کاربرد شیمی در محیط زیست
سال:1391 | دوره:3 | شماره:10 |تعداد مقالات:8

در چند دهه گذشته تلاش های زیادی برای بهبود هدایت الکترونیکی و خصوصیات الکتروشیمیایی این ماده کاتدی صورت گرفته است که از آن جمله می توان به کاهش اندازه ذرات، دوپه کردن با یون های فلزی، قرار دادن پوششی که هدایت الکترونی را افزایش دهد (اغلب کربن) اشاره کرد. پوشش کربنی اگر چه موجب افزایش هدایت الکترونی می شود ولی منجر به دانسیته انرژی پایین نیز می گردد زیرا خود کربن از لحاظ الکتروشیمیایی غیر فعال است. پلی تیوفن (PTh ) یک پلیمر هادی بوده و قرار دادن پوششی از آن بر روی ماده کاتدی تا حدود زیادی خصوصیات الکتروشیمیایی آن را بهبود می بخشد طوری که مقاومت انتقال شارژ الکترود کاتد را کاهش داده و موجب افزایش ظرفیت قابل باز گشت می شود همچنین نوع کامپوزیت (LiFePO4/PTh) چرخه بار گذاری بهتری را نسبت به نوع خالص LiFePO4 داراست.

تامین آب سالم و بهداشتی یکی از مسائل مهم در ارتقا سلامتی جامعه می باشد که برای رسیدن به آن اهداف باید کیفیت میکروبی و شیمیایی آب شرب را در شبکه آب رسانی کنترل کرد که اغلب کنترل میکروبی مد نظر است و کنترل شیمیایی تنها هنگام خروج از تصفیه خانه مورد بررسی قرار می دهند حال آن که شبکه توزیع خود می تواند تاثیر نامطلوبی بر کیفیت آب توزیع شده داشته باشد.به منظور تعیین ارتباط جنس لوله بکار رفته در خطوط آب رسانی با رشد جمعیت میکروبی، کلر آزاد باقی مانده، کدورت، ابتدا شبکه های آب رسانی با جنس های مختلف شامل آز بست سیمان، چدن داکتیل، پلی اتیلن و گالوانیزه که در آن ها حداکثر طول شبکه را داشته باشد شناسایی، سپس نمونه برداری در سال 1387 هم زمان در روزهای مختلف هفته از شبکه هایی که از لحاظ کیفیت آب جاری در آن ها یکسان بوده انجام گردید.نتایج نشان می دهد که میانگین و انحراف معیار آزاد باقی مانده در جنس های مختلف چدن داکتیل، آزبست، گالوانیزه و پلی اتیلن به ترتیب 0.12+0.55، 0.17+0.45، 0.13+0.51، 0.1+0.51 و میانگین و انحراف معیار کدورت در جنس های مختلف به ترتیب 1.17+1، 1.59+1.17، 0.52+0.72، 0.33+0.61 و میانگین و انحراف معیار تعداد باکتری ها در جنس های مختلف در دمای 11 12 درجه سانتی گراد به ترتیب 155.57+82.12، 29.59+14.6، 53.09+46.42، 25+21 و میانگین و انحراف معیار تعداد باکتری ها در جنس های مختلف در دمای 21 25 درجه سانتی گراد به ترتیب 25+12، 117.74+86، 244.8+147.4، 299.82+269.8 می باشد.مطالعه انجام شده نشان می دهد که تغییرات باکتریایی باعث تغییر طعم و بوی آب، تشکیل لایه لزج بر روی جداره داخلی لوله، ایجاد خوردگی در سطح لوله، افزایش جمعیت های باکتریایی هنگام توزیع آب و کاهش کلر باقی مانده پس از خروج از تصفیه خانه می شود. با توجه به جنس لوله های بکار رفته و سختی آب در شهر ستان تبریز، نوع خوردگی بیشتر شیمیایی است که اضافه کردن کلر باعث افزایش خوردگی و تاثیر بر روی کیفیت شیمیایی آب آشامیدنی موجود در شهر کمک می کند بنا بر این بررسی خواص شیمیایی آب در شبکه توزیع پس از خروج از تصفیه خانه لازم و ضروری به نظر می رسد.

در مقاله حاضر، تخریب فوتوکاتالیزوری ترکیب آبی متیلن توسط نانو ذرات تیتانیم دی اکسید در حضور اشعه ماورا بنفش مطالعه شده است. اثر پارامترهای عملیاتی موثر بر فرآیند تخریب، شامل مدت زمان تابش دهی، مقدار کاتالیزو PH و دما بررسی شد. نتایج نشان داد که سیستم UV/Nano TiO2  قادر به حذف مقدار قابل توجهی از رنگ از محلول های آبی است به طوری که در مدت 60 دقیقه بالغ بر 99% آبی متیلن حذف می شود. همچنین بررسی اثر مقدار کاتالیزور نشان داد که تغییر در مقدار نانو ذرات تیتانیم دی اکسید تاثیری در تغییر راندمان حذف نداشته و حتی در مقادیر اندک کاتالیزور (0.1 گرم از Nano TiO2) حداکثر مقدار حذف (بیش از 99%) اتفاق می افتد. مطالعه اثر pH نشان داد که محیط های خنثی و قلیایی نقش موثری در حذف رنگ دارند، همچنین بررسی اثر دما در فرآیند تخریب، نشان داد که تغییر دما تاثیر محسوسی در راندمان حذف ندارد.

تا کنون مواد مختلفی به عنوان الکترود مثبت برای باطری های لیتیومی قابل شارژ مورد تحقیق قرار گرفته است. ترکیبات اینترکلشن مانند اکسید فلزات انتقالی، به خصوص LiCoO2، LiNiO2، LiM2O4 به دلیل ولتاژ بالا و قابلیت شارژ مجدد خوب به طور وسیعی گسترش یافته اند، در حالی که LiCoO2 ماده کاتدی معمول مورد استفاده است. بعضی از مشکلات این ترکیب مانند سمی بودن و قیمت بالا موجب شده است که محققان به دنبال مواد جایگزین باشند ترکیب LiMn2O4 به عنوان یک جایگزین برای LiCoO2 در نظر گرفته می شود اما این ترکیب دارای ظرفیت پایین و واکنش پذیری بالا با الکترولیت در دمای بالاتر از 55oC است. جایگزین دیگر برای LiCoO2، اکسید لیتیم-نیکل است اما سنتز LiNiO2 با استوکیومتری لایه ای بسیار مشکل و مانع اصلی بر سر راه تجاری شدن این ماده بوده است. علاوه بر این، تشابه اندازه یون های Ni+2 و Li+ کمک به تشکیل ساختار سه بعدی سنگ نمکی به جای ساختار دو بعدی لایه ای می کند. با توجه به مشکلات در ترکیبات LiCoO2 وLiNiO2  می توان وسیله بهینه سازی آن ها به ترکیبات بهتری دست یافت.یکی از روش های افزایشی پایداری سیکلی، پوشش دادن ذرات مواد کاتدی با مواد غیر فعال دیگری نظیر Al2O3، TiO2، ZrO2،MgO ،SnO2  است که این اکسیدها بر روی کاتد تشکیل اکسیدهای جانشینی می دهند، یعنی به صورت جزئی کاتیون هایی نظیر:Zn، Mg، AL و... جانشین مکان های Ni و Co در شبکه می شوند و باعث پایداری ساختار و افزایش ظرفیت سیکل گذاری می شوند که این پایداری سیکلی به جلوگیری از انتقالات فازی یا جلوگیری از تغییرات طول شبکه در طی مدت سیکل گذاری نسبت داده می شود، علاوه بر این حضور پوشش های اکسیدی خنثی بر روی سطح ذرات کاتدی می تواند از تماس مستقیم مواد اکتیو با الکترولیت جلوگیری کند و انحلال یا تجزیه مواد کاتدی را محدود کند.

هیدروژل ها گروهی از شبکه های پلیمری هستند که زنجیره های آن با اتصالات عرضی به یک دیگر وصل شده و به دلیل خصوصیات یونی یا داشتن گروه عاملی در ساختار پلیمر، حفره هایی به وجود می آید که باعث می شود مقدار زیادی آب و محلول های آبی را در داخل خود جذب نموده و متورم شود. در این کار از دو نوع پلیمر آکریل آمید و سدیم آلژینات در حضور آغاز گر آزوایزوبوتیرونیتریل و شبکه ساز N و Ń بیس آکریل آمید و دمای 70 درجه سانتی گراد در مدت چهار ساعت هیدروژل هایی با مقدار های متفاوت تهیه شد سپس ماکزیمم تورم در هیدروژل I.P.N آکریل آمید با مقدار 0.15g و سدیم آلژینات به مقدار 0.009g به دست آمد با اضافه کردن NaCl و Na2SO4 در غلظت های 0.1g، 0.01g، 0.001g در pH=12 ماکزیمم تورم برای هیدروژل آکریل آمید با مقدار 0.15g و سدیم آلژینات با مقدار 0.009g به دست آمد و در دماهای مختلف در pH=9 وpH=12  تورم هیدروژل های به نسبت (0.001 NaAlg، 0.005-0.15 AAm، 0.009-0.15، 0.15) محاسبه شد و ماکزیمم تورم در (0.009، 0.15) در pH=12 به دست آمد همچنین ساختمان این هیدروژل ها با دستگاه FT-IR  شناسایی گردید و مقاومت حرارتی این هیدروژل ها با استفاده از دستگاهTGA  بررسی شد.

هدف اصلی این تحقیق حذف یون های Zn2+ از محلول های آبی با استفاده از پودر پوسته بادام می باشد. پارامترهای مختلف مانند: PH محلول غلظت پودر پوسته بادام وZn²⁺ ، زمان تماس، قدرت یونی و دما جهت تعیین اثر این پارامترها روی ظرفیت جذب Zn²⁺ از آب مورد بررسی قرار گرفتند. مطالعات سینتیکی و ایزوترم های تعادلی نیز مورد تحقیق قرار گرفتند. در حدود 90% از یون های Zn²⁺ در 5pH=، بعد از مدت زمان تماس 50 دقیقه و در دمای اتاق (25oC) از محلول های آبی حذف شد. نتایج نشان داد که کارایی حذف Zn²⁺ با افزایش Zn غلظت Zn²⁺ و قدرت یونی محلول کاهش می یابد و با افزایش غلظت پودر پوسته بادام افزایش می یابد. ایزوترم تعادلی هم به خوبی با مدل فروندلیچ توصیف شد. معادلات سینتیکی نیز نشان داد که جذب  Zn²⁺ روی پودر پوسته بادام از سینتیک شبه مرتبه دوم تبعیت می کند.

کنترل و کاهش پیامدهای ناشی از انتشار آلاینده ها، مستلزم مدل سازی الگوی پراکنش این گازها از منبع و بررسی دامنه انتشار و اثرات زیست محیطی آن ها می باشد. در این تحقیق با توجه به اینکه صنعت فولاد به عنوان یکی از شاخص های ارزیابی صنعتی بودن کشورها در جهان بسیار حائز اهمیت است، مطالعه موردی بر روی پراکنش آلاینده خروجی مونوکسید کربن کارخانه فولاد تاکستان (محیط های صنعتی با تراکم بالای جمعیت) انجام گرفته است. داده های خام توسط نرم افزار به اطلاعات قابل لمس تبدیل شده و در این طرح عرضه شده است. برای این منظور نرم افزار پیشرفته PHAST 6.54 انتخاب شده است که یکی از بهترین و دقیق ترین ابزارهای ارائه شده برای مدل سازی پراکنش مواد در محیط می باشد. اطلاعات فرآیندی و همچنین شرایط مکانی و جوی به عنوان اطلاعات اصلی ورودی به نرم افزار، مورد استفاده قرار گرفته که در میان شرایط جوی مختلف به صورت محافظه کارانه، بحرانی ترین شرایط احتمالی در نظر گرفته شده است. با استناد به نتایج به دست آمده از مدل سازی، مشاهده شد که برای گاز CO با توجه به ارتفاع 25 متری خروجی دودکش، شرایط هوای خطرناک تنها در مکان هایی با ارتفاع بیش از 23 متر تا ارتفاع حدود 27 متر و فاصله 36 متر از دودکش می تواند وجود داشته باشد. این گاز نهایتا تا ارتفاع 22 متری نزول کرده، لذا به زمین نمی رسد که از دلایل اصلی آن سبک تر بودن این گاز نسبت به هوا و انتخاب ارتفاع مناسب خروجی دودکش می باشد. نتایج حاصل از این مطالعات، امکان بررسی بحران حاصل از انتشار آلاینده های سمی را به جامعه می دهد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (pdf) مراجعه فرمایید.