فرضیه: هدف این پژوهش، رطوبت زدایی جریان گاز با یکی از جدیدترین روش ها: ی جداسازی است. فرایندهای مختلفی برای رطوبت زدایی پیشنهاد شده است که از آن جمله می توان به استفاده از مایع جاذب و فرایند جذب سطحی اشاره کرد که فرایند اول به دلیل هزینه های سرمایه گذاری و عملیاتی کمتر، بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. روش ها: دو عدد ماژول تماس دهنده غشایی الیاف توخالی برای رطوبت زنی و رطوبت زدایی جریان گاز با استفاده از غشاهای الیاف توخالی پلی اتر ایمید ساخته شد. ابتدا گاز خشک ورودی، در ماژول تماس دهنده اول مرطوب شده و سپس فرایند رطوبت زدایی در ماژول دوم انجام شد. در فرایند رطوبت زدایی، جاذب مونواتیلن گلیکول، خارج از الیاف و گاز مرطوب داخل الیاف جریان داشتند و اثر عوامل مختلف عملیاتی مانند سرعت جریان و فشار گاز مرطوب ورودی بر عملکرد سامانه رطوبت زدا بررسی شد. یافته ها: نتایج نشان داد، با افزایش سرعت جریان گاز مرطوب از SLPM (standard liter per minute) برابر 1 به 3، شار جذب بخار آب %133 افزایش یافت که بیانگر غلبه اثر کاهش مقاومت انتقال جرم فاز گاز در فرایند رطوبت زدایی بر کاهش مقدار رطوبت گاز ورودی به سامانه رطوبت زداست. همچنین، با افزایش فشار گاز مرطوب از 1bar به 5bar، شار جذب بخار آب %55 کاهش یافت که نشان داد، کاهش مقدار رطوبت گاز ورودی به سامانه رطوبت زدا به دلیل افزایش فشار گاز بر فرایند جذب بخار آب اثر گذاشته است. بنابراین شرایط عملیاتی در فرایند رطوبت زدا باید براساس پارامترهای موثر انتخاب شود.

فرضیه: در سال های اخیر با توجه به کاهش منابع انرژی در دسترس، پیشرفت های شایان توجهی در زمینه مطالعه پیل های سوختی و به ویژه سلول های دارای متانول به عنوان منابع تأمین انرژی حاصل شده است. غشای الکترولیتی از اجزای مهم سلول های سوختی به شمار می آید که نقش انتقال پروتون و به دام انداختن متانول را ایفا می کند. غشای الکترولیتی باید پایداری شیمیایی و الکتروشیمیایی و نیز مقاومت مکانیکی زیادی را در شرایط عملیاتی داشته باشد. همچنین، رسانندگی پروتون زیاد برای عملکرد بهتر غشای پیل سوختی لازم است. روش ها: در این پژوهش، غشاهای جدید نانوکامپوزیتی به عنوان الکترولیت برای کاربرد در سلول های سوختی تهیه شدند. بدین منظور، دو نوع غشا شامل پلی اترسولفون سولفون دارشده (SPES) و آمیخته آن با پلی یورتان (PU) به عنوان غشاهای پایه انتخاب شدند. ابتدا، پلی اتر سولفون با استفاده از سولفونیک اسید، سولفون دار و با PU و(SPES/PU) آمیخته شد. سپس، نانوذرات سیلیکا با درصد های وزنی متفاوت (3، 5 و %8 وزنی) به غشای آمیخته ای (SPES/PU/SiO2) اضافه شدند. خواص غشاهای تهیه شده با آزمون های طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR)، پراش پرتو X، گرماوزن سنجی، جذب آب و متانول، اندازه گیری رسانندگی پروتون و میکروسکوپی الکترونی پویشی بررسی شد. یافته ها: نتایج توزیع مناسب PU را در غشاهای تهیه شده نشان داد که دلیل آن تشکیل پیوندهای هیدروژنی میان گروه های قطبی SPES و PU بوده است. از این رو، رسانندگی غشاهای آمیخته ای با سازوکار افزایش قطبیت نسبت به نمونه های خالص بدون افزایش شدید در جذب آب و متانول، %74 افزایش یافت. همچنین، افزودن نانوذرات سیلیکا به غشای آمیخته ای SEPS/PU و تهیه غشای نانوکامپوزیتی SPES/PU/SiO2، موجب تشکیل پیوند کووالانسی میان این ذرات با گروه های سولفونیک اسید در SPES، پیوند هیدروژنی با گروه های قطبی در SPES و PU و نیز چسبندگی بیشتر میان فازها شد. در نتیجه، شکل شناسی غشای نانوکامپوزیتی با سازوکار کاهش حفره ها و فضاهای خالی اصلاح شد. در نهایت، رسانندگی غشای نانوکامپوزیتی نسبت به نمونه خالص SPES فقط با 11 و %8 افزایش به ترتیب در جذب آب و متانول، %53. 13 افزایش یافت.

در این پژوهش غشای ترکیبی نانوفیلتراسیون بر پایه پلی اتر سولفون (PES)/ پلی وینیلیدن فلوراید (PVDF) به روش وارونگی فازی تهیه گردید. از آنجا که پلیمر پلی وینیلیدن فلوراید نسبت به سایر پلیمرها دارای خاصیت پیزوالکتریکی بالایی بوده می تواند در ترکیب با سایر پلیمر ها منجر به تولید غشاهایی با ساختاری متفاوت و مقاوم در برابر گرفتگی گردد که قابلیت کاربرد در تصفیه پساب صنایع مختلف را دارا است. اثر افزودن غلظت های مختلف از پلی وینیلیدن فلوراید در محلول پلیمری بر عملکرد غشا بررسی شد. غشاهای تهیه شده توسط آنالیزهای فلاکس عبوری از غشا، انتخاب پذیری، درصد محتوای آب و عکس های میکروسکوپ الکترونی (SEM) و FTIR مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که با افزایش غلظت پلی وینیلیدن فلوراید تا حدود 2 درصد وزنی، محتوای آب و تخلخل غشا در ابتدا افزایش و سپس کاهش یافت. هم چنین فلاکس غشاهای بر پایه پلی اتر سولفون/ پلی وینیلیدن فلوراید در مقایسه با فلاکس غشای خالص بر پایه پلی اتر سولفون بهبود قابل ملاحظه ای داشته است. همچنین با افزایش غلظت پلی وینیلیدن فلوراید تا حدود 5/0درصد وزنی میزان پس دهی (انتخاب پذیری) حدود 20% بهبود یافت.

پساب های نفتی پالایشگاه ها و مراکز پخش فراورده های نفتی از مهم ترین آلوده کننده های محیط زیست در عصر حاضر می باشند که باید به رفع آن ها اقدام کرد. فناوری های غشایی به دلیل استفاده نکردن از مواد شیمیایی برای شکست تعلیق ها، ساده کردن عملیات تصفیه و وجود دستگاه های خودکار نقش مهمی را در تصفیه پساب های نفتی بازی می کنند. در این پژوهش عملکرد غشاهای کوناگون و همچنین غشای نانوساختار الیاف توخالی پلی اتر سولفون در تصفیه پساب نفتی بررسی شد. تاثیر پارامترهای عملیاتی مانند فشار، غلظت و سرعت جریان خوراک بر روی عملکرد غشا بررسی شد. با افزایش فشار، میزان فشردگی و گرفتگی غشا افزایش و عملکرد غشا کاهش می یابد. بنابراین شرایط بهینه عملیاتی برای انجام آزمایش ها فشار 1 bar و سرعت جریان بالا و غلظت پایین خوراک می باشد. یکی از مهم ترین مشکل هایی که در فرایندهای غشایی روی می دهد گرفتگی سطح غشا با ذره های درشت گازوییل می باشد. ذره های گازوییل بر روی سطح غشا جمع شده و منجر به تشکیل لایه ثانویه ای بر روی سطح غشا می شوند. تشکیل لایه ثانویه منجر به کاهش شار و افزایش پس دهی می شود. در فشارهای بالا (فشارهای 2 bar و (3 bar اثرهای ناشی از گرفتگی غشا به طور کامل قابل دیدن می باشد به گونه ای که در فشارهای بالا، اختلاف شار با حالت غشای تازه بسیار زیاد می باشد. غشاهای مورداستفاده برای آزمایش ها با قابلیت جداسازی 100 درصدی گازوییل از پساب، از پرکاربردترین غشاها در تصفیه پساب های نفتی به شمار می آیند.

وارونگی فازی، روشی متداول برای ساخت غشاهای پلیمری است و اغلب غشاهای ساخته شده به این روش، ساختار نامتقارن دارند. جداسازی ذرات در این نوع غشاها با لایه متراکم سطحی و در فشار عملکردی زیاد انجام می شود. از سوی دیگر، در غشاهای متقارن دارای حفره های سطحی، جداسازی افزون بر سطح، در عمق غشا و در فشار عملکردی کمتر انجام می شود. در پژوهش حاضر، ساخت غشاها برپایه پلی اتر سولفون با استفاده ازحلال دی متیل استامید و ضدحلال آب به روش وارونگی فازی انجام شد. برای کنترل تخلخل و تغییر ساختار غشا از افزودنی آبدوست پلی وینیل پیرولیدون و نیز تغییر شرایط انعقاد، با اعمال یک مرحله توقف در محیطی با کنترل دقیق دما و رطوبت استفاده شد. برای بررسی ساختاری غشاهای تهیه شده، تصویربرداری با میکروسکوپ الکترونی پویشی، آزمون های تعیین نقطه حباب، تعیین تخلخل و تعیین شعاع متوسط حفره ها به کار گرفته شد. همچنین، عملکرد غشاها با استفاده از محاسبه تراوایی آب خالص و انجام آزمون حذف باکتری از محیط کشت سلول ارزیابی شد. نتایج حاصل نشان داد، با استفاده از روش انعقاد اجرا شده در این پژوهش، می توان به غشاهایی با ساختار متقارن، حفره هایی با قطر کمتر از0.4 mm ، تراوایی مناسب آب خالص و قابلیت حذف باکتری دست یافت. همچنین مشاهده شد، افزایش غلظت افزودنی پلی وینیل پیرولیدون موجب افزایش تخلخل، تراوایی و اندازه حفره های نمونه های غشایی می شود. از سوی دیگر، استحکام کششی و نیز ازدیاد طول در ناحیه شکست نمونه های غشایی با افزایش غلظت افزودنی پلی وینیل پیرولیدون کاهش یافته است.

آلودگی آب با ترکیبات نفتی یکی از مهم ترین معضلات محیط زیستی در کشورهای نفت خیز محسوب می شود، زیرا می تواند تاثیرات نامطلوبی بر سلامت انسان و محیط زیست بر جای بگذارد. غشاهای الیاف توخالی آب دوست از ترکیب پلی آمید ایمید با پلی (اتراترکتون) سولفونه شده ساخته شدند. ساختار و عملکرد غشاها توسط آنالیز FESEM، نفوذ N2، تخلخل کلی، فشار فروریختگی، زاویه تماس با آب، شار آب خالص و تست های دفع مواد نفتی بررسی شد. نتایج نشان داد که با مشاهده تصاویر سطح مقطع غشاها دیده می شود که با افزایش نسبت PAI/SPEEK حفره های بندانگشتی بزرگتری از سطح خارجی به سمت ضخامت غشا رشد کرده اند. با نسبت 15/85 از PAI/SPEEK، زاویه تماس آب غشا از 74 به 58 کاهش یافت که بهبود قابل توجهی در آب دوستی نشان داد. شار آب غشاها در مدت زمان 5/2 ساعت از عملیات کاهش تدریجی نشان داد و سپس به حالت پایدار با کمترین تغییرات رسید. غشای PAI ساده و غشای مخلوط PAI-SPEEK به ترتیب حدود 35 درصد و 21 درصد کاهش شار آب را نشان دادند. در فشار 5 اتمسفر با افزودن 30 میلی گرم در لیتر از آنزیم OSEII نسبت نفت به آب از 36ppm به 2/1ppm کاهش پیدا کرد که در این شرایط درصد حذف نفت در آب 97 درصد بود. در این کار حالت بهینه در شرایط افزودن OSEII و اعمال هوادهی حاصل شد.

انتخاب پارامتر های فرآیندی مناسب در فرآیند قالب گیری قطعات با استفاده از قالب های تزریق پلاستیک برای تولید قطعاتی با کیفیت، امری مهم و ضروری است. هدف از این مقاله انتخاب پارامتر های فرآیندی مناسب و بهینه سازی آنان برای قالب گیری 8 قطعه مختلف از جنس پلی اتر ایمید است. در ابتدا بر اساس تحقیقات گذشته و توانایی های نرم افزار شبیه سازی مولدفلو، پارامتر های فرآیندی مناسب انتخاب شدند. این پارامترها شامل دمای ذوب، دمای سطح قالب، فشار نگهداری و دمای ورودی سیال خنک کاری بودند. شبیه سازی ها در نرم افزار مولدفلو بر مبنای آرایه های متعامد L25 روش تاگوچی انجام گرفتند. سپس نتایج مهم و قابل مقایسه شامل انقباض حجمی، مکش، اعوجاج (انحراف) و درصد انجماد در قطعات از شبیه سازی ها استخراج شدند. در نهایت با به کارگیری روش تحلیل رابطه خاکستری، بهینه سازی بر اساس این نتایج انجام گرفت. نتایج بهینه سازی نشان می دهند که در تمامی ضریب تمایز های روش تحلیل رابطه خاکستری (1/0 الی 9/0) دمای ذوب 360 درجه سانتی گراد، دمای سطح قالب 140 درجه سانتی گراد، فشار نگهداری برابر با 100 درصد فشار تزریق و دمای سیال خنک کاری 5/12 درجه سانتی گراد کمتر از دمای سطح قالب بهینه ترین سطح ها بودند. همچنین بر اساس نتایج آنالیز واریانس در تمامی ضریب تمایز ها نیز پارامتر های دمای ذوب و فشار نگهداری به ترتیب اثرگذار ترین پارامتر ها بودند.

وارونگی فازی، روشی مرسوم برای ساخت غشاهای پلیمری است و اغلب غشاهای ساخته شده به این روش، ساختار نامتقارن دارند. جداسازی ذرات در این نوع غشاها با لایه متراکم سطحی و در فشار عملکردی زیاد انجام می شود. از سوی دیگر، در غشاهای متقارن دارای حفره های سطحی، جداسازی افزون بر سطح، در عمق غشا و در فشار عملکردی کمتر انجام می شود. در پژوهش حاضر، ساخت غشاها برپایه پلی اتر سولفون با استفاده ازحلال دی متیل استامید و ضدحلال آب به روش وارونگی فازی انجام شد. برای کنترل تخلخل و تغییر ساختار غشا از افزودنی آبدوست پلی وینیل پیرولیدون و نیز تغییر شرایط انعقاد، با اعمال یک مرحله توقف در محیطی با کنترل دقیق دما و رطوبت استفاده شد. برای بررسی ساختاری غشاهای تهیه شده، تصویربرداری با میکروسکوپ الکترونی پویشی، آزمون های تعیین نقطه حباب، تعیین تخلخل و تعیین شعاع متوسط حفره ها به کار گرفته شد. همچنین، عملکرد غشاها با استفاده از محاسبه تراوایی آب خالص و انجام آزمون حذف باکتری از محیط کشت سلول ارزیابی شد. نتایج حاصل نشان داد، با استفاده از روش انعقاد اجرا شده در این پژوهش، می توان به غشاهایی با ساختار متقارن، حفره هایی با قطر کمتر از 0.4 mm، تراوایی مناسب آب خالص و قابلیت حذف باکتری دست یافت. همچنین مشاهده شد، افزایش غلظت افزودنی پلی وینیل پیرولیدون موجب افزایش تخلخل، تراوایی و اندازه حفره های نمونه های غشایی می شود. از سوی دیگر، استحکام کششی و نیز ازدیاد طول در ناحیه شکست نمونه های غشایی با افزایش غلظت افزودنی پلی وینیل پیرولیدون کاهش یافته است.

فرضیه: با وجود کاربرد گسترده غشاهای نانوفیلتری در فرایند اسمز مستقیم (FO)، پدیده قطبش غلظت درونی همچنان از مهم ترین چالش های این فرایند است. روش های مختلفی به منظور کاهش اثر این پدیده نامطلوب پیشنهاد شده است که یکی از آن ها بارگذاری نانوذرات آب دوست در ساختار غشاست. در این پژوهش، از نانوذرات SiO2/ZIF-8 برای بهبود ساختار و عملکرد غشاهای پلی اترسولفونی (PES) در فرایند اسمز مستقیم استفاده شده است. روش ها ابتدا، غشای پلی اتر سولفون با روش وارونگی فاز تهیه شد. در مرحله بعد، نانوذرات ZIF-8 و SiO2/ZIF-8 به عنوان پرکننده در دمای محیط سنتز شدند. غشاهای کامپوزیتی لایه نازک به عنوان لایه رویی برای فرایند اسمز مستقیم با روش پلیمرشدن بین سطحی و از واکنش میان دو مونومر واکنش پذیر آلی (TMC) و آبی (MPD) به دست آمدند. در نهایت، برای ارزیابی نانوذرات و غشاهای ساخته شده، آزمون های اندازه گیری زاویه تماس، طیف نمایی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR)، میکروسکوبی الکترونی پویشی نشر میدانی (FE-SEM)، پراش سنجی پرتو X و اندازه گیری مقدار تخلخل غشا به کار گرفته شدند. همچنین، عملکرد غشاهای ساخته شده پایه و کامپوزیتی (غشایی که حداقل از دو ماده مختلف تشکیل شده است) و نانوکامپوزیتی لایه نازک با فرایندهای اسمز مستقیم و معکوس بررسی شد. یافته ها نتایج حاکی از وجود مقدار کمی SiO2/ZIF-8 در غشاست که سبب افزایش آب دوستی و تخلخل آن شده و شار و پس زنی فرایند FO را نیز بهبود داده است. شار آب غشای اسمز مستقیم لایه نازک نانوکامپوزیتی به طور چشمگیری از 15. 23L/m2. hبه 25. 13L/m2. h افزایش یافت، زمانی که از محلول 10 میلی مولار و 2 مولار NaCl، به ترتیب به عنوان محلول خوراک (FS) و محلول اسمزی (DS) استفاده شد. بهبود شار آب اسمز مستقیم را می توان به کمترشدن مولفه ساختاری غشا (S) در زیرلایه اصلاح شده PES و کاهش قطبش غلظت درونی نسبت داد.

فرضیه: جداسازی کربن دی اکسید (CO2) از گازهای خروجی دودکش ها به عنوان گاز گلخانه ای حاصل از سوختن سوخت های فسیلی از دغدغه های اصلی در کنترل انتشار گازهای گلخانه ای است. از میان فناوری های مختلف جداسازی گاز، فناوری غشایی به دلیل مزایای فراوان، توجه بسیاری از پژوهشگران را به خود جلب کرده است. روش ها: در این پژوهش، غشاهای آمیخته ای جدیدی از پلی( اتر-b-آمید) (Pebax) به عنوان ساختار اسکلتی غشا و گلیسرول به عنوان ماده افزودنی در شبکه غشا، به روش ریخته گری محلول-تبخیر حلال تهیه شد. تراوایی گازهای CO2 و نیتروژن (N2) در فشار خوراک 2 تا 10bar دمای 25 درجه اندازه گیری شد. سپس، گزینش پذیری CO2/N2 و نیز ضرایب نفوذ و انحلال گازها محاسبه شد. همچنین، اثر افزودن ترکیب درصدهای وزنی مختلف گلیسرول (%25-0) در ساختار غشا و اثر فشار خوراک بر تراوایی CO2 و گزینش پذیری CO2/N2 نیز بررسی شد. برای تعیین خواص شکل شناسی غشاهای تهیه شده، از آزمون های میکروسکوپی الکترونی پویشی گسیل میدانی (FE-SEM)، پراش پرتو X، گرماسنجی پویشی تفاضلی (DSC) و طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR) استفاده شد. یافته ها: نتایج نشان داد، با افزودن گلیسرول در شبکه Pebax، تراوایی CO2 تا حدودی کاهش یافته اما گزینش پذیری CO2/N2 به طور چشمگیری افزایش یافته است. در فشار 10bar، گزینش پذیری غشای آمیخته ای با %15 وزنی گلیسرول %172 بیشتر از غشای Pebax خالص شد و تراوایی CO2 فقط به مقدار %23 کاهش یافت. بنابراین، غشای آمیخته ای دارای %15 وزنی گلیسرول به دلیل داشتن تراوایی مناسب CO2 و بیشترین مقدار گزینش پذیری CO2/N2، به عنوان غشای بهینه انتخاب شد. تصاویر FE-SEM غشای Pebax-گلیسرول بیانگر سازگاری مناسب و همگنی گلیسرول در ماتریس Pebax بود. آزمون XRD مشخص کرد، افزودن گلیسرول سبب کاهش بلورینگی غشا و کم شدن فاصله بین زنجیرهای پلیمر می شود. نتایج DSC نشان داد، با افزودن گلیسرول در ساختار غشا، دمای انتقال شیشه ای اندکی کمتر می شود. آزمون FTIR هیچ نوار جذبی جدیدی در مقایسه با نوارهای مربوط به مواد تشکیل دهنده غشا نشان نداد که نشانگر برهم کنش فیزیکی بین Pebax و گلیسرول است.