عنوان پایان‌نامه
جذب آسفالتن مدل نفت سنگین مخزن با استفاده از نانوساختارهای کربنی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-کاتالیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1798.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78016;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1798.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78016
- تاریخ دفاع
- ۲۷ دی ۱۳۹۴
- دانشجو
- فاضل منصوری مصلح
- استاد راهنما
- عباسعلی خدادادی, یداله مرتضوی
- چکیده
- سینتیک و تعادل جذب آسفالتین های نفت سنگین بر روی سطح نانوساختارهای کربنی شامل گرافن (RGO)، نانولوله های کربنی (MWCNTs)، دوده کربن (CB) و کربن فعال (AC) در شرایط مختلف بررسی شد. گرافن اکساید توسط روش هامرز سنتز و با استفاده از شوک حرارتی احیاء گردید و جاذب های نانولوله های کربنی، دوده کربن و کربن فعال تأمین و آماده سازی شد. مشخصات شیمی فیزیکی این نانوساختارهای کربنی با استفاده از تکنیک های BET، XRD، Raman، FESEM، FTIR تعیین شد. آسفالیتن ها طبق استاندارد IP 143 از نمونه نفت سنگین میدان نفتی سروش استخراج شد و مشخصات ساختار مولکولی و گروه های عاملی آنها نیز مشخص گردید. غلظت هایی از آسفالتین در هپتول (30% هپتان در تولوئن) برای ایجاد خوشه های آسفالتین آماده شد. میزان جذب آسفالتین روی نانومواد کربنی UV-vis تعیین گردید. میزان بهینه جاذب برای بررسی سینتیک و تعادل جذب برابر یا کمتر از یک گرم جاذب به هر گرم آسفالتین) انتخاب شد. زمان رسیدن به 98% تعادل برای RGO، MWCNTS، CB و AC به ترتیب برابر با 1، 4، 12 و 24 ساعت بدست آمد. داده های آزمایشگاهی ایزوترم جذب برای RGO و AC با مدل لنگمیر و برای MWCNTs و CB بر مدل فروندلیش منطبق بود. ظرفیت جذب RGO و MWCNTs به ترتیب با mg/g 694 و mg/m2 89/3 بیش از سایر جاذب ها بود. جذب کم آسفالتین ها روی AC، به دلیل عدم توانایی نفوذ آسفالتین ها درون میکروحفرات ارزیابی شد. بازگشت ناپذیری کامل آسفالتین های جذب شده روی نانوساختارهای کربنی، نشان دهنده برهمکنش قوی بین آسفالتین و سطح با انرژی آزاد گیبس حدوداً kJ/mol 32- می باشد. طبق مطالعات ترمودینامیک، جذب بر روی تمامی نانوساختارها، به صورت خودبه خودی و گرماده بوده و نیروهای دخیل در جذب آسفالتین می تواند شامل نیروهای الکترواستاتیک، پای-قطبی و ? ?- ارزیابی گردد. واژه‌های کلیدی: آسفالتین، نفت سنگین، نانوساختارهای کربنی، فرآیند جذب، ارتقاء نفت
- Abstract
- The adsorption kinetics and thermodynamics of the heavy oil asphaltenes on carbonaceous nanostructures including reduced graphene oxide (RGO), multiwall carbon nanotubes (MWCNTs), carbon black (CB) and active carbon (AC) at different conditions were investigated. Graphene oxide was synthesized by a Hummers’ method and reduced under thermal shock. The carbon nanostructures and asphaltenes were characterization by the BET, XRD, Raman, FESEM, and FTIR techniques. The asphaltenes was extracted according to Standard IP 143 from a heavy oil sample taken from Soroush oil field. The concentration of asphaltenes in heptol (30% heptane in toluene) was adjusted in order to form asphaltenes clusters in the model solution. The absorption spectra of asphaltenes was determined by UV-vis spectroscopy technique. Amount of optimized absorbent for investigation of adsorption kinetic and thermodynamics equal to or less than 1g absorbent to each g asphaltenes were selected. The time required for equilibrium adsorption of asphaltenes on RGO, MWCNTs, CB and AC was obtained 1, 4, 12 and 24 hours, respectively. The experimental data for adsorption isotherm on RGO and AC were found to follow the Langmuir mode, whereas, adsorption isotherm on MWCNTs and CB followed the Freundlich model. The asphaltenes adsorption capacity for RGO (normalized per gram) and MWCNTs (normalized per specific surface area) were obtained to be 694 mg/g and 3.89 mg/m2, respectively. These quantities were larger than the corresponding quantities over the other absorbents. The less adsorption capacity of asphaltenes on active carbon seems to be due to e inability of asphaltenes to diffuse into the AC micro-pores. Complete irreversibility of adsorbed asphaltenes on carbonaceous nanostructure revealed presence of a strong interaction between the asphaltenes and the adsorbent surfaces with Gibbs free energy around -32 kJ/mol. The interactions involved in the absorption of asphaltenes on carbonaceous nanostructures could be of electrostatic, ?-? and ?-polar types.
