حذف بیولوژیکی گوگرد از دیزل با استفاده از راکتور میکروکانال

این پروژه با هدف اجرای عملیات گوگردزدایی زیستی از دیزل (گازوئیل) در راکتور میکروکانال به منظور دستیابی به حداکثر گوگردزدایی ممکن انجام شد. لذا در اولین قدم به بررسی حرکت سیالات در راکتور میکروکانال پرداخته و با استفاده از ابزارهای دینامیک سیال محاسباتی، فرایند عبور جریان دوفازی آب و گازوئیل از میکروکانال شبیه سازی شد. سپس یک راکتور میکروکانال از جنس pmma تهیه شده و جریان با شرایطی مطابق با مدل شبیه سازی شده از آن عبور داده شد. مشاهده گشت که نتایج حاصل از مدل نرم افزاری و مدل تجربی هر دو رژیم جریان یکسانی را بدست داده اند، با این تفاوت که در رژیم شبیه سازی شده بوسیله نرم افزار، سطح مشترک دو سیال صاف بوده و در رژیم تجربی سطح مشترک دارای انحناهای متعددی می باشد. ادامه ازمایش ها با یک میکروکانال شیشه ای پیگیری شد. از آنجا که میزان گوگردزدایی بستگی به میزان انتقال جرم بین دو فاز داشته و میزان انتقال جرم نیز به سطح مشترک و رژیم جریان درون میکروکانال وابسته می باشد، لذا برای دست یابی به مقادیر بیشتر گوگردزدایی، ابتدا شرایط بهینه راکتور میکروکانال تعیین شد و سپس گوگردزدایی در این شرایط انجام شد. در میان خواص سیالات، تاثیر سه خاصیت گرانروی، کشش بین سطحی و شدت جریان سیالات جاری در میکروکانال روی رژیم جریان و سطح مشترک دو فاز بررسی شد. برای تغییر هر پارامتر از روش هایی استفاده نمودیم که دیگر پارامترها دچار تغییر نشوند. رژیم جریان دو فازی آب و گازوئیل در گستره اعداد رینولدز کمتر از 60 رژیم جرعه ای می باشد. ابتدا گرانروی فاز آبی را با افزودن صمغ زانتان تا میزان دلخواه افزایش داده و تاثیر آن روی رژیم جریان مشاهده شد. در اثر افزایش گرانروی، رژیم جریان جرعه ای بر میکروکانال حاکم شده و سطح مشترک دو فاز نسبت به سیستم آب مقطر-گازوئیل افزایش نشان داد. این افزایش تا غلظت 6 گرم بر لیتر از صمغ زانتان ادامه یافته و پس از آن با افزایش غلظت، تغییری در سطح مشترک حاصل نشد. برای تغییر کشش بین سطحی از سه ماده فعال سطحی کاتیونی، آنیونی و غیر یونی استفاده گشت. دودسیل تری متیل آمونیوم سولفات به عنوان ماده فعال سطحی کاتیونی در غلظتهای کم با ارائه رژیم جریان جرعه ای باعث کاهش سطح مشترک شده و در غلظتهای بالا به دلیل ایجاد رژیم جریان نامنظم، امکان بررسی سطح مشترک ایجاد شده وجود نداشت. سدیم دودسیل سولفات به عنوان ماده فعال سطحی آنیونی استفاده گشت. افزودن این ماده در غلظتهای کمتر از یک گرم بر لیتر تاثیری در رژیم جریان نداشت. ولی موجب افزایش سطح مشترک بین دوفاز شد. اما افزودن این ترکیب در غلظتهای بالاتر موجب ایجاد رژیم جریان موازی دهلیزی شده و سطح مشترک بین دوفاز را بسیار افزایش داد. تریتون ایکس-100 نیز به عنوان یک ماده فعال سطحی غیر یونی به کار رفت. افزودن این ترکیب تغییری در رژیم جریان ایجاد نکرد و فقط سطح مشترک دو فاز را افزایش داد. برای بررسی اثر شدت جریان سیالات ورودی بر رژیم حاکم بر میکروکانال و سطح مشترک دو فاز، از سرنگهایی با حجمهای مختلف استفاده شد. نتایج حاصله نشان داد که با افزایش شدت جریان سیالات، رژیم جریان تغییری نمی کند، ولی سطح مشترک دو فاز افزایش می یابد.آنچه از نتایج بررسی پارامترهای موثر بر رژیم جریان و سطح مشترک حاصل شد، این بود که با افزودن سدیم دودسیل سولفات در غلظتهای بالا، جریان موازی ایجاد شده و سطح مشترک زیاد می شود. ولی به دلیل عدم وجود پدیده گردش داخلی در جریان موازی، عملیات نفوذ نسبت به رژیم جریان جرعه ای کندتر صورت می پذیرد.لذا مناسبترین حالت برای انجام عملیات نفوذ، افزودن حدود یک گرم بر لیتر سدیم دودسیل سولفات به محلول آبی می باشد که به دلیل غلظت کم آن عوارض چندانی برای میکروارگانسم ها ندارد. آزمایش گوگردزدایی با شرایط بهینه انجام شد. ابتدا دو میکروارگانیسم رودوکوکوس ارایتروپولیس igts8 و شوانلا را وارد مراحل آماده سازی برای گوگردزدایی نمودیم. اما باکتری شوانلا نتوانست در حضور دی بنزوتیوفن به زندگی خود ادامه دهد. لذا از گونه igts8 در انجام گوگردزدایی استفاده شد. دو فاز به مدت 10 دقیقه در دمای 30 درجه سانتیگراد در راکتور میکروکانال شیشه ای در تماس با هم قرار داشتند. نتایج حاصل از گروماتوگرافی گازی نشان داد که میزان دی بنزوتیوفن موجود در دیزل، 5/4 % کاهش یافته است.