شیمی و مهندسی شیمی ایران
سال:1397 | دوره:37 | شماره:1 |تعداد مقالات:27

چارچوب­ های فلز آلی به دلیل داشتن ویژگی­ های منحصر به فرد، کاربردهای زیادی دارند. چارچوب­ های فلز آلی هنگامی که مورد استفاده قرار می­ گیرند باید به چارچوب­ های فلز آلی فعال شده، یعنی ساختاری با حفره­ های خالی تبدیل شوند. نانو ذره­ های ZnOرا می­ توان از کلسینه کردنِ چارچوب های فلز آلی غیر فعال و فعال شده تهیه کرد. در این مقاله، مروری بر نتیجه­ های به دست آمده از پژوهش­ های اخیر خود در زمینه تهیه نانو ساختارهای ZnOاز چارچوب­ های فلز-آلی خواهیم داشت. نتیجه­ های به دست آمده نشان می­ دهند که چارچوب­ های فلز آلی غیر فعال می ­ توانند پیش ماده های بسیار مناسبی برای تهیه نانو ذره­ های کروی ZnO باشند اما در شکل فعال آن­ ها، تمایل به سمت ایجاد ساختارهای تجمع یافته و آگلومره شده است. می ­ توان گفت که اگر تعداد و اجزای آلی به­ کار رفته در ساختار یک چارچوب فلز آلی بیش­ تر باشد، نانو ذره ­ های ZnOبه دست آمده از آن اندازه کوچک­ تر و ریخت شناسی یکنواخت ­ تری خواهند داشت.

در سال ­ های اخیر پژوهش بر روی مواد مزومتخلخل و روش­ های گوناگون آماده ­ سازی و ساخت آن ها گسترش یافته است. این مواد رشد سریع و موفقیت آمیزی در کاربردهای گوناگون فرایندهای گوناگون داشته اند. در میان مواد مزومتخلخل، مواد مزومتخلخل سیلیکای منظم توجه پژوهشگران زیست فناوریی را به خود جلب نموده است. در حقیقت این مواد پرکاربردترین مزومتخلخل ها در صنایع و فرایندهای گوناگون هستند. این مواد به عنوان جاذب برای جداسازی مولکول­ های فعال زیستی در موادغذایی، به عنوان نگه دارنده جامد برای تثبیت آنزیم، به ­ عنوان حامل در سامانه دارویی و به عنوان کاتالیست در صنایع نفت و. . .، به کار می روند. سامانه های رهایش کنترل شده بر پایه نانوذره­ های مزومتخلخل سیلیکا، قادر به حمل انواع گوناگون مولکول های میزبان هستند. به طور معمول، بارگذاری دارو در حدود 100 میلی گرم بر گرم از MSN است. از نانوذره ­ های مزومتخلخل سیلیکایی برای حمل دارو در مکان خاص و رهایش کنترل شده داروها، ژن ها و عامل ­ های دیگر درمانی همانند آنتی اکسیدان ­ ها می توان استفاده کرد. در این مقاله مروری سعی بر آن است تا ساخت نانوذره­ های مزومتخلخل سیلیکا، از مواد و روش های کنترل ویژگی­ های ساختاری و عامل دارسازی شیمیایی آن ­ ها برای کاربردهای زیست دارویی و زیست فناوری، و همچنین برتری ­ های کاربرد نانوذره ­ های مزومتخلخل سیلیکا، زیست سازگاری و ساز و کار دریافت آن­ ها توسط سلول میزبان در شرایط آزمایشگاهی شرح داده شود.

فنول از جمله آلاینده های خطرناک با تجزیه پذیری دشوار است که حذف کامل آن با روش ­ های معمول امکان پذیر نمی باشد. در این پژوهش، نانوفتوکاتالیست تیتانیای آلایش یافته با کربن با روش سل ژل تولید شد. آنالیزهای گوناگونی از جمله XRD، FT-IR، EDX وFE-SEM بر روی نانوذره­ های مورد نظر انجام شدکه بر اساس نتیجه­ های به دست آمده، ورود اتم کربن به ساختار تیتانیا پاسخ دهی فتوکاتالیستی آن در ناحیه نور مرئی را در پی دارد. کاتالیست تولیدشده به منظور تجزیه فتوکاتالیستی فنول در یک راکتور بستر سیال با تابش فرابنفش و نور مرئی مورد مطالعه قرار گرفت. تأثیر پارامترهای مهمی مانند غلظت فنول، pH، زمان، نسبت مولی کربن به تیتانیوم و مقدار کاتالیست بررسی شد. میزان تجزیه فنول با استفاده از این نانوذره ­ ها با تابش فرابنفش برای مدت زمان min180، برابر با %84 و در نور مرئی به مدت min420، برابر با 70% به دست آمد.

: با توجه به اهمیت سامانه ­ های پیل سوختی، در این پژوهش تلاش شد تا با توسعه ­ ی یک سامانه الکترودی مناسب و کارا، در این زمینه گامی برداشته شود. از سویی دیگر اهمیت ترکیب­ های نانو ساختار در زمینه ی الکتروشیمی ما را به سمت استفاده از زئولیت­ های نانو متخلخل سیلیکاتی(MCM-41) به همراه نانوذره­ های نقره در ساخت الکترود رهنمون کرد. شناسایی نانوزئولیت با استفاده از فناوری­ های پراش پرتوی ایکس((XRD، طیف ­ سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FT-IR) و فناوری میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) انجام شد. سپس، با نانوزئولیت سنتزی دارای نانوذره ­ های نقره الکترود اصلاح شده ی خمیر کربنی تهیه شد و از آن برای اکسایش الکتروکاتالیستی فرمالدهید استفاده شد. مطالعه­ های مکانیسم و سینتیک واکنش با استفاده از فناوری­ های ولتامتری چرخه ­ ای و کرونوآمپرومتری انجام شد. نتیجه­ ها نشان دادند که الکترودهای اصلاح شده با MCM-41 و نانوذره ­ های نقره چگالی­ های جریان خیلی بیش ­ تر و پتانسیل اضافی کم ­ تری نسبت به الکترود خمیرکربن برهنه را برای استفاده در پیل سوختی ایجاد کردند.

در سال­ های اخیر و با پیشرفت فناوری در زمینه شناسایی آلاینده­ ها با غلظت ناچیز، آنتی بیوتیک اریترومایسین با غلظت­ هایی در مقیاس ng/L تا μ g/L در ماتریس­ های زیست محیطی آبی شناسایی شده است. حضور اریترومایسین در چنین غلظت­ های ناچیزی منشاء بروز مخاطرات بسیاری برای محیط زیست می ­ باشد که از جمله مهم­ ترین آن­ ها می­ توان به توسعه و گسترش مقاومت آنتی­ بیوتیکی اشاره کرد. در این پژوهش با رویکرد رفع محدودیت­ های استفاده از کاتالیست نوری نیمه رسانای 2TiO، برای نخستین بار نانوذره­ های تیتانیوم دی اکسید نقره دوپ (2Ag/TiO) از نانوذره­ های تجاری تیتانیوم دی کسید دگوسا (2P25-TiO) با هدف افزایش راندمان فتوکاتالیست نسبت به نمونه تجاری در تخریب آلاینده آنتی­ بیوتیکی اریترومایسین از روش رسوب نوری سنتز شد. نانوذره­ های سنتز شده با استفاده از آنالیزهای XRD، FE-SEMو DRS پس از شناسایی مورد پژوهش قرار گرفته است. سپس عملکرد فتوکاتالیست سنتز شده با هدف بررسی تأثیر دوپ کردن نقره در ساختار تیتانیا و با رویکرد بهینه­ سازی پارامترهای عملیاتی، تحت تابش ­ های فرابنفش مورد ارزیابی قرار گرفت. میزان تخریب اریترومایسین در شرایط عملیاتی بهینه، تحت پرتوهای فرابنفش برای نمونه 2Ag/TiO، 8/76 % و برای نمونه تجاری برابر با 6/40 % به­ دست آمد که این امر افزایش راندمان عملکرد نانوذره­ های سنتز شده را به نسبت نمونه تجاری به خوبی نشان می ­ دهد. افزون بر این، اثر افزودن اکسیدکننده قوی 2O2H نیز به محیط واکنش مورد بررسی قرار گرفت که بر طبق نتیجه­ های به­ دست آمده، در غلظت بهینه 2O2H، فتوکاتالیست سنتز شده میزان تخریبی3/89 %را برای اریترومایسین نتیجه داد. بنابراین، با توجه به راندمان مناسب تخریب اریترومایسین ناشی از نانوذره­ های سنتز شده در این پژوهش از یک سو و ناچیز بودن فعالیت آنتی بیوتیکی فراورده­ های به دست آمده از تخریب اکسیداتیو اریترومایسین از سوی دیگر، استفاده از نانوذره­ های 2Ag/TiO در تصفیه پساب دارای آلاینده­ ی آنتی بیوتیکی اریترومایسین، به عنوان یک رویکرد نوین مطرح می ­ باشد.

سنتز تک ظرفی کومارین­ های استخلاف دار شده در موقعیت شماره 3 با استفاده از کاتالیست گل قرمز (Red Mud) به­ عنوان فراورده­ ی جانبی فرایند تولید آلومینا با استفاده از واکنش تراکم ناووناگل مشتقات 2-هیدروکسی بنزآلدئیدها و مشتق ­ های مالونات­ ها مورد بررسی و پژوهش قرار گرفته است. واکنش یاد شده در شرایط متفاوت و متنوع بررسی شد و بهترین نتیجه با به ­ کارگیری موج های ریز موج به­ دست آمد. گل قرمز در این واکنش فعالیت کاتالیستی چشمگیری را از خود نشان داد. کاتالیست یاد شده قابلیت استفاده برای حداقل چهار مرتبه را بدون کاهش چشمگیری در راندمان واکنش پس از فعال سازی دارا می­ باشد. سرانجام برخی از داده ­ های ترمودینامیکی مانند آنتالپی و انرژی آزاد گیبس تشکیل کومارین­ هایسنتز شده با استفاده از فناوری ­ های شیمی کوانتومی مورد محاسبه قرار گرفته و همچنین نقشه پتانسیل الکترواستاتیک برخی از نمونه کومارین­ های سنتز شده با استفاده از نرم افزارهای شیمی محاسباتی ترسیم شده است که برای درک و تجزیه و تحلیل مرکزهای فعال برای واکنش در کومارین­ ها بسیار مفید می ­ تواند باشد.

مشکل اصلی در تجاری­ سازی پیل­ های سوختی غشای تبادل پروتون (PEM)، حساسیت و غیر فعال شدن کاتالیست آندی در برابر آلودگی­ های سوخت هیدروژن به ویژه کربن مونوکسید (CO) می ­ باشد. درنتیجه طراحی و ساخت آندهای مقاوم به آلودگی کربن مونوکسید، از اهمیت بالایی برخوردار است. طی سال­ های اخیر استفاده از لایه کاتالیست آندی چند لایه بررسی شده است به طوری که آلودگی کربن مونوکسید موجود در سوخت در لایه بیرونی حذف شده و هیدروژن خالص در لایه درونی با پلاتین واکنش دهد. در پژوهش ­ های پیشین از فلز روتنیم به عنوان لایه حذف کننده CO استفاده شده است. در این پژوهش، کاتالیست دو فلزی، از دو فلز غیر نجیب قلع و کبالت بر روی پایه کربن، با نسبت­ های وزنی گوناگون به منظور استفاده در لایه بیرونی آند، سنتز شد و نتیجه­ های آنالیزهای XRDو SEM بارگذاری نانوذره­ های فلزی روی کربن را تأیید کرد. قابلیت این کاتالیست­ ها برایاکسایش کربن مونوکسید به روش نیم سل سوختی بررسی شد و آزمایش ­ ها ثابت کرد فعالیت ترکیب اکسیدی این فلزها بسیار بیش­ تر از حالت فلز خالص است. پس از اکسید کردن نانوذره ­ ها در ولتاژ 9/0 ولت، کاتالیست­ های ساخته شده، قابلیت بالایی برای اکسایش کربن مونوکسید و هیدروژن در شرایط عملیاتی پیل سوختیPEM نشان داده و کربن مونوکسید را در پتانسیل­ های پایین­ تری نسبت به کاتالیست تجاری Pt/C اکسید کردند. همچنین داده­ های به دست آمده نشان داد که کاتالیست دارای قلع 50% و کبالت 50% روی پایه کربن، کارایی بهتری برای اکسایش کربن مونوکسید و هیدروژن در شرایط کاری پیل داشته و کاندیدای مناسبی برای استفاده در لایه بیرونی کاتالیست آندی چند لایه می ­ باشد.

پیل سوختی میکروبی یکی از منابع تجدیدپذیر انرژی می­ باشد که در آن میکروارگانیسم­ ها نقش زیست کاتالیستی در واکنش ­ های اکسایش و کاهش یک سوبسترا مانند گلوکز را برعهده دارند. از اجزای اصلی در پیل سوختی میکروبی الکترودها هستند. در این پژوهش یک الکترود آند نانوکامپوزیت زیستی متخلخل با بستر سلولز باکتریایی و فاز پراکندهپلی­ آنیلین به­ صورت هیدروژل ساخته ­ شد. برای سنتز این الکترود از روش پلیمریزاسیون اکسایشی شیمیایی درجا در 4 غلظت­ گوناگون از مونومر آنیلین بر روی سلولز باکتریایی استفاده شد. درستی سنتر با آنالیز FT-IR و عکس برداری FE-SEM بررسی شد. عملکرد آند یاد شده در پیل سوختی میکروبی در حضور مخلوطی از میکروارگانیسم­ ها مورد بررسی قرار گرفت. مقاومت الکترودهای ساخته شده و توان و جریان تولیدی پیل در حضور این الکترود ها اندازه گیری شد. در بیش ­ ترین غلظت به­ کاررفته از مونومر آنیلین در فرایند ساخت الکترود دانسیته توان 3mW/m 375 و دانسیته جریان 2mA/m603 به ­ دست آمد.

در این پژوهش، نانومواد 2Ag-TiO و Ag-TiO2/GO تهیه و با روش ­ های گوناگون مانند XRD، SEM، EDX، Raman و آنالیز BET شناسایی شدند. خاصیت جذب سطحی نمونه های تهیه شده در حذف متیل اورانژ به عنوان آلایندهآلی از محلول­ های آبی مورد بررسی قرار گرفت. نانوکامپوزیت Ag-TiO2/GO، فعالیت بیش­ تری نسبت به 2Ag-TiO از خود نشان داد. به منظور درک ماهیت جذب، مدل­ های همدمایی جذب مورد مطالعه قرار گرفتند. از بین مدل­ های هم­ دمایی جذب، برای جاذب ­ های 2Ag-TiO و Ag-TiO2/GO، به ترتیب، مدل فروندلیچ با ضریب همبستگی 989/0 و مدل لانگمویر با ضریب همبستگی 993/0 بهترین تطابق را با داده ­ های به دست آمده نشان داد. طبق مدل لانگمویر، بیش ­ ترین ظرفیت جذب متیل اورانژ با استفاده از جاذب /Ag-TiO2/GO، mg/g 44/69 به دست آمد که به تقریب سه برابر ظرفیت جذب 2 Ag-TiO می ­ باشد. همچنین بررسی سینتیک واکنش نشان داد که فرایند جذب سطحی متیل اورانژ با استفاده از جاذب /GO2Ag-TiO از مدل سینتیکی شبه درجه دوم پیروی می­ کند. طبق مطالعه­ های ترمودینامیکی، مقدار منفی Δ G0 و Δ H0به ترتیب نشان دهنده خودبه خودی بودن و گرمازا بودن جذب متیل اورانژ بر روی نانوکامپوزیت Ag-TiO2/GO می ­ باشد.

ساختارهای هسته (مغناطیسی) لایه (زئولیتی) 4O2O/NiFe2. xH6Al)O2Na(Si اصلاح شده با گونه 3-گلیسیدوکسی پروپیل تری متوکسی سیلان (GPTMS) به روش هیدروترمال سنتز شدند. نمونه­ ها با روش ­ های XRD، BET، TGA، و SEM شناسایی و تعیین ساختار شدند. نتیجه ­ های آنالیز XRD به خوبی رشد لایه بلوری آلومینوسیلیکاتی را بر روی هسته­ های مغناطیسی تایید نمود. همچنین تصویرهای SEM نشان دادند که فراورده­ های کروی شکل بوده و توزیع اندازه ذره­ های یکنواخت می باشد. فعالیت جذبی نمونه های سنتز شده در راستای حذف یون­ های فلزهای سنگین +2Pb و +2Cd مورد بررسی قرار گرفت و نتیجه­ ها نشان داد نمونه­ ها توانایی بالایی در حذف یون­ های یاد شده از آب­ های آلوده را دارا می باشند. همچنین فراورده­ ی نهایی به طور گزینشی +2Cd را بهتر از یون­ های سرب حذف کرد. همچنین، مکانیسم جذب، نقش گونه آلی اصلاح کننده و تاثیر اسیدیته محیط بر روی میزان جذب در حضور ساختارهای سنتز شده مورد مطالعه و نتیجه ­ های به­ دست آمده با در نظر گرفتن گونه­ های موجود بر روی سطح بحث شد.

آب پنیر یک آلاینده قوی است که پس از تهیه پنیر و یا حذف کازئین و چربی شیر باقی می­ ماند و در حدود 50% مواد ارزشمند شیر را دارا است. فرایندهای غشایی برای تصفیه و تغلیظ پروتئین­ های آب پنیر در صنایع لبنی از توجه ویژه ­ ای برخوردارند. استفاده از این فرایندها سبب می­ شود افزون بر بازیابی محتوای ارزشمند آب پنیر، از آلودگی محیط زیست و خطرهای احتمالی آن برای گیاهان و جانوران در صورت دفع شدن به محیط زیست، جلوگیری شود. در این پژوهش سه غشا الیاف توخالی نانوساختار پلی­ اتر سولفون با اندازه حفره ­ ها و ویژگی­ های گوناگون به منظور بررسی مقاومت ذاتی غشاها و تأثیر پارامترهای دما و فشار بر مقاومت گرفتگی غشا، تأثیر پارامتر دما بر روی شار جریان عبوری، پس زنی پروتئین و عبوردهی لاکتوز مورد بررسی قرار گرفتند. نتیجه­ ها نشان داد با افزایش دما شار افزایش می ­ یابد. مقاومت ذاتی غشا و مقاومت گرفتگی با کاهش اندازه حفره­ ها افزایش می­ یابند. مقاومت گرفتگی با افزایش فشار افزایش یافته ولی مقاومت ذاتی تغییر محسوسی نمی­ کند.

وجود برتری­ های فراوان سامانه ­ های غشایی باعث گسترش استفاده از آن ­ ها شده است. از غشا برای جداسازی گاز نیز استفاده می­ شود. در این پژوهش، بهبود ویژگی­ های جداسازی گاز در غشای آلیاژی پلی­ آکریلونیتریل (PAN)و پلی­ سولفون(PSF) با افزودن نانو ذره­ های آلومینیوم اکسید مورد مطالعه قرار گرفته است. با افزودن پلی­ سولفون به غشای پلی ­ آکریلونیتریل، بهترین ترکیب درصد غشای آلیاژی به دست آمد و سپس روش سل ژل برای ساخت غشاهای نانو کامپوزیت مورد بررسی قرار گرفت. همه غشاها با استفاده از روش تبخیر حلال آماده شدند. نسبت پلیمرها در غشاهای ماتریس مخلوط به میزان ١ ٠ ٠ %PAN، ١ ٠ 0%PSF، (95%PAN-5%PSF)، (90%PAN-10%PSF)، (85%PAN-15%PSF) در نظر گرفته شد. نانو ذره­ های آلومینیوم اکسید با درصدهای وزنی 5/2، 10، 5، ١ ٥ , ٢ ٠ بر روی غشا قرار گرفت. برای بررسی غشا از آنالیزهای SEM و FT-IR استفاده شد. با افزودن نانوذره ­ های آلومینیوم اکسید به غشا به میزان 10 درصد وزنی و اندازه گیری مقدار تراوش پذیری، دیده شد که میزان تراوش پذیری این غشا برای گازهای کربن دی اکسید، اکسیژن، نیتروژن و متان به میزان به ترتیب % 146، % 159، % 166% و %54 نسبت به غشاهای بدون نانو ذره­ های آلومینیوم اکسید افزایش داشت. آزمایش ­ ها نشان داد که مقدار بهینه افزودن آلومینیوم اکسید برای بهبود ویژگی­ های غشا مقدار 10 درصد وزنی است.

ترکیب­ های نیتروژن سه ­ ظرفیتی با وجود زوج الکترون آزاد روی نیتروژن دارای شکل به تقریب چهاروجهی هستند، به طوری که زوج الکترون یکی از موقعیت ­ های چهاروجهی را اشغال می ­ کند. همین امر سبب وارونگی این مولکول­ های چهاروجهی می­ شود. در این پژوهش، با استفاده از نرم­ افزار گوسین، فرایند وارونگی در مولکول N-فنیل ­ آزیریدین و مشتق ­ های به دست آمده از جایگزینی اتم هیدروژن با هشت گروه استخلافی گوناگون (F، Cl، Br، CN، 2NH، 2NO، OH و Me) در دو موقعیت پارا و متای حلقه فنیل مورد بررسی قرار گرفته است. ساختار هندسی بهینه حالت­ های اولیه و گذار از محاسبه­ های آغازین (ab initio) در سطح MP2 با استفاده از مجموعه پایه G*31-6 و در دو فازگازی و حلال دی­ کلرومتان به دست آمد و سپس اثرهای استخلاف­ های گوناگون بر روی پارامترهای سینتیکی مورد مطالعه قرار گرفت و به کمک معادله هامت، نمودارهای هامت رسم شد. با توجه به ثابت ­ های سرعت به دست آمده و نمودارهای هامت می­ توان به این نتیجه رسید که گروه ­ های استخلافی الکترون­ گیرنده سرعت وارونگی را به علت ربایش زوج الکترون ناپیوندی نیتروژن به سوی خود و در نتیجه به وجود آمدن یک جریان رزونانسی پایدار کننده، افزایش می­ دهند و بر عکس، استخلاف­ های الکترون­ دهنده سرعت وارونگی را کم می ­ کنند. حالت گذار وارونگی مولکول N-فنیل­ آزیریدین با استخلاف 2NO در موقعیت پارا کم­ ترین انرژی فعال ­ سازی را دارد.

در این پژوهش سامانه­ ی الکترولیتی سه جزئی "پتاسیم کلرید + آب + سرین" از دیدگاه ترمودینامیکی و براساس مدل برهمکنش یونی پیتزر مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور اندازه گیری های ضریب­ های فعالیت میانگین به روش پتانسیومتری با استفاده از سلول گالوانی بدون اتصال مایع انجام گرفت. سلول گالوانی مورد استفاده از نوع – wt)%|K+-ISE100O(2Ag-AgCl|KCl(mA), Serine(wt%), H بوده و الکترودهای یون گزین مورد استفاده الکترود یون­ گزین پتاسیم بر پایه غشای PVC و الکترود Ag/AgCl. بودند که هر دو در آزمایشگاه ساخته شدند. اندازه ­ گیری­ ها در دمای K 298 و در محدوده­ ی قدرت یونی mol/kg 0017/0 تا 5/2 مولال در محلول ­ هایی دارای 0/0، 0/2، 0/4، 0/8 و 0/10 درصد جرمی از سرین در مخلوط حلال آب سرین انجام شد. بررسی­ های ترمودینامیکی به کمک پردازش داده های تجربی پتانسیومتری با مدل برهم­ کنش یونی پیتزر صورت گرفت. در این کار نخست با تعیین پتانسیومتری ضریب ­ های فعالیت میانگین الکترولیت پتاسیم کلرید در آب و مقایسه­ ی آن با ضریب­ های فعالیت میانگین محاسبه شده توسط مدل برهم­ کنش یونی پیتزر، کارایی روش و زوج الکترود ساخته شده مورد ارزیابی قرار گرفتند. سپس با انطباق ضریب­ های فعالیت میانگین به ­ دست آمده با مدل، ضریب­ های تنظیم پذیر پیتزر(β (0), β (1), C(Ø )) تعیین شدند. در پایان با استفاده از ضریب ­ های تنظیم پذیر به­ دست آمده، ویژگی­ های ترمودینامیکی محلول مانند ضریب اسمزی حلال (Æ ) و انرژی گیبس افزونی (GE) بر اساس مدل برهمکنش یونی پیتزر محاسبه شدند. نتیجه­ ها نشان می­ دهند که مدل برهم­ کنش یونی پیتزر برای توصیف سامانه­ ی الکترولیتی مورد مطالعه موفق می ­ باشد.

این مطالعه آزمایشگاهی در زمینه تأثیر اندازه قطره­ ها در رفتار انعقاد قطره­ های آب در روغن آفتابگردان تحت میدان الکتریکی غیر یکنواخت DEP (دی-الکتروفرز ) با دو جریان اره­ ای (Ramp) و مربعی (square) در دو سامانه انعقاد قطره قطره و انعقاد قطره سطح می­ باشد. در این آزمایش از یک استوانه از جنس پلکسی (Perspex) با یک ژاکت مسی تشکیل شده بود استفاده شده است. به الکترود درون استوانه که از جنس قلع بوده است یک ولتاژ بالا اعمال می ­ شد و الکترود دوم که ژاکت مسی بوده است به زمین وصل شده بود با پرتاب قطره­ های آب، قطره ­ ها درهنگام عبور از فاز روغن و برقراری جریان الکتریکی چگونگی انعقاد و رفتار قطره­ های به ­ وجود آمده توسط دوربین پرسرعت عکس و فیلم گرفته می­ شد دیده شد که به طور کلی برای هردو سامانه دو نوع انعقاد رخ می­ دهد: الف)-انعقاد کامل ب)-انعقاد ناقص. همه آزمایش ­ ها در بسامد 60 هرتز و ولتاژ 2000 ولت صورت گرف. قطر قطره­ ها هم بین 200 و 650 میکرومتر با استفاده از تصویرهای به دست آمده از PhotronFastcam Viewer) PFV) و به وسیله نرم افزار image-pro اندازه گیری شدند.

در این پژوهش نخست یک نمونه بنتونیت از معدن تنگ قوچان انتخاب و مونتموریلونیت موجود در آن از ناخالصی ها جد اشد. از نمونه خالص شده در تهیه رس پیلارد شده با آلومینیوم استفاده شد و سپس اثر تغییر pH در مرحله جایگزینی بین لایه ­ ای بر ویژگی ­ های رس پیلارد شده بررسی شد. pH مرحله اینترکلاته نخست 1/4 اندازه ­ گیری شد و نسبتAl/Clay برابر با 4 میلی مول بر گرم رسدر نظر گرفته شد. با افزایش چند قطره هیدروکلریک اسید رقیق pH مرحله جایگزینی بین لایه ای تغییر داده شد. نمونه های رس اینترکلاته شده با آلومینیوم، در دمای 400 درجه سلسیوس گرما داده شدند و سپس توسط الگوی پراش پرتو ایکس و هم ­ دماهای جذب/ واجذب نیتروژن فاصله بین لایه ای و سطح ویژه آن ها مشخص شد. نتیجه ­ های به­ دست آمده بیانگر آن بود که در مقدارهای pH بین 1/4-7/3 رس های پیلارد شده دارای فاصله مبنایی و سطح ویژه قابل قبولی بودند. بیش ­ ترین فاصله مبنایی و سطح ویژه BET)) به ترتیب برابر با 04/18 آنگستروم و 160 مترمربع بر گرم به ­ دست آمد که متعلق به رس پیلارد شده با pH مرحله جایگزینی بین لایه­ ای 8/3 بود.

به­ منظور تعیین سینتیک فلوتاسیون و تأثیر اندازه ذره ­ ها بر روی آن، آزمایش ­ های فلوتاسیون بر روی نمونه ­ ای از گیلسونیت­ های استان کرمانشاه انجام شد. بدین منظور آزمایش ­ های فلوتاسیون رافر و کلینر با کلکتور نفت کف ­ ساز MIBC، کلکتور گازوئیل کف ­ ساز روغن­ کاج و یک آزمایش نیز بدون استفاده از کلکتور و کف­ ساز انجام گرفت. در هر آزمایش کنسانتره­ های به دست آمده توزین و از آن ­ ها آنالیز درصد خاکستر گرفته شد، همچنین همه کنسانتره ­ های بازه ­ های زمانی گوناگون دانه­ بندی شدند. سپس نمودارهای بازیابی زمان مربوط به هر آزمایش رسم شد و با استفاده از مدل­ های گوناگون سینتیک مرتبه اول برازش داده شدند. نتیجه ­ ها نشان ­ دهنده تطابق بالای نتیجه ­ های همه آزمایش­ ها با مدل کلاسیک مرتبه اول است. مقدارهای ثابت سینتیک محاسبه شده با این مدل برای آزمایش­ های رافر، با کلکتور نفت کف ­ ساز MIBC، 0303/0، کلکتور گازوئیل کف ­ ساز روغن­ کاج 0301/0 و بدون کلکتور و کف­ ساز 0161/0 است. برای آزمایش­ های کلینر نیز مقدار k به ترتیب کلکتور و کف ­ سازهای بالا 0168/0، 048/0 و 013/0 محاسبه شد، در ادامه با توجه به مقدارهای kزمان ماند و حجم سلول فلوتاسیون به دست آمد. در این پژوهش، رابطه بین میزان ثابت فلوتاسیون، بیش ­ ترین مقدار بازیابی و اندازه ذره ­ ها هم مورد مطالعه قرار گرفت. نتیجه­ ها نشان می­ دهد که بیشینه مقدار بازیابی و ثابت فلوتاسیون در آزمایش ­ های رافر متعلق به فلوتاسیون گیلسونیت بدون استفاده از کلکتور و کف ­ ساز، با اندازه ذره­ های µ m500+, 850-است، در آزمایش­ های کلینر نیز بیش ­ ترین مقدار kو بازیابی متعلق به آزمایش کلینر با کلکتور گازوئیل و کف ­ ساز روغن­ کاج با اندازه ذره ­ های µ m500+, 850-است.

سیانور متداول ترین بازداشت کننده برای پیریت و اسفالریت در فلوتاسیون سرب است. سیانور با وجود این که بازداشت کننده ای قوی و مؤثر است ترکیبی بسیار سمی و کشنده می باشد و استفاده از آن سبب بروز آلودگی ها و مخاطرات جدی محیط زیستی می شود. در این پژوهش عملکرد سه ماده شیمیایی سدیم سولفید، سدیم متابی سولفیت و سدیم سولفیت به عنوان جایگزین سیانور در فلوتاسیون سرب کانسنگ سرب و روی ایرانکوه بررسی شد. با توجه به این که در کارخانه فرآوری باما فلوتاسیون تفریقی انجام می ­ گیرد و باطله مدار سرب برای استحصال روی به مدار فلوتاسیون روی می ­ رود، تأثیر ماده شیمیایی جایگزین سیانور بر فلوتاسیون روی نیز بررسی شد تا اثر منفی یا مثبت احتمالی آن بر فلوتاسیون روی نیز مشخص شود. پس از یافتن مقدار بهینه هر ماده شیمیایی و مقایسه عملکرد آن با سیانور، مشخص شد سدیم سولفیت می تواند جایگزین مناسبی برای سیانور باشد. درpH طبیعی خاک (5/8) و سایر شرایط سلول­ های رافر کارخانه باما، با استفاده از 600 گرم بر تن سولفیت سدیم به جای سیانور، بازیابی سرب نسبت به زمانی که از سیانور استفاده می شود 5/2% افزایش یافته و بازیابی روی در کنسانتره سرب 7/0 % کم ­ تر می شود، در مقابل بازیابی آهن 2/1 % افزایش و عیار سرب 5/1 % کاهش می یابد. در این شرایط سدیم سولفیت بر فلوتاسیون روی تأثیر مثبت گذاشته به طوری که موجب افزایش 5/1 درصدی بازیابی و 2/1 درصدی عیار روی نسبت به شرایط استفاده از سیانور می شود. اگر فلوتاسیون سرب با همین مقدار سدیم سولفیت و در 5/9pH= انجام شود عملکرد این ماده شیمیایی به طور کامل بهتر از عملکرد سیانور در pH طبیعی خاک می شود، به طوری که در این شرایط نسبت به شرایط فعلی کارخانه (استفاده از سیانور در pH طبیعی) افزون بر افزایش 8 /2 درصدی بازیابی سرب، عیار سرب نیز 2 درصد افزایش می­ یابد.

در این پژوهش از یک چرخه رانکین آلی (ORC) به منظور بازیافت گرمایی از کارخانه سیمان تهران بهره گرفته شد. همچنین با ارایه بهینه سازی­ های هم ­ زمان ترمودینامیکی و ترمواکونومیکی از بین سه سیال مورد بررسی، سیال مناسب با بالاترین بازده انتخاب و معرفی شد. به منظور طراحی چرخه رانکین آلی دو روش که یکی شامل مبدل احیاکننده و دیگری بدون مبدل می ­ باشد، در نظر گرفته شد. با مطالعهیی مقاله ­ های گذشته و بررسی سیال ­ های استفاده شده، تصمیم گرفته شد که از بین سیال­ هایی که از منظر بهینه­ سازی ترمودینامیکی در مقاله ­ های گذشته، بهترین سیال معرفی شده اند، سه نوع سیال آلی R245fa، R123 و نرمال پنتان در تحلیل­ های ترمودینامیکی و ترمواکونومیک مورد بحث و مقایسه قرار بگیرند. نتیجه­ ها نشان داد که در بهینه ­ سازی ترمودینامیکی با مبدل احیاکننده سیال R123 با 76/17 درصد بیش­ ترین بازده را نسبت به دو سیال دیگر دارا است و بدون مبدل احیاکننده دوباره سیال R123 با بازده 20 درصد، بالاترین نرخ بازده اول را دارا است. همچنین نتیجه ­ های بهینه ­ سازی اقتصادی بیانگر آن است که سیال R123 با هزینه­ ی کل تولید توان برابر با 199/0 و 315/0 به ترتیب در چرخه بدون احیاکننده و چرخه با احیاکننده کم­ ترین هزینه ی تولید را نسبت به دو سیال دیگر دارد. در کل می توان نتیجه گرفت به منظور بازیافت گرمایی از منابع دما متوسط، چه از منظر بهینه­ سازی ترمودینامیکی و چه از نظر بهینه­ سازی ترمواکونومیک سیال R123 می تواند انتخاب مناسبی برای چرخه ­ هی ORC باشد.

از جمله راهکار های کاهش اثرهای محیط زیستی انتشار کربن دی اکسید و کاهش تغییرهای آب و هوا توسعه فناوری جذب و ذخیره سازی کربن (CCS) در آبده های شور می باشد. انحلال گاز اسیدی در آب باعث می شود مقداری از گاز اسیدی به صورت محلول وارد سیال مخزن شود که باعث افزایش ظرفیت ذخیره مخزن می شود. انحلال کربن دی اکسید باعث بالا رفتن چگالی آب در قسمت بالای مخزن می شود. آب اشباع شده که در بالای مخزن قرار دارد، موجب فرایند همرفت (جا به­ جایی) می شود که در نتیجه آن، کربن دی اکسید بیش ­ تری در آب حل شده و ایمنی ذخیره سازی را افزایش می دهد. در این پژوهش، انحلال کربن دی اکسید و جا به­ جایی طبیعی در یک مخزن آبده شور مورد مطالعه قرار گرفته است. هدف اصلی در این مطالعه، بررسی اثر تغییر تخلخل و تراوایی و غیرهمسانگردی سنگ مخزن در فرایند انحلال و شروع جا به­ جایی طبیعی، زمان شروود بیش ­ ترین و تغییر مقدار انحلال با زمان در حالت های گوناگون مخزن آبده است. بر اساس همین هدف، شبیه سازی عددی اختلاط همرفتی در آبده همگن و در ادامه غیرهمسانگرد صورت گرفته و سه دوره مؤثر در زمان ذخیره سازی کربن دی اکسید درون آبده معرفی شده است. همچنین معیارهای مورد نیاز برای دقت شبکه بندی مناسب و مدل سازی صحیح اختلاط همرفتی کربن دی اکسید در آبده بررسی شده است. نتیجه­ ها نشان داده که تراوایی اثر چشمگیری روی زمان آغاز جا به­ جایی و فرایند اختلاط همرفتی دارد، بنابراین باید به عنوان یکی از پارامتر های اصلی در انتخاب مخزن ذخیره سازی در نظر گرفته شود.

گرفتگی زیستی، فرایند چسبندگی ریزسازواره ها و تکثیر آن ها روی سطوح است. گرفتگی زیستی، مشکل ایجاد شده توسط لایه نازک زیستی است. این گرفتگی در طیف گسترده ای از فرایندهای صنعتی اتفاق می ­ افتد و در همه آن ها به ویژه برخی از تجهیزهای گران مشکل­ هایی ایجاد می کند. در صنایع گوناگون به صورت جداگانه برای مقابله با این موضوع کار شده است و در همه آن ها اصلی ترین مشکل تشکیل لایه زیستی است. امروزه شبکه های نظارتی محیط های دریایی بسیاری در سراسر جهان کار گذاشته شده اند. با توجّه به گسترش روزافزون فناوری در سامانه های نظارتی، مشکل گرفتگی زیستی برای چنین سامانه هایی به یک مشکل فنی تبدیل شده که نیاز به حل دارد. چنین سامانه هایی، بدون محافظت مؤثر از گرفتگی زیستی کارآمد نخواهند بود. حفاظت از گرفتگی زیستی توسط سامانه های کلرزنی الکتریکی موضعی، راه حلی امیدوارانه و پیشرفته برای حسگرهای ساحلی است. چرا که نتیجه­ های موفّقیت آمیز زیادی با این روش به دست آمده است و تولیدکنندگان حسگرها با تغییر در سامانه هایشان می توانند یک سامانه ی قوی، ساده و کم انرژی ایجاد کنند. این حفاظت باید برای حسگرها و تجهیزهای ارتباطی زیر دریا و براساس فناوری های آکوستیک (صدایی) صورت گیرد. این مقاله ارایه کننده ی نتیجه­ های به دست آمده در آزمایشگاه و دریا با ابزار گوناگونی است که به وسیله ی سامانه ی کلرزنی موضعی محافظت شده اند.

در این مطالعه تبدیل گاز سنتز استاندارد به هیدروکربن های خطی در یک راکتور فیشر تروپش بستر ثابت تک لوله ای با استفاده از فناوری دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور از یک مدل جامع دو بعدی شبه همگن شامل معادله­ های بقای جرم، انرژی، مومنتوم و اجزا و همچنین سرعت واکنش استفاده و توسط کد های محاسباتی، حل عددی شده است. راکتور از نوع پوسته و لوله بوده که با کاتالیست های کروی پایه کبالت پر شده بود. شرایط عملیاتی بدین قرار بود: دمای سیال خنک کننده 555 کلوین، فشار 17 بار و شدت جریان مولی گاز سنتز ورودی معادل با gmole/s 0335. رفتار پیش بینی شده میزان تبدیل کربن مونوکسید و هیدروژن، میزان تولید هیدروکربن ها، افت فشار و دمای سیال در طول محور راکتور مورد تجزیه قرار گرفت. نتیجه­ های به دست آمده از این شبیه­ سازی با داده های تجربی موجود، اعتباری سنجی شد. مدل ریاضی مورد استفاده، میزان تبدیل کربن مونوکسید و هیدروژن را به ترتیب برابر با 46 و 49 درصد پیش بینی کرد که در مقایسه با مقدارهای تجربی، به ترتیب خطای مثبت 15 و 14 درصدی را نشان داد. در مورد فراورده­ های واکنش، بیش ­ ترین خطای به دست آمده در پیش بینی میزان تولید پروپان با 14درصد به دست آمد که نشان از تطابق خوب بین نتیجه­ های به دست آمده از مدل و داده های تجربی دارد.

در این پژوهش، سامانه اندازه­ گیر ذره ­ ها به روش پویش تحرک ساخته شد و برای اندازه­ گیری توزیع اندازه ذره­ ه ای آئروسل زیر میکرون استفاده شد. طیف سنج SMPS به صورت گسترده به عنوان یک روش استاندارد برای اندازه گیری توزیع اندازه ذره ­ ها مورد استفاده قرار می گیرد. این دستگاه اندازه­ گیری به طور معمول برای اندازه ­ گیری دقیق اندازه ذره­ های نانومتری محلول در مایع­ ها مورد استفاده قرار می گیرد. SMPS از اتصال دستگاه های اتمایزر، خنثی ساز بار ذره­ ها، آنالیز کننده تحرک دیفرانسیلی و ذره شمار تراکمی ساخته می شود. هر کدام از دستگاه­ های این سامانه به صورت مجزا طراحی و ساخته شد و سپس آزمایش­ های اولیه انجام شد. در مرحله بعد همه دستگاه­ ها به هم متصل شده و سامانه SMPS را تشکیل دادند. در این سامانه، ذره ­ های نمونه نخست توسط اتمایزر اسپری شد سپس رطوبت آن ­ ها توسط خشک کن نفوذی حذف شد و ذره­ های آئروسل اتمیزه شده به درون خنثی­ ساز بار ذره ­ ها جریان یافت. ذره­ های آئروسل در زمان عبور از خنثی­ ساز، توزیع بار مشخصی پیدا کردند. سپس جریان آئروسل در یک ولتاژ انتخابی به وسیله DMA جداسازی شده تا ذره­ ها با اندازه مشخص استخراج شود. ذره­ های خروجی از DMA به سمت ذره­ شمار تراکمی هدایت شدند تا به صورت تک تک شمارش شوند و توزیع اندازه ذره­ ها به صورت تعداد بر حسب قطر آن­ ها ترسیم شود. برسنجی SMPS به­ وسیله ذره ­ های تک اندازه 100 نانومتری انجام شد. این روش مستقل از ضریب شکست ذره­ ها و مایع حلال می باشد و از دقت اندازه گیری و تکرارپذیری بالایی برخوردار می باشد. تفکیک پذیری بالای داده ها تا 250 کانال، بازه ­ ی گسترده اندازه (از nm1 تا nm1000)، اندازه­ گیری سریع (توزیع اندازه کامل در 10 دقیقه) و بازه­ ی غلظت گسترده از 1 تا3/cm ذره 107 از جمله برتری­ های این دستگاه نسبت به سامانه­ های موجود می باشد.