انتخاب صفحه

فهرست مطالب
فصل اول

حفظ منابع تجدیدپذیر خصوصاً سوخت‌های فسیلی و کاهش آثار زیانبار ناشی از پدیده گرمایش جهانی، از جمله چالش‌های جدی پیش‌روی متخصصان زیست‌محیطی و مسئولین مدیریت شهری به شمار می‌رود. از آن‏جایی که پسماندهای صنعتی حاوی روغن‏موتور مستعمل دارای طیف گسترده‏ای از آلاینده‌های خطرناک بوده و بخش بزرگی از آن به‏دلیل قابلیت اشتعال خودبه‏خودی باید کاملاً حفاظت‏شده باشند و از طرف دیگر با توجه میزان بالای تولید این قبیل زایدات در صنایع، از جمله چالش‌های جدی پیش‏ روی جوامع صنعتی به شمار می‌آید. بازیافت روغن‏موتور مستعمل و تولید روغن تصفیه مجدد، ضمن احیای یک ماده با ارزش، به نوبه خود منجر به کاهش مصرف انرژی و به حداقل رساندن آثار گرمایش جهانی در مرحله تولید روغن‏موتور از نفت خام خواهد شد.
تا کنون روش‌های مختلفی همچون دفن در زمین، بازیابی انرژی از طریق سوزاندن در کارخانجات تولید سیمان و تولید روغن‏موتور پالایش مجدد، برای حل این مشکل زیست‌محیطی ارائه گردیده است. فرایند تصفیه مجدد روغن‏موتور مستعمل به ماهیت روغن و میزان ناخالصی‌های موجود در آن بستگی دارد. ناخالصی‌ها از طریق هوا یا طی عملکرد موتور وارد روغن شده و یا اینکه در نتیجه وقوع برخی واکنش‌های شیمایی در روغن، شکل می‌گیرند. به‏طور کلی کاربرد مجدد روغن یا اصطلاحاً بازیافت آن مستلزم حذف کامل ناخالصی‌های مذکور خواهد بود. روش‌های دیگر مدیریت روغن مستعمل در کشورهای توسعه‏یافته علاوه‏بر تصفیه مجدد شامل استفاده مجدد در صنایع، پس از انجام پردازش‌های اولیه، مصرف در بخش انرژی، گازی کردن (Gasification)، شکست حرارتی (Thermal Cracking) و دفن نیز می‌شود. در کشورهای اروپایی روش غالب مدیریت روغن روانکاری مستعمل مصرف در بخش انرژی است و علیرغم قوانین اتحادیه اروپا، تنها در برخی از کشورها اولویت اصلی خود را تصفیه مجدد روغن قرار داده‌اند. در این بین، بازیافت یا تصفیه مجدد روغن به دلیل پتانسیل کاهش آثار سوء زیست‌محیطی ناشی از دفع غیراصولی زایدات روغن مستعمل و نیز جذابیت‌های اقتصادی آن از دیدگاه حفظ منابع انرژی، از مناسب‌ترین روش‌های موجود به شمار می‌رود [1].
1-2- شرح و ضرورت مسأله
با توجه به میزان بالای دور ریز روغن‌های روانکاری در جوامع صنعتی و نیز به‏دلیل آثار سوء این قبیل زایدات بر محیط‌زیست، در سالیان اخیر، الزامات و دستورالعمل‌های سختگیرانه‌ای در این خصوص، به تصویب مراجع قانونی کشورهای مختلف جهان رسیده‏است. در ادامه به برخی از این قوانین اشاره شده‏است.
اولین قانون اروپا در زمینه مدیریت روغن مستعمل در سال 1975(75/439/EC) تدوین گردید که در آن بر الزام کاربرد روش‌های مدیریتی دوستدار محیط‌زیست تأکید شده بود. این قانون از میان روش‌های مختلف مدیریتی، بیشتر بر تصفیه مجدد روغن نسبت به روش سوزاندن و استحصال انرژی تأکید دارد. اگرچه قانون مذکور در سال 1987 مورد بازبینی و اصلاح قرار گرفت (87/101/EC)، لیکن مطالعات انجام‏شده حاکی از آن است که اعضای اتحادیه اروپا تمایل چندانی به تصفیه مجدد روغن مستعمل نداشته و روغن‏های مستعمل را عمدتاً به عنوان سوخت در صنایع مورد استفاده قرار می‌دهند [1].
یکی از روش‌هایی که امروزه به‏طور گسترده‌ای به منظور تصفیه روغن مستعمل در کشورهای صنعتی به کار گرفته می‌شود، تصفیه روغن مستعمل به کمک حلال‌ها می‌باشد. این روش بر خلاف روش اسیدشویی که بر پایه واکنش‌های شیمیایی استوار است، بر پایه فرایندهای جداسازی فیزیکی- شیمیایی انجام می‌شود. در این فرایند، بخش‌های نامطلوب موجود در روغن مستعمل در حلال حل شده و ناخالصی‌ها از روغن خارج می‌گردد. اما بخش‌های ضروری (به‏ویژه هیدروکربن‌های اصلی روغن پایه) به‏صورت یک فاز جداگانه در روغن خروجی باقی می‌ماند. در مقیاس تجاری و صنعتی، از حلال‌هایی نظیر بوتانول، بوتانون، پروپانول، متیل‏اتیل‏کتون (MEK)، استون در این فرایند استفاده می‌شود. از جمله مواردی که روش استخراج با حلال را از روش‌های دیگر متمایز می‌سازد می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
 بهبود خصوصیات روغن نظیر ویسکوزیته، نقطه اشتعال و نیز پایداری در برابر اکسیداسیون،
 راندمان بالا در تولید روغن با کیفیت،
 قدرت بالای حلال‌ها در جذب ناخالصی‌های موجود در روغن مستعمل،
 سهولت جداسازی فاز هیدروگربن‌ها از فاز زایدات و ناخالصی‌ها،
 سهولت بازیابی حلال (نقطه جوش حلال همواره پایین‌تر از نقطه جوش روغن انتخاب می‌شود)،
 ویژگی‌های منحصر به فرد حلال‌ها از قبیل پایداری، سمیت پایین، سهولت در جابجایی و کاهش هزینه‌ها.
هم‏چنین، بازیافت روغن و استفاده مجدد از خاک رنگبر، فرصت بزرگی در زمینه صرفه‏جویی مالی برای کارخانه‏های صنایع روغن می باشد. دفع رس رنگبر مصرف‏شده می¬تواند باعث بروز مشکلات زیست‏محیطی شود، که این مشکلات می¬تواند با خروج روغن از داخل این خاک، حل شود.
در حال حاضر میزان تولید روغن مستعمل در کشورمان در حدود 300 تا 350 هزار تن در سال برآورد می‌گردد و روش غالب در بازیابی آن، استفاده از فرایند اسیدشویی و رنگبری به کمک خاک رس می‌باشد، که بنا به دلایل اقتصادی و تکنولوژیکی هم‏چنان در ایران به عنوان روش غالب بازیافت مورد استفاده قرار می‌گیرد [2]. با توجه به این میزان تولید روغن مستعمل در کشور، سالانه حدود 40 تا 60 هزار تن خاک رس آلوده پس‏از تصفیه روغن‏‏موتور دورریز می‏شود، که این خاک رس استفاده شده در تصفیه، حاوی 20 هزارتن روغن باقی‏مانده در خود می‏باشد. بنابراین، با بازیافت پسماندهای واحدهای تصفیه دوم روغن‏موتور مستعمل، علاوه‏بر بازگرداندن میزان قابل‏توجهی خاک رس به چرخه صنعت، صرفه‏جویی در مصرف آن و کاهش هزینه‏های مربوط به خریداری رس جدید، بر روی مقدار زیادی روغن موجود در آن نیز جداسازی صورت گرفته و حجم زیادی پسماند خطرناک با قابلیت اشتعال خودبه‏خودی نیز احیا خواهد شد.
در پایان‏نامه پیش رو، برای نخستین بار، با استفاده از روش استخراج با حلال، اقدام به مقایسه پارامترهای دخیل در جداسازی خاک رس و روغن‏موتور موجود در آن کرده و با استفاده از تکنیک طراحی آزمایش به روش رویه پاسخ (RSM)، محدوده بهینه هر یک از این عوامل به‏دست آمده‏اند. نکته حائز اهمیت این است که قریب‏به تمامی تحقیقات ‏صورت‏گرفته در به‏کارگیری روش استخراج حلال، در حوزه روغن‏های خوراکی بوده و این، اولین بار است که برای استخراج روغن‏موتور از خاک رس مصرف‏شده، از این روش استفاده می‏شود. در این تحقیق، حلال MEK، بهترین و کاراترین حلال مورد استفاده در این فرایند، به‏کار رفته است.

1
1-1- مقدمه………………………………………………………………………. 2
1-2- شرح و ضرورت مسأله……………………………………………………. 2
1-3- معرفی فصول تحقیق حاضر………………………………………………. 4

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل دوم

در این بخش سعی ‏بر آن بوده که نخست، با روشن کردن موضوع مورد‏ مطالعه و ارائه توضیح مختصری از فرایند رنگبری روغن‏ها و تبیین دسته‏بندی انواع خاک‏ها، به ویژگی‏های رس به‏کاربرده‏شده در این صنایع پرداخته و به تفصیل، انواع روش‏های بازیافت پسماند حاصل از تصفیه مجدد روغن‏ها معرفی گردد. از سوی دیگر به تبیین روش‏های آماری و آنالیزی مورد استفاده در این تحقیق اشاره شده و در آخر با مروری بر اقدامات پژوهشگران پیشین در زمینه جداسازی روغن و خاک رس، مزیت‏ها و برتری‏های پایان‏نامه پیش رو برشمرده شده‏است.
2-2- خصوصیات روغن‏موتور مستعمل
انواع روغن‌های روانکاری را می‌توان در دو دسته عمده روغن‏موتور و روغن‌های روانکاری صنعتی تقسیم‌بندی نمود. درصد تقریبی انواع روغن مصرفی در کشورهای عضو اتحادیه اروپا در سال 1999 در جدول 2-1 آورده شده‏است. همان‏طور که در این جدول مشاهده می‌شود، روغن روانکاری مورد استفاده در اتومبیل‌ها، بخش عمده‌ای از مصرف روغن را در این کشورها تشکیل می‌دهد.
جدول 2-1: درصد تقریبی انواع روغن روانکاری مصرفی در کشورهای عضو اتحدیه اروپا (1999)
عموماً بین 40 تا 68 درصد کل روغن مصرفی در هنگام مصرف در اثر سوختن، تبخیر، باقی ماندن در ظروف نگه‏داری و … اتلاف شده و بنابراین کل روغن مستعمل قابل جمع‌آوری، 32 تا 60 درصد کل روغن مصرفی خواهد بود [1]. عملکرد اصلی روغن‏موتور، کاهش اصطکاک، جلوگیری از زنگ‌زدگی و فرسایش، انتقال حرارت و حذف ناخالصی‌ها از موتور ماشین‌آلات می‌باشد. به‏منظور بهبود خواص طبیعی روغن، در طی فرایند تولید افزودنی‌هایی نیز بدان اضافه می‌شوند که کار عمده آنها جلوگیری از اکسیداسیون، ایجاد خواص شوینده، بهبود ویسکوزیته و کاهش نقطه ریزش می‌باشد [3].
در طول فعالیت موتور، در اثر ایجاد برخی ناخالصی‌ها خصوصیات اولیه روغن به تدریج از بین خواهد رفت. ناخالصی‌های خارجی از هوای محیط با ذرات فلزی موتور وارد روغن می‌شوند. ناخالصی‌های ورودی به روغن ناشی‏از عملکرد موتور عبارتند از [3]: ذرات فلزی ناشی‏از فرسایش موتور، ذرات کربنی ناشی از احتراق ناقص سوخت، اکسیدهای فلزی ناشی از خوردگی فلزات، آب نشتی از سیستم خنک‏کننده، بخار آب حاصل‏از احتراق سوخت و سوخت یا افزودنی‌های سوختی و محصولات آن.
فرایند تصفیه گامی اساسی در تولید روغن‏های گیاهی و صنعتی است. فرایندهای موجود در صنعت تصفیه روغن‏های گیاهی و صنعتی، شامل مراحل صمغ¬گیری ، خنثی¬سازی، خشک کردن ، رنگبری، هیدروژناسیون و بی¬بو سازی می‏باشد که با توجه به نوع روغن، احتمال دارد برخی از این مراحل حذف و یا تشدید گردد. در این میان، فرایند رنگبری روغن، از مهم‏ترین بخش‏هاست که رنگبری حرارتی، اکسیداسیون شیمیایی و جذب سطحی، انواع روش‏های مورد استفاده در این بخش را تشکیل می‏دهند. رنگبری با جذب سطحی، رایج‏ترین روش بوده که این فرایند، شامل حذف مواد رنگی محلول یا کلوئیدی پراکنده در روغن می‏باشد.
در طی این فرآیند، روغن در تماس با یک ماده‏ی دارای سطح فعال که وظیفه‏ی جذب ذرات نامطلوب را دارد، قرار گرفته و پس‏از فیلتر شدن جاذب و ذرات جذب‏شده، با رنگی مطلوب از کارخانه خارج می‏گردد. علاوه‏بر اصلاح رنگ روغن در این مرحله، رنگبری سبب بهبود ظاهر، عطر و ثبات روغن، و در مورد روغن‏های گیاهی، طعم و مزه آن می‏گردد.
ویژگی‏های منحصربه‏فرد خاک رس موجب شده‏است که از این خاک به صورت گسترده‏ای در صنعت استفاده شود. قیمت پایین، دسترسی آسان و اثربخشی بالا ازجمله عواملی است که از خاک رس به‏عنوان جاذب در تصفیه روغن‏های گیاهی و صنعتی استفاده شود. ویژگی‏های بافتی و شیمیایی رس، نقش مهمی در کاربرد این خاک در صنعت رنگبری روغن‏ها دارد. در واقع خاک رس، پرکاربردترین جاذب مورد استفاده در این مرحله است، که نسبت به سایر جاذب‏ها مانند کربن فعال و مواد سیلیکاتی، دارای عملکرد بهتر و قیمت پایین‏تر می‏باشد. خاک رس رنگبر، موجب تغییر رنگ روغن به رنگ روشن، حذف رنگدانه‏ها و ناخالصی‏هایی از قبیل مواد صابونی، فسفولیپیدها، اکسیدها و پلی‏آروماتیک‏ها بدون بروز تغییرات شیمیایی در روغن، می‏شود. می‏توان به‏منظور بالا بردن خواص فیزیکی و شیمیایی خاک رس رنگبر، آن‏را به‏وسیله‏ی اسید، باز و یا سورفکتانت‏های تجاری، فعال‏ ‏کرد. در طول فرایند احیا، به‏منظور حصول خواص مطلوب در رنگبری، ویژگی‏های ساختاری و بافتی رس و کانی‏های رس را به‏صورت کنترل‏شده تغییر می‏دهند، که روش‏های مختلفی از جمله فعال‏سازی اسیدی، بازی، آلی، پیلارینگ و حرارتی در بهبود کارکرد دو عامل فوق تأثیر فراوانی دارد [5].

تصویری شماتیک از دستگاه اسپکتروفوتومتر

تصویری شماتیک از دستگاه اسپکتروفوتومتر

2-1- مقدمه……………………………………………………………………. 7
2-2- خصوصیات روغن موتور مستعمل……………………………………… 7
2-3- معرفی فرایند رنگبری روغن‏ها…………………………………………. 8
2-3-1- عوامل مؤثر در رنگبری روغن‏ها……………………………………… 9
2-3-1-1- مدت‏زمان رنگبری…………………………………………………… 9
2-3-1-2- درجه حرارت……………………………………………………… 10
2-3-1-3- میزان رطوبت موجود در روغن و خاک رنگبر…………………… 10
2-3-1-4- اکسیژن…………………………………………………………… 10
2-4- جذب سطحی در فرایند رنگبری…………………………………… 11
2-4-1- انواع جاذبهای مورد استفاده در فرایند رنگبری………………… 11
2-4-1-1- خاک رنگبر طبیعی…………………………………………….. 11
2-4-1-1-1- خاک و طبقه بندی آن ……………………………………….11
2-4-1-1-2- خاک رس…………………………………………………… 13
2-4-1-2- خاک رس فعال‏شده…………………………………………. 14
2-4-1-2-1- ترکیبات شیمیایی خاک رنگبر فعال‏شده با اسید………. 15
2-4-1-3- کربن فعال…………………………………………………… 15
2-4-1-4- سیلیکات های آمورف……………………………………. 16
2-4-2- مقایسه مواد رنگبر…………………………………………. 16
2-4-3- سیستمهای مختلف اندازهگیری رنگ روغنها …………….17
2-4-3-1- سیستم لاویباند…………………………………………. 17
2-4-3-2- استفاده از دستگاه اسپکتروفوتومتر …………………….18
2-5- روش‏های پاکسازی خاک‏های آلوده به روغن………………….. 19
2-5-1- اصلاح شیمیایی……………………………………………… 20
2-5-1-1- احیای اسیدی……………………………………………. 20
2-5-1-1-1- اسیدهای معدنی…………………………………….. 21
2-5-1-1-2- اسیدهای آلی……………………………………….. 23
2-5-1-2- احیای بازی……………………………………………… 23
2-5-1-3- احیای آلی (احیا با سورفکتانت‏ها)……………………… 25
2-5-1-4- پیلارینگ………………………………………………….. 25
2-5-2- اصلاح فیزیکی……………………………………………… 26
2-5-2-1- احیای حرارتی ……………………………………………26
2-5-2-2- احیا با مایکروویو ………………………………………….27
2-5-2-3- احیا به روش استخراج با حلال …………………………28
2-6- طراحی آزمایش‏های اصلی با استفاده از روش آماری…… 29
2-6-1- روش طراحی آزمایش……………………………………. 29
2-6-2- کاربردهای طراحی آزمایش…………………………….. 30
2-6-3- مراحل طراحی آزمایش…………………………………. 30
2-6-4- بهینه‏سازی فرآیند………………………………………. 31
2-6-5- طراحی به روش RSM ا………………………………….32
2-6-5-1- تعریف برخی از اصطلاحات………………………….. 32
2-6-5-2- طراحی فاکتوریل سه سطحی کامل (Full Three-level Factorial) ا……………………………………………………………………..33
2-6-5-3- طراحی آزمایش به روش مربع بنکن (Box-Behnken) ا………………………………………………………………………34
2-6-5-4- طراحی آزمایش به روش طرح مرکب مرکزی(CCD) ا..35
2-7- مروری بر مطالعات انجام شده…………………………… 37

فصل سوم

در فصل قبل، با معرفی ویژگی‏های روغن‏موتور موجود در خاک رس، ساختمان خاک رس، خصوصیات خاک رس رنگبر و انواع فرایندهای رنگبری، به تشریح روش‏های احیای خاک مصرف‏شده از جمله استخراج با حلال، پرداخته‏شد و بیان شد که روش پاکسازی توسط حلال، جزو روش¬های فیزیکی پاک‏سازی خاک بوده و مزایای بسیاری دارد.
در این فصل، پس‏از برشمردن ویژگی‏های خاک تحت آزمایش در آزمایشگاه دانشکده عمران دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، به تفصیل، به شرح پیش‏آزمایش‏های مختلف و روند آزمایش‏های انجام‏شده در راستای انجام آزمایش‏های اصلی، پرداخته شده‏است. در انتها نیز، روش طراحی آزمایش به کاربرده‏شده در این تحقیق، توضیح داده شده‏است.
3-2- ویژگی های خاک مورد آزمایش
هدف این تحقیق، پاکسازی خاک رس رنگبر مصرف‏شده در کارخانه‏های تولید روغن‏‏موتور و یا به‏عبارتی جداسازی خاک و روغن‏موتور موجود در آن با تأکید بر بازیابی خاک رس مصرف‏شده می¬باشد. پس‏از مروری که در فصل قبل، بر انواع روش‏های احیا صورت گرفت، در این فصل به انجام آزمایش‏هایی در این خصوص و در میان این روش‏ها، به طراحی آزمایش‏هایی درخصوص استخراج با حلال پرداخته می‏شود. همان‏طور که در فصل قبل نیز اشاره شد، یکی از بهترین و ساده‏ترین روش ها برای پاکسازی، روش استخراج توسط حلال¬ها می¬باشد. برای انجام آزمایش‏ها نیاز به خاک رس رنگبری داریم که در رنگبری روغن مورد نظر و در مراحل تصفیه در کارخانه روغن‏موتور، مورد استفاده قرار گرفته است.
خاک به کار برده‏شده در این کارخانه، حاوی 20 الی 40 درصد وزنی خود، روغن می باشد. نوع خاک رنگبر مصرف‏شده نیز، مانند اغلب کارخانجات دیگر، خاک رس از نوع کلسیم بنتونیت طبیعی می‏باشد.
3-2-1- تهیه نمونه خاک آلوده
خاک مورد استفاده در این تحقیق، از بخش تصفیه کارخانه تولید روغن‏موتور شتاب که یکی از واحدهای صنعتی بزرگ تولید روغن‏موتور در ایران می‏باشد، تهیه شده¬است. خاک مورد استفاده در واحد رنگبری این کارخانه از داخل کشور تهیه می¬شود.
3-2-2- نگه‏داری نمونه‌ها
بنتونیت به‏کار برده‏شده در این کارخانجات، پس‏از مصرف در واحد رنگبری و جذب ناخالصی‏های موجود در روغن، به‏دلیل قابلیت اشتعال‏پذیری آن، یک پسماند خطرناک به حساب می‏آید و جهت جلوگیری از آتش‏سوزی احتمالی، به واحد دفن انتقال داده شده و به‏عنوان پسماند خطرناک دفن می-شود. نمونه‏های تهیه‏شده از این کارخانه برای انجام آزمایش‏های مربوطه، در بسته‏های پلاستیکی و در دمای 25 درجه سانتی‏گراد محیط آزمایشگاه، همگی در یک مکان، نگه‏داری شده‏اند.
3-3- تعیین مقدار روغن جذب شده با استفاده از دستگاه سوکسله و روتاری
هدف از انجام آزمایش¬ها، تعیین بهترین بازده برای حذف روغن از خاک رنگبر مصرف شده توسط حلال می‌باشد. برای تعیین بازده، قبل از شروع آزمایش‏ها دانستن میزان واقعی روغن موجود در خاک ضروری است. برای یافتن میزان دقیق روغن، باید از روشی استفاده کنیم که با بهترین بازده، بتواند کل روغن موجود در خاک را با تقریب خوبی جدا کند. بهترین روش برای انجام این کار، استفاده از دستگاه سوکسله است.
با استفاده از دستگاه سوکسله و نیز حلال مناسبی برای سوکسله، بعد از چند ساعت سوکسله شدن، تقریباً بیش از %95 روغن موجود در خاک شسته شده و از خاک خارج می¬شود و با حلال آزمایش مخلوط می‏شود. میزان روغن جدا شده در حقیقت نمایانگر میزان کل روغن موجود در خاک است. هرچه زمان سوکسله شدن بیشتر و حلال مورد استفاده قدرت حلالیت بالاتری داشته باشد، اختلاف روغن استخراج شده از کل روغن اولیه موجود، کمتر می¬شود.
3-3-1- آزمایش سوکسله
دستگاه استخراج سوکسله یکی از ابزارهای آزمایشگاهی است که توسط شیمیدان آلمانی فرانس فون سوکسله در سال 1879 میلادی اختراع شد. این وسیله آزمایشگاهی که معمولاً از شیشه ساخته می‌شود، برای جداسازی چربی‏ها (لیپیدها) از مواد جامد مورد استفاده قرار می¬گیرد ]80[.
برای انجام آزمایش سوکسله نیاز هست که ترکیب مورد نظر، حلالیت محدودی در یک حلال داشته باشد و نا خالصی¬ها در آن حلال، نامحلول باشند. درصورتی‏که ترکیب مورد نظر، حلالیت قابل‏توجهی در یک حلال داشته باشد، با یک تصفیه ساده، می¬توان بدون نیاز به دستگاه سوکسله، ترکیب را از مواد نامحلول جدا نمود.
دستگاه سوکسله از دو قسمت تشکیل شده‏است:
 استخراج کننده: نمونه با قرار گرفتن در اجزای کاغذی خاصی به نام تیمبل، کارتوش و یا کاغذ صافی در این قسمت قرار داده شده و آن‏را در معرض حلال قرار می‌دهند.
 مبرد: استفاده از مبرد، به منظور خنک کردن بوده و جهت حرکت آب در آن، از پایین به بالا است تا سطح تماس افزایش یافته و بهتر خنک شود.
به‏طور معمول ماده جامد حاوی مقداری از ترکیب مورد نظر، داخل یک انگشتانه ساخته‏شده از یک کاغذ صافی ضخیم، پر شده و در اتاقک اصلی استخراج جا‏گذاری می‏گردد. استخراج‏کننده سوکسله روی یک فلاسک حاوی حلال مورد استفاده قرار می¬گیرد. حلال در حال برگشت به پایین گرم می شود، بخار حلال بوسیله بازوی تقطیر به بالا منتقل می‏شود و سرریز آن به اتاقک انگشتانه حاوی مواد جامد می‏ریزد. کندانسور باعث می‏شود که هر قطره بخار سرد شده حلال به داخل محفظه حاوی ماده جامد برگردد. حلال گرم به‏آرامی محفظه حاوی ماده جامد را پر می¬کند.
مقداری‏از ترکیب مورد نظر در حلال گرم حل خواهد شد. وقتی که مخزن سوکسله به‏طور کامل پر شد، این محفظه به‏صورت خودکار توسط سیفون جانبی تعبیه‏شده، تخلیه می‏شود و حلال دوباره به داخل محفظه تقطیر می‏ریزد. شاید لازم باشد که این چرخه ساعت¬ها و یا روزها تکرار شود. در هر چرخه بخشی از مواد غیر فرار در حلال حل می¬گردند. پس‏از چرخه‏های زیاد، ترکیب مورد نظر در ظرف تقطیر غلیظ می¬شود.
مزیت این سیستم این است که به‏جای استفاده از مقدار زیادی از حلال ، همان حلالی که از داخل نمونه عبور کرده دوباره بازیافت می‏شود. پس از استخراج، حلال و ماده مورد نظر توسط دستگاه جدا کننده روتاری از یکدیگر جدا شده و حاصل کار، ماده مورد نظر است. بخش غیر محلول از جامد، داخل انگشتانه باقی می¬ماند که معمولاً دور انداخته می¬شود.
3-3-1-1- آماده کردن لوازم و شیشه‏آلات آزمایشگاهی برای سوکسله
وسایل مورد نیاز برای آزمایش شامل کاغذ صافی، ترازو، سوکسله، مبرد، فویل، سه پایه، چراغ بنزن، شیلنگ، توری سیمی و گیره را آماده کرده و سیستم سوکسله راه اندازی شده‏است. حدود 10 گرم از خاک آلوده به روغن که در دمای 25 درجه محیط و در بسته پلاستیکی نگه‏داری شده‏است، وزن شده و جهت عدم پراکندگی و بالا بردن دقت، در کاغذ صافی به صورت لوله‌ای پیچانده شده و کاغذ در جای مخصوص تیمبل در سیستم سوکسله قرار داده می¬شود.

آزمایش سوکسله

آزمایش سوکسله

3-1- مقدمه……………………………………………………….. 43
3-2- ویژگی های خاک مورد آزمایش……………………………. 43
3-2-1- تهیه نمونه خاک آلوده ……………………………………43
3-2-2- نگه‏داری نمونه‌ها …………………………………………43
3-3- تعیین مقدار روغن جذب شده با استفاده از دستگاه سوکسله و روتاری……………………………………………………………… 44
3-3-1- آزمایش سوکسله………………………………………… 44
3-3-1-1- آماده کردن لوازم و شیشه‏آلات آزمایشگاهی برای سوکسله…………………………………………………………. 45
3-3-1-2- حلال مناسب برای سوکسله………………………. 45
3-3-1-3- راه‏اندازی سیستم و انجام آزمایش سوکسله……. 45
3-3-2- جداسازی حلال و روغن با استفاده از دستگاه روتاری 46
3-3-2-1- روش استفاده از دستگاه روتاری…………………… 46
3-3-3- استفاده از روش موازنه جرمی برای تعیین وزن روغن 47
3-4- انتخاب حلال مناسب…………………………………….. 47
3-5- پارامترهای مؤثر در استخراج روغن…………………….. 47
3-6- انجام آزمایشها…………………………………………… 48
3-6-1- لوازم مورد نیاز برای آزمایش ………………………….48
3-6-2- انجام پیش‏آزمایشهای مختلف………………………… 49
3-6-3- انجام پیش‏آزمایش‏های مشابه با آزمایش‏های اصلی…. 51
3-6-4- انجام آزمایش‏های اصلی………………………………. 52
3-7- طراحی آزمایش‏ها به روش RSMا……………………….. 53
3-7-1- مدل رگرسیون خطی…………………………………. 54
3-7-2- تخمین پارامترها در رگرسیون خطی……………….. 54
3-7-3- پیش‌گویی مشاهدات جدید از تابع پاسخ ………….61
3-7-4- بررسی صحت و دقت مدل…………………………. 62
3-7-4-1- سنجش باقیمانده‌ها………………………………. 62
3-7-4-2- مجموع توان‌های دوم خطاهای پیش‌بینی شده (PRESS) ا………………………………………………………………..63
3-7-4-3- آزمون نبود برازندگی…………………………… 64
3-7-5- طراحی……………………………………………. 66

فصل چهارم

همان‏طور که در چارچوب‏بندی فصول ذکر گردید، در فصل چهارم به ارائه نتایج و تفسیر و مقایسه آن‏ها پرداخته می‏شود. در ابتدا، با استناد بر نتایج آزمایش سوکسله و با فرض این‏که میزان دقیق روغن موجود در خاک تعیین شده‏است، نتایج پیش‏آزمایش‏های متنوع در چندین بخش، مورد بررسی قرار ‏گرفته و میزان بازده حذف روغن تحت شرایط آزمایشگاهی و تغییر پارامترهای مختلف، محاسبه شده‏است. سپس با استفاده از طراحی آزمایش و روش رویه پاسخ، به ارائه مدلی جهت حصول میزان بازده حذف روغن توسط روش استخراج با حلال و برای حلال متیل‏اتیل‏کتون (MEK) پرداخته و در نهایت صحت مدل مذکور بررسی شده‏است.
4-2- تعیین میزان روغن موجود در خاک با استفاده از آزمایش سوکسله
با نظر به این‏که هدف آزمایش‏ها جداسازی خاک رس و روغن موجود در آن بوده و معیار سنجش این امر، میزان روغن استخراجی می‏باشد، برای درک میزان موفقیت آزمایش‏های انجام‏شده، نیاز به تعیین میزان واقعی روغن موجود در خاک می‏باشد. در نتیجه، خروجی هر آزمایش، با این میزان واقعی مقایسه شده و درصد روغن استخراج شده به‏دست خواهد آمد. مطابق مطالب ذکرشده در فصل پیشین، یکی از بهترین روش‏ها جهت تعیین میزان واقعی روغن موجود در بنتونیت مصرف‏شده در واحد تصفیه دوم روغن ‏موتور، استفاده از دستگاه سوکسله است؛ به‏طوری‏که با انجام آزمایش سوکسله و انتخاب حلال قوی متیل‏اتیل‏کتون به‏عنوان حلال سوکسله، تقریباً بیش‏از %95 روغن موجود در خاک، شسته شده و از خاک خارج می‏گردد. این آزمایش با دقت بسیار بالایی که دارد، می¬تواند معیار مناسبی برای میزان دقیق روغن موجود در رس مصرفی و مقایسه نتایج آزمایش‏ها با این مقدار باشد.
4-2-1- نتایج آزمایش سوکسله و بررسی آن
برای اجرای آزمایش سوکسله در آزمایشگاه دانشکده شیمی دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، 10 گرم خاک رس رنگبر مصرف‏شده و 150 میلی‌لیتر حلال متیل‏اتیل‏کتون را در شرایط مناسب آزمایشگاهی و زیر هود آزمایشگاه، تحت آزمایش قرار داده و پس‏از مشاهده 40 سیفون، آزمایش متوقف و مبرد و هیتر از بالن جدا شده ‏و حلال و روغن مخلوط استخراج شده در بالن آزمایشگاهی، با استفاده از دستگاه روتاری، از هم جدا می‏گردند. . با دانستن وزن بالن خالی، روغن جدا شده از حلال، به‏همراه توسط ترازوی دقیق وزن شده و با اختلاف این دو مقدار، میزان روغن استخراج‏شده به‏دست می‏آید، که مقدار آن برابر با 3.30 گرم بوده‏است. به عبارت دیگر، می‏توان نتیجه گرفت با دقت بسیار خوبی، طبق این روش %33 وزن خاک مورد آزمایش را روغن‏موتور تشکیل می‏دهد.
4-2-2- نتایج روش وزنی حرارتی
بر اساس روش تحقیقی که در فصل سوم مطرح شد، برای به‏دست آوردن میزان روغن استخراج‏شده در آزمایش‏های این تحقیق، از روش ابتکاری موازنه جرمی – حرارتی استفاده شده‏است. برای اطمینان از صحت این روش، به مقایسه میزان روغن به‏دست‏آمده از آزمایش سوکسله و میزان روغن به‏دست‏آمده از یک نمونه سوکسله‏شده بر اساس این روش، پرداخته‏شد. همان‏طور که ذکر شد، طبق آزمایش سوکسله، در gr10 نمونه خاک مورد آزمایش، gr 30/3 روغن‏موتور وجود دارد. جهت مقایسه با میزان خروجی روش موازنه جرمی-حرارتی، پس‏از قرار دادن یک نمونه سوکسله‏شده و خالی از روغن در گرم‏کن، به‏مدت 1 ساعت در دمای 110 درجه سانتی‏گراد، پس‏از چند ساعت ماندن در دسیکاتور، اقدام به توزین آن می‏گردد. با اختلاف وزن یادداشت‏شده و وزن کاغذ صافی و وزن اولیه نمونه خاک که 10 گرم بوده‏است، وزن روغن استخراج‏شده به‏دست می¬آید که برابر با gr 35/3 بوده و با مقدار ذکر شده در آزمایش سوکسله و روتاری اختلاف اندک و هم‏خوانی نزدیکی دارد. قابل ذکر است رنگ بنتونیت تحت آزمایش که در ابتدا کاملاً سیاه است، پس‏از هر یک از دو عمل سوکسله و حرارت‏دهی، به خاکستری در می‏آید.
4-3- تعیین میزان روغن موجود در خاک با استفاده از آزمایش کوره
در کنار روش‏های ذکرشده که برای یافتن میزان روغن موجود در خاک رس مورد نظر، از دقت بالایی برخوردار بودند، با استفاده از کوره حرارتی نیز دست به آزمایش‏هایی زده‏شد. با توجه به این‏که مقادیر عنوان‏شده در آزمایش سوکسله، تا %95 روغن موجود را گزارش می‏دهد، از روش حرارت با کوره حرارتی نیز استفاده می‏شود. باید توجه داشت که میزان واقعی روغن موجود در بنتونیت موجود، رقمی بین این دو مقدار خواهد بود.
ابتدا دو نمونه 10 گرمی بنتونیت خام قبل‏از مصرف در کارخانه مبدأ وبنتونیت مصرف‏شده در کارخانه پس‏از رنگبری را جدا کرده و هر دو به‏مدت 1 ساعت در دمای C°150 کوره قرار داده می‏شوند. در اولین مشاهده، رنگ هر دو نمونه، پس‏از حرارت‏دهی تغییر قابل‏توجهی نداشته‏است به‏طوری‏که رنگ بنتونیت خام، سفید و بنتونیت حاوی روغن، سیاه باقی مانده‏است. به‏دلیل این‏که دمای جوش روغن موجود در خاک آلوده بالاتر از دمای فعلی کوره است، می‏توان گفت با حرارت‏دهی در این دما، میزان رطوبت موجود در هر دو نمونه به‏دست خواهد آمد. برای اطمینان از نتیجه حاصل، دو نمونه 10 گرمی خام و مصرف‏شده دیگر نیز در دمای C°120 به‏مدت مشابه نگه ‏داشته ‏شدند . نتایج، تفاوت بسیار اندکی با نتایج حرارت‏دهی در دمای C°150 داشت. در شکل 4-1، نمونه حاضر در بشر، بنتونیت طبیعی قبل‏از حرارت‏دهی در کوره بوده و بوته سمت چپ نیز، حاوی نمونه بنتونیت حرارت‏دیده در کوره، می‏باشد.

: مقایسه بنتونیت طبیعی قبل و پس‏از حرارت‏دهی در کوره

: مقایسه بنتونیت طبیعی قبل و پس‏از حرارت‏دهی در کوره

4-1- مقدمه……………………………………………………….. 69
4-2- تعیین میزان روغن موجود در خاک با استفاده از آزمایش سوکسله………………………………………………………….. 69
4-2-1- نتایج آزمایش سوکسله و بررسی آن………………….. 69
4-2-2- نتایج روش وزنی حرارتی………………………………… 70
4-3- تعیین میزان روغن موجود در خاک با استفاده از آزمایش کور.ه………………………………………………………………. 70
4-4- نتایج پیش‏آزمایش‏های مختلف……………………………. 73
4-4-1- بررسی اثر دانه‏بندی برروی میزان روغن استخراج‏شده………………………………………………….. 73
4-4-2- بررسی اثر درجه اختلاط برروی میزان روغن استخراج‏شده…………………………………………………… 74
4-5- نتایج پیش‏آزمایش‏های مربوط به آزمایش‏های اصلی………………………………………………………….. 75
4-6- طراحی آزمایش‏های اصلی…………………………….. 76
4-6-1- انتخاب پارامترها، محدوده و سطوح آنها……………. 76
4-6-2- طراحی و انجام آزمایش‌ها…………………………… 77
4-6-3- مدل‏سازی با استفاده از مقادیر کدشده توسط روش رویه پاسخ……………………………………………………………. 80
4-6-4- مقایسه نتایج به‏دست‏آمده از آزمایش‏ها و پیش‏بینی‏شده توسط نرم‏افزار…………………………………………………………. 82
4-6-5- بررسی صحت و دقت مدل برازش‏شده……………. 85
4-6-5-1- ضریب همبستگی……………………………….. 85
4-6-5-2- جدول آنالیز واریانس…………………………….. 85
4-6-6- بررسی بازده به‏دست‏آمده از مدل…………………. 86

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل پنجم

5-1- مقدمه…………………………………………………….. 91
5-2- نتیجه گیری……………………………………………….. 91
5-3- پیشنهادات……………………………………………….. 93

فصل ششم

منابع و مراجع……………………………………………………….96

 

Abstract:
Oil refining is an essential step in production of vegetable &industrial oil. Bleachingis the most important process among the refining processes, adsorption bleaching is the most common method and clay is the most widely used adsorbent in this method. On the other hand, dispose of bleaching clay as the waste of plants, makes many environmental and economic problems. Recycling of Solid Waste produced in used lubricating oil re-refining facilities enjoys lots of advantages, e.g. Restoring clay industry cycle, saving and reducing costs instead of purchasing new clay, Isolating the spontaneous flammability of this waste, Restoring the large amounts of hazardous wastes.
In this study, by using a solvent extraction method, the effect of possible factors on the efficiency of this process, such as SCR (ratio of solvent to clay), temperature, time, aggregation size and rotation speed of the stirrer (degree of mixing) on the amount of extracted lubricating oil has been studied. By doing experiments at different time and rotation speeds, the most important factor in obtaining the appropriate output was SCRand in the effect on the efficiency of aggregation, the sample without size aggregation is the most efficient output. Finally, with regard to the SCR in the range from 9.52 to 2.48 ml.gr-1and the time period ranging from 5 to 40 minutes, by the response surface methodology (RSM) in DOE (Design of Experiments), main tests have been designed by using the Minitab software, the general model of these experiments and the accuracy of this model have been studied. The best efficiency were obtained at the highest level of SCR and time of 22.5 minutes, and 88.60% of the oil extracted from the soil and the accuracy of the model output is estimated to be 96%.



بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان