MTBE

[mona.p]

بررسي روشهاي حذف MTBE از آبهاي سطحي و زيرزميني

مقاله دریافتی از سایت ECHEMICA
​

 

[mona.p]

چكيده
با توجه به رشد روزافزون مصرف MTBE در كشور و آلايندگي اين ماده لزوم بررسي روشهاي حذف اين ماده از آبهاي سطحي و زيرزميني به چشم مي خورد . بررسي ها نشان داد 4 روش به منظور حذف اين ماده وجود دار د. اين روشها شامل
عريان سازي توسط هوا،
جذب با استفاده از كربنفعال شده،
اكسيداسيون شيميايي،
غشاهاي فيبري ميان تهي
هستند كه با توجه به شرايط محيطي و عملياتي مورد استفاده قرار م يگيرند . در اين تاپیک اين روشها بطوركلي بررسي شده و مزايا و معايب
و زمان بكارگيري هر روش نيز ارايه شده است و مشخص شده است كه روش عريان سازي و غشاي فيبري ميان تهي روشهاي موثرتري هست ند .
​

 

[mona.p]

متيل ترشيو بوتيل اتر MTBE يك تركيب آلي فرار است كه به عنوان افزودني در بنزين مورد استفاده قرار مي گيرد و بيشتر از تركيب متانول و ايزوبوتيلن حاصل مي شود . از سال 1970 اين ماده در ايالات متحده آمريكا به عنوان بالا برنده عدد اكتان جايگزين سرب شد . در ابتدا 8% حجم بنزين را به خود اختصاص داد اما پس از 1980 به دليل فراهم كردن اكسيژن بيشتر د ر طول مدت احتراق در حدود % 15- 11 حجم بنزين را تشكيل داد.
علاوه بر افزايش عدد اكتان، از انتشار گاز كربن دي اكسيد ، كربن مونواكسيد و گاز اوزون موجود در تروپوسفر جلوگيري كرده و باعث بهبود كيفيت هوا مي گردد .
هزينه پايين، سهولت توليد ، سهولت بكارگيري ، داشتن مشخصات مطلوب در مخلوط شدن با بنزين و حمل و نقل آسان،
اين ماده را به ماده اي پر مصرف تبديل كرده است .

 

[mona.p]

هر چند اين ماده به منظور بهبود عمل احتراق به بنزين اضافه مي شو د، اما باعث آلودگي آبهاي سطحي و زيرزميني م يگرد د.
اين ماده به شيوه ه اي مختلف نظير نشت تانكهاي انبارسازي مواد نفتي در زيرزمين، پمپهاي بنزين، توليد و
خطوط لوله و غيره وارد آبها شده و آنها را آلوده مي كند .
انحلال پذيري زياد در آب، جذب بسيار كم در خاك و مقاومت در مقابل تخريب نسبت به ديگر تركيبات آ لي فرار، تمايل به ماندن اين ماده در محيط زيست خصوصا آب را افزايش مي دهد . به دليل كاربرد وسيع و خصوصيات آن دومين ماده آلاينده شناخته شده در نمونه هاي آب زيرزميني و سطحي معرفي شده است .

 

[mona.p]

روشهای حذف MTBE

روشهای حذف MTBE

عريان سازي توسط هوا ( Air stripping)
​

عريان سازي توسط هوا شامل برخورد پيوسته اي بين آب آلوده شده توسط MTBEو ديگر هيدروكربن هاي موجود در بنزين با استفاده از حجم زيادي از هوا ميباشد.
اين كار به منظور انتقال كسر بزرگي از تركيبات آلي به داخل فاز هوا انجام مي گيرد .
بازدهي دفع اين آلاينده ها تابعي از طراحي برج و ثابت هنري آلاينده ها(H ) است.
مشكل اين روش لزوم حذف MTBEاز هواي خروجي از برج میباشد كه نياز استفاده از اين فرآيند بستگي به مقررات مربوط به انتشار مواد آلاينده در هوا دارد .
بررسي هاي انجام شده بر روي تعدادي از برجها نشان مي دهد كه برجهاي پرشده كارايي بهتري دارند .
روشهاي متعددي به منظور دفع MTBE از هواي خروجي برج وجود دارد كه شامل
جذب از فاز بخار توسط كربن فعال شده ،
اكسايش كاتاليستي ،
اكسايش حرارتي و
FILTERATION زيستي هستند .

 

[mona.p]

جذب از فاز بخار با استفاده از كربن فعال شده

جذب از فاز بخار با استفاده از كربن فعال شده

جذب از فاز بخار با استفاده از كربن فعال شده به اين شكل انجام مي شود كه بخارات VOC از ميان بستري از كربن فعال شده دانه اي شكل ( GAC ) براي از بين بردن تركيبات آلي فرار از جريان گاز با استفاده از جذب فيزيكي هوا با بازدهي بسيار بالا بكار مي رود .

 

[mona.p]

روش اكسايش كاتاليستي

روش اكسايش كاتاليستي

اما در روش اكسايش كاتاليستي تركيبات آلي فرار وارد شده به هوا ، از روي بستر كاتاليست در دماي بالاي 200 درجه سانتیگراد به منظور اكسيد كردن تركيبات آلي به H2O و CO2 عبور مي كنند و اكسايش حرارتي شامل دو تكنولوژي دفع حرارتي نظير موتور احتراق داخلي و كوره ها مي باشد كه به منظور اكسيد كردن MTBE ديگر هيدروكربن ها و تبديل آنها به H2O و CO2 بكار مي روند و بازدهي خوبي از خود به جاي گذاشته اند .
موتورهاي احتراق داخلي در دبي هاي كمتر و كوره ها در دبي هاي بالاتر از 8/ 5 - 85 (m 3/ hr ) مورد استفاده قرار ميگيرند .
اما بر خلاف اكسيدكننده هاي كاتاليستي، در در جه حرار تهاي بسيار بالا ( حدود 750 درجه سانتیگراد) نيز مي توانند مورد استفاده قرار گيرند.

 

[mona.p]

*****اسيون زيستي فاز گاز

*****اسيون زيستي فاز گاز

FILTERATION زيستي فاز گاز شامل تخريبMTBE توسط تعداد معدودي از باكتريها است .
هر چند ميزان پيشرفت كشت ميكروب براي تخريب MTBE در سيستم هاي ناسازگار با آب و هوا بسيار آهسته است ، ليكن اين باكتريها به عنوان يك زير لايه و براي تبديلMTBE به تركيباتي نظير CO2 وH2O بكار مي روند .

 

[mona.p]

روش مناسبتر

روش مناسبتر

بسته به شرايط عملياتي ، از بين روشهاي ذكر شده روش مناسب تر انتخاب مي گردد .
به طور مثال در دبي هاي بالاتر( بيشتر از 100 gpm *****اسيون زيستي فاز گاز از نظر هزينه اي مناسبترين روش است و براي دبي جريان پايين تر، اكسيداسيون حرارتي با بازيافت حرارتي براي پيش گرم كردن آب نفوذي به داخل برج مناسبتر مي باشد .
لازم به ذكر است كه GAC از نظر هزينه مناسب نيست ، مشر وط بر اين كه ميزان MTBE موجود در آب بسيار كم بوده و عمل جذب كمتري مورد نياز باشد

 

[mona.p]

نکته

نکته

ا ز نكات مهم در اين طراحي ، ثابت هنري است و تعيين اين ثابت بر روي پارامترهاي مختلف برج تأثير مي گذارد .
به طور كلي در درجه حرارت هاي بالاتر و فشارهاي عملياتي پايين تر، فاكتور عريان سازي با افزايش ثابت هنري و ضريب انتقال جرم، افزايش يافته و حجم هواي مصرفي و حجم برج و در نتيجه هزينه ها كاهش خواهد يافت.
مطالعات نشان مي د هد درجه حرارت نسبت به كاهش فشار تأثير بسيار مهمتري برروي بازدهي خواهد داشت.

 

[mona.p]

معایب

معایب

معايب اين روش

• دفع MTBE موجود در هواي خروجي از برج در صورت نياز،
• ته نشيني مقادير زيادي از يونهاي آهن، منيزيم، كلسيم آب موجود در برج كه نيازمند خاموش كردن سيستم به منظور شستشوي آن توسط يك محلول اسيدي يا تعويض پكينگ ها به جاي شستشوي برج ،
• كاهش كارايي برج به دليل رشد زيستي (بيولوژيكي) در پكينگ ها است .

 

[mona.p]

دومین روش حذف MTBE

دومین روش حذف MTBE

2- فرآيندهاي جذب
فرآيند جذب، تماس بين سطح جاذب با فاز مايع است كه انتقال جرم از فاز مايع به فاز جامد صورت ميگيرد .
به منظور حذف MTBE آب در تماس با سطح جاذبي كه از جنس كربن فعال شده است قرار گرفته و MTBE توسط سطح جاذب جذب مي شو د. كربن فعال شده تشابه زيادي به تركيبهاي آلي دارد و بصورت منحصر بفردي در از بين بردن تركيبات آلي از آبهاي آلوده شده و يا جريانهاي گاز مؤثر است .
اين ماده از موادي كه در اثر عوامل طبيعي به وجود آمده و داراي كربن زيادي هستند ، ساخته مي شود به اين صورت كه مواد كربن دار را به شكل پودردر آورده و در درجه حرارت بالا گرم ميكنند . اين كار باعث افزايش سطح ويژ ه و تشابه بيشتر آنها به تركيبهاي آلي
مي گردد .
بجز اين جاذب، جاذب هاي ديگري نيز هستند كه با استفاده از رزينهاي پليمري و غربالهاي مولكولي ساخته شده اند . اما اين جاذب تنها جاذبي است كه داده هاي ايزوترم جذب آن در دسترس بوده و قادر است به طور متناوب تجديد شود .
اطلاعات به دست آمده نشان مي دهد كربن فعال شده كه منبع آن نارگيل است براي جذب MTBE از آب آلوده شده مناسبتر است. ايزوترم هاي جذب اين ماده بر اساس مدل فردليش ( Freundlich ) شبيه سازي شده اند بطوري كه ميزان جذب در غلظتهاي بالاتر كاهش مي يابد.

 

[mona.p]

مزایای استفاده از کربن فعال شده

مزایای استفاده از کربن فعال شده

لازم به ذكر است كه كربن فعال شده با استفاده از بخار قابل بازيابي بوده و به منظور تسهيل عمليات بازيابي و كاهش هزينه نسبت به تعويض ، جاذب به خارج از مكان جذب منتقل مي گردد . انجام بهتر عمل جذب با استفاده ا ز تعداد بيشتري بستر بصورت سري يا موازي انجام خواهد شد به اين صورت كه بستر اول تا زماني كه به نقطة شكست برسد مورد استفاده قرار گرفته و وقتي بستر به نقطه شكست رسيد بستر دوم جايگزين آن شده تا در اين فاصله بستر اول بازيابي گردد . گاهي اوقات آبي كه توسط MTBE آلوده شده ممكن است شامل مواد آلي ديگري نيز كه براي قرار گرفتن در مكانهاي جذب با يكديگر رقابت مي كنند بطور مثال VOC هاي حل شده مانند بنزن به آساني جانشين MTBE در GAC شده باعث خروج مقادير زيادي MTBE از برج شده و كارايي عمل جذب را كاهش مي دهند
بطوريكه هزينة مربوط به MTBE
110 تا 560 % بيشتر از دفع بنزن و مواد آلي سبكتر است .

 

[mona.p]

روشهای حذف MTBE

روشهای حذف MTBE

3- اكسيداسيون شيميايي
فرآيند ازنه كردن (O zonation ) فرآيندي است كه ازن به تنهايي يا در تركيب با پراكسيد هيدروژن، پتانسيلي را براي اكسيد كردن تركيبات آلي مانند MTBE فراهم كرده و اين ماده را به H2O و CO2
تبديل ميكند .
ازن ممكن است بطور مستقيم با تركيبات آلي واكنش داده و باعث تجزية گونه هاي واكنش پذير توليدي مانند راديكال (• OH ) هيدروكسيل شود و واكنش هاي اكسيد شدن را كنترل كند .

 

[imannasa2000]

مقایسه اتانول و MTBE و کاربرد آنها به عنوان افزودنی بنزین

مقایسه اتانول و MTBE و کاربرد آنها به عنوان افزودنی بنزین

مقایسه اتانول و MTBE و کاربرد آنها به عنوان افزودنی بنزین

برای دانلود مقالات و جزوات و پروژه های بیشتر به آدرس زیر بروید:
[FONT=&quot]http://www.imannasa2000.blogfa.com[/FONT]​

نظر یادتون نره دوستان عزیز​

 

[mona.p]

3- اكسيداسيون شيميايي

3- اكسيداسيون شيميايي

كاهش هزينه هاي عملياتي و نصب ، تنها با گسترش و توسعة ژنراتورهاي توليد كنندة ازن در مقياس زياد امكان پذير بوده و با اين روش دفع تركيباتي كه با استفاده از روشهاي ديگر مشكل و پرهزينه است، امكان پذير خواهد شد .
راديكال هيدروكسيلي كه در اين فرآيند عمل اكسيد شدن را به عهده دارد به دليل واكنش پذيري بالا يك مادة بسيار اكسيدكننده است كه خاصيت انتخاب پذيري نسبت به تركيبات آلي ندارد . افزودن پراكسيد هيدروژن H2O2 به O3 در آب، راديكال هاي هيدروكسيل توليد كرده و در نتيجه باعث بالا رفتن قدرت اكسيدكنندگي در سيستم شده ، سرعت و درجة تخريب MTBE را افزايش مي دهد .
همچنين وجود مواد آلي ديگر باعث كاهش كارايي عمل اكسايش شده و تشكيل محصولات فرعي ناشي از ناقص بودن عمل اكسايش بر اين نگراني ها مي افزايد زيرا ممكن است ميزان آلايندگي و سمي بودن محصولات فرعي بيش از مواد اوليه باشد.
​

 

[mona.p]

استفاده از راکتور CSTR در روش اکسیداسیون

استفاده از راکتور CSTR در روش اکسیداسیون

از جمله نكاتي كه بايد در نظر گرفته شود نحوه طراحي و موارد مهم در آن است. واكنش اكسايش MTBE در حالت پايدار ، در راكتور هاي CSTR به شكل سري و متصل به يك ژنراتور توليد كنندة ازن انجام مي گيرد .
علت بكارگيري اين راكتور بالا بردن تعداد برخوردها بين آلاينده هاي آلي مانند MTBE و راديكال هيدروكسيل است .
دما بايد در حين انجام واكنش كنترل شده و دبي جريان و غلظت واكنش دهنده ها در ورودي و خروجي راكتور تعيين گردد. اين عمل به منظور فراهم كردن زمانهاي اقامت و درصد تبديل براي محاسبة سرعت واكنش انجام مي گيرد.
​

 

[mona.p]

مزایا و معایب روش اکسیداسیون

مزایا و معایب روش اکسیداسیون

بطور كلي مزاياي اين روش:

• تخريب MTBE و دفع آن از محيط زيست،

• عدم نياز به دفع اين ماده از هواي خروجي و يا مصرف پسماندهاي اتفاقي ،

• بهينه تر بودن اين روش در مقايسه با ديگر روشها در دبي هاي جريان بالاتر،

• عدم نياز به كلرينه كردن آب آشاميدني

و معايب آن:

• تشكيل مواد واسطه در طول عمل اكسايش بعلاوة تركيبات از آب به اكسيدكنندة ديگر مانند برومات ،

• كمبود مطالعات انجام شده و نتايج تجربي،

• بازدهي پايين دفع MTBE به دليل وجود مواد آلي و معدني در آب
  

• بهينه نبودن اين روش در دبي هاي كم

 

[msn_syst3m]

ممنون میشیم PDF رو هم لطف کنید