شیمی و مهندسی شیمی ایران
سال:1402 | دوره:42 | شماره:2 |تعداد مقالات:29

در این مقاله مروری، مطالعه سیستماتیک بر جذب فیزیکی انواع مایع های یونی با کاتیون های گوناگون، بررسی برهمکنش های مولکولی بین کاتیون ها و آنیون های مایع های یونی تنظیم پذیر، بررسی نانوساختارهای گوناگون  بر پایه گرافن، سیلسیم، ژرمانیوم و بور- نیترید بدون نقص و مقایسه پایداری بین انواع نانوساختارها و ایجاد نقص بر روی آن ها (نقص روزنه ای و استون والز) و مطالعه تأثیر تغییرهای جذب انواع مایع های یونی بر نانوساختارهای گوناگون بدون نقص و نقص دار بر ویژگی های فیزیکی از جمله: انرژی اتصال، انرژی برهمکنش، شکاف انرژی، سختی شیمیایی، پتانسیل شیمیایی و طیف جذبی انجام شده است.

کورکومین، پلی فنولی است که ویژگی های دارویی بسیاری دارد. با وجود اثرهای برجسته دارویی و اثرهای زیستی، حلالیت کم در آب و از بین رفتن سریع، کاربردهای درمانی آن را محدود می کند، بنابراین استفاده از نانوذره های لیپیدی جامد (SLNs) یا نانوحامل­ های لیپیدی جامد به عنوان یک سامانه دارورسان با ویژگی های عالی مانند اندازه ذره های کوچک، زیست سازگاری، پایداری شیمیایی و فیزیکی و قابلیت کاربرد آسان، برای این پژوهش مناسب در نظر گرفته شد. هدف ازتهیه نانوذره های لیپیدی جامد دارای کورکومین، تهیه یک سامانه نانوحامل نوین و کارآمد برای اثربخشی بیش تر کورکومین استخراج و تخلیص شده از گیاه ریوند بود. در این پژوهش از ماسراسیون به کمک دو حلال (هگزان نرمال و اتانول) برای عصاره­گیری از گیاه ریوند و به منظور خالص ­سازی کورکومین موجود در این عصاره از روش استخراج مایع - مایع، استفاده شد و از روش میکروتعلیق برای تهیه نانوذره های لیپیدی جامد دارای کورکومین استفاده شد. مقدار کورکومین موجود در عصاره ریوند و کورکومین خالص سازی شده به ترتیب 8/39% و 7/81% در مقایسه با کورکومین استاندارد به دست آمد و نانوذره های تولید شده دارای کورکومین اندازه، شاخص بس ­پاشیدگی و پتانسیل زتای دلخواه و اشکال کروی را نشان­داد. همچنین پایداری نانوذره های لیپیدی جامد در محیط اسیدی بررسی شد که نتیجه ها به نسبت مناسبی به دست آمد. همچنین پایداری نانوذره های لیپیدی جامد در طول مدت 9 ماه بررسی شد، که پس از گذشت 9 ماه، افزایش اندازه ذره حدودا 23 نانومتر می باشد که نسبت به کارهای همانند مقدار مناسبی می باشد. سپس رهش کورکومین از نانوذره های لیپیدی جامد، بررسی شد. یافته­ های پژوهش نشان­ داد سامانه نانوحامل لیپیدی یک فرمولاسیون مناسب و سازوکار محرک درونی برای ترشح کنترل شده دارو دارد. بنابراین می ­توان گفت یک نانوحامل لیپیدی بهینه و قابل کنترل برای اثرهای درمانی کورکومین استخراجی تولید شد.

در این کار پژوهشی، یک روش تشخیص رنگ­ سنجی ساده و ارزان برای دوپامین با استفاده از فناوری برش لیزر بر روی دستگاه ­های تحلیلی مبتنی بر کاغذ میکروسیالی، گزارش شد. همچنین تأثیر عامل های گوناگون از جمله زمان واکنش بین دوپامین و فریک کلرید، حجم نمونه مصرفی، زمان خشک شدن، pH محلول فنانترولین و نسبت حجمی فریک کلرید / دوپامین مورد بررسی قرار گرفت و بهینه سازی شد که مقدار بهینه برای هرکدام از پارامتر­ها به ترتیب، 4 دقیقه، 4/1، 8/2 و μl 2/4، 12 دقیقه، 4/7 و 2:1 به دست آمد. از تجزیه و تحلیل ­های بعدی با استفاده از نرم­افزار فتوشاپ، حد تشخیص و حد کمّی برای دوپامین 0171/0 و 0517/0 میکرومول و انحراف استاندارد نسبی از 12/0% تا 17/0% برای 5 n = به دست آمد که دقت خوب این روش را نشان می­ دهد. همچنین در این مطالعه، پتانسیل روش پیشنهادی به عنوان یک روش ارزان قیمت و سریع رنگ ­سنجی برای تعیین دوپامین در نمونه­ های حقیقی از جمله سرم خون انسان نشان داده شد.

امروزه توجه ویژه­ای به سلول­ های خورشیدی حساس شده با رنگ (DSSCs) معطوف شده است. از مهم­ترین قسمت­ های DSSCs الکترود مقابل است که معمولا از عنصر پلاتین در ساخت آن­ استفاده می شود. از آن جایی که پلاتین جزو مواد گران قیمت محسوب می شود، در این مطالعه پیشنهاد می شود که از الکترود مقابل SnSe به جای پلاتین استفاده شود. به این ترتیب با سلنایز کردن یک لایه­ قلع لایه نشانی شده روی شیشه به روش کندوپاش، لایه نازک SnSe ساخته شده و از این لایه به عنوان الکترود مقابل در سلول خورشیدی حساس شده با رنگ استفاده خواهد شد. همچنین فوتوآند مورد استفاده در این سلول از جنس اکسید قلع خواهد بود تا سلول به طور کامل مبتنی بر قلع ساخته شود. با تغییر دمای سلنایز کردن، ویژگی­ های ترابردی و الکتروکاتالیتی لایه، بهینه سازی شده و سلول خورشیدی بهینه تولید می شود. در این پژوهش، ویژگی های ریخت شناسی لایه ­ها با تصویرهای FESEM بررسی شده و از آنالیزهای CV و EIS برای محک ویژگی های ترابردی و الکتروکاتالیتی استفاده می شود. همچنین منحنی جریان-ولتاژ سلول­ های ساخته شده عیان ساخت که سلول ساخته شده از لایه­ سنتز شده در دمای 450 درجه­ سلسیوس با داشتن بازده­ 9/4 % بهترین عملکرد را به دست می دهد.

در این مطالعه نانوکامپوزیت Pt-Co/PAA/GNP به دلیل رفع مشکل بازده و پایداری پایین الکترود کاتد پیل های سوختی پلیمری به واسطه استفاده از الکتروکاتالیست تجاری Pt/C در ترکیب لایه کاتالیست مجموعه الکترود و غشای پیل های سوختی توسعه یافت. برای این منظور  نخست گرافن اکسید به عنوان ماده نگهدارنده به روش اصلاح شده هامر و آفنمن سنتز شد. سپس گرافن اکسید با پلی آلیل آمین به روش پلمیریزاسیون به روش اتصال عرضی عامل دار شد. پس از آن الکتروکاتالیست آلیاژ پلاتین-کبالت توسط روش نوین سنتز پلی ال به کمک امواج مایکروویو بر روی ماده نگهدارنده پخش شد. اندازه گیری های طیف رامان ساختار گرافیتی صفحه های گرافن احیا شده را تایید نمود. نتیجه های طیف فروسرخ حضور پلی ­آلیل ­آمین را در ترکیب ماده نگهدارنده نشان داد. پس از بررسی ساختار و ترکیب الکتروکاتالیست های Pt-Co/PAA/GNP، Pt/PAA/GNP وPt/C توسط تفرق اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی سرانجام کارایی الکترودها با روش های الکتروشیمیایی گوناگون از جمله منحنی های ولتامتری چرخه ای، ولتامتری روبش خطی در واکنش کاهش اکسیژن ارزیابی شدند. نتیجه های تفرق اشعه ایکس، اندازه میانگین ذره های آلیاژ پلاتین-کبالت پخش شده بر روی نگهدارنده را به تقریب 11 نانومتر نشان داد. تصویرهای میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که کاتالیست دو فلزی پلاتین-کبالت در اندازه نانو به طور موفقیت آمیزی روی نانوصفحه های گرافن اکسید عامل دار شده با پلی ­آلیل ­آمین پخش شده و این ذره ها در فیلم به صورت کروی هستند و به خوبی در سطح نگه دارنده توزیع شده ­اند. طبق اندازه گیری های الکتروشیمیایی مساحت سطح فعال الکتروشیمیایی 42/15 مترمربع بر میلی گرم پلاتین با بهره وری 62 درصد کاتالیست و جریان پیک فعالیت ویژه و جرمی به بزرگی 3345/26 و 7078/1 میلی آمپر بر میلی گرم پلاتین برای Pt-Co/PAA/GNP به دست آمد که قابل مقایسه با مقدارهای به دست آمده برای الکترود Pt/PAA/GNP و نمونه تجاری می باشد.

در کار پژوهشی حاضر، نانوهیبریدهای نانولوله­ های کربنی چند دیواره-نانوذره های فلزی(M-MWCNT; M = Cu, Mn) به روش کاهش شیمیایی تهیه شدند و نانوهیبریدهای به دست آمده برای اصلاح الکترود خمیر کربن (CPE) واجد 1-بوتیل 3- متیل ایمیدازولیوم هگزا فلئوروفسفات به عنوان مایع یونی (IL) مورد استفاده قرار گرفتند. بدین منظور، MWCNT عامل دار شده و پیش­ ماده­ های فلزی با استفاده از هیدرازین مونوهیدرات به طور شیمیایی کاهش یافتند. ریخت­ شناسی و اندازه ذره ها با استفاده از FE-SEM مورد بررسی قرار گرفتند. مطالعه های FE-SEM، تشکیل نانوذره های Cu و Mn را با اندازه­ های میانگین به ترتیب حدود 65 و nm 90 بر سطح MWCNT نشان داد. نقشه­ برداری عنصری از نانوهیبریدهای تهیه شده، پراکندگی به نسبت یکنواخت نانوذره های Cu و Mn را بر سطح MWCNT به نمایش گذاشت. با استفاده از XRD، ساختار بلوری نانوذره های مس و منگنز در نانوهیبریدها شناسایی شد. قابلیت CPEهای واجد IL و نانوهیبریدهای به دست آمده برای اکسایش الکتروکاتالیزی استامینوفن در محلول بافر فسفات M 1/0 (0/7(pH= مورد مطالعه قرار گرفت. نتیجه های به دست آمده نشان دهنده فعالیت الکتروکاتالیزی خوب الکترودهای اصلاح شده نسبت به اکسایش استامینوفن است. همچنین، M-MWCNT/IL/CPE علاوه بر داشتن مساحت سطح بالا، به دلیل اثر هم افزایی، فعالیت الکتروکاتالیزی بالاتری را در برای اکسایش استامینوفن نسبت به سایر الکترودهای به کار گرفته شده در این پژوهش نشان دادند. حدود تشخیص برای Cu-MWCNT/IL/CPE به روش های ولتامتری چرخه ­ای (CV) و ولتامتری پالس تفاضلی (DPV) به ترتیب 7/6 و µM 35/0 به دست آمدند. همچنین، برای Mn-MWCNT/IL/CPE حدود تشخیص به روش­ های CV و DPV به ترتیب 6/4 و µM 2/0 محاسبه شدند.

در این مطالعه، نانوکاتالیست نوری مغناطیسی BixOyClz/rGO-NiFe2O4 با استفاده از روش هیبریدی فراصوت-حلال گرمایی سنتز شد. به منظور مقایسه، نمونه های BixOyClz/rGO و NiFe2O4 نیز سنتز شدند. ویژگی های این نانوکاتالیست های نوری با استفاده از آنالیزهای گوناگونی همانند XRD، FESEM، EDX، BET-BJH، DRS و VSM تعیین شد. نتیجه های به دست آمده، صحت سنتزها را تأیید نمود. بر اساس آنالیز VSM، مغناطش اشباع نانوکاتالیست نوری BixOyClz/rGO-NiFe2O4 در حدود emu/g 8/3 به دست آمد. همچنین با توجه به نتیجه های BET-BJH، حجم کل روزنه ها و مساحت سطح ویژه برای این نمونه در حدود cm3/g 5/0 و m2/g 0/130 به دست آمد. در پایان، عملکرد کاتالیست نوری BixOyClz/rGO-NiFe2O4 در حذف افلوکساسین و سیپروفلوکساسین، به عنوان آلاینده های دارویی و رودامین B و اسیداورانژ 7، به عنوان آلاینده های رنگی، مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه ها گویای فعالیت بسیار بالای نانوکاتالیست نوری مزبور است. به طوری که پس از 180 دقیقه، راندمان حذف برای افلوکساسین، سیپروفلوکساسین، رودامین B و اسیداورانژ 7 به ترتیب در حدود 5/98، 100، 100 و %5/96 به دست آمد. این نتیجه ها را می­توان به کاهش گاف­انرژی و افزایش بازه­ جذب نور، بهبود جدایش و انتقال حامل ­های بار و کاهش سرعت بازترکیب شدن آن­ها، افزایش جذب سطحی مولکول­ های آلاینده در نتیجه حضور rGO و پراکندگی مناسب BOC در نتیجه­ حضور امواج فراصوت و شکسته شدن کلوخه­ ها و افزایش دسترسی به سایت­ های فعال نسبت داد.

در این پژوهش توسعه یک نانوجاذب نوین برای تصفیه پساب های رنگی، مورد توجه قرار گرفته است. نانوجاذب طراحی و ساخته شده شامل یک ساختار دندریمی با سایت­های فعال آمینی اولیه متقارن و یک هسته مغناطیسی می باشد. با استفاده از فناوری­ های گوناگون شناسایی مانندNMR ، SEM، TEM، TGA، پتانسیل زتا و تجزیه و تحلیل عناصر CHN، قابلیت جذب این ماده برای حذف رنگ متیل-اورانژ بررسی شده است. نتیجه ها نشان می دهد که نانوجاذب پیشنهادی در فرایند جذب متیل-اورانژ، بازدهی در حدود 9/68 درصد با نرخ جذب 2/166 گرم در دقیقه ارایه می دهد. ثابت سرعت به دست آمده برای جذب متیل-اورانژ بر روی نانودندریمر بیش تر از جاذب­ه ای مطرح شده پیشین است که نشان دهنده سرعت جذب بالاتر می باشد. نتیجه های این نانوجاذب نوین نشان دهنده پتانسیل بالای آن در کاربرد این جاذب برای حذف متیل-اورانژ است.

یکی از روش های از بین بردن آلودگی های مواد آلی فرار موجود بر روی سطح کاشی ها استفاده از نانوکاتالیست نوری تیتانیوم دی اکسید و پوشش آن بر روی سطح ها می باشد. این پوشش دهی ترجیحا در دمای بالاتر از هزار درجه سلسیوس انجام می پذیرد. تیتانیوم دی اکسید به علت تغییر فاز در دماهای بالاتر از هزار درجه سلسیوس نمی تواند خاصیت کاتالیست نوریی خود را حفظ کند. در این پژوهش تجربی، نانوساختار تیتانیوم دی اکسید بر پایه سیلیکا با یون های نیکل و نیتروژن دوپه شد که روشی خیلی ساده و اقتصادی می باشد. نانوساختار به دست آمده تا دمای C° 1250 کلسینه شد و از فناوری های SEM، XRD، FT-IR  و TGA برای آنالیز نانوساختار استفاده شد. نتیجه ها نشانگر پایداری گرمای نانوساختار در دمای C1250° می باشد. با استفاده از دوپانت و بر پایه سیلیکا، تغییر فاز آناتاز به روتایل تیتانیوم دی اکسید در دماهای بالا به تعویق می افتد. فاز آناتاز تیتانیوم دی اکسید دوپه شده دو جزئی (نیکل، نیتروژن) تا دمای C° 700 پایداری از خود نشان می دهد. برای پایدار بودن در دماهای بالاتر، از 2 فناوری گوناگون استفاده شده است. در دمای C° 700 مقدار فاز آناتاز تیتانیوم دی اکسید دوپه شده در عدم حضور سیلیکا، 83 % می باشد ولی در دمای C° 800 به فاز روتایل تبدیل شده است. اما با افزودن سیلیکا در دمای C° 1250 حدودا 86% فاز آناتاز مشاهده می شود.

در این پژوهش، اثر نانوذره­ های تیتانیوم اکسید برعملکرد سورفکتانت های ساپونین و سدیم دودسیل سولفات در تمیز کردن مخزن ذخیره نفت خام سنگین بررسی شد. همچنین پس از فرایند پاکسازی، از سدیم دودسیل سولفات، ساپونین و نانوذره ­های تیتانیوم اکسید برای بازیابی نفت از لجن ته مانده مخازن ذخیره نفت خام در مقیاس آزمایشگاهی استفاده شد. نتیجه­ ها نشان داد، مقدار دلخواه HLBبرای فرایند استخراج در حدود 1/24 برای مخلوط، 40% سدیم دودسیل سولفات و 60% ساپونین بود. همچنین نتیجه­ ها نشان داد که استفاده هم زمان از سورفکتانت ها و نانوذره ­ها منجر به یک اثر هم افزایی می شود که به طور چشمگیری بازده فرایند استخراج را افزایش می دهد. بیش ترین مقدار باقی مانده نفت در لجن در شرایط دلخواه حدود 6/3٪ (مقدار1/24 HLB= برای مخلوط سورفکتانت ها و g/l 3 نانوذره ­های تیتانیوم اکسید) به ­دست آمد که این مقدار برای هر یک از سورفکتانت ها بدون حضور نانوذره­ های تیتانیوم اکسید، 5/92 و 7/93% برای ساپونین و سدیم دودسیل سولفات بود. نتیجه­ های مطالعه حاضر نشان داد که این روش پتانسیل کاربردهای صنعتی را دارد و می تواند در بازیافت نفت از لجن ته مانده نفتی مورد استفاده قرار گیرد.

آسفالتین موجود در نفت خام مشکل های زیادی برای تولید، فرآوری و انتقال آن ایجاد می کند که مهم ترین آن ها، گرفتگی دهانه چاه و خط لوله، غیرفعال کردن و مسمومیت کاتالیست ها می باشد. در این مطالعه جذب آسفالتین استخراج شده از یک نمونه نفت خام بر روی پنج نانوذره اکسید آهن سنتز شده به روش پچینی در حضور و عدم حضور پروپیلن اکسید و پلی اتیلن گلیکول، به عنوان عامل های مرسوم مورد استفاده در روش سل-ژل برای تشکیل ژل، بررسی شد. محلول هایی با ترکیب درصد متفاوت از آسفالتین و تولوئن تهیه و مقدار مشخصی از نانوذره های آهن g/l 4 در درون محلول ها ریخته شد و برای مدت 15 ساعت بر روی شیکر با دور rpm 250 قرار گرفت. غلظت مجهول نمونه ها توسط آنالیز UV-visible مشخص شد. نتیجه ها نشان داد اکسید آهن سنتز شده بدون پروپیلن اکسید و پلی اتیلن گلیکول با میزان جذب 31/37 بهترین عملکرد را در جذب آسفالتین داشته و از منظر اقتصادی نیز مقرون به صرفه تر است. نتیجه های جذب با استفاده از هم دما های لانگمویر و فرندلیچ توصیف شد و ویژگی های فیزیکی نانوذره ها توسط آنالیزهای XRD و BET تعیین شد.

امروزه از تزریق آب کربناته به عنوان یکی از روش ‏های پیشنهادی مؤثر در فرایند ازدیاد برداشت نفت از مخازن نفت خام نام برده می شود. در این روش، اثر 2CO، دما و فشار روی کشش بین سطحی دینامیک (DIFT) نفت خام/آب شور کربناته از اهمیت ویژه‏ای برخوردار می باشد. در این پژوهش ، با به کارگیری نمونه نفت خام اسیدی با عدد اسیدیته کلی g/mgKOH  5/1 و در حضور محلول سدیم کلرید کربناته و کلرید پتاسیم کربناته اثرهای هر یک از پارامترهای ذکر شده بر DIFT در بازه گسترده ای از دما (C°‏ 30-80) و فشار (psi‏ 500-4000) مورد بررسی قرار می‏ گیرد. علاوه بر آن زمان جذب سورفکتانت‏ های طبیعی در نفت خام یعنی آسفالتین و رزین بر روی فصل مشترک، مربوط به محلول آبی کربناته/ نفت خام با استفاده از یک مدل تجربی نزولی نمایی (Mono-Exponential Decay) محاسبه و نتیجه های به دست آمده شامل کشش بین سطحی و زمان جذب با نتیجه های به دست آمده در غیاب دی­اکسید‏کربن یعنی محلول‏ های سدیم کلرید و کلرید پتاسیم و نفت خام مقایسه شده است. طبق نتیجه های به دست آمده، با افزایش فشار، با وجود کاهش اندک کشش بین سطحی تعادلی نفت خام/آب نمک کربناته، در روند DIFT تغییرهای چندانی مشاهده نشده است. در محلول‏ های کربناته با افزایش دما به دلیل افزایش جنبش مولکولی (افزایش آنتروپی)، کشش بین سطحی تعادلی (EIFT) کاهش داشته است. اما در حالت کلی، مشاهده شد که حضور 2CO در فاز آبی باعث افزایش EIFT  در مقایسه با آب نمک خالص شده است؛ که می‏ توان آن را به ساختار اسیدی نفت خام وکاهش pH  فاز آبی و همچنین کاهش یونیده سورفکتانت­ های طبیعی نسبت داد.

در این پژوهش گوگردزدایی از نمونه های بنزین و گازوئیل به روش اکسایش با استفاده از هیدروژن پراکسید به عنوان اکسنده و کاتالیست های مولیبدن و تنگستن از نوع پلی اکسومتال مورد بررسی قرار گرفته است. تأثیر متغییرهای گوناگون عملیاتی از جمله 4 نوع کاتالیست، 4 سطح نسبت مولی هیدروژن پراکسید به گوگرد،4 سطح دمای واکنش بر روی 4 سوخت حقیقی با استفاده از روش طراحی آزمایش تاگوچی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتیجه ها نشان داد که کاتالیست های تنگستن و مولیبدن از نوع پلی اکسومتال بر روی پایه های مونت موریلونیت از جمله KSF و K10، عملکرد و پایداری مناسبی برای اکسایش سوخت های حقیقی دارد. پیش بینی حذف ترکیب های گوگردی در روش تاگوچی در شرایط بهینه (کاتالیست PW/K10، شرایط دمایی °C 75، نسبت مولی اکسنده به ترکیب گوگردی 14) برای مدل بنزین پس از فرایند HDS برابر با 04/69% است. در این شرایط بهینه آزمایش ها برای مدل بنزین 3 بار تکرار شد و مقدار میانگین حذف ترکیب های گوگردی برابر با 33/70% گزارش شد. نتیجه های تحلیل ANOVA، مقدار مجموع مربع های 2 Rبرای مدل برابر 987/0 تعیین شد.

ظرفیت جذب و گزینش ­پذیری جاذب دو چالش اساسی هستند که گوگردزدایی جذبی با آن رو به رو است. یکی از راه­ های غلبه بر این چالش استفاده از زئولیت­ های مزوروزنه است. در این پژوهش، اثرهای مزوروزنه شدن بر عملکرد گوگردزدایی جذبی با جاذب­ های زئولیت HZSM-5 مزوروزنه که به روش عملیات سیلیس ­زدایی در محیط قلیایی با استفاده از محلول NaOH در غلظت­ های 2/0 و M 5/0 و همچنین مخلوطی از محلول بازی NaOH/TPAOH (غلظت M 5/0) با نسبت­ های مولی 6/0، 4/0، 2/0، 0 =­R=TPAOH/(NaOH+TPAOH)، در دمای oC 75 به مدت h 5/2 آماده سازی شده ­اند، مورد بررسی قرار گرفت و نتیجه ها با زئولیت میکروروزنه مادر مقایسه شد. مشخصه های جاذب­ های آماده سازی شده با آنالیزهای XRD، BET، FE-SEM و FT-IR تعیین شدند. نتیجه ها نشان داد نسبت ­های گوناگون محلول NaOH/TPAOH در عملیات سیلیس ­زدایی نقش مهمی در جذب ترکیب های گوگردی بازی می­ کنند. در مقایسه با زئولیت میکروروزنه مادر، جاذب HZSM-5 مزوروزنه شده با غلظت M 5/0 و نسبت مولی 4/0= (NaOH+TPAOH)/TPAOH، تشکیل مزوروزنه ­های درون­بلوری باریک و یک دست بدون تخریب شدید در ساختار بلور را تضمین می­ کند، که منجر به ارایه بهترین عملکرد گوگردزدایی جذبی، شامل بالاترین میزان ظرفیت جذب تیوفن و دی­ بنزوتیوفن به ترتیب با مقدارهای 6/16 و mg/g 7/6 شد. در همین راستا، تأثیر دما بر روی این جاذب در جذب ترکیب گوگردی تیوفن مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه ها نشان داد با افزایش دما میزان جذب ترکیب گوگردی تیوفن افزایش می­ یابد و در دمای  65 به بیش ترین میزان mg/g 4/18 می ­رسد. مطالعه های ترمودینامیکی نشان داد فرایند جذب گرماگیر است. مدل ­های سینیتیک جذب ترکیب های گوگردی از معادله شبه مرتبه اول پیروی کرد (99/0= R2).

هدف از این پژوهش ، بررسی کارایی کاتالیست شکل ­دهی شده وانادیم بر پایه زئولیت Y در گوگرد زدایی تلفیقی اکسایشی-جذبی سوخت مدل دارای ppm 1000 از دی­ بنزوتیوفن (DBT) در یک فرایند پیوسته بستر ثابت است. فرایند شکل ­دهی با روش اکستروژن و به کمک 50 درصد وزنی پیوند دهنده بوهمیت صورت گرفت. وانادیم به دو صورت: پیش (کاتالیست VZB(50)) و پس از شکل ­دهی (کاتالیست V/ZB(50)) بر روی پایه تلقیح شد.کاتالیست های سنتز شده با استفاده از آنالیزهای گوناگون مورد ارزیابی قرار گرفت. نتیجه های به دست آمده نشان داد که سطح ویژه و حجم تخلخل­ های زئولیت پس از شکل­دهی کاهش یافت. ولی استفاده از بوهمیت به عنوان پیوند دهنده باعث افزایش چشم­گیر حجم تخلخل­ های مزو شد. فعالیت اولیه کاتالیست VZB(50) در حذف DBT از سوخت مدل به دلیل سطح ویژه، حجم مزوروزنه و خاصیت اسیدی بالاتر، بیش تر از کاتالیست V/ZB(50) بود. اما به دلیل پراکندگی یکنواخت ­تر وانادیم در نمونهV/ZB(50)، فعالیت آن در طول 5 ساعت واکنش به تقریب پایدار بود. در حالی­ که فعالیت کاتالیست VZB(50) به دلیل لیچینگ فاز فعال وانادیم افت پیدا کرد. مقایسه کارایی کاتالیست ها با شکل­ های هندسی گوناگون نیز نشان داد که استفاده از اکسترودهایی با سطح مقطع غیردایره­ای به دلیل فراهم کردن سطح بیش تر در واحد حجم یکسان پیشنهاد مناسبی است. در آزمایش ­های صورت گرفته میزان حذف %82 از DBT در شرایط ملایم مورد استفاده در فرایند تلفیقی اکسایشی-جذبی به دست آمد.

جداسازی بر اساس جذب مولکول های هیدروژن و دوتریم در مخلوط دوتایی آ ن ها، توسط پانزده زئولیت گوناگون در دمای K77 و فشار محیط با استفاده از روش شبیه سازی کلاسیکی مونت-کارلو بندادی بزرگ شبیه سازی شد. برای شبیه سازی گازهای هیدروژن و دوتریم از مدل سه جایگاهی آن ها استفاده شد تا اثر دمای K77 در نظر گرفته شود. فاکتور جداسازی بر اساس مقدار جذب سطحی گازها هیدروژن و دوتریم، احتمال توزیع انرژی در روزنه ها زئولیت ها و انرژی های بین مولکولی، الکترواستاتیکی، واندروالسی و میانگین انرژی کل سامانه ها محاسبه شدند. از نتیجه های این پژوهش ، می توان نتیجه گرفت که برخی از زئولیت ها مانند زئولیت های VSV، ZON، ACO و EUO توانایی بهتری در جداسازی مولکول های هیدروژن و دوتریم با مقدارهای ضریب جداسازی بین 28/1 تا 46/1 دارند. همچنین دما به عنوان عامل ترمودینامیکی و نیز شیمی روزنه های نانومتری زئولیت ها و تنوع شکل روزنه ها در یک نوع زئولیت می تواند بر جذب سطحی گازها و در نتیجه در جداسازی آن ها مؤثر واقع شود.

آب­زدایی از ترکیب های آلی به منظور دستیابی به فراورده باارزش و دارای خلوص بالا، یکی از مهم­ترین بخش­ های صنایع شیمیایی محسوب می شود. در این پژوهش غشاهای ماتریس آمیخته متشکل از پلی وینیل الکل و فاز معدنی ZIF-8  اصلاح شده با سورفکتانت کاتیونی CTAB با هدف بهبود عملکرد آب زدایی از ایزوپروپانول در فرایند تراوش تبخیری مورد ارزیابی قرار گرفت. نانوذره­ ها و غشاها با استفاده از روش­ های طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه، جذب-واجذب گاز، وزن سنجی گرمایی، پراش اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی مشخصه­ یابی شدند. تصویرهای میکروسکوپی نشان داد که حضور CTAB ریخت شناسی نانوذره ­های ZIF-8 را از RD به TRD تغییر داد. اثر بارگذاری ذره­ های ZIF-8 اصلاح نشده از 1 تا 10 درصد وزنی در غشاها بر عملکرد جداسازی خوراک ایزوپروپانول دارای wt% 10 آب در دمای ˚C30 بررسی شد. سپس بر اساس ترکیب درصد بهینه یافت شده، عملکرد جداسازی غشای ماتریس آمیخته دارای wt% 5 نانوذره­ های اصلاح شده با سورفکتانت ارزیابی شدکه با ارایه شار تراوش یافته kg/m2h 942/0 و ضریب جداسازی 174، نشان از موفقیت در دستیابی به عملکرد بهتر در مقایسه با غشاهای پلیمری خالص و ماتریس آمیخته بدون اصلاح داشت.

هدف از این پژوهش ، مدل سازی راندمان حذف سفیکسیم به روش فنتون و با استفاده از شبکه عصبی است. ﺷﺒﮑﻪﻋﺼﺒﯽ ﻣﺼﻨﻮﻋﯽ ﺗﻮاﻧﺎﯾﯽ ﺑﺎﻻیی در ﭘﯿﺶﺑﯿﻨﯽ نتیجه های ﺗﺠﺮﺑﯽ دارد. در این مدل سازی مقدار هیدروژن پراکسید، کاتالیست  آهن، مدت زمان حذف سفیکسیم، غلظت اولیه سفیکسیم وpH  پارامترهای ورودیﻫﺎی ﺳﯿﺴﺘﻢ و درﺻﺪ حذف سفیکسیم به ﻋﻨﻮان ﺧﺮوﺟﯽ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪه است. ﺷﺎﺧﺺﻫﺎی ﻋﻤﻠﮑﺮد شامل: مجموع مربع های خطا (SSE)، جذر متوسط مربع های خطا (RMSE)، ضریب تعیین تعدیل شده () و ضریب تعیین   در تعیین تعداد نرون­ های بهینه میانی به کار رفته است. با توجه به نتیجه های به دست آمده، مدل شبکه عصبی توانست بازده جذب را با تابع انتقال تانژانت سیگموییدی در لایه پنهان و تابع انتقال محرک خطی در لایه خروجی پیش بینی کند.  همچنین نتیجه های مدل سازی شبکه عصبی با  اﻟﮕﻮرﯾﺘﻢ ﻟﻮﻧﺒﺮگ-ﻣﺎرﮐﻮآرت نشان داد که شبکه­ با چیدمان  1-13-5 (5 نرون در لایه ورودی،13 نرون در لایه پنهان و 1 نرون در لایه خروجی) بهترین نتیجه را در پیش بینی خروجی­ و ﺣﺪاﻗﻞ ﺧﻄﺎ دارا می باشد. ضریب همبستگی ﻣﺪل ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ﻗﺴﻤﺖهای آﻣﻮزش، اﻋﺘﺒﺎرسنجی و ﺗﺴﺖ ﺑﻪ ﺗرتیب 99436/0، 99993/0 و 96901/0 به دست آمد که این نتیجه ها حاکی از دﻗﺖ زیاد روش ﺷﺒﮑﻪ ﻋﺼﺒﯽ ﻣﺼﻨﻮﻋﯽ در ﭘﯿﺶﺑﯿﻨﯽ دادهﻫﺎی آزمایشگاهی حذف سفیکسیم از محلول آبی است. برای پیش بینی روند تغییرها از ابزار شبکه عصبی در نرم افزار MATLAB استفاده شده است.

از آن جایی که ذخایر نفتی در حال اتمام بوده و یا دارای مقدارهای محدودی می باشند، بنابراین منابع نوین انرژی از جمله زیست­ توده، بایستی مورد بررسی قرار گیرند. سلولز یکی از اجزای اصلی زیست­ توده است، بنابراین لازم است که پیرولیز آن به صورت جداگانه مورد بررسی قرار بگیرد، تا میزان تأثیر آن، در شرایط گوناگون بر فراورده ها مشخص شود. شرایط عملیاتی مانند دما، سرعت گرمایش، فشار، زمان ماند، کاتالیست و ... بر فراورده های به دست آمده از پیرولیز سلولز تأثیر شایان توجهی دارند. در اینجا تأثیر کاتالیست زئولیت A4 به ­عنوان یکی از کاتالیست های رایج در پیرولیز سلولز مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، در یک  راکتور با اندازه های آزمایشگاهی، 15 گرم از سلولز بارگذاری شد و پیرولیز نمونه ها در دمای 500 درجه سلسیوس و فشار اتمسفریک انجام پذیرفت. نتیجه ها نشان داد که کاتالیست زئولیت A4، باعث افزایش میزان چار از %83/9 به %25/12 و کاهش میزان گاز از %05/37 به %83/33 شد. این در حالی است که میزان تار تغییر چندانی نداشت (53% ~). کاهش فراورده های گازی و همچنین افزایش چار، نشان­دهنده­ پلیمریزاسیون مولکول های فرار تولیدی در فرایند پیرولیز کاتالیستی بود. نتیجه های به دست آمده از آنالیز گاز تولیدی در پیرولیز نشان داد که، گاز به دست آمده شامل CO و CO2 بود که از ترکیب های اکسیژن ­دار موجود در سلولز تولید شدند. بر اساس نتیجه ها، فراورده تار به دست آمده از پیرولیز سلولز، شامل دو گروه آروماتیکی و آلیفاتیکی بود که در صورت عدم استفاده از کاتالیست زئولیت A4، میزان آلکان­ها کاهش یافت. بر اساس نتیجه های آنالیز نمونه­ های چار، اکسیژن­زدایی و پلیمریزاسیون در حضور کاتالیست بیش تر رخ داد. بر اساس نتیجه های آنالیز کاتالیست نیز مقداری کک بر روی کاتالیست تشکیل شد.

در این پژوهش ، تأثیر کاتالیست زئولیت بر فرایند مخلوط چوب صنوبر و تایر زائد خرد شده بررسی شد. بدین منظور، در یک  راکتور با اندازه های آزمایشگاهی، 15 گرم از نمونه بارگذاری شد و پیرولیز نمونه ها در دمای  500 و در فشار اتمسفریک انجام پذیرفت. نتیجه ها نشان داد که کاتالیست زئولیت می‏ تواند مشخصه های فراورده های تولیدی را تغییر دهد. در مورد فراورده های گازی، کاتالیست باعث کاهش میزان مونوکسید کربن و دی اکسید کربن شد. نتیجه های آنالیز فراورده مایع نشان داد که آروماتیک های سبک مانند اتیل بنزن و ترکیب های خطی سبک مانند آلکان ‏ها شامل اکتان، هگزا‏‏ن و... در مایع موجود بود. با افزودن کاتالیست زئولیت به محیط واکنش، مقدارهای ترکیب های ذکر شده به طور قابل ملاحظه ای تغییر کرد. به عنوان نمونه مقدار آلکان ها کاهش پیدا کرد. نتیجه های آنالیزها نشان دهنده این بود که به تقریب کاتالیست تأثیری بر روی تشکیل موم نداشت. آنالیز چوب صنوبر، تایر زائد و نمونه های چار تولید شده در پیرولیز گرمایی و کاتالیستی نشان داد که دو نمونه چار ویژگی هایی همانندی دارند، اما تفاوت شدت در مشخصه های باندهای گوناگون، نشان از متفاوت بودن تعداد گروه های عامل شیمیایی در نمونه های چار را دارد. آنالیز کاتالیست ها نشان داد که به دلیل افزایش کم مقدار کربن، می توان نتیجه گیری کرد که میزان خیلی کمی کک بر روی کاتالیست نشسته است.

جداسازی اتان از اتیلن به عنوان یک فراورده مهم صنعتی برای دستیابی به اتیلن خالص، در صنعت از اهمیت بالایی برخوردار است.  در این مطالعه، محاسبه و بررسی آزمایشگاهی ضریب نفوذ مولکولی گاز اتان در حلال نرمال متیل پیرولیدون با استفاده از داده­ های افت فشار در مدت زمان مشخص 12 ساعت و روش گرافیکی شیخا انجام شده ­است. با استفاده از ضریب های نفوذ مولکولی به دست آمده به بررسی تأثیر دما و فشار بر سامانه پرداخته شد. همچنین برای تایید یافته ­ها از معادله ­های وایلک- چانگ ، دیاز و روش تحلیل آماری استفاده شده است. با ­توجه به مشاهده ها و نمودارهای به دست آمده می ­توان نتیجه گرفت که با افزایش دما و فشار، ضریب نفوذ مولکولی گاز اتان در حلال  افزایش می­ یابد. همچنین مشاهده شد که ضریب نفوذ مولکولی گاز اتان در فشارهای پایین با افزایش دما تغییر زیادی نداشته ولی با افزایش فشار، افزایش دما به خوبی اثر خود را بر ضریب نفوذ مولکولی نشان می دهد. ضریب های نفوذ مولکولی محاسبه ­شده توسط معادله وایلک-چانگ همپوشانی قابل قبولی با معادله شیخا نداشته است در حالی که، در معادله تجربی دیاز ضریب های نفوذ مولکولی مطابقت بسیار خوبی با معادله شیخا نشان می­دهند. نتیجه های به دست آمده از تحلیل آماری نشان داد که اگر چه با افزایش دما و فشار ضریب نفوذ مولکولی گاز اتان در حلال افزایش می­ یابد ولی تأثیر افزایش فشار بر نفوذ گاز در حلال از تأثیر دما بیش تر است. همچنین تأثیر اثر متقابل دما و فشار بر ضریب نفوذ مولکولی گاز اتان اگر چه کم است ولی وجود داشته و بر نفوذ گاز در حلال تأثیر می گذارد.

در این پژوهش الگوهای جریان در شش سامانه جریان مایع-مایع شامل کلروفرم/بوتیل­استات/اتیل­استات/کروسن/بوتانول/اکتانول-آب در یک سامانه افزایش­ مقیاس ­یافته­ میکروفلوئیدیک مورد مطالعه قرار گرفت. سه الگوی جریان اصلی شامل اسلاگ، قطره­ای و موازی در میکروکانال­ های موازی مشاهده شد. الگوی جریان یکنواخت با درصد غیر یکنواختی کم تر از 10 درصد در میکروکانال­ های موازی نشان دهنده­ کیفیت بالای میکروکانال­ ها و افزایش­ مقیاس موفق در سامانه یاد شده دارد. با تحلیل الگوهای جریان گوناگون، الگوی جریان موازی با جداسازی کامل فازی به عنوان الگوی جریان ایده­آل برای انجام آزمایش ­های جداسازی انتخاب شد. با استفاده از سامانه آب-کلروفرم و اترتاجی  بالاترین درصد استخراج در میان حلال­ های آلی و اترهای تاجی گوناگون به دست آمد. اثر غلظت کلسیم، غلظت اترتاجی و pH با استفاده از سامانه یاد شده بر روی جداسازی کلسیم بررسی و شرایط بهینه جداسازی با استفاده از روش سطح پاسخ محاسبه شد. محاسبه­ بازده استخراج در شرایط بهینه با استفاده از زنجیره­ سه­ تایی میکروفلوئیدیک نشان می ­دهد درصد جداسازی در مدت زمان حدود 5/3 ثانیه به بیش از 60 درصد از غلظت تعادلی می­رسد. اضافه کردن مایع یونی  به حلال­ های آلی نشان می ­دهد که بهبودی شگرفی در میزان استخراج کلسیم در مورد ترکیب بوتیل استات و  ایجاد می شود. بنابراین جداسازی کلسیم به کمک ترکیب یاد شده با استفاده از زنجیره­ سه­ تایی میکروفلوئیدیک انجام شد. محاسبه­ زمان اقامت در زنجیره­ سه ­تایی میکروفلوئیدیک در این حالت نشان می ­دهد که در مدت زمان اقامت حدود 6/1 ثانیه می­ توان به بیش از 95 درصد از غلظت تعادلی رسید.

در این مطالعه غشاهای شبکه مرکب حمایت شده با پلی­ اترسولفون و پلی­ اتر سولفون سولفونه شده برای جداسازی آب از مخلوط آبی ایزوپروپانول تهیه شده­ اند. غشاهای ساخته شده شامل یک زیرلایه متخلخل از جنس پلی­ اتر­سولفون و یک لایه­ نازک کامپوزیتی از پلی وینیل ­الکل و نانولوله ­های تیتانیومی می باشند. در واقع، به منظور ساخت لایه­ بالایی انتخاب گر این غشاها، نانولوله­ های تیتانیومی سنتز شده به روش هیدروترمال در پلی­ وینیل ­الکل توزیع شده­ اند. همچنین برای بررسی تأثیر زیرلایه بر عملکرد جداسازی غشاها و مقاومت­ های انتقال جرم، سولفوناسیون پلی اترسولفون انجام گرفته است. سپس عملکرد جداسازی غشاهای تهیه شده در تراوش تبخیری خوراک آبی شامل 90 درصد وزنی ایزوپروپانول در دمای °C 50  ارزیابی شده است. نتیجه ها دلالت داشته ­اند که ضخامت زیرلایه و ویژگی های شیمیایی آن تأثیر به سزایی بر نتیجه های جداسازی داشته است. در واقع کاهش اختلاف آب دوستی بین زیرلایه و لایه­ بالایی غشاها، موجب تشکیل لایه مرزی مشترک بدون نقص و ایده­آل بین دو قسمت تشکیل­ دهنده غشاها شده است. همچنین وجود گروه های سولفونه در لایه­ مرزی مشترک، تشکیل پیوندهای هیدروژنی بین گروه های هیدروکسیل لایه­ بالایی و گروه های سولفونه­ لایه حمایت ­کننده و  بهبود سازگاری بین لایه­ های غشاها باعث چسبندگی بیش تر این لایه­ ها شده است. در نتیجه،  انتقال جرم گزینشی آب در عرض غشاهای پلی­ وینی­ الکل شده است. همچنین نتیجه های به دست آمده نشان داده است که زیرلایه حمایت کننده علاوه بر تامین استحکام فیزیکی غشاها، به عنوان یک مقاومت انتقال جرم نیز بر جداسازی آب و الکل اعمال نموده است. نتیجه های مشاهده شده نشان داده است که غشاها شامل 4 درصد وزنی نانولوله که توسط زیرلایه پلی اترسولفون سولفونه شده تهیه شده اند مشخصه جداسازی 4828 و شار kg/m2h  29/0 را در جداسازی آب از مخلوط 90 درصد وزنی ایزوپروپانول نشان داده اند.

فناوری پلاسما یکی از نوی نترین روش های استفاده شده برای تولید انرژی و امحاء پسماند است. اضافه شدن فناوری پلاسما به گازی سازی روش نوینی برای مدیریت پسماندها به وجود آورده است. اما فرایند گازی سازی پلاسمایی یکی از فرایندهای ترموشیمیایی پیچیده ای است که واکنش های زیادی به طور هم زمان در آن اتفاق می افتند به همین سبب مطالعه نظریه این فرایند بسیار دشوار است اما داشتن نتیجه های تقریبی و شبیه سازی شده پیش از راه اندازی و اجرای سامانه مناسب این فرایند برای پسماند زیست توده بسیار ضروری است؛ تا از هزینه های اجرا و زمان بکاهد. برای مطالعه این فرایند پیچیده مدلی بر اساس کمینه سازی انرژی آزاد گیبس در محیط نرم افزار اسپن پلاس توسعه داده شده است. مدل ایجاد شده با نتیجه های گزارش شده در منابع علمی مورد ارزیابی قرار گرفت که اعتبار لازم را برای بررسی پارامترهای اجرایی مهم مانند دما، نسبت هم ارزی و نسبت بخار بر اجزای سین گاز کسب کرد. بیش ترین مقدار تولید هیدروژن برای بخار به عنوان عامل گازی ساز و در دمای 900 درجه سلسیوس به دست آمد و همچنین نسبت هم ارزی بیش ترین اثر را در مقدار ارزش گرمای گاز از خود نشان داد.

هدف از مطالعه حاضر بررسی تجربی انتقال گرما در فروسیال Fe3O4/آب در یک کانال با سطح مقطع مربعی با اندازه های 8/0 متر× 01/0 متر ×01/0 متر  تحت تأثیر انرژی گرمایی کل یکنواخت در جریان آرام در حضور میدان مغناطیسی بیرونی محلی می باشد. بررسی عدد ناسلت محلی فروسیال با کسرهای گوناگون حجمی (5/0% و 1%) و در حضور میدان مغناطیسی و تحت تأثیر شارهای گوناگون گرمایی متفاوت (30، 7/86، 95/229، 65/433، 51/573 وات) انجام می شود. گرما به طور کاملا یکنواخت و بر همه سطوح کانال اعمال می شود. انرژی گرمایی کل، میدان مغناطیسی محلی و درصد حجمی فروذره ها بر عدد ناسلت به طور هم زمان و جداگانه بررسی می شود. در اعمال میدان مغناطیسی محلی بیرونی بر جریان فروسیال تا 33/1 برابر افزایش در عدد ناسلت و در استفاده از فروسیال تحت تأثیر میدان مغناطیسی محلی بیرونی نسبت به آب خالص تا 36/1 برابر افزایش مشاهده می شود. این مقدارهای بیشینه در فروسیال با درصد حجمی 1% و در کم ترین انرژی گرمایی کل اعمالی یعنی 30 وات اتفاق می افتد. این نتیجه ها نشان می دهد که استفاده از فرو ذره های Fe3O4 و میدان مغناطیسی اعمالی بیرونی به طور هم زمان تأثیر هم افزایی بر افزایش عدد ناسلت دارند.

در عصر حاضر، ضرورت ذخیره سازی انرژی با توجه به کاربردهای گسترده آن، امری مهم و حیاتی محسوب می شود. باتری های جریانی اکسایشی کاهشی وانادیومی باقابلیت ذخیره سازی انرژی در اندازه های کلان، یکی از مهم ترین فناوری های الکتروشیمیایی به روز در جهان به شمار می آیند. طراحی خاص این باتری ها امکان افزایش ظرفیت ذخیره سازی تا مقدارهای بسیار بالا را فراهم نموده است. ازاین رو از این فنّاوری به عنوان تأمین کننده برق شهرها در آینده ای نه چندان دور یاد می شود. در این پژوهش، ساخت، توسعه و شبیه سازی باتری جریانی وانادیومی به منظور طی کردن گامی مهم در برای دست یابی به دانش فنی این فنّاوری امیدبخش ذخیره سازی، موردنظر بوده است. در این خصوص نخست ساختار سل طراحی شده، معرفی شده است و روش انتخاب مواد و آماده سازی اولیه باتری برای راه اندازی شرح داده شده است. از سوی دیگر مدل ریاضی حاکم بر این سامانه ارایه شده است. پس ازآن و در گام پسین، بررسی تجربی و عددی عملکرد سامانه با اعتبارسنجی شبیه سازی انجام شده، دنبال شده است. بررسی و تحلیل عملکرد سیکلی، راندمان سامانه، اثر دانسیته جریان، اثر غلظت الکترولیت، روش توزیع فشار و توزیع سرعت الکترولیت ازجمله دیگر موارد موردتوجه در این پژوهش بوده است. مدل ریاضی ارایه شده و شبیه سازی انجام شده در این پژوهش با مقدار متوسط خطای 92/4% بر داده های تجربی چرخه های شارژ و تخلیه در دانسیته های جریان mA/cm2 40 و mA/cm2 60 منطبق شده است. نتیجه های به دست آمده از عملکرد سیکلی باتری نشان داد که متوسط راندمان کولنی سامانه در دانسیته های جریان mA/cm2 40، mA/cm2 50 و mA/cm2 60 به ترتیب برابر 25/90%، 45/92%، و 35/94% بوده است. در غلظت mol/L 1 و شدت جریان mL/min 40، ظرفیت ذخیره سازی mA.h  133 با افت فشار Pa 2400 به دست آمده که نشان دهنده عملکرد مناسب هیدرودینامیکی و سینتیکی سامانه طراحی شده است.

در این مقاله، آنالیز تعادل ترمودینامیکی فرایند ریفورمینگ خشک متان، به منظور افزایش میزان انتخاب‎پذیری هیدروژن، حذف کربن و تنظیم نسبت H2/CO، توسط نرم­ افزار اسپن­پلاس انجام شد. محاسبه های تعادلی با به ­کارگیری روش حداقل­ سازی انرژی آزاد گیبس صورت گرفت. تأثیر نسبت مولی CO2/CH4 (0-6)، فشار ( bar20- 5/0) و دمای واکنش (K300-1100) بر روی میزان تبدیل تعادلی، انتخاب­ پذیری فراورده ها و تشکیل کربن ارزیابی شد. نتیجه های به دست آمده نشان داد که افزایش دما و کاهش نسبت مولی CO2/CH4  تأثیر مثبتی برروی میزان انتخاب­ پذیری هیدروژن دارد، به طوری که  در نسبت مولی کم تر از یک CO2 /CH4  و بازه دمایی بالای K 1000، میزان انتخاب­ پذیری هیدروژن به مرز 100 درصد می رسد. در مقابل، با افزایش فشار در دمای ثابت، از میزان انتخاب پذیری هیدروژن کاسته می شود و این امر بیانگر تأثیر منفی فشار بر میزان انتخاب پذیری هیدروژن است. کربن اصلی­ ترین فراورده جانبی ناخواسته فرایند ریفورمینگ خشک متان است که به منظور بهینه­ سازی شرایط عملیاتی، حذف آن ضروری است. در نسبت 6-1 = CO2/CH4، با افزایش دما و به ­ویژه در بازه دمایی K300-1000، میزان تشکیل کربن با سیر نزولی رو به کاهش است، اما با  افزایش فشار، میزان تولید کربن روند صعودی دارد. علاوه ­بر این، تنظیم نسبت H2/CO  گاز سنتز  به منظور استفاده در فرایندهای گوناگون مورد بررسی قرار گرفت که می­ توان با تغییر نسبت CO2/CH4   و تغییرهای فشار و دما به مقدار دلخواه رسید. نتیجه ها حاکی از آن است که بازه دمایی K1000 - 1100، نسبت مولی 5/1-1 = CO2/CH4  و بازه فشار bar 1 - 5/0، شرایط عملیاتی بهینه برای تولید هیدروژن به روش فرایند ریفورمینگ خشک متان است.

درک کافی از سوزش پایدار و کنترل عملکرد در موتورهای پیشرانه مایع، مستلزم شناخت کافی از شرایط محفظه احتراق، سلسله واکنش های شیمیایی (سینتیک احتراق پیشرانه) و متغیّرهای ترموفیزیکی متکّی بر آن است. بدین منظور پس از بررسی معادله های حاکم و شبیه سازی محفظه احتراق بر پایه دینامیک سیالات، محاسبه هایی در نسبت های هم ارزی گوناگون، چگونگی توزیع دما، سرعت واکنش شیمیایی و کسر جرمی گونه های شیمایی، به عنوان شالوده کار و نمایان گر چالش های طراحی محفظه احتراق و سامانه های مرتبط با آن مطرح می شود. نتیجه های شبیه سازی به خوبی بسیاری از ویژگی های پیشرانه مایع هیدروژن- اکسیژن و متان- اکسیژن را پیش بینی و توجیه می نماید. برای پیشرانه متان- اکسیژن به دلیل تولید کربن مونوکسید در نسبت های بالای سوخت به اکسیدکننده و بالا بودن آنتالپی تشکیل آن، افت تکانه ویژه، دما و سرعت واکنش شیمیایی پیشرانه در محفظه احتراق مشاهده می شود. دما در محفظه احتراق و ناحیه های نزدیک پاشنده ها برای این پیشرانه در نسبت هم ارزی یک، بسیار بیش تر از پیشرانه هیدروژن- اکسیژن است که دمای زیادتر منجر به آسیب جدی به دیواره محفظه احتراق، سامانه انتقال پیشرانه و پاشنده ها می شود. همچنین با بهبود طراحی نازل می توان انرژی گرمایی گازهای محفظه احتراق را به انرژی جنبشی و سرعت تبدیل نمود و تکانه ویژه تولیدی را افزایش داد.

هدف از این مقاله طراحی یک  راکتور زیستی یا فرمانتور مجهز ­­­­­­­­­­­­­­­­­به تکنولوژی پردازش تصویر ­­­­­­­­­­­به صورت بلادرنگ با امکان بررسی حجم و تعداد حباب های موجود در ظرف  راکتور زیستی می باشد تا  امکان کنترل لحظه ای و دقیق به منظور رشد میکروارگانیسم ها را فراهم می نماید. در  راکتور زیستی یاد شده شرایط بهینه ای برای رشد میکروارگانیسم ها مانند قارچ و باکتری و مخمر فراهم شده و کشت سلول های جانوری و گیاهی در آن به راحتی انجام می شود. استفاده از این  راکتور زیستی به میکروارگانیسم ها این امکان را می دهد که پیش از انتقال به مرحله تولید بیش از ده نسل رشد کنند. علاوه بر کنترل حجم حباب های هوا، پارامترهای دما، CO2، دور موتور، مقدار اکسیژن و pH و پارامترهای دیگر نیز مدام در حال کنترل شدن است. در  راکتورهای زیستی اندازه گیری حباب های ایجاد شده در ظرف دارای اهمیت فراوانی است این اهمیت از این جهت دیده می شود که سبب ایجاد نسل های گوناگونی از سلول ها در  راکتور زیستی می شود، زیرا حباب های ایجاد شده وظیفه رساندن اکسیژن به میکروارگانیسم های موجود و نیز هم زدن محیط و همگن سازی آن را برعهده دارند که این امر موجبات رشد و تکثیر مناسب میکروارگانیسم ها را فراهم می کند. در مدل های همانند پیشین امکان اندازه گیری مقدار هوای موجود در ظرف و کنترل همگن بودن محیط در لحظه وجود نداشته که این ضعف به کمک این شیوه بر طرف می شود. در این مقاله درگام اول به کمک دوربین تصویرهای لحظه به لحظه به عنوان داده ورودی ضبط شده در گام پسین تصویرها پردازش شده و درگام آخر تصویرهای پردازش شده به کمک شبکه های عصبی به عنوان خروجی ایجاد می شود. حجم و مقدار و نسبت پراکندگی حباب ها در ظرف و نتیجه های شبیه سازی کارایی روش پیشنهادی را نشان می دهد.