DEGRADATION OF METHYL TERTIARY BUTYL ETHER USING UV/TITANIUM DIOXIDE AND CARBON NANOTUBES. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Degradation_of_Methyl_Tertiary_Butyl_Ether_Using_UV-Titanium_Dioxide_and_Carbon_Nanotubes.pdf Download (2MB) | Preview

Arabic Abstract

إن نوعية الموارد المائية في بلد يعاني من ندرة المياه مثل المملكة العربية السعودية هي مسألة تتطلب قدرا كبيراً من الاهتمام. يشكل التلوث الناجم عن إنتاج واستخدام المواد الكيميائية تهديداً لموارد المياه في المملكة. وتعتبر مادة " الميثيل ثلاثي ايثر بوتيل " (م. ت. ب. إي.MTBE -) واحدة من هذه المركبات الكيميائية تتواجد أحيانا في المياه الجوفية. إن مادة م. ت. ب. إي. من مضافات الوقود والذي يحل محل رباعي إيثيل الرصاص وتستخدم أيضاً لتحسين نسبة الأوكتان. إن معالجة المياه الملوثة بمادة م. ت. ب. إي. بالطرق التقليدية (تجريد الهواء ، الامتصاص على الكربون المنشط والتحلل البيولوجي) تتصف بالتحدي بسبب خصائصها من حيث الذوبان العالي للماء ، والامتصاص المنخفض على المواد الصلبة ومقاومتها للتحلل. لكن تبدو عمليات الأكسدة المتقدمة خياراً واعداً لعلاج المياه الملوثة بمادة م. ت. ب. إي. والمواد العضوية الأخرى. كما يعتبر التحفيز الضوئي مثالا لعمليات الأكسدة المتقدمة التي تستخدم الأشعة فوق البنفسجية أو أشعة الضوء المرئي بالتوافق مع حافز ضوئي شبه موصل. في هذه الدراسة المعملية ، ُاستخدم كل من ثاني أكسيد التيتانيوم وأنابيب الكربون النانوية المتعددة الجدران وثاني أكسيد التيتانيوم المُدعم بأنابيب الكربون المصغرة المتعددة الجدران بالتوافق مع الأشعة فوق البنفسجية لتُحلل مادة م. ت. ب. إي. من خلال التحفيز الضوئي في عينات المياه. تمت دراسة عملية إزالة مادة م. ت. ب. إي. ، إضافة للمنتجات المصاحبة للتحلل الرئيسية: ثلاثي بوتيل الكحول والأسيتون تحت ظروف تجريبية مختلفة ، كما تم فحص جرعات من ثاني أكسيد التيتانيوم وأنابيب الكربون المصغرة المتعددة الجدران وثاني أكسيد التيتانيوم المُدعم بأنابيب الكربون المصغرة المتعددة الجدران ، بالإضافة إلي فحص شدة الأشعة فوق البنفسجية . وتم التوصل إلى أن السبب الرئيسي لإزالة مادة م. ت. ب. إي. كان نتيجة لتأثير التحفيز الضوئي لمادة ثاني أكسيد التيتانيوم (بمعدلات إزالة تصل إلي نحو 95 % بعد المعالجة). أوضحت القدرة الاستيعابية للإزالة والمُبينة من خلال أنابيب الكربون المصغرة المتعددة الجدران والأشعة فوق البنفسجية (بمعدلات إزالة تصل إلي نحو 68.21 %) على الرغم من عدم الفهم التام للطريقة التي تتم بها هذه العملية. بينما أظهرت مركبات ثاني أكسيد التيتانيوم المُدعم بأنابيب الكربون المصغرة المتعددة الجدران أدنى معدلات للإزالة.

English Abstract

The quality of water resources in a water-scarce country like the Kingdom of Saudi Arabia is an issue requiring a great deal of attention. Pollution from the production and use of chemicals poses a threat to the Kingdom’s water resources. Methyl tertiary butyl ether (MTBE) is one such compound encountered in groundwater. MTBE is a fuel additive that replaced tetraethyl lead as the main anti-knocking agent and is used to enhance octane rating in refined fuels. Treatment of MTBE contaminated water by conventional methods (air stripping, adsorption onto activated carbon and biodegradation) is challenging due to its unique properties of high water solubility, low adsorption onto solids and resistance to biodegradation. Advanced oxidation processes (AOPs), however, seem to be a promising treatment option for water contaminated by MTBE and other organics. Photocatalysis is one form of AOPs that utilizes ultraviolet (UV) or visible light radiation in combination with a semiconductor photocatalyst. In this study, titanium dioxide (TiO2), multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) and TiO2 supported on MWCNT (TiO2-MWCNT) composites were used in combination with ultraviolet (UV) light radiation to photocatalytically degrade MTBE in spiked water samples. The removal of MTBE as well as its expected degradation by-products: acetone, tertiary butyl alcohol (TBA) and tertiary butyl formate (TBF) were studied under different experimental conditions; TiO2, MWCNT and TiO2-MWCNT dosage (1 mg, 10 mg and 20 mg) and UV light intensity (0.98 mW/cm2, 1.12 mW/cm2 and 2.17 mW/cm2) were examined. MTBE removal was found to be mainly due to the photocatalytic effect of TiO2 (with removal rates reaching up about 95% after treatment). MWCNTs with UV light also demonstrated limited removal capabilities (with removal rates up to 68.21%); though the mechanism by which this happens is not fully understood. The prepared TiO2-MWCNT composites however showed the lowest removal rates.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Environmental
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Geosciences
Committee Advisor:	TAWABINI, BASSAM S.
Committee Members:	ATIEH, MOATAZ A. and YAMANI, ZAIN H.A
Depositing User:	Musah Ahme Muhyedeen (g200901790)
Date Deposited:	13 Jan 2013 06:27
Last Modified:	01 Nov 2019 15:37
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/138784