وثيقة
Removal of dissolved organics from oil produced water onto hydrophobic activated carbon.
عناوين أخرى
امتزاز المواد العضوية الذائبة من المياه المصاحبة للنفط على الكربون المنشط الكاره للمياه
الناشر
Sultan Qaboos University.
ميلادي
2023
اللغة
الأنجليزية
الموضوع
الملخص الإنجليزي
Oil produced water (OPW) is produced in huge quantities with limited use for reinjection in oil
wells. This study aims to remove the dissolved oil in terms of chemical oxygen demand (COD)
using hydrophobic activated carbons. Activated carbon (AC) was prepared from date palm leaflets
using NaOH activation. AC was oxidized using concentrated nitric acid, ammonium persulfate,
and hydrogen peroxide to produce ON, OS, and OH, respectively. Alkyl amines including
methylamine (M), dimethylamine (DM), ethylamine (E), diethylamine (DE), and diisopropyl
amine (DIP) were covalently immobilized onto the oxidized carbons to produce hydrophobic
activated carbons via amide coupling. Thermogravimetric analysis (TGA) and Fourier Transform
Infrared (FTIR) show that the immobilization of alkyl amine onto oxidized activated carbons has
a covalent nature. AC possesses a high surface area (588) m2
/g, however, after oxidation and
surface functionalization, the surface area tremendously decreased following the OH > OS > ON
order which is the opposite order of oxidizing agents' power. After functionalization, surface area
and methylene blue (MB) adsorption followed the order of ON series > OS series > OH series as
the percentage of functionalization followed the order of ON series > OS series > OH series. Due
to the high content of -COOH of ON, not all –COOH groups were functionalized due to surface
crowdedness. The unfunctionalized content of –COOH act as hydrophilic barriers between
immobilized chains preventing their adsorption or interaction, unlike the OS series or OH series.
Thus ON series (ONM, ONDM, ONE, ONDE, and ONDIP) in addition to AC and ON were
selected for the treatment of MB. Only AC, ONDM, ONE, and ONDIP were tested for the removal
of aniline blue (AB) and dissolved organics as COD from OPW. pH 7 and pH 5 were found
optimum for the adsorption of MB and AB, respectively. The adsorption of both dyes was faster
on hydrophobic carbons than AC, following a pseudo-second-order kinetic model with the rate of
adsorption increasing with temperature rise. The activation energy, Ea, was < 42 kJ/mol indicating
physical adsorption. Equilibrium adsorption follows L-type isotherms with the adsorption data
fitting well with the Langmuir model. The adsorption capacity for MB follows the order of ONDIP
> ONE > ONDM > AC > ON > ONM > ONDE, while for AB, follows the order: AC > ONDIP >
ONE > ONDM. The thermodynamic parameters showed spontaneous and endothermic adsorption.
Carbon reuse showed better performance for hydrophobic activated carbons than AC.
OPW from Marmul plant (MP sample) is a field sample (COD 1422 mg/L), while Al-Fahl Plant
sample (FP) represents OPW that was separated from oil during transport to Al-Fahl Plant for
exportation (COD 19863 mg/L). MP OPW was completely treated using carbon adsorption, unlike
FP OPW which required FeCl3 flocculation before carbon adsorption because of its high COD
content. For MP sample, the optimum pH for the adsorption was found to be 7.9. ONE shows a
faster removal of COD than AC. The adsorption of COD follows the pseudo-second-order kinetic
model with an enhanced rate of adsorption as the temperature rises. Ea was < 42 kJ/mol indicating
physical adsorption and diffusion-controlled processes. Successive adsorption of COD from MP
OPW shows 100 % removal in the third adsorption cycle while for AC it reaches 85 % removal.
COD in FP sample was coagulated using FeCl3 removing 93.64 % of COD. The residual COD
(1262 mg/L) was efficiently treated using ONE showing 99.81 % of COD removal on successive
adsorption in the second cycle. The overall COD removal from FP OPW reached 99.99 % with the
treated water suitable for use in agriculture in terms of COD.
المجموعة
URL المصدر
الملخص العربي
يتم إنتاج المياه المصاحبة للنفط )OPW )بكميات كبيرة مع استخدام محدود إلعادة الحقن في آبار النفط. تهدف هذه الدراسة إلى إزالة المواد العضية المذابة بمقياس المتطلب الاكسيجيني الكيميائي (COD (باستخدام الكربون النشط الكاره للمياه. تم تحضير الكربون المنشط )AC )من وريقات نخيل التمر باستخدام تنشيط هيدروكسيد الصوديوم. وتم أكسدة AC باستخدام حمض النيتريك المركز وفوق كبريتات الامونيوم ، وفوق أكسيد الهيدروجين إلنتاج ON و OS و OH على التوالي. تم تثبيت أمينات الالكيل بما في ذلك ميثيل أمين )M )، وثنائي ميثيل أمين )DM )، وإيثيل أمين )E )، وثنائي إيثيل أمين )DE )، وثنائي أيزوبروبيل أمين )DIP )تساهميًا على الكربون المؤكسد إلنتاج الكربون المنشط الكاره للمياه عبر اقتران الاميد. وتوضح دراسة TGA و FTIR أن تثبيت ألكيل أمين على الكربون المنشط المؤكسد له طبيعة تساهمية. يمتلك الكربون المنشط مساحة سطح عالية )588( متر لترتيب ا ل مربع / جم ، ومع ذلك ، بعد الاكسدة وتحوير السطح بواسطة الكيل أمين ، انخفضت مساحة السطح بشكل كبير وفقً :OH >OS >ON وهو الترتيب المعاكس لقوة المواد المؤكسدة. بعد تحوير السطح ، اتبعت مساحة السطح وامتصاص MB الترتيب : سلسلة ON >سلسلة OS >سلسلة OH حيث اتبعت النسبة المئوية لتحوير السطح بواسطة الكيل أمين الترتيب: سلسلة OH > سلسلة OS > سلسلة OH. ونظ ًرا للنسبة المرتفعة من مجموعات الكربوكسيل علي ON ، لم يتم التحوير باستخدام الكيل أمين لجميع مجموعات COOH بسبب الازدحام السطحي. ويعمل المحتوى غير المحورمن مجموعات COOH كحاجز محب للمياه يمنع الامتزاز الذاتي أو التجاذب بين مجموغات الالكيل المثبتة، على عكس سلسلة OS أو سلسلة OH. وهكذا تم اختيار سلسلة ON( ONM و ONDM و ONE و ONDE و ONDIP )بالاضافة إلى AC و ON في معالجة الميثيلين الازرق )MB). بينما تم اختبار AC و ONDM و ONE و ONDIP إلزالة الانيلين الازرق )AB )والمواد العضوية المذابة في المياه لمصاحبة للنفط باستخدام قياس COD. ووجد أن 7 pH و 5 pH الامثل المتصاص MB و AB ، على التوالي. وتبين زيادة سرعة امتزاز الاصباغ على الكربون الكاره للمياه عن الكربون المنشط . وتتبع الازالة النموذج الحركي ثنائي الرتبة مع زيادة معدل الامتزاز مع ارتفاع درجة الحرارة. ووجد أن طاقة التنشيط أقل من 42 كيلو جول / مول مما يشير إلى امتصاص فيزيائي. ويتبع منحنى الامتزاز النوع L والذى يتبع بشكل جيد نموذج النجمير. ويتبع الامتزاز الميثيلين الازرق الترتيب: >ONDIP >AC :الترتيب الازرق الانيلين يتبع بينما ONDE >ONM >ON >AC >ONDM >ONE >ONDIP ONE >ONDM. وأظهرت دراسة الديناميكية الحرارية أن الامتزا ًزتلقائى وماص للحرارة. وتبين أن داراسة تدوير الكربون بالكربون المنشط. ً إلمتزاز الصبغات أفضل للكربون المنشط الكاره للمياه مقارنة وتم تجميع عينات المياه المصاحبة للنفط من حقل مرمول )عينة MP )والتي يصل COD فيها 1422 مجم للتر ، بينما عينة ميناء الفحل )FP )تم فصلها عن الزيت الخام أثناء النقل إلى ميناء الفحل للتصدير و يصل COD فيها 19863 مجم للتر.وتمت معالجة المياه لمصاحبة للنفط من حقل مرمول باستخدام امتزاز الكربون بينما احتاجت عينة ميناء الفحل إلي عملية تخثر باستخدام كلوريد الحديد الثالثي قبل امتزاز الكربون الرتفاع COD بها. بالنسبة لعينة MP ، وجد أن الامتزاز الامثل للمواد العضوية المذابة يتم عند الرقم الهيدروجينى .7.9 يُظهر ONE إزالة أسرع لـ COD عن AC. ويتبع امتزاز COD النموذج الحركي من الرتبة الثانية مع تحسن معدل الامتزاز بارتفاع درجة الحرارة. وتقل طاقة التنشيط عن 42 كيلو جول / مول مما يشير إلى الامتزاز فيزيائي.ويُظهر الامتصاص المتتالي لـ COD من من عينة MP إزالة تصل إلي ٪100 في دورة الامتزاز الثالثة بينما تصل نسبة الازالة بالنسبة للكربون المنشط إلى .٪85 وتم تخثر COD في عينة FP باستخدام 3FeCl مع إزالة تصل إلي ٪93.64 من COD. وتمت معالجة الـ COD المتبقي )1262 مجم / لتر( بكفاءة باستخدام ONE الذي أظهر إزالة تصل إلي ٪99.81 من COD فى الامتزاز المتتالي في الدورة الثانية. وبلغت نسبة الازالة الاجمالية للـ COD من من المياه المصاحبة للنفط فى عينة ]ميناء الفحل إلى99.99 ٪ وبالتالي تصبح المياه مناسبة لالستخدام في الزراعة من حيث COD.
قالب العنصر
الرسائل والأطروحات الجامعية