تامین آب آشامیدنی یک از مشکلات حال حاضر کشورهای جهان است و روز به روز جدی تر می شود. یکی از بهترین راهکارهای حل این مساله نمک زدایی از آبهای شور موجود می باشد. برخی از روشهای متداول تولید آب شیرین عبارتند از تقطیر ناگهانی چند مرحله ای (MSF)، تقطیر چند مرحله ای (MED)، تراکم بخار (VC) و اسمز معکوس (RO) که غیر از مورد آخر بقیه حرارتی هستند. روشهای متداول حرارتی بیشتر در مقیاسهای متوسط و بزرگ اقتصادی بوده و کاربرد دارند. اما بسیاری از مناطق دور افتاده و کویری که در کشور ایران هم کم نیستند نیاز به آب شیرین در مقیاسهای خیلی پایین دارند. از طرفی در این مناطق انرژی خورشیدی هم به نحو مطلوبی در دسترس است. روش رطوبت زنی و رطوبت زدایی هوا یک گزینه مناسب برای تولید غیرمتمرکز آب شیرین می باشد که به دلیل نیاز نداشتن به کارکرد در دمای بالا، کل انرژی حرارتی مورد نیاز آن می تواند از خورشید تامین گردد.در این طرح پس از مرور روشهای متداول حرارتی و بررسی راههای بهره گیری از انرژی خورشیدی در تولید آب شیرین، مطالعه نسبتا جامعی بر روی روش رطوبت زنی و رطوبت زدایی هوا (HD) صورت گرفته و سپس با استخراج معادلات حاکم، فرآیند آن شبیه سازی شده است. در ادامه در یک کار جدید، سیستم HD خورشیدی به روش برنامه ریزی ریاضی بهینه سازی گردیده و بالاخره با استفاده از نتایج بهینه سازی، یک آب شیرین کن به ظرفیت lit/h10 طراحی و ساخته شده و در سالن پایلوت پژوهشکده توسعه صنایع شیمیایی ایران نصب و راه اندازی گردیده است. نتایج تست دستگاه بسیار رضایت بخش بوده و نشان می دهد که بهینه سازی قبل از طراحی و ساخت موثر بوده و باعث شده است که در مقایسه با دیگر نمونه های ساخته شده، علاوه بر افزایش نسبت تقطیر، حجم آن نیز کاهش یابد.

استخر خورشیدی وسیله ای است برای جمع آوری و همچنین ذخیره انرژی خورشیدی. استخرهای خورشیدی انواع متفاوتی دارند که به طور کلی به دو دسته همرفتی و غیرهمرفتی تقسیم می شوند. کاربرد عمده استخرهای خورشیدی در مصارف حرارتی دما پایین است. استخر خورشیدی با گرادیان غلظت یا به اختصار SGSP که در زمره استخرهای غیرهمرفتی قرار دارد متداولترین نوع استخر خورشیدی است که قابلیت ساخت در مساحتهای بالا را دارد و همین امر پتانسیل تولید برق را نیز به آن می دهد. پایداری گرادیان مهمترین مساله در  SGSPهاست. وجود زمین وسیع، میزان دسترسی به نمک و منبع تامین آب، شرایط جوی و میزان تابش خورشید پارامترهای مهمی هستند که برای احداث یک SGSP باید مورد توجه قرار گیرند. به طور کلی استخر خورشیدی باید در منطقه ای احداث شود که علاوه بر تابش مناسب خورشید، زمین وسیع حتی الامکان رایگان و دسترسی به آب زیاد و از همه مهمتر نمک ارزان و فراوان وجود داشته باشد. به عنوان مثال سواحل خلیج فارس در جنوب ایران یکی از بهترین مناطق برای احداث SGSP است.نتایج ارزیابی اقتصادی نشان می دهد که هزینه نمک نقش زیادی در اقتصادی بودن ساخت SGSP دارد و می تواند حتی بیش از نصف کل هزینه های استخر را در بر بگیرد. عامل تعیین کننده بعدی مساحت استخر است. اصولا استفاده از SGSP در اندازه های کوچک (کمتر از 500m2) صرفه اقتصادی ندارد. چرا که در این مقیاس هزینه استحصال حرارت از استخر زیاد است.تامین انرژی آب شیرین کنهای حرارتی یکی از مهمترین کاربردهای SGSP است. در این طرح اتصال SGSP به آب شیرین کنی با روش رطوبت زنی و رطوبت زدایی هوا با علامت اختصاری HD پیشنهاد شده و روشهای آن ارایه گردیده است. ارزیابی اقتصادی صورت گرفته نیز نشان می دهد که استفاده از SGSP برای تامین انرژی آب شیرین کن HD نسبت به کلکتورهای صفحه تخت اقتصادی تر است.

سیمان پلیمر گوگردی (SPC)، گوگردی است که خواص آن به کمک افزودنی بهبود یافته است. این نوع سیمان ماده اصلی سازنده بتن گوگردی است و می تواند مانند چسب، سنگدانه ها را به یکدیگر بچسباند. بتن گوگردی دارای خواص الاستیکی، مقاومت در برابر اسیدها و نمک ها، عدم نیاز به آب و ... است که می تواند برای کاربردهای ویژه از جمله کف های صنعتی، محیط های خورنده و ... استفاده شود. هدف از انجام این تولید سیمان گوگردی با استفاده از افزودنی بومی در مقیاس بنچ و ارزیابی خواص سیمان و بتن گوگردی بود. در این طرح، سیمان گوگردی ابتدا در مقیاس آزمایشگاهی تهیه گردید و زمان، دما و میزان افزودنی و ... در وضعیت آزمایشگاهی بهینه شد. همچنین تاثیر فیلرهای مختلف مانند کربن، سیلیکا، میکا و ... بر خواص ملات و بتن گوگردی بررسی گردید. با استفاده از داده های آزمایشگاهی، طراحی مقدماتی و تفضیلی واحد تولید سیمان گوگردی در مقیاس بنچ انجام شد و پس از راه اندازی سیستم و رفع اشکالات، تولید سیمان گوگردی در مقیاس بنچ در این واحد آغاز گردید. نتایج آزمون های مکانیکی روی نمونه های ملات گوگردی نشان داد که مقاومت کششی و خمشی این نمونه ها بسیار بیشتر از نتایج موجود در ارتباط با ملات های تهیه شده با سیمان معمولی است.

هدف از اجرای این طرح، ساخت کامپوزیت گوگرد پلاستیکی شده (نرم شده) با استفاده از پرکننده مناسب بوده است. گوگرد و گوگرد نرم شده به عنوان ماتریس و ذرات نانوسیلیکا، نانوتیتانا و نانوکلی (مونتموریلونیت) به عنوان فیلر انتخاب شده است. کامپوزیت ها با روش "Direct Mixing" با گوگرد مذاب و بدون حضور حلال تهیه شد. برای تهیه گوگرد نرم شده (plasticized sulfur) از واکنش گوگرد مذاب با نرم کننده های دی سیکلو پنتا دی ان، استایرن متیل استایرن و یا مخلوط دی سیلکوپنتا دی ان و استایرن استفاده شد. ترکیب حاصل از واکنش گوگرد با یک نرم کننده آلی یا معدنی، گوگرد نرم شده نامیده می شود که به عنوان ماتریس استفاده می شود. نرم کردن گوگرد به منظور احتراز از مشکلات ناشی از تغییر آلوتروپی گوگرد مذاب بعد از سرد شدن انجام شده است.با افزودن نانو ذرات سیلیکا، تیتانیا، مونتموریلونیت به این ماتریس، کامپوزیت گوگرد نرم شده تهیه شد. انتخاب نوع نانوفیلر، بر اساس معیارهای مختلف از جمله قیمت مناسب، در دسترس بودن، احتمال بالای تاثیر مثبت ذرات بر بهبود خواص کامپوزیت، سهولت فرآیند اختلاط، حفظ اندازه نانوذرات در ماتریس و ... انجام شد. بررسی خواص کامپوزیت های تهیه شده نشان داد، خواص گوگرد در اثر واکنش با پلاستی سایزرها (نرم کننده ها) بهبود یافته است و با افزودن نانوذرات فیلر خواص مکانیکی کامپوزیت بیشتر تقویت شده است. کامپوزیت هایی که در تهیه آنها از گوگرد به عنوان ماتریس استفاده شده است ذرات میکرو سیلیکا تاثیر بیشتری در تقویت خواص مکانیکی داشته اند و در کامپوزیت هایی که پلی مر گوگردی به عنوان ماتریس استفاده شده نانوسیلیکا در مقایسه با میکرو سیلیکا تاثیر بیشتری در بهبود خواص مکانیکی داشته است. از طرفی ذرات نانوسیلیکا و مونتموریلونیت که قبلا بار سطحی آنها اصلاح شده است و ماهیت آب گریزی آنها کاهش یافته است در مقایسه با نانوذرات اصلاح نشده، تاثیر بیشتری در بهبود خواص مکانیکی ایفا کرده اند. نانوکامپوزیت گوگرد- کلی در مقایسه با نانوکامپوزیت گوگرد- سیلیکا و گوگرد – تیتانیا از استحکام و قابلیت چسبندگی بهتری به سطوح بتنی برخوردار است.

هدف از انجام این پژوهش یافتن راهکارهای سیستماتیک برای کاهش مصرف انرژی حرارتی در صنعت قند می باشد. یکی از تکنولوژیهای پرقدرت در آنالیز و یافتن روشهای کاهش مصرف انرژی تکنولوژی پینچ می باشد. استفاده از این تکنولوژی  باعث خواهد شد المانهای مختلف فرآیند تولید قند مورد ارزیابی قرار گرفته و نهایتا توزیع و مصرف انرژی حرارتی به بهترین وجه مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد.در این فعالیت ابتدا فرآیند تولید قند شناخته شده و با استفاده از موازنه جرم و انرژی انجام گرفته، فرایند در جهت بهینه سازی مصرف انرژی مورد ارزیابی قرار می گیرد. طبیعی است اصلاح ساختاری فرآیند و ایجاد تغییرات به صورت سیستماتیک در فرآیند صورت می گیرد و متدولوژی جدید برای کاهش مصرف انرژی ارایه می گردد. طراحی شبکه مبدلهای حرارتی و تغییرات در قسمتهای مهم فرآیند یعنی تبخیرکننده ها، کریستالیزورها، شبکه مبدلهای حرارتی و یوتیلیتی مورد بررسی دقیق قرار می گیرد. بحث همزمان قدرت و حرارت بخاطر تولید قدرت در کارخانه قند موردنظر قرار گرفته و در این رابطه کارخانه قند کرج به عنوان نمونه مورد بررسی قرار گرفته است.

با توجه به وضعیت خشکسالی در کشور یکی از بهترین و مطمئن ترین راههای تامین آب شیرین، شیرین سازی آب دریا می باشد. اگرچه فرآیندها و تجهیزات شناخته شده ای در این حوزه بکار گرفته می شود اما عملا واحدهای در حال کار با مشکلات عملیاتی و تولیدی بسیاری مواجه هستند. به عنوان نمونه واحد تصفیه آب شرکت پایانه های نفتی ایران واقع در جزیره خارک با ظرفیت 6000 مترمکعب در روز آب آشامیدنی، با مشکل عدم امکان بهره برداری جهت تولید پیوسته مواجه است. تکنولوژی به کار رفته در این واحد، استفاده از سه مدول اسمز معکوس با ظرفیت هرکدام 2000 مترمکعب در روز است. همچنین بر اساس طراحی اولیه امکان توسعه واحد تا 10000 مترمکعب در روز وجود دارد. به دلایلی احتمالی همچون طراحی فرآیند نامناسب و عدم پیش بینی تجهیزات پیش تصفیه مناسب، امکان تولید پیوسته در ظرفیت طراحی فراهم نشده است. در انجام این پروژه پس از بررسی روش های غشایی و فرآیندها و تجهیزات مربوط به آن، وضعیت موجود کارخانه فوق به عنوان نمونه مورد بررسی قرار گرفت، آنالیز کاملی از آب دریا انجام شد و بر اساس آن بازطراحی واحد جدید صورت پذیرفت. در انتها اسناد مناقصه EPC-O&M برای اجرای عملی کار تهیه گردید. در این پژوهش علل اصلی عدم کارکرد صحیح کارخانه بر اساس شواهد موجود تحلیل شد و با در نظر گرفتن آنالیز دقیق آب همراه با پارامترهای کامل و در شرایط آب و هوایی متفاوت و تکرارهای مناسب، فرایندهای تکمیلی و اصلاحی مورد نیاز برای کارخانه پیشنهاد شد. روش های انجام این پژوهش را می توان برای استفاده در سایر واحدهای آب شیرین کن کشور که دارای مشکلات عملیاتی می باشند، الگو برداری نمود.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

انجمن شیمی محض و کاربردی (آیوپاک) ترکیبات نانوحفره را به سه دسته اصلی میکروپور، مزوپور، ماکروپور با اندازه حفرات به ترتیب کوچکتر از 2 نانومتر، بین 5-20 نانومتر و بزرگتر از 50 نانومتر تقسیم بندی نموده است از این میان ترکیبات مزوپور کربنی با خواص فوق العاده ای مانند مساحت سطح بالا، ساختار منظم حفرات، حجم بالای حفرات، توزیع منظم اندازه حفرات، قابلیت تنظیم اندازه حفرات، هدایت الکتریکی و برهمکنش با مولکول های آلی کاربردهای زیادی در جذب، جداسازی، کاتالیز، دارورسانی و اندازه گیری مولکولهای بیولوژیکی دارا می باشد. مهمترین روش ها برای سنتز ترکیبات نانو حفره کربنی شامل قالبگیری سخت و قالب گیری نرم می باشد. روش قالب گیری سخت در سه مرحله شامل 1) تهیه قالب سیلیکاتی مزوپور 2) پرکردن قالب با پیش ماده کربنی و کربونیزاسیون تحت جو نیتروژن و 3) حذف قالب سیلیکاتی انجام می گیرد. روش قالب گیری نرم معمولا شامل دو مرحله 1) خودآرائی کوپلیمر و پیش ماده کربنی به شکل ساختار سه بعدی مزوفاز 2) کربونیزاسیون مزوفاز می باشد. بررسی منابع علمی نشان می دهد که مناسب ترین روش برای افزایش هدایت الکتریکی ترکیبات مزوپورکربنی، گرافیته کردن کاتالیستی می باشد. همچنین بررسی ها نشان داد که بهترین راهکار برای تهیه نانوکامپوزیت نانوحفره کربنی- گوگرد؛ ذوب گوگرد می باشد که با نیروی مویینگی، به طور کاملا موثری گوگرد را وارد حفرات ماده کربنی می نماید. ترکیب نانوحفره کربنی گرافیتی مورد نظر با استفاده از ساکارز به عنوان پیش ماده کربنی و نیترات نیکل به عنوان کاتالیزور گرافیته کردن سنتز گردید. همچنین نانوکامپوزیت نانوحفره کربنی- گوگرد با روش ذوب گوگرد تهیه گردید. روش های متنوع و مختلفی مانند پراش اشعه ایکس، جذب- واجذب نیتروژن، آنالیز عنصری، ولتامتری چرخه ای و امپدانس الکتروشیمیایی برای ارزیابی ساختار ماده نانو حفره کربنی گرافیتی و نانوکامپوزیت های گوگردی استفاده گردید. نتایج بدست آمده نشان می دهد که هدایت الکتریکی ماده نانوحفره گرافیتی به طور قابل ملاحظه ای نسبت به ماده غیرگرافیتی افزایش پیدا کرده است. همچنین نتایج نشان می دهد که نانو کامپوزیت گوگرد- نانوحفره کربنی گرافیتی از هدایت الکتریکی بالاتری نسبت به گوگرد عنصری برخوردار می باشد.

با توجه به وجود بیش از 33000 رشته قنات در کشور و اهمیت این سازه آبی در استحصال و انتقال آب های زیرزمینی، توجه به وجوه فنی در بازسازی، مرمت و احداث قنوات اهمیت بالایی دارد. در این باره مقنیان و کارشناسان تجربی قنات، انبوهی از تجربیات ذی قیمت را که حاصل سال ها تلاش و کار عملی در قنوات است، در سینه جای داده اند. لذا گردآوری، تنقیح و جمع بندی این تجربیات مهم در زمینه چگونگی حفر، مرمت، لایروبی، آبدهی و نظام مالکیت و توزیع آب در قالب این طرح با انجام مصاحبه و مشاهدات عینی و بهره برداری از دانش فنی و مطالعات مجری طرح به انجام رسیده است.