CC BY
1УДК 544.723.21:54.05
NEFT УЭ FENOLLA CÍRKLaNMͧ SULARIN XURMA TULLANTISINDAN HAZIRLANMI§ SORBENTL9 T9MÍZL9NM9SÍ
§IRINOVA DÜRDAN9 BAKIR QIZI
Azarbaycan Dóvlat Neft va Sanaye Universiteti, Neft-kimya texnologiyasi va sanaye ekologiyasi kafedrasinin dosenti, Baki, Azarbaycan
9LIYEVA S9MA ÍQBAL QIZI
Azarbaycan Dóvlat Neft va Sanaye Universiteti, Neft-kimya texnologiyasi va sanaye ekologiyasi kafedrasinin magistri, Baki, Azarbaycan
Xülasa: Bu tddqiqatin mdqsddi neft vd fenolla girkldnmi§ sularin xurma tozundan hazirlanan adsorbentldrld tdmizldnmdsi prosesinin effektivliyini oyrdnmdkdir. Laboratoriya §draitindd 1 litr hdcmldrindd hazirlanmi§ su nümundldrinin girkldndirici madddldñnin qatiligi 1000 mq/l sdviyydsindd tdnzimldnmi§dir. istifadd olunan analitik metodlar arasinda UV spektrojotometriya vd qaz xromatoqrafiyasi (GC) vasitdsild fenol vd nejtin qatiliqlari ddqiq §dkildd müdyydn edilmi§dir.
Tddqiqat zamani sorbentin hazirlanmasi ügün kdnd tdsdrrüfati sahdldrinddn toplanmi§ xurma meyvdsinin qaliqlari istifadd edilmi§dir. Xurma toxumu, su ild yuyulmu§ vd 60°C temperaturda qurudulmu§dur, daha sonra isd 1 mm-ddn kigik hissdldrd pargalanmi§dir. Adsorbsiya eksperimentldri müxtdlif pH gostdricildrindd (3, 5, 7, 9) vd sorbent miqdarlarinda (1-5 q) hdyata kegirilmi§dir. Hdr bir pH gostdricisi vd sorbent miqdari ügün adsorbsiyanin effektivliyi hesablanmi§dir. Agar sdzlw. Neft, fenol, kdnd tdsdrrüfati tullantilari, adsorbsiya, xurma lifi.
ШИРИНОВА ДУРДАНА БАКИР КЫЗЫ
Доцент кафедры нефтехимических технологий и промышленной экологии Азербайджанского государственного университета нефти и промышленности, Баку,
Азербайджан
АЛИЕВА САМА ИГБАЛ КЫЗЫ
Магистр кафедры нефтехимических технологий и промышленной экологии, Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности, Баку,
Азербайджан
Аннотация: Целью данного исследования является изучение эффективности процесса очистки нефтезагрязненной и феноловой воды адсорбентами из пальмового порошка. Концентрацию загрязняющих веществ в пробах воды, приготовленных в лабораторных условиях объемом 1 литр, доводили до 1000 мг/л. Среди использованных аналитических методов концентрации фенола и масла были точно определены с помощью УФ-спектрофотометрии и газовой хроматографии (ГХ).
В ходе исследований для приготовления сорбента использовали остатки плодов пальмы, собранные с сельскохозяйственных полей. Семена финиковой пальмы промывали водой и сушили при температуре 60°С, а затем измельчали на кусочки размером менее 1 мм. Адсорбционные эксперименты проводили при различных значениях рН (3, 5, 7, 9) и количествах сорбента (1-5 г). Эффективность адсорбции рассчитывали для каждого показателя рН и количества сорбента.
Ключевые слова: нефть, фенол, сельскохозяйственные отходы, адсорбция, пальмовое волокно.
SHIRINOVA DURDANA BAKIR
Associate Professor, Department of Petrochemical Technologies and Industrial Ecology, Azerbaijan State University of Oil and Industry, Baku, Azerbaijan
ALIYEVA SAMA IGBAL
Master of the Department of Petrochemical Technologies and Industrial Ecology, Azerbaijan State University of Oil and Industry, Baku, Azerbaijan
Abstract: The aim of this study is to investigate the efficiency of the purification process of oil-contaminated and phenolic water using palm powder adsorbents. The concentration ofpollutants in 1-liter water samples prepared in the laboratory was adjusted to 1000 mg/L. Among the analytical methods used, phenol and oil concentrations were accurately determined using UV spectrophotometry and gas chromatography (GC).
During the study, palm fruit residues collectedfrom agriculturalfields were used to prepare the sorbent. Date palm seeds were washed with water and dried at 60°C, and then crushed into pieces less than 1 mm in size. Adsorption experiments were carried out at differentpH values (3, 5, 7, 9) and sorbent amounts (1-5 g). The adsorption efficiency was calculated for each pH value and sorbent amount.
Key words: oil, phenol, agricultural waste, adsorption, palm fiber.
GiRi§
Hasil edilan neftin taxminan 3%-i onun hasilati, da§inmasi, saxlanmasi va paylanmasi marhalalarinda atraf muhita daxil olur. Boyuk miqdarda neft mahsullari neft hasilati, emali, kimya, metallurgiya va digar sanaye sahalarinin 9irkab sulari ila, elaca da mai§at 9irkab sulari, su va quru naqliyyati vasitasila sath sularina daxil olur. §ahar muhitinda yerli 9irklanmanin boyuk hissasi neft mahsullari ila alaqadardir.
Eyni zamanda, fenol va fenol birla§malarinin sulara qari§masi ciddi ekoloji problemdir. Fenol, muxtalif sanaye proseslarinda istifada edilan va su muhitinda yuksak toksiklik gostaran bir birla§madir. Bu 9irklanma, su ekosistemlarinin keyfiyyatini va canlilarin saglamligini tahlukaya atir.
Tadqiqatimizin maqsadi, tabii man§ali sorbentlardan istifada etmakla neftla va fenolla 9irklanmi§ 9irkab sularin kompleks tamizlanmasi texnologiyasini hazirlamaqdir. Bu texnologiya a§agidaki ustunluklara malik olmalidir:
- istifadanin sadaliyi,
- sorbentlarin barpasi imkani
- tamizlama prosesinin ekoloji tahlukasizliyi [1].
Aparilmi§ tadqiqatlar naticasinda adsorbsiya texnikasi fenolik birla§malar da daxil olmaqla uzvi 9irklandiricilarla 9irklanmi§ tullanti sularinin tamizlanmasi u9un ucuz, sada, toksik olmayan va effektiv usul kimi ortaya 9ixdi. Muxtalif proseslar arasinda aktivla§dirilmi§ karbonun sathina adsorbsiya tadqiqatlarinda yuksak va a§agi hacmli fenolik tullanti sularinin tamizlanmasinda an populyar va geni§ istifada olunan usul kimi gorunur [2].
Sorbentlar kimi tabii materiallar, bazi sanaye tullantilari, aktivla§dirilmi§ karbon va sintetik sorbentlardan istifada olunur. Buna gora da, hazirda ikinci daracali bitki xammali asasinda yuksak effektiv va nisbatan ucuz sorbentlarin yaradilmasi, onlarin fiziki-kimyavi xususiyyatlarinin tadqiqi va bitki adsorbentlarinda mikroorqanizmlarin istifadasinin mumkunluyu aktual tadqiqat istiqamatlarindan biridir [3].
Tadqiqatlarimizda tabii materiallarin (kand tasarrufati mahsullarinin emali tullantilari, agac emali muassisalarinin tullantilari) reagentsiz fiziki-kimyavi emalindan neft va fenolun tamizlanmasina diqqat yetirilir. Neft va fenolun tamizlanmasi u9un an calbedici materiallar tabii uzvi xammal va bitki man§ali tullantilardir, 9unki onlar ekosistemlarin tabii bir hissasidir. Buna gora da, bu sorbentlar ekoloji talablara an yuksak daracada cavab verir. Tabii man§ali sorbentlar suyun va 9irkab sularinin uzvi maddalardan, elaca da orta va yuksak molekulyar agirliqli neft va fenol mahsullarindan tamizlanmasi u9un uygundur [4].
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
Neft mahsullari va fenol ü9ün perspektivli sorbentlar arasinda taxil, düyü, xurma liflari, arpa va bugda qabiqlarina asaslanan sorbentlar var. Onlarin xüsusila agir neft fraksiyalari va fenol birla§malarini toplamaqda tasirli oldugu müayyan edilmi§dir. Bu sorbentlar sulu mahlullardan, tabii va 9irkab sulardan, maye radioaktiv tullantilardan 9irklari va ion 9irklandiricilarini, elaca da agir va radioaktiv metal ionlarini (masalan, uran, sezium, arsen, xrom, manqan, stronsium, zirkonium va s.) 9ixarmaq ü9ün istifada edila bilar.
Tabii sorbentlarin asas üstünlüklari ekoloji tamizlik, geni§ xammal bazasi, yüksak hidrofobluq va neft tutumu ila yana§i, nisbatan a§agi qiymatinin olmasidir.
Bu tadqiqatin maqsadi neft va fenolla 9irklanmi§ sularin kand tasarrüfatinda istifada edilan bitki tullantilarindan hazirlanmi§ xurma lifli sorbent ila tamizlanmasinin effektivliyini qiymatlandirmakdir. Xurma lifinin adsorbsiya qabiliyyati, müxtalif eksperimental §araitlarda analiz edilacak [5].
EKSPERÍMENTAL HÍSS9
Laboratoriya §araitinda neft va fenol 9irklanmi§ su nümunalari hazirlanmi§dir. Nümunalarin har
birinin hacmi 1 litr olmu§ va 9irklandirici maddalarin qatiligi 1000 mq/l saviyyasinda tanzimlanmi§dir. Neft, va fenol atraf mühit ü9ün tahlükali bir komponent kimi nazarda tutulmu§dur.
Su nümunalarinin tarkibi UV spektrofotometriya va qaz xromatoqrafiyasi (GC) vasitasila analiz edilmi§dir. Fenolun tayini ü9ün 270 nm dalga uzunlugunda UV spektrindan istifada olunmu§dur, bu metod filtr olunmu§ nümunadaki fenol miqdarini müayyan etmaya imkan yaratmi§dir. Qaz xromatoqrafiyasi isa neftin müxtalif komponentlarini ayriliqda analiz etmaya va onlarin qatiligini daqiqlikla müayyan etmaya imkan vermi§dir [6].
Xurma 9ayirdayindan va qabigindan adsorbent hazirlanmasi, tabii va ekoloji cahatdan tamiz sorbentlarin inki§af etdirilmasi maqsadila maraq doguran bir yana§madir. Xurma 9ayirdayindan alda edilan tozun adsorbsiya qabiliyyatinin artirilmasi ü9ün xüsusi hazirliq marhalalari tatbiq olunur. A§agida xurma tozunun adsorbent kimi hazirlanma prosesinin asas marhalalari taqdim olunur.
ilkin olaraq xurma meyvasinin uygun hissalarinin toplanmasidir. Meyva qabigi, toxum va digar hissalar adsorbsiya maqsadi ila istifada oluna bilar. Aparilan tacrübada xurma 9ayirdayindan istifada olunmu§dur. Toplanan material tamizlanir va sobada 60-80°C temperaturda qurudulur. Qurudulma prosesi, tozun rütubatini azaldaraq materialin uzun müddat saxlanmasini tamin edir va adsorbsiya qabiliyyatini artirir [7].
Qurudulmu§ xurma danalari inca toz halina gatirilir. Bu maqsadla dayirman, mexaniki azma va ya laboratoriya avadanliqlari kimi vasitalardan istifada olunur. özilma prosesinin sonunda toz müxtalif öl9ülü fraksiyalara alanir. Ki9ik danaciklar adsorbent sath sahasini artiraraq, adsorbsiya prosesini daha effektiv edir [8].
Adsorbentin adsorbsiya qabiliyyatini artirmaq maqsadila toz xüsusi aktivla§dirma prosesina maruz qalir. Bunun ü9ün toz, natrium hidroksid (NaOH) mahlulunda müayyan müddat saxlanir. Bu proses, materialin sathinda masamalilik yaradir, belalikla adsorbsiya sathinin geni§lanmasina va 9irklandirici maddalarin daha effektiv tutulmasina sabab olur. Aktivla§dirmadan sonra toz distilla suyu ila yuyularaq qaliq kimyavi maddalardan tamizlanir.
Kimyavi aktivla§dirma marhalasindan sonra xurma tozu distilla suyu ila yuyularaq qaliq kimyavi reagentlardan tam tamizlanir. Tamizlanmi§ toz yenidan qurudulur va homojen adsorbent kimi istifadaya hazir vaziyyata gatirilir (§ak. 1.).
Hazir xurma tozu adsorbent müxtalif öl9ülara alanarak, istanilan fraksiya öl9üsünda toz alda edilir. Materialin adsorbsiya qabiliyyatini qorumaq ü9ün o, quru va qapali §araitda saxlanilmalidir
[9].
Belalikla, xurma tozundan hazirlanmi§ adsorbent, neft çirklanmalari, agir metallar va digar çirklandiricilarin tamizlanmasinda istifada edila bilan ekoloji cahatdan samarali sorbentdir.
§ak.1 Xurma adsorbentinin hazirlanmasi Adsorbsiya eksperimentlari su nümunalarinin müxtalif pH-in göstaricilarinda (3, 5, 7, 9) hayata keçirilmiçdir. Har pH göstaricisi ûçûn xurma tozunun 1-dan 5 qramadak miqdarlari istifada olunmuçdur. Nümunalar 30, 60, 90 va 120 daqiqa müddatinda 200 rpm süratla qari§dirilmi§dir ki, bu da homogen qariçigin yaranmasina çarait yaratmiçdir. Zaman bitdikdan sonra nümunalar filtrasiya olunmuç va filtr olunmuç maye analiza göndarilmi§dir [10].
ilkin qatiliqlari (Со) fenol va neft ûçûn 1000 mg/l olaraq götürülmü§dür. Tamizlanma effektivliyinin pH-in göstaricilarindan, zamandan, sorbentin miqdarindan asililigi öyranilmi§dir. Effektivlik açagidaki malum dûsturla hesablanir [11]:
A% =
(Co-Ct) Cn
x 100%
(1)
Bu düsturu tatbiq edarak, har bir pH göstaricisi va sorbent miqdari ûçûn fenol va neftin adsorbsiyasinda effektivliyi alda edacayik.
Cadval 1-da fenolun va neftin adsorbsiyasinin pH göstaricisindan neca asililigi verilmiçdir. Fenol ûçûn adsorbsiyanin maksimum qiymati pH =3, minimum qiymati isa pH= 9 olduqda mûçahida edilmiçdir. Neftin isa an yûksak adsorbsiyasi neytral mûhitda (pH =7) ba§ vermiçdir.
Cadval ^ 1. Fenolun va neftin adsorbsiya olunma effektivliyinin pH göstaricisindan asililigi
pH Fenolun adsorbsiya olunma effektivliyi, % Neftin adsorbsiya olunma effektivliyi , %
3 85% 45%
5 70% 60%
7 55% 75%
9 40% 50%
§akil 2-da, mûxtalif pH göstaricilarinin (3, 5, 7, 9) fenolun va neftin adsorbsiya effektivliyina tasiri göstarilmi§dir.
10 - 100%
-pH
Fenolun adsorbsiya olunma effektivliyi, % Neftin adsorbsiya olunma effektivliyi , %
§ak. 2. Fenolun va neftin adsorbisyasinin pH göstaricisindan asililiq qrafiki
Qrafikdaki malumatlar, pH-in neft adsorbsiyasinin effektivliyina ciddi tasir etdiyini göstarir. pH-in açagi qiymatlarinda, tur§ulugun neftin adsorbsiyasi prosesini azaltdigini göstarir. Bununla yana§i, pH-in yüksak qiymatlari da neftin adsorbsiyasini azaltdigi ûçûn, müvafiq tanzimlamalarin edilmasi zaruridir.
Tacrübalarla adsorbsiyanin effektivliyinin (%) sorbentin miqdarinda asililigi da yoxlanilmi§dir. Tacrübalar har dafa sorbentin miqdarini 1 q artirmaqla aparilmi§dir.
Effektivliyi hesablamaq ûçûn açagidaki formuladan istifada olunur [12]:
C,= C0x(i^) (2)
Burada A- adsorbsiyanin effektivliyidir.
Açagida, farqli sorbent miqdarlarinin (q) fenol va neftin adsorbsiyasindaki effektivliyini va müvafiq çirklandirici qatiliqlarini aks etdiran cadval verilmi§dir (cadval 2.). Daha çox sorbent istifada edildikda, adsorbsiyanin effektivliyi artir (§ak.3), çûnki daha çox aktiv sath sahasi yaranir.
Cadval 2. Fenolun va neftin adsorbsiyasinin sorbentin miqdarindan asililigi
Sorbentin miqdari, q Fenolun adsorbsiya Neftin adsorbsiya
effektivliyi, % effektivliyi, %
1 20% 30%
2 40% 50%
3 60% 65%
4 75% 80%
5 85% 90%
100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
Sorbentin miqdari, q Fenolun adsorbsiya effektivliyi, % Neftin adsorbsiya effektivliyi, %
§ak. 3. Fenolun va neftin adsorbsiyasinin sorbentin miqdarindan asililigi
Qrafikdaki dayi§ikliklar, sorbent miqdari artdiqca adsorbsiyanin effektivliyinin neca yüksaldiyini aydin §akilda göstarir. Masalan, 1 qram xurma lifinin istifadasi ila ba§layaraq, har bir alava qramda (2, 3, 4, 5 qram) adsorbsiyanin effektivliyinin müayyan bir daracada artmasi mü§ahida olunur. Bu, eksperimentin müsbat naticalarini dastaklayir va xurma liflarinin adsorbsiya prosesindaki rolunu vurgulayir.
Cadval 3-da fenolun va neftin adsorbsiyasinin zamandan asililiq dinamikasi göstarilir. Adsorbsiyanin zamanla tadrican artdigi, lakin 90 daqiqadan sonra sabitliyi mü§ahida edilir.
Cadval 3. Fenolun va neftin adsorbsiyasinin zamandan asililigi
Vaxt, daq. Fenolun adsorbsiya effektivliyi,% Neftin adsorbsiya effektivliyi, %
30 50% 50%
60 70% 70%
90 75% 75%
120 75% 75%
A§agidaki qrafik (§ak. 4.) farqli zaman intervallarinda fenolun adsorbsiyasinin effektivliyini göstarir. Zamanin artmasi ila effektivlikdaki dayi§ikliklari görmak, adsorbent materiallarin fenolun aradan qaldirilmasi ü9ün optimal §araitini müayyan etmak baximindan ahamiyyatlidir.
150 -
100 -
50 0
1
Vaxt, daq. Fenolun adsorbsiya effektivliyi,%
Neftin adsorbsiya effektivliyi, %
§ak. 4. Fenolun va neftin adsorbsiyasinin zamandan asililigi
Qrafikdan görünür ki, zamanin artmasi ila fenolun adsorbsiyanin effektivliyinin da artir. ilk 30 daqiqa arzinda effektivlik 40%-a yüksalir. Bu, fenol va neft ü9ün adsorbsiyasi prosesinin ba§langicinda daha a§agi oldugunu göstarir. Qrafikdan adsorbsiyanin zamana göra neca dayi§diyini qiymatlandirmak olur.
Tadqiqat zamani müayyan edilib ki, zamanin artmasi ila adsorbsiyanin effektivliyi yüksalir, lakin 120 daqiqadan sonra bu tasir sabit qalir. Bu, eksperimentin optimalla§dirilmasi ü9ün vacib bir malumatdir.
Qrafik, zamanin artmasi ila neftin adsorbsiyanin effektivliyinin yüksaldiyini aydin §akilda göstarir. ilk 30 daqiqa arzinda effektivlik 50% ta§kil edir, daha sonra 60 daqiqada 70%-a, 90 daqiqada isa 75%-a yüksalir. 120 daqiqadan sonra effektivlik 75% saviyyasinda sabit qalir. N9Tica
Tadqiqatin naticalarina asasan, fenolun adsorbsiyasi pH 3-da maksimum 85% effektivlik alda edarkan, pH=9 olduqda bu göstarici 40%-a dü§mü§dür. Sorbent miqdarinin artmasi da adsorbsiyanin effektivliyina müsbat tasir göstarmi§dir, 1 q sorbent ü9ün 20% effektivlik, 5 q sorbent ü9ün isa 85% effektivlik alda edilmi§dir. Eyni zamanda, zamanin artmasi ila adsorbsiyanin effektivliyinin da artdigi mü§ahida olunmu§dur; 30 daqiqada effektivlik 50%, 90 daqiqada isa 75% saviyyasina yüksalmi§dir.
200%
150%
100%
50%
0%
2
3
4
Neftin adsorbsiyasi da ox§ar dinamikani pH=7 olduqda maksimum 75% effektivlik gostaracakdir. Sorbent miqdari ila neftin adsorbsiyasi arasinda musbat alaqa mu§ahida olunmu§dur; sorbent miqdari artdiqca, adsorbsiyanin effektivliyi da yuksalmi§dir.
Umumilikda, tadqiqatin naticalari, xurma tozunun neft va fenol <irklanmi§ sularin tamizlanmasi prosesinda effektiv bir adsorbent oldugunu gostarir. Bu, ekoloji cahatdan tahlukali olan <irklandiricilarin aradan qaldirilmasi u<un potensial bir usul kimi taqdim oluna bilar.
9D9BiYYAT
1. 3liyev, N.A., Quliyev, S.M. "Ekoloji problemlar va onlarin halli yollari". Baki: Elm va Tahsil Na§riyyati, 2018, s. 45-56.
2. Huseynov, E.T. "Azarbaycanin sanaye tullantilarinin atraf muhita tasiri". Baki: §arq-Qarb Na§riyyati, 2019, s. 68-78.
3. Johnson, D., Lee, C. "Sustainable Water Treatment Methods: Applications of Sorbents from Agricultural Waste". Journal of Environmental Science, Vol. 43, 2020, pp. 115-126.
4. Mammadov, R.T. "Tullanti sularinin tamizlanmasinda kand tasarrufati qaliqlarinin rolu" Baki: Na§riyyat, 2021, s. 90-104.
5. Sahinkaya, E., & Korkmaz, H. "Influence of pH on oil adsorption characteristics of different adsorbents". Environmental Science and Pollution Research, 28(15), 2021, p 19345-19355.
6. Gumu§, M. "The Role of pH in Adsorption Processes for Oil Removal from Wastewater". Journal of Hazardous Materials 32(12), 2020, p 396.
7. Aghajani, A., & Zeynali, M. "Effect of adsorbent dose and contact time on the removal of phenol from aqueous solution using activated carbon". Environmental Science and Pollution Research, 25(15), 2018, p 14767-14776.
8. Smith, J., Brown, L. "Adsorption of Phenol and Oil from Wastewater Using Agricultural Byproducts". Environmental Engineering Journal, Vol. 35, 2018, pp. 88-97.
9. Wilson, A. "Oil and Phenol Removal from Contaminated Water Using Natural Sorbents". International Journal of Water Pollution Research, Vol. 12, 2021, pp. 140-155.
10. Бородин, А.В., Иванова, Л.К. "Использование сорбентов в очистке сточных вод." Москва: Наука, 2019, с. 34-50.
11. Кузнецов, И.П., Сергеев, В.Н. "Применение растительных остатков в процессах сорбции загрязнителей". Химическая технология, №7, 2021, с. 56-64.
12. Сидоров, П.Н. "Методы очистки воды от нефтепродуктов". Санкт-Петербург: Технополис, 2020, с. 22-35.
