai, K.M.M.; Alatabe, M.J.A.; Current Applied Science and Technology 20, 494–511, 2020.

[13] Lundgren, M.; Allan, N.L.; Cosgrove, T.; Langmuir 23, 1187–1194, 2007.

[14] Poulopoulos, S.G.; Voutsas, E.C.; Grigoropoulou, H.P.; Philippopoulos, C.J.; Journal of Hazardous Materials 117, 135–139, 2005.

[15] Nazhipkyzy, M.; Nurgain, A.; Florent, M.; Policicchio, A.; Bandosz, T.J.; Journal of Environmental Chemical Engineering 7(3), 103074, 2019.

[16] Gupta, V.K.; Suhas,; Journal of Environmental Management 90(8), 2313–2342, 2009.

[17] Shayesteh, H.; Rahbar-Kelishami, A.; Norouzbeigi, R.; Desalination and Water Treatment 57, 12822–12831, 2016.

[18] Velayi, E.; Norouzbeigi, R.; Ceramics International 44, 14202–14208, 2018.

[19] Shayesteh, H.; Norouzbeigi, R.; Rahbar-Kelishami, A.; Surfaces and Interfaces 26, 101315, 2021.

[20] Sepehr, M.N.; Amrane, A.; Karimaian, K.A.; Zarrabi, M.; Ghaffari, H.R.; Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers 45, 635–647, 2014.

[21] Guler, U.A.; Sarioglu, M.; Journal of Environmental Health Science and Engineering 12(79), 1-11, 2014.

[22] Shayesteh, H.; Raji, F.; Rahbar-Kelishami, A.; Surfaces and Interfaces 22, 100806, 2021.

[23] Soleimani, H.; Mahvi, A.H.; Yaghmaeian, K.; Abbasnia, A.; Sharafi, K.; Alimohammadi, M.; Zamanzadeh, M.; Journal of Molecular Liquids 290, 13–17, 2019.

[24] Pratiwi, N.; Arief, S.; Wellia, D.V.; ChemistrySelect 5, 1450–1454, 2020.

[25] Darmawan, A.; Rasyid, S.A.; Astuti, Y.; Surface and Interface Analysis 53, 305–313, 2021.

[26] Liu, P.; Niu, L.; Tao, X.; Li, X.; Zhang, Z.; Yu, L.; Applied Surface Science 447, 656–663, 2018.

[27] Çifçi, D.İ.; Meriç, S.; Desalination and Water Treatment 57, 18131–18143, 2016.

[28] Shayesteh, H.; Rahbar-Kelishami, A.; Norouzbeigi, R.; Journal of Molecular Liquids 221, 1–11, 2016.

[29] Zhu, H.; Duan, R.; Wang, X.; Yang, J.; Wang, J.; Huang, Y.; Xia, F.; Nanoscale 10, 13045–13054, 2018.

[30] Jain, R.; Pitchumani, R.; Langmuir 34, 3159–3169, 2018.

[31] Zhu, X.; Dudchenko, A.; Gu, X.; Jassby, D.; Journal of Membrane Science 529, 159–169, 2017.

[32] Prince, J.A.; Bhuvana, S.; Anbharasi, V.; Ayyanar, N.; Boodhoo, K.V.K.; Singh, G.; Water Research 103, 311–318, 2016.

[33] Li, J.; Cui, M.; Tian, H.; Wu, Y.; Zha, F.; Feng, H.; Tang, X; Separation and Purification Technology 189, 335–340, 2017.

[34] Khosravi, M.; Azizian, S.; Boukherroub, R.; Separation and Purification Technology 215, 573–581, 2019.

[35] Chen, J.; Guo, D.; Huang, C.; Wen, X.; Xu, S.; Cheng, J.; Pi, P.; Materials Letters 233, 328–331, 2018.

[36] Saleh, T.A.; Baig, N.; Alghunaimi, F.I.; Aljuryyed, N.W.; RSC Advances 10, 5088–5097, 2020.    

[37] Fan, Y.; He, Y.; Luo, P.; Chen, X.; Liu, B.; Applied Surface Science 368, 435–442, 2016.

[38] Chu, Q.; Liang, J.; Hao, J.; Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 443, 118–122, 2014.