شیمی و مهندسی شیمی ایران
سال:1401 | دوره:41 | شماره:2 |تعداد مقالات:30

سامانه دوجزئی نقره و آهن اکسید به دلیل تلفیق ویژگی­ های این نانوذره­ های با یک­دیگر مانند ویژگی مغناطیسی، نوری و ضدمیکروبی در حوزه­ های گوناگون بویژه پزشکی توجه زیادی را به خود جلب کرده است. در این پژوهش، نانوکامپوزیت نقره/آهن اکسید (Ag/Fe3O4) با استفاده از نشاسته به عنوان عامل پایدارکننده و متصل کننده این دو ذره به یک­دیگر سنتز شد و فعالیت ضدباکتریایی و ضد فیلم زیستی آن علیه باکتری­ های اشریشیاکلی، سودوموناس آئروژینوزا و استافیلوکوکوس اورئوس مورد بررسی و مقایسه با نانوذره­ های نقره قرار گرفت. نانوذره­ های نقره موجود در نانوکامپوزیت به­ صورت جداجدا با اندازه nm50-15 به­ واسطه گروه ­های عاملی نشاسته به توده­ ای از نانوذره­ های Fe3O4 با اندازه nm10-2 متصل شدند. MIC و MBEC نانوکامپوزیت بسته به گونه باکتریایی و شرایط تولید به ترتیب در بازه 14-2 و 30-20 میلی­ گرم بر لیتر به ­دست آمد. نصف مقدار MIC نانوکامپوزیت باعث افزایش فاز تاخیری منحنی رشد اشریشیاکلی به مدت 8 ساعت و استافیلوکوکوس اورئوس به مدت 5 ساعت شد. نانوذره ­های آهن اکسید به تنهایی تأثیر محسوسی بر منحنی رشد باکتری­ های گرم مثبت و منفی مورد بررسی نداشتند، اما در نانوکامپوزیت باعث ایجاد اثر هم ­افزایی بر فعالیت ضدباکتریایی نانوذره­ های نقره علیه باکتری گرم منفی شدند. نانوکامپوزیت Ag/Fe3O4 در غلظت نصف MBEC نیز برخلاف نانوذره­ های نقره باعث ثابت نگه داشتن جرم فیلم زیستی شد. بررسی زمان مرگ باکتری­ ها نشان داد که نانوذره ­های نقره موجود در نانوکامپوزیت به دلیل درگیری با نشاسته و نانوذره­ های آهن اکسید و متعاقبا رهایش کندتر نقره در مقایسه با نانوذره ­های نقره مجزا با سرعت کمتری باعث مرگ باکتری­ های گرم مثبت و منفی می ­شود.

در این مطالعه، چارچوب فلزی-آلی UMCM-150 تحت عنوان Fe1Cu2(BHTC)2 و Cu3(BHTC)2 برای حمل و رهایش داروی غیراستروئیدی استامینوفن به کار گرفته شد. سنتز این چارچوب ها با روش حلال گرمایی صورت گرفت. با استفاده از تصویرهای آنالیز SEM و طیف پرتوXRD بلورینگی ذره ها تأیید شد. برای بررسی پایداری ذره ها از آنالیز DSL و ارزیابی پایداری گرمایی آن ها از آنالیزTGA استفاده شد. همچنین مساحت سطح، حجم و اندازه روزنه­ های ذره ها هم توسط دستگاه BET اندازه گیری شد که نشان دهنده سطح ویژه مناسب و مزوحفره بودن تخلخل ها است. پس از بارگذاری داروی استامینوفن در حامل ها با بازده 29/25% برای Fe1Cu2(BHTC)2 و 82/10% برای Cu3(BHTC)2، میزان رهایش دارو در محلول نمکی بافر فسفات در 4/7pH= بررسی شد. بیشترین بازده رهایش دارو برای Fe1Cu2(BHTC)2 و Cu3(BHTC)2 به ترتیب 45/41 و 5/57% به دست آمد. همچنین، سینتیک رهایش دارو توسط مدل های گوناگون سینتیکی (درجه صفر، درجه اول، هیگوچی و کورمیرپپاس) مورد بررسی قرار گرفت که از این میان، مدل کورسمیرپپاس بهترین تطابق (92/0

در این پژوهش سه روش ساده شامل شرایط گرمایی، فراصوت و روش آسیاب کاری با سرعت بالا (HSBM) برای تهیه مشتق های پیرانو[3، 4d-]تیازولو[2، 3a-]پیریمیدین در حضور نانوپودرهای منیزیم اکسید در شرایط بدون حلال به کار رفت. نانوپودرهای منیزیم اکسید در محلول آبی دارای آب پرتقال تازه تهیه شده و با فناوری های XRD، FE-SEM، EDS و FT-IR شناسایی شد.

در این پژوهش در گام نخست، نانولوله های کربنی چند دیواره (MWCNTs) عامل دار شد و سپس مورد مشخصه یابی قرار گرفت. در فرایند مشخصه یابی از اسپکتروسکوپی فروسرخ تبدیل فوریه (FT-IR)، پراش پودری پرتو X (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، آنالیز بت. امت، تلر. بارت. جوینر. هالندا (BET/BJH) و آنالیز اندازه ذره ها (PSA) استفاده شد. در گام بعدی از نانولوله های کربنی عامل دار شده (FMWCNTs) برای حذف یون های آلاینده از محیط های آبی استفاده شد. اثر عامل های مؤثر بر بازدهی فرایند جذب، مانند غلظت اولیه جذب شونده، C0، مقدار جاذب (W)، pH، زمان تماس جذب شونده با جاذب و دما مطالعه شد و مقدار بهینه هر یک از آن ها تعیین شد. نتیجه های به دست آمده از بستگی ظرفیت جذب تعادلی، qe، با غلظت اولیه جذب شونده در شرایطی که سایر عامل های مؤثر بر جذب در مقدار بهینه خود ثابت بودند. با چند هم دمای جذب مقایسه شد و معلوم شد که هم دمای لانگمویر، تمکین و فروندلیش سازگاری خوبی با نتیجه های این پژوهش دارند. ولی سازگاری هم دمای فروندلیش بهتر است. بررسی های سینتیکی فرایند جذب سطحی مورد مطالعه نشان داد که معادله سینتیکی شبه مرتبه اول با نتیجه های تجربی سازگاری خوبی را دارد و در همان حال مدل نفوذ درون مولکولی نیز می تواند با نتیجه های سینتیکی این پژوهش سازگار باشد. ترمودینامیک جذب نیز با در نظر گرفتن چگونگی بستگی، qe، با دما در شرایطی که سایر عامل ها بر روی مقدارهای بهینه خود ثابت نگهداشته شدند، مورد مطالعه قرار گر فت و توابع ترمودینامیکی جذب محاسبه شدند. نتیجه ها نشان داد، که فرایند جذب سطحی مورد مطالعه در گستره دمایی به کار رفته خودبه خودی ( G0ad<0) یعنی اگزرگونیک است و گرمازا می­باشد ( H0ad< 0)و با کاهش در بی نظمی سامانه جذب شونده و جاذب همراه است ( S0ad<0). باتوجه به مقدار H0ad می توان پیشنهاد نمود که جذب سطحی مورد مطالعه تا حدودی می تواند در ردیف جذب فیزیکی قلمداد شود.

در این پژوهش، جذب سطحی یون روی در سامانه های ناپیوسته توسط ریزجلبک اسپیرولینا خام و مغناطیسی مورد بررسی قرار گرفت. اثر عامل های مؤثر بر فرایند جذب مانند pH اولیه، مدت زمان تماس، غلظت اولیه یون روی، مقدار جاذب و دما بر درصد حذف و ظرفیت جذب یون روی بررسی شد. همچنین، ویژگی های جاذب با استفاده از تصویرهایSEM و طیف FT-IR مورد مطالعه قرار گرفت. در مطالعه اثر pH، بالاترین درصد جذب یون روی در 6pH= اتفاق ­افتاد. با بررسی تأثیر مقدار جاذب بر جذب روی، مفدار 03/0 گرم برای جاذب های ریزجلبک اسپیرولینا و ریزجلبک مغناطیسی به عنوان جاذب بهینه به دست آمد، به طوری که در مقدار بهینه جاذب در غلظت اولیه mg/l150 درصد حذف برای ریزجلبک اسپیرولینا و ریزجلبک مغناطیسی به ترتیب 43/84% و 56/96% به دست آمد. با افزایش زمان تماس بین جاذب و محلول، درصد جذب افزایش یافته و پس از گذشت 10 دقیقه برای ریزجلبک خام و مغناطیسی به تعادل رسید. با بررسی مدل های سنتیکی مشاهده شد که مدل سینتیک شبه درجه دوم برای هر دو جاذب از مطابقت خوبی برخوردار بود. در بررسی اثر غلظت اولیه یون روی در بازه 50-300 میلی­ گرم بر لیتر، نتیجه ها نشان داد که با افزایش غلظت، درصد جذب کاهش یافت. همچنین، در بررسی اثر غلظت اولیه یون روی در محلول و برازش داده ­های تجربی هم دماهای سیپس و لانگمویر به ترتیب با داده های تجربی مربوط به ریزجلبک خام و مغناطیسی بهترین تطابق را دارا بودند. با بررسی اثر دما دیده شد که با افزایش دما برای محلول دارای ریزجلبک خام و اصلاح شده، درصد جذب کاهش یافت. پارامترهای ترمودینامیکی در دماهای 293، 303، 313 و 323 کلوین مورد بررسی قرار گرفتند.

در مطالعه حاضر، انتقال گرما جابه جایی آزاد یک محفظه­ L-شکل پر شده با نانوسیال آب و مس، به منظور بررسی اثر مولفه­ های گوناگون مانند نسبت اندازه ای محفظه­، کسر حجمی نانوذره های مس و عدد رایلی، بر ضریب انتقال گرما، توزیع دما و سرعت مورد مطالعه قرار گرفته است. معادله های حاکم بر جریان سیال، شامل معادله های پیوستگی، مومنتوم و انرژی با استفاده از روش حجم محدود حل شده­اند. نتیجه ها نشان می ­دهد که در اعداد رایلی بالا، مکانیسم غالب در انتقال گرما، از رسانش به جابه جایی آزاد تغییر می کند و بیشینه ضریب انتقال گرما کاهش می ­یابد. در حالی که در اعداد رایلی پایین، سیال در بخش افقی محفظه، بدون حرکت است و مکانیسم غالب انتقال گرما، رسانش است. انتقال از هدایت به جابه جایی آزاد در اعداد رایلی در گستره 105 تا 106رخ می­ دهد. همچنین حضور نانوذره های مس برای تمامی مقدارهای عدد رایلی، منجر به افزایش ضریب انتقال گرما می ­شود. افزون بر این نتیجه های به دست آمده از شبیه­ سازی بیانگر از آن است که قرارگیری تعدادی پره در محفظه، ضریب انتقال گرما را به طور چشمگیری افزایش می ­دهد. نتیجه ها نشان داد افزودن سه پره در ساختار محفظه در شرایط اندازه ای 4/0، کسر حجمی نانوذره 1/0 و عدد رایلی 106، ضریب انتقال گرما را از W /m2 K 3/984 بهK /m2 W 8/1093 افزایش می ­دهد.

انرژی خورشید به دلیل تجدید پذیر بودن و نداشتن خطر آلودگی محیط زیست مناسب ترین گزینه برای تامین انرژی بشر محسوب می شود. البته مشکل هایی از جمله بازده پایین و چگونگی تبدیل این انرژی گرمایی به اشکال دیگر انرژی وجود دارد. کلکتورهای خورشیدی صفحه تخت از جمله مهم ترین وسایل جذب انرژی گرمایی خورشیدی برای مصرف های صنعتی و خانگی هستند. در این پژوهش عملکرد گرمایی یک کلکتور خورشیدی صفحه تخت با استفاده از نانوذره روی اکسید در سیال پایه آب + اتیلن گلیکول به عنوان سیال عامل بررسی شده است. هدف از انجام این پژوهش بهبود عملکرد گرمایی و چگونگی بالا بردن بازده گرمایی کلکتورهای خورشیدی صفحه تخت بود. ابتدا آزمایش هایی در حضور سیال عامل ترکیبی 65% آب + 35% اتیلن گلیکول صنعتی بدون نانوذره انجام شد و بازدهی کلکتور به دست آمد و در ادامه بازده کلکتور در حضور نانوذره روی اکسید با درصدهای حجمی 05/0% و 1/0% در بازه شدت جریان حجمی lit /min 5-1 بررسی شد. با تعیین میزان جذب گرما در حضور نانوسیال نسبت به سیال پایه خالص، اثر نانوذره و غلظت آن، همچنین سرعت نانوسیال بر بهبود عملکرد گرمایی کلکتور بررسی شد. استفاده از نانوسیال روی اکسید در 05/0% و 1/0% درصد حجمی باعث افزایش 20-4 درصدی در بازده گرمایی متوسط و 33-8% در بیشینه بازده کلکتور خورشیدی صفحه تخت شد. البته لازم به ذکر است هر چند در نانوسیال با درصد حجمی بیشتر، حدود 7-5 درصد به بازدهی متوسط گرمایی کلکتور خورشیدی اضافه شد ولی در مقابل سرعت ته نشینی نانوذره ها در سیال پایه را نیز بیش­تر کرد.

در این پژوهش، نانوهیبریدهای گرافن اکسید کاهش یافته (گرافن)-مس (Cu-rGO)، گرافن-پالادیوم (Pd-rGO) و گرافن-مس/پالادیوم (Pd/Cu-rGO) تهیه شدند و به عنوان مواد الکترودی برای الکتروکاتالیز اکسایش هیدرازین مورد استفاده قرار گرفتند. بدین منظور، نخست GO به روش هامر اصلاح شده، تهیه شد. در ادامه، برای تهیه نانوهیبرید Cu-rGO، GO و پیش­ماده فلزی با استفاده از هیدرازین مونوهیدرات، همزمان به طور شیمیایی کاهش یافتند. سپس، نانوهیبرید Pd/Cu-rGO از روش واکنش شیمیایی بین نانوهیبرید Cu-rGO و محلول اسیدی واجد پالادیوم کلرید، به وسیله جابه­ جایی گالوانی نانوذره های Cu باII Pd به دست آمد. ریخت­ شناسی و اندازه ذره ها با استفاده از میکروسکوپی الکترون روبشی-گسیل میدانی (FE-SEM) مورد بررسی قرار گرفت. مطالعه های FE-SEM، تشکیل نانوذره های Cu و Pd/Cu را به ترتیب با اندازه میانگین در حدود 20 و nm 15 بر سطح گرافن نشان داد. نقشه­ برداری عنصری از نانوهیبریدهای تهیه شده، پراکندگی یکنواخت نانوذره های Cu و Pd/Cu را بر روی بستر گرافنی به نمایش گذاشت. گروه ­های عاملی در GO و گرافن با استفاده از طیف­ بینی زیر قرمز تبدیل فوریه تعیین شدند. با استفاده از آنالیز پراش پرتو ایکس، ساختار نانوذره ها در نانوهیبریدها شناسایی شد. نتیجه های طیف­ بینی امپدانس الکتروشیمیایی نشان داد که اصلاح الکترود کربن شیشه ­ای (GCE) با نانوهیبریدهای تهیه شده، به شیوه مؤثری مقاومت انتقال بار بین گونه­ های ردوکس و الکترودهای اصلاح شده را کاهش می دهد. قابلیت GCE اصلاح شده برای الکتروکاتالیز اکسایش هیدرازین در محلول بافر فسفات M 1/0 (7(pH= مورد مطالعه قرار گرفت. نتیجه های به دست آمده فعالیت الکتروکاتالیزی قابل پذیرش از الکترود اصلاح شده در جهت اکسایش هیدرازین را نشان داد. همچنین، نانوهیبرید Pd/Cu-rGO افزون بر مساحت سطح بالا، به دلیل اثر هم افزایی بین Cu و Pd، فعالیت الکتروکاتالیزی بالاتری را نسبت به اکسایش هیدرازین به نمایش گذاشت.

در این پژوهش غشاهای نانوتصفیه ترکیبی با معرفی نانوذره های اولئیک اسید-تیتانیوم اکسید (OA-TiO2) بر پایه­ پلی اتر سولفون (PES) با استفاده از روش وارونگی فاز ساخته شدند. نخست نانوذره های (OA-TiO2) سنتز شدند و غلظت ­های گوناگون از نانوذره های سنتز شده برای تهیه­ غشاهای نانوتصفیه مورد استفاده قرار گرفتند. نانوذره های سنتز شده توسط طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FT-IR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM) و آنالیز XRD مشخص شدند. افزون بر این، ریخت شناسی غشاها با استفاده از تصویرهای FESEM و تصویرهای سه بعدی سطح مورد بررسی قرار گرفت. عملکرد جداسازی غشاها توسط زاویه تماس، شار آب خالص (PWF)، نسبت بازیابی شار (%FRR) و میزان پس­ دهی Na2SO4 و CrSO4 مورد ارزیابی قرار گرفت. بالاترین مقدار شار خالص آب (L/m2h 206/18) برای M2 با 42% افزایش در مقایسه با غشای PES بدون نانوذره به دلیل افزایش غلظت هیدرولیکی و پراکندگی بهتر نانوذره هایOA-TiO2 در فشار 5/4 مگاپاسکال به دست آمد. بالاترین مقدار پس ­دهیNa2SO4 (5/%81) برای M3 و بالاترین حذف CrSO4 (4/%80) برای M5 در فشار 5/4 مگاپاسکال آشکار شد که می­توان آن را به علت افزایش دافعه­ ی الکترواستاتیک و سازوکار­های جذب نسبت داد. ترکیب نانوذره های OA-TiO2 در PES باعث افزایش %FRR به 83% و بهبود ویژگی ها ضد گرفتگی شد.

هدف از این مطالعه ارزیابی عملکرد کربن فعال میوه نسترن وحشی عامل دار شده با تترا اتیلن پنتا آمین است که توسط موج های مایکروویو برای حذف رنگ متیلن بلو از محلول آبی تهیه شده است. بررسی ویژگی های ساختاری و ریخت شناسی جاذب فعال شده با استفاده از فناوری های گوناگون تجزیه ای مانند طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی انجام شد. ریخت شناسی سطح و وضعیت فیزیکی سطح جاذب، ریخت شناسی متخلخلی را نشان می دهد که دارای منافذ متعدد و عمیق مناسب برای جذب رنگ است. از طراحی آزمایش تاگوچی برای یافتن بهترین شرایط برای حذف رنگ متیلن بلو از محلول آبی استفاده شد. اثر متقابل پارامترهای گوناگون مانند pH، دوز جاذب، زمان واکنش، غلظت اولیه رنگ و درجه گرما، در 3 سطح گوناگون با استفاده از روش تاگوچی L27 مورد بررسی قرار گرفت. تجزیه و تحلیل داده ها با استفاده از واریانس یک طرفه و محاسبه سرعت سیگنال به نویز انجام شد. بر اساس نسبت سیگنال به نویز، شرایط بهینه فرایندpH برابر 4، دوز جاذب 03/0 گرم، زمان تماس 30 دقیقه، غلظت اولیه مگابایت 25 میلی گرم در لیتر و دمای 298 کلوین بود. با توجه به نتیجه های واریانس یک طرفه، تأثیر فاکتورهای قابل کنترل به ترتیب نزولی عبارت اند از pH > دز جاذب > دما > غلظت اولیه رنگ > زمان تماس. علاوه بر این، رفتار جذب این جاذب به خوبی با مدل هم دما لانگمیور و مدل جنبشی شبه دوم مطابقت دارد. کل فرایند جذب رنگ متیلن بلو بر روی این جاذب در شرایط استاندارد به صورت خود به خودی و گرمازا است.

در شیمی تجزیه آماده ­سازی نمونه پیش از هرگونه اندازه­ گیری دستگاهی یکی از مهم­ترین مرحله ها است. استخراج یکی از پرکاربردترین روش­ های آماده­ سازی نمونه است که باعث ­تغلیظ آنالیت و انتقال آن به محیطی با بستر ساده­ تر و تمیزتر می­ شود. در نتیجه در کار حاضر، روش ریزاستخراج الکتروغشایی همراه با تشخیص اسپکتروفتومتری فرابنفش-مرئی برای ­تغلیظ و اندازه ­گیری میزان متیلن بلو در نمونه ­های ماهی پرورشی پیشنهاد شده است. غشا با استفاده از آگاروز و استیک اسید تهیه شده و نتیجه ها نشان دهنده­ موفقیت آمیز بودن فرایند ریزاستخراج بود. از طرح مرکب مرکزی برای مدل سازی و بهینه سازی روش استخراج و اندازه­گیری پیشنهادی استفاده شده است. شرایط بهینه برای مرحله ­تغلیظ عبارت اند از: مقدار آگاروز 5% (وزنی/حجمی)، مقدار استیک اسید 1/0 % (حجمی/حجمی)، pH فاز دهنده و گیرنده به ترتیب 3/8 و 2، ولتاژ اعمالی 80 ولت، و زمان استخراج 25 دقیقه. در شرایط بهینه، میزان دقت برحسب واحد انحراف استاندارد نسبی برابر با 3/2% و دامنه خطی µM 560/1-015/0 یافت شد. حد تشخیص تئوری و عملی به ترتیب برابر با 3-10×7/4 و µM 10-3×4/15 بود. اعتبارسنجی روش با سایر روش ­های استخراج الکتروغشایی مقایسه شده است. روش پیشنهادی روشی سریع، حساس، نیاز به حجم کم نمونه و زمان استخراج کوتاه با دقت و صحّت بالا را ارایه داد که به طور موفقیت­ آمیزی برای آنالیز مقدار متیلن بلو در نمونه­ های ماهی پرورشی کاربرد داشت.

در این پژوهش، اندازه گیری الکتروشیمیایی داروی پروپرانولول بر روی سطح الکترود خمیرکربن اصلاح شده با نانوذرات مغناطیسی کیتوسان پیوند زده شده با گلوتار آلدهید، انجام پذیرفت. از تکنیک ولتامتری چرخه ای و ولتامتری موج مربعی به منظور مطالعه و اندازه گیری داروی مورد نظر بهره گرفته شد. به منظور مشخصه یابی اصلاح گر از آنالیز های FT-IR، XRD، SEM، EDX و BET استفاده شد. عوامل مؤثر بر عملکرد الکترود بررسی شد که شرایط بهینه بدین صورت به دست آمد، 7=pH، زمان جذب 10 دقیقه و مقدار 10 درصد اصلاح گر. در شرایط بهینه، بازه خطی غلطتی پروپرانولول 1 تا 14 میکرومولار و 14 تا 284 میکرومولار و حد تشخیص 3/0 میکرومولار به دست آمد. این الکترود برای اندازه گیری پروپرانولول در نمونه های حقیقی مورد بررسی قرار گرفت. در مقایسه با سایر روش های اندازه گیری، سهولت کار و قیمت مناسب، بدون از دست رفتن حد تشخیص از دیگر ویژگی های این الکترود است.

به تازگی عملیات تکمیل تزریق درونی سدیم هیپوکلریت به درون غشاهای توخالی معرفی شده است. در عملیات تکمیل تزریق درونی سدیم هیپوکلریت، محلول سدیم هیپوکلریت توسط یک پمپ با فشاری مشخص و در یک بازه زمانی تعیین شده به درون کانال الیاف توخالی از یک سو تزریق شده و از سوی دیگر خارج می ­شود. نتیجه ­های پژوهش ­های انجام شده نشان داده است که تکمیل تزریق درونی سدیم هیپوکلریت یک تکمیل نوین و با توانایی بسیار بالا در مقایسه با نوع سنتی آن می باشد. در این پژوهش تأثیر تغییرهای فشار اعمالی در تزریق تکمیل سدیم هیپوکلریت در بازه­ psig 10-30 بر ویژگی­ های مکانیکی، اندازه روزنه ­ها و تراوایی هیدرولیکی غشاهای الیاف توخالی پلی سولفون تولیدی مورد مطالعه قرار گرفت. برای تخمین اندازه روزنه های غشاهای الیاف توخالی از روش پردازش تصویرهای عکس­ های میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) استفاده شد. نتیجه­ ها بیانگر افزایش محسوس اندازه روزنه­ ها و تراوایی هیدرولیکی غشاهای الیاف توخالی تولید با افزایش فشار تزریق محلول سدیم هیپوکلریت در بازه­ psig 10-30 می ­باشد. همچنین با افزایش فشار تزریق محلول سدیم هیپوکلریت افت ویژگی­ های مکانیکی غشاهای الیاف توخالی تکمیلی محسوس می ­باشد که این امر به دست آمده از حذف بیش­تر پلی وینیل پیرولیدون (PVP) از ماتریس پلیمری غشاهای الیاف توخالی تکمیل شده می ­باشد.

این مطالعه، تحلیلی از سازوکار انتقال یون­ های توریم (IV) در یک غشای درون­ گیره در پلیمر (PIM) ارایه می دهد. ­ یک PIM دارای پلی وینیل کلرید (PVC) به عنوان پلیمر پایه، و دی-­(2-اتیل هگزیل) فسفریک اسید (­EHPA­2D) به عنوان حامل مورد استفاده قرار گرفت. اول از همه، تاثیر غلظت حامل به عنوان یک پارامتر مهم در فرایند انتقال مورد بررسی قرار گرفت. هم­چنین پارامترهای فاز آبی شامل غلظت اولیه ­ی توریم (IV) و pH فاز خوراک، غلظت اسید در فاز عریان­ ساز بررسی شد. صرف­ نظر از غلظت اولیه­ ی توریم (IV)، برای شرایط آزمایش، 45 درصد وزنی EHPA­2D به عنوان مقدار بهینه­ ی غلظت حامل، بیش­ترین اثرات را بر روی فرایند انتقال نشان داد. مطالعات سینتیک و سازوکار انتقال یون­ های توریم (IV) نشان داد که انتقال یون­ های توریم (IV) در PIM با معادله­ ی سینتیکی درجه­ ی اول سازگار بوده و سازوکار «جهش»، سازوکار غالب در انتقال توریم (IV) در سامانه مورد مطالعه است.

در این تحقیق کاتالیست های (HSAPO-34) به روش هیدروترمال سنتز شدند. از نرمال پروپیل آمین به عنوان عامل ایجاد کننده ساختار مزو، استفاده شد. این کاتالیست ها در اثر تشکیل کک، طول عمر کوتاهی دارند. کک ها که اصولا آروماتیک ها و ایزومرهای شاخه دار می باشند، در داخل فضاهای خالی کاتالیست تشکیل شده و به صورت بازگشت ناپذیری بر سایت های اسیدی جذب می شوند، در نتیجه غلظت سایت های اسیدی کاتالیست، کاهش می یابد استفاده از فلزهای گوناگون از جمله لانتانیدها به عنوان بهبود دهنده ساختار کاتالیست، اسیدیته کاتالیست را اصلاح می کند، لذا از ترکیب نمک فلز Ce و La جهت بهبود ساختار و افزایش طول عمر کاتالیست سنتز شده، استفاده شد. برای تعیین ویژگی های کاتالیست سنتز شده (CeLa/HSAPO-34)، از روش های گوناگون (XRD، FESEM، NH3-TPD، BET) استفاده شد. عملکرد کاتالیستی (CeLa/HSAPO-34) در یک راکتور بستر ثابت در واکنش تبدیل متانول به پروپیلن مورد مطالعه قرار گرفت. نتیجه­ های آزمون کاتالیستی، تبدیل متانول بالای (90%) و گزینش پذیری نسبت به پروپیلن (5/48 %) را نشان داد و مدت زمان 8 ساعت طول کشید تا کاتالیست غیرفعال شود.

کاتالیست های اکسید مختلط فلزی CeO2-MnOx (نسبت مولی 3/1=Mn/Ce) بارگذاری شده بر پایه ZSM-5 با درصدهای بارگذاری گوناگون با روش سل-ژل احتراقی تهیه شد. ویژگی های فیزیکی و شیمیایی کاتالیست های تهیه شده با روش های پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آنالیز جذب نیتروژن با هم دمای BET شناسایی شد. نتیجه های XRD و SEM تأیید کننده ساختار نانو بلور ی اکسیدهای مختلط فلزی CeO2-MnOx بارگذاری شده و همچنین توزیع بالای آن ها بر سطح ZSM-5 بود. در ادامه، کارایی کاتالیست های تهیه شده در اکسایش کاتالیستی اتیل استات به عنوان مدلی از ترکیب های آلی فرار در یک راکتور بستر ثابت در فشار اتمسفری بررسی شد. تاثیر برخی پارامترها مانند درصد بارگذاری CeO2-MnOx، دمای عملیات اکسایش، زمان عملیات اکسایش و حضور بخار آب بر میزان تبدیل کاتالیستی اتیل استات نیز بررسی شد. با بارگذاری اکسید مختلط فلزی CeO2-MnOx بر روی ZSM-5 فعالیت آن افزایش یافت. این افزایش به دلیل حضور سایت های فعال فلزی و خاصیت اکسایش کاهش بالای اکسید فلزی مختلط می باشد. همچنین افزایش مقدار بارگذاری تا wt. % 20، منجر به افزایش فعالیت کاتالیست شد. با افزایش دمای واکنش راکتوری نیز درصد تبدیل اتیل استات افزایش داشت و بالاترین عملکرد در دمای ˚C 350 به دست آمد. همچنین حضور بخار آب در خوراک راکتوری، باعث کاهش عملکرد کاتالیستی نمونه های تهیه شده شد. بهترین کاتالیست با درصد تبدیل 99% بر روی کاتالیست CeO2-MnOx/ ZSM-5 با درصد بارگذاری 20% در دمای ˚C 350 به دست آمد.

ایران سرشار از منابع گازی است که می تواند مهم ترین منبع برای تولید هیدروژن به حساب آید. خالص سازی هیدروژن تولیدشده برای استفاده در فرایندهای گوناگون لازم است. یکی از کاربردهای هیدروژن در پیل های سوختی است که نیاز به خالص سازی از کربن مونوکسید و رساندن آن به میزان بسیار کم در حد ppm 10 است. علت این امر مسموم شدن آند پیل سوختی توسط کربن مونوکسید است. استفاده از نانوکاتالیست­ ها به خصوص نانوکاتالیست­ های طلا برای خالص سازی هیدروژن در فرایندها از اهمیت خاصی برخوردار است. در این پژوهش نانوذره های با طلا پوشش دهی شده برای اکسایش گاز کربن مونوکسید در حضور گاز غنی هیدروژن مورد بررسی قرار گرفت که اثر به سزایی در میزان تبدیل این گاز داشت. در این کار از آنالیزهای FESEM، BET، XRD، TPR برای مشخصه ­یابی و FT-IR برای آزمون عملکرد کاتالیستی برای فرایند اکسایش ترجیحی کربن مونوکسید استفاده شد. نتیجه های آزمون عملکرد برای کاتالیست های سنتزشده CeO2 < Cu5%IMP-CeO2 < Au-CeO2 < Au-Cu5%IMP-CeO2 بود که نشان از اثر هم افزایی طلا و مس برای اکسایش ترجیحی کربن مونوکسید داشت.

در این پژوهش پیرولیز چوب صنوبر در مجاورت کاتالیست بیوچار تولیدی از فرایند گازسازی چوب صنوبر، بررسی شد. بدین منظور، در یک راکتور با اندازه آزمایشگاهی، 30 گرم از نمونه بارگذاری شد و پیرولیز در دمای 500 درجه سلسیوس و در فشار یک اتمسفر انجام پذیرفت. نتیجه ها نشان داد که کاتالیست بیوچار تأثیر محسوسی بر میزان سوخت زیستی به دست آمده از پیرولیز نداشته است. در حالی که میزان فراورده گازی کاهش (78/5 درصد) و بیوچار افزایش یافته (19/5 درصد)؛ همچنین مشخصه ­های فراورده های تولیدی را تغییر داده است. در مورد فراورده های گازی، کاتالیست مجموع میزان CO و CO2 را افزایش (68/8 درصد) و نیز مجموع گازهای هیدروکربنی یبش­تر از دو کربن را کاهش داد (10/16 درصد). ولی تأثیر محسوسی بر میزان CH4 نداشته است. بیوچار میزان آروماتیک‏ ها را افزایش و ترکیب های خطی را در سوخت زیستی کاهش داده است که نشان از تمایل کاتالیست بیوچار برای فرایند تبدیل ترکیب های خطی به آروماتیک‏ ها مانند اسیدهای کربوکسیلیک بوده است. همچنین بیوچار تمایل زیادی برای اکسیژن‏زدایی از سوخت زیستی را داشت که منجر به بهبود ویژگی های سوخنی سوخت زیستی شد. چار تولیدی دارای آروماتیک کمتری بوده است. آنالیز DTG نشان دادکه چار به دست آمده از فرایند پیرولیز کاتالیستی شبکه مولکولی سبک‏تر و منظم‏تری داشته است. همچنین آنالیز XRD کاتالیست نشان داد که لایه ‏ای از مواد کربنی (کک) که به دلیل فرایند بسپارش ترکیب های آروماتیکی موجود در بخارهای تولید شده در فرایند پیرولیز است، بر روی کاتالیست نشسته بوده است. در کل حضور بیوچار تغییری در میزان سوخت زیستی نداشته اما کیفیت سوخت آن مانند میزان آروماتیک ها را افزایش داد.

تشکیل کک یکی از مهم ترین عامل های غیرفعال شدن بسیاری از کاتالیست های صنایع پالایش و پتروشیمی است. در این پژوهش به بررسی تشکیل کک در ساختار کاتالیست α-Al2O3/Ag-Pd با نام تجاری G58C پرداخته شده است. بدین منظور عامل­ های گوناگون هیدروکربنی شامل تولوئن، زایلن، بنزن، پروپیلن و روغن سبز در شرایط عملیاتی گوناگون شدت جریان ورودی، دما و زمانی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین کاتالیست تازه و کک دار شده توسط آزمون­ های تعیین مشخصات گوناگونی مانند FT-IR، FE-SEM و TGA مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه ها نشان داد این کاتالیست به دلیل میزان اسیدیته­ ی سطحی کم، تمایل زیادی برای تشکیل کک ندارد. همچنین نتیجه ها بیانگر تشکیل رسوب زیاد با استفاده از روغن سبز به دلیل شکست دما بالای ترکیب های سنگین در ساختار کاتالیست می ­باشد.

در این پژوهش، برهمکنش نوکلئوبازهای متیله شده آدنین (m-A)، گوانین (m-G)، سیتوزین (m-C) و تیمین (m-T) با پنج مایع یونی (IL) ([4BF][Bmim]، [4BF][BPy]، [4BF][Ch]، [COO3CH][Bmim] و [COO3CH][Bpy]) با استفاده از نظریه تابعی چگالی (DFT) در سطح نظری X06-2M و مجموعه پایه G(d, p) ++6-311 مورد بررسی قرار گرفت. در این پژوهش، ماهیت و قدرت برهمکنش بین نوکلئوبازهای متیله شده و مایع های یونی با استفاده از چهار روش تجزیه و تحلیل اوربیتال پیوندی طبیعی (NBO)، اتم­ها در مولکول ها(AIM)، سطح­ های گرادیان دانسیته کاهش یافته (RDG) و آنالیز تجزیه انرژی (EDA) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتیجه این پژوهش نشان داد که برهمکنش بین نوکلئوبازهای متیله شده و مایع های یونی دارای ماهیت الکترواستاتیک بوده و عمدتاً از روش پیوندهای هیدروژنی است. همچنین به منظور پی بردن به قدرت برهمکنش مایع های یونی و نوکلئوبازهای متیله شده، مقدار انرژی پیوندی ( ) برای کمپلکس ­های مایع یونی. . . نوکلئوباز متیله شده مورد ارزیابی قرار گرفت. نتیجه محاسبه هایDFT نشان داد که قدرت برهمکنش نوکلئوبازهای متیله شده با مایع های یونی دارای ترتیب m-G…IL > m-C…IL > A…IL > m-T…IL است.

به منظور طراحی نسل جدیدی از لیگاندهای گازانبری فولرن، واکنش های حلقه­ زائی [2+3] قفس فولرن C20 با مشتقات آزومتین ایلید RHC-NH+=CHR مطالعه شد. مقدارهای منفی واکنش های حلقه ­زائی گرماده بودن تشکیل فولرن­ های گازانبری مورد ­نظر را نشان می ­دهد. بررسی اثر ماهیت بازوهای جانبی بر روی لیگاندهای گازانبری فولرن بر پایه اوربیتال های مولکولی نشان می­ دهد که انرژی واکنش با انرژی اوربیتال های هومو دو قطبی­ های واکنش دهنده ارتباط دارد. پایداری کمپلکس ­های فلز-لیگاند از عدم استقرار جفت الکترون­ های تنهای اتم های نیتروژن دهنده به اوربیتال های ضد­پیوندی فلز واسطه ناشی می ­شود. بر اساس نتیجه های حاضر، قوی ترین برهمکنش به دلیل عدم استقرار جفت الکترون­ های تنهای نیتروژن مرکزی به اوربیتال های ضد­پیوندی فلز واسطه است که به وسیله برهمکنش جفت های الکترون ­های تنهای نیتروژن های بازوهای جانبی با اوربیتال های ضد پیوندی فلز واسطه دنبال می ­شود.

در این پژوهش با استفاده از نظریه تابعی چگالی، آنالیز اتم ها در مولکول ها و آنالیز اوربیتال های پیوندی طبیعی، قدرت پیوندهای هیدروژنی منفرد و انرژی برهمکنش کل، در جفت باز آدنین-تیمین (AT) همراه با استخلافات داکسی ریبوز (d) و فسفات (p)، مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه های انرژی های الکترونی مطلق نشان می دهد که ساختارهای دارای استخلاف از جفت باز مادر AT، پایدارتر هستند. علاوه بر این بر طبق نتیجه های انرژی پیوند هیدروژنی، اتصال داکسی ریبوز از سمت آدنین نسبت به تیمین، باعث افزایش بیشتر قدرت پیوند هیدروژنی کل شده است. در همه ساختارها، اتصال داکسی ریبوز باعث افزایش قدرت پیوند هیدروژنی N-H…N و کاهش قدرت N-H…O می شود. در حالی که اتصال فسفات باعث تعدیل اثر افزایشی استخلاف داکسی ریبوز بر روی قدرت پیوند هیدروژنی می شود. جالب است بدانیم که پیوند C-H…O نسبت به دو پیوند هیدروژنی دیگر ضعیف تر است، ولی استخلافات بالا این پیوند هیدروژنی را بیش­تر از دیگران تحت تأثیر قرار می دهد. از سویی پیوند هیدروژنی N-H…N قوی تر از دو پیوند دیگر است و بیش ترین مقدار انرژی این پیوند متعلق به ساختار d-AT است. همچنین این ساختار بالاترین انرژی کل پیوند هیدروژنی را داراست. بر طبق نظریه اتم ها در مولکول ها می توان قدرت پیوندهای هیدروژنی در جفت باز AT با استخلافات متفاوت را متوسط در نظر گرفت. همچنین معادله خطی خوب بین انرژی کل پیوندهای هیدروژنی با مجموع چگالی الکترونی در پیوندهای هیدروژنی X-H…Y، مجموع تغییرات فاصله X-H، مجموع عدد اشغال اوربیتال ضد پیوندی X-H و مجموع تغییرهای فرکانس ارتعاش کششی X-H مشاهده شد. این معادله های خطی خوب نشان می دهد، این پارامترها، توصیفگرهای مناسبی برای قدرت پیوندهای هیدروژنی منفرد و انرژی کل این پیوندها در سامانه های در دست مطالعه هستند.

دستیابی به داربستی با ساختار صاف، یکنواخت و عاری از عیوب دانه تسبیحی(بید) یکی از چالش های مهم در تولید داربست های مهندسی بافت به روش الکتروریسی است. در این پژوهش داربست لیفی کامپوزیتی پلی­کاپرولاکتون-سیلیکای مزومتخلخل(KIT-6 ) به روش الکتروریسی ساخته­ شده و اثر دو متغیرعملیاتی مربوط به دستگاه الکتروریسی شامل ولتاژ و فاصله کاری بر ریخت شناسی نهایی داربست مورد بررسی و ارزیابی قرارگرفت. نتیجه ها نشان­ داد که با افزایش ولتاژ کاری از 15 به 18 کیلوولت ساختار داربست غیریکنواخت شده و الیاف نامتراکم و فاقد تخلخل های ساختاری مناسب تولید می شوند. افزون برآن نتیجه ها بیانگر اثر مثبت افزایش فاصله کاری بر ریخت شناسی داربست پایانی است. در فاصله های کم ساختار غیریکنواخت و همراه با بید ایجاد شده و با افزایش فاصله کاری تا 20 سانتی­ متر ساختار مناسب تری ایجاد می شود. از این رو می توان ولتاژ 15 کیلوولت و فاصله 20 سانتی متر را مقدارهای بهینه ای برای دو متغییر دستگاهی ولتاژ و فاصله کاری برای الکتروریسی داربست های کامپوزیتی پلی کاپرولاکتون-KIT-6 با درصدهای گوناگون وزنی از محتوی سرامیکی دانست.

تعیین ویژگی های فیزیکی و به دست آوردن پارامترهای مربوط به مدل های ترمودینامیکی در طراحی و شبیه سازی های واحدهای صنعتی جذب و دفع دی اکسید کربن در حلال های آمین ضروری است. در این کار گرانروی و دانسیته مخلوط های دو و سه جزیی دی اتانول آمین و 2-آمینو2-متیل1-پروپانول و آب دربازه دمایی K 303 تا K 343 اندازه گیری شد. با به کارگیری مد ل های ترمودینامیکی حجم فزونی مخلوط های دو و سه جزیی با مدل ردلیش-کیستر مطابقت داده شد و میانگین خطای نسبی کم تر از 3% برای تمام داده ها به دست آمد. مدل سازی گرانروی دینامیک دوجزیی با استفاده از مدل های Eyring-NRTL و Eyring-Wilson تعیین شد و برای پیش بینی رفتار مخلوط سه جزیی استفاده شد. نتیجه ها نشان داد مدل Eyring-Wilson از پیش بینی بهتری نسبت به مدل Eyring-NRTL برخوردار است، سرانجام گرانروی سینماتیک توسط بسط ردلیش-کیستر همبسته و پارامترهای وابسته به دما تعیین شدند.

بررسی انتقال فاز بلورهای مایع نماتیک پنتیلوکسی سیانو بی فنیل (5OCB)، هپتیلوکسی سیانو بی فنیل (7OCB) و ترکیب درصدهای گوناگون از محلول دوجزئی دو ترکیب 7OCB-5OCB به منظور مطالعه نمودار فازی با استفاده از روش گرماسنجی تفاضلی (DSC) انجام شده است. دمای انتقال فاز بلور (C) به فاز نماتیک (N) به ترتیب در دمای K 321 و K 327 برای دو بلور مایع 5OCB و 7OCB مشاهده شد. در حالی که، در مخلوط دوجزئی دمای انتقال فاز C به N نسبت به هریک از اجزای خالص کاهش پیدا کرده است، بیش ترین کاهش در دمای انتقال فاز در کسر وزنی 40% از بلور مایع 7OCB مشاهده، که به آن نقطه یوتیکتیک می­ گویند. به منظور بررسی بیش تر ماهیت ترمودینامیکی سامانه مذکور تابع های اضافی نیز در محلول دو جزئی 7OCB-5OCB با استفاده از قوانین محلول­ های با قائده مورد بررسی قرار گرفت. نمودارهای مربوط به تابع های اضافی انرژی آزاد گیبس و آنتالپی رفتار محلول دو جزئی را با انحراف اندک از حالت ایده­آل پیش بینی کرده است. انحراف منفی باعث پایداری ترمودینامیکی بیش تر از سامانه در طراحی انواع گوناگون خواهد شد.

تشکیل رسوب بر روی سطوح انتقال گرما در تبادلگرهای گرمایی، یکی از مشکل های جدی در صنایع گوناگون است که موجب توزیع نامناسب جریان، افزایش افت فشار و سوخت مصرفی، و به طور کلی کاهش بازده گرمایی تبادلگر می ­شود. بررسی چگونگی تشکیل رسوب و تأثیر پارامترهای عملیاتی گوناگون بر آن، برای انجام هرگونه اقدامی با هدف کنترل و کاهش رسوب، ضروری است. آب به دلیل ظرفیت گرمایی بالا، دردسترس و ارزان بودن، کاربردی­ ترین سیال واسطه در تبادلگرهای گرمایی است. با این وجود، حضور یون­ های گوناگون مانند کلسیم، کربنات و ­سولفات در آب، موجب تشکیل لایه ای از رسوب تبلوری کلسیم ­سولفات و یا کلسیم­ کربنات در تبادلگرهای گرمایی می شود. در این پژوهش به بررسی آزمایشگاهی تأثیر پارامترهای عملیاتی شامل سرعت سیال، غلظت کلسیم ­سولفات و شار گرمایی سطح انتقال گرما، بر تشکیل رسوب تبلوری کلسیم سولفات پرداخته شده است. برای درک بهتر نتیجه ها، ابتدا اثر این پارامترها بر آب خالص بررسی شد. نتیجه های آزمایش های رسوب نشان می دهد که افزایش شار گرمایی و غلظت کلسیم­ سولفات، فرایند تشکیل رسوب را تشدید کرده، موجب افزایش دمای سطح و مقاومت گرمایی و کاهش ضریب انتقال گرما می شود. با دو برابر شدن غلظت کلسیم سولفات در محلول، ضریب انتقال گرمای نهایی بیش از %50 کاهش یافت و برای دو برابر شدن شار گرمایی سطح، ضریب انتقال گرما تنها %10 کم شد. در مقابل، افزایش سرعت باعث کاهش چشمگیر رسوب، دمای سطح و مقاومت گرمایی می شود به طوری که افزایش دو برابری سرعت سیال، ضریب انتقال گرما را تقریبا %50 افزایش داده است.

هدف از انجام این پژوهش، بررسی تأثیر نوع رژیم جریان بر شکل گیری جداسازی در سامانه انتشار گازی، تأثیر عدد نودسن بر فاکتور جداسازی سامانه یادشده و سرعت انتشار ذره ها در درون روزنه های غشاء متخلخل می باشد. در پژوهش حال حاضر نخست به شرح مختصری از نظری حاکم بر سامانه پرداخته؛ سپس با مدل سازی المانی از سامانه مذکور، تأثیر نوع رژیم جریان و عدد نودسن بر تغییرهای غنا هر یک از اجزای گازی و فاکتور جداسازی حالت های گوناگون و سرانجام سرعت پخش جزء سبک و سنگین درون روزنه ها بررسی خواهد شد و با نمودارها و معادله های نظری حاکم بر مسئله مقایسه خواهد شد. همچنین شایان ذکر است که از دو ایزوتوپ سبک و سنگین گاز UF6 برای جداسازی به روش انتشار گازی استفاده شده است. نتیجه ها نشان خواهند داد؛ در رژیم جریان پیوسته جداسازی شکل نمی گیرد و تنها در رژیم جریان مولکولی و گذرا جداسازی انجام خواهد گرفت. همچنین با افزایش عدد نودسن، میزان تغییرهای تغنا در قسمت های گوناگون سامانه نسبت به گاز ورودی افزایش خواهد یافت؛ به عبارت دیگر با افزایش عدد نودسن، جداسازی بیش تری شکل گرفته و فاکتور جداسازی سامانه افزایش می یابد. به طور مثال برای عدد نودسن 1/0 فاکتور جداسازی برابر با 00101/1 و برای عدد نودسن 8/0 این مقدار به 00333/1 افزایش خواهد یافت. در آخر سرعت انتشار ذره ها در درون روزنه ها که معیاری از جداسازی موثر ذره ها می باشد بررسی شده است. نتیجه ها نشانگر این است که سرعت انتشار ذره ها برای جزء سبک، نسبت به جزء سنگین از مقدار بیش تری برخوردار بوده و این امر به دلیل بالا بودن شدت عبور ذره های جزء سبک نسبت به جزء سنگین از درون روزنه ها می باشد.

لزوم حفظ روند تولید در مخازنی که وارد نیمه­ دوم عمر خود شده اند، دانشمندان را متوجه روش های ازدیاد برداشت کرده و در نتیجه روش های نوینی در این زمینه ظهور کرده اند. روش سیلاب زنی با آب مغناطیسی به عنوان یک فناوری سبز و سازگار با محیط زیست، از جمله روش های نوین معرفی شده در این زمینه بوده و روش سیلاب زنی با پلیمر نیز سالیان درازی است که استفاده می شود. هدف اصلی این مطالعه ترکیب دو روش پیش، برای افزایش راندمان روش سیلاب زنی است. بنابراین آب مغناطیسی به عنوان حلال برای پودر پلیمر استفاده شده و سپس پدیده های سطحی شامل زاویه تماس و کشش سطحی مورد بررسی قرار گرفته است. تأثیر چهار عامل زمان مغناطیسی شدن، شدت میدان مغناطیسی، مدت زمان گذشته پس از مغناطیسی شدن و غلظت پلیمر بر روی پدیده های سطحی مذکور مطالعه شده اند. نتیجه ها نشان دادند که تمامی فاکتورهای فوق الذکر به جز زمان مغناطیسی شدن تأثیر زیادی بر روی کشش سطحی داشته و فقط شدت میدان مغناطیسی اثر چشمگیری بر زاویه تماس دارد. این نتیجه ها اثبات می کند که سیلاب زنی با محلول پلیمری تهیه شده با آب مغناطیسی نه تنها بر جابه جایی ماکروسکوپیک بلکه بر جابه جایی میکروسکوپیک نیز بسیار اثرگذار می­ باشد و می تواند منجر به تقویت اثر سیلاب زنی با پلیمر شود.

نفت خام متشکل از آلودگی های گوناگون آب نمک، گاز و رسوب است که باید در واحد نمک زدایی جداسازی شوند. در ادامه جداسازی، پساب تولیدی واحد نمک زدایی نیز باید از قطره های نفت تصفیه شود. در این پژوهش یک مدل ریاضی برای جداسازی قطره های تعلیقی نفت از پساب واحد نمک ­زدایی ارایه شده است. در نتیجه موازنه جمعیت، یک معادله غیرخطی هایپربولیکی انتگرالی دیفرانسیلی به دست آمد و جمله انتگرال های موازنه جمعیت آن با استفاده از روشFixed-pivot ساده شدند. معادله های جزئی (PDE) به دست آمده با استفاده از روش خط (Method of line) به یک دسته معادله های معمولی (ODE) تبدیل شدند. این دسته معادله های (ODE) با استفاده از روش عددی اختلاف محدود و به کمک نرم افزار MATLAB حل شدند. پروفیل توزیع حجمی قطره های نفت، میانگین قطر قطره ها، میزان جداسازی نفت در طول ارتفاع سامانه در زمان های گوناگون بررسی و ثبت شدند که نتیجه ها نشان داد میزان درصد حجمی نفت در پایین مخزن نسبت به بالای آن 40% کاهش یافته است. نتیجه های به دست آمده از مدل سازی برای تعلیق های نفت در آب با داده های آزمایشگاهی موجود در منابع مقایسه شدند. در این پژوهش همچنین تأثیر پارامتر گرانروی و چگالی بر افزایش جداسازی فاز پراکنده و میانگین قطر قطره ها نیز بررسی شدند. شایان ذکر است که در این بررسی ضریب های تنظیم پذیر موجود در معادله ها با توجه به برنامه بهینه سازی DE تنظیم شد. نتیجه ها نشان داد که با کاهش چگالی و گرانروی نفت خام، اندازه متوسط قطره های نفت تا حدود 20% بزرگ تر می شوند و در نتیجه میزان جداسازی افزایش می یابد.

به دلیل پیچیدگی های موجود در مدل های شبیه سازی مخازن نفتی، نیاز به یافتن یک روش بهینه سازی که بتواند در کنار کاهش هزینه های محاسب از دقت و سرعت خوبی برخوردار باشد، احساس می شود. در این راستا، در این پژوهش، از الگویتم ژنتیک موازی برای سرعت بخشیدن به بهینه ساز به منظور جلوگیری از افزایش بار محاسبه ای مسئله مکانیابی و طولانی شدن زمان اجرا، استفاده گردیده است. این الگوریتم به جای یک جمعیت از کروموزوم (یعنی همان متغییر های بهینه سازی) با چند جمعیت کار می کند، که با همدیگر تبادل کروموزوم می کنند. مدل ریاضی ارایه شده در مسئله تک هدفه می باشد، که حداکثر کردن مقدار ارزش فعلی پروژه در انتخاب مکان چاه ها می باشد. قیمت نفت و هزینه جداسازی آب و گاز در این تابع اقتصادی در نظر گرفته شده است. در ارزیابی تابع هدف، هسته های یک رایانه، یا چند رایانه شبکه شده، هرکدام به صورت موازی، محاسبه برازندگی کروموزم های جمعیت های موازی را عهده دار هستند. پس از محاسبه تابع هدف یا برازندگی کروموزوم های همه جمعیت ها (که در هر جمعیت عملگر های رایج ژنتیک فعالیت می کند)، مهاجرت بین جمعیت ها صورت می گیرد. برای صحت سنجی پیاده سازی این روش یک مورد مطالعاتی مورد استفاده قرار گرفته است. در مدل پیشنهادی مکان چاه های عمودی، در یک مخزن نفتی، صحت سنجی شده است. در نتیجه بهینه سازی، چاه ها به حالت پنج نقطه، چهار چاه تزریقی در گوشه ها، و یک چاه تولیدی در مرکز مدل، مکان یابی می گردند و علاوه بر کاهش زمان بهینه سازی، تعداد اجراهای شبیه ساز در حالت پردازش موازی به میزان چشمگیری کاهش می یابد. در این پژوهش عملکرد الگوریتم های ژنتیک و ژنتیک موازی برای بهینه سازی مکان یابی بر روی مدل مخزنی یکسان نشان داده می شود. زمان اجرای بهینه سازی بین ژنتیک و ژنتیک موازی به ترتیب 7100 ثانیه و 1800 ثانیه است. همان گونه که مشخص است استفاده از PGA باعث افزایش چهار برابری زمان اجرا در مخزن نفتی مورد مطالعه شده است.