Study of Photocatalytic Treatment of Produced Water From Oil Fields Using Zinc Oxide Nanorods
| العنوان بلغة أخرى: |
دراسة استخدام المحفز الضوئي لأعمدة أكسيد الخارصين النانونية لمعالجة الماء المصاحب للنفط |
|---|---|
| المؤلف الرئيسي: | الصباحي، جمال بن ناصر (مؤلف) |
| مؤلفين آخرين: | Al Abri, Mohammed Zaher (Advisor) |
| التاريخ الميلادي: |
2018
|
| موقع: | مسقط |
| الصفحات: | 1 - 150 |
| رقم MD: | 971266 |
| نوع المحتوى: | رسائل جامعية |
| اللغة: | الإنجليزية |
| الدرجة العلمية: | رسالة دكتوراه |
| الجامعة: | جامعة السلطان قابوس |
| الكلية: | كلية الهندسة |
| الدولة: | عمان |
| قواعد المعلومات: | Dissertations |
| مواضيع: | |
| رابط المحتوى: |
عدد مرات التحميل
39
| المستخلص: |
تعتبر المياه المنتجة من حقول النفط من أكبر النفايات السائلة حول العالم المرتبطة بأنشطة التنقيب عن النفط والغاز وتشغيله. تتمحور هذه الدراسة حول استخدام أعمدة أكسيد الخارصين النانونية على ركائز الزجاج ومقدرتها على تكسير الملوثات السامة باستخدام أشعة الشمس. إن المكونات الموجودة في المياه المنتجة معقدة وتتفاوت من موقع لآخر. في البداية تم اختبار المياه المصاحبة للنفط وتحديد الملوثات الموجودة فيها عن طريق استخدام أجهزة فصل المركبات الكروماتوجرافي. الدراسات السابقة أوردت احتواء المياه المصاحبة للنفط على العديد من الهيدروكربونات المتسلسلة والعطرية ومركبات الفينول والغازات المذابة والبوليمرات وغيرها. هناك عدة طرق تقليدية متوفرة في السوق لمعالجة المياه وتنفذ صناعيا على مستوى حقول النفط والغاز. من الأمثلة على ذلك الترشيح الغشائي، والكلورة، والتعويم الهوائي، والتناضح العكسي والطرد المركزي والتبادل الأيوني. لا توجد طريقة علاج واحدة يمكن أن تعمل على إزالة كل الملوثات الموجودة في الماء المصاحب للنفط. تعتبر سلطنة عمان واحدة من الدول المنتجة للنفط مع ما يقرب من 5 ملايين برميل من المياه المنتجة المصاحبة لاستخراج النفط الخام يوميا. عادة ما يعاد حقن هذه المياه إلى الطبقات الجوفية العميقة بعد معالجتها أو التخطيط لإعادة استخدامها لأغراض صناعية وغيرها من الاستخدامات الأخرى. تزداد تكلفة معالجة المياه مع مرور الوقت، ويتسارع إنتاج المياه من خلال التوسع في عمليات التنقيب عن النفط والغاز والزيادة في أعمار آبار النفط. إيجاد طرق مبتكرة لمعالجة المياه الملوثة هو مطلب ضروري وحاجة ماسة وضرورة للحد من تكلفة رأس المال والتكلفة التشغيلية والتشريعات المتعلقة بسلامة البيئة وديمومتها. حظيت عمليات الأكسدة المتقدمة باهتمام كبير ويجزم أن لها مساهمة فاعلة في سلامة البيئة وتقدم حلولا للمشاكل الحرجة. طرق الأكسدة التقليدية تتطلب استخدام مواد كيميائية أكسجينية تفاعلية وهذه بالتالي تزيد من الكلفة إضافة إلى الزيادة في الانبعاثات الكربونية من حقول النفط والغاز. طريقة الأكسدة باستخدام المحفز الضوئي هو إحدى طرق الأكسدة المتقدمة التي تم تعديلها وتتم عن طريق توليد الإلكترونات السالبة والثقوب الموجبة في أشباه الموصلات لإمكانية تكوين عمليات الأكسدة والاختزال باستخدام ضوء الشمس كمصدر طاقة لتكوين مواد شديدة التفاعل مع الملوثات العضوية. أكسيد الخارصين هو من أشباه الموصلات واسعة النطاق (3.37 الكترون فولت) ويتصف بملائمته كمادة محفزة. يعتبر أكسيد الخارصين من المحفزات الضوئية المعتمدة على طريقة الاستفادة من المساحات الكبيرة لجعل هذه العمليات أكثر كفاءة. تستخدم الذرات النانونية الحرة في عمليات التنظيف من الملوثات لكنها ليست عملية في التطبيقات الصناعية. تصنف أعمدة أكسيد الخارصين بأنها ذات مساحات تفاضلية معززة عند مقارنتها بمثيلاتها من الذرات النانونية وكذلك يمكن تثبيتها على أنواع متعددة من الركائز مثل الزجاج والورق والأغشية المتعددة والحديد والسيراميك والخشب وغيرها. حصلت أعمدة أكسيد الخارصين المطلية على ركيزة الزجاج على الكثير من الاهتمام والمتابعة. يتم طريقة عملها من خلال إنتاج أنواع الأكسجين عالية التفاعل عند تسليط الضوء الشمسي عليها وبالتالي تتفاعل هذه المنتجات مع الملوثات السامة وتحطمها إلى منتجات غير ضارة مثل ثاني أكسيد الكربون والماء والأحماض المعدنية من خلال عمليات الأكسدة والاختزال. تم تنشيط عمل أعمدة أكسيد الزنك عن طريق تعريضها إلى درجات حرارة 100 و350 درجة مئوية لخلق عيوب لديها القدرة العالية على امتصاص الضوء المرئي. تم التوصل إلى قدرة أعمدة أكسيد الخارصين المعرضة ل 100 و350 درجة مئوية على تكسير نسب 20 و72 % من الفينول على التوالي. تم اختبار المحفز الأفضل لاحقا على مركبات الهيدروكربونات النفطية وبوليمر عديد الأكريلامايد ذو الذائبية الجزئية والبنزين والتولوين والإثيل بنزين والزيلين وأظهرت نتائج واعدة. تم دراسة المنتجات الثانوية الوسطية الناتجة من الفينول وبوليمر عديد الأكريلامايد وأثبت تحللها خلال عملية التحفيز الضوئي. وفي وقت لاحق تم استخدام التحفيز الضوئي من خلال التدفق المستمر القائم على أكسيد الخارصين الذي أثبت تسارعا في إزالة الفينول بأكثر من ضعفين (60% في خلال ساعتين). تم اختبار هذا النظام المعزز لدراسة قدرته على تكسير المركبات العضوية المتواجدة في مياه المصافي والمياه المصاحبة للنفط وتم الحصول على نسبة إزالة 29 و19% على التوالي خلال 5 ساعات. بعد ذلك تم التخفيف مع كمية متساوية من الماء وعمل تعديل للمحلول إلى الرقم الهيدروجيني 7 (متعادل) والذي أوجد نسبة إزالة 63%. تم التحقق من تحلل أعمدة أكسيد الخارصين والذي أظهر وجود كميات قليلة جدا منها على المحلول المائي. تم عمل تلك التجربة على درجات حموضة وملوحة مختلفة، إضافة إلى التنويع في معدلات التدفق، هذه التقنية تقدم حلول معالجة واعدة للتطبيقات الحقيقية. في الختام، كشف هذا العمل أن استخدام أكسيد الخارصين المستندة على ركائز الزجاج يمكن أن يكون خيارا جيدا لمعالجة المياه المنتجة عن طريق الشراكة مع طرق معالجة المياه الحالية. |
|---|
عناصر مشابهة
-
Sensitivity Analysis on Photocatalytic Degradation of Phenol in Produced Water Using Zinc Oxide Nanorods under Visible Light Irradation
بواسطة: الحسني، حليمة منشور: (2021) -
Surface Modification of Zinc Oxide Based Thin Films for Gas Sensing Applications
بواسطة: Drmosh, Qasem Ahmed Qasem منشور: (2016) -
Synthesis and Characterizations of Zinc Oxide "ZnO" and it's Applications by Using Sol-Gel Method
بواسطة: Abdelrahman, Nzar Mohammed Eissa منشور: (2022) -
Visible Light Photocatalytic Treatment of Pharmaceuticals Wastewater Using Silver Nanoparticles Decorated Zinc Oxide Nanorods
بواسطة: Al-Gharibi, Maryam Awadh منشور: (2020) -
Electrical and optical properties of amorphous zinc oxide thin films
بواسطة: Abu Waar, Ziad Yousef Khalil منشور: (1997)
