شیمی و مهندسی شیمی ایران
سال:1399 | دوره:39 | شماره:1 (پیاپی 95) |تعداد مقالات:25

امروزه در پزشکی و دارورسانی از نانوکامپوزیت های پایه پلیمری استفاده می شود در این بین نانوکامپوزیت های غیر سمی، سازگار با محیط زیست و دارای ویژگی های ویژه در رهایش دارو از اهمیت به سزایی برخوردار هستند. در این پژوهش مقداری نانو کامپوزیت های نوین بر پایه پلی استر با استفاده از نانو ذره های نقره/ نشاسته-پلی (دی فنیل سولفونیل فتالات) تهیه شد. ساختار و ریخت شناسی این نانو کامپوزیت ها با استفاده از طیف های FT-IR، XRD، DLS و FE-SEM بررسی شد. طیف های FT-IR تشکیل آلیاژ پلیمری و نانو کامپوزیت را تأیید می کنند. تصویرهای SEM نشان می دهند که نانو ذره های نقره در ماتریس پلمیری پخش شده اند. میزان جذب آب و انتشار دارویی این نانو کامپوزیت ها بر اساس مقدارهای گوناگون از نانو ذره های نقره بررسی شد. آلیاژ پلیمری نشاسته-پلی (دی فنیل سولفونیل فتالات) بیش ترین مقدار تورم را داشت و همچنین بارگیری و رهایش دارو در نانو کامپوزیت ها به طور تقریبی با افزایش مقدار نانو ذره های نقره کاهش یافته است. نانو کامپوزیت نوین هم به دلیل داشتن ذره های نانو نقره که ویژگی ضد میکروبی و دارویی دارد و هم به دلیل رهایش ویژه می تواند به عنوان یک حامل مؤثر دارویی باشد.

در این مطالعه، نانوبلورک های مکعبی ذره های نقره با روش نانوفیتوسنتز و بهره گیری از متابولیت های ثانویه موجود در عصاره متانولی برگ های زالزالک سیاه سنتز شدند. ساختار، خواص و ویژگی های نوری نانو ذره های تولید شده به وسیله میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف سنجی فروسرخ (FT-IR) و فرابنفش/ مرئی(UV/Vis) بررسی و مشخصه یابی شدند. اثر ضد باکتریایی نانومکعب های نقره به دست آمده، به صورت جداگانه و مخلوط با تتراسایکلین در برابر چهار باکتری گرم مثبت و منفی به روش انتشار دیسک مورد ارزیابی قرار گرفت. نتیجه ها نشان می دهد که بیش از 80 درصد نانوبلورک ها دارای اندازه حدود 15-35 نانومتر و ساختار مکعبی دارند. بررسی زیستی نشان داد که این نانوذره های نقره ساخته شده با روش نانوفیتوسنتز، تأثیر خوبی در برابر رشد باکتری ها دارند و موجب تقویت اثر ضد باکتریایی آنتی بیوتیک تتراسایکلین می شود. افزایش قدرت بازداری رشد باکتری ها توسط این نانوبلورها، با ساختار مکعبی آن ها ارتباط دارد. همچنین روش نانوفیتوسنتز برای ساخت نانوذره ها، یک روش به صرفه، سریع، دوست دار طبیعت و سنتز سبز بوده و شرایط بهینه برای تولید نانوذره ها فراهم می سازد.

سنتز ذره های کبالت آلومینات (CoAl2O4) نانو ساختار با موفقیت توسط یک روش حالت جامد تک مرحله ای با استفاده از مواد اولیه AlCl3, CoCl2 و Al(NO3)3. 9H2O در نسبت مولی استوکیومتری 1: 2 از Co: Al انجام شد. این واکنش ها در دماهای 700، 800 و 900 درجه سلسیوس به مدت 10 ساعت انجام شدند. مواد سنتز شده توسط فناوری پراش پودر پرتو X (PXRD) شناسایی شدند. نتیجه ها نشان دادند که الگوها دارای ساختار بلوری اصلی CoAl2O4 با گروه فضایی Fd-3m و پارامتر شبکه a=b=c= 10/8005 Å می-باشند. داده های به دست آمده از آنالیز پراش پرتو X نشان دادند که افزایش دمای سنتز نانو مواد به 900 درجه سلسیوس سبب شد تا اندازه بلورک ها کاهش یابد. تصویرهای FESEM نشان دادند که ذره های CoAl2O4 سنتز شده دارای ریخت شناسی کره در اندازه نانو با پراکندگی همگن می باشند. داده ها نشان دادند که در هنگامی که ماده اولیه آلومینیوم نیترات در سنتز نانو مواد استفاده شد، پودر رنگ آبی روشن به دست آمد. بنابراین در سنتز رنگدانه های نانو مواد کبالت آلومینات، در صورتی که رنگ آبی روشن نیاز باشد، با تغییر دما و نوع ماده اولیه می توان به رنگدانه مورد نظر دست یافت. آنالیز طیف سنجی فرابنفش مرئی (UV-Vis) نشان داد که پودرهای CoAl2O4 نانو ساختار دارای ویژگی های جذبی قوی نور در ناحیه نور فرابنفش مرئی می باشند. انرژی های باندگپ مستقیم در گستره های eV 87/82-1/1 می باشند.

روش های گوناگونی برای تهیه نانو ذره های مس (II) اکسید با شکل ها و اندازه های متفاوت در منابع آورده شده است. یکی از روش هایی که به دلیل به دست آمدن فراورده های با خلوص بالا و ساختار کامل به تازگی مورد توجه قرار گرفته است، پیرولیز کمپلکس های مس دارای لیگندهای آلی می باشد. در همین راستا در این کار پژوهشی، نخست دو پیش ماده جدید CuL1 و CuL2 از واکنش نمک مس (II) استات تک آبه با مشتق های آزو-آزومتین H2L1 و H2L2 تهیه و با فناوری های متداول شناسایی شدند. نتیجه های به دست آمده نشان داد که در هر دو کمپلکس، لیگندها به صورت آنیونی و چهار دندانه با اتم های دهنده N و O به مرکز یون مس (II) متصل می شوند. در مرحله بعدی نانوذره های مس (II) اکسید از پیرولیز ساده پیش ماده های یاد شده در دمای ˚ C550 و به مدت 24 ساعت تهیه شدند. نانو ذره های به دست آمده با فناوری های طیف سنجی FT-IR، پراش پرتو ایکس(XRD) و میکروسکوپ روبش الکترونی (SEM) مورد مطالعه و شناسایی قرار گرفتند. بررسی الگوهای پراش سامانه تک فازی با ساختار مونوکلینیک را برای نانو ذره ها مشخص کرد. همچنین مقایسه الگوی های پراش نشان داد که نانو ذره های به دست آمده از پیش ماده CuL2 دارای کریستالیته بالاتر می باشند. سرانجام تصویرهای SEM نشان داد شکل های نانو ذره های به دست آمده از CuL1 کروی و نانو ذره های به دست آمده از CuL2 مکعبی می باشند. نانو ذره های اخیر در مقایسه بسبار ریزتر هستند و تمایل بالایی برای انباشتگی دارند.

یکی از روش های کاهش اندازه تجهیزهای انتقال گرما، افزایش ضریب انتقال گرما جابه جایی سیال پایه است. هدف از این پژوهش تولید گرافن آب دوست و بررسی پتانسیل استفاده از آن در بهبود ضریب انتقال گرما در سامانه آب و اتیلن گلایکول در چرخه سرمایش است. گرافن با استفاده از روش الکتروشیمیایی تولید و پایداری آن درون آب به وسیله بارگذاری نانوذره های سیلیکا افزایش یافت. گرافن تولید شده با آزمون های XRD و FT-IR و تصویرهای SEM و TEM بررسی و تولید موفق آن تأئید شد. درصدهای وزنی گوناگون از گرافن سیلیکا تولید شده شامل 25/0، 5/0، 75/0، 1 و 5/1% به سیال آب/اتیلین گلایکول افزوده شد تا بهبود ضریب انتقال گرمای جابه جایی توسط این نانوسیال در دستگاه آزمایشگاهی طراحی شده، مورد بررسی قرار گیرد. داده های تجربی به دست آمده برای عدد ناسلت و افت فشار در سیال آب خالص محاسبه و با مدل های موجود در این زمینه مقایسه شد و مشخص شد که سامانه به خوبی قادر به پیش بینی نتیجه ها است. سامانه با استفاده از نانوسیال دارای درصدهای گوناگون از گرافن سیلیکا مورد آزمایش قرار گرفت و مشخص شد که با افزودن 1% وزنی نانوذره به سیال پایه ضریب انتقال گرمای جابه جایی حداقل 40% بهبود یافته است؛ این در حالی است که میزان افت فشار ناشی از حضور نانوذره ها نیز حدود 30% افزایش نشان داد. به طور کلی نتیجه های این پژوهش پتانسیل استفاده از نانوسیال آب/اتیلن گلایکول/گرافن سیلیکا را برای استفاده در تجهیزهای انتقال گرمای پشتیبانی می کند.

در این کار ویژگی های ساختاری و الکترونی ترکیب جیوه تلورید در فاز پایدار بلندروی و فازهای فشار بالای هگزاگونال، نمک سنگی، اورتورومبیک و سزیم کلرید مورد بررسی قرار گرفت. محاسبه ها با استفاده از روش شبه پتانسیل در چارچوب نظریه ی تابعی چگالی و با استفاده از بسته ی محاسباتی کوانتوم اسپرسو صورت گرفت؛ و به منظور بررسی تأثیر برهم کنش اسپین مدار بر روی ساختار نواری این ترکیب، در دو فاز بلندروی و هگزاگونال محاسبه ها به صورت نسبیتی کامل انجام گرفت. منحنی های انرژی حجم نشان دادند که ترکیب جیوه تلورید با افزایش فشار از فاز بلندروی به فاز ساختاری هگزاگونال سینابار گذار کرده و سپس با افزایش بیش تر فشار ترکیب به ترتیب به فازهای ساختاری نمک سنگی، اورتورومبیک و سزیم کلرید گذار می کند. محاسبه های ساختار نواری نشان داد که این ترکیب در فاز پایدار بلندروی نیم رسانایی با گاف نواری صفر و در فاز هگزاگونال سینابار نیم رسانایی با گاف کوچک و غیر مستقیم می باشد و محاسبه های نسبیتی کامل، سبب تصحیح های بسیار جزئی بر روی فازهای گوناگون ترکیب جیوه تلورید می شود. هم چنین این محاسبه ها برای سه فاز فشار بالای نمک سنگی، اورتورومبیک و سزیم کلرید ویژگی های فلزی را پیش بینی می کند. شکل چگالی ابرالکترونی ترکیب جیوه تلورید نشان دهنده ی حضور پیوندهای کووالانسی قوی در میان اتم های این ترکیب می باشد.

چشمه رادیواکتیو روی-65 به منظور مصرف های پزشکی، کشاورزی و صنعتی در پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای تولید شد. با توجه به امکانات موجود واکنش 65Cu(p, n)65Zn مورد استفاده قرار گرفت. انرژی باریکه فرودی به وسیله کدهای تالیس0/1 و آلیس 91 و ضخامت هدف با کد Srim 2012 به دست آمد. طبق نتیجه ها، هدف با ضخامت mµ 190 با باریکه پروتونی با انرژی MeV 8/29 و جریان µ A150 به مدت 7 ساعت بمباران شد. سرانجام با روش های شیمیایی مبتنی بر کروماتوگرافی تعویض یونی، جداسازی روی-65 انجام شد و چشمه هایی با فعالیت 402 میکروکوری تهیه شد.

تلاش مبنی بر افزایش بهره تابشی چشمه های نورگسیل آلی از زمینه های مهم پژوهشی روز به شمار می رود. ظرافت، دقت و شرایط بسیار ویژه لایه نشانی، در کنار ماندگاری و بهره تابشی از چالش های مهم فناوری یاد شده محسوب می شود. از سویی توسعه روش های نوین مکانیک کوانتومی همچون نظریه تابعی چگالی (DFT) و دیگر روش های نوین امروزی، امکان شبیه سازی و غربالگری را برای بسیاری از مواد دارای کاربرد صنعتی فراهم کرده است. در این پژوهش با استفاده ازروش تابعی چگالی DFT، کارآمدی دسته ای از مشتق ها 1, 4 بیس(دی فنیل آمینو)بنزن به عنوان یک الگوی شیمی فیزیکی برای کاربرد در سامانه های نورگسیل آلی موسوم به OLED ارایه شد. همچنین، محاسبه های مربوط به بازآرایی الکترون حفره، انرژی یونش و الکترون خواهی در کنار سایر ویژگی های فوتو ولتایی افزون بر تأیید کارآمدی این سامانه ها، اثر کلیدی استخلاف در ویژگی های این ترکیب ها به عنوان لایه انتقال حفره در دیودهای نورگسیل آلی را پیش بینی می نماید.

همان گونه که می دانید مولکول های آسفالتین نقش مهمی در تثبیت امولسیون آب و نفت بازی می کند. در این مطالعه شبیه سازی دینامیکی مولکولی برای بررسی رفتارهای انباشتگی و جهت گیری مولکول های آسفالتین در خلاء، تولوئن، و سطح تماس آب استفاده شد. چگالی و پارامتر حلالیت مولکول های آسفالتین، تولوئن و هپتان محاسبه شد و با داده های شبیه سازی پیشین مقایسه شد. نتیجه های شبیه سازی با داده های موجود توافق خوبی دارند. به منظور بررسی تأثیر ساختار آسفالتین بر رفتار انباشتگی آن ها، شش نوع گوناگون ساختارهای آسفالتین با وزن مولکولی، اندازه زنجیره کربن و هترو اتم گوناگون در ساختار مولکولی آسفالتین انتخاب شد. نخست رفتار مولکول های آسفالتین به طور خالص مورد مطالعه قرار گرفت و مشخص شد که پیوند هیدروژن نقش مهمی در انباشگی مولکول های آسفالتین دارد. افزون بر این، نتیجه های آزمایش کشش سطحینشان می دهد که حضور گروه های OH و NH و نیز هترو اتم در مولکول آسفالتین سبب ایجاد پیوند هیدروژن با مولکول های آب می شود و کاهش کشش سطحی در مقایسه با تولوئن خالص به همراه دارد. ولی از سوی دیگر، اگر مولکول های آسفالتین اتم O و N نداشته باشند، تمایل آن ها برای نزدیکی به سطح آب کم است و در داخل حلال تولوئن پراکنده می شوند.

فناوری چاپ روی صفحه به طور گسترده ای به عنوان ابزاری کارآمد برای تجزیه های الکتروشیمیایی نمونه های زیست محیطی، کیلینیکی و مواد غذایی مورد استفاده قرار می گیرد. در کار حاضر، یک روش ساده و کم هزینه برای تعیین همزمان دوپامین و اوریک اسید با استفاده از تثبیت نانوذره های هسته پوسته مغناطیسی منگنز فریت روی سطح الکترود صفحه چاپی ارایه شده است. همچنین، سنجش الکتروتجزیه ای دوپامین در سطح الکترود اصلاح شده مورد بررسی قرار گرفته است. پاسخ الکترود اصلاح شده در بازه ی غلظت 0/1 تا 0/275 میکرومولار خطی بود و حد تشخیص 2/0 میکرومولار به دست آمد. روش پیشنهادی به طور موفقیت آمیزی برای اندازه گیری دوپامین و اوریک اسید در نمونه های سرم خون و ادرار انسان مورد استفاده قرار گرفت.

از آنجایی که پایش متابولیسم دارو و کنترل کیفیت دارو نقش مهمی در سلامت انسان بازی می کند، بنابراین توسعه روش های آسان، درست و حساس برای آشکارسازی اجزای فعال دارای اهمیت می باشد. روش های متفاوتی برای اندازه گیری دوپامین در نمونه های زیستی ابداع شده است. در این مطالعه، از الکترود صفحه چاپی (SPE) اصلاح شده با نانومیله های منگنز دی اکسید (MnO2) به عنوان یک حسگر الکتروشیمیایی ساده ولی با حساسیت بالا برای شناسایی و اندازه گیری دوپامین در نمونه های حقیقی بهره گرفته شد. رفتار الکتروشیمیایی دوپامین در سطح SPE با استفاده از روش ولتامتری چرخه ای، ولتامتری پالس تفاضلی و کرونوآمپرومتری مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین، با استفاده از روش ولتامتری پالس تفاضلی، منحنی برازش در بازه ی غلظت 0/900-0/1 میکرومولار با حد تشخیص 1/0 میکرومولار به دست آمد.

در این پژوهش، یک پلیمر قالب گیری شده با ملکول برای اندازه گیری فنیل افرین هیدروکلرید ارایه شده است. پلیمر قالب گیری شده ملکولی (MIP) به وسیله الکتروپلیمریزاسون و با به کار بردن 1و 4 فنیلن دی آمین (PE) به عنوان مونومر و فنیل افرین هیدروکلرید(PHE) به عنوان الگو آماده شد. ارزیابی پاسخ حسگر به وسیله مقایسه ی پاسخ الکتروشیمایی پلیمر قالب ملکولی و پلیمر بدون قالب ملکولی (NIP) در محلول پتاسیم فروسانید 0/2 میلی مولار محتوی سدیم سولفات 2/0 مولار، که به عنوان محلول حسگر می باشد، انجام شد. اندازه گیری ها در بازه ی 6/0-تا 8/0+ ولت و با سرعت روبش 50 میلی ولت بر ثانیه انجام گرفت. تعدادی از پارامترها بر پاسخ پروب بهینه شدند و منحنی برازش رسم شد. فنیل افرین هیدروکلرید در بازه ی غلظتی µ M 110-5 خطی بود. حد تشخیص µ M 9/0 بود. این روش برای تعیین فنیل افرین هیدروکلرید در نمونه داروی کلداکس استفاده شد.

امروزه لایه نشانی مواد رسانا و دی الکتریک برای تغییر و بهبود سطح کاربردهای زیادی پیدا کرده است. یکی از روش های رایج برای لایه نشانی مواد دیرگداز مانند اکسیدهای آلومینیم، تیتانیوم و سیلیس استفاده از جت پلاسمای تولید شده در مشعل پلاسما می باشد. در این پژوهش پس از شرح مختصر در مورد ویژگی های مشعل پلاسمای طراحی و ساخته شده نتیجه های اولیه کارکرد آن در لایه نشانی آلومینا با استفاده از گازهای کاری نیتروژن و اکسیژن ارایه می شود. بررسی ریخت شناسی سطح های لایه نشانی شده توسط میکروسکپ الکترونی جاروبی و همچنین طیف های پراش پرتو ایکس نمونه ها تشکیل لایه های آلومینا در اندازه های میکرو و نانو را تأیید می کنند. ویژگی های لایه نشانی نانو پودر آلومینای گاما بر روی دو نوع زیر لایه از جنس فولاد ضد زنگ و شیشه پیرکس به روش اسپری پلاسمایی مورد بررسی قرار گرفت. ویژگی های ریخت شناسی و تغییرهای فازی آلومینا بر روی دو جنس متفاوت زیر لایه با بررسی شکل های میکروسکوپ الکترونی جاروبی و همچنین طیفف های پراش پرتو ایکس مورد مطالعه قرار گرفت. نتیجهه ها نشان می دهند، آلومینای گاما در اثر گرما مشعل پلاسمایی به نوع آلفا تغییر فاز داده است. همچنین میزان نشست ذره ها در زیر لایه فولاد بیش تر از مورد پیرکس می باشد.

در این پژوهش دمای ذوب مایع های یونی بر پایه آنیون بیس(تری فلورومتیل سولفونیل) ایمید با استفاده از داده های تجربی 64 مایع یونی و رویکرد مطالعه ها ارتباط کمی ساختار ویژگی QSPR مدل سازی شد. ساختار مایع های یونی توسط برنامه آووگادرو ترسیم و شکل سه بعدی آن ها توسط میدان نیروی مولکولی مرک بهینه سازی شدند. با استفاده از نرم افزارهای درآگون و پدل توصیف کننده ها محاسبه شدند. پس از کاهش تعداد توصیف کننده هااز الگوریتم کنارد-استون برای تقسیم بندی مایع های یونی به دو دسته آموزشی و ارزیابی بهره گرفته شد. برای انتخاب بهترین دسته از توصیف کننده ها از الگوریتم ژنتیک با تابع برازش فریدمن استفاده شد. سپس با استفاده از روش انتخاب متغیر مرحله ای MLR تعداد بهینه متغییرها تعیین شدند و معادله خطی میان متغییرها به دست آورده شد. مدل های خطی و غیرخطی با استفاده از روش های برازش خطی چندگانه MLR و شبکه عصبی پرسپترون چند-لایه MLP ارایه شدند. مقدارهای ضریب تشخیص R2 و میانگین انحراف نسبی ARD به ترتیب برابر با 787/0، 043/0 برای مدل خطی و 785/0، 0428/0 برای مدل غیر خطی به دست آمد. بنابراین هر دو مدل از دقت یکسانی برخوردار بودند. دامنه کاربرد نیز برای مدل های ارایه شده تعیین شد. همچنین با استفاده از توصیف کننده های به دست آمده، تأثیر ساختار مولکولی در تعیین دمای ذوب بررسی شد.

روغن موتور ها ویژگی های فیزیکی و شیمیایی بسیاری دارند که از آن ها می توان به گرانروی، شاخص گرانروی، نقطه ی اشتعال، نقطه ی ریزش و غیره اشاره کرد. گرانروی یکی از مهم ترین ویژگی های روغن بوده و عامل بسیار مهمی در روغن های صنعتی به حساب می آید، زیرا تمام ویژگی های طراحی شده برای روغن های صنعتی به گرانروی آن ها ارجاع داده می شود. تغییر گرانروی با دما با شاخص گرانروی اندازه گیری و بیان می شود و برای تشخیص نوع روغن، از این شاخص استفاده می شود. هر چه این شاخص گرانروی بزرگ تر باشد نشان دهنده این است که گرانروی روغن نسبت به تغییرهای دما تغییر کم تری دارد. درنتیجه با توجه به اهمیت این شاخص در روغن های روان کننده، و با توجه به این که شاخص گرانروی در روغن موتور ها تابعی از ترکیب شیمیایی روغن است، در این پژوهش، با استفاده از یک فناوری طیف سنجی ساده مثل فروسرخ تبدیل فوریه (FT-IR)، آنالیز روغن موتور ها صورت گرفت، سپس به وسیله ی روش انتخاب متغیر الگوریتم ژنتیک، GA، عدد موج های مهم و تأثیر گذار بر شاخص گرانروی روغن موتور ها مشخص شد و معلوم شد ترکیب های دارنده ی گروه های عاملی آلکیل هالید، آلکن، نیترو، اسید، آلکان، آلکین و الکل بر شاخص گرانروی روغن موتور ها تأثیر گذار هستند. مدل سازی شاخص گرانروی روغن موتور ها به کمک روش برازش خطی چند متغیره (MLR ) صورت گرفت. از روش های پیش پردازش گوناگونی مانند روش متمرکز کردن به میانگین و مقیاس گذاری پیش از روش های MLR وGA-MLR نیز استفاده شد. نتیجه-های به دست آمده از مدل سازی با پارامتر های گوناگونی مانند ضریب برازش (R2 ) و ریشه ی دوم متوسط خطا ها ( RMSE) سنجیده شد. مقدارهایR2 و RMSE به دست آمده با استفاده ازGA-MLR، به ترتیب 998/0و 954 /0 به دست آمدند.

تعیین بازه ی بهینه عملیاتی برای تمامی فرایندها به ویژه فرایندهای غشایی به منظور تصفیه آب تأثیر به سزایی در کاهش هزینه های این سامانه ها خواهد داشت. مهم ترین عامل عملیاتی که امکان تغییر در آن وجود دارد فشار خوراک ورودی به فرایند تصفیه می باشد. در این مطالعه توانایی دو نوع نانوغشای تجاری در کاهش املاح یک نمونه آب زیرزمینی بررسی شد و در ادامه بازه ی بهینه عملیاتی برای دو نانوغشای تجاری NF90 و NF270 تعیین شد. غشاهای استفاده شده ساخت شرکت FILMTEC امریکا بوده و برای تعیین بازه ی بهینه از مدل اقتصادی وربرن استفاده شده است. نتیجه های به دست آمده از این بررسی نشان داد که نانوغشای تجاری NF90 دارای توانایی بالاتری در کاهش املاح از آب بوده (حدود30 درصد بیش تر) و در عوض میزان آب تصفیه شده خروجی از آن به تقریب 50 درصد نانوغشای NF270 می باشد. همچنین بازه ی بهینه برای نانوغشای NF90 فشار خوراک 8 بار و برای نانوغشای NF270 فشار خوراک 6 بار می باشد. هزینه تولید هر متر مکعب آب در بازه ی بهینه 144/0 دلار برای NF90 و 12/0 دلار برای NF270 تخمین زده شد.

در این پژوهش اثر اختلاط پلیمرهای (پلی وینیل کلرید/پلی اتیلن گلایکول) بر ویژگی های شیمی/ فیزیکی و جداسازی غشاهای تبادل کاتیونی ناهمگن مورد مطالعه قرار گرفت. غشاهای تبادل کاتیونی ناهمگن با استفاده از روش تغییر فاز و روش قالب گیری محلول پلیمری تهیه شدند. نتیجه ها نشان داد که میزان محتوای آب و میزان آب دوستی سطحی غشاها با افزایش نسبت پلی اتیلن گلایکول به کار گرفته شده در پایه غشا، افزایش می یابد. ظرفیت تبادل یونی، دانسیته بار، پتانسیل، عدد انتقال و انتخاب پذیری غشاها در ابتدا با افزایش میزان پلی اتیلن گلایکول تا 4 درصد وزنی در پایه غشا افزایش یافت و دوباره با افزایش بیش تر میزان آن از 4 تا 16 درصد وزنی روند کاهشی نشان داد. تراوش پذیری و شار یونی غشاها نخست با افزایش میزان پلی اتیلن گلایکول در بدنه غشا تا 2 درصد وزنی، به صورت چشمگیری افزایش یافته و با افزایش بیش تر آن از 2 تا 8 درصد وزنی روندی کاهشی نشان داد. سرانجام میزان تراوش پذیری و شار یونی غشاها با افزایش بیش تر میزان پلی اتیلن گلایکول تا 16 درصد وزنی، دوباره روند افزایشی نشان داد. مقاومت الکتریکی سطحی غشاها، در اثر استفاده از پلی اتیلن گلایکول در ساختمان غشا، به صورت چشمگیری کاهش یافت. عدد انتقال و انتخاب پذیری غشاها با افزایش میزان غلظت محلول الکترولیت افزایش یافت. غشاهای تهیه شده عدد انتقال و انتخاب پذیری بالاتری در محیط خنثی در مقایسه با سایر محیط ها اسیدی/بازی دارند. نتیجه ها نشان داد که نمونه های اصلاح شده قابل مقایسه با نمونه های تجاری می باشند.

در این پژوهش به بررسی اثر زمان جدایی فازی القا شده با بخار (VIPS) بر روی ساختار و عملکرد غشای پلی فنیل سولفون به عنوان یک پلیمر نوین برای ساخت غشا پرداخته شد. از محلول 14 درصد وزنی پلیمر برای ساخت غشا استفاده شد. پس از ریخته گری محلول، فیلم پلیمری تشکیل شده برای مدت زمان مشخصی در معرض هوای مرطوب قرار داده شد تا ساختار متخلخل غشا تشکیل شود. ساختار و عملکرد غشاء با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، توزیع اندازه روزنه ها، شار آب خالص و جداسازی آلبومین سرم گاوی (BSA) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتیجه های به دست آمده برای توزیع اندازه روزنه ها نشان داد با افزایش زمان VIPSاندازه روزنه های غشا افزایش یافت و تصویرهای SEM نشان داد که با افزایش زمان VIPS ضخامت لایه چگال سطحی نازک تر شده و همچنین سطح غشا نخست صاف شده و سپس زبر شد. به هرحال، با افزایش زمان VIPS، شار آب خالص از 12/17 تا 61/37 افزایش یافت. بررسی عملکرد غشا برای جداسازی آلبومین سرم گاوی (BSA) نشان داد که با افزایش زمان VIPS، جداسازی آلبومین سرم گاوی (BSA) از 3/71 تا 7/52 درصد کاهش یافته ولی شار محلول BSAاز 94/6 تا 36/17 افزایش می یابد. به طور کلی، فرایند جدایی فازی القا شده با بخار یک روش مؤثر برای ساخت غشای با ویژگی های متفاوت از یک محلول است. اگر غشای با ویژگی های ضد رسوب گرفتگی نیاز باشد باید از زمان VIPS کم استفاده شود و اگر غشای با شار بالا مورد نظر باشد، باید زمان VIPSبالا به کار گرفته شود.

پلی بوتادی ان با انتهای هیدروکسیل (HTPB) به عنوان چسب کامپوزیت های پرانرژی، به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته است. این جسب خنثی 10 تا 15% وزنی این ترکیب ها را شامل می شود که درصورت پرانرژی شدن، محتوای انرژی را افزایش داده و خواص فیزیکی و شیمیاییHTPBاولیه نیز تا حدود زیادی حفظ می شود. اتصال عاملیت نیترو به زنجیره اصلی HTPB (نیترودار کردن) یک روش مناسب برای پرانرژی کردن آن می باشد. روش های مرسوم نیتراسیون مانند استفاده از مخلوط اسیدها، دی نیتروژن پنتوکسید و نیترومرکوراسیون-دمرکوراسیون، سبب تخریب زنجیر اصلیHTPB می شوند. در این پژوهش، از روش جدید نیترودار کردن با معرف نیتریل یدید برای عامل دار کردن HTPB با گروه های نیترو استفاده شده است که طی آن پیوندهای دوگانه و زنجیر اصلی رزین دچار تخریب نمی شود. به منظور حفظ ویژگی های فیزیکی و شیمیایی یگانه HTPB، میزان نیترودار کردن به 10 تا 15% از پیوندهای دوگانه محدود می شود. هدف از انجام این پژوهش، بررسی اثر ریزساختار پیش پلیمرHTPB و نسبت واکنشگرهای استفاده شده بر فرایند نیترودار کردن و ساختارHTPB است. بدین منظور، چهار نمونه پلی بوتادی ان نیترودار شده با انتهای هیدروکسیل (Nitro-HTPB) از دو نوع HTPB با ریزساختارهای متفاوت و با استفاده از دو نسبت گوناگون از واکنشگرها سنتز شد. سپس نمونه ها با استفاده از آزمون های FT-IR و 1HNMR مشخصه یابی شدند و پارامترهایی مانند درصد نیترودار کردن، ریزساختار و رفتار رئولوژیکی آن ها مورد مقایسه و بررسی قرار گرفت. مطابق نتیجه ها، رزین های سنتزشده از HTPBبا وزن مولکولی پایین تر و دارای ریزساختار ترانس بیش تر، در یک نسبت ثابت از واکنشگرها و شرایط محیطی، به ترتیب فراورده هایی با گرانروی پایین تر و دارای درصد نیترو بالاتر به دست می دهند. همچنین نمونه هایی با درصد نیترو بالاتر، دارای گرانروی بالاتر و پات لایف کم تری هستند. با در نظر گرفتن همه پارامترها، می توان ادعا نمود که رزین NHA1 با میزان نیترودار کردن 2/12% از میان رزین های سنتز شده (با درصدهای نیترو به میزان 1/3، 1/4، 2/12 و 6/17%)، پتانسیل مناسبی برای استفاده به عنوان چسب در کامپوزیت های پرانرژی دارد.

در این پزوهش از یک مدل دقیق فیلمی با در نظر گرفتن اختلاط پیش رو برای پیش بینی رفتار انتقال جرمی ستون استخراج سینی دار ضربه-ای استفاده شده است. برای توصیف هیدرودینامیک ستون از مدل پایای موازنه جمعیت استفاده شد. معادله های مدل سازی شامل معادله های قطره های فاز پراکنده و معادله های دیفرانسیل پاره ای بوده که به طور هم زمان با استفاده از روش های خط ها و تفاضل مرکزی حل شدند. سامانه ی مورد بررسی در این پژوهش آب اتیل استات بود. قطر میانگین و توزیع اندازه قطره ها در دو حالت حجمی با استفاده از مدل توسعه یافته محاسبه شدند. نتیجه های شبیه سازی با داده های تجربی مورد ارزیابی قرار گرفتند. مقایسه نتیجه ها نشان داد که قطر میانگین قطره های دارای 65/0 % خطا نسبت به داده های تجربی داشته درحالی که خطای رابطه نیمه تجربی 36/8 % می باشد. مد ل سازی دقیق ستون با اعمال تغییرهای اندازه قطره ها توسط موازنه جمعیت قطره ها در طول ستون استخراج نشان داد که مدل توافق خوبی با داده های تجربی دارد.

در این مطالعه، بازیافت فلز نقره از ضایعات بردهای مدار کامپیوتری به روش پیرومتالورژی مورد بررسی قرار گرفته است. نخست ضایعات بردهای مدار کامپیوتری به صورت مکانیکی توسط دستگاه سنگ شکن فکی، مورد خردایش قرار گرفت سپس در اثر لرزش دستگاه آسیا دیسک حلقه ای پودر شد و نمونه همگن به دست آمد سپس نمونه آماده شده توسط مواد شارژ ذوب شد به طوری که انتخاب مواد شارژ جهت تولید سرباره کم و تشکیل آلیاژ سرب طلا نقره بسیار دارای اهمیت بوده و از بین مواد شارژ، مواد کربنی به دلیل خاکستر شدن و تأثیر اکسیدهای گوناگون عنصرهای آن بر راندمان استخراج و تولید سرباره، بررسی شدند. در این مطالعه مواد کربنی گوناگون شامل کک گازی، کک متالورژی ذوب آهن، سمی کک، زغال سنگ و زغال چوب مورد بررسی قرار گرفتند به طوری که سمی کک به دلیل کربن غیر فرار بالا (87/84 %) و خاکستر پایین (97/8 %) و همچنین آلومینیوم اکسید کم تر ( 87/11 %) در خاکستر آن، انتخاب شد سپس مقدار بهینه آن، g 6 به دست آمد. همچنین زغال چوب به دلیل داشتن خاکستر بالا (20/14 %) و وجود قلع اکسید در خاکستر آن (54/3 %)، پایین ترین راندمان استخراج ( 65%) و بیش ترین مقدار سرباره ( 45 %) را داشته است. در مرحله بعد، آلیاژ سرب طلا نقره بر اساس اختلاف زیاد جرم حجمی از فاز سرباره جداسازی شد سپس فلز نقره توسط فرایند پارتینگ از طلا جدا شد و سرانجام، نقره توسط فرایند سمانتاسیون استخراج شد. در این روش، راندمان استخراج 94 % به دست آمد.

پیرولیز عبارت است از یک روش ساده برای تبدیل زیست توده های لیگنوسلولزی خام به سوخت های هیدروکربنی است. هدف از این مطالعه بررسی تأثیر نوع چوب بر ترکیب فراورده های با توجه به انتشار گازهای گلخانه ای است. به این منظور، پنج نمونه چوبی از گونه های گوناگون انتخاب شده و در دمای C° 500 پیرولیز شدند. یک واحد آزمایشگاهی بارگیری شده با 6 گرم نمونه چوبی برای این آزمایش مورد استفاده قرار گرفت. نتیجه های به دست آمده نشان می دهد که میزان تولید و ترکیب فراورده ها تشکیل یافته در پیرولیز گونه های گوناگون چوب متفاوت است. نمونه چوبی کاج بیش ترین میزان تولید فراورده ی گازی را دارد (34 درصد وزنی)، در حالی که میزان تولید فراورده های گازی در پیرولیز نمونه چوبی عرعر، کم ترین میزان را داشته است (18 درصد وزنی). افزون بر این، میزان تولید تار برای نمونه کاج نسبت به سایر نمونه ها بیش ترین مقدار است (23 درصد وزنی). با این حال، نمونه چوبی صنوبر کم ترین میزان تار را دارد (16 درصد وزنی). افزون بر این موردها، پیرولیز نمونه کاج، منجر به تولید کم ترین میزان چار می شود (20 درصد وزنی)، در حالی که استفاده از صنوبر به عنوان خوراک باعث بیش ترین میزان تولید چار در فرآیند می شود. آنالیز گازهای تولیدی نشان می دهد که بالاترین مقدار تولید مربوط به پیرولیز نمونه کاج است. از این رو، تولید سوخت با استفاده از پیرولیز چوب به ویژه استفاده از نمونه کاج به عنوان خوراک می تواند به طور چشمگیری بر انتشار گازهای گلخانه ای و سرانجام گرمایش جهانی تأثیرگذار باشد. تجزیه و تحلیل تار نشان داد که ساختارهای بزرگ حلقه ای آروماتیکی تولید شده از الیگومرهای مشتق شده از لیگنین در نمونه چوبی کاج در مقایسه با سایر نمونه ها، بیش تر است. بررسی های بیش تر نتیجه ها نشان می دهد که در نمونه کاج بیش ترین میزان تبدیل سلولز و همی سلولز به ترکیب های شکرها است.

اتیلن کربنات به عنوان یک حلال مایع سازی جدید به منظور ایجاد یک فرایند مایع سازی سریع برای تبدیل ضایعات لیگنوسلولزی به موادشیمیایی سودمند انتخاب شد. خاک اره چوب راش با استفاده از اتیلن کربنات به عنوان حلال و سولفوریک اسید به عنوان کاتالیست در دمای زیاد ( ° C160-110 ) در سه زمان (20، 40 و 60 دقیقه) برای تهیه پلی ال مناسب مایع سازی شد. پس از فرایند مایع سازی در دماها و زمان های گوناگون و بررسی ویژگی های مقدار عدد هیدروکسیل، عدد اسیدی و بازده پلی ال دیده شد که، دمای ° C130 به عنوان دمای مناسب برای تولید پلی ال بود. سپس به منظور تعیین زمان مناسب برای تولید پلی ال در این دما فرآیند مایع سازی در زمان های گوناگون (40، 60، 90، 120 و180 دقیقه) ادامه یافت که در نتیجه، زمان 120 دقیقه به عنوان زمان مناسب برای تولید پلی ال انتخاب شد. هم چنین، نتیجه ها نشان داد که با افزایش دما و زمان مایع سازی مقدار عدد اسیدی، بازده وگرانروی پلی ال افزایش، ولی مقدارعدد هیدروکسیل کاهش یافت. آنالیز طیف سنجی FT-IR، حضور گروه های هیدروکسیل (OH) را در خاک اره راش مایع شده (پلی ال) نشان داد و تأیید کرد که خاک اره چوب به عنوان منبع پلی ال زیستی می باشد. هم چنین می توان نتیجه گرفت که، پلی ال زیستی برای تهیه فراورده های پلیمری از جمله چسب پلی یورتان مناسب می باشد. آنالیز آماری نشان داد که تغییرهای عدد هیدروکسیل، عدد اسیدی، بازده وگرانروی با افزایش دما و زمان تفاوت معنا داری دارد.

محدود بودن منابع سوخت های فسیلی و نیاز روزافزون به سوخت، آلودگی هوا و نیاز به سوخت های سبز باعث شده تا بیواتانول به عنوان انرژی تجدید شونده مورد توجه قرار گیرد. این سوخت به طور عمده از گیاهان و فراورده های زراعی تولید می شود. به منظور تعیین پارامتر های مؤثر بر تولید شکر قابل تخمیر از هیدرولیز اسید رقیق دورریزهای درخت سپیدار در فرایند بیواتانول از روش پاسخ سطح و طراحی مرکب مرکزی استفاده شد. چوب درخت نخست با آب مقطر شسته شده و در معرض هوا و نور خورشید خشک شده و توسط آسیاب دیسکی ارتعاشی تا 50 میکرومتر آسیاب و در پلاستیک های زیپ دار در هوای اتاق نگهداری شد و سپس در دماهای معین در محلول اسیدی در اتوکلاو به مدت تعیین شده گرما داده شد. به برای بررسی تأثیر سه متغیر اصلی غلظت اسید، دما و زمان بر روی شکر قابل تخمیر تولید شده دما در 3 سطح 140، 160، و 180 درجه سلسیوس غلظت اسید در 3 سطح 5/0، 1، و 5/1 درصد و زمان در 3 سطح 5، 10، و 15 دقیقه به عنوان پایه انتخاب شد. با استفاده از آزمایش های کیفی مولیش، بارفورد و ریزرسینال ترکیب عمده فراورده ی صاف شده گلوگز تشخیص داده شد. غلظت گلوکز با استفاده از روش لین انیون اندازه گیری و به وسیله یک معادله دو مجذوری مدل شد. نتیجه ها نشان داد که تولید گلوکز در بازه ی تعریف شده بیش تر تحت تأثیر توان دوم دما و سپس غلظت اسید وبه مقدار کم تر تحت تأثیر زمان است. در دما و غلظت بالای اسید و زمان متوسط می توان بیش ترین فراورده ی گلوکز را تولید نمود.

در این پژوهش غلظت آنزیم نفوذ کننده در یک کاتالیست کروی امولسیون شده با حل معادله واکنش نفوذ مورد بررسی قرار گرفت. سینیتک فرض شده برای نفوذ آنزیم مکانیسم میکائلیس منتن می باشد که معادله توزیع غلظت را تبدیل به یک معادله دیفرانسیل معمولی غیر خطی مرتبه دوم با ضریب ها متغیر می کند. درنتیجه برای حل این معادله روش های تحلیلی هوموتوپی، تقریب درجه سوم و عددی در نظر گرفته شده اند و با مقایسه حل های تحلیلی و عددی نشان داده شد که روش هوموتوپی به خوبی توزیع غلظت سامانه را پیش بینی کرده و نتیجهه های آن انحراف بسیار کمی نسبت به حل عددی دارد. نتیجه ها نشان داد که روش تقریب درجه سوم تنها در مقدارهای بالای ثابت میکائلیس منتن و مقدارهای پایین مدول تیلی با داده های عددی منطبق است در حالی که حل هوموتوپی به طور کامل در همه شرایط بر داده های عددی تطابق دارد. همچنین با روش هوموتوپی ضریب تأثیر نیز مورد بررسی قرار گرفت که مشخص شد شرایط دلخواه برای ضریب تأثیر بالا و می باشند. سپس برای دو مورد کاتالیست واقعی و آزمایشگاهی روش های تقریب درجه سوم و هوموتوپی با داده های آزمایشگاهی مقایسه شد و مشخص شد که در این حالت ها نیز حل هوموتوپی دقیق و حتی بهتر از حل تقریب درجه سوم عمل می کند. با استفاده از روش آشفتگی هوموتوپی غلظت بدون بعد برای هندسه های گوناگون کاتالیست زیستی مانند؛ کاتالیست های کروی، استوانه ای و صفحه ای مورد بررسی قرار گرفت. روش های حل گوناگون با داده های آزمایشگاهی مقایسه شد که حکایت از نزدیکی نتیجه های روش هوموتوپی به داده های آزمایشگاهی دارد. با مقایسه خطا در روش های گوناگون در حالتی که روش های تقریب درجه سوم و تجزیه آدومین خطای قابل پذیرشی دارند روش هوموتوپی خطای نسبی کم تری دارد.