بررسي كارايي بلانكت ايروژلي سيليس براي جذب روغن و آلودگي‌هاي نفتي از آب

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي نساجي

كارشناسي ارشد

ايروژل به‌عنوان يك نانو ساختار پيشرفته، به دليل دارا بودن ويژگي‌هايي مانند تخلخل و سطح مخصوص بالا، چگالي پايين، زيست سازگاري خوب، قابليت استفاده مجدد، امكان بازيابي روغن و قابليت اصلاح آن توسط گروه‌هاي عاملي به‌عنوان يك جاذب مناسب براي حذف آلاينده‌هاي آلي، روغني و نفتي موردتوجه بسياري از پژوهشگران و صنايع قرار گرفته است. پژوهش‌هاي انجام‌گرفته در راستاي حذف آلودگي‌هاي نفتي و روغني محدود به استفاده از گرانول‌هاي ايروژل سيليس آب‌گريز و بررسي برهمكنش‌هاي شيميايي بين جاذب و روغن بوده و به مكانيزم جذب فيزيكي اين تركيبات از طريق حفرات ساختار ايروژل، توجه چنداني نشده است. از طرفي استفاده از سازه ليفي حاوي ايروژل (بلانكت ايروژلي) به‌عنوان جاذب تركيبات نفتي و روغني از آب به شكل بسيار محدود مورد بررسي قرار گرفته است؛ لذا در اين پژوهش جذب تركيبات نفتي و روغني توسط ايروژل سيليس آب‌گريز و بلانكت ايروژلي تهيه شده از آن و لايه بي‌بافت پلي‌پروپيلن مورد بررسي قرار گرفت. به‌منظور بررسي اثر ساختار حفرات و آب‌گريزي ايروژل سيليس بر جذب فيزيكي و شيميايي نفت خام و روغن، با كنترل شرايط سنتز، ذرات ايروژل سيليس با ساختار حفرات و خواص فيزيكي متفاوت و با روش سل- ژل دو‌مرحله‌اي و اصلاح‌كننده تري‌متيل‌كلرو‌سيلان (TMCS) و خشك‌كردن در فشار محيط سنتز شدند. سپس نمونه‌هاي بلانكت ايروژلي به روش سنتز در جاي ذرات ايروژل بر بستر بي‌بافت پلي‌پروپيلن تهيه شدند. ارزيابي خواص فيزيكي، شيميايي و ساختار حفرات ايروژل سيليس و بلانكت ايروژلي و خواص جذب نفت و روغن آن‌ها با استفاده از تصاوير FE-SEM، آزمون‌هاي جذب و واجذب نيتروژن، FTIR و زاويه تماس انجام شد. نتايج نشان دادند كه با كنترل شرايط سنتز، نمونه‌هاي ايروژل با ساختار حفرات و خواص فيزيكي و شيميايي كاملاً متفاوت حاصل شده و ميزان جذب روغن‌موتور توسط نمونه ايروژل آب‌گريز با متوسط اندازه حفرات 29 نانومتر و حجم حفرات cm3/g 02/4 بيش از 5 برابر نمونه ايروژل آب‌دوست با متوسط اندازه حفرات 6 نانومتر و حجم حفرات cm3/g 64/1 است. همچنين افزايش 3 برابري ظرفيت جذب روغن‌موتور براي نمونه ايروژل سيليس آب‌گريز با افزايش متوسط اندازه حفرات و حجم كل حفرات حاصل شد. همچنين در اين پژوهش بلانكت‌هاي ايروژلي با شرايط مختلف سنتز ايروژل، انواع لايه بي‌بافت و با روش‌هاي پوشش‌دهي متفاوت سنتز و مشخصه‌يابي شدند و اثر عوامل مختلف بر ميزان جذب نفت و روغن آن‌ها مورد ارزيابي قرار گرفت. در اكثر پژوهش‌هاي انجام شده، به‌منظور تهيه بلانكت ايروژلي از روش غوطه‌وري لايه منسوج در محيط سل استفاده شده كه حجم بالايي از سل موردنياز بوده و منجر به انسداد حفرات بزرگ منسوج در روش سنتز در‌جا توسط ذرات ايروژل مي‌شود كه انتقال جرم سيال نفت و روغن را به درون سازه ليفي حاصل دشوار كرده و كارايي عملكرد بلانكت ايروژلي به‌عنوان جاذب را بسيار محدود مي‌سازد. در پژوهش حاضر براي تهيه بلانكت ايروژلي به روش سنتز درجا از روش اسپري كردن محلول سل بر روي منسوج استفاده شد كه منجر به حفظ حفرات ماكرومتري منسوج و سهولت انتقال جرم سيال روغن يا نفت به درون بلانكت ايروژلي شده و جذب روغن‌موتور نمونه حاصل نسبت به نمونه بلانكت تهيه شده به روش مرسوم غوطه‌وري بيش از 60% بهبود يافت. در شرايط بهينه، ميزان جذب نفت خام بلانكت ايروژلي حاصل نسبت به ذرات ايروژل و لايه بي‌بافت شاهد به ترتيب 106% و 45% افزايش نشان داد. همچنين با طراحي سازه ليفي سه‌لايه شامل دو لايه بي‌بافت و بلانكت ايروژلي، ميزان جذب نفت خام توسط بلانكت ايروژلي تا 25% و لايه بي‌بافت شاهد تا 80% بهبود يافت.

215684

شيمي نساجي

مهندسي نساجي

دانشگاه صنعتي اصفهان

مصطفي يوسفي، حسين فشندي

زهرا طالبي مزرعه‌شاهي، پرهام سلطاني