Luận án Xử lý tách dầu ở thể nhũ tương trong nước thải nhiễm dầu bằng phương pháp vi sóng điện từ và tuyển nổi áp lực (DAF) kết hợp hệ hóa phẩm phá nhũ chuyên dụng

Tên luận án:

XỬ LÝ TÁCH DẦU Ở THỂ NHŨ TƯƠNG TRONG NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI SÓNG ĐIỆN TỪ VÀ TUYỂN NỔI ÁP LỰC (DAF) KẾT HỢP HỆ HÓA PHẨM PHÁ NHŨ CHUYÊN DỤNG

Ngành:

Kỹ thuật hoá học

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án này tập trung vào giải quyết thách thức lớn trong xử lý nước thải nhiễm dầu (NTND) từ ngành công nghiệp dầu khí, một yếu tố cản trở sự phát triển bền vững. Nghiên cứu đề xuất phát triển và tối ưu hóa các công nghệ tách dầu ở dạng nhũ tương, sử dụng phương pháp vi sóng điện từ và tuyển nổi áp lực (DAF) kết hợp với hệ hóa phẩm phá nhũ chuyên dụng.

Mục tiêu chính bao gồm chế tạo mẫu nhũ tương dầu/nước từ dầu thô Bạch Hổ tương tự NTND tự nhiên, nghiên cứu điều kiện tối ưu cho cả hai phương pháp xử lý, và tổng hợp hệ hóa phẩm phá nhũ thân thiện môi trường từ mỡ cá ba sa Việt Nam. Hệ hóa phẩm này được chế tạo dựa trên các chất hoạt động bề mặt không ion như methyl este và acid alkyl hydroxamic, phù hợp với tính chất paraffinic của dầu thô Bạch Hổ. Điểm mới của luận án là việc tối ưu hóa các điều kiện xử lý bằng vi sóng điện từ và tuyển nổi, cùng với việc phát triển thành công hóa phẩm sinh học từ mỡ cá ba sa, có khả năng thay thế một phần các hệ hóa phẩm nhập ngoại.

Kết quả nghiên cứu cho thấy, mẫu nhũ tương dầu/nước đã được chế tạo thành công với độ bền và kích thước hạt tương tự NTND tự nhiên. Phương pháp vi sóng điện từ đạt hiệu suất tách dầu cao nhất 98,5% ở điều kiện tối ưu (thời gian 40 giây, công suất 1,5KW, nhiệt độ 55°C, pH 7) trong khoảng hàm lượng dầu 110-280mg/L. Hệ hóa phẩm từ mỡ cá ba sa đã được tổng hợp thành công và khi kết hợp với Alcomer 7125 của BASF, đạt hiệu quả tách dầu cao nhất với độ giảm độ đục lên tới 56,5%. Phương pháp tuyển nổi kết hợp hóa phẩm cũng đạt hiệu suất trên 98% ở điều kiện tối ưu (15mg/L hóa phẩm, pH 7, thời gian 50 phút) trong khoảng hàm lượng dầu 20-150mg/L.

So sánh hai công nghệ cho thấy cả hai đều rất hiệu quả cho NTND (20-470mg/L). DAF cho hiệu suất nhỉnh hơn ở nồng độ dầu thấp (20-60mg/L), trong khi vi sóng trội hơn ở nồng độ dầu cao (420-470mg/L). Nhìn chung, phương pháp vi sóng điện từ được đánh giá hiệu quả hơn DAF xét về mức tiêu hao nguồn lực và khả năng di chuyển của thiết bị xử lý. Luận án đã đóng góp vào việc phát triển công nghệ xử lý NTND, mở ra triển vọng ứng dụng cho các đơn vị sản xuất trong và ngoài ngành dầu khí.

Mục lục chi tiết:

CHƯƠNG 1-TỔNG QUAN TÀI LIỆU

CHƯƠNG 2-THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

• 2.1 Chế tạo các mẫu nước thải nhiễm dầu dạng nhũ tương dầu/nước từ dầu thô Bạch Hổ
  • 2.1.1 Tiến hành tạo mẫu nhũ tương dầu/nước từ dầu thô Bạch Hổ
  • 2.1.2 Kiểm tra độ bền nhũ tương bằng phương pháp li tâm siêu tốc
  • 2.1.3 Xác định kích thước, phân bố hạt nhũ tương bằng hiển vi điện tử truyền qua (TEM)
• 2.2 Khảo sát hiệu quả tách dầu ở thể nhũ tương trong nước thải nhiễm dầu bằng phương pháp vi sóng điện từ
  • 2.2.1 Chế tạo thiết bị vi sóng điện từ
  • 2.2.2 Khảo sát hiệu quả xử lý tách dầu của thiết bị vi sóng điện từ
    • 2.2.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ
    • 2.2.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian
    • 2.2.2.3 Khảo sát ảnh hưởng pH của NTND
    • 2.2.2.4 Khảo sát ảnh hưởng của công suất
    • 2.2.2.5 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng dầu trong nước thải nhiễm dầu
• 2.3 Chế tạo hệ hóa phẩm hỗ trợ phá nhũ từ mỡ cá ba sa để xử lý tách dầu bằng phương pháp tuyển nổi áp lực
  • 2.3.1 Chế tạo methyl este từ các acid béo của mỡ cá ba sa
    • 2.3.1.1 Chế tạo hệ vật liệu xúc tác dị thể MgO-ZrO2/γ-Al2O3
      • a. Tổng hợp γ-Al2O3 từ tiền chất Al(OH)3
      • b. Chế tạo hệ vật liệu xúc tác dị thể MgO-ZrO2/γ-Al2O3
      • c. Chế tạo methyl este từ các acid béo của mỡ cá ba sa
    • 2.3.1.2 Các phương pháp lý-hóa xác định tính chất và đặc trưng xúc tác
    • 2.3.1.3 Khảo sát các đặc trưng sản phẩm methyl este
  • 2.3.2 Tổng hợp acid alkyl hydroxamic từ methyl este của mỡ cá ba sa
    • 2.3.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến sự giảm giá trị chỉ số este
    • 2.3.2.2 Xác định hiệu suất phản ứng qua phương pháp đánh giá giá trị chỉ số este
  • 2.3.3 Chế tạo hệ hóa phẩm hỗ trợ phá nhũ
    • 2.3.3.1 Xác định tỷ lệ tối ưu giữa acid alkyl hydroxamic và methyl este
    • 2.3.3.2 So sánh hiệu quả tách dầu của hệ hóa phẩm phá nhũ tổng hợp từ acid alkyl hydroxamic và methyl este của mỡ cá ba sa với các hệ hóa phẩm phá nhũ của hãng BASF
    • 2.3.3.3 Đánh giá hiệu quả tách dầu bởi hệ hóa phẩm hỗ trợ phá nhũ từ mỡ cá ba sa kết hợp với hệ hóa phẩm phá nhũ Alcomer 7125 của hãng BASF
• 2.4 Khảo sát hiệu quả xử lý tách dầu bằng phương pháp tuyển nổi kết hợp hệ hóa phẩm chế tạo từ mỡ cá ba sa
  • 2.4.1 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng hệ hóa phẩm
  • 2.4.2 Khảo sát ảnh hưởng pH của nước thải nhiễm dầu
  • 2.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tách
  • 2.4.4 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng dầu trong nước thải nhiễm dầu

CHƯƠNG 3-KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

• 3.1 CHẾ TẠO CÁC MẪU NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU DẠNG NHŨ TƯƠNG DẦU/NƯỚC TỪ DẦU THÔ BẠCH HỔ
  • 3.1.1 Kiểm tra độ bền nhũ tương dầu/nước
  • 3.1.2 Kiểm tra kích thước hạt nhũ bằng phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM)
• 3.2 KHẢO SÁT HIỆU QUẢ XỬ LÝ TÁCH DẦU Ở THỂ NHŨ TƯƠNG TRONG NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI SÓNG ĐIỆN TỪ
  • 3.2.1 Khảo sát hiệu quả xử lý tách dầu bằng phương pháp vi sóng điện từ
    • 3.2.1.1 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ
    • 3.2.1.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian chiếu xạ đến hiệu quả tách dầu
    • 3.2.1.3 Khảo sát ảnh hưởng công suất chiếu xạ đến hiệu quả tách dầu
    • 3.2.1.4 Khảo sát ảnh hưởng pH đến hiệu quả tách dầu
    • 3.2.1.5 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng dầu trong nhũ tương đến hiệu quả tách dầu
• 3.3 CHẾ TẠO HỆ HÓA PHẨM HỖ TRỢ PHÁ NHŨ TỪ MỠ CÁ BA SA ĐỂ XỬ LÝ TÁCH DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP TUYỂN NỔI
  • 3.3.1 Chế tạo methyl este từ các acid béo của mỡ cá ba sa dùng xúc tác dị thể MgO-ZrO2/γ-Al2O3
    • 3.3.1.1 Khảo sát các tính chất của hệ vật liệu xúc tác cho phản ứng este hóa chéo các acid béo từ mỡ cá ba sa
      • a. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR)
      • b. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)
      • c. Phương pháp hấp phụ và giải hấp N2
      • d. Hấp phụ và giải hấp NH3 theo chương trình nhiệt độ (TPD-NH3)
    • 3.3.1.2 Khảo sát các đặc trưng sản phẩm methyl este
      • a. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR)
      • b. Phương pháp phân tích GC-MS định tính và định lượng các thành phần trong sản phẩm methyl este
  • 3.3.2 Tổng hợp acid alkyl hydroxamic từ methyl este của mỡ cá ba sa
    • 3.3.2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến sự giảm giá trị chỉ số este
    • 3.3.2.2 Khảo sát sản phẩm acid alkyl hydroxamic bằng phổ hồng ngoại
  • 3.3.3 Chế tạo hệ hóa phẩm hỗ trợ phá nhũ
    • 3.3.3.1 Xác định tỷ lệ tối ưu của acid alkyl hydroxamic và methyl este
    • 3.3.3.2 So sánh hiệu quả tách dầu của hệ hóa phẩm phá nhũ tổng hợp từ acid alkyl hydroxamic và methyl este của mỡ cá ba sa với các hệ hóa phẩm phá nhũ của hãng BASF
    • 3.3.3.3 Đánh giá hiệu quả tách dầu bởi hệ hóa phẩm hỗ trợ phá nhũ từ mỡ cá ba sa kết hợp với hệ hóa phẩm phá nhũ Alcomer 7125 của hãng BASF
• 3.4 KHẢO SÁT HIỆU QUẢ XỬ LÝ TÁCH DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP TUYỂN NỔI ÁP LỰC KẾT HỢP HỆ HÓA PHẨM CHẾ TẠO TỪ MỠ CÁ BA SA
  • 3.4.1 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng hệ hóa phẩm
  • 3.4.2 Khảo sát ảnh hưởng pH
  • 3.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tách
  • 3.4.4 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng dầu
• 3.5 SO SÁNH HIỆU QUẢ TÁCH DẦU GIỮA PHƯƠNG PHÁP TÁCH VI SÓNG ĐIỆN TỪ VÀ PHƯƠNG PHÁP TUYỂN NỔI
  • 3.5.1 Hiệu suất tách dầu của phương pháp tách vi sóng điện từ và phương pháp tuyển nổi áp lực
  • 3.5.2 So sánh lựa chọn công nghệ vi sóng điện từ và công nghệ tuyển nổi theo phương pháp xếp hạng 5 bậc
    • 3.5.2.1 So sánh ưu nhược điểm của hai công nghệ vi sóng điện từ và công nghệ tuyển nổi
    • 3.5.2.2 Xếp hạng cho hệ thống xử lý nước thải nhiễm dầu của công nghệ vi sóng điện từ và công nghệ tuyển nổi