پژوهش آب ایران

پژوهش آب ایران

مدل‌سازی ریاضی جداسازی نفت از آب با استفاده از فیلترهای ساخته‌شده از منسوجات

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
محمد جمالی 1
محمد شایان نژاد 2
سید مهدی حجازی 3
1 گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران.
2 گروه مهندسی آب دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان
3 گروه مهندسی نساجی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران
10.22034/iwrj.2025.15187.2678
چکیده
آلودگی نفتی منابع آبی از مهم‌ترین معضلات زیست‌محیطی عصر حاضر است که پیامدهای جبران‌ناپذیری بر اکوسیستم‌های آبی، منابع آب و سلامت انسان دارد. در این مطالعه، عملکرد سه نوع منسوج فنی شامل پلی‌استر (PET)، پلی‌پروپیلن (PP) و منسوج ترکیبی پلی‌استر و پلی‌پروپیلن (BC) در جذب نفت از مخلوط آب و نفت بررسی شد. یک سامانه ساده و کم‌هزینه برای فیلتراسیون طراحی و آزمایش‌ها در غلظت‌های مختلف نفت خام (10، 20 و 30 درصد وزنی) انجام شد. به‌منظور تحلیل فرایند جذب، از مدلی مبتنی بر قانون بقای جرم و رفتار سینتیکی مرتبه اول استفاده شد. نتایج نشان داد که مدل پیشنهادی، به‌ویژه در غلظت‌های پایین و متوسط، توانایی بالایی در بازنمایی رفتار دینامیکی جذب دارد. در منسوج BC، ضریب تعیین (R²) بین 91/0 تا 96/0 و NRMSE کمتر از 8 درصد بود. برای PET، بهترین نتایج در غلظت 20 درصد با R2 و NRMSE به ترتیب برابر 94/0 و 38/2 درصد به‌دست آمد. در غلظت ۳۰ درصد، عملکرد مدل کاهش یافت، به‌طوری‌که مقادیر R² و NRMSE به ترتیب به 03/0 و 40/7 درصد رسید. در مجموع، منسوج BC به دلیل ساختار متخلخل خود، بیشترین ظرفیت جذب و بهترین تطابق با داده‌های تجربی را داشت. نمودار تیلور نیز برتری مدل برای PET و BC نسبت به PP را تأیید کرد. نمودار تیلور نشان داد که برای منسوج‌های BC و PET در غلظت‌های 10 و 20 درصد، ضریب همبستگی بیش از 9/0 و RMSE پایین بود، اما برای PP در 30 درصد، ضریب همبستگی حدود 7/0 و RMSE بالاتر گزارش شد که بیانگر کاهش دقت مدل در غلظت بالا است. این یافته‌ها می‌توانند در طراحی فیلترهای نوین جذب نفت کاربرد مؤثری داشته باشند.
کلیدواژه‌ها
آلودگی نفتی، جذب نفت، فیلتراسیون آب، مدل‌سازی سینتیکی، منسوج فنی

  • تاریخ دریافت 07 اردیبهشت 1404
  • تاریخ پذیرش 08 خرداد 1404
  • تاریخ انتشار 01 تیر 1404