عنوان پایان‌نامه
تعین پارامترهای سنیتیکی در شرایط دو فازی برای فرایند گوگرد زدایی بیولوژیکی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی- بیوتکنولوژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 953.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 45973
- تاریخ دفاع
- ۳۱ شهریور ۱۳۸۹
- دانشجو
- زهرا عظیم زاده ایرانی
- استاد راهنما
- محمدرضا مهرنیا, فاطمه یزدیان
- چکیده
- در این تحقیق، پارامترهای سینتیکی رشد باکتری در محیط دوفازی (گازوئیل و گازوئیل گوگردزدایی هیدروژنی شده) بر اساس مدل سینتیکی مونود و هالدن و همچنین، پارامترهای سینتیکی حذف زیستی گوگرد از گازوئیل گوگردزدایی هیدروژنی شده بر اساس مدل سینتیکی هالدن به دست آمده است. علاوه بر آن، تأثیر نسبت حجمی فاز آلی به فاز آبی بر شدت رشد ویژه باکتری سنجیده شده است. همچنین، عوامل غلظت اولیه و نسبت حجمی فاز آلی به فاز آبی به منظور بهینه سازی شرایط فرایندی حذف زیستی گوگرد در ارلن بررسی شد. پس از انجام آزمایش های مربوط به بررسی تأثیر عوامل حجم کاری و سرعت هوادهی به منظور بهینه سازی ضریب حجمی انتقال جرم در سامانه آب مقطر و گازوئیل در بیوراکتور هواگرد، در نهایت، حذف زیستی گوگرد در شرایط بهینه فرایندی و عملیاتی، بررسی شد. با توجه به آزمایش های انجام شده، مقادیر پارامترهای سینتیکی مدل مونود برای رشد باکتری در محیط دوفازی (گازوئیل) 186/0= و 93/12= و برای رشد باکتری در محیط دوفازی (گازوئیل گوگردزدایی هیدروژنی شده) 09486/0= و 01997/0= به دست آمد. همچنین مقادیر پارامترهای سینتیکی مدل هالدن برای رشد باکتری در محیط دوفازی (گازوئیل) 016/5 = ، 4/417= و 1452= و برای رشد باکتری در محیط دوفازی (گازوئیل گوگردزدایی هیدروژنی شده) 899/0= ، 3763/0= و 264/5= به دست آمد. مقادیر پارامترهای سینتیکی حذف زیستی گوگرد از گازوئیل گوگردزدایی هیدروژنی شده نیز بر اساس مدل سینتیکی هالدن، 007483/0= ، 544/0= و 863/0= به دست آمد. تأثیر نسبت حجمی فاز آلی به فاز آبی بر شدت رشد ویژه ( ) باکتری به وسیله روش آنالیز واریانس یک طرفه (ANOVA) بررسی شده است. نسبت حجمی فاز آلی به آبی بر رشد باکتری مؤثر بوده و متوسط شدت رشد ویژه در نسبت های کمتر فاز آلی، بیشتر است. با توجه به نتایج بهینه سازی حذف زیستی گوگرد از گازوئیل گوگردزدایی هیدروژنی شده به روش پاسخ سطح (RSM) در شرایط ارلن: گازوئیل با غلظت اولیه ppm 28 و نسبت حجمی 25% فاز آلی به فاز آبی و همین طور شرایط بهینه عملیاتی بیوراکتور هواگرد: اسپارژر حلقه ای شکل، حجم کاری بیوراکتور 6 لیتر و سرعت هوادهی 6/2 لیتر بر دقیقه، میزان کاهش گوگرد در بیوراکتور هواگرد، ppm 16 ارزیابی شد.
- Abstract
- Growing cells of bacterial strain were used for biodesulfurization of hydrodesulfurized diesel in biphasic media and its kinetic parameters were determined using Haldane kinetics model. Moreover Haldane type kinetics that is applicable for substrate inhibited growth was attempted along with Monod kinetics to model the growth of this bacterium in presence of diesel and hydrodesulfurized diesel. The values of kinetic parameters were determined using different concentrations of initial total sulfur. It is assumed that all the sulfur compounds in diesel and hydrodesulfurized diesel were lumped into a pseudo-compound and the diesel was diluted at different dilution ratios using hexadecane. Moreover statistical analysis was carried out using the one way analysis of variance (ANOVA) to investigate the effect of oil-water ratio on specific growth rate ( ) of this bacterium. The response surface method (RSM) was used to optimize the biodesulfurization of hydrodesulfurized diesel in Erlenmeyer flasks due to two different factors, initial sulfur concentration of sulfur in diesel and oil-water phase ratio. This method was also used to optimize the volumetric gas liquid mass transfer coefficient ( ) due to two different factors, superficial gas velocity ( ) and the working volume of airlift bioreactor (v) in both water and water-diesel media. Finally biodesulfurization of diesel was investigated in these optimized conditions in the airlift bioreactor. The growth kinetic parameters for hydrodesulfurized diesel are: =0.09486 and =0.01997 and for diesel are: = 5.016 , = 417.4 and =1452 . Moreover the biodesulfurization kinetic parameters for hydrodesulfurized diesel are: = 0.007483 , =0.544 and =0.863 . Specific growth rates were affected significantly by different oil-water phase ratios. The values of specific growth rate decrease with increase of oil-water phase ratios. The results of optimization for biodeulfurization of hydrodesulfurized diesel in Erlenmeyer flasks are: hydrodesulfurized diesel with initial sulfur concentration of 28ppm and oil-water phase ratio of 25%. The optimized conditions of the airlift bioreactor are: loop spargers, volume of 6 liter and gas velocity of 2.6 liter/min. Under these optimized conditions the amount of sulfur reduction of hydrodesulfurized diesel is 16ppm.
