وزارت علوم، تحقیقات و فناوری

دانشگاه علوم و فنون مازندران

پایان‌نامه

مقطع کارشناسی ارشد

رشته: مهندسی شیمی

عنوان: سنتز غربال های مولکولی سیلیکوآلومینو فسفات در ابعاد نانو و کاربردهای آن -در الکتروشیمی-

اساتید راهنما: سید کریم حسنی نژاد درزی، مصطفی رحیم نژاد نجارکلایی

تابستان 1393

چکیده

در این پروژه سعی بر این بود گامی کوچک در راستای سنتز غربال مولکولی سیلیکوآلومینوفسفات در ابعاد نانو و بکارگیری آن در پیل­های سوختی با سوخت متانول برداشته شود. لذا در این راه نانو سیلیکوآلومینوفسفات در شرایط هیدروترمال در شرایط بهینه تولید گردید. در ادامه از تکنیک­های  XRD، FT-IR, SEM برای شناسایی غربال­های مولکولی استفاده شد. نتایج طیف XRD نشان داد که سنتز غربال مولکولی سیلیکوآلومینوفسفات موفقیت آمیز بوده و میانگین اندازه ذرات تقریباً 35 نانومتر تخمین زده شد. نمونه­ی سنتز شده در پیل­های سوختی متانول مستقیم به کار برده شد. در غیاب متانول، مقدار ضریب انتقال الکترون (α) برابر با 5547_/0، میانگین ثابت بار (k_s)  برابر با 023_/0 (1/s)، میانگین پوشش سطح الکترود   برابر با ^7-10 × 89_/9 و نیز در حضور متانول مقدار سرعت کاتالیزوری برابر با 10⁴   616_/4 و ضریب نفوذ آشکار برابر با 848 _/4  بدست آمد.

کلمات کلیدی: نانو سیلیکوآلومینوفسفات، سنتز هیدروترمال، غربال مولکولی، ولتامتری چرخه­ا­ی، پیل سوختی متانول مستقیم

فهرست مطالب

فصل اول – مقدمه و کلیات تحقیق

• مروری کلی بر غربال مولکولی سیلیکوآلومینوفسفات.. 2
  • زئولیت­های طبیعی………………………………….. 6
• سنتز غربال­های مولکولی………………… 6
• اصلاح­ غربال­های مولکولی­ سیلیکوآلومینوفسفاتی. 9
• شناسایی غربال­های مولکولی سیلیکوآلومینوفسفاتی.. 11
  • روش میکروسکوپ الکترونی………………………….. 11
  • روش پراش اشعه X (XRD)  …………………………… 12
  • روش FTIR 12
• مقدمه­ای بر پیل­های سوختی……………… 12
• الکترودهای اصلاح شده و فرایند الکتروکاتالیزور.. 15
• انواع کاتالیزورهای مورد استفاده در الکترواکسیداسیون آندی متانول…………………………….. 18
  • الکتروکاتالیزورهای متانول در محیط اسیدی……………….. 18

1-7-2. الکتروکاتالیزورهای متانول در محیط قلیایی 18

• اندازه­گیری الکتروشیمیایی…………….. 19
• هدف از پژوهش……………………….. 19

فصل دوم – ادبیات و پیشینه تحقیق

• تاریخچه­ی پیل سوختی………………….. 21
• مروری بر تحقیقات الکتروکاتالیزوری…….. 22
• تاریخچه­ی مواد غربال­های مولکولی……….. 23
  • زئولیت­های آلومینو سیلیکاتی و غربال­های مولکولی سیلیسی…… 23

فصل سوم – روش تحقیق

• مواد اولیه و تجهیزات آزمایشگاهی………. 30
  • مواد اولیه 30
  • تجهیزات آزمایشگاهی…………………………………. 32
    • دستگاه پتانسیواستات/گالوانواستات……….. 32
  • سنتز و ساخت………………………… 33
    • سنتز نانو سیلیکوآلومینوفسفات…………………. 33
    • ﺳﺎﺧﺖ اﻟﻜﺘﺮوﻛﺎﺗﺎﻟﻴزور……………………. 34
  • روش ارزیابی عملکرد الکتروکاتالیزوری…… 35
    • مقایسه الکترود مربوطه با الکترود خمیر کربن…………. 36

فصل چهارم – محاسبات و یافته­های تحقیق

• • تعیین خصوصیات کاتالیزور­های سنتزی……… 39
    • آنالیز XRD 39
    • آنالیز FESEM 40
    • آنالیز FTIR 42
  • ارزیابی عملکرد الکتروکاتالیزورها……… 44
    • آنالیز الکتروشیمی الکترودهای اصلاح شده………………… 47
    • اکسیداسیون الکترولیت متانول در سطح الکترود اصلاح شده 54
    • ارزیابی کرنوآمپرومتری……………………… 58
  • بررسی عملکرد و پایداری الکترود Ni-SAPO/CPE. 63

فصل پنجم – نتیجه گیری و پیشنهادات

• غربال مولکولی کریستال نانو سیلیکوآلومینوفسفات. 66
• الکترود اصلاح شده با نانوسیلیکوآلومینوفسفات سنتز شده 66
• پیشنهادات……………………………………………………………………………… 67

پیوست – منابع و ماخذ…………………….. 68

چکیده انگلیسی…………………………… 72

فهرست شکل‌ها

شکل1-1: واحدهای TO₄ در غربال مولکولی­های زئولیتی و آلومینوفسفاتی…………………………….    3

شکل 1-2: ساختار اتمی شبکه­های CHA(a), MFI(b), AFI(c), DON(d)…………………………….     5

شکل1-3: روش سنتز قالبی و قالب­های رایج در آن: 1. تک مولکول، 2. مولکول دوگانه دوست (دارای یک رشته‌ی آلی چربی دوست (قرمز) و یک سر آب دوست (آبی): Amphiphile))و 3. مایسل (خوشه­ای از مولکول های دوگانه-دوست: Micelle)) و 4. مواد پیچیده­تر، 5. یک ساختار کروی، 6. دسته­ای از ساختارهای کروی……………………………….     9

شکل 3-1: نمایی از نحوه­ی فعالیت پتاسیواستات…………………………………………………………….. 32

شکل 4-1: الگوی XRD غربال مولکولی نانوساختار SAPO………………………………………………. 39

شکل 4-2: الگوی XRDغربال مولکولی نانوساختار NiSAPO……………………………………………. 40

شکل 4-3: تصویر SEM غربال مولکولی نانوساختار SAPO………………………………………………. 41

شکل 4-4: تصویر SEM غربال مولکولی نانوساختار NiSAPO……………………………………………   42

شکل 4-5: آنالیز FTIR  غربال مولکولی نانو ساختار SAPO ……………………………………………..   43

شکل 4-6: آنالیز FTIR کاتالیزور  نیکل SAPO………………………………………………………………   43

شکل 4-7: ولتامتری چرخه­ای الکترود الف CPE و  ب الکترود اصلاح شده 25%SAPO/CPE  در محلولmM  10 پتاسیم فری سیانید وM 1/0  KCl با سرعت اسکنmV/S   20 و pH=7……………………44

شکل4-8: ولتامتری چرخه­ای الکترود SAPO/CPE  25% در محلول  در محلولmM  10 پتاسیم فری سیانید وM 1/0  KCl در سرعت اسکن­های بالاتر از 350 میلی ولت برثانیه و شکل الحاقی در سرعت اسکن­های کمتر از 350 در همان شرایط………………………………………………………………………………………..45

شکل 4-9 :شکل  برحسب  برای ولتامتری چرخه­ای اکسیداسیون K₄Fe(CN)₆ در صفحه­ی  (b)SAPO/CPE و (a)  CPE با سرعت اسکن­های مختلف……………………………………………………………..47

شکل 4-10: ولتامتری چرخه­ای الکترود (a)CPE و الکترود SAPO/CPE 25% (b) بعد از قرارگرفتن در محلول 1_/0  مولار نیکل کلراید و به همراه ولتامتری چرخه­ای قبل از گذاشتن الکترودها در محلول 1_/0 مولار نیکل کلراید…………………………………………………………………………………………………………………….48

شکل4-11: مقایسه­ی شدت جریان پیک آندی الکترودهای اصلاح شده در حضور و در غیاب متانول…..49

شکل 4-12: a چرخه ولتامتری Ni/NSAPO/CPE  در سرعت اسکن­های  کمتر از 300میلی­ولت بر ثانیه در محلول  1_/0  مولار  NaOH  . b شکل E_p  بر حسب Log υ  برای  پیک­های آندی (a)  و کاتدی (b) ولتامتری چرخه­ای نمایش داده شده در قسمت a . c  وابستگی جریان­های پیک­های آندی و کاتدی  به سرعت اسکن در سرعت اسکن­های کمتر(5 تا 75 میلی­ولت بر ثانیه).  d شکل  جریان­های پیک­های آندی و کاتدی بر حسب ^2/1υ  برای سرعت اسکن­های بالاتر از  75 میلی­ولت بر ثانیه………………………………….50

شکل 4-13: ولتامتری چرخه­ای  Ni/NSAPO/CPE  در محلول NaOH 1_/0 مولار الف در حضور  متانول 01_/0مولار و   ب غیاب متانول….…………………………..…………………………………….54

شکل 4-14: (a)   شکل I_pa بر حسب υ و (b)  I_pa برحسب ^2/1υ  داده­های استخراج شده ولتامتری چرخه_­­ای الکترود Ni-SAPO/CPE در حضور متانول با غلظت 005/0 در محلول 1/0  مولار NaOH در سرعت اسکن­های مختلف. (c)  تغییرات log(I_pa) بر حسب log υو (d)  شکل تغییرات ^2/1υ /I_pa  برحسب …υ..56

شکل 4-15: تغییرات نرخ  I_pa/I_pc  برای Ni-SAPO/CPE نسبت به سرعت اسکن در محلول NaOH 1_/0 مولار  ▲در غیاب متانول ■ در حضور متانول با غلظت 005_/0 مولار…………………………………………….58

شکل 4-16: منحنی تافل و منحنی الحاقی ولتامتری چرخه­ای الکترود اصلاحی در محلول NaOH  1_/0 مولار و در حضور متانول با غلظت 005_/0 مولار با سرعت اسکن mV/s 20………………………………………58

شکل4-17:  a  کرنوآمپرومتری دوپله­ای الکترود Ni/NSAPO/CPE  در محلول NaOH 1_/0  مولار باغلظتهای  0، 0015_/0، 003_/0، 01_/0 مولار متانول (گام­های پتانسیل به ترتیب 7_/0 و 3_/0 بر حسب Ag/AgCl/KCl )   b  منحنی جریان بر حسب زمان در I غیاب متانول و II حضور متانول c  وابستگی  به  از روی داده­های کرنوآمپرومتریc  وابستگی جریان به  از داده­های کرنوآمپرومتریd  وابستگی نرمال شده­ی شکلc  به غلظت متانول………………………………………………………………………………………..59

شکل 4-18: نمایش رفتار نمایی کرنوآمپرومتری الکترود  Ni/NSAPO/CPE در مقابل الکترود  CPE….61

شکل 4-19: تصویرSEM  a) الکترود خمیر کربن b) الکترود خمیرکربن اصلاح شده با SAPO %25w/w  c) الکترود خمیرکربن اصلاح شده با SAPO بعد از لود شدن در محلول نیکل کلراید 1/0مولار…………….63

فهرست جداول

جدول 1-1: مثال­هایی از زئولیت­های کوچک، متوسط، بزرگ حفره……………………………………………………….. 5

جدول 2-1: کشف­ها و پیشرفت­های اصلی در زمینه­ی مواد غربال کننده­ی مولکولی در طی این دوره                   23

جدول 2-2: سیر تکامل زئولیت­های آلومینوسیلیکاتی از دهه­ی 1950 تا دهه­ی 1970………………. 24

جدول 4-1: جدول محاسبات k_s  از طریق معادله (5) و شکل b4 برای mV 200<E∆…………………. 52

جدول 4-2: محاسبه مقدار k_cat……………………………………………………………………………………………………………………. 60

جدول 4-3: مقایسه­ی ثابت نرخ کاتالیزوری (k_cat) برخی از الکترودهای اصلاحی در اکسیداسیون متانول.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه شیراز

دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز

پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی شیمی

مطالعه آزمایشگاهی تولید اکسید آهن در مقیاس ریزساختاری با استفاده از روش ترسیب با ضد حلال فوق بحرانی

اساتید راهنما:

دکتر فریدون اسماعیل زاده

دکتر داریوش مولا

شهریور 1390

چکیده

یکی از مشکلات سیمان مورد استفاده در چاه های نفتی که برای اتصال لوله های جداری و دیواره چاه مورد استفاده قرار می گیرند، این است که این سیمان ها مقاومت مورد نظر را در مقابل دما و فشار بالا ندارند . لذا در دما و فشار بالای چاه، سیمان ترک می خورند. یکی از راه های مقاوم کردن آن افزودن برخی افزودنی های خاص در سایز میکرومتری یا نانومتری به سیمان و بهبود مقاومت آن در مقابل فشار و  دما می باشد. در این پروژه سعی بر این است که اکسید آهن بعنوان یکی از افزودنی های سیمان را با روش ترسیب بوسیله ضد حلال فوق بحرانی در مقیاس ریز ساختاری تولید کنیم. پارامترهای متعددی بر روی کیفیت و خواص محصولات تولید شده و همچنین افزایش بازده و بهبود عملکرد فرآیندهای فوق بحرانی تأثیر گذارند که در این میان می­توان به دما، فشار و غلظت اولیه محلول اشاره نمود.

در این پژوهش، 9 آزمایش در شرایط مختلف غلظت  mg/ml)6-5/1)، دما K)15/328-15/308) ، فشار  bar) 150- 100 (و دبی دی اکسید کربن (mg/min 75-25) انجام شده است و تاثیر آن ها را بر سایز و مورفولوژی ذرات بررسی شده است.

در شرایط مختلف آزمایشگاهی ذراتی با قطر بین 25/17 تا 23/4 میکرومتر حاصل شده است. بعلاوه نتایج نشان می دهد که با افزایش دو پارامتر غلظت و دما، ذرات بزرگتری تشکیل می شود. در صورتی که افزایش فشار موجب کاهش سایز ذرات می گردد. در نهایت شرایط بهینه آزمایشگاهی فشار 120 بار، دمای 35 درجه سانتیگراد و غلظت 5/1  میلی گرم برمیلی لیتر بدست آمد.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد علوم دارویی

دانشکده فناوری های نوین ، گروه مهندسی کشاورزی – علوم و صنایع غذایی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد (( M. Sc ))

گرایش : شیمی مواد غذایی

عنوان :

اندازه گیری ومقایسه مقادیر سرب وکادمیوم در زیتونهای سبز                   

        (Olea europaea.L) مناطق علی آباد رودبار از استان گیلان وطارم از استان زنجان با استفاده از دستگاه جذب اتمی

استاد راهنما :

سرکار خانم مهندس پریسا زیارتی

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                   صفحه

خلاصه فارسی…………………………………………………………………………………….1

مقدمه……………………………………………………………………………………… .2

فصل اول: کلیات

1-1. هدف از انجام پایان نامه………………………………………………………………….5

1-2. بیان مسئله…………………………………………………………………………………………….7

1-3.ضرورت واهمیت موضوع………………………………………………………………12

1-4. هدف اصلی………………………………………………………………………….16

فصل دوم : بررسی متون ومطالعات دیگران دراین زمینه

بخش اول: معرفی زیتونهای کشت شده درایران

2-1-1. تاریخچه………………………………………………………………………………………..19

2-1-2. مناطق مهم کشت زیتون درایران……………………………………………………………………..21

2-1-3. طبقه بندی ارقام زیتون………………………………………………………………………………..25

2-1-3-1. طبقه بندی زیتونهای خوراکی مطابق با استاندارد Codex از لحاظ درجه رسیدگی میوه تازه……….25

2-1-3-2. طبقه بندی زیتونهای خوراکی مطابق با استاندارد Codex براساس روش تهیه وآماده سازی برای تجارت……26

2-1-3-3. طبقه بندی زیتونهای خوراکی مطابق با استاندارد Codexبراساس روش ارائه…………………………..27

2-1-3-4. طبقه بندی تجاری زیتونهای خوراکی مطابق با استاندارد Codex  …………………………………………..28

2-1-3-5. طبقه بندی زیتونها مطابق با استانداردCodex براساس سایز واندازه…………………………………..29

2-1-3-6…………………………………………………29

2-1- 4 . ارقام زیتون درایران…………………………………………..29

2-1- 5 . گیاه شناسی زیتون…………………………………33

2-1- 5-1. ویژگیهای فیزیکی زیتون…………………………………………………33

2-1- 5- 2. سطح کربوهیدرات درگوشت میوه زیتون………………………………………35

2-1-5-3. ترکیبات فنولیک میوه خام زیتون……………………………………………36

2-1- 5-4. سطح پروتئین درمیوه خام زیتون………………………………………..39

2-1- 5- 5. رنگدانه گوشت میوه زیتون………………………………………………….39

2-1- 5- 6.مواد معدنی زیتون………………………………………………………………..40

2-1- 5-7.ویتامینهای زیتون…………………………………………………………………..40

2-1-6.شرایط اقلیمی مناسب جهت کشت زیتون……………………………………40

2-1-6-1.دما وشرایط آب وهوا…………………………………………………………………….40

2-1-6-2. رطوبت………………………………………………………………………………………42

2-1-6-3. ارتفاع از سطح دریا………………………………………………………………………42

2-1-6-4. انطباق باخاک…………………………………………………………………………………..43

2-1-6-5. کشت…………………………………………………………………………………………..47

2-1-6-6. نیاز آبی زیتون………………………………………………………………………………………..48

بخش دوم : فلزات

2-2-1. فلزات ……………………………………………………52

بخش سوم : فلزات سنگین

2-3-1. فلزات سنگین…………………………………………………..55

2-3-2. مکانیسم جذب فلزات سنگین توسط گیاهان………………………………………….56

2-3-3. مکانیسم تاثیر فلزات سنگین بربدن انسان……………………………………………57

2-3-3-1. راههای ورود مواد شیمیایی وفلزات سنگین به بدن انسان…………………………………60

2-3-3-2. توزیع وانتشار…………………………………………………………………………………..61

2-3-3-3. دفع………………………………………………………………………………………………………..61

2-3-3-4. ذخیره سازی………………………………………………………………………………………62

بخش چهارم: سرب

2-4-1. معرفی واثرات آن…………………………………………………………………………..64

2-4-2 . خواص سرب…………………………………………………………………………65

2-4-3 . ایزوتوپهای سرب……………………………………………………………………66

2-4-4. راههای ورود سرب به بدن…………………………………………….66

2-4-5. مسمومیت با سرب………………………………………………………………..67

2-4-6. اثرات کبدی وعصبی سرب………………………………………………..67

2-4-7. اثرات ژنوتوکسیک سرب…………………………………………………………67

2-4-8. اثرات سرطانزایی سرب………………………………………………………..68

2-4-9. اثرات سرب بر استخوان……………………………………………………………68

2-4-10 . اثرات سرب برقلب ورگهای خونی………………………………………….68

2-4-11. اثرات کلیوی سرب………………………………………………………………..69

2-4-12. اثرات گوارشی سرب……………………………………………………….69

2-4-13. اثرات خونی سرب……………………………………………………….69

2-4-14. اثرات تولید مثلی سرب……………………………………………….70

2-4-15. پایش بیولوزیک………………………………………………..71

بخش پنجم: کادمیوم

2-5-1. معرفی……………………………………………………………………..74

2-5-2. خواص کادمیوم……………………………………………………………..75

2-5-3. اثرات کادمیوم برسلامتی…………………………………………………76

2-5-4. تستهای تشخیص کادمیوم………………………………………………….77

2-5-6. استانداردهای بهداشتی کادمیوم………………………………………….78

2-5-7. استانداردهای Codex کادمیوم…………………………………………………..79

2-6-1. بررسی مطالعات انجام شده در زمینه ی اندازه گیری فلزات سنگین درزیتون……………………………81

فصل سوم : مواد وروشها

بخش اول: اصول ومبانی کار

3-1-1. تاریخچه وانواع روشها…………………………………………………………….88

3-1-2. طیف سنجی جذب اتمی (AAS)……………………………………………………………89

3-1-2-1. طیف سنجی جذب اتمی شعله( FAAS)…………………………………………91

3-1-2-2. طیف سنجی جذب اتمی کوره گرافیتی (GFAAS)……………………..92

3-1-3. طیف سنجی نشر نوری القایی پلاسما (ICP-OES) …………………………………93

3-1-4. طیف سنجی جرمی القایی پلاسما (ICP-MS)……………………………………..95

3-1-5. طیف سنجی نشر اتمی (AES)………………………………………………96

3-1-6. طیف سنجی جرمی……………………………………………………………….96

3-1-7. طیف سنجی فلوئورسانس………………………………………………………….97

3-1-8. مواد موردنیاز……………………………………………………………98

3-1-9. تجهیزات مورد نیاز………………………………………………………………..98

3-1-10 . لوازم مورد نیاز……………………………………………………………..99

بخش دوم :روش کار

3-2-1. جمع آوری نمونه های زیتون………………………………………….101

3-2-2. تهیه ی محلولها…………………………………………………………….101

3-2-3 . تهیه ی استانداردها………………………………………………….102

3-2-4. آماده سازی نمونه ها برای اندازه گیری سرب وکادمیوم………………………………103

3-2-5. تعیین مقادیر سرب نمونه ها با استفاده از دستگاه جذب اتمی…………105

3-2-6. اندازه گیری میزان سرب موجود در نمونه ها………………………………………106

3-2-7. اندازه گیری میزان کادمیوم موجود در نمونه ها………………………………………107

3-2-8. منحنی کالیبراسیون رسم شده توسط دستگاه جهت خواندن میزان سرب وکادمیوم………………..108

فصل چهارم : نتایج

4-1. سطح سرب وکادمیوم در زیتون سبز……………………………………………….110

4-1-1. نتایج حاصل از اندازه گیری میزان سرب وکادمیوم درنمونه های علی آباد استان گیلان (شهریور 1392)…………..110

4-1-2. نتایج حاصل از اندازه گیری میزان سرب وکادمیوم درنمونه های طارم استان زنجان(شهریور 1392)….112

4-2. میانگین کل غلظت سرب وکادمیوم در زیتونهای سبز طارم استان زنجان وعلی آباد گیلان(شهریور 1392)….114

4-3. بیشینه وکمینه میزان سرب وکادمیوم در نمونه های زیتون علی آباد گیلان در شهریور سال1392…..115

4-4 . بیشینه وکمینه میزان سرب وکادمیوم در نمونه های زیتون طارم استان زنجان در شهریور سال 1392….115

4-5 مقایسه ی میزان آلاینده های سرب وکادمیوم درنمونه زیتونهای سبز علی آباد استان گیلان(شهریور 1392)…..117

4-6. مقایسه ی میزان آلاینده های سرب وکادمیوم درنمونه زیتونهای سبزطارم استان زنجان(شهریور 1392)…118

4-7 . مقایسه ی میزان آلاینده های سرب وکادمیوم درنمونه زیتونهای سبز علی آباد استان گیلان و طارم زنجان با حد مجاز استانداردهای FDA & US EPA.119

4-8 . مقایسه ی میانگین آلاینده های سرب وکادمیوم درنمونه زیتونهای سبز علی آباد گیلان و طارم زنجان(شهریور 1392)……123

4-9. مقایسه ی میانگین آلاینده های سرب وکادمیوم درنمونه زیتونهای سبز علی آباد گیلان و طارم زنجان با حد مجاز استانداردهای FDA & US EPA..125

4-10. درصد نمونه های دارای آلاینده سرب وکادمیوم…..126

فصل پنجم : بحث وپیشنهادات

5-1 . بحث…………………………………………….128

5-2. نتیجه گیری…………………………..130

5-3. پیشنهادات…………………………………………137

منابع………………………………………138

خلاصه انگلیسی…………………….148

ضمائم………………….

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه علوم و فنون مازندران 

وزارت علوم،تحقیقات و فناوری

دانشگاه علوم و فنون مازندران

 پایان‌نامه

مقطع‌کارشناسی‌ارشد

رشته: مهندسی شیمی

عنوان/موضوع :

بهینه‌سازی شبکه مبدل‌های پیش‌گرم واحد تقطیر80 پالایشگاه آبادان  به روش فناوری پینچ

استاد راهنما: دکر فرهاد شهرکی

استاد مشاور: میر محمد خلیلی پور لنگرودی

چکیده.

در طراحی شبکه مبدل های حرارتی، معمولا طراح انعطاف پذیری عملیاتی بالایی را در طرح ارائه شده در نظر می‌گیرد. با این وجود برخی از تغییراتی که پس از طراحی در شرایط عملیاتی فرایند رخ می دهد، لزوم اصلاح شبکه موجود را مشخص می‌کند .هدف از اصلاح شبکه، طراحی شبکه‌ای اقتصادی با در نظرگرفتن محدودیت‌های عملیاتی و متناسب با شرایط عملیاتی جدید می‌باشد. دو روش رایج در اصلاح و بازبینی شبکه، روش طراحی پینچ و روش برنامه نویسی ریاضی می‌باشند. روش پینچ زمان بر بوده و براساس تجربه و قضاوت طراح و با رویکردی دستی به حل مسئله می‌پردازد. در حالی که روش برنامه نویسی ریاضی سریع تر بوده و اعمال سلیقه طراح در آن کمتر می باشد. این روش با رویکردی دقیق به دنبال بهینه ترین جواب برای اصلاح شبکه می‌باشددر این تحقیق از ترکیب دو روش بهینه سازی ریاضی و روش پینچ، که براساس تحلیل ترمودینامیکی و طراحی کاربردی می‌باشند، جهت اصلاح واحد 80 تقطیر پالایشگاه ابادان استفاده شده است. در مرحله هدف‌گذاری خواص فیزیکی جریان‌ها متغیر با دما در نظر گرفته می‌شود و هر جریان به چند زیر جریان که خواص فیزیکی مشابهی دارند تفکیک می شوند. با به‌کارگیری فن‌آوری پینچ و تغییر ΔT_(Min) ، هیچ تغییری در آرایش شبکه‌‌مبدل‌های حرارتی ایجاد نشده است و با بازبینی و بررسی دوباره شبکه به این نتیجه رسید که طراحی شبکه مبدل‌های حرارتی یک مسئله‌ی آستانه می‌باشد و  برای افزایش بازیافت حرارتی بین جریان های فرایندی، ساختار شبکه نباید هیچگونه تغییری پیدا کند زیرا در بهترین حالت خود قرار دارد ولی ازآنجایی که مساحت مورد استفاده شبکه‌مبدل‌های حرارتی بیش از مساحت واقعی مورد نیاز برای ظرفیت 90000 بشکه در روز می‌باشد، می‌توان با کاهش 7 پوسته از هزینه سرمایه‌گذاری کاست.

 کلمات کلیدی:

انتگراسیون حرارتی، شبکه مبدل های حرارتی، طراحی اصلاحی، بهینه سازی، حالت عملیاتی

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                           صفحه             

فصل اول………………………………………………………………………………………………….. 2

1-1 ضرورت انجام پژوهش…………………………………………………………………………………………..2

 1-2 روش انجام پژوهش………………………………………………………………………………………………3

 1-3 ساختار پایان‌نامه……………………………………………………………………………………………………3

فصل دوم ……………………………………………………………………………………………………….5

2-1 سابقه علمی………………………………………………………………………………………..5

2-2 روش‌های اصلاح شبکه‌مبدل‌های حرارتی………………………………………………………………….8

2-2-1 اصلاح شبکه بوسیله باز‌بینی مستقیم ساختمان آن……………………………………………9

2-2-2 اصلاح شبکه بصورت یک طرح جدید………………………………………………………….9

2-2-3 اصلاح شبکه با استفاده از فن‌آوری پینچ………………………………………………………..9

2-2-4 اصلاح شبکه با استفاده از مدل برنامه‌نویسی ریاضی……………………………………….9

2-3 فن‌آوری پینچ………………………………………………………………………………………………………10

2-3-1 نمودار آبشاری…………………………………………………………………………………………10

2-3-2 منحنی ترکیبی………………………………………………………………………………………….11

2-3-3 منحنی ترکیبی جامع (G.C.C)………………………………………………………………….. 12

2-3-نمودار پیازی………………………………………………………………………………………………13

2-3-5 ΔTmin بهینه……………………………………………………………………………………………13

2-4 اصول پینج…………………………………………………………………………………………………………..14

2-5 مسائل آستانه (Threshhold)…………………………………………………………………………………..16

2-6 انتخاب واحد پشتیبانی………………………………………………………………………………………….17

2-7 کوره­ها……………………………………………………………………………………………………………….18

2-8 هدف­گذاری………………………………………………………………………………………………………..20

2-8-1 تعداد مبدل­های حرارتی……………………………………………………………………………20  

2-8-2 هدف­گذاری سطح……………………………………………………………………………………23

2-8-3 هدف گذاری تعداد پوسته ها……………………………………………………………………..25

2-8-4 هدف­گذاری هزینه اصلی(Capital Cost)……………………………………………………..27

2-8-5 هدف­گذاری هزینه کلی…………………………………………………………………………… 29

2-8-6 هدف­گذاری بر  اساس رابطه هزینه انرژی…………………………………………………..30

2-9 روش‌های هدف­گذاری…………………………………………………………………………………………33

2-9-1 هدف­گذاری به روش α ثابت…………………………………………………………………….33

2-9-2 هدف­گذاری به روش α افزایشی………………………………………………………………..34

2-10 جمع­بندی…………………………………………………………………………………………………………35

فصل سوم ………………………………………………………………………………………………………………………..37

3-1 مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………37

3-2 حلقه………………………………………………………………………………………………………………….38

3-3 مسیر………………………………………………………………………………………………………………….39

3-4 درجه آزادی………………………………………………………………………………………………………..39 

3-5 تقسیم جریان……………………………………………………………………………………………………….41

3-6 نظریه مثبت، منفی………………………………………………………………………………………………..41

3-7 هدف­گذاری انرژی………………………………………………………………………………………………42

3-8  روش تخصیص بار حرارتی جریان خارجی……………………………………………………………44

3-8-1 روش مبتنی بر منحنی ترکیبی جامع……………………………………………………………..44

3-8-2 قاعده ارزان­ترین جریان خارجی………………………………………………………………….46

3-9 هدف­گذاری سطح………………………………………………………………………………………………..47

3-10 پارامتر بهینه‌سازی……………………………………………………………………………………………….48

3-11 نکات و ترفندهای بهینه‌سازی………………………………………………………………………………49

3-12 بهینه‌سازی و بررسی حالت عملیاتی شبکه…………………………………………………………….50

3-13 عملکرد بهینه و نگهداری از شبکه مبدل­های حرارتی……………………………………………….51

3-13-1 ضریب انتقال حرارت کلی تمییز………………………………………………………………51

3-13-2 ایجاد رسوب در مبدل حرارتی………………………………………………………………..52

3-14 چه مقدار / اگر………………………………………………………………………………………………….52

3-14-1 رخداد………………………………………………………………………………………………….53

3-14-2 وظایف…………………………………………………………………………………………………53

3-15 طراحی شبکه…………………………………………………………………………………………………….55

3-16 اصلاح و بازبینی شبکه………………………………………………………………………………………..57

3-16-1 تشخیص گلوگاه­ها در شبکه مبدل­های حرارتی……………………………………………57

3-17 جمع­بندی………………………………………………………………………………………………………….59

فصل چهارم ……………………………………………………………………………………………………………………..60  

4-1 مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………60

4-2 روش­های ساخت در پالایشگاه………………………………………………………………………………61

4-2-1 جریان کلی مواد در پالایشگاه…………………………………………………………………….63

4-3 ترکیب نفت خام………………………………………………………………………………………………….65

4-4 تقطیر………………………………………………………………………………………………………………….66

04-4-1 کلیاتی در مورد تقطیر……………………………………………………………………………..66

4-4-2 عملیات تقطیر………………………………………………………………………………………….68

4-4-3 شرح تقطیر جزء به جزء…………………………………………………………………………….71

4-5 تقطیر نفت خام……………………………………………………………………………………………………71

4-5-1 ستون تقطیر اتمسفری……………………………………………………………………………….71

4-5-2      ستون تقطیر خلاء………………………………………………………………………………….73

4-6 فرآورده‌های تقطیر………………………………………………………………………………………………..74

4-6-1 مهم­ترین فرآورده‌های واحد تقطیر نفت خام………………………………………………….74

4-7  شبیه‌سازی واحد تقطیر ……………………………………………………………………………………….76

4-7-1 نرم‌افزار Aspen Engineering……………………………………………………………………..76

4-7-2 معادلات ترمودینامیکی………………………………………………………………………………78

4-7-3 شبیه‌سازی واحد تقطیر آبادان ……………………………………………………………………78

4-7-4 توزیع ترکیبات مختلف گوگردی در بنزین…………………………………………………..79

4-7-5 محیط شبیه‌سازی …………………………………………………………………………………….80

4-7-6 نحوه اجرای برج تقطیر……………………………………………………………………………..83

4-7-7 توضیح فرایند تقطیر در خلا………………………………………………………………………85

4-7-8 جمع­بندی……………………………………………………………………………………………….85

فصل پنجم ……………………………………………………………………………………………………………………….86

5-1 مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………87

5-2 شبیه­سازی واحد…………………………………………………………………………………………………..87

5-3 استخراج داده‌ها از شبیه‌سازی و هدف‌گذاری…………………………………………………………….87

5 -3-1 شبیه‌سازی منابع سرد و گرم خارجی در محیط Aspen HX-NET…………………89

5-4 ترسیم شبکه‌مبدل‌های حرارتی……………………………………………………………………………….89

5-5 هدف‌گذاری………………………………………………………………………………………………………92

5-5-1 تعیین ΔT_MIN بهینه………………………………………………………………………………..92

5-5-2 برآورد هزینه سرمایه‌گذاری……………………………………………………………………..92

5-5-3 فرضیات هدف‌گذاری…………………………………………………………………………….93

5-6 بررسی نتایج هدف‌گذاری شده……………………………………………………………………………..94

5-7 اصلاح و بازبینی شبکه…………………………………………………………………………………………96

5-8 راهکار اقتصادی برای شبکه‌مبدل‌های حرارتی واحد 80………………………………………….100

5-9 نتیجه‌گیری…………………………………………………………………………………………………….101

5-10 پیشنهاد‌ها………………………………………………………………………………………………………..103

مراجع…………………………………………………………………………………………………………………….104

پیوست­ها………………………………………………………………………………………………………………..10

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه صنعتی اصفهان

دانشکده مهندسی شیمی

تهیه بیوگاز از پارچه های مواد پسماندی

پایان‌نامه کارشناسی ارشد مهندسی شیمی

اساتید راهنما

دکتر کیخسرو کریمی

دکتر حمید زیلویی

فهرست مطالب

عنوان                                                  صفحه

فهرست مطالب……………………………………. هشت

فهرست شکل‌ها………………………………….. یازده

فهرست جدول‌ها………………………………… دوازده

فصل 2

1-1 اهمیت پروژه………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2

1-2 هدف…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3

1-3 کارهای مرتبط انجام‌گرفته………………………………………………………………………………………………………………………. 4

1-4 ساختار کلی پایان‌نامه……………………………………………………………………………………………………………………………… 6

فصل 7

2-1 اهمیت سوخت‌های زیستی………………………………………………………………………………………………………………………. 7

2-2 بیوگاز………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 8

2-2-1 ……… فرآیند تولید بیوگاز……………………………………………………………………………….. 8

2-3 اتانول و اهمیت تولید آن………………………………………………………………………………………………………………………. 10

2-4 سوبسترا و خوراک………………………………………………………………………………………………………………………………. 10

2-5 اطلاعات آماری از تولید جهانی الیاف……………………………………………………………………………………………………. 11

2-6 اثرات زیست محیطی الیاف نساجی پسماند………………………………………………………………………………………………. 11

2-7 راهکارهای مدیریت الیاف نساجی زائد…………………………………………………………………………………………………… 12

2-7-1 ……… استفاده مجدد…………………………………………………………………………………………… 12

2-7-2 بازیافت………………………………………………………………………………………………………. 12

2-8 طبقه‌بندی الیاف…………………………………………………………………………………………………………………………………… 15

2-9 الیاف پلی‌استر……………………………………………………………………………………………………………………………………… 15

2-10 خصوصیات فیزیکی و شیمیایی پلی‌اتیلن ترفتالات……………………………………………………………………………………. 16

2-10-1 ……. هیدرولیز قلیایی پلی‌استر…………………………………………………………………… 17

2-11 پنبه………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 18

2-11-1 ……. ساختار الیاف پنبه…………………………………………………………………………………… 18

2-11-2 ……. ساختار سلولز………………………………………………………………………………………………… 21

2-11-3 ……. حلال‌های سلولز………………………………………………………………………………………………… 23

2-12 پیش‌فرآوری……………………………………………………………………………………………………………………………………… 24

2-12-1پیش‌فرآوری با کربنات سدیم…………………………………………………………………………….. 24

2-13 هیدرولیز………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 25

2-13-1 ……. هیدرولیز اسیدی…………………………………………………………………………………………… 25

2-13-2 ……. هیدرولیز آنزیمی………………………………………………………………………………………… 26

2-14 تخمیر………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 26

فصل سوم: مواد و روش انجام آزمایش‌ها                                                                                                                               28

3-1 مواد مورد استفاده……………………………………………………………………………………………………………………………….. 28

3-1-1 پارچه پنبه-پلی‌استر و پنبه خالص……………………………………………………………….. 28

3-1-2 کربنات سدیم………………………………………………………………………………………………………………………………… 29

3-1-3 آنزیمهای مورد استفاده در هیدرولیز آنزیمی…………………………………………………………………………………………. 29

3-1-4 مخمر استفاده شده  در تخمیر…………………………………………………………………………………………………………….. 29

3-1-5 کیت گلوکز…………………………………………………………………………………………………………………………………… 29

3-1-6 سایر مواد مورد نیاز…………………………………………………………………………………………………………………………. 29

3-2 مخلوط میکروبی…………………………………………………………………………………………………………………………………. 29

3-3 تجهیزات به کار رفته…………………………………………………………………………………………………………………………….. 30

3-3-1 حمام روغن…………………………………………………………………………………………………………………………………… 30

3-3-2 حمام آب……………………………………………………………………………………………………………………………………… 30

3-3-3 اتوکلاو………………………………………………………………………………………………………………………………………… 30

3-3-4 کوره……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 30

3-3-5 آون…………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 30

3-3-6 راکتور…………………………………………………………………………………………………………………………………………. 30

3-3-7 شیکر انکوباتور………………………………………………………………………………………………………………………………. 30

3-3-8 سانتریفوژ………………………………………………………………………………………………………………………………………. 31

3-3-9 اسپکتروفوتومتر………………………………………………………………………………………………………………………………. 31

3-3-10 دستگاه کروماتوگرافی گازی…………………………………………………………………………………………………………… 31

3-3-11……… دستگاه کروماتوگرافی مایع با بازده بالا                                     31

3-3-12……… سایر تجهیزات مورد نیاز……………………………………………………………………… 32

3-4 روش انجام آزمایش‌ها…………………………………………………………………………………………………………………………. 32

3-4-1 تعیین مقدار جامدات کل و جامدات فرار……………………………………………….. 32

3-4-2 آنالیز ترکیب‌ها……………………………………………………………………………………………………….. 33

3-4-3 ……… عملیات پیش‌فرآوری……………………………………………………………………………………… 33

3-4-4 آزمایش تولید بیوگاز در سیستم ناپیوسته…………………………………………….. 34

3-4-5 اندازه‌گیری و آنالیز بیوگاز تولید شده…………………………………………….. 35

3-4-6 هیدرولیز آنزیمی…………………………………………………………………………………………………….. 36

3-4-7 ……… تعیین میزان قند آزاد شده از هیدرولیز آنزیمی                   36

3-4-8 تخمیر…………………………………………………………………………………………………………………………………………… 37

3-4-9 ظرفیت جذب آب…………………………………………………………………………………………………………………………… 37

3-4-10 ……. بررسی ساختار ترکیب‌ها…………………………………………………………………………… 37

فصل چهارم: ارائه و تحلیل نتایج                                                                           Error! Bookmark not defined.

4-1 مشخصات مخلوط میکروبی…………………………………………………………………………………………………………………… 38

4-2 پیش‌فرآوری………………………………………………………………………………………………………………………………………… 39

4-2-1 ……… مقدار جامدات کل و جامدات فرار پنبه و پارچه                      39

4-2-2 ……… بررسی تغییرات سطح پنبه در اثر پیش‌فرآوری با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی رویشی…………………………………………………………………………………………….. 40

4-2-3 نتایج حاصل از FTIR و بررسی بلورینگی و ساختار سلولز………………………………………………………………………. 42

4-2-4 ……… نتایج میزان جذب آب نمونه ها………………………………………………………… 44

4-3 ترکیب درصد فاز جامد و مایع بدست‌آمده‌از پیش‌فرآوری…………………………………………………………………………. 46

4-3-1 موازنه جرم کلی فرآیند……………………………………………………………………………………….. 46

4-3-2 ……… ترکیبات محلول حاصل از پیش‌فرآوری……………………………………………… 46

4-3-3 ترکیبات جامد باقی‌مانده از پیش‌فرآوری……………………………………………….. 46

4-3-4 ……… بررسی ساختار پلی‌استر…………………………………………………………………………… 47

4-4 تولید بیوگاز……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 48

4-4-1 ……… مقادیر متان حاصل از هضم بی‌هوازی……………………………………………… 48

4-4-2 کیفیت بیوگاز تولیدی………………………………………………………………………………………….. 52

4-5 نتایج تولید اتانول…………………………………………………………………………………………………………………………………. 53

4-5-1 ……… نتایج حاصل از هیدرولیز آنزیمی…………………………………………………… 53

4-5-2 ……… نتایج حاصل از تخمیر……………………………………………………………………………… 55

فصل پنجم:نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات

5-1 مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 57

5-2 نتایج کلی حاصل از تحقیق……………………………………………………………………………………………………………………. 57

5-3 پیشنهاد ها…………………………………………………………………………………………………………………………………………… 59

مراجع…………………………………………. 60

 برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشکده شیمی و مهندسی شیمی

پایان نامه دوره کارشناسی ارشد پیشرانه مایع

عنوان:

پارامترهای موثر بر ساخت نانو کاتالیست Al₂O₃ – γ Ir/  برای تجزیه هیدرازین و بهینه سازی آن­ها

 اساتید راهنما:

دکتر شهرام قنبری پاکدهی

دکتر علیمراد رشیدی

استاد مشاور:

دکتر علیرضا زارعی

چکیده

در این تحقیق نانو کاتالیست­های­ Ir/γ-Al₂O₃ و Ir-Ni/γ-Al₂O₃ سنتز شدند و در تجزیه­ی هیدرازین مورد بررسی قرار گرفتند. روش­های مختلف سنتز مورد بررسی قرار گرفت و روش تلقیح به دلیل هزینه و تعداد مراحل کم­تر و قطر ذرات تولیدی مناسب به نسبت سایر روش­های مورد بررسی، انتخاب شد. کاتالیست­های ایریدیوم بر پایه­ی آلومینا با استفاده از حل کردن اسید هگزاکلروایریدیک به  عنوان پیش­ماده­ی فاز فلزی فعال در آب دیونیزه و اسید کلریدریک آماده شد. قبل از اولین تلقیح، پایه در آون در دمای ^oC۱۲۰ به مدت ۱۶ ساعت خشک شد. بعد از هر تلقیح، نیز دانه­ها در آونی با دمای ^oC۱۲۰ قرار گرفتند. سپس در کوره با دمایی ^oC۳۸۰ و ۵۰۰ کلسینه شدند. بر روی کاتالیست­های سنتز شده، آنالیزهای SEM، TEM، XRD و TPR انجام گرفت. تست­های راکتوری برای واکنش تجزیه هیدرازین در دو دمای عملیاتی ^oC۱۰۰ و ۴۰ با میزان حدود ۰/۲ گرم کاتالیست انجام شد. نتایج نشان داد که کاتالیست ۲۰ درصد وزنی ایریدیوم بر پایه­ی آلومینا بالاترین راندمان در تجزیه آمونیاک را دارد. لازم به ذکر است که این تفاوت در راندمان واکنش تجزیه آمونیاک، با دو کاتالیست ۱۰ و ۳۰ درصد وزنی ایریدیوم بر پایه آلومینا مقداری ناچیز است.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه صنعتی امیر کبیر

دانشکده مهندسی شیمی

پیشنهاد رساله دکتری

عنوان

تخریب زیستی اتیل مرکاپتان با استفاده از سیستم میکروبی تثبیت یافته

Biodegradation of Ethyl Mercaptan with Use of Immobilized Microbial Cells

استاد راهنما

دکتر فرزانه وهاب زاده

دکتر عباس نادری فر 

بهار 1390

چکیده

آلاینده های گازی شامل ترکیبات آلی فرار و مواد بودار، برای محیط زیست و سلامت انسانها بسیار مضر و خطرناک می باشند. روشهای متعددی نظیر روشهای فیزیکی، روشهای شیمیایی و روشهای بیولوژیک برای حذف آلاینده های گازی وجود دارد. در این میان، روشهای بیولوژیک به علت هزینه های کمتر کاربرد بیشتر و گسترده تری دارند. بیوفیلتراسیون یک روش بیولوژیک مؤثر و اقتصادی در حذف آلاینده های گازی می باشد. در یک بیوفیلتر ضایعات گازی از یک بستر حاوی میکروارگانیسم ها عبور داده می شوند. این روش خصوصا در مواردی که آلاینده ها حجم بالا و غلظت پایینی دارند بسیار مناسب است. باکتری ها و قارچ ها دو گروه غالب میکروارگانیسم ها هستند که در بیوفیلترها مورد استفاده قرار می گیرند. مزیت باکتری ها، مصرف سریع سابستریت و رشد سریع آنها است. ولیکن در حذف ترکیبات آب گریز مشکلاتی دارند. علاوه بر این پایداری عملیاتی بیوفیلترها بر اثر اسیدی شدن یا خشک شدن بستر غالبا دچار مشکل می شود. قارچ ها نسبت به شرایط اسیدی و خشکی بستر مقاوم تر می باشند. علاوه بر این، ساختار میسلیومی قارچ ها سبب جذب سریع تر ترکیبات هیدروفوب می شود. مرکاپتان ها از ناخالصی های عمده و مهم در میان محصولات نفتی
می باشند. این مواد سمی بوده و حتی در غلظت های بسیار کم بوی نامطبوعی تولید می کنند. حذف این ترکیبات با استفاده از یک روش بیولوژیک مناسب نظیر بیوفیلتراسیون بسیار حائز اهمیت می باشد.

در این پروژه، هدف تخریب زیستی اتیل مرکاپتان با استفاده از یک بیوفیلتر بستر چکنده و بررسی تأثیر عوامل مختلف در عملکرد بیوفیلتر می باشد.

کلمات کلیدی: اتیل مرکاپتان، تخریب زیستی ، بیوفیلتراسیون، بارگذاری ناپیوسته

فهرست مطالب

        عنوان                                                                                                         صفحه

فصل اول- مروری بر موضوع

1- مقدمه                                                                                                      1

2- ترکیبات سولفوره فرار                                                                                      1

3- نشر ترکیبات سولفوره فرار                                                                                 1

3-1- منابع طبیعی

2 3-2- منابع مربوط به فعالیتهای انسانی                                                                              3

3-2-1- فرآیندهای بی هوازی                                                                              3

3-2-2- فرآیندهای با دمای بالا                                               4

3-2-3- مصارف صنعتی                                                                                     4

3-2-4- فرآیندهای شیمیایی                                                                                 4

4- ویژگیهای ترکیبات سولفوره فرار                                                                   5

4-1- آستانه بوزایی                                                                       5

4-2- سمیت                                                                                                   6

4-2-1- سمیت برای انسان                                                                                     6

4-2-2- سمیت برای میکروارگانیسمها                                                                    7

4-3- اثر خورندگی                                                                                           7

5- اتیل مرکاپتان و ویژگیهای آن                                                                                      8

6- روشهای تخریب ترکیبات سولفوره فرار                                                                 10

6-1- روشهای فیزیکی شیمیایی                                                                            10

6-1-1- اکسیداسیون حرارتی                                                                                  10

6-1-2- احتراق کاتالیستی                                                                                        12

6-1-3- اسکرابینگ                                                                                                 14

6-1-4- جذب روی سطح جامد                                                                             15

6-2- روشهای بیولوژیک                                                                                      17

6-2-1- بیواسکرابینگ                                                                                        17

6-2-2- بیوفیلتراسیون بستر چکنده                                                                         18

6-2-3- بیوفیلتراسیون                                                                                        21

7- اصطلاحات مربوط به بیوفیلترها                                                                       24

7-1- زمان اقامت بستر خالی و زمان اقامت واقعی                                                     24

7-2- بار جرمی ورودی                                                                                    24

7-3- بازدهی حذف و ظرفیت حذف                                                                    25

8- پارامترهای مؤثر بر کارکرد بیوفیلترها                                                                 25

8-1- بستر بیوفیلتر                                                                                                 25

8-2- میزان رطوبت                                                                                         28

8-3- تخلخل                                                                                                 28

8-4- افت فشار                                                                                              29

8-5- سطح مخصوص بستر                                                                                     29

8-6- pH                                                                                                           30

8-7- دبی جریان                                                                                            31

8-8- غلظت آلاینده                                                                                         31

8-9- رطوبت فاز گاز                                                                                       32

8-10- فاز مایع                                                                                              32

8-11- دما                                                                                                    33

8-12- میکروارگانیسمها                                                                                   33

9- سیستم آنزیمی قارچ ریسه سفید فانروکائت کرایسوسپوریوم                                     36

9-1- آنزیمهای لیگنینولیتیک                                                                               36

9-2- کینتیک اکسیداسیون آلاینده های زیست محیطی توسط آنزیمهای لیگنینولیتیک            37

9-2-1- چرخه کاتالیتیک پراکسیدازها                                                                   37

9-2-2- واکنشهای منگنز پراکسیداز                                                                      38

9-2-3- واکنشهای لیگنین پراکسیداز                                                                     39

9-3- سیتوکروم پی 450                                                                                  42

9-3-1- ساختار و مکانیزم واکنش                                                                              42

10- تحقیقات انجام گرفته در ایران                                                                             44

فصل دوم- اهداف، نوآوریها و جزئیات تفصیلی کار

1- اهداف و مراحل انجام پروژه                                                                            47

2- نوآوریهای پروژه                                                                                         52

3- برنامه زمان بندی پروژه                                                                                 53

مراجع

 برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشکده مهندسی شیمی

دانشگاه صنعتی نوشیرانی بابل

پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی شیمی

گرایش زیست فناوری

موضوع:

تولید پروتئین تک یاخته از تفاله نیشکر در تخمیر حالت جامد در بیورآکتور سینی دار

اساتید راهنما:

پروفسور قاسم نجف پور

دکتر مائده السادات محمدی

فهرست مطالب:

چکیده

پروتئین تک یاخته به پروتئین حاصل از کشت باکتری ها، مخمرها، قارچ های رشته ای یا جلبک ها اطلاق می شود که می تواند به عنوان غذای انسان یا خوراک دام مورد استفاده قرار گیرد. در واقع پروتئین تک یاخته سلول های خشک شده میکروارگانیسم هاست که در اثرتخمیرآن ها روی سوبستراهای مختلف بدست می آید .مواد لیگنوسلولزی از جمله ضایعات کشاورزی مانند باگاس (تفاله) نیشکر از فراوانترین و کم هزینه ترین سوبستراها برای تولید پروتئین تک یاخته در جهان محسوب می شوند. در مطالعه حاضر، پروتئین تک یاخته در تخمیر حالت جامد از باگاس نیشکر با استفاده از میکروارگانیسم ساکرومایسیس سرویسیه تولید شد. بیورآکتور سینی دار برای تخمیر حالت جامد در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفت. برای استخراج پروتئین از میان بافرهای مختلف (سیترات، فسفات، کربنات-بی کربنات و آب مقطر) بافر مناسب انتخاب شد. در ادامه اثر پارامترهای عملیاتی شامل: رطوبت اولیه سوبسترای جامد، مدت زمان تخمیر، دمای داخلی بیورآکتور، رطوبت داخلی بیورآکتور و همچنین غنی سازی سوبسترا با منابع نیتروژنی مختلف و پیش تیمار قلیایی سوبسترا برای بهینه سازی تولید پروتئین تک یاخته در تخمیر حالت جامد مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت روی نمونه تولید شده در شرایط بهینه به منظور ارزیابی ارزش تغدیه ای، آزمایش آمینواسید انجام شد. از میان بافرهای مورد استفاده، بیش ترین میزان استخراج پروتئین از بافر کربنات-بی کربنات بود. زمان تخمیر و میزان مصرف قند در دماهای ۲۵، ۳۰ و ۳۵ درجه سانتیگراد با رطوبت ۸۵% بررسی شد. بیش ترین میزان تولید پروتئین در زمان ۷۲ ساعت حاصل و میزان مصرف قند در دماهای ذکر شده به ترتیب برای سینی بالا ۱۶/۵۸، ۶۲/۵۹ و ۴۵/۷۱% و برای سینی میانی ۲۴/۵۳، ۵۲/۵۶ و ۴۴/۶۶% بدست آمد. در دمای ۳۵ درجه سانتی گراد بیش ترین میزان فعالیت سلولتیکی به میزان ۴۳/۴۳% برای سینی بالا و ۷۱/۳۷% برای سینی میانی حاصل شد. بهترین نتیجه در غنی سازی سوبسترا با منابع نیتروژنی با استفاده از سدیم نیترات بدست آمد. از میان غلظت های مختلف محلول سدیم هیدروکسید، محلول ۲% (وزنی-حجمی) منجر به تولید بیش ترین پروتئین به میزان ۶۱۲/۳ گرم بر لیتر برای سینی بالا و ۵۳۰/۳ گرم بر لیتر برای سینی پایین شد. در نهایت با بهینه شدن تمامی پارامترها (پس از ۷۲ ساعت، در دمای ۳۵ درجه سانتی گراد بیورآکتور، رطوبت ۸۵% بیورآکتور، رطوبت اولیه ۷۰% سوبسترای جامد، غنی سازی سوبسترا با منبع کربنی سدیم نیترات و پیش تیمار با محلول سدیم هیدروکسید ۲%) میزان پروتئین برای سینی بالا و میانی به ترتیب ۹۲۹/۳ و ۸۱۳/۳ گرم بر لیتر بدست آمد که در این حالت بازده تولید پروتئین برای سینی بالا ۱۳۲/۰ و برای سینی پایین ۱۲۸/۰ گرم بر گرم سوبسترا بود. محصول تولید شده همچنین حاوی اسیدهای آمینه ضروری لوسین، ایزولوسین، والین، متیونین، فینیل آلانین و بسیاری از اسیدهای آمینه غیرضروری بود

۱-۱- مقدمه

امروزه در جهان کمبود مواد غذایی به خصوص در کشورهای جهان سوم، مسئله بسیار مهمی است و اکثر جوامع به نوعی در پی یافتن راهی برای حل این مشکل هستند. با افزایش جمعیت جهان، روز به روز نیاز به مواد غذایی به ویژه مواد پروتئینی افزایش می یابد. در کشورهایی که به نوعی فقیر محسوب می شوند افزایش جمعیت، مردم را به سوی گرسنگی و سوء تغذیه شدید سوق می دهد ]۱.[ از آنجایی که پروتئین ها در کنار کربوهیدرات ها و چربی ها سه گروه اصلی مواد غذایی را تشکیل می دهند پیدا کردن منابع گوناگون وجدید آن ها بستر مناسبی را برای پژوهش در این زمینه فراهم کرده است. ناکافی بودن منابع پروتئینی سنتی نظیر گوشت و ماهی و تخم مرغ نسبت به رشد جمعیت دانشمندان را بر آن داشت که در جستجوی منابع ارزان قیمت پروتئین برای مردم باشند. از سوی دیگر افزایش نگرانی در مورد آلودگی ناشی از ضایعات کشاورزی و صنعتی و تلاش برای تبدیل مواد زائد به محصولات با ارزش تجاری بالا نیز در دهه های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است ]۲[. میکروارگانیسم ها نظیر مخمرها و باکتری ها هزاران سال است در غذاهای خانگی انسان ها استفاده می شوند. در دهه های اخیر روش های جدیدی برای استفاده محصولات تخمیری میکروبی در غذای انسان و خوراک حیوانات توسعه یافته است ]۳[. با توجه به کمبود منابع پروتئینی از یک طرف، و مقدار بالای پروتئین سلول های میکروبی از طرف دیگر، استفاده از منابع پروتئین میکروبی به عنوان غذای انسان و دام (به جای منابع پروتئینی رایج) بسیار حائز اهمیت است. این پروتئین میکروبی، پروتئین تک یاخته[1] نام دارد. پروتئین تک یاخته در حال حاضر، درجیره غذایی دام و طیور استفاده می شود. به دلیل بالا بودن میزان اسیدهای نوکلئیک موجود در این نوع پروتئین و پایین بودن قابلیت هضم آن، برای جایگزین شدن پروتئین میکروبی به جای منابع پروتئین حیوانی شک و تردید وجود دارد. آن ها همچنین برای بدن به عنوان یک عامل خارجی محسوب شده که می توانند باعث ایجاد واکنش های آلرژیک شوند. البته اگر این پروتئین به عنوان غذای انسان مورد استفاده قرارگیرد، قبل از استفاده باید استخراج و تغلیظ شود و اسید نوکلئیک آن کاهش یابد، زیرا بالا بودن اسید نوکلئیک باعث تولید اسید اوریک و در نهایت سبب بیماری نقرس می شود.

پروتئین تک یاخته همانطور که گفته شد یک پروتئین میکروبی است که خالص نمی باشد و به سلول های کامل باکتری ها، مخمرها، قارچ های رشته ای یا جلبک ها اطلاق می شود که حاوی انواع اسیدهای آمینه، کربوهیدرات ها، چربی ها، اسیدهای نوکلئیک، نمک های معدنی و ویتامین ها نیز می باشد و دارای ارزش تغذیه ای بسیار بالایی است. در واقع این نوع پروتئین محصولی است که در اثر تخمیر توسط فعالیت میکروارگانیسم های مختلف روی سوبستراهای ارزان قیمت مانند ضایعات کشاورزی، پساب های کارخانجات و ضایعات سلولزی حاصل از کارخانه کاغذ سازی و … بدست می آید ]۴[.

استفاده از میکروارگانیسم ها برای تولید پروتئین تک یاخته به جای استفاده از منابع پروتئین حیوانی و گیاهی دارای مزایایی است که با توجه به این موارد چشم انداز روشنی برای تولید این نوع پروتئین تصور می شود. این مزایا عبارتند از ]۵[:

۱- امکان اصلاح ژنتیکی میکروارگانیسم ها

۲- سرعت رشد و محتوای پروتئینی بالای میکروارگانیسم ها

۳- استفاده از طیف وسیعی از روش ها، سوبستراها و میکروارگانیسم ها برای این منظور

۴- عدم وابستگی تولید به تغییرات آب و هوایی

۵- عدم نیاز به فضای زیاد برای تولید

۶- سرعت و راندمان تولید بالا.

با این حال تولید پروتئین تک یاخته با کیفیت و بازدهی بالا نیازمند انتخاب میکروارگانیسم و سوبسترای مناسب و انتخاب روش مناسب برای تخمیر می باشد.

۱-۲- تاریخچه

اصطلاح پروتئین تک یاخته اولین بار توسط پروفسور کارل ویلسون^[2] در سال ١٩۴۴ در انستیتو تکنولوژی ماساچوست آمریکا^[3] ابداع گردید ]۶[. این اصطلاح برای ماده ای با محتوای پروتئینی کمتر از ۶۵ درصد مناسب نیست و اصطلاح “توده سلولی تک‌یاخته” را برای چنین مواردی توصیه می‌کنند. همچنین مناسب‌تر است، برای توده سلولی محتوی پروتئین به دست آمده از قارچ، اصطلاح “پروتئین قارچی” که اخیراً در بسیاری از منابع به کارگرفته شده است، استفاده شود.

تولید پروتئین تک یاخته از مخمر برای اولین بار در جنگ جهانی اول توسط آلمان‌ها انجام شد. پروتین^[4] اولین پروتئین تک یاخته تجاری بود که به عنوان افزودنی خوراک حیوانات مورد استفاده قرار گرفت. در اواسط سال ۱۹۳۰ و جنگ جهانی دوم، این امر مورد توجه بیشتری قرار گرفت و تولید آن به ۱۵ هزار تن در سال رسید.

اولین کنفرانس بین المللی در مورد پروتئین تک یاخته در سال ١٩۶۸ در ماساچوست آمریکا برگزار شد و در آن کنفرانس، کمپانی بریتیش پترولیوم^[5] تنها ارائه کننده تولید صنعتی آن بود. در دومین کنفرانس که در سال ١٩٧٣ در همان محل برگزارگردید؛ بسیاری از کمپانی ها تولیدات صنعتی خود را ارائه نمودند. کارخانه هایی که تا سال ١٩٩٠ بصورت صنعتی پروتئین تک یاخته تولید می کردند؛ به طور عمده از دو منبع سوبسترایی هیدروکربنی و یا قندی استفاده می نمودند. منابع سوبسترای قندی عمدتاً شامل ملاس، ضایعات کشاورزی، فاضلاب های کارخانجات صنایع غذایی و صنایع چوب و کاغذ بودند، درحالیکه سوبستراهای هیدروکربنی عمدتاً شامل مشتقات نفتی، اتانول و متانول بود. شرکت BP و یک شرکت ایتالیایی یک واحد 000/100 تنی تولید پروتئین تک یاخته از مشتقات نفتی را در ایتالیا تأسیس نمودند که در سال ١٩٧٧ به علت بحران های جهانی باعث ورشکستگی این شرکت ها و از جمله شرکت BP گشت. در اوایل دهه ١٩٨٠ اولین واحد صنعتی تولید پروتئین تک یاخته از متانول توسط شرکت ^[6] ICIدر انگلستان به ظرفیت 000/60 (تن/سال( مورد بهره برداری قرار گرفت ولی در سال ١٩٨٧ تولیدات این کارخانه به علت عدم توان رقابت با سایر منابع پروتئینی مانند پودر ماهی و سویا، متوقف گردید ]۸,۷,۴[. همچنین شرکت RHM [7] در انگلستان با همکاری شرکت  ICIدر اواسط دهه ۸۰ میلادی پروتئین میکروبی تحت نام تجارتی کورن^[8] تولیدکرد که ساختاری شبیه به گوشت داشته و توسط رشد کپک فوزاریوم گرامینراروم^[9] بر روی مواد نشاسته‌ای تولید می‌شد. این محصول به خاطر استفاده از کپک که به طور طبیعی دارای محتوای اسید هسته‌ای کمتری از باکتری‌ها می‌باشد و بخاطر اضافه کردن یک عملیات برای کاهشRNA  در فرآیند تولید صنعتی، دارای محتوای هسته‌ای خیلی پایین می‌باشد و لذا استفاده از آن در خوراک انسان در انگلستان مجاز تشخیص داده شد. تولید اولیه این محصول در سال ۱۹۸۵، ۱۰۰۰ تن در سال بود و از موفقیت اقتصادی برخوردار شد، زیرا به جای کنجاله سویا با سویا و گوشت رقابت می‌کرد. شرکت نفتی شل^[10] در سال ١٩٧۴ طرح تأسیس یک واحد 000/100 تنی تولید پروتئین تک یاخته در آمستردام را آغاز نمود ولی به دلیل وجود منابع پروتئین گیاهی ارزان قیمت و سایر مشکلات، عملیات احداث کارخانه در سال ١٩٧۶ متوقف گردید.

بررسی ها نشان می دهد بیشترفعالیت ها در توسعه فرآیند تولید پروتئین تک یاخته توسط شرکت های نفتی صورت گرفته است و این به دلیل کاهش قیمت نفت در سال های ۱۹۶۵-۱۹۵۷ بوده است. از سال ۱۹۷۴ روند افزایش قیمت نفت سال به سال شدیدتر شد، به طوریکه در سال۱۹۸۱ به ۳۵ دلار به ازای هر بشکه رسید. همان طورکه بررسی شد تحولات تولید پروتئین تک یاخته با تحولات قیمت نفت هم زمانی داشته و این امر از آن جا ناشی می شود که۶۰ تا ۸۰ درصد هزینه های مربوط به یک واحد تولید پروتئین تک یاخته به هزینه های ماده اولیه مربوط می شود] ۹,۴[.

 برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه شیراز

دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز

پایان نامه‌ی کارشناسی ارشد در رشته‌ی مهندسی شیمی

تجزیه‌ی الکتروشیمیایی فرمالدئید

استاد راهنما

دکتر نصیر مهران بد

شهریور 1391

چکیده

تجزیه‌ی الکتروشیمیایی فرمالدئید

فرمالدئید یکی از مواد شیمیایی آلی است که کاربرد بسیار گسترده‌ای بعنوان ماده خام در بسیاری از صنایع دارد. پساب‌های خروجی صنایعی که حاوی غلظت‌های بالای فرمالدئید می‌باشند به‌دلیل خطرات احتمالی سرطان‌زایی و جهش‌زایی آن باید قبل از ورود به محیط زیست تصفیه گردند. هدف از این مطالعه تاثیر عوامل موثر در جداسازی فرمالدئید به روش اکسیداسیون الکتروشیمیایی می‌باشد. در این مطالعه با استفاده از طراحی آزمایش به روش تاگوچی با توجه به 4 عامل اصلی تاثیر‌گذار آزمایش‌هایی طراحی و انجام گردید که با توجه به نتایج آزمایش‌ها مشاهده گردید که زمان دارای بیشترین و الکترولیت دارای کمترین اثر در جداسازی فرمالدئید را دارا می‌باشند. اثر الکترولیت بر انرژی مصرفی نیز بررسی و مشاهده گردید که هیدروکلریدریک دارای کمترین انرژی مصرفی در محلول جهت جداسازی فرمالدئید می‌باشد. همچنین حالت بهینه جهت حذف فرمالدئید در 3pH= ، آمپراژ 4/0، الکترولیت هیدروکسید سدیم (NaOH) و در زمان 2 ساعت بدست می‌آید که در آن جداسازی 30درصد فرمالدئید حاصل گردید.

کلمات کلیدی : روش تاگوچی، جداسازی فرمالدئید، اکسایش الکتروشیمیایی

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                      صفحه

فصل اول: مقدمه

1-1- فرمالدئید و کاربردهای آن……………………………………………………………………………………………. 3

1-1-1- کاربردهای فرمالدئید…………………………………………………………………………………………… 3

1-2- سرچشمه‌های آزاد سازی فرمالدئید در محیط زیست ……………………………………………… 4

1-3- فرآیندهای تولید فرمالدئید………………………………………………………………………………………….. 5

1-4- اثرات بهداشتی فرمالدئید ……………………………………………………………………………………………. 6

1-5- خواص فیزیکی و شیمیایی، روش‌های آنالیتیک……………………………………………………….. 7

1-5-1- خواص فیزیکی و شیمیایی فرمالدئید………………………………………………………………. 7

1-5-2- روش‌های آنالیتیکال ………………………………………………………………………………………….. 8

1-6- روش‌های تصفیه فرمالدئید…………………………………………………………………………………………… 9

1-6-1- روش شیمیایی……………………………………………………………………………………………………. 9

1-6-1-1- واکنش با آب آهک………………………………………………………………………………….. 9

1-6-1-2- واکنش با آمونیاک …………………………………………………………………………………… 9

1-6-1-3- واکنش با پتاس ……………………………………………………………………………………… 10

1-6-1-4- واکنش با آب اکسیژنه H₂O₂………………………………………………………………… 10

1-6-1-5- واکنش با سدیم سیانید NaCN……………………………………………………………. 10

1-6-1-6- واکنش جذب سطحی بر روی سطح کربن فعال ………………………………… 10

1-6-2- روش بیولوژیکی ……………………………………………………………………………………………….. 11

1-6-2-1- اصول و قوانین اکسیداسیون بیولوژیکی ……………………………………………………. 11

1-6-2-2-انواع تصفیه بیولوژیکی …………………………………………………………………………………. 11

1-6-2-2-1- تصفیه هوازی …………………………………………………………………………………….. 12

1-6-2-2-2- تصفیه بی‌هوازی…………………………………………………………………………………. 12

عنوان                                                                                                                      صفحه

فصل دوم: مروری بر پژوهش‌های پیشین…………………………………………………………………………… 14

فصل سوم: طراحی آزمایشات به‌روش تاگوچی

3-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………… 23

3-2- تعاریف مفاهیم اولیه……………………………………………………………………………………………………. 25

3-2-1- پاسخ…………………………………………………………………………………………………………………… 25

3-2-1-1- پاسخ‌هایی از نوع بزرگ‌تر (بیشتر) – بهتر……………………………………………. 25

3-2-1-2- پاسخ‌هایی از نوع کمتر – بهتر……………………………………………………………… 25

3-2-1-3- پاسخ‌هایی از نوع نزدیک‌تر – بهتر ………………………………………………………. 25

3-2-2- فاکتور…………………………………………………………………………………………………………………. 25

3-2-2-1- فاکتورهای کمی و کیفی……………………………………………………………………….. 25

3-2-2-2- فاکتورهای کنترلی و اغتشاشگر…………………………………………………………….. 26

3-2-3- سطح………………………………………………………………………………………………………………….. 26

3-2-4- اثر اصلی…………………………………………………………………………………………………………….. 26

3-2-5- اثرات متقابل………………………………………………………………………………………………………. 26

3-3- انواع روش‌های طراحی آزمایش…………………………………………………………………………………. 27

3-3-1- روش تک‌عاملی…………………………………………………………………………………………………. 27

3-3-2- روش چند عاملی………………………………………………………………………………………………. 28

3-3-3- روش فاکتوریل………………………………………………………………………………………………….. 28

3-3-4- روش رویه پاسخ………………………………………………………………………………………………… 29

3-3-5- روش تاگوچی……………………………………………………………………………………………………. 30

3-4- فرایند طراحی آزمایش‌ها……………………………………………………………………………………………. 31

3-4-1- فاز برنامه‌ریزی و مفاهیم مهم در آن……………………………………………………………….. 31

3-4-1-1- مشخص کردن تعداد اثرات متقابل………………………………………………………… 32

3-4-1-2- انتخاب آرایه متعامد متناسب………………………………………………………………… 32

3-4-1-3- درجه آزادی فاکتور………………………………………………………………………………… 32

3-4-1-4- درجه آزادی اثرات متقابل……………………………………………………………………… 32

3-4-1-5- درجه آزادی کل آزمایش……………………………………………………………………….. 32

3-4-1-6- ویژگی‌های آرایه‌های متعامد………………………………………………………………….. 32

عنوان                                                                                                                      صفحه

3-4-1-7- مشخص کردن ستون اثرات متقابل…………………………………………………………….. 35

3-4-1-7-1- استفاده ازجداول مثلثی……………………………………………………………….. 35

3-4-1-7-2- استفاده از گراف‌های خطی…………………………………………………………. 35

3-4-2- فاز اجرایی………………………………………………………………………………………………………….. 35

3-4-3- فاز تجزیه و تحلیل…………………………………………………………………………………………….. 35

فصل چهارم:ابزار، مواد و روش‌ها

4-1- ابزار……………………………………………………………………………………………………………………………….. 37

4-2- مواد………………………………………………………………………………………………………………………………. 37

4-3- روش‌ها…………………………………………………………………………………………………………………………. 38

فصل پنجم:نتایج و تجزیه و تحلیل

5-1- فاز تجزیه و تحلیل………………………………………………………………………………………………………. 44

5-1-1- تجریه و تحلیل مقدماتی…………………………………………………………………………………… 44

5-1-1-1- محاسبه اثر اصلی فاکتورها…………………………………………………………………….. 44

5-1-1-2- تخمین جواب درشرایط بهینه………………………………………………………………. 45

5-1-1-3- بررسی شاخص دقت………………………………………………………………………………. 46

5-1-2- آنالیز واریانس (ANOVA)………………………………………………………………………………. 46

5-1-2-1- تعریف مفاهیم مهم در آنالیز واریانس…………………………………………………… 47

5-1-2-2- روش آنالیز استاندارد……………………………………………………………………………… 49

5-1-2-3- روش آنالیز  …………………………………………………………………………………………. 49

5-1-2-3-1- کاربرد نسبت   …………………………………………………………………………… 49

5-1-3- انواع مختلف تابع زیان………………………………………………………………………………………. 50

5-1-3-1- مشخصه نوع هرچه به ‌مقدار اسمی نزدیک‌تر، بهتر…………………………….. 50

5-1-3-2- مشخصه نوع هر چه کوچک‌تر، بهتر……………………………………………………… 50

5-1-3-3- مشخصه نوع هرچه بزرگ‌تر، بهتر…………………………………………………………. 50

عنوان                                                                                                                      صفحه

فصل ششم: جمع‌بندی و پیشنهادات

6-1- جمع‌بندی…………………………………………………………………………………………………………………….. 58

6-2- پیشنهادات ………………………………………………………………………………………………………………….. 59

فهرست منابع و مأخذ……………………………………………………………………………………………………………… 60

 برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه شیراز

دانشکده فناوری های نوین

پایان نامه‎ی کارشناسی ارشد در رشته‎ی نانومهندسی شیمی

سنتز نانو ذرات سیلیکون دی اکسید از ضایعات روغن سیلیکون با استفاده از روش تف زاد

اساتید راهنما

دکتر رضا پولادی

دکتر عبدالمحمد علمداری

اسفند 1391

چکیده

نانو ذرات دی اکسید سیلیسیوم سنتزی[1] دارای کاربردهای صنعتی فراوانی می باشد. استفاده صنعتی از این ذرات در حوزه های سنتی و نیز حوزه های جدید در حال گسترش است که به طور مستمر کاربردهای جدیدی برای آن یافت می شود.SAS  در زمینه های کاتالیست، متالوژی، الکترونیک، شیشه، سرامیک، کاغذ، الیاف، اپتیک، الاستومرها، غذا، سلامتی و کروماتوگرافی صنعتی کاربرد دارد. امروزه تولید دی اکسید سیلیسیوم سنتزی با تولیدی بیش از 000/400/3 تن در سال یک صنعت رو به رشد است. روش های قدیمی تولید این جسم بر اساس هیدرولیز گاز سیلان در محیط های مختلف یا هیدرولیز و تراکم ارگانو سیلوکسان ها در مخلوطی از آب – آمونیاک و الکل های ساده می باشد که هزینه تولید بالایی دارند و کاربری این ماده را محدود می کند. در این پژوهش از روشی استفاده شد که در آن از روغن سیلیکون و ترکیبات آلی سیلیسیوم دار ضایعاتی استفاده شد و روش را ساده تر و ارزان تر کرد. نانو ذرات دی اکسید سیلیسیوم سنتزی با تبخیر روغن سیلیکون توسط حرارت ناشی از احتراق گاز طبیعی و تزریق آن در شعله تولید شد. این بخارات در شعله حاصل شده محترق گردید. گازهای حاصل از احتراق شامل سیلیکون دی اکسید، کربن دی اکسید و آب می باشد که توسط جریانی از یک سیال در نظیف کننده[2] مدل ونچوری مرطوب شسته شد. اندازه ذرات توسط نسبت مولی اکسیژن و روغن سیلیکون، تغییر در دمای واکنش و نیز تغییر مایع شستشو کنترل و مورد بررسی قرار گرفت.

با افزایش دما به علت افزایش سرعت واکنش شیمیایی اندازه ذرات ابتدا کاهش و سپس به دلیل تجمع افزایش یافت. بهترین دما 1000 درجه سانتیگراد به دست آمد با افزایش غلظت روغن سیلیکون اندازه ذرات افزایش یافت و بهترین نتیجه در غلظت تزریق دو میلی لیتر در دقیقه روغن سیلیکون حاصل شد. با تغییر مایع نظیف کننده نیز مشخص شد که مایعات غیر قطبی ذرات با اندازه کمتری به دست می آید.بعلاوه در این پژوهش روش سل – ژل با هیدرولیز تترا اتوکسی سیلان در محیط آبی مورد بررسی قرار گرفت. تترا اتوکسی سیلان در محیط آبی و در حلال اتانول و به کمک کاتالیزور آمونیاک هیدرولیز می گردد و سل سیلیکون دی اکسید تولید می گردد. با تغییر نسبت های مولی مواد، دمای واکنش هیدرولیز و سرعت همزدن ، شرایط بهینه به دست آمد که منجر به تولید سل – ژل و نهایتا با خشک کردن آن زیروژل حاصل گردید.شرایط بهینه تو لید ژل غلظت 7/0 میلی لیتر تترا اتوکسی سیلان در در 35 میلی لیتر اتانول مطلق و در دمای 60 درجه سانتیگراد و سرعت همزدن 600 دور در دقیقه و افزودن 1/0میلی لیتر آب در قسمت های 02/0 میلی لیتری در طول زمان 50 دقیقه ونهایتا افزودن یک میلی لیتر آمونیاک 25 درصد در طول زمان یک دقیقه به دست آمد.

تصویر TEM سایز ذرات 30 نانومتر را تایید می کند.

فهرست مطالب

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.