مدلسازی ریاضی جداسازی نفت از آب با استفاده از فیلترهای ساختهشده از منسوجات
نویسندگان
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
doi
10.22034/iwrj.2025.15187.2678چکیده
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.