بهینه‏ سازی فرایند انعقاد ذره‌های میکرونی کک برای سامانه‏ های تصفیه و جداسازی ثقلی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسنده

گروه مهندسی شیمی، پژوهشکده مهندسی شیمی و نفت، پژوهشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران، تهران، ایران

چکیده

حجم چشمگیری از ذره‌های میکرونی کک همراه با پساب واحدهای کک‏زدایی و الفین دفع می‏ شوند و تاکنون روش‏ های جداسازی آن‌ها به عنوان منابع آلاینده زیست ‎محیطی مورد مطالعه قرار نگرفته است. در این مقاله برای اولین بار مناسب ‏ترین کمک منعقدکننده برای جداسازی ذره‌های میکرونی کک انتخاب شد و در ادامه، شرایط بهینه فرایند آزمایشگاهی انعقاد/لخته ‎سازی همزمان این ذره‌ها بر اساس معیار بیش‌ترین تعداد ذره‌های قابل ته نشینی تعیین شد. سپس با فرضیه "تراکم حداکثری" شرایط بهینه این روش بر اساس بیش‌ترین بازدهی سامانه تصفیه یا سامانه جداسازی ثقلی برای ذره‌های کک منعقد شده محاسبه شد. مجموعه آزمایش های هدفمند مطابق روش سطح پاسخ و با استفاده از منعقدکننده‏ های FeSO4، 3(Al2(SO4 و FeCl3 در غلظت‏ های 10، 15 و ppm 20 و pHهای 5، 7 و 9 و همچنین کمک منعقدکننده های پلی اکریل‏ آمید کاتیونی (Zetafloc 7563)، خنثی (Besfloc K300N) و آنیونی (Megafloc 3045PWG) در غلظت‎ های 3، 5 و ppm 7 انجام شد. بر اساس شاخص قطر ذره‌های قابل ته نشینی (μm 21d>)، ضریب‌های یکنواختی و خمیدگی برای مناسب‏ترین شرایط انعقادسازی این ذره‌ها محاسبه شد. نتیجه‌ها نشان داد که با توجه به بار الکتریکی منفی سطح ذره‌های کک، بیش‌ترین حجم ذره‌های قابل ته‌نشینی با بازدهی %96 در حضور منعقدکننده کلرید آهن(III) با غلظت ppm 8، کمک منعقدکننده پلی اکریل آمید آنیونی (Megafloc) با غلظت ppm 2 در 6 pH= تشکیل می‏ شوند. همچنین نتیجه‌ها نشان داد که بر اساس شاخص‏ های یکنواختی و خمیدگی، سولفات آهن(II) مناسب‏ ترین منعقدکننده برای افزایش بازدهی سامانه جداسازی تصفیه است؛ زیرا توزیع قطر ذره‌های منعقد شده باعث ایجاد بیش‌ترین تخلخل در کیک فیلتر شده و زمان عملکرد فیلتر و حجم کیک انباشته را افزایش می ‏دهد. درحالی که در سامانه جداسازی ثقلی، نوع منعقدکننده تاثیری بر بازدهی جداسازی ذره‌های کک منعقد شده ندارد. بر اساس نتیجه‌ها، نسبت بهینه غلظت منعقدکننده به غلظت کمک منعقدکننده برای سامانه‏ های تصفیه و جداسازی ثقلی به ترتیب 3 و کم‌تر از 3 (3-5/1) می ‏باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] Pourabdollah K., Self-Assembled Monolayers, the Agglomeration Binders of Pyrolytic Coke Fines, Powder Technol., 339: 130–138 (2018).
[2] Aladejebi O.A., Monaghan B.J., Reid M.H., Panhuis M., Longbottom R.J., Metallic Iron Effects on Coke Analog Carbon Bonding and Reactivity, Steel Res. Int., 88: 1700039 (2017).
[3] Case P.A., Wheeler M.C., DeSisto W.J., Effect of Residence Time and Hot Gas Filtration on the Physical and Chemical Properties of Pyrolysis Oil, Energy Fuel, 28: 3964–3969 (2014).
[4] Weber S., Briens C., Berruti F., Chan E., Gray M., Stability of Agglomerates Made from Fluid Coke at Ambient Temperature, Powder Technol., 209: 53–64 (2011).
[5] Pietsch W., An Interdisciplinary Approach to Size Enlargement by Agglomeration, Powder Technol., 130: 8–13 (2003).
[6] Merzouk B., Gourich B., Madani K., Vial C., Sekki A., Removal of a Disperse Red Dye from Synthetic Wastewater by Chemical Coagulation and Continuous Electrocoagulation. A Comparative Study, Desalination, 272: 246–253 (2011).
[7] Sharrer M.J., Rishel K., Summerfelt S., Evaluation of Geotextile Filtration Applying Coagulant and Flocculant Amendments for Aquaculture Biosolids Dewatering and Phosphorus Removal, Aquacul. Eng., 40: 1–10 (2009).
[8] Simate G.S., Iyuke S.E., Ndlovu S., Heydenrych M., The Heterogeneous Coagulation and Flocculation of Brewery Wastewater using Carbon Nanotubes, Water Res., 46: 1185–1197 (2012).
[9] Duran A., Monteagudo J.M., Sanmartin I., Garcia-Pena F., Coca P., Treatment of IGCC Power Station Effluents by Physico-Chemical and Advanced Oxidation Processes, J. Env. Manag., 90: 1370–1376 (2009).
[10] حسنوند ا.، هاشم‎آبادی س.ح.، شبیه‌سازی CFD انتقال نیوماتیک ذره‌های پرپلیمر و محاسبه سرعت ته‎نشینی آن‌ها، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1)30: 43 تا 52 (1390).
[11] Teh C.Y., Budiman P.M., Shak K.P.Y., Wu T.Y., Recent Advancement of Coagulation–Flocculation and its Application in Wastewater Treatment, Ind. Eng. Chem. Res., 55: 4363–4389 (2016).
[12] Verma A.K., Dash R.R., Bhunia P., A Review on Chemical Coagulation/Flocculation Technologies for Removal of Colour from Textile Wastewaters, J. Env. Manag., 93: 154–168 (2012).
[13] Bazargan J., Eskandari H.R., Investigating the Influence of Filter Uniformity Coefficient and Effective Pore Size on Critical Hydraulic Gradient and Maximum Erosion of Dispersive and non-Dispersive Samples, J. Water Sci. Res., 5: 13–24 (2013).
[14] Wang L., Gao Q., Li Z., Wang Y., Improved Removal of Quinoline from Wastewater using Coke Powder with Inorganic Ions, Processes, 8: 156 (2020).
[15] Yang Z., Zhuoyue M., Zhihua L., Sitong W., Synthesis and Application of Itaconic Acid Water-Coke Slurry Dispersant, Mater. Sci. Forum., 896: 167–174 (2017).
[16] He Q., Wang R., Wang W., Xu R., Hu B., Effect of Particle Size Distribution of Petroleum Coke on the Properties of Petroleum Coke–Oil Slurry, Fuel, 90: 2896–2901 (2011).
[17] Pourabdollah K., Simultaneous ε-Keggin Al13 Chloride Salt and Anionic Polyacrylamide Coagulation-Flocculation System for Agglomeration of Trimetallic Cr-Ni-Fe Doped Core-Shell Microspheres of Graphitized Coke, Chem. Eng. J., 411: 128583 (2021).
[18] Kusnin N., Syed M.A., Ahmad S.A., Toxicity, Pollution and Biodegradation of Acrylamide – A Mini Review, JOBIMB, 3: 6–12 (2015).
[19] Van Dijk-Looijaard A., Van Genderen J., Levels of Exposure from Drinking Water, Food Chem. Toxicol., 38: 37–42 (2000).
[20] Ghafaria S., Abdul Azizb H., Hasnain Isac M., Zinatizadeh A.A., Application of Response Surface Methodology (RSM) to Optimize Coagulation–Flocculation Treatment of Leachate using Poly-Aluminum Chloride (PAC) and Alum, J. Hazard.  Mater., 163: 650–65 (2009).
[21] Godymchuk A., Papina I., Karepina E., Kuznetsov D., Lapin I., Svetlichnyi V., Agglomeration of Iron Oxide Nanoparticles: pH Effect is Stronger than Amino Acid Acidity, J. Nanopart. Res., 21: 208 (2019).
[22] Al-Gebory L., PinarMengüç M., The effect of pH on particle agglomeration and optical properties of nanoparticle suspensions, J Quant Spectrosc Radiat Transfer, 219: 46–60 (2018).
[23] Saritha V., Srinivas N., Srikanth Vuppala N.V., Analysis and Optimization of Coagulation and Flocculation Process, Appl. Water Sci., 7: 451–460 (2017).
[24] Yukselen M.A., Gregory J., The Effect of Rapid Mixing on the Break-Up and Re-Formation of Flocs, J. Chem. Technol. Biot., 79: 782–788 (2004).
[25] Hurst M., Weber-Shirk M., Lion L.W., Influence of Alum Coagulant dose and Influent Turbidity on Floc Blanket Growth Rate, Steady-State Suspended Solids Concentration, and Turbidity Removal, J. Environ. Eng., 143: 04016081 (2017).
[26] Ojo P., Ifelebuegu A.O., The Impact of Aluminium Salt dosing for Chemical Phosphorus Removal on the Settleability of Activated Sludge, Environments, 5: 88 (2018).
[27] Priyatharishini M., Mokhtar N.M., Study on the Zeta Potential Effect of Artocarpus Heterophyllus Natural-based Coagulant in Wastewater Treatment, IOP Conf Ser: Mater Sci Eng, 991: 012094 (2020).
[28] Abdul Aziz H., Alias S., Assari F., Nordin Adlan M., The use of Alum, Ferric Chloride and Ferrous Sulphate as Coagulants in Removing Suspended Solids, colour and COD from Semi-Aerobic Landfill Leachate at Controlled pH, Waste Manag Res., 25: 556–565 (2007).
[29] Bensadok K., Benammar S., Lapicque F., Nezzal G., Electrocoagulation of Cutting Oil Emulsions using Aluminium Plate Electrodes, J. Hazard. Mater., 152: 423–430 (2008).
[30] Ersoy B., Tosun I., Günay A., Dikmen S., Turbidity Removal from Wastewaters of Natural Stone Processing by Coagulation/Flocculation Methods, Clean, 37: 225–232 (2009).
[31] Gregory J., O'Melia C.R., Fundamentals of flocculation, Crit. Rev. Environ. Contr., 19: 185–230 (1989).

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار