بهینه‌سازی و مدلسازی چند متغیری تصفیه پساب روغنی پالایشگاه گاز با استفاده از کربن فعال به‌عنوان یک جاذب با توان عملیاتی بالا

فصلنامه علمی مهندسی منابع آب

مقاله 2، دوره 17، شماره 63، اسفند 1403، صفحه 21-40   

نوع مقاله: برگرفته از پایان نامه

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30495/wej.2024.30810.2364

نویسندگان

حامد باقری¹؛ بیژن هنرور^{* 2}؛ نادیا اسفندیاری²؛ زهرا عرب ابوسعدی³

¹دانشجوی دکتری گروه مهندسی شیمی، واحد مرودشت، دانشگاه آزاد اسلامی مرودشت، مرودشت، ایران

²دانشیار گروه مهندسی شیمی، واحد مرودشت، دانشگاه آزاد اسلامی مرودشت، مرودشت، ایران

³استادیار گروه مهندسی شیمی، واحد مرودشت، دانشگاه آزاد اسلامی مرودشت، مرودشت، ایران

تاریخ دریافت: 11 مرداد 1401،  تاریخ بازنگری: 27 بهمن 1401،  تاریخ پذیرش: 25 بهمن 1402 

چکیده

مقدمه: روش‌های پایه جذب برای تصفیه پساب‌های نفتی شناخته‌شده، باصرفه اقتصادی و پربازده هستند. بااین‌حال، برای دستیابی به فرآیند تصفیه پربازده، فرآیند جذب باید بهینه شود. روش سطح پاسخ یک روش مناسب به دلیل بررسی برهم‌کنش‌های پارامترها، کاهش تعداد آزمایشات، و نتیجتاً با صرفه جویی در زمان و هزینه، می‌باشد.

روش: سطح ویژه جاذب به عنوان یکی از مهم‌ترین عواملی که بر بازده جذب تأثیر می‌گذارد، توسط BET&BJH محاسبه شد و سطح ویژه‌ای به اندازه 897 مترمربع بر گرم را برای جاذب نشان داد. عوامل موثر بر حذف COD شامل دوز جاذب، زمان تصفیه، دما و pH با بهینه‌سازی چند متغیری با استفاده از نرم‌افزار طراحی آزمایش Design-Expert با روش سطح پاسخ (21 اجرا) برای دو نوع پساب پالایشگاه‌ گاز بهینه شد.

یافته‌ها: روش حذف COD به ترتیب بازده معادل 93 درصد و 87 درصد برای پساب جمع آوری شده از خروجی و ورودی حوضچه API را نشان داد. علاوه بر این، مطالعات سینتیکی برای هر دو پساب جمع‌آوری‌شده انجام شد، که نشان داد فرآیند جذب از سینتیک مرتبه اول برای حذف COD از پساب ورودی حوضچه API و مدل مرتبه صفر برای حذف COD از خروجی حوضچه API پیروی می‌کند.

نتیجه گیری: فرآیند توسعه‌یافته پتانسیل بسیار خوبی برای تصفیه فاضلاب واقعی پالایشگاه گاز نشان داد، از این رو، نویسندگان استفاده از آن را برای این هدف در مقیاس بزرگ موکداً توصیه می‌کند

کلیدواژه‌ها

فاضلاب پالایشگاه‌های گاز؛ کربن فعال؛ بهینه سازی چند متغیره؛ روش سطح پاسخ

عنوان مقاله [English]

Multivariate optimization and modeling of gas refinery oily wastewaters treatment utilizing activated carbon as high throughput adsorbent

نویسندگان [English]

Hamed Bagheri¹؛ Bizhan Honarvar²؛ Nadia Esfandiari²؛ Zahra Arab Aboosadi³

¹Ph.D. student, Department of Chemical Engineering, Marvdasht Branch, Islamic Azad University, Marvdasht, Iran

²Associate Professor, Department of Chemical Engineering, Marvdasht Branch, Islamic Azad University, Marvdasht, Iran

³Assistance Professor, Department of Chemical Engineering, Marvdasht Branch, Islamic Azad University, Marvdasht, Iran

چکیده [English]

Abstract

Introduction: Adsorption-based methods for treatment of oily wastewaters are well-known, cost-effective, and efficient method. However, to reach an efficient treatment process, adsorption process should be optimized. The response surface method (RSM) is an appropriate method due to the evaluation of factors interactions, reducing the number of experimental runs, and consequently, time- and cost-saving.

Methods: The specific surface area of adsorbent as one of the most important factors that affect the adsorption yield was calculated by BET&BJH, revealing a specific surface area as high as 897 m2 g-1 for the adsorbent. The factors affecting the COD removal including adsorbent dosage, treatment time, temperature, and pH were optimized by multivariate optimization utilizing Design-Expert software by a response surface method (21 runs) for two types of wastewater of gas refineries.

Findings: The method showed a COD removal of 93.0% and 87.0% for wastewaters' collected output and input of the gravity pool of the API, in turn. Moreover, the kinetic studies were performed for both collected wastewaters, which revealed that the adsorption process followed the first-order kinetics for the COD removal from the input wastewater of the gravity pool of the API and a zero-order model for the COD removal from its output wastewater.

Conclusion: Based on the results, developed process showed excellent potential for the treatment of real gas refinery wastewaters, hence, the authors strongly recommended its use for this aim on a large scale.

کلیدواژه‌ها [English]

Gas refinery wastewaters, Activated carbon, Multivariate optimization, Response surface method

مراجع