توصيفگر ها :
كربوكسي متيل سديم سلولز , كيتوزان , نانوذره اكسيد آهن , آسفالتين
چكيده فارسي :
يكي از مشكلات اساسي صنعت نفت رسوب آسفالتين بوده كه محققان و مهندسان در سراسر جهان به دنبال كاهش رسوب آسفالتين از مخازن نفت، چاه هاي توليدي، خط لوله انتقال تا صنايع پايين دستي نفت مي باشد. امروزه روش هاي متنوعي براي كاهش رسوب آسفالتين پيشنهاد مي شود ولي يكي از روش هاي جديد استفاده از نانوذرات بوده كه باعث چذب آسفالتين مي شود. در اين پژوهش از نانوذره اكسيد آهن(Fe3O4) بدون پوشش و پوشش داده شده باكيتوزان و كربوكسي متيل سديم سلولز(CMC) استفاده شده. نانوذره اكسيد آهن به عنوان يك هسته مغناطيسي وكيتوزان و CMC در اطراف نانوذره قرار ميگيرند و اين باعث مي شود كه هم در سطح نانوذرات گروه هاي عاملي متفاوتي قرار گيرد و هم سايت هاي فعال براي جذب آسفالتين بيشتر شود.براي اصلاح سطح با كيتوزان ابتدا يك محلول يك درصد حجمي اسيد استيك تهيه كرده وسپس كيتوزان را به محلول اضافه شده. بعد از حل شدن كيتوزان، نانوذرات به محلول اضافه كرده و توسط دستگاه التراسونيك پراكنده مي شوند. سپس سوسپانسيون را با همزن مكانيكي با دور زياد همزده شده و گلوتارآلدهيد براي ايجاد اتصال عرضي به سوسپاسيون اضافه كرده در انتها نانوذرات با آهن ربا جدا شده و با آب و الكل شست وشو شده و درون آون قرار گرفت.براي اصلاح سطح با CMC همانند كيتوزان عمل كرده ولي براي اتصال عرضي از يك محلول يك مولار فريك كلريد(FeCl3) استفاده شده. براي تهيه نمونه ها ابتدا يك محلول مرجع تهيه شده كه براي تهيه نمونه ها استفاده شده . سپس نانوذره اكسيد آهن بدون پوشش و نانوذره پوشش داده شده با كيتوزان و CMC به نمونه ها اضافه كرده و با التراسونيك پراكنده شده است. در انتها نانوذرات را با آهن ربا جدا كرده و با استفاده از دستگاه UV/VIS غلظت نمونه ها را بعد از جذب آسفالتين محاسبه كرده. همين روند در دما هاي 35 و 45 درجه سانتي گراد انجام گرديد. با توجه به سينتيك واكنش جذب آسفالتين كه از معادله شبه درجه دوم پيروي مي كند مي توان بيان كرد كه سايت هاي فعال نقش جذب آسفالتين داشته و جذب سطحي يا داخل حفرات جاذب رخ نمي دهد كه نشان دهد جاذب بدون تخلخل مي باشد. نمودار سينتيك واكنش جذب آسفالتين نشان داد كه جذب آسفالتين در حدود 10 دقيقه به تعادل رسيده ولي براي اطمينان بيشتر تا 30 دقيقه ادامه پيدا كرده. اين زمان در بين جاذب هاي ديگر كه در تحقيقات گذشته انجام شده خيلي كمتر مي باشد. جذب آسفالتين، جذب فيزيكي بوده كه توسط نيروهاي بين مولكولي(واندروالس) رخ ميدهد كه با استفاده از مدل ايزوترم فروندليچ تاييد شده است. همچنين با مدل لانگموير هم تطابق خوبي داشته كه اين را مي توان به تشكيل پيوند پاي بين حلقه هاي آروماتيك آسفالتين و كيتوزان و CMC نسبت داد. در نتيجه مي توان گفت كه در اين پژوهش هم جذب فيزيكي داشته و هم جذب شيميايي. با توجه به ترموديناميك واكنش، آنتالپي با كاهش همراه بوده كه نشان دهده گرما زا بودن واكنش مي باشد همچنين گرما زا بودن واكنش باعث كاهش ظرفيت جذب در واكنش شده كه با نمودارهاي ايزوترم جذب آسفالتين تطابق داشته.آنتروپي واكنش منفي بوده كه نشان دهد كاهش بي نظمي در واكنش بوده يا به عبارتي بعد اضافه كردن جاذب واكنش به تعادل مي رسد و باعث كاهش بي نظمي شود. نتايج نشان مي دهد كه اصلاح سطح انجام شده با موفقيت بوده و ظرفيت جذب آسفالتين براي كيتوزان، CMCو نانوذره بودن پوشش به ترتيب 242، 202 و 180 ميلي گرم بر گرم مي باشد.
چكيده انگليسي :
One of the main problems of the oil industry is asphaltene deposition, which researchers and engineers around the world seek to reduce asphaltene deposition from oil reservoirs, production wells, transmission pipelines to downstream oil industries. Today, various methods are proposed to reduce asphaltene deposition, but one of the new methods is the use of nanoparticles that cause asphaltene absorption. In this research, iron oxide nanoparticles (Fe3O4) without coating and coated with chitosan and carboxymethyl sodium cellulose (CMC) were used. Iron oxide nanoparticle as a magnetic core and chitosan and CMC are placed around the nanoparticle, and this causes different functional groups to be placed on the surface of nanoparticles and more active sites for asphaltene absorption. To modify the surface with chitosan, first a A solution of 1% by volume of acetic acid was prepared and then chitosan was added to the solution. After the chitosan was dissolved, nanoparticles were added to the solution and dispersed by an ultrasonic device, then the suspension was vigorously stirred and glutaraldehyde was added to the suspension to create cross-linking. The ends of the nanoparticles were separated with a magnet and washed with water and alcohol and placed in an oven. To modify the surface with CMC, it worked like chitosan, but for cross-linking, a 1 molar solution of ferric chloride (FeCl3) was used. To prepare the samples, first a reference solution with a concentration of 5000 mg/liter was prepared and by diluting samples with a concentration of 100, 200, 400, 600 and 800 mg/liter, nanoparticles were prepared with chitosan, CMC and oxide. Iron was added to the samples without surface modification and dispersed by ultrasonication. Finally, the nanoparticles were separated with a magnet and the concentration of the samples after asphaltene absorption was calculated using a UV/VIS device. The same process was done at temperatures of 35 and 45 degrees Celsius. According to the kinetics of the asphaltene absorption reaction, which follows the pseudo-quadratic equation, it can be stated that the active sites play the role of asphaltene absorption and surface absorption or absorption does not occur inside the adsorbent cavities, which shows that the adsorbent is non-porous. The kinetic diagram of the asphaltene absorption reaction showed that the asphaltene absorption reached equilibrium in about 10 minutes, but for more certainty, it continued for 30 minutes. This time is much less among other absorbers that have been done in past researches. Asphaltene adsorption is a physical adsorption that occurs by intermolecular (Vander Waals) forces, which has been confirmed using the Freundlich isotherm model. It is also in good agreement with the Langmuir model, which can be attributed to the formation of foot bonds between the aromatic rings of asphaltene, chitosan, and CMC. As a result, it can be said that this research has both physical absorption and chemical absorption. According to the thermodynamics of the reaction, the enthalpy is accompanied by a decrease, which shows that the reaction is exothermic, and the fact that the reaction is exothermic causes a decrease in the adsorption capacity in the reaction, which is in agreement with the asphaltene adsorption isotherm graphs. The entropy of the reaction is negative, which indicates a decrease in There is order in the reaction, or in other words, after adding the reaction absorber, the reaction reaches equilibrium and reduces disorder. The results show that the surface modification was done successfully and the asphaltene absorption capacity for chitosan, CMC and nanoparticles of the coating is 242, 202 and 180 respectively.
