OPTIMIZING OIL-WATER SEPARATION : A COMPARATIVE STUDY OF SYNTHETIC AND BIOLOGICAL COAGULANTS AND FLOCCULANTS WITH EMPHASIS ON EXTRACELLULAR POLYMERIC SUBSTANCES (EPS)
Author
Tuzikiewicz, Maria Magdalena
Term
4. semester
Publication year
2024
Submitted on
2024-06-03
Pages
46
Abstract
The oil and gas sector generates large volumes of wastewater known as produced water (PW), which is a fine oil–water emulsion. Emulsions are hard to break because tiny droplets and particles are stabilized by molecular forces and repulsion. This study evaluates how well different coagulants and flocculants work for PW treatment. (Coagulants and flocculants are chemicals that make small oil droplets and particles clump together so they can be removed.) Among the materials tested, cationic starch and a biopolymer labeled EPS II showed promising performance as alternatives to synthetic flocculants. Within the group of synthetic coagulants, iron sulfate (PIX113) appeared to be the most effective. The study also examined whether the order of addition affects oil emulsion separation. At most CaCl2 (calcium chloride) dosages, adding EPS II first at pH 8 worked best. However, the lowest turbidity (cloudiness) was achieved when CaCl2 was added first—but only within a CaCl2 dosage range of 450–1000 µl. The effectiveness of EPS I and EPS II is strongly influenced by pH, which also affects zeta potential (a measure of particle surface charge), particle size, and viscosity. In neutral to mildly basic conditions, both EPS I and EPS II performed best when used with CaCl2, with EPS II providing the highest turbidity removal at pH 8. Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy showed that EPS I and EPS II have comparable chemical compositions despite different sources, suggesting they can be used compatibly as coagulants. Overall, the findings highlight the importance of dosage, pH, and the sequence of addition, and indicate that biocoagulants could be further developed to replace synthetic aids—contributing to more sustainable water treatment.
Olie- og gassektoren skaber store mængder spildevand kaldet produceret vand (PW), som er en fin olie-vand-emulsion. Emulsioner er vanskelige at skille ad, fordi små dråber og partikler holdes stabile af molekylære kræfter og frastødning. Dette studie undersøger, hvor godt forskellige koagulanter og flokkulanter virker i PW-behandling. (Koagulanter og flokkulanter er stoffer, der får små oliedråber og partikler til at klumpe sammen, så de kan fjernes.) Blandt de undersøgte materialer gav kationisk stivelse og en biopolymer mærket EPS II lovende resultater som alternativer til syntetiske flokkulanter. I gruppen af syntetiske koagulanter fremstod jernsulfat (PIX113) som det mest effektive. Studiet vurderede også, om rækkefølgen af tilsætning påvirker adskillelsen af olieemulsioner. Ved de fleste doser af CaCl2 (calciumchlorid) virkede det bedst at tilsætte EPS II først ved pH 8. De laveste turbiditetsværdier (uklarhed) blev dog opnået, når CaCl2 blev tilsat først—men kun ved CaCl2-doser på 450–1000 µl. Effektiviteten af EPS I og EPS II påvirkes kraftigt af pH, som også ændrer zetapotentiale (et mål for partiklernes overfladeladning), partikelstørrelse og viskositet. I neutralt til let basisk miljø opnåede både EPS I og EPS II deres bedste ydeevne sammen med CaCl2, og EPS II gav den højeste fjernelse af turbiditet ved pH 8. Fourier-transform infrarød (FTIR) spektroskopi viste, at EPS I og EPS II har sammenlignelige kemiske sammensætninger på trods af forskellige oprindelser, hvilket tyder på, at de kan bruges kompatibelt som koagulanter. Samlet fremhæver resultaterne betydningen af dosis, pH og rækkefølge i tilsætningen og peger på, at biokoagulanter kan styrkes yderligere som erstatning for syntetiske hjælpestoffer—et skridt mod mere bæredygtig vandbehandling.
[This apstract has been rewritten with the help of AI based on the project's original abstract]
Keywords