توصيفگر ها :
امولسيون زدا , بهينه سازي , امولسيون آب در نفت , جاذب زيستي , كيتوزان , گرانول كيتوزان-گلوتار آلدهيد , جداسازي امولسيون
چكيده فارسي :
كيتوزان يك پليمر طبيعي حاصل از پوسته سخت‌پوستان است كه مشكلات زيست‌محيطي مواد شيميايي را ندارد و به¬دليل گروه‌هاي آميني كه دارد باعث مي‌شود خاصيت جذب آب بالايي داشته¬باشد. براي بررسي توانايي كيتوزان در جداسازي فاز آب-نفت، ابتدا امولسيون‌هاي آب در نفت مصنوعي با نسبت‌هاي مختلف آب و نفت از40/60 تا 5/95 ساخته شده و با توجه به نسبت فازها، با افزودن تدريجي 1/0 تا 1 گرم از سورفكتانت¬هاي SDS، تويين80 و سي تب پايدار شدند كه سورفكتانت تويين80 بهترين عملكرد را داشت. سپس با آزمون جدايش فازي، پايداري امولسيون‌ها بررسي شد. امولسيون‌هاي آب در نفت تهيه شده به مدت 14 روز تحت مشاهده قرار گرفتند. نتايج نشان داد امولسيون بدون سورفكتانت سريعا ناپايدار مي‌شود، اما استفاده از سورفكتانت‌ها ميزان و سرعت جدايش فازي را كاهش مي‌دهد، به‌طوري‌كه تويين80 منجر به 40 درصد جدايش فازي در مدت زمان 14 روز مي‌شود، استفاده همزمان SDS و تويين80 با اثر هم‌افزايي مثبت، باعث كاهش جدايش فازي به 20 درصد در همين مدت زمان گرديد. براي بررسي توانايي كيتوزان در جداسازي فازهاي امولسيون آب در نفت، گرانول‌هاي كيتوزان با تركيب گلوتارآلدهيد و محلول كيتوزان حل شده در آب و استيك اسيد، سنتز شده و به امولسيون¬ها اضافه گرديد. نسبت گلوتارآلدهيد به كيتوزان استفاده شده، 2/0 تا 2 درصد وزني است كه محدوده امن استفاده از گلوتارآلدهيد مي¬باشد و به صورت قطره اي با سرنگ انسولين به قطرات محلول كيتوزان بر روي ظروف پتري اضافه شد. گرانول‌ها طي فرايند جذب، مولكول‌هاي آب را به دليل دارا بودن گروه‌هاي آمين آزاد و گروه¬هاي هيدروكسيل جذب كرده و بدين ترتيب فاز آبي از امولسيون جدا شده و در پايين قرار مي¬گيرد و فاز بالايي غني از نفت باقي مي‌ماند. امولسيون‌هاي آب در نفت با سه نسبت 40/60، 25/75 و 10/90 تهيه شدند، سپس با استفاده از گرانول‌هاي كيتوزان، فرايند جذب و جداسازي مجدد فازهاي آب و نفت صورت گرفت. نتايج نشان داد كه با افزايش ميزان گرانول¬هاي كيتوزان از31/0 تا 2 گرم در امولسيون 25/75، درصد جداسازي فازها از %28 تا %95 افزايش يافت. اما در امولسيون 10/90 با استفاده از 35/1 گرم گرانول، به همين ميزان جداسازي 95 درصدي مي¬رسيم. بنابراين مشاهده مي‌شود كه با افزايش نسبت آب، مقدار بيشتري گرانول كيتوزان مورد نياز است. همچنين افزايش غلظت كيتوزان از 1 گرم به 8/1 گرم در محلول كيتوزان حل شده در 100 ميلي¬ليتر آب و 3 درصد حجمي استيك اسيد، منجر به كاهش عملكرد گرانول‌هاي كيتوزان در جداسازي امولسيون‌هاي آب در نفت مي‌گردد. همچنين با افزايش pH از 1 تا 7، درصد جدايش¬فازي افزايش و در pH=7 به حداكثر مي‌رسد، اما پس از آن كاهش مي‌يابد. همچنين با افزايش زمان خشك شدن گرانول¬هاي كيتوزان، بازده جداسازي افزايش مي‌يابد. به‌طوركلي، نتايج نشان داد استفاده از تكنيك جذب و جاذب زيستي كيتوزان، روش مؤثري براي جداسازي فاز آب از نفت در امولسيون‌ها است.
چكيده انگليسي :
Chitosan is a natural polymer derived from chitin in crustacean shells. Having more amine groups than similar polyglucosamine, chitosan has high absorption capacity without posing environmental hazards of synthetic chemicals. This study investigated using chitosan to separate water-oil emulsions. First, artificial emulsions with varying water-oil ratios were prepared and stabilized with Tween 80 surfactant, which performed best. Emulsion stability was analyzed over 14 days through phase separation. Emulsions without surfactant quickly destabilized, but adding surfactants like Tween 80 significantly reduced separation rate and speed, limiting separation to 40% after 14 days. Combined with SDS surfactant, Tween 80 further reduced separation to 20% due to positive synergy. Next, chitosan’s absorption ability was studied. Chitosan was protonated by dissolving in distilled water with acetic acid, increasing amine group hydrophilicity. This solution was crosslinked into granules using glutaraldehyde. Granules were washed, dried 24 hours, then slowly mixed into a stable emulsion. They absorbed water molecules through free amine groups and settled as a separate aqueous phase, leaving an oil-rich upper phase. Emulsions with 75/25, 90/10 and 60/40 water-oil ratios were prepared and stabilized. Chitosan granules were used to re-separate phases. In the 75/25 emulsion, increasing granules from 0.31 to 2 g improved separation from 28% to 95%. Similarly in the 90/10 emulsion, 1.35 g granules achieved 95% separation, indicating more granules are required at higher water ratios. Excess surfactants hindered separation, and uncontrolled chitosan concentration increases also reduced performance. The effect of pH was studied between 1-9. Separation improved with higher pH up to 7, reaching maximum, but decreased above pH 7. Increasing granule drying time also boosted separation efficiency. Additionally, longer drying periods improved granule phase separation capability. Overall, absorption using chitosan bioabsorbent was an effective approach to separate water-oil emulsion phases.
