Đang tải... (xem toàn văn)
Đề tài:Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tẩy rửa cặn dầu trong thực tế
Luận văn thạc sỹ LờI CảM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS. TS. Đinh Thị Ngọ - ngời đã tận tình hớng dẫn cho em về phơng pháp nghiên cứu và nội dung khoa học, điều đó có ý nghĩa quyết định đến sự thành công của bản luận văn này. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, các cán bộ của Trung tâm giáo dục và phát triển sắc kí - Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội đã quan tâm tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành nhiệm vụ. Cuối cùng, em xin cảm ơn bạn bè, gia đình đã giúp đỡ, động viên tạo điều kiện cho em hoàn thành khoá học này. Học viên thực hiện Nguyễn trung sơn Nguyễn Trung Sơn 1 Luận văn thạc sỹ lời mở đầu Ngày nay, dầu khí đợc coi nh nguồn năng lợng quan trọng nhất trong cán cân năng lợng trên thế giới. Chính vì vậy, công nghiệp dầu khí là một ngành công nghiệp lớn mà sự phát triển của nó có ảnh hởng quyết định đến sự phát triển chung của nền kinh tế từng quốc gia cũng nh nền kinh tế thế giới. Một vài năm gần đây, nhu cầu sử dụng năng lợng của thế giới tăng trởng mạnh mẽ, do đó yêu cầu sử dụng một lợng dầu khí ngày càng lớn. Đi kèm với vấn đề trên là sự gia tăng nhanh chóng về lợng cặn dầu tạo ra trong quá trình khai thác, chế biến, vận chuyển và tồn chứa dầu mỏ cũng nh các sản phẩm của nó. Các nghiên cứu đã cho thấy bản chất của cặn dầu là sự kết hợp giữa tạp chất cơ học, nớc, gỉ kim loại với các nhóm chất dầu, nhựa, asphanten của dầu thô và sản phẩm dầu mỏ [2]. Trong suốt quá trình hình thành và tồn tại, cặn bẩn dầu luôn luôn liên kết chặt chẽ với bề mặt nhám kim loại của các thiết bị chứa đựng, vận chuyển và rất khó tẩy rửa [3]. Sự tạo thành cặn dầu trong các thiết bị tồn chứa, vận chuyển không chỉ làm giảm chất lợng, mà còn thúc đẩy nhanh quá trình biến chất của dầu mỏ và các sản phẩm của nó. Do đó gây ra tổn thất không nhỏ về kinh tế và làm suy giảm đáng kể tính năng sử dụng của các sản phẩm dầu mỏ. Chính vì vậy việc tẩy rửa, vệ sinh các thiết bị khỏi sự tấn công của cặn dầu phải đợc tiến hành định kì tại các cơ sở khai thác, kinh doanh dầu mỏ. Tuy nhiên việc tách cặn dầu ra khỏi bề mặt kim loại của thiết bị là một việc không dễ và hiện nay vẫn thờng đợc tiến hành một cách thủ công với hiệu quả rất thấp. Trớc tình hình nh vậy, trong bối cảnh bảo vệ môi trờng đang và sẽ ngày càng đợc coi trọng, làm sao có đợc một phơng pháp mới để loại bỏ các cặn dầu Nguyễn Trung Sơn 2 Luận văn thạc sỹ đó ra khỏi bề mặt bám dính cho phù hợp, hiệu quả, tiết kiệm đợc thời gian, nhân công mà vẫn an toàn đối với ngời lao động và không gây hại cho môi trờng xung quanh, xử lý chất thải sau quá trình tẩy là một việc làm mang tính thời sự cao. Xuất phát từ mục đích yêu cầu trên, công trình này nhằm chế tạo chất tẩy rửa cặn dầu trên cơ sở các loại dầu thực vật và khảo sát các yếu tố ảnh hởng đến quá trình tẩy rửa cặn dầu trong thực tế. Các điểm mới của bản luận văn mang đến là: - Lần đầu tiên chế tạo thành công chất tẩy rửa từ các loại dầu thực vật khác nhau, sẵn có tại Việt Nam. - Khảo sát đợc các yếu tố ảnh hởng đến quá trình tẩy rửa, để tìm ra phơng pháp tẩy rửa tối u. - Thiết lập đợc quy trình công nghệ tẩy rửa các loại thiết bị và phơng tiện vận chuyển. Ngành dầu khí là một trong những ngành kinh tế quan trọng của Việt Nam, do đó cần phải đi đầu trong lĩnh vực bảo vệ môi trờng và xử lý chất thải, việc tìm và đa vào ứng dụng các loại chất tẩy rửa thân thiện với môi trờng là một nhu cầu bức thiết không chỉ riêng với từng tổng kho, xí nghiệp, công ty mà còn là nhu cầu chung của toàn ngành xăng dầu, toàn xã hội. Nguyễn Trung Sơn 3 Luận văn thạc sỹ Chơng 1. Tổng quan lý thuyết 1.1 Thành phần chính của các chất tẩy rửa thông thờng Chất tẩy rửa dùng trong sinh hoạt và trong công nghiệp có thành phần rất phức tạp, có thể bao gồm những nhóm chính sau: - Chất hoạt động bề mặt. - Chất xây dựng. - Chất phụ gia. Mỗi thành phần đơn lẻ trong chất tẩy rửa đều có những chức năng đặc biệt trong quá trình tẩy rửa, tuy nhiên chúng vẫn có ảnh hởng qua lại lẫn nhau. Ngoài thành phần chính nêu trên, tuỳ thuộc vào quá trình sử dụng mà ta có thể thêm vào các chất phụ gia hoặc bớt những thành phần không cần thiết [6,8,18,22]. 1.1.1 Chất hoạt động bề mặt (HĐBM) Chất HĐBM giữ vai trò quan trọng nhất trong thành phần chất tẩy rửa. Nhiệm vụ của nó là đảm bảo sự tẩy đi các vết bẩn và các chất lơ lửng trong n ớc giặt để ngăn cản sự bám lại của chúng trên bề mặt [ 7]. Một phân tử chất HĐBM gồm hai đầu: một đầu kị n ớc (không tan trong n ớc) và một đầu a n ớc (tan trong n ớc). Các phân tử này có tác động lớn vào góc giao diện không khí / n ớc hoặc dầu/ n ớc. Ng ời ta gọi chúng là những tác nhân bề mặt hay đơn giản là chất HĐBM. Có bốn loại chất hoạt động bề mặt: - Các anion. - Các chất không ion. - Các cationic. Nguyễn Trung Sơn 4 Luận văn thạc sỹ - Các chất lỡng tính. * Chất HĐBM anion: Nếu nhóm hữu cực đợc liên kết bằng hoá trị cộng với phần kị nớc của chất HĐBM mang điện tích âm (-COO - , 3 SO , 4 SO ), thì chất HĐBM đợc gọi là anionic. * Chất HĐBM cationic: Ngợc lại, nếu nhóm hữu cực mang điện tích d- ơng ( + 321 RRNR ), sản phẩm đợc gọi là cationic. * Chất HĐBM không ion (NI): Các chất HĐBM NI có những nhóm hữu cực NI hoá trong dung dịch nớc. Phần kỵ nớc gồm dây chất béo. Phần a nớc chứa những nguyên tử ôxi, nitơ hoặc lu huỳnh không ion hoá, sự hoà tan là do cấu tạo những liên kết hydro giữa các phân tử và một số chức năng của phần a nớc, chẳng hạn nh chức năng ete của nhóm polyoxietylen (hiện tợng hydrat). Trong loại này ngời ta thấy chủ yếu là các dẫn xuất của polyoxyetylen hoặc polyoxypropylen, nhng cũng cần phải thêm vào đây các este của đờng, các ankanolamin. * Các chất lỡng tính: Là những hợp chất có một phần tử tạo nên một ion lỡmg cực. Axit xetylamino-axetic, chẳng hạn trong môi trờng nớc có hai thể nh sau: COOHCHHNHC + 223316 chất cation trong môi trờng axit COOCHNHHC 23316 chất anionic trong môi trờng kiềm. Trong tất cả phân tử ấy, phần kỵ nớc gồm một dây alkyl hay dây béo. Chúng đợc biểu thị bằng: Nguyễn Trung Sơn 5 Luận văn thạc sỹ CH 3 - CH 2 - CH 2 - CH 2 --- hoặc hoặc R Bốn loại chất HĐBM có ký hiệu sau đây: Anionic Cationic NI (không phân ly) Lỡng tính Sự lựa chọn những chất hoạt động bề mặt có thể khác nhau, song một chất HĐBM trong thành phần chất tẩy rửa cần phải có những đặc tính sau: - Hấp thụ chọn lọc. - Tách đợc các tạp chất. - Độ nhạy cảm với nớc cứng thấp. - Có tính chất phân bố. - Có khả chống chất bẩn tái bám trở lại. - Tính thấm ớt tốt. - Tính hoà tan cao. - Có đặc tính tạo bọt mong muốn. - Mùi thích hợp. - Bảo quản đợc lâu. - Không độc hại với ngời sử dụng. - Không làm ảnh hởng tới môi trờng. - Nguyên liệu dễ kiếm. - Tính kinh tế. Nguyễn Trung Sơn 6 Luận văn thạc sỹ Những khuynh hớng mới: hiện nay có nhiều nhà chế tạo sử dụng những chất hoạt động bề mặt mới có lợi hơn đối với môi trờng đó là khả năng phân huỷ sinh học cao nh : - Những axit béo có gốc sunphat thực vật. - Những alkyl poly glucosit: APG - Các alkyl glucosamit. - Các metyl este sunfonat. - Các rợu béo etoxy hoá với sự phân bố hẹp của oxyetylen. Đối với một chất hoạt động bề mặt NI thờng có trung bình 7 phân tử oxytetylen, con số này có thể thay đổi từ 1-15. Với sự phân bố hẹp, số lợng các phân tử ở vào khoảng giữa 3 và 12. Loại chất HĐBM NI này rất công hiệu, nh- ng giá thành tơng đối cao vì quá trình chế biến nó phức tạp. Tỷ lệ của chất hoạt động bề mặt : Rất khó có thể đa ra một qui tắc tổng quát về tỷ lệ chất HĐBM trong chất tẩy rửa. Bởi do nhiều yếu tố ảnh hởng đến việc xác định tỷ lệ của chúng nh : - Tỷ trọng của sản phẩm. - Loại chất xây dựng. - Tính chất của chất xây dựng. 1.1.2 Chất xây dựng Các chất xây dựng đóng một vai trò trung tâm trong suốt quá trình tẩy rửa. Nhiệm vụ của chúng là làm tăng hoạt tính tẩy rửa và loại bỏ ảnh hởng của các ion Ca 2+ ,Mg 2+ có trong nớc và đôi khi có trong thành phần chất bẩn và bề mặt nhiễm bẩn. Các chất xây dựng hiện đại bao gồm những tính năng sau: Nguyễn Trung Sơn 7 Luận văn thạc sỹ - Loại bỏ ảnh h ởng của những kim loại kiềm thô trong n ớc, bề mặt, chất bẩn. - Tính năng tẩy rửa tốt chất màu, chất béo, thích hợp với các chất béo khác nhau, cải thiện tính chất của chất HĐBM, có đặc tính tạo bọt mong muốn. - Có khả năng chống tái bám chất bẩn trở lại cao, ngăn cản ăn mòn bề mặt nhiễm bẩn. - Tính th ơng mại : ổn định hoá học, không hút ẩm, màu và mùi tối u, phù hợp thành phần khác nhau trong chất tẩy rửa, nguyên liệu dễ kiếm. - Không độc hại với ng ời sử dụng. - Về mặt môi tr ờng : phân huỷ sinh học tốt, không ô nhiễm n ớc,không gây hại cho sinh vật. - Có tính kinh tế. 1.1.2.1 Các chất phức Trong dung dịch chất tẩy rửa có nhiều anion có thể kết hợp với canxi trong nớc để tạo thành những muối không hoà tan (kết tủa). Các phức hợp có đặc tính riêng do chúng có khả năng hoà tan các chất kết tủa ấy và sau đó tạo thành các phức hợp tan trong n ớc . Do vậy có phản ứng cạnh tranh giữa các anion phức hợp và các anion kết tủa với canxi. Trong dung dịch chất tẩy rửa, các anion kết tủa là cacbonat, alkylbenzen sunfonat và xà phòng, trong lúc đó các anion phức hợp thờng là TPP, pyrôphosphat, EDTA . * Các photphat: Các polyphosphat là những tác nhân phức hoá. Một tác nhân phức hoá là một thuốc thử hoá học tạo với ion kim loại thành những hợp chất hoà tan trong nớc. Thuật ngữ phức hoá, chelat hoá đợc dùng để mô tả phản Nguyễn Trung Sơn 8 Luận văn thạc sỹ ứng ấy. Dới đây là công thức của một số phosphat chính có mặt trong thành phần chất tẩy rửa: Orthophosphat Dysphosphat Triphosphat (Pyrophosphat) Tripolyphosphat(TPP) * Phức hợp của các phosphat: Phức hợp là sản phẩm sinh ra trong một phản ứng hoá học, trong đó tác nhân hợp tạo với ion kim loại trong dung dịch những phức hợp tan trong nớc. Cấu trúc hoá học của các phức với canxi: - Với Pyrophosphat công thức sau đây: - Với Tripolyphosphat có hai khả năng: Nguyễn Trung Sơn 9 o p o o o p o o o Ca o p o o o p o o o p o o o o p o o o p o o o p o o o Ca Ca o p o o o o p o o o p o o o o p o o o p o o o p o o o Luận văn thạc sỹ * Các tác nhân phức hợp khác: - NTA ( Nitrilo- Tri-Axetic) có công thức sau: - EDTA( Etylen Diamin Tetra-Axetat) - Axit Citric và axit Tartic - EDTMP( Axit Etylen Diamin Tetra Metylen Photphoric) * Những tác nhân phức hợp mới: Việc tìm những loại tác nhân phức hợp mới này phải phù hợp với các điều kiện sau: Nguyễn Trung Sơn 10 N ch 2 Cooh ch 2 Cooh ch 2 Cooh N ch 2 Cooh ch 2 Cooh N hoocch 2 hoocch 2 ch 2 ch 2 ch 2 Cooh c ch 2 Cooh HO ch 2 Cooh Cooh ch hooc ch oh oh N ch 2 -po 3 h 2 ch 2 -po 3 h 2 N h 2 o 3 p-ch 2 h 2 o 3 p-ch 2 ch 2 ch 2 [...]... HLB: Tính a nớc- Tính a dầu cân bằng 1.3 Cơ chế tẩy rửa 1.3.1 Các yếu tố ảnh hởng đến quá trình tẩy rửa Quá trình tẩy rửa bằng dung dịch tẩy rửa có chứa nớc là một quá trình phức tạp, liên quan đến sự đồng tơng tác giữa vô số các ảnh hởng vật lý và hóa học Sự tẩy rửa đợc định nghĩa là làm sạch bề mặt của vật thể rắn, với một tác nhân riêng biệt, chất tẩy rửa, theo một quá trình hoá lý khác hẳn với... thuật tẩy rửa (các tác động cơ học, thời gian và nhiệt độ) và thành phần chất tẩy rửa Khả năng tách các chất bẩn trong suốt quá trình tẩy rửa sẽ đợc nâng cao bằng cách tăng tác động cơ học, thời gian tẩy rửa và nhiệt độ Tuy nhiên, đối với bất cứ một công nghệ tẩy rửa nào đều đa ra sự phụ thuộc tác động qua lại giữa bề mặt nhiễm bẩn, chất bẩn và thành phần chất tẩy rửa Không phải tất cả các yếu tố có... theo một quá trình hoá lý khác hẳn với việc hoà tan đơn thuần [14] * Các thành phần và yếu tố sau tham gia vào quá trình tẩy rửa toàn diện: - Nớc Nguyễn Trung Sơn 24Luận văn thạc sỹ - Chất bẩn - Bề mặt nhiễm bẩn - Kỹ thuật tẩy rửa - Chất tẩy rửa Đặc tính tẩy rửa rất nhạy cảm với các yếu tố nh tính chất bề mặt nhiễm bẩn (các bề mặt cứng, các loại vải sợi), loại chất bẩn (vết bẩn có chứa béo, vết bẩn dạng... dụng các chất hữu cơ chống tạo bọt nh Stearyl phosphat, dầu và sáp, các silicon Các hợp chất hữu cơ này hoạt động theo cơ chế trải rộng Các phân tử của chúng di chuyển về phía bề mặt Nh vậy, một bề mặt có bọt đợc thay thế bởi một bề mặt ít bọt hơn 1.2 Thành phần chất tẩy rửa cặn dầu Ngành công nghiệp dầu khí phát triển ngày càng mạnh mẽ thì lợng cặn dầu sinh ra ngày càng nhiều Việc tẩy rửa cặn dầu mà... diện giữa F và P trong thể I FE,PE:Sức căng bề mặt giao diện giữa F và P với dung dịch tẩy trong thể III Sự thêm các chất HĐBM làm giảm FE,PE và do đó tăng J .Trong trờng hợp này, AW giảm đi và công lấy P thì dễ dàng hơn Đó là sự tham gia của nhiệt động học trong quá trình tẩy rửa các vết bẩn dạng hạt này Giải thích về điện học: Trong phơng trình (8) AW yếu khi W1 yếu Điều này sẽ diễn ra các lực đẩy lớn... 28] Dầu thực vật có cấu trúc hoá học khác so với các loại dầu khoáng Chúng gồm các axit béo đợc nối với nhau qua cầu glyxerin (triglyxerit) Dầu thực vật thờng chứa hơn 98% tri-glyxerit và khoảng 2% của Sterol cùng các hydrocacbon ít hoạt động Dầu thực vật có ba điểm khác cơ bản với các dầu gốc khác: + Thành phần hoá học khá đồng nhất và đợc phân loại theo các axit béo có chứa nhiều nhất trong dầu Các. .. trọng trong chất tẩy rửa, còn phải kể đến một số tác nhân phụ trợ thêm vào để làm tăng khả năng làm sạch của chất tẩy rửa 1.1.3.1 Tác nhân chống tái bám Đặc tính mong muốn của một chất tẩy rửa là nó tẩy đợc các chất bẩn bám trên bề mặt nhiễm bẩn và không cho chất bẩn bám trở lại bề mặt đó Chống lại sự tái bám có thể thực hiện bằng cách lựa chọn rất nhiều các cấu tử trong chất tẩy rửa (chất HĐBM và... chung đến các loại chất bẩn này Quá trình tẩy rửa trở nên dễ dàng hơn nếu xét hai loại vết bẩn này độc lập với nhau Để đơn giản, chúng ta chỉ bàn đến việc lấy đi các vết bẩn có chất béo rồi đến các chất dạng hạt tách biệt hẳn nhau Nguyễn Trung Sơn 25Luận văn thạc sỹ Các vết bẩn béo có thể do từ bã nhờn nơi cơ thể con ngời hay do tiếp xúc các chất béo ở môi trờng (thức ăn, mỹ phẩm, dầu máy ), các vết... thiết Do vậy, chất tẩy rửa này phải có tính năng độc đáo nh : thành phần của nó có nguồn gốc thực vật, dễ phân huỷ sinh học trong điều kiện tự nhiên, có thể thải vào nguồn nớc mặt và các hệ thống công cộng, không ăn mòn kim loại, chỉ tẩy dầu mỡ mà không ảnh h ởng tới các lớp sơn, nhựa cao su Những tính năng đó là tiêu chí hàng đầu cho các loại tẩy rửa hiện nay [20] Thành phần chất tẩy rửa đợc thiết kế... 1.3.2 Các cơ chế tẩy rửa khác nhau Quá trình tẩy rửa của bất kỳ chất tẩy rửa nào đều cần có cơ chế tối u để đạt đợc hiệu quả cao nhất ở đây, chúng ta chỉ xét cơ chế lấy vết bẩn khỏi bề mặt nhiễm bẩn đối với hai loại vết bẩn thờng gặp: vết bẩn có chất béo (dầu hoặc mỡ) và vết bẩn dạng hạt (các hạt mịn) Các vết bẩn chất béo và dạng hạt này có thể tồn tại độc lập hay hoà tan lẫn với những tỷ lệ khác nhau Các
![Tra bảng ta có giá trị chuẩn của chuẩn số Student bảng 6.11 [17] t1;0,05=12,71. - Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tẩy rửa cặn dầu trong thực tế](https://media.store123doc.com/figures/002/697/tra-bang-tri-chuan-cua-chuan-student-bang-2697099.png)
