سنتز مونت موریلونیت اصلاح شده با هگزادسیل تری متیل آمونیوم بروماید (HDTMA-Br) به عنوان یک جاذب کارآمد به منظور حذف آلاینده های آب همراه چاه نفتی

پنداشته, علیرضا; عظیمی, سیده کبری

سنتز مونت موریلونیت اصلاح شده با هگزادسیل تری متیل آمونیوم بروماید (HDTMA-Br) به عنوان یک جاذب کارآمد به منظور حذف آلاینده های آب همراه چاه نفتی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

دانشکده شیمی و مهندسی شیمی، دانشگاه گیلان،گیلان، ایران

چکیده

در این پژوهش، مونتموریلونیت اصلاح شده با هگزادسیلتریمتیلآمونیوم بروماید (HDTMA-Br) از روش واکنش سدیم مونتموریلونیت با سورفکاتنت HDTMA-Br، تهیه شد. ساختار جاذب با استفاده از روش‌های FT-IR، TGA،PSD ،BET، XRD، FESEM و TEM شناسایی شد. در ادامه، کارایی جاذب اصلاحشده به منظور حذف آلاینده‌های آب همراه چاه نفتی شامل کاهش اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (COD)، اکسیژن مورد نیاز زیستی (BOD)، مواد جامد معلق(TSS)، نفت و چربی و کدورت از آب همراه نفتی مورد بررسی قرار گرفت. ظرفیت تبادل 200 درصد برای مونتموریلونیت اصلاح شده به‌دست آمد. بیشینه حذف COD در شرایط بهینه دوز جاذب 3/0 گرم، pH 7 و زمان تماس 45 دقیقه 04/92 درصد به‌دست آمد. از برتری‌های این روش میتوان به ارزان، ایمن بودن، و قابلیت استفاده مجدد جاذب، زمان کوتاه انجام تصفیه، ظرفیت جذب بالا، جداسازی آسان جاذب از محیط واکنش اشاره نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

تصفیه آب و پساب

مراجع

[1] حقیقی‌فرد جعفرزاده ن.ا.، فرهنگ م.، آلودگی دریا، انتشارات آوای قلم، (1385).

[2] دانشفر م.ا.، ارجمند م.، پهلوان زاده ح.، قدمی ا.، قدم ج.، بررسی و انتخاب سیستم مناسب تصفیه آب تولیدی همراه نفت برای استفاده در سکوهای نفتی، ماهنامه علمی- ترویجی اکتشاف و تولید نفت و گاز، 114: 52 تا 61 (1393).

[3] Padervand M., Ghasemi S., Hajiahmadi S., Wang C., K₄Nb₆O₁₇/Fe₃N/α-Fe₂O₃/C₃N₄ as an Enhanced Visible Light-Driven Quaternary Photocatalyst for Acetamiprid Photodegradation, CO₂ Reduction, and Cancer Cells Treatment, Appl. Surf. Sci., 544: 148939 (2021).

[4] Padervand M., Gholami M.R., Removal of Toxic Heavy Metal Ions from Waste Water by Functionalized Magnetic Core–Zeolitic Shell Nanocomposites as Adsorbents, Environ Sci Pollut Res., 20: 3900–3909 (2013).

[5] Padervand M., Salari H., Ahmadvand S.S., Gholam M.R., Removal of an Organic Pollutant from Waste Water by Photocatalytic Behavior of AgX/TiO₂ Loaded on Mordenite Nanocrystals, Res. Chem. Intermed., 38: 1975–1985 (2012).

[6] Padervand M., Rhimi B., Wang C., One-Pot Synthesis of Novel Ternary Fe₃N/Fe₂O₃/C₃N₄ Photocatalyst for Efficient Removal of Rhodamine B and CO₂ Reduction, J. Alloys Compd., 852: 156955 (2021).

[7] Padervand M., Lichtfouse E., Didier Robert Wan C., Removal of Microplastics from the Environment. A Review, Environ. Chem. Lett., 18: 807–828 (2020).

[8] Padervand M., Tasviri M., Gholam M.R., Effective Photocatalytic Degradation of an Azo Dye over Nanosized Ag/AgBr-Modified TiO₂ Loaded on Zeolite, Chem. pap., 65: 280–288 (2011).

[9] Padervand M., Heidarpour H., Goshadehzehna M., Hajiahmadi S., Photocatalytic Degradation of 3-Methyl-4-Nitrophenol over Ag/AgCl-Decorated/[MOYI]-Coated/ZnO Nanostructures: Material Characterization, Photocatalytic Performance, and in-Vivo Toxicity Assessment of the Photoproducts, Environ. Technol. Innov., 21: 101212 (2021).

[10] پادروند م.، جلیلیان ا.، فوتوکاتالیست دوتایی صفحه‌ای شکل AgBr-Bi₂₄Br₁₀O₃₁ با فعالیت بالا تحت نور مرئی، شیمی و مهندسی شیمی ایران، 38: 77-83 (1398).

[11] پادروند م.، الهی فرد م.ر.، ساختارهای اصلاح شده هسته (مغناطیس) ـ لایه (زئولیتی) با قابلیت حذف یون‌های فلزهای سنگین از پساب‌ها، شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1)37: 125-131 (1397).

[12] Fakhru’l-Razi A., Pendashteh A., Chuah Abdullah L., Radiah Awang Biak D., Siavash Madaeni S., Zainal Abidin Z., Review of Technologies for Oil and Gas Produced Water Treatment, J. Hazard. Mater., 170: 530-551 (2009).

[13] McBride M.B., Pinnava I.J., Mortland M.M., “Advances in Environmental Science and Technology”, John Wiley, New York, USA, (1977).

[14] Boyd S.A., Lee J.F., Mortland M., Attenuating Organic Contaminant Mobility by Soil Modification, Nature, 333: 345-347 (1988).

[15] Evans J.C., Pancoski S.E., Organoclay Modified Clays, Transp. Res. Rec., 1219: 160-168 (1989).

[16] Moazed H., Viraraghavan T., Asce F., Removal of Oil from Water by Bentonite Organoclay, Practice periodical of hazardous, toxic, and radioactive waste management, 9: 130-134 (2005).

[17] Carvalho M.N., Da Motta M., Benachour M., Sales D.C.S., Abreu C.A.M., Evaluation of BTEX and Phenol Removal from Aqueous Solution by Multi-Solute Adsorption Onto Smectite Organoclay, J. Hazard. Mater., 239(240): 95-101 (2012).

[18] Zheng S., Sun Z., Park Y., Ayoko G.A., Frost, R.L., Removal of Bisphenol A from Wastewater by Ca-Montmorillonite Modified with Selected Surfactants, Chem. Eng. Sci., 234: 416-422 (2013).

[19] Park Y., Sun Z., Ayoko G.A., Frost R.L., Bisphenol A Sorption by Organomontmorillonite: Implications for the Removal of Organic Contaminants from Water, Chemosphere, 107: 249-256 (2014).

[20] Mota M.F., Rodrigues M.G.F., Machado F., Oil-Water Separation Process with Organoclays: A Comparative Analysis, Appl. Clay Sci., 99: 237-245 (2014).

[21] El-Zahhar A.A., Al-Hazmi G.A., Organically Modified Clay for Adsorption of Petroleum Hydrocarbons, Eur. Chem Bull., 4(2): 87-91 (2015).

[22] Rathnayake S.I, Xi Y, Frost R.L, Ayoko G.A., Environmental Applications of Inorganiceorganic Clays for Recalcitrant Organic Pollutants Removal: Bisphenol A, J. Colloid Interface Sci., 470: 183-195 (2016).

[23] Nourmoradia H., Nikaeena M., Khiadani (Hajian) M., Removal of Benzene, Toluene, Ethylbenzene and Xylene (BTEX) from Aqueous Solutions by Montmorillonite Modified with Nonionic Surfactant: Equilibrium, Kinetic and Thermodynamic Study, Chem. Eng. Sci., 191: 341-348 (2012).

[24] Baskaralingam P., Pulikesi M., Elango D., Ramamurthi V., Sivanesan S., Adsorption of Acid Dye onto Organobentonite, J. Hazard. Mater., 128: 138-144 (2006).

[25] Chang K.C., Lai M.C., Peng C.W., Chen Y.T., Yeh J.M., Lin C.L., Yang J.C., Comparative Studies on the Corrosion Protection Effect of DBSA-Doped Polyaniline Prepared from in Stiu Emulsion Polymerization in the Presence of Hudrophilic Na⁺-MMT and Organophilic Organo-MMT Clay Platelets, Electrochim. Acta., 51: 5645-5653 (2006).

[26] Eren E., Afsin B., Onal Y., Removal of Lead Ions by Acid Activated and Manganese Oxide-Coated Bentonite, J. Hazard. Mater., 161: 677-85 (2009).

[27] Park Y., Ayoko G.A., Kurdi R. Horvath E., Kristof J., Frost R.L., Adsorption of Phenolic Compounds by Organoclays: Implications for the Removal of Organic Pollutants from Aqueous Media, J. Colloid Interface Sci., 406: 196-208 (2013).

[28] Cheng P., Qiu J., Gu M., Shangguan W., Synthesis of Shape-Controlled Titania Particles from a Precursor Solution Containing Urea, Mater. Lett., 58: 3751-3755 (2004).

[29] Tan X., Liu F., Hu L., Reed A.H., Furukawa Y., Zhang G., Evaluation of the Particle Sizes of Four Clay Minerals, Appl. Clay Sci., 135: 313-324 (2017).

[30] Alshabanat M., Al-Arrash A., Mekhamer W., Polystyrene/Montmorillonite Nanocomposites: Study of the Morphology and Effects of Sonication Time on Thermal Stability, J. Nanomater., 2013: 650725 (2013).

[31] Cervantes-Uc J.M., Cauich-Rodriguez J.V., Vazquez-Torres H., Garas-Mesias L.F., Paul D.R., Termal Degradation of Commercially Available Organoclays Studied by TGA-FT-IR, Thermochim. Acta., 457: 92-102 (2007).

[32] Hasanzadeh R., Abbasi Sourakia B., Pendashteh A., Khayati G., Fakhru’l-Razi A., Application of Isolated Halophilic Microorganisms Suspended and Immobilized on Walnut Shell as Biocarrier for Treatment of Oilfield Produced Water, J. Hazard. Mater., 400: 123197 (2020).

[33] SW-846 Test Method 9070A: n-Hexane Extractable Materials (HEM) for Aqueous Samples, Environmental Protection Agency.

[34] SW-846 Test Method 9071B: n-Hexane Extractable Material (HEM) for Sludge, Sediment, and Solid Samples, Environmental Protection Agency.

[35] EPA Method 1664 Revision A for Determination of Oil and Grease and Non Polar Material in EPA's Wastewater and Hazardous Waste Programs, Environmental Protection Agency.

[36] Mir N.A., Haque M., Khan A., Muneer M., Vijayalakshmi S., Photocatalytic Degradation of Herbicide Bentazone in Aqueous Suspension of TiO₂: Mineralization, Identification of Intermediates and Reaction Pathways, Environ. Technol., 35: 407-415 (2014).

[37] Mirmasoomi S.R., Mehdipour Ghazi M., Galedari M., Photocatalytic Degradation of Diazinon Under Visible Light using TiO₂/Fe₂O₃ Nanocomposite Synthesized by Ultrasonic-Assisted Impregnation Method, Sep. Purif. Technol., 175: 418-427 (2016).

[38] Fathinia S., Fathinia M., Rahmani A.A., Khataee A., Preparation of Natural Pyrite Nanoparticles by High Energy Planetary Ball Milling as a Nanocatalyst for Heterogeneous Fenton Process, Appl. Surf. Sci., 327: 190-200 (2015).

[39] Khodami Z., Nezamzadeh-Ejhieh A., Investigation of Photocatalytic Effect of ZnO-SnO₂/Nano Clinoptilolite System in the Photodegradation of Aqueous Mixture of 4-Methylbenzoic acid/2-Chloro-5-Nitrobenzoic Acid, J. Mol. Catal. A Chem., 409: 59-68 (2005).

[40] Yang L., Zhou Z., Xiao L., Wang X., Chemical and Biological Regeneration of HDTMA-Modified Montmorillonite after Sorption with Phenol, Environ. Sci. Technol., 37: 5057-5061 (2003).

[41] Han R., Ding D., Use of Rice Husk for the Adsorption of Congo Red from Aqueous Solution in Column Mide, Bioresour. Technol., 99: 2938-2944 (2008).

[42] Langmuir, I., The Adsorbtion of Gases on Plane Surfaces of Glass, Mica and Platinum, J. Am. Chem. Soc., 40(9): 1361-1403 (1918).

[43] Bulut E., Ozacar˙M., Sengil I.A., Equilibrium and Kinetic Data and Process Design for Adsorption of Congo Red onto Bentonite, J. Hazard. Mater., 154: 613-622 (2008).

[44] Ho Y.S., McKay G.A., Comparison of Chemisorption Kinetic Models Applied to Pollutant Removal on Various Sorbents, Process Saf. Environ. Prot., 76(4): 332-340 (1998).

[45] Kodama T., Harada Y., Ueda M., Shimizu K., Shuto K., Komarneni S., Selective Exchange and Fixation of Strontium Ions with Ultrafine Na-4-mica, Langmuir, 17: 4881-4886 (2001).

[46] Kuo S., Lotse G., Kinetics of Phosphate Adsorption and Desorption by Hematite and Gibbsite1, Soil Sci., 116: 400-406 (1974).