همزمان6، یون روی میتواند مانع از شکلگیری انعقاد پلی فریک اسید7 و متعاقبا بهبود ثبات ZnOPFS شود. به علاوه، نتایج حاصله نشان داد که ZnOPFS به دلیل داشتن یون روی اضافی، میتواند توان خنثیسازی بارالکتریکی8 را در فرآیند تعلیق دیاتومیت9 و فاضلابهای آلوده به مواد روغنی افرایش دهد. علاوه بر این، ZnOPFS از نظر انعقادی کارایی بهتری نسبت به پلیمرهای انعقادی متداول یعنی، پلی آکریل اسید10 و پلی روی سیلیکات سولفات11 در فاضلابهای آلوده به مواد روغنی دارد.
فصل اول
مقدمه:
نگرانیها در مورد مسائلی از قبیل کمبود منابع، افزایش آگاهیهای زیستمحیطی و تبدیل شدن دغدغه مسائل زیستمحیطی به یک موضوع همگانی، موجب شده است تا بسیاری از شرکتها و تولیدکنندگان فردی به بررسی کارایی و انطباق زیستمحیطی فرآیندهای صنعتی خود بپردازند. تولید زباله به عنوان یکی از ناقلین مهم آلودگی، مرکز توجه بسیاری از مطالعات و طرحها بوده است. در خصوص پسماندهای مایع از قبیل آبهای آلوده به مواد روغنی، مشکل مضاعف، اتلاف منبعی حیاتی همچون آب و تخلیهی آلایندههای مضر به محیط زیست است که منجر به بهکار گیری روشهای مختلف کمینهسازی12 آبهای آلوده شده است که عبارتند از:
کاهش منابع13:
در واقع، یکیاز راهبردهای کاهش آبهای آلوده با بیشترین تاثیر مستقیم زیستمحیطی، کاهش منابع است، که منظور از این، کاهش میزان آب مورد استفاده در فرآیندهای صنعتی و بنابراین، کاهش میزان آب تخلیه شده به عنوان پسماند است. این فرآیند عمدتا شامل شناسایی فرایندهایی از قبیل شستوشو، خنکسازی و انحلال ترکیبات شیمیایی است که در آنها آب، عنصر اصلی است و نیز تعیین حداقل میزان آب لازم جهت تکمیل فرآیندهای مذکور است. کاهش جریان پسماندها، در پسماندهای مایع بالقوه مضری همچون آبهای آلوده به مواد روغنی که به دفع14 و تصفیه15ی خاص نیاز دارند، نیز سبب کاهش فضای دفع و یا انرژی تصفیهی مورد نیاز جهت بیخطر سازی پسماندها میگردد. تمیز کردن سطوح با پارچه خشک حتی در کارهای روزمرهای همچون روغنکاری قطعات فلزی، موجب کاهش میزان آب و پسماندهای آلوده به مواد روغنی شده و باعث افزایش طول عمر بسیاری از روانکنندههای روغنی میشود.
بازیافت و استفاده مجدد16:
راهبرد دوم جهت کاهش آبهای آلوده، بازیافت و استفاده مجدد از پسماندهای مایع مضر است که به فرآیندهای صنعتی این امکان را میدهد تا میزان آب سالم و پاکیزه مورد استفاده را به حداقل رسانده و به دنبال آن میزان آب آلودهی حاصله را کاهش دهند. برای مثال، لازم نیست که آب مورد نیاز جهت خنکسازی قطعات ماشین کاملا پاکیزه باشد تا کارکرد بهتر و موثرتری داشته باشد. بنابراین، استفاده از آب نسبتا آلوده جهت اهداف مختلف موجب کاهش کلی مصرف آب و تولید پسماند میشود و حتی در فرآیندهایی با مقیاس کوچکتر، برای تمیزکردن سطوح متعدد، استفاده از یک سطل آب به جای بازگذاشتن آب(آب جاری)، مصرف آب و حجم آب آلوده به مواد روغنی ایجادشده را به طور قابل توجهی کاهش میدهد.
تصفیه17:
کانال اصلی هدایت آلایندهها(روش تصفیه End-of-pipe)18 یکی دیگر از راهبردهای مهم کاهش پسماندهای سیال صنعتی مانند آبهای آلوده به مواد روغنی است. با توجه به نوع روغنهای محلول در آب میتوان از فرآیندهای پالایشی19 و شیمیایی مختلفی به منظور پاککردن همه یا بیشتر روغنهای معلق در پسماندها استفاده کرد و در همن راستا میتوان جریان آب پاکیزهای که برای محیطزیست خطر کمتری دارد و برای دیگر فرآیندها نیز قابل استفاده مجدد است را ایجاد نمود. حتی در مکانهای خانگی، عبور آب آلوده از فیلتر شنی20 و یا حتی سطل شنی حفرهدار حاوی مقداری شنوماسه میتواند به طور قابل توجهی آب را پاکیزه کرده و آب آلوده را به یک منبع پاکیزه و قابل استفاده تبدیل کند.
اولویتبندی و هم افزایی:
هیچیک از سه مورد مذکور به تنهایی کارساز نیستد و با ترکیب هر سه روش، میتوان به موثرترین راهبرد کاهش آبهای آلوده دست یافت. گام اول، محدود کردن منابع مورد استفاده، تعیین دقیق میزان آب مورد نیاز و شناسایی هر نوع فرآیند مصرفی است. شناسایی نوع آبهای آلوده در حال ایجاد و اینکه آیا میتوان مجددا از آنها استفاده کرد یا خیر کمک شایانی به کاهش میزان آبهای آلوده میکند. و در نهایت، طراحی رویکردی عملیاتی، موجب به حداقل رساندن تاثیرات زیست محیطی خواهد شد.
در واقع، فاضلابهای آلوده به مواد روغنی، ترکیبی از آب و مقداری روغن سطحی، لجن نفتی و مواد تهنشین شده اند که اغلب نیز حاوی مقدار قابل توجهی سنگریزه و ذرات جامد همراه با نفت هستند که میبایست به کمک تاسیسات فرآوری نفتی کنترل و مهار شوند.
پلی آکریل آمید با نام آیوپاک poly (2-propenamide) یا poly (1-carbamoylethylene) پلیمری است که از زیرواحدهای آکریل آمیدی ساخته شده است(-CH2CHCONH2-). این نوع پلیمر را میتوان طوری سنتز کرد که دارای ساختار خطی- زنجیرهای ساده و یا اتصال عرضی باشد و این کار معمولا با استفاده از (N,N’-methylenebis acryl amide) صورت میگیرد. پلی آکریل آمید سمی نیست. و در صورتی که دارای اتصال عرضی باشد، امکان حضور مونومر در ساختار آن بسیار کاهش می یابد. از آنجایی که این پلیمر قدرت جذب آب بالایی دارد، در زمان هیتدارته شدن به صورت ژلی نرم ظاهر میشود که در تولید الکتروفورز ژل پلی آکریل آمید21 و ساخت لنزهای تماسی کاربرد دارد. در صورتی که دارای ساختار خطی- زنجیرهای باشد، میتوان از آن به عنوان عامل غلیظکننده22 و معلقکننده23 نیز استفاده نمود و اخیرا نیز به عنوان پرکننده زیرپوستی24 در جراحیهای زیبایی چهره مورد استفاده قرار گرفته است. پلی آکریل آمید،یک پلیمری خطی است که شامل واحد های مونومری با گروه های عاملی آمیدی است و روی سطح ذرات جذب میشوند. این ذرات در ظول زنجیره ی پلیمری، پل هایی جهت نزدیکتر شدن به هم تشکیل میدهند. این فرایند، لخته سازی25 نامیده میشود و به طور گسترده ای در تصفیه فاضلاب مورد استفاده قرار میگیرد. پلی آکریل آمید توانایی اتصال ذرات معلق در محلول را از طریق فرآیند جذب سطحی دارند. پلیمرها اغلب دارای بارهای الکترواستاتیک26 میباشند، که این در فرآیند لخته سازی به ذرات معلق اجازه میدهد که بارهای سطحی خود را خنثی نموده و به هم بچسبند. زمانی که پلی آکریل آمید آبی محلول به فاضلاب اضافه میشود، گروههای آمیدی فعال روی زنجیره ی پلیمری، به سطح ذرات معلق در فاضلاب چسبیده و با پلهای اتصالی که از این طریق بین آنها به وجود میآید، با ساختار تازه شکل گرفته خود، شروع به دفع از آب میکنند. اکنون وقتی که ذرهای کوچک، به لختهای بزرگتر تبدیل میشود میتواند میزان تهنشینی مواد در فرآیند شفافسازی، میزان سیالیت در سیستم DFA و پاکیزه کردن آب در تجهیزات غلیظکنندهی لجن را بهبود بخشد. پلی آکریل آمید به طور گسترده در تصفیه فاضلاب خانگی،به صورت خمیر در آوردن پسماند معدنکاری و کاغذ سازی، و درمان پساب پتروشیمی، مواد شیمیایی، صنایع نساجی، ماسههای نفتی و صنایع معدنی استفاده میشود. علاوه بر این، پلی سولفات سیلیکات روی، نوع جدیدی از لختهسازهای معدنی27 است که از طریق فرآیند بسپارش همزمان (کوپلیمریزاسیون) تولید شده و متشکل از سیلیکات، سولفات و روی است.مقایسه ی رفتارهای لخته سازی مربوط به پلی آلومینیوم کلراید، پلی سولفات فریک، پلی سیلیکات فریک و پلی سیلیسیم بور فریک زینک سولفات مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج مقالات مختلف مربوط به بررسی تاثیر درجه حرارت، قدرت اسیدی28، زمان نگهداری و مقدار مصرفی(دوز) بر فرآیند لختهسازی مطالعه شد و نتایج نشان داد که ترکیب نانوذرات اکسید روی و پلی سولفات فریک(ZnOFS)، بهترین عملکرد لختهای را دارند.
1-1- نفت و حفاری
1-1-1- مروری بر تاریخچه ی استخراج نفت در ایران و جهان
نفت در ایران از هزاران سال پیش به واسطه نشت طبیعی آن در مناطق جنوبی شناخته شده بود. در دایره المعارف بزرگ لاروس آمده است ” نخستین چاه نفت به فرمان داریوش شاهنشاه هخامنشی در استان شوش حفاری شده است. کاوش های باستان شناسی نشان داده است که مردمان کشور ایران حدودا پنج هزار سال قبل از قیر برای تهیه ملاط و اندود کردن کشتی ها و همچنین از نفت برای ایجاد روشنایی و درمان بعضی از امراض استفاده می کرده اند. هردوت تاریخ نویس یونانی دنیای باستان در کتاب خود چگونگی کندن چاه و استخراج نفت در ایران را شرح داده است، به گفته وی در محلی به نام ” اردریکا” در نزدیکی شوش، چاهی بوده است که نفت و آب نمک را از آن به کمک چرخ و دلو استخراج کرده و در حوضچه های سرباز نزدیک آن میریختند، تا مواد سبک نفت، تبخیر شده و از قیر و نمک سفت شده استفاده می کردند.
در دنیای مدرن اولین چاه نفت توسط شخصی به نام دریک (DRAKE ) که پایه گذار موسسه ای بنام PENNSYLVANIA ROCK OIL COMPANY بود، به تاریخ 27 اوت 1859 میلادی در ایالت پنسیلوانیای آمریکا حفر شد، از این حلقه چاه که بعد از حدود 5 سال تلاش در عمق 23 متری به نفت رسید، در اولین روز حدود چهار هزار لیتر نفت به دست آمد. و این مقدمه ی پیدایش صنعت بزرگی به نام صنعت نفت در جهان بود که تمام معادلات سیاسی و اقتصادی دنیا را تحت شعاع قرار داد.
لوفتوس29 اولین فرد خارجی بود که بطور تخصصی از مناطق نفت خیز ایران بازدید به عمل آورد. وی در گزارشی که به سال 1855 منتشرنمود اظهار داشته است که تنها چمشه قیربررسی شده توسط ایشان در کنار کوه های بختیاری و مسجد دور افتاده ای در نزدیکی کوه آسماری مسجد سلیمان قرار داشته است.
در سال 1890 میلادی(1269 شمسی)، امتیاز اکتشاف و استخراج کلیه معادن ایران از جمله نفت، توسط ناصرالدین شاه به یک انگلیسی به نام ” بارون جولیوس رویتر” داده شد که به علت عدم