Nanoparçacık bazlı çözelti, son damla yağını kuyu suyundan çeker
Yağ ve su ayrılma eğilimi gösterirler, fakat petrol rezervuarlarından üretilen suda su içinde kararlı yağ-su emülsiyonları oluşturmak için yeterince karışırlar. Rice Üniversitesi bilim adamları, diğer işlemler yapıldıktan sonra kalan emülsifiye yağın yüzde 99'undan fazlasını güvenilir bir şekilde kaldıran nanopartikül bazlı bir çözüm geliştirdiler.
Kimya mühendisi Sibani Lisa Biswal'ın pirinç laboratuvarı, ham petrol damlacıklarını mevcut yöntemlerle çıkarması zor olduğu kanıtlanmış sudan verimli bir şekilde ayıran manyetik bir nanopartikül bileşiği yaptı.
Araştırma, Royal Society of Chemistry Journal of Environmental Science: Water Research & Technology dergisindeki bir makalede detaylandırılmıştır.
Üretilen su, petrol ile birlikte üretim kuyularından gelir. Genellikle doğal ya da kırık, derin yeraltı, küçük gözeneklerden ya da çatlaklardan yüzeyine petrol itmek için bir rezervuara pompalanan kimyasallar ve yüzey aktif maddeler içerir. Basınç altında ve sabunlu yüzey aktif maddelerin mevcudiyeti, yağ ve sudan bir kısmı, yüzeye tamamen geri yapışan stabil emülsiyonlar oluşturur.
Petrolün çoğunu üretim akışından ayırmak için yöntemler mevcut olsa da, projeyi destekleyen Shell Global Solutions'ta mühendisler, Biswal ve ekibine, petrolün son yüzde 5'inin inatçı bir şekilde geri kazanılma şansı olmaksızın inatla emülsiyon halinde kalma eğiliminde olduğunu söylediler.
Kimyasal ve biyomoleküler mühendislik ve malzeme bilimi profesörü olan Biswal, “Enjekte edilen kimyasallar ve ham yağdaki doğal yüzey aktif maddeler çoğu zaman yağ-su ara yüzünü kimyasal olarak stabilize ederek, suda kırılması zor olan küçük su damlacıklarına yol açabilir” dedi. ve nano mühendisliği.
Pirinç laboratuarının manyetik parçacıklar ve aminlerde uzmanlığı, eski doktora sonrası araştırmacı ve baş yazarı Qing Wang'ın nezdindeki deneyimi, bunları teknikleri birleştirmeye itti. Araştırmacılar manyetik demir nanopartiküllerine amin ekledi. Aminler, nanopartiküllerin negatif yüklü yağ damlacıkları bulmasına yardımcı olan pozitif bir yük taşırlar. Bir kez, nanopartiküller yağı bağlar. Mıknatıslar daha sonra damlacıkları ve nanoparçacıkları solüsyondan çekebilirler.
Biswal, "Genellikle rezervuar sıvılarında bulunan yüksek tuzluluklarda toplanmayan nanopartiküllerin tasarlanması çoğu zaman zordur, ancak bunlar üretilen suda oldukça kararlıdır." Dedi.
Geliştirilmiş nanopartiküller, laboratuarda, model yağ ve ham petrol ile yapılan emülsiyonlar üzerinde test edildi.
Her iki durumda da araştırmacılar, emülsiyonlara nanopartiküller yerleştirdiler. Bu yağlar, petrol-su bağlarını kırmak ve birkaç dakika içinde petrol-nanoparçacık bağları oluşturmak için elle ve makine ile sarsıldı. Yağın bir kısmı üst tarafa doğru akarken, test tüpünü bir mıknatıs üzerine yerleştirirken, infüze edilen nanotüpleri dibe doğru çekerek, aralarında temiz su bıraktı.
En iyisi Biswal, nanoparçacıkların bir çözücü ile yıkandığını ve petrolün geri kazanılabileceğini söyleyerek yeniden kullanılabileceğini söyledi. Araştırmacılar, bileşiklerinin altı başarılı şarj-deşarj döngüsünü ayrıntılı olarak açıkladılar ve daha fazlası için etkili kalacağından şüphelendiler.
Laboratuarının üretilen suyu toplu olarak işlemek ve nanopartikülleri otomatik olarak geri dönüştürmek için bir akış reaktörü tasarladığını söyledi. Bu endüstri için ve arıtılmış suyun okyanusa geri gönderilebileceği açık deniz petrol kuleleri gibi yerler için değerli olurdu.