مطالعه سینتیکی حذف متیل ترشیوبوتیل اتر از آب به‌روش عاری سازی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد شیمی فیزیک، آزمایشگاه مرکزی آب، شرکت آب و فاضلاب استان مرکزی، اراک، ایران

2 استادیار گروه شیمی، بخش شیمی سطح وکاتالیست، دانشکده علوم پایه، دانشگاه اراک، اراک، ایران

چکیده

متیل ترشیوبوتیل اتر ماده افزودنی به بنزین برای افزایش عدد اکتان است. این ماده دارای حلالیت بالایی در آب است. هدف اصلی این مقاله ارزیابی تأثیر این ماده برمیزان حلالیت بنزین در آب، مقدار COD و مطالعه سینتیک حذف متیل ترشیوبوتیل اتر از آب بود. سینتیک حذف این ماده به‌روش عاری‌سازی در تماس با هوا در دمای ثابت در راکتور ساکن دارای همزن، با آنالیز نمونه‌ها در فواصل زمانی مناسب، انجام شد. نتایج نشان داد سینتیک حذف این ماده مرتبه اول است. ثابت‌های سرعت 0055/0 و 0074/0 بر دقیقه به‌ترتیب در سرعت‌های هم‌زدن 100 و 250 دور بر دقیقه به‌دست آمد. در سرعت هم‌زدن کم، COD با زمان به‌طور خطی کاهش یافت، اما در سرعت هم‌زدن زیاد، کاهش COD با زمان تابع نمایی شد. در این پژوهش حلالیت بنزین حاوی متیل ترشیوبوتیل اتر، اتانول و متانول در آب بررسی شد. حلالیت بنزین در آب در حضور اتانول و متانول در مقایسه با بنزین خالص کاهش داشت و به‌ترتیب از 90 به 80 و 69 میلی‌گرم در لیتر رسید. در صورتی‌که حلالیت بنزین در آب در حضور ماده متیل ترشیوبوتیل اتر به 778 میلی‌گرم در لیتر افزایش یافت. نتایج نشان داد حضور این ماده، حلالیت بنزین در آب را 8 برابر افزایش می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Kinetic Study of MTBE Removal from Water by Stripping Method

نویسندگان [English]

  • Maryam malekhosseini 1
  • Vahid Mahdavi 2
2 Department of chemistry , Arak University, Arak , Iran
چکیده [English]

Methyl tertiary-butyl ether (MTBE) is a gasoline additive used to enhance gasoline octane. It is highly soluble in water and is known for its carcinogenicity; hence its high risk of groundwater contamination. The present study was mainly designed  to investigate MTBE effect on gasoline solubility in water, determine the associated COD value, and identify the kinetics of MTBE elimination from water by the stripping method. The results show that the kinetics of MTBE elimination from water can be expressed by a first order equation with the rate constants obtained as 0.0055 min-1 and 0.0074 min-1 at the two stirring rates of 100 rpm and 250 rpm, respectively. These rate constants are evidently high and are indicative of the effectiveness of the stripping method in MTBE removal from water. A linear function was established between COD reduction  with respect to time at room temperature at low stirring rates (100 rpm) but an exponential function at high stiring rates (250 rpm). The solubility of gasoline with different additives (MTBE, ethanol, methanol) in water was also investigated. The results revealed that gasoline solubility decreased from 90 mg/l to 80mg/l and 69 mg/l, respectively, in the presence of ethanol and methanol. This is while the solubility of MTBE-containing gasoline in water rose from 90 mg/l to 778 mg/l, which shows an 8-fold increase in solubility in water.

کلیدواژه‌ها [English]

  • MTBE
  • Stripping Method
  • Solubility of Gasoline
1. Grünwald,  A. (1978). “Solubility of petroleum products in water.” Aqua, 4, 105-107.

2. Nikpay, A., Nikpay, M., and Kazemian, H. (2006).“Removal of methyl tertiary butyl ether (MTBE) vapour
 from contaminated air streams using different bacterial cultures in biotrickling filters.” Iran. J. Environ.

 Health. Sci. Eng., 3, (2), 117-122.

3. Grünwald, A., and Stastny, B. (1998). “Risk of water contamination by petroleum products.” Proc. Conf. New Requirements for Materials and Structure, Prague, 29-30, 53-58.

4. USEPA. (1996). Q´s and A´s fact sheet on MTBE in water, Office of Water, U.S. Environmental Agency, Washington, D.C. 7-9.

5. Hartley, W. R., Englande, A. J. Jr., and Harrington, D.J. (1999). “Health risk assessment of groundwater contaminated with methyl tertiary butyl ether.” Water Sci. Conf., 89 (10-11), 305-410.

6. Erdem-S., Bergendahl, A., Giaya, J. A.,Arjan, T., and Robert W. (2004). “Adsorption of methyl tertiary butyl ether on hydrophobic molecular sieves.” Environ. Eng. Sci., 21(6), 722-729.

7. Anderson, M. A. (2000). “Removal of MTBE and other organic contaminants from water by sorption to high silica zeolites.” Environ. Sci. Technol., 34 (4), 725-727.

8. Bertelli, M., and Selli, E. (2004). “Kinetic analysis on the combined use of photocatalysis , H2O2 photolysis, and sonolysis in the degradation of methyl tert-butyl ether.” Appl. Catal. B: Environ., 52, 205-212.

9. Gonzalez-Olmos, R., Roland, U., Toufar, H., Kopinke, F. D., and Georgi, A. (2009). “Fe-zeolites as catalysts for chemical oxidation of MTBE in water with H2O2.Appl. Catal. B:  Environ., 89, 356-364.

10. Ray Asim, B., Selvakumar, A., and Tafuri Anthony, N. (2003). Treatment of methyl tertiary-butyl ether (MTBE) contaminated waters with fenton's reagent, EPA. 600, 117.

11. Siedlecka, E.M., and Stepnowski, P. (2006). “Decomposition rates of methyl tert-butyl ether and its by-products by the Fenton system in saline wastewaters.” Separation and Purification Technol., 52, 317-324.

12. Cundy, A. B., Hopkinson, L., and Whitby, R. L. D. (2008). “Use of iron-based technologies in contaminated land and groundwater remediation.” A Review , Science of the Total Environment, 400, 42-51.

13. Liu, Sh. J., Jiang, B., Huang, G. Q., and Li, X. G. (2006). “Laboratory column study for remediation of MTBE-contaminated groundwater using a biological two-layer permeable barrier.” Water Research, 40 , 3401-3408.

14. Centi, G., and Perathoner, S. (2003). “Remediation of water contamination using catalytic technologies.” Appl. Catal. B: Environ. 41, 15-29.

15. Lien, S. L., and Zhang, W. X. (2007). “Removal of methyl tert-butyl ether (MTBE) with Nafion.”
J. of Hazardous Materials, 144 (1-2), 194-199.

16. Cater, S.R., Stefan, M.I., Bolton, J.R., and Safarzadeh-Amiri, A. (2000). “UV/H2O2 treatment of methyl tert-butyl ether in contaminated waters.” Environ. Sci. Technol., 34(4), 659-662.

17. Kim Duk, K., O'Shea, K. E., and Cooper, W. J. (2012). “Oxidative degradation of alternative gasoline oxygenates in aqueous solution by ultrasonic irradiation: Mechanistic study.” Science of the Total Environment, 430, 246-259.

18. Lin Chi, W., and Li, J. H. (2006). “Performance of a biofilter in MTBE removal.” J. of Science and Engineering Technology, 2 (2), 37-42.

19. Ghadiri, S. K., Nabizadeh, R., Mahvi, A.H., Nasseri, S., Kazemian, H., Mesdaghinia, A. R., and Nazmara, Sh. (2010). “Methyl tert-butyl ether adsorption on surfactant modified natural zeolites.” Iran. J. Environ. Health Sci. Eng., 7 (3), 241-252.

20. California MTBE Research  Partnership. (2006). “Removal of MTBE from drinking water using air stripping.” case studies, The National Water Research Institute.

 21. USEPA. (2003). “Purge-and-trap for aqueous samples.” Office of Water & drinking water, <www.epa.gov/testmethods.> (May 2013).

22. Clesceri, L.S., Greenberg, A.E., and Trussell, R.R. (2005). Standard methods for the examination of water and wastewater, 21th Ed., Washington, D.C.

23. ISIRI 1053. (2009) . Drinking water - Physical and chemical specifications, 5th Ed., Institute of Standards and Industrial Research of Iran, Tehran. (In Persian)