توصيفگر ها :
رسوب آسفالتين , چارچوب آلي كووالانسي , جذب , نانوذره , نيكل فريت
چكيده فارسي :
رسوب آسفالتين يكي از چالشهاي مهم در بهرهبرداري و فرآوري نفت خام است كه با انسداد چاهها، كاهش ضريب بهرهدهي و افزايش هزينههاي عملياتي همراه ميباشد. توسعهي جاذبهاي كارآمد، قابلبازيابي و با امكان جداسازي ساده ميتواند رويكردي مؤثر براي كنترل اين پديده باشد.
در اين پژوهش، يك چارچوب آلي كووالنسي سنتز و بهمنظور سهولت جداسازي، با نانوذرات مغناطيسي نيكلفريت اصلاح شد و هر دو بهعنوان جاذب آسفالتين مورد ارزيابي قرار گرفتند. شناسايي ساختار و مورفولوژي جاذبها به كمك XRD، FTIR و FESEM انجام گرفت.
آزمايشها انجام و غلظت آسفالتين با طيفسنجي UV–Vis در طول موج 285 نانومتر پايش شد؛ براي حصول پخش يكنواخت جاذب، از حمام اولتراسونيك و لرزاننده با سرعت 250 rpm استفاده گرديد. نتايج سينتيكي نشان داد كه بيشترين ميزان جذب در دقايق اوليه رخ ميدهد و با نزديك شدن به زمان تعادل، نرخ فرآيند بهتدريج كاهش مييابد.
برازش دادههاي تجربي به مدلهاي سينتيكي حاكي از انطباق بهتر مدل شبهمرتبهدوم بود؛ بر اساس اين مدل، ظرفيت تعادلي جذب qₑ = 118.15 mg·g⁻¹ و ثابت سرعت k₂ = 0.0012 g·mg⁻¹·min⁻¹ برآورد شد؛ در حاليكه مدل شبهمرتبهاول ظرفيت بهمراتب پايينتري (qₑ = 33.86 mg·g⁻¹) پيشبيني نمود.
در تحليل ايزوترمي، دادههاي تعادلي با مدلهاي لانگموير، فروندليچ و تمكين بررسي شدند. با وجود بررسي هر سه مدل، ايزوترم فروندليچ بهترين انطباق را نشان داد كه بيانگر ناهمگني سطح جاذب و غالب بودن جذب فيزيكي چندلايه است؛ در مقابل، مدل لانگموير تطابق ضعيفتري با دادهها داشت.
بررسي اثر دما در بازهي آزمايشي نشان داد كه كارايي جذب و پارامترهاي سينتيكي و ايزوترمي نسبت به تغييرات دما حساسيت معناداري ندارند؛ از اينرو، ميتوان نتيجه گرفت كه در شرايط مطالعهشده، ناهمگني سطح و محدوديتهاي انتقال جرم نسبت به اثرات گرمايي نقش غالبتري ايفا ميكنند.
همچنين افزايش غلظت جاذب در محدودهي بررسيشده، تغيير محسوسي در ظرفيت جذب ايجاد نكرد كه با فرض اشباع تدريجي سايتهاي با انرژي بالا و الگوي جذب ناهمگن مطابق مدل فروندليچ سازگار است.
بهطور كلي، COF سنتزشده و نسخهي مغناطيسيشدهي آن جاذبهايي با ظرفيت نسبتاً پايين اما سينتيك سريع و رفتار ايزوترمي ناهمگن براي جذب آسفالتين هستند و ميتوانند بهعنوان پايهاي براي طراحي و بهينهسازي جاذبهاي مغناطيسي كارآمدتر در حوزهي كنترل رسوب آسفالتين بهكار گرفته شوند.
چكيده انگليسي :
Asphaltene deposition is a major challenge in crude oil production and processing, causing wellbore blockage, reduced productivity, and increased operational costs. In this study, a covalent organic framework (COF) was synthesized and, for ease of recovery, modified with nickel ferrite magnetic nanoparticles; both were evaluated as asphaltene adsorbents. The structure and morphology were characterized by XRD, FTIR, and FESEM, and adsorption experiments were monitored by UV–Vis spectroscopy at 285 nm under ultrasonic and 250 rpm shaking to ensure uniform dispersion. Kinetic analysis showed rapid uptake at early times followed by a gradual decrease toward equilibrium, with the pseudo- second-order model best describing the data (qₑ = 118.15 mg·g⁻¹, k₂ = 0.0012 g·mg⁻¹·min⁻¹), while the pseudo-first-order model significantly underestimated qₑ. Equilibrium data were fitted to Langmuir, Freundlich, and Temkin isotherms, with the Freundlich model giving the best agreement, indicating a heterogeneous surface and predominant multilayer physisorption. Within the studied range, adsorption performance and kinetic/isotherm parameters were not markedly affected by temperature, suggesting that surface heterogeneity and mass-transfer limitations outweigh thermal effects. Moreover, increasing adsorbent dosage did not significantly change the adsorption capacity, consistent with gradual saturation of high-energy sites. Overall, the synthesized COF and its magnetic analogue exhibit relatively low capacity but fast kinetics and heterogeneous isotherm behavior for asphaltene adsorption and can serve as a platform for designing more efficient magnetic adsorbents for asphaltene deposition control.
