جذب بقاياي لكه‌هاي نفتي از محلول آبي با استفاده از گرافيت ورقه ورقه

Sorption of Oil Spills from Aqueous Solution by Exfoliated Graphite

مقدمه: توسعه فعاليت‌هاي نفتي در درياي خزر طي سال‌هاي اخير، سبب آسيب به اكوسيستم اين گستره آبي شده است. در پژوهش حاضر، قابليت جذب نمونه نفتي ميدان سردار جنگل درياي خزر با استفاده از گرافيت ورقه ورقه مورد بررسي و تحليل قرار گرفت. روش‌ها: جاذب نهايي با طيف‌سنج Fourier-transform Infrared spectroscopy (FTIR)، آزمايش Brunauer-Emmett-Teller (BET)، طيف‌سنج Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي (Scanning electron microscopy يا SEM) تجزيه و تحليل گرديد. ميزان جذب نمونه نفتي با جاذب گرافيت ورقه ورقه به كمك روش وزني و رويه پاسخ سطح (Response surface methodology يا RSM) در نرم‌افزار تحليل داده Design-Expert بررسي شد. يافته‌ها: گرافيت ورقه ورقه با افزايش تخلخل و انبساط ورقه‌هاي گرافيت، مي‌تواند با افزايش ظرفيت جذب، مقادير بسيار زيادي از مواد نفتي را نسبت به گرافيت ساده از سطح آب جذب نمايد. آناليز ساختار جاذب با استفاده از دستگاه‌ها و روش‌هاي SEM، FTIR، BET و EDS، نشان دهنده ورقه‌اي شدن و افزايش سطح مقطع جاذب و حجم منافذ و حفرات و در نتيجه، افزايش ظرفيت جذب گرافيت ورقه‌اي مي‌باشد. اعتبار مدل RSM مورد بررسي و تأييد قرار گرفت و شاخص‌هاي منتخب (ميزان جاذب و ميزان نمونه نفتي) با استفاده از اين مدل بررسي گرديد و نشان داد كه ماكزيمم مقدار جذب حدود 6/27 گرم نمونه نفتي با استفاده از 1 گرم جاذب گرافيت ورقه‌اي بود. نتيجه‌گيري: استفاده از گرافيت ورقه‌اي به دليل سنتز آسان، قيمت پايين و ظرفيت جذب بالا نسبت به گرافيت ساده و ديگر جاذب‌هاي پايه كربني، مي‌تواند به عنوان جاذب مناسبي براي جذب نفت مورد استفاده قرار گيرد.

Background: In recent years, oil production activities in Caspian Sea have caused serious damages to this ecosystem. In this study, sorption capability of oil sample, which was explored from Sardar-e-Jangal oilfield in Caspian Sea, Iran, was investigated by exfoliated graphite. Methods: The final absorbent was investigated by Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Brunauer– Emmett–Teller (BET) analysis, Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS), and Scanning Electron Microscopy (SEM). The amount of oil sample sorption by exfoliated graphite absorbent was investigated using gravimetric and Response Surface Methodology (RSM) via design expert software. Findings: Exfoliated graphite due to increase in porosity and expansion of graphite sheets could absorb a great deal of oil material with increase in absorbing capacity in comparison to simple graphite. Absorbent structure analysis by SEM, FTIR, BET, and EDS methods or devices revealed the exfoliating and increasing of absorbent cross-section and pores’ volume and consequently increasing the absorbing capacity of exfoliated graphite. The validity of RSM method was investigated and confirmed, and identified parameters (volume of absorbent and oil) were assessed by this method which showed that the maximum absorption was 27.6 gr of oil sample using 1 gr of exfoliated graphite absorbent. Conclusion: Exfoliated graphite, due to easier synthesis, low cost, and high performance in absorption in comparison to simple graphite and other carbon-based absorbents could be used as an appropriate absorbent for oil sorption.