بررسی آزمایشگاهی و مدل‌سازی سینتیک جذب آسفالتین بر روی نانوذره اکسید آهن سنتز شده

تکنولوژی نانو در بسیاری از علوم از اهمیت و جایگاه ویژه‌ای برخوردار است. در علم مهندسی به دلیل نگاه کاربردی به مسائل، نانومواد کاربرد بسیار وسیعی پیدا کرده است. در این کار، ابتدا نانوذره اکسید آهن به نام مگمایت سنتز شد، سپس این نانوذره جهت جذب آسفالتین از محلول تهیه شده آسفالتین تولوئن مورد استفاده قرار گرفت. به کمک داده‌های آزمایشگاهی رفتار سینتیکی جذب آسفالتین بر روی نانوذرات مگمایت مدل‌سازی شد. برای سنتز نانوذرات مگمایت، روش هم‌رسوبی فریک و فروس که یک روش آسان و کم هزینه است انتخاب گردید. ساختار کریستالی و مورفولوژی نانوذرات سنتز شده به کمک الگوی پراش اشعه x ا(xrd)، تصویر میکروسکوپ الکترونی (sem) و طیف ftir مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت.  نتایج حاصل از آنالیزهای مذکور نشان داد که نانوذرات سنتز شده، از نوع نانوذرات مگمایت و دارای ساختار کریستالی با قطر کمتر از nm 50 می‌باشد. در تحقیق حاضر، نانوذرات مگمایت برای اولین بار در فرآیند جذب آسفالتین مورد استفاده قرار گرفت. بررسی نتایج حاصل از سینتیک جذب مولکول‌های آسفالتین بر روی این نانوذرات نشان داد که در مدت زمان کمتر از دو ساعت فرآیند جذب به تعادل می‌رسد. برای تعیین مکانیسم سینتیکی این فرآیند، داده‌های تجربی با مدل لاگرگرن شبه مرتبه یک و دو تطبیق داده شد که نتایج حاکی از تطابق خوب داده‌های آزمایشگاهی با مدل لاگرگرن شبه مرتبه دو داشت.

An Experimental Investigation and Modeling of Asphaltene Adsorption Kinetics on Synthesized Iron Oxide Nanoparticles

Nanotechnology is of significant importance in many scientific fields. In view of engineering problems, nanomaterials have found wide practical applications. In this work, iron oxide nanoparticles called maghemite (γFe2O3) were synthesized. The synthesized nanoparticles were used to adsorb asphaltene from prepared asphaltenetoluene solutions. Asphaltene adsorption kinetic behavior was modeled using experimental data. For the synthesis of maghemite nanoparticles, the coprecipitation of ferric and ferrous ions method as a simple and inexpensive method was selected. The crystalline structure and morphology of synthesized maghemite was investigated using Xray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM) respectively. The nanoparticles were also characterized by using FTIR spectrum. The results of these analyses showed that the γFe2O3 nanoparticles had a crystalline structure with a size smaller than 50 nm and were spherical in shape. The maghemite nanoparticles were used for the adsorption of asphaltenes. The results obtained from adsorption kinetics analysis showed that asphaltene was rapidly adsorbed onto γFe2O3 nanoparticles, and equilibrium was achieved in less than 2 hrs. The Lagergren pseudofirstorder and the pseudosecondorder models were employed for determination of the adsorption kinetics. It was found that the kinetic results were in good agreement with the pseudosecondorder modelش