شیمی و مهندسی شیمی ایران
سال:1399 | دوره:39 | شماره:3 (پیاپی 97) |تعداد مقالات:26

هدف از پژوهش حاضر طراحی محتوای آموزش سنجش های شیمی سبز برای دانشجویان کارشناسی شیمی است. این پژوهش برحسب هدف از نوع کاربردی توسعه ای و از نظر جمع آوری و تحلیل داده ها از نوع توصیفی تحلیلی با استفاده از فن تحلیل محتوا می باشد. نمونه آماری استفاده شده مجموعه ی کتاب ها، مقاله ها، مجله ها و پایان نامه های مرتبط با شیمی سبز بوده که تا اشباع نظری داده ها انتخاب و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. با بررسی ادبیات و پیشینه موضوع درمورد چگونگی طراحی محتوای آموزشی شیمی سبز، با راهنمایی متخصصان این حوزه، طی چندین مرحله رفت و برگشتی کد گذاری محوری، سرفصل هایی تعیین شد و سپس براساس سرفصل های تعیین شده اهدافی برای هر مبحث در جدول هدف محتوا نوشته شد. نتیجه های پژوهش نشان داد که برای طراحی محتوای آموزش سنجش های شیمی سبز، دو مقوله ی سنجش های جرمی و سنجش های زیست محیطی، اصول شیمی سبز می تواند به صورت کمی مورد ارزیابی قرار گیرد. در این دو مقوله روش های متنوعی برای ارزیابی سبز بودن یک واکنش (سنتز واکنش های آلی) شناسایی شدند، از جمله؛ اقتصاد اتمی، کارایی جرم واکنش، پارامتر بازیافت مواد، فاکتور زیست محیطی، شدت جرم فرایند و بازده جرم مؤثر که در یک چارچوب مفهومی ارایه شده اند.

استفاده از پوشش های خودتمیزشونده در صنعت شیشه، می تواند مشکل تمیزکردن شیشه ها را به میزان چشمگیری برطرف سازد. تیتانیا با داشتن ویژگی فوتوکاتالیستی، یکی از گزینه هایی است که توجه پژوهشگران را به خود جلب کرده است تا بر پایه ی کامپوزیت های آن بتوانند پوشش خودتمیزشونده فوتوکاتالیستی سنتز کنند. از این رو در پژوهش حاضر تلاش شد تا با سنتز کامپوزیت تیتانیا سیلیکا منگنز، شرایط رسیدن به این مهم بررسی شود. بدین منظور سل پایدار تیتانیا سیلیکا منگنز به روش پلیمری تهیه و با استفاده از روش غوطه وری بر سطح شیشه ی سودالایم پوشش داده شد. سپس عملیات گرمایی بر روی شیشه ی پوشش داده شده و پودر به دست آمده از سل خشک شده انجام گرفت. برای بررسی ویژگی های نمونه های سنتزی، از آنالیزهای طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FT-IR)، الگوی پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDS) استفاده شد. فعالیت فوتوکاتالیستی کامپوزیت سنتزی نیز بر پایه ی میزان تخریب متیل اورنژ به عنوان مدل آلاینده در مجاورت آن و در حضور موج فرابنفش بررسی و تغییر غلظت محلول با استفاده از دستگاه طیف سنج فرابنفش مرئی (UV-Vis) تعیین شد. ویژگی های خود تمیز شوندگی پوشش نیز با اندازه گیری زاویه ی تماس (CA) آب بر سطح آن مورد بررسی قرار گرفت. به منظور بررسی و دیدن ریزساختار نمونه ی سنتزی، از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) استفاده شد. در این پژوهش با استفاده از روش سل ژل، پوشش کامپوزیتی تیتانیا سیلیکا منگنز با داشتن فاز آناتار با اندازه ی بلورک 8/9 نانومتر، زاویه ی ترشوندگی 4 درجه با نور مرئی و قابلیت تخریب آلاینده ی متیل اورنژ با بازده 83%، به عنوان یک پوشش فوتوکاتالیستی خودتمیزشونده-ی نانوساختار سنتز شد.

بحران انرژی در قرن حاضر، بشر را به فکر استفاده از منبع های نوین انرژی رهنمون ساخته است. یکی از این منابع بسیار کارآمد، مواد تغییرفازدهنده است. این مواد، افزون بر ذخیره انرژی به عنوان عایق های گرمایی نیز به کار می روند و استفاده از این مواد نیاز به سامانه های ایمن سازی مصرف انرژی را نیز، حذف می کند. این مواد با وجود همه برتری ها، مشکل هایی از جمله نشتی، کم بودن ضریب هدایت گرمایی دارند. بنابراین استفاده از نانوذره های فلزی، ساختار هسته پوسته و غیره می تواند ویژگی آن ها را بهبود ببخشد. در این پژوهش، اکتادکان نرمال به عنوان هسته و متیل متا اکریلات به عنوان پوسته انتخاب شده اند تا نانومواد تغییر فازدهنده با ساختار هسته پوسته سنتز شود. در این پژوهش از دستگاه هایی مانند TEM، DSC، SEM و سونیکتور استفاده شد. نتیجه های آزمایش ها نشان داد که مواد تغییرفاز دهنده سنتز شده، قطر میانگین nm79 داشته و ساختار هسته پوسته ای دارند. از سویی، نانومواد تغییرفاز دهنده دوغابی پس از سیکل های بسیار ویژگی های گرمایی خود را حفظ می کنند و این می تواند به عنوان پارامتر مثبت در مدیریت گرمایی سامانه های گوناگون ارزیابی شود. به صورت کلی می توان نتیجه گرفت که مواد تغییرفازدهنده و کامپوزیت های آن برتری زیادی دارند و این مواد می توانند در مدیریت گرمایی نقش ارزنده و حیاتی داشته باشند.

در این مطالعه، عملکرد پوشش های خودترمیم شونده ی هیبریدی اپوکسی و پلی یورتانی پر شده با کپسول های زیر میکرونی دارای روغن بزرک و بنزوتری آزول بر روی نمونه هایی از جنس استیل مورد بررسی قرار گرفت. ویژگی های کپسول های سنتز شده با استفاده از فناوری هایی مانند طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ (FT-IR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) و آنالیز گرماسنجی وزنی (TGA) به منظور بررسی به ترتیب ساختار شیمیایی، ریخت شناسی و پایداری گرمایی کپسول های سنتز شده مطالعه شد. همچنین توزیع اندازه ی ذره های سنتز شده با استفاده از فناوری پراکندگی دینامیک نور (DLS) به دست آمد. مقاومت خوردگی پوشش های تهیه شده با استفاده از فناوری های اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) و میکروسکوپ نوری و الکترونی مورد بررسی قرار گرفت. برای کاهش تعداد آزمایش ها و همچنین تحلیل داده های به دست آمده در بررسی عملکرد پوشش ها از روش تاگوچی بهره برده شد. مقدار 52/59% از روغن بزرک محبوس در درون کپسول ها محاسبه شد. ساختار پوسته و هسته با استفاده از فناوری FT-IR تأیید شد. ساختار کروی و همچنین سطح زبر کپسول ها با فناوری FESEM دیده شد. پایداری گرمایی کپسول های سنتز شده با استفاده از فناوری TGA حدود 200 درجه سلسیوس تعیین شد. اندازه ی ذره های سنتز شده با استفاده از فناوری DLS حدود 459 تا 719 نانومتر تعیین شد. عملکرد بهتر پوشش های هیبریدی در برابر خوردگی با استفاده از فناوری EIS تأیید شد. رویداد خودترمیمی در محل خراش بر روی نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ نوری دیده شد.

در این پژوهش، نانو ذره های کروی روی اکسید خالص (ZnO NPs) و همچنین نانو ذره های روی اکسید آلاییده شده با رنگ رز بنگال (dye/ZnO) به آسانی و با روشی نوین سنتز شدند. ذره های به دست آمده با قابلیت جذب فوتون های نور مرئی به عنوان فوتوکاتالیست اصلاح شده برای تجزیه ی آلاینده های فنلی مورد استفاده قرار گرفتند. نانوذره های ZnO و dye/ZnO با آنالیزهای پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف سنجی فروسرح (FT-IR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، آنالیز گرمایی (TGA/DSC) و طیف سنجی مرئی-فرابنفش (UV-Vis) شناسایی شدند. شکاف انرژی dye/ZnO در حدود eV 9/2 محاسبه شد. در مقایسه ی بین نانوذره های ZnO خالص و آلاییده شده با رنگ، نانوذره های ZnO آلاییده شده با رنگ فعالیت فوتوکاتالیستی بسیار بالاتری را برای تخریب فنل با تابش نور مرئی از خود نشان دادند. نتیجه ها مشخص کرد که نانو ذره های روی اکسید آلاییده شده با رنگ می توانند به تقریب 96% از فنل را پس از 130 دقیقه نورتابی تخریب کنند، در حالی که نانوذره های روی اکسید خالص تنها 10% از فنل را در این زمان تخریب کردند. مکانیسم تخریب مبتنی بر تحریک نوری نیمه هادی روی اکسید و همچنین مولکول های رنگ و به دنبال آن انتقال بار می باشد.

در این پژوهش، مشتق های 2-آمینو-3-سیانو-H4-پیران با واکنش تراکم سه جزئی دیمدون، آلدهیدهای آروماتیک و مالونونیتریل و در حضور نانوکامپوزیت رافینوز مغناطیسی به عنوان کاتالیستی سبز، زیست سازگار و ناهمگن تهیه شدند. فراورده های مورد نظر با بازده 80 تا 95 درصد و طی بازه زمانی 10 تا 30 دقیقه به دست آمدند. این نانوکامپوزیت با استفاده از روش های مرسوم شامل طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FT-IR)، آنالیز تفرق پرتو ایکس (EDX)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM)، مغناطیس سنجی نمونه ارتعاشی (VSM) و پراش پرتو ایکس (XRD) شناسایی شد. این روش دارای برتری هایی چون شرایط ملایم، زمان کوتاه واکنش، روش کار آسان، بازده عالی فرآورده ها، خالص سازی فرآورده ها بدون نیاز به روش های کروماتوگرافی است. ویژگی مغناطیسی نانوکامپوزیت موجب جداسازی آسان آن با استفاده از میدان مغناطیسی خارجی از مخلوط واکنش شد سپس کاتالیست برای دست کم پنج بار بدون کاهش چشمگیر فعالیت های کاتالیستی آن مورد استفاده دوباره قرارگرفت.

در این پژوهش پلی (2 وینیل پیریدین) پیوند شده بروی سیلیکا دارای نانو ذره های پالادیوم به عنوان یک سامانه کاتالسیتی ناهمگن و موثر تهیه شد. نخست اکریل آمیدو پروپیل سیلیکا از واکنش بین آمینو پروپیل سیلیکا و اکریلویل کلرید سنتز شد و سپس مونومر 2 وینیل پیریدین به روی این سیلیکای عامل دار شده به روش پلیمریزاسیون رادیکال آزاد پیوند شد. در پایان از واکنش این بستر پلیمری با پالادیم کلرید و سپس احیا با سدیم بوروهیدرید این کاتالسیت تهیه شد. این سامانه به وسیله روش های بسیاری به خوبی شناسایی شد. طیف بینی فروسرخ تبدیل فوریه (FT-IR) حضور گروه های عاملی، آنالیز وزن سنجی گرمایی(TGA) مقدار پلی (2 وینیل پیریدین) پیوند شده بر بستر سیلیکا، ICP مقدار پالادیم قرار گرفته بر بستر، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) ریخت شناسی کاتالسیت، طیف بینی فوتوالکترون پرتو ایکس (XPS) حضور Pd(0) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) پخش نانو ذره های پالادیم در مقیاس نانو متری بدون انباشته شدن را نشان می دهد. این کاتالسیت به خوبی در واکنش های جفت شدن کربن کربن آریل یدید، برمید و حتی کلرید با ترکیب های الفینی و فنیل بورونیک اسید به ترتیب در واکنش های میزوروکی هک و سوزوکی میورا به کار گرفته شد. کاتالیست فعالیت بالایی را در واکنش های جفت شدن هک و سوزوکی نشان داد و تا هفت مرتبه پشت سرهم بدون کاهش چشمگیر در فعالیت، قابلیت بازیافت داشت. از برتری های دیگر این سامانه می توان به مدت زمان کوتاه واکنش به همراه راندمان مناسب و جداسازی ساده فراورده هایی از محیط واکنش اشاره نمود.

در سالیان اخیر کاتالیست های نوری نیم ه رسانا به دلیل فعالیت کاتالیست نوری که تحت تابش نور خورشید از خود نشان می دهند، توجه زیادی در تصفیه آب را به خود جلب کرده اند. در این پژوهش از روش ساده و یک مرحله ای هیدروترمال برای ساخت کاتالیست نوری ترکیبی WO3. 0. 33H2O/BiOCl استفاده شد. مشخصه یابی نمونه ها با روش های گوناگونی مانند پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، اندازه گیری طیف عبور پخشی (DRS) و فناوری جذب / واجذب گاز نیتروژن انجام شد. عملکرد کاتالیست نوری نمونه ها با تخریب رودامین به عنوان مدل آلودگی و تحت تابش لامپ زنون (55 وات) و لامپ ال ای دی (30 وات) به ترتیب به عنوان منابع نور شبیه ساز خورشید و مرئی بررسی شد. نتیجه ها نشان داد تغییر نسبت بیسموت به تنگستن تأثیر زیادی بر عملکرد کاتالیست نوری نمونه ها دارد و نمونه ساخته شده با نسبت بیسموت به تنگستن 0/1 بهترین عملکرد در مقایسه با دیگر نمونه ها را از خود نشان داد. در حضور 10 میلی گرم از این کاتالیست نوری در داخل 60 میلی لیتر محلول رنگ رودامین بی (mg/L 10( و تحت تابش لامپ زنون در مدت زمان 80 دقیقه به تقریب 80% مولکول های رودامین بی تخریب شدند. با توجه به نتیجه های به-دست آمده عملکرد کاتالیست نوری بالای نمونه WO3. 0. 33H2O/BiOCl برای تخریب مولکول های رودامین بی در مقایسه با دیگر نمونه ها به عواملی مانند گاف انرژی کوچک تر (eV 21/2 ~)، سطح مؤثر بزرگ تر (m2/g 60/26) و جفت شدگی دو نیمه رسانای WO3. 0. 33H2O و BiOCl نسبت داده شد. آزمایش مربوط به تعیین گونه های فعال در واکنش های کاتالیست نوری نشان می دهد حفره ها و رادیکال های اکسیژن مهم ترین نقش در تخریب مولکول های رودامین بی روی کاتالیست نوری ترکیبی WO3. 0. 33H2O/BiOCl را بر عهده دارند.

در این کار نانوذره های دو فلزی پالادیم روی با استفاده از روش سونوشیمی در نسبت های مولی گوناگون بر روی بستر عامل دار شده کربن ولکان سنتز شدند. ساختارهای سنتزی به وسیله طیف سنجی نشر اتمی پلاسمای جفت شده القایی، طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس، پراش پرتو ایکس و تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی عبوری مورد بررسی قرار گرفتند. فعالیت الکتروکاتالیستی نانوساختارهای سنتزی در اکسایش سوخت های اتیلن گلیکول و گلیسرول بررسی و با نانوذره های تک فلزی پالادیوم توسط ولتامتری چرخه ای و روبش خطی مقایسه شد. بر پایه نتیجه های به دست آمده، بیش ترین و کم ترین فعالیت بر پایه چگالی جریان در فرایند اکسایش به ترتیب مربوط به Pd2Zn/C و Pd/C می باشد. بررسی مکانیسم اکسایش ولتامتری این دو الکل در سطح آند پوشش داده شده با Pd2Zn/C نشان دهنده این است که فرایند تحت کنترل جرم می باشد و گونه برای اکسایش به سمت الکترود نفوذ می کند. نتیجه ها نشان می دهد که این نانوکاتالیست دو فلزی یک گزینه خوبی به عنوان کاتالیست آندی برای پیل های سوختی الکلی مستقیم است.

در این پژوهش نخست در یک واکنش افزایشی آزا مایکل نمونه اثر کاتالیستی تعدادی از مایع یونی پروتونی بررسی شد. نتیجه ها نشان داد 4-N، N-دی متیل آمینوپیریدینیوم استات اثر کاتالیستی بهتری دارد. سپس، واکنش افزایشی مایکل آمین های گوناگون با پذیرنده های مایکل شامل n بوتیل آکریلات، آکریلونیتریل و متیل وینیل کتون در حضور این مایع یونی پروتونی در شرایط بدون حلال و در دمای C° 100 مطالعه شد. واکنش آمین های نوع اول آروماتیک وآلیفاتیک با n بوتیل آکریلات و آکریلونیتریل موفقیت آمیز بود و تنها فرآورده مونو N آلکیله شده فراهم آمد. واکنش مورفولین به عنوان یک آمین آلیفاتیک نوع دوم با سه پذیرنده مایکل شامل متیل وینیل کتون، n بوتیل آکریلات و آکریلونیتریل سریع انجام شد.

فرایندهای صورت بندی به انرژی نسبتا پایینی نیاز دارند. ویژگی های فضا شیمیایی یک مولکول، چه از نظر پیکربندی و چه از نظر صورت بندی، می توانند بر واکنش پذیری آن تاثیرگذار باشند. در این پژوهش با استفاده از نرم افزار گوسین با دو روش B3LYP/6-311G و B3LYP/6-311G(d, p) واکنش افزایش هالوژن ها به آلکن با استخلاف های متیل و ترشیو بوتیل در حضور نوکلئوفیل های متفاوت، از جمله. HCN، HPMe2 و HPMePh بررسی شد و بهینه سازی ساختاری و پارامترهای واکنش پذیری ترکیب ها فضا گزینی در واکنش های گوناگون محاسبه شد نتیجه ها نشان داد که افزایش برم به سیکلو هگزن با استخلاف متیل در محیط نوکلئوفیل HPMePh از پایداری بیش تری برخوردار می باشد.

برهم کنش بین داروی ضدسرطان 5 فلورواوراسیل و بازهای پورینی DNA و RNA (آدنین و گوانین) به روشB3LYP با تابع پایه ی 6-311++G** در فاز گاز و حلال های آب، کربن تتراکلرید، استون و متانول مطالعه شد و پارامترهای هندسی، انرژی برهم کنش و فرکانس های کششی مرتبط با پیوند هیدروژنی به دست آمد. به منظور درک بهتر این برهم کنش ها، که از نوع پیوند هیدروژنی می باشند، نظریّه ی اتم ها در مولکول های بادر(AIM) به کار گرفته شد و انرژی پیوند هیدروژنی به روش اسپینوزا محاسبه شد. همچنین محاسبه های تک نقطه به روشM06-2x با همان تابع پایه ذکر شده در محلول های کربن تتراکلرید و آب انجام شد. نتیجه ها نشان داد که انرژی برهم کنش در این روش افزایش یافته است ولی ترتیب پایداری کمپلکس های پیوند هیدروژنی تغییری نکرده است. مشخص شد که پیوندهای هیدروژنی دوگانه و سه گانه قوی بین منومرها تشکیل شده که منجر به تغییر پارامترهای هندسی و ساختار الکترونی ترکیب ها شده است. این مطلب، با استفاده از محاسبه های دانسیته ی الکترون تأیید شد. مقایسه فاصله ها و زاویه های پیوند هیدروژنی نشان داد که پیوندهیدروژنیN(O)B· · · H-NFU، که در آن 5 فلورواوراسیل به عنوان دهنده ی پروتون عمل می کند، از پیوند هیدروژنی OFU· · · H-NB قوی تر است. همچنین دیده شد که پیوند هیدروژنی در حلال های دارای پیوندهیدروژنی ضعیف تر از فاز گاز و حلال های بدون پیوند هیدروژنی می باشد.

منتول مهم ترین ماده موجود در اسانس نعنا و کارواکرول از جمله مواد مؤثر مهم گیاه آویشن می باشند. ترکیب های کارواکرول و منتول دو ترکیب مهم با ویژگی های دارویی بسیاری می باشند که یکی از ویژگی های مهم آن ها ویژگی آنتی اکسیدانی آن ها می باشد که موجب کاربرد گسترده این دو ترکیب شده است. هدف از این پژوهش بررسی پارامترهای ساختاری، گاف انرژی HOMO-LUMO، قطبش پذیری، سختی، پتانسیل شیمیایی، شاخص الکتروندوستی و بار الکتریکی دو ترکیب آنتی اکسیدان منتول و کارواکرول در فاز گازی در حلال های متانول٬ دی متیل سولفوکسید و دی کلرومتان می باشد. محاسبه ها با استفاده از نظریه تابعی دانسیته با روش B3LYP و با مجموعه پایه 6-311G+(d, p) انجام شده اند. مطابق محاسبه-های انجام شده برای ترکیب های منتول و کارواکرول گاف انرژی در حلال دی متیل سولفوکسید بیش ترین مقدار و در فاز گازی کم-ترین به دست آمد. حضور حلال در منتول باعث افزایش سختی شیمیایی شد و برای کارواکرول حلال تأثیر چندانی در سختی شیمیایی ایجاد نکرد. مقایسه پتانسیل شیمیایی ترکیب منتول و کارواکرول واکنش پذیری بیش تر کارواکرول نسبت به منتول به دلیل کم تر بودن پتانسیل شیمیایی کارواکرول را نشان داد. نرمی و الکترو ن دوستی برای منتول در فاز گازی بیش ترین مقدار به دست آمد و در مورد ترکیب کارواکرول در فاز گازی و حلال تفاوت چندانی دیده نشد.

یکی از فرایند های اصلی در صنایع پالایشی صنعت نفت، استخراج هیدروکربن های آروماتیک از هیدروکربن های آلیفاتیک است. بر این اساس پیش بینی دقیق رفتار فازی این سامانه ها می تواند باعث بهبود استخراج مایع مایع شود. در این مطالعه، رفتار ترمودینامیکی فازی سامانه سه جزئی هیدروکربن های آلیفاتیک و آروماتیک به همراه مایع های یونی توسط سامانه استنتاجی فازی عصبی تطبیقی (ANFIS) و شبکه عصبی پرسپترون چند لایه (MLP) پیش بینی شد. ورودی های مدل در مدل سازی سامانه استخراج مایع مایع، نسبت مولی ترکیب های آلیفاتیک، آروماتیک و مایع های یونی در خوراک و هم چنین جرم مولکولی آ ن ها و دمای سامانه استخراج در نظر گرفته شد و همچنین خروجی مدل نیز نسبت مولی ترکیب های آلیفاتیک و آروماتیک در فاز غنی از آلکان و نسبت مولی ترکیب های آروماتیک و مایع های یونی در فاز غنی از مایع های یونی در نظر گرفته شد. پارامترهای طراحی این شبکه های عصبی ازجمله تعداد نرون و شعاع خوشه چینی شبکه های MLP و ANFIS به منظور بهتر شدن دقت پیش بینی آن ها، با روش بهینه سازی تکاملی الگوریتم ژنتیک (GA) بهینه شدند. مقایسه دقت پیش بینی شبکه های ANFIS و MLP با داده های آزمایش بر اساس پارامترهای آماری R2، RMSD و MAD برای مدل ANFIS به ترتیب 9996/0، 0190/0 و0129/0 و برای مدل شبکه عصبی MLP به ترتیب 9996/0، 0204/0 و0127/0 به دست آمد. همچنین مقایسه ای بین دقت پیش بینی شبکه های ANFIS و MLP با مدل ترمودینامیکی NRTL برای دو سامانه گوناگون استخراج مایع مایع انجام شد، میانگین RMSD آن ها برای دو سامانه استخراج به ترتیب 0093/0، 0110/0 و 0113/0 به دست آمد. نتیجه های پارامترهای آماری نشان دهنده این است که این شبکه ها در پیش بینی رفتار ترمودینامیکی تعادل مایع مایع با دقت به نسبت مناسبی دارند و روش مؤثری هستند.

در این مطالعه، استخراج والریک اسید در سامانه های دوفازی آبی پلی اتیلن گلیکول با وزن مولکولی 4000 گرم بر مول و نمک های سدیم دی هیدروژن فسفات (4PO2NaH)، دی پتاسیم هیدروژن فسفات ) 4HPO2K) و دی آمونیوم هیدروژن فسفات (4HPO2(4NH)) در دماهای 35 و 25 درجه سلسیوس بررسی شده است. اثر نوع نمک و غلظت آن، دما و pH بر روی تشکیل سامانه دوفازی آبی مورد مطالعه قرار گرفت. دیده شد که با افزایش غلظت نمک، ضریب توزیع پذیری و درصد استخراج والریک اسید کاهش می یابند. نوع نمک در استخراج والریک اسید تأثیر مهمی دارد به گونه ای که نمک سدیم دی هیدروژن فسفات نسبت به دو نمک دیگر، ضریب توزیع پذیری و درصد استخراج بالاتری (%44) از خود نشان داده است. همچنین استخراج والریک اسید در محیط با دمای کم تر (دمای 25 درجه سلسیوس)، نتیجه بهتری داشت. در این مطالعه، pH های 5، 6، 7، 8 مورد بررسی قرار گرفت و دیده شد ضریب توزیع پذیری والریک اسید در pH کم تر(pH=5)، بیش تر خواهد بود و بیشینه درصد استخراج والریک اسید برای بهترین نمک (سدیم دی هیدروژن فسفات) تا50% به دست آمد.

سامانه های دوفازی آبی یک محیط مناسب برای جداسازی زیست مولکول ها فراهم می کنند زیرا در این گونه سامانه ها، آب به مقدار کافی در همه مرحله های فرایند وجود دارد و از سوی دیگر هدف، جداسازی زیست مولکول ها و حفظ فعالیت آن ها می باشد. هدف از انجام این پژوهش، بررسی پارامتر های مؤثر بر استخراج آسکوربیک اسید به کمک نمک های سولفات و پلیمر پلی اتیلن گلیکول در سامانه های دو فازی آبی می باشد. اثر وزن مولکولی پلی اتیلن گلیکول (4000 و 8000 گرم بر مول)، نمک های ( MnSO4، Na2SO4، MgSO4)، غلظت نمک و همچنین اثر pH بر روی تشکیل سامانه دوفازی در دماهای 32 و 37 و 42 درجه سلسیوس بررسی شد. نتیجه ها نشان داد که با افزایش وزن مولکولی پلیمر، ضریب جداسازی و درصد استخراج آسکوربیک اسید کاهش می یابد. همچنین با افزایش غلظت نمک و دما، ضریب جداسازی و درصد استخراج آسکوربیک اسید افزایش می یابد. جداسازی آسکوربیک اسید تا حد زیادی بستگی به نوع نمک دارد. نمک MnSO4 نسبت به دو نمک دیگر درصد استخراج بالاتری (%4/37)را نشان داد. دیده شد ضریب توزیع پذیری آسکوربیک اسید در pH کم تر(pH=5)، بیش تر خواهد بود و بیشینه ضریب جداسازی آسکوربیک اسید برای بهترین نمک (MnSO4) 423/0 به دست آمد.

امروزه، جداسازی آلاینده گوناگون از جمله فلزهای سنگین از پساب های صنعتی بسیار مورد توجه است. از جمله روش های جداسازی روش جذب سطحی می باشد که در سال های اخیر توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. در این مطالعه جداسازی فلز سمی کادمیوم از محلول های آبی با استفاده از جذب سطحی بر روی کربن فعال بررسی شد و فرایند انتقال جرم توسط یک مدل ریاضی مدل سازی شد. کربن فعال استفاده شده از فعال سازی شیمیایی تفاله انگور به دست آمد و به منظور شناسایی ویژگی های آن، آنالیزهای شناسایی BET، FT-IR و SEM انجام شد. اثر پارامترهای عملیاتی فرایند، از جمله pH محلول، مدت زمان تماس، غلظت اولیه کادمیوم و دما بررسی شد. نتیجه ها نشان داد که فرایند جذب تک لایه است و بیش ترین ظرفیت جذب کربن فعال تولید شده 142 میلی گرم کادمیوم در هر گرم کربن می باشد. به منظور تعیین پارامترهای انتقال جرم، یک مدل ریاضی ارایه شد و با حل این مدل، ضریب های انتقال جرم برای انتقال یون های کادمیوم از محلول تا جذب بر روی سطح کربن فعال محاسبه شدند. آنالیز حساسیت پارامترهای انتقال جرم نشان از اهمیت بیش تر مرحله های انتقال جرم بیرونی و نفوذ روزنه ای در جذب سطحی دارد. هم چنین فرایند احیا و استفاده دوباره جاذب نیز بررسی شد.

در این پژوهش با استفاده از روش پلیمریزاسیون درجا و پراکنده سازی نانورس (مونت موریلونیت) در بستر رزین فنولیک لنت ترمزی تولید شد که افزون بر ترمز گیری روان و مطمئن، عمر بالایی نیز دارد. مقدار بهینه نانو رس %5/2 تعیین شد تا از کلوخه شدن نانورس و عدم توزیع یکنواخت آن در بستر رزین فنولیک و همچنین کاهش ویژگی های مکانیکی لنت ترمز جلوگیری شود. با توجه به نتیجه های به دست آمده از آزمون های انجام شده، در دو فرمولاسیون لنت ترمز یکسان؛ یکی بدون نانورس و دیگری دارای (%5/2) نانو رس، به ترتیب خمش نمونه از 9/61 مگاپاسکال به 2/70 مگاپاسکال، سختی نمونه از 83 به 91 A) (Shore، سایش از7-10×2308/4 به 7-10×8674/3 و ضریب اصطکاک از 228/0 به 232/0 تغییر کرد و همچنین برای اثبات نانو بودن ذره نانورس از آنالیز SEM استقاده شد.

نظریه زنجیره دوتایی سخت ساده شده، همراه با نظریه آماری سیال تجمعی زنجیره اغتشاش (PC-SAFT) که برای سامانه های دوجزئی نرمال آلکان ها توسط نصری فر به کار برده شده و از دقت خوبی برخوردار است، به سامانه های دوجزئی کربن دی اکسید هیدروکربن و نیتروژن هیدروکربن و گاز طبیعی توسعه داده شد. پارامتر های m، σ و برای کربن دی اکسید، نیتروژن، ایزوبوتان و ایزوپنتان محاسبه شدند. نتیجه ها نشان داد که برای این مواد درصد خطای متوسط به دست امده با استفاده از این معادله حالت برای فشار بخار کربن دی اکسید، نیتروژن، ایزوبوتان و ایزوپنتان به ترتیب 7/2، 3/0، 1/2 و 2/2 و برای حجم مایع اشباع 2/1، 1/1، 1/3 و 5/1 می باشد. با به کار بردن kij برای تصحیح برهم کنش های پراکندگی، تعادل بخار مایع سامانه های دو جزیی کربن دی اکسید هیدروکربن و نیتروژن هیدروکربن مورد بررسی قرار گرفت و نتیجه های به دست آمده از این معادله حالت به ترتیب با معادله حالت SAFT و PC-SAFT مقایسه شد. نتیجه ها نشان داد که این مدل از عملکرد بهتری نسبت به این دو معادله حالت برخوردار است. سرانجام مدل برای پیش بینی دمای نقطه شبنم مخلوط های چندجزئی گاز طبیعی به کار برده شد و برای این سامانه ها نیز خطای به دست آمده از پیش بینی مدل کم تر از معادله حالت PR78 شد.

یکی از مشکل های حال حاضر که جامعه های جهانی به آن گرفتار هستند، آلودگی محیط زیست ناشی از آزادسازی گازهای گلخانه ای می باشد. جدا سازی و دخیره سازی کربن یکی از مطمئن ترین راه حل های کوتاه تا بلند مدت برای کاهش گازهای اسیدی مخاطره آمیز تولید شده در صنایع گوناگون می باشد. هرچند که سفره های آب نمک عمیق کاندید مناسبی برای ذخیره سازی حجم بالایی از گاز کربن دی اکسید می باشند، ولی مخزن های تخلیه شده نفت و گاز نیز می توانند هم زمان گزینه مناسبی برای ذخیره گاز و هم روشی مطمئن برای افزایش تولید هیدروکربن ها باشند. برای آن که یک عملیات ذخیره سازی موفقیت آمیز باشد، ضروری است که توان ذخیره سازی مخزن، تزریق پذیری، و فاکتور نگهداری آن مورد بررسی قرار گیرد. هرچند تاکنون پژوهش های آزمایشگاهی کمی به ویژه روی بحث تزریق پذیری مخزن انجام شده است؛ به طوری که این فاکتور به طور مستقیم توسط ویژگی های سنگ و سیال مانند تراوایی مطلق و نسبی کنترل می شود. بنابراین، تعیین و اندازه گیری منحنی های تراوایی نسبی و نقطه های پایانی آن ها در فهم ویژگی های جریانی درون محیط متخلخل الزامی می باشد. در اولین بخش این پژوهش، منحنی های تراوایی نسبی آب/ کربن دی اکسید برای سه نمونه سنگ با تراوایی مطلق متفاوت اندازه گیری شده است. برای این منظور ارزیابی های آزمایشگاهی در بعد مغزه روی سنگ های کربناته انجام گرفته است. در ادامه برای تعیین مکانیسم های پیش رو در تزریق گاز کربن دی اکسید به یک لایه، و همچنین ارزیابی درصد گاز حبس شده، از گاز نیتروژن با همان شرایط اولیه با تقریب بسیار خوبی استفاده شده است.

در این پژوهش فرایند نمک زدایی و حذف آب از نفت خام توسط فراصوت در مقیاس آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. اثر پارامترهای عملیاتی شامل قدرت تابش و زمان فراصوت، دما و میزان تزریق تعلیق شکن بر راندمان حذف نمک و آب بررسی شده است. نتیجه ها نشان داد که با به کار بردن امواج فراصوت مقدار نمک نفت خام اهواز 1 با تزریق ppm 40 تعلیق شکن از 471 میلی گرم بر لیتر به 18/76 میلی گرم بر لیتر کاهش یافته و مقدار آب از 19/9 درصد به 1/1 درصد کاهش یافته است که میزان نمک زدایی 38/83% و میزان آب گیری 03/88% بوده است. مقدار نمک نفت خام اهواز 4 با تزریق ppm 30 تعلیق شکن از 353 میلی گرم بر لیتر به 2/49 میلی گرم بر لیتر کاهش یافته و مقدار آب از 36/11 درصد به 2 درصد کاهش یافته است که میزان نمک زدایی 06/86% و میزان آب گیری 4/82% بوده است. این نتیجه ها در بالاترین دمای آزمایش، 80 درجه سلسیوس و فرکانس 10 کیلو هرتز به دست آمد که با تقریب بسیار نزدیک به راندمان واحد، مصرف تعلیق شکن را به نصف کاهش داد. در شرایط عملیاتی دلخواه، نتیجه ها نشان می دهد که تابش فراصوت می تواند در نمک زدایی از نفت خام بر کاهش میزان مصرف تعلیق شکن و افزایش راندمان فرایند مؤثر باشد. هم چنین یافته های پژوهش نشان می دهد که روش ترکیبی فراصوت و تعلیق شکن بهترین روش به دنبال استفاده از تعلیق شکن می باشد.

در این پژوهش، به مدل سازی و بررسی فرایند گوگردزدایی با روش غشایی از ترکیب دیزل موجود در پالایشگاه اصفهان با استفاده از فرایند غشایی پرداخته شد. برای مدل سازی پارامترهای فشار خوراک ورودی به ماژول غشایی (5تا 9 بار)، میزان مصرفی عامل اتصال عرضی (5/1تا 3 درصد وزنی TMOS)، دمای اتصال عرضی (65تا ° C 85) و زمان اتصال عرضی (5/0تا 5/2 ساعت) به عنوان پارامترهای ورودی و میزان گوگردزدایی از ترکیب خوراک ورودی به ماژول غشایی (دیزل با میزان گوگرد ppm 6380) به عنوان پارامتر خروجی در نظر گرفته شد. در این مطالعه 4 نوع غشا شامل پلی دی متیل سیلوکسان، پلی اتیلن گلایکول، پلی اترسولفون و پلی اکریل نیتریل موردبررسی قرار گرفت. برای مدل سازی فرایند تراوش تبخیری، از ابزار شبکه عصبی و برنامه نویسی ژنتیکی استفاده شد. برای پیدا کردن شرایط بهینه مدل سازی با شبکه عصبی الگوریتم آموزشی لونبرگ مارکواردت با یک لایه استفاده شد و تعداد نرون ها تغییر داده شد تا شرایط بهینه پیدا شود. بیشینه مقدار R2 (9341/0) برای شبکه عصبی با الگوریتم آموزشی لونبرگ مارکواردت با 6 نرون در لایه مخفی به دست آمد. بیشینه مقدار R2 (8997/0) برای برنامه نویسی ژنتیکی به دست آمد. مدل ریاضی برنامه نویسی ژنتیکی را به خوبی می توان برای پیش بینی مقدار گوگرد خروجی در هر شرایطی استفاده نمود. نتیجه های گوگردزدایی با فرایند غشایی آشکار کرد که با افزایش فشار ماژول میزان گوگرد موجود در ترکیب دیزل کاهش یافت. بیش ترین تأثیر پمپ فشار ماژول غشایی بر کاهش گوگرد در جریان دیزل، در ترکیب PDMS و پلیمر PEG برای ساخت غشاها دیده شد.

چرخه رانکین آلی فناوری مناسب برای تبدیل منابع گرمایی باکیفیت پایین به الکتریسیته است. در این پژوهش سیکل رنکین آلی با محرک کلکتور لوله خلاء خورشیدی شبیه سازی و از منظر انرژی، اگزرژی و اگزرژی اقتصادی موردبررسی قرارگرفت سپس موردهای گوناگون ازجمله دما و فشار ورودی به توربین، اختلاف دمای پینچ تبخیرکننده سیکل آلی و شار خورشیدی ارزیابی شد. نتیجه ها نشان می دهد که بازده انرژی و اگزرژی به ترتیب 45. 2 و 9. 7 و مقدار کار خروجی و بازگشت ناپذیری نیز 51. 5 و 1291. 8 کیلووات م ی باشد. کلکتور خورشیدی و مخزن ذخیره به دلیل بالا بودن نرخ هزینه ابتدایی و تخریب، مهم ترین اجزا از منظر اگزرژی اقتصادی می باشند. نتیجه های تحلیلی بیانگر آن است که با افزایش دمای تبخیرکننده تأثیر مثبت بر عملکرد سیکل داشته و افزایش دمای پینچ تأثیر منفی بر عملکرد سامانه دارد در بحث اقتصادی، افزایش دمای تبخیرکننده و دمای پینچ منجر به کاهش نرخ هزینه ی کلی می شود. هم چنین تغییر شار انرژی خورشیدی، موجب بهبود عملکرد سامانه از دیدگاه اگزرژی اقتصادی شده و افزایش بازده انرژی و اگزرژی را در پی دارد.

در این پژوهش جداسازی ذره های سیلیس، با استفاده از یک جداساز سیکلونی دارای دو ورودی خوراک و با بدنه دوار به طور تجربی مورد بررسی قرار گرفت. برای انجام آزمایش های تجربی از یک دستگاه سیکلون آزمایشگاهی استفاده شد. در آزمایش های تجربی اثر پارامترهای عملیاتی شامل اندازه ذره ها در بازه 15 تا 40 میکرون، شدت جریان هوا 30 تا 70 مترمکعب و سرعت دوران بدنه سیکلون از صفر تا 1900 دور بر دقیقه بر بازده سیکلون مورد ارزیابی قرار گرفت. نتیجه های تجربی نشان داد بزرگ تر شدن ذره ها حدود 1تا 2%، افزایش شدت جریان حدود 3 تا %5 و افزایش سرعت بدنه حدود 10 تا %13 منجر به بهبود بازده سیکلون می شود. همچنین نتیجه ها نشان داد که دوران بدنه در جهت وارون جریان ورودی حدود 48 درصد از بازده سیکلون می کاهد. افت فشار سیکلون در حال دوران نشان داد این عدد در حالت دوار بیش تر از حالت ثابت بدنه می باشد ولی توزیع یکنواخت فشار باعث می شود تا اثر افت فشار روی بازده محسوس نباشد. نتیجه های آزمایشگاهی همچنین نشان می دهد افزایش شدت جریان و سرعت دوران بدنه سیکلون منجر به افزایش سرعت مماسی و در نتیجه افزایش نیروی گریز مرکز شده که نتیجه آن افزایش بازده سیکلون است.

به منظور بررسی تأثیر تیامین بر رشد و نمو و میزان تجمع بتاکاروتن در جلبک دونالیلا سالینا در محیط شور، محیط کشت جلبک با مقدارهای بالای نمک دریاچه ارومیه (20 درصد وزنی حجمی) همراه با تیامین تهیه و اثرهای آن بر رشد جلبک مورد ارزیابی قرار گرفت. جلبک دونالیلا سالینا در دمای 28 درجه سلسیوس و شدت نور 100 لوکس در شیکرانکوباتور، رشد داده شد. تیمارهای مورد مطالعه شامل محلول 2 درصد (وزنی حجمی) نمک دریاچه ارومیه (شاهد)، محلول 20 درصد (وزنی حجمی) نمک دریاچه ارومیه، محلول 20 درصد (وزنی حجمی) نمک دریاچه ارومیه به همراه 25 میکرومولار تیامین بود. در این پژوهش برای تعیین اثر بخشی یا نبود اثر بخشی تیمارهای مورد مطالعه، پارامترهای شمارش سلولی، وزن خشک، میزان جذب شدت نور، میزان کلروفیل کل، کاروتنوئید کل، پروتئین و سرانجام کاروتن موجود در نمونه ارزیابی شد. به طور کلی می توان عنوان نمود که اگرچه جلبک دونالیلا سالینا مقاوم به شوری است ولی تنش شوری 20 درصد (وزنی حجمی) سبب کاهش تقسیم سلولی آن می شود که بیانگر اثرهای منفی آن بر متابولیسم سلول است. افزودن تیامین همراه با کاهش اثرهای منفی شوری بر متابولیسم، تجمع بتاکاروتن به عنوان پیش ساز بیوسنتز ویتامین آ را افزایش داده و می توان از این ویتامین برایافزایش تولید این ترکیب با استفاده از جلبک مورد مطالعه بهره برد.

تمرکز این پژوهش اصلاح طیفی نور سفید توسط محلول فیکوسیانین به منظور افزایش رشد ریزجلبک کلرلا بود. بدین منظور، دو راکتور زیستی نوری صفحه تخت دو لایه ساخته شد. در راکتور اصلی و در لایه جلویی آن، ریزجلبک کلرلا کشت داده شد و لایه دیگر با محلول فیکوسیانین پر شد. همچنین در راکتور زیستی نوری شاهد (بدون فیکوسیانین) به جای فیکوسیانین از آب یون زدایی شده برای پر کردن لایه جلویی استفاده شد. راکتورهای زیستی نوری به مدت 14 روز زیر تابش لامپ سفید به شدتμ mol photons/m2s 490، در دمای ° C1± 27 قرار گرفتند. نتیجه ها نشان داد که، نرخ بهره وری زیست توده(P) و بیشینه نرخ رشد ویژه (µ max) نسبت به سامانه شاهد، به ترتیب 75% و 90% افزایش داشته است. همچنین محتوای کلروفیل a به میزان چشمگیری افزایش پیدا کرد. در واقع در پایان کشت میزان کلروفیل در راکتور اصلی حدود 93% بیش تر از راکتور شاهد به دست آمد. ولی میزان لیپید سلولی زیر تابش نور اصلاح شده توسط فیکوسیانین کاهش پیدا کرد.