سیدامید رستگار

هدف : برای تولید اقتصادی محصولات مختلف و تامین نیاز غذایی جامعه، مدیریت کودهای شیمیایی فسفاته از اولویت ویژه‌ای برخوردار است. فسفر عنصری حیاتی برای همه موجودات زنده است و با عناصر دیگر قابل جایگزینی نیست. با این حال، فسفر یک منبع محدود است و تخمین زده می‌شود که منابع فسفر قابل استخراج (آپاتیت) فقط 50 تا 100 سال دیگر دوام داشته باشند. بنابراین، ایجاد یک روش پایدار برای بازیافت و استخراج فسفر از باقیمانده‌های غنی از فسفر از اهمیت زیادی برخوردار است. استروویت (فسفات آمونیوم منیزیم) یک ماده معدنی با حلالیت کم در آب است که به طور افزاینده‌ی از تصفیه خانه-های فاضلاب بازیابی می‌شود. از استروویت می‌توان به عنوان کود کندرها با سرعت مصرف بالا برای محصولات زراعی، باغی و گیاهان زینتی بدون آسیب رساندن به گیاهان استفاده کرد. لذا هدف از این پژوهش، بهینه‌سازی رسوب استروویت از خاکستر لجن فاضلاب به روش لیچینگ و سونولیچینگ و بررسی اثر آن بر زیست فراهمی فسفر در گیاه گندم بود. مواد و روش: بدین منظور لجن فاضلاب شهری مورد نیاز از تصفیه خانه‌ شهرستان سنندج جمع آوری شد. ابتدا نمونه لجن فاضلاب خام در آون خشک و سپس در دمای 850 سانتی‌گراد خاکستر شد. از روش پاسخگویی سطح و طراحی مرکب مرکزی در نرم افزار دیزاین اکسپرت برای بهینه سازی فرآیندها استفاده شد. برای بهینه سازی فرایند سونولیچینگ چهار عامل اصلی، درصد عصاره‌ی لیمو (10 تا 70 درصد حجمی- حجمی)، غلظت لجن فاضلاب (نسبت جامد به مایع) (2/0 تا 4 درصد حجمی- وزنی)، توان التراسونیک ( 50 تا 200 وات) و زمان (0 تا 2 ساعت) و برای بهینه سازی فرآیند لیچینگ سه عامل اصلی غلظت اسید (02/0 تا 8/0 مول بر لیتر)، نسبت مایع به جامد (20 تا 150 میلی لیتر بر گرم) و زمان (5/0 تا 4 ساعت) استفاده شد. همچنین برای جداسازی فلزات سنگین از محلول‌های حاصل از فرآیند لیچینگ و سونولیچینگ از رزین تبادلی (AG 50W-X8) و برای رسوب استروویت از کلراید منیزیم (MgCl2.6H2O) و کلراید آمونیوم (NH4Cl) به عنوان منبع منیزیم و آمونیوم استفاده شد. به منظور تاثیر اثر بخشی استروویت منتخب بر زیست فراهمی فسفر در گیاه گندم آزمایشی فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در 3 تکرار به صورت گلدانی به اجرا درآمد. فاکتورها شامل کاربرد نسبت‌های مختلف کود استروویت جایگزین شده با سوپر فسفات تریپل (S0:P100، S25:P75، S50:P50، S75:P25 و S100:P0) و 4 سطح فسفر (صفر، 50، 100 و 150 کیلو‌گرم سوپر فسفات در هکتار) بود. میزان کاربرد استروویت بر اساس مقدار فسفر کل (P2O5) سوپر فسفات تریپل محاسبه شد. عملیات آبیاری و وجین علف‌های هرز با دست انجام شد. آنگاه پس از 10 هفته ویژگی‌های رشد رویشی و اجزای عملکرد شامل وزن ‌تازه و خشک اندام هوایی و ریشه، ارتفاع بوته، شاخص‌های فیزیولوژیکی گیاه و غلظت فسفر در اندام هوایی و ریشه تعیین شدند. همچنین از خاک گلدان‌ها نمونه برداری و ویژگی‌های شیمیایی از جمله pH، قابلیت هدایت الکتریکی، مقدار فسفر خاک به روش اولسن (1954) و شکل‌های مختلف فسفر معدنی در خاک نیز با روش جیانگ وگو (1989) تعیین شد یافته‌ها: بر پایه نتایج بدست آمده در روش سونولیچینگ، 5/90 درصد فسفر در تنظیم بهینه، 15/1 درصد وزنی- حجمی خاکستر لجن فاضلاب، 43 درصد حجمی- حجمی عصاره لیمو، 88 وات توان التراسنیک و زمان 54 دقیقه استخراج شد و همچنین در روش لیچینگ، 8/99 درصد فسفر در تنظیم بهینه، 5/0 مول بر لیتر غلظت اسید سولفوریک، 58 مول بر لیتر نسبت مایع به جامد در زمان واکنش 2 ساعت استخراج شد. برای خالص سازی فسفر و جداسازی فلزات سنگین از محلول‌های غنی از فسفر حاصل از فرآیند لیچینگ و سونولیچینگ از 08/0 گرم در لیتر رزین تبادلی (AG 50W-X8) استفاده شد. استروویت بازیابی شده به روش لیچینگ دارای 1/13درصد فسفر خالص، 4/5 درصد نیتروژن و 3/10 درصد منیزیم با نسبت مولی P: N: Mg 9/0:0/1: 2/1 و محتویی استروویت 6/94 درصد و استروویت بازیابی شده به روش سونو لیچینگ دارای 55/11 درصد فسفر خالص، 8/5 درصد نیتروژن و 59/6 درصد منیزیم با نسبت مولی P: N: Mg 86/0 : 3/1: 1/1 و محتویی استروویت 4/77 درصد بود که هر دو رسوب تقریبا مشابه با مقدار تئوری استروویت بودند. با توجه به درصد بالای فسفر (97/29) به روش لیچینگ و همچنین هزینه تولیدی کمتر نسبت به روش سونولیچینگ برای بررسی زیست فراهمی فسفر در آزمایشات گلدانی از استروویت تولید شده به روش لیچینگ استفاده شد. بر پایه نتایج بدست آمده نوع تیمار کودی و سطوح مصرف و اثر متقابل آنها بر تمامی تیمارهای مورد بررسی بجز وزن تازه و ارتفاع، در سطح احتمال یک درصد (p < 0.01) معنی‌دار شد. مقایسه میانگین داده‌ها نشان داد بیشترین مقدار وزن تازه اندام‌هوایی 79/7 گرم در گلدان، وزن خشک اندام هوایی 130/1 گرم در گلدان ، ارتفاع 66/29 سانتی‌متر از کاربرد تیمار S75:P25 150 کیلوگرم سوپر فسفات در هکتار بدست آمد. همچنین نتایج نشان داد که کاربرد S100:P0 150 کیلوگرم سوپر فسفات در هکتار در مقایسه با S0:P100 می‌تواند مقادیر کلروفیلa، b، کل و کارتنوئید را به ترتیب به‌میزان 78/7، 82/3، 44/6 و 84/6 درصد افزایش دهد. همچنین مقایسه میانگین‌‌های اثر تیمارهای مختلف استروویت نشان داد با جایگزین کردن استروویت به جای کود سوپر فسفات تریپل در هر سه سطوح کودی غلظت فسفر اندام هوایی و ریشه گیاه گندم افزایش یافت به نحوی که بیشترین مقدار غلظت فسفر اندام هوایی و ریشه به ترتیب با میانگین 174/0 و 140/0 درصد از کاربرد تیمار S75:P25 150 کیلوگرم کود سوپر فسفات در هکتار بدست آمد. همچنین نتایج نشان داد در تیمار 150 کیلوگرم سوپر فسفات در هکتار کاربرد 100 درصد کود استروویت (S100:P0) در مقایسه با 100 درصد کود سوپر فسفات تریپل (S0:P100) می‌تواند غلظت فسفر اندام‌هوایی و ریشه را به ترتیب به‌میزان 05/10 و 71/10 درصد افزایش دهد. همبستگی مثبت و معنی‌داری بین فسفر اولسن خاک با وزن تازه اندام هوایی (**87/0=r)، وزن خشک اندام هوایی (**87/0=r)، غلظت فسفر اندام هوایی (**88/0=r) و غلظت فسفر ریشه (**85/0=r) مشاهده شد.

باتری‌های لیتیوم یونی (LIBs) به دلیل حرکت جهانی به سمت کاهش کربن و رفع نگرانی‌های مربوط به تغییرات آب و هوا، به منبع اصلی انرژی برای دستگاه‌های مختلف الکتریکی، از جمله وسایل نقلیه الکتریکی و تلفن‌های همراه تبدیل شده‌اند. تخمین زده می‌شود که بیش از 11 میلیون تن از LIBهای مصرف شده تا سال 2030 در سراسر جهان دفع می‌شود، اما فقط کمتر از 5% از LIB‌های مصرف شده بازیافت می‌شوند .بدون استراتژی‌های بازیافت و زیرساخت‌های مناسب، تهدید فوری آلودگی محیط زیست و هدر رفتن منابع واضح است. در سال‌های گذشته، تعداد زیادی از تکنیک‌های استخراج به عنوان جایگزین‌های سازگار با محیط زیست برای روش‌های استخراج مرسوم ظاهر شده‌اند. در این زمینه خاص، دسته جدیدی از حلال‌ها به نام حلال‌های یوتکتیک عمیق (DESs) به عنوان یک ابزار جدید و بسیار امیدوارکننده پدید آمده‌اند. در مقایسه با حلال‌های آلی معمولی، DESها و همچنین حلال‌های یوتکتیک عمیق طبیعی (NADES) توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند، زیرا نه تنها از ترکیبات آلی دوستدار محیط زیست، غیر سمی و زیست تخریب‌پذیر هستند، بلکه دارای یک هزینه کم و به راحتی در آزمایشگاه شخصی تولید می‌شوند. در پژوهش حاضر از یک حلال یوتکتیک عمیق طبیعی متشکل از کولین کلراید و عصاره لیمو (به عنوان دهنده‌ی پیوند هیدروژنی) جهت استخراج فلزات با ارزش از باترهای لیتیومی فرسوده استفاده شده است. از روش سطح پاسخ (RSM) برای بهینهسازی‌فاکتورهای دما، زمان، نسبت جامد به مایع و نسبت کولین کلراید به عصاره لیمو (Ch/CA) استفاده شد. نتایج نشان داد که در شرایط نقطه بهینه اول به‌صورت دمای 5/103درجه سانتی‌گراد، نسبت جامد به مایع (w/v)75%/23 ، Ch/CA برابر (w/v)51%/0 و زمان 3 ساعت و 45 دقیقه راندمان استخراج کبالت و لیتیوم به ترتیب %60/91 و %23/98 و در شرایط نقطه بهینه دوم به صورت دمای130درجه سانتی‌گراد نسبت جامد به مایع (w/v)75%/23، نسبت Ch/CA برابر (w/v)1%/1 و زمان 4 ساعت و50 دقیقه راندمان استخراج کبالت و لیتیوم به ترتیب %6/94 و %04/99 به‌دست آمد. جهت بررسی سینتیک فرآیند مدل هسته کوچک شونده به‌کار برده‌شد. در شرایط نقطه‌ی بهینه‌ی دوم، مرحله‌ی نفوذ در ساختار جامد به دلیل بیشترین مقدار ضریب همبستگی ("R" ^"2" ) با مقدار 97/0 و 99/0 به ترتیب برای کبالت و لیتیوم به عنوان مرحله کنترل کننده سرعت انتخاب و همچنین درجه سرعت واکنش برای هر دو فلز از نوع درجه اول تعیین شد.

صنایع نساجی و چاپ و رنگرزی، که سالانه دبی فاضلاب آن ها حدود 70 درصد از کل دبی جهان را تشکیل می دهد. در سطح جهان، حدود 60 درصد از تولید سالانه رنگ‌ها را رنگ‌های آزو تشکیل می‌دهند. رنگ‌های آزو با گروه‌های عاملی آزو پایدار (N=N) و حلقه‌های معطر به سختی تجزیه می‌شوند و دارای رنگ‌آمیزی و سمیت قوی هستند که تهدیدی جدی برای محیط‌زیست، موجودات آبزی و زندگی انسان است. متیل اورنج (MO) یک رنگ مونوآزو آنیونی است که به طور گسترده در صنایع استفاده می شود. یکی از روش های حذف رنگ متیل اورانژ استفاده از الکترود های اکسید فلزی مخلوط (MMO) در فرآیند الکتروکاتالیستی است. در تحقیق حاضر برای تهیه الکترود های MMO، از بستر تیتانیومی استفاده شد که آندیزاسیون آن و همچنین ایجاد لایه های اکسیدی با سل سه الکترودی انجام شد و در نهایت درحضورافزودنی آبلیمو الکتروانباشت لایه نانوذرات اکسید فلزی مس تشکیل شده است. نمونه های تهیه شده با استفاده از آنالیز هایXRD ، RAMAN،FESEM ،EDX ،MAP وAFM برای شناسایی عنصر های مس و تیتانیوم و همچنین سطح الکترودها بررسی شد و وجود این عناصر در تمام آنالیز ها تایید شد. برای راندمان حذف رنگ از آنالیز اسپکتوفتومتر نیز استفاده شده است. روش سطح پاسخ برای بهینه سازی ‌فاکتورهای غلظت رنگ، جریان و pH در نظر گرفته شد. نتایج شرایط عملیاتی فرآیند حذف الکتروکاتالیستی رنگ متیل اورانژ با الکترود های تهیه شده، غلظت رنگ 67.6 میلی گرم بر لیتر، جریان 8.55 میلی آمپر و با 5.8pH=، به دست آمد که دارای راندمان حذف %96.83 بوده است. نتایج ارزیابی عملکردی الکترودهای نانوکامپوزیت های Ti/TiO2/CuO موفقیت آمیزبودن آنها در حذف رنگ متیل اورانژ را تایید می کند. مطالعه سینتیک انجام شده برای فرآیند حذف رنگ متیل اورانژ مدل واکنش درجه دوم به دلیل داشتن ضریب همبستگی بیشتر را به عنوان درجه سرعت واکنش انتخاب کرده است.

یکی از مشکلات مرتبط با صنعت کشاورزی آلاینده‌‌های فلزات سنگین موجود در خاک هستند که اثرات بسیار زیان‎ باری به همراه دارد و در بسیاری مواقع به عنوان یک عامل مزاحم سبب عدم رشد مناسب گیاهان می‌شوند. به منظور بررسی کارایی روش بیولیچینگ و استخراج مس، سه متغیر مهم یعنی pH، نسبت جامد به مایع (S/L) و مقدار اولیه گوگرد (S) به عنوان پارامترهای موثر انتخاب و بررسی شدند. از باکتری اسیدی تیوباسیلوس تیواکسیدانس برای انجام فرآیند بیولیچینگ استفاده شد. هدف اصلی این پژوهش کاهش میزان مس در لجن با استفاده از فرآیند بیولیچینگ بوده و پاسخ بر اساس این هدف انتخاب شد. بر اساس آنالیز ANOVA مشخص گردید که مدل درجه دوم کاهش یافته مدل مناسبی به منظور پیش‌بینی نتایج با R2 برابر 83/0 می‌باشد. همچنین، بیشترین درصد بازیابی فلز مس در شرایط بهینه شامل S/L= 0.16 %(w/v)، S=8.2 g/L و pH=1.4 با R2 برابر 3/85% پیش‌بینی شد. در آزمون تصدیق سازی شرایط بهینه بررسی گشت و نقطه بهینه در محدوده اطمینان 95% بدست آمد. علاوه بر این، بررسی تستهای سمیت TCLP، SPLP و TTLC نشان داد که نمونه لجن بعد از بیولیچینگ به استانداردهای محیط زیست رسیده است. در پایان نیز شاخص‌های مختلف کشت زراعی شامل شاخص‌های G، GI، MGI، Tolerance index و Vigor index مورد مطالعه و آنالیز قرار گرفت و نتایج حاکی از آن بود که نمونه خاک حاوی لجن تصفیه شده به کمک فرایند بیولیچینگ دارای شاخص‌های رشد همانند نمونه دارای 100% خاک می‌باشد و این بیانگر سمی زادیی موثر لجن فعال به کمک فرایند بیولیچینگ می‌باشد.

باتری های فرسوده لیتیوم -یونی به علت وجود فلزات سمی مانند لیتیوم -نیکل -کبالت و از لحاظ زیست محیطی خطرناک هستند. جهت انحلال این فلزات ازعصاره گوجه فرنگی که خود محصولی بیولوژیک است که متشکل از اسیدهای از اسیدهای آلی همچون سیتریک اسید ،آسکوربیک، اسید و مالیک اسید می باشد . عصاره گوجه فرنگی به عنوان عامل لیچنیگ مورد استفاده قرار گرفت. از روش سطح پاسخ برای بهینه تحت شرایط نسبت جامد به مایع وعصاره گوجه فرنگی استفاده شد . برای این کار طراحی آزمایش بر مبنای چهار فاکتورنسبت 1- جامد به مایع ( 2- 5/0) گرم بر میلی لیتر 2 – عصاره گوجه فرنگی ( 70%-30%) 3- دما ) 25-70) درجه سانتی گراد 4- زمان( 120-10) دقیقه انجام شد. نمونه آزمایش را برای بازیابی لیتیم به آزمایشگاه طیف سنجی نشر اتمی (ICP) فرستاده شد. نتایج بازیابی لیتیم انجام شد. برای بررسی تحلیل آماری نتایج به دست آمده از نمونه ها آزمایش وبررسی بیشتر با استفاده از جدول تحلیل آماری واریانس (ANOVA)ارائه شد. بر اساس مدل سازی دو مدل واقعی وکد شده انجام شد. ارزیابی گرافیکی مدل انتخاب شده که در مورد 3 نمودار ارزیابی شد. 1- نمودار توزیع نرمال 2- نمودارR2 3-نمودار گرافیکی مقدار خطای آزمایش که نتیجه آن مناسب است . مرحله بعد مدل برهم کنش فاکتورهای آزمایش بررسی شد که علاوه بر آنکه تاثیر هر کدام از فاکتورها بر همدیگر را نشان داده، بیانگر راندمان در برهمکنش است. مرحله آخر پیدا کردن نقطه بهینه بود. بر اساس تمام نتایج ومدل ونمودارها وتحلیل آماری نقطه بهینه تحت شرایط 1- نسبت جامد به مایع ( (gr ml 5/0، 2 -عصاره گوجه فرنگی 70% 3- دما 60 درجه سانتی گراد 4- زمان 91 دقیقه، تعیین شد که میزان بازیابی لیتیم در این شرایط 72% به دست آمد.

مس در صنایع مختلفی از جمله الکترونیک، آبکاری و فرآوری فلزات یافت می‌شود، که پساب‌ حاصل از این صنایع، اثرات بسیار مضری را برای انسان و محیط زیست به همراه خواهد داشت. یکی از روش‌های بازیابی و تصفیه‌ی پساب‌های صنعتی، پیل سوختی میکروبی است که یک فناوری بیوالکتروشیمیایی نوین به شمار می‌رود که با استفاده از میکروارگانیسم‌ها، انرژی پیوند‌های شیمیایی را به انرژی الکتریسیته تبدیل می‌کند. بازیابی فلزات از پساب آلوده به فلزات سنگین به همراه تولید همزمان انرژی با استفاده از پیل سوختی میکروبی امکان پذیر است. در این پژوهش، میزان بازیابی مس (II) و تولید الکتریسیته با استفاده از پیل سوختی میکروبی دو محفظه‌ای با سه الکترود مختلف از جمله پارچه کربنی (CC)، الکترود اصلاح شده با گرافن اکسید کاهش یافته (CC/rGO) و الکترود اصلاح شده با گرافن اکسید کاهش یافته و پلی آنیلین (CC/rGO/PANI) مورد بررسی قرار گرفت. میزان بازیابی مس و حداکثر ولتاژ خروجی در غلظت mg/L ۵۰۰ برای پیل سوختی میکروبی با الکترود CC/rGO/PANI پس از ۱۲۰ ساعت به ترتیب، ۲۷/۹۹ درصد و mV ۶۴۷ به دست آمد. حداکثر چگالی توان پیل سوختی میکروبی برای سه الکترود CC و CC/rGO و CC/rGO/PANI به ترتیب، mW m-3 ۷۱۰، mW m-3 ۷۴۸ و mW m-3 ۹۸۱ بود. در مجموع، از نظر میزان بازیابی مس و تولید الکتریسیته، الکترود CC/rGO/PANI به دلیل هم افزایی rGO و PANI عملکرد بهتری را از خود نشان داد. در ادامه، عملکرد پیل سوختی میکروبی با الکترود کاتد CC/rGO/PANI در غلظت و زمان‌های دیگر مورد بررسی قرار گرفت که در غلظت mg/L ۱۰۰ توانست پس از ۴۸ ساعت، ۳۹/۹۷ درصد مس (II) را بازیابی کند.

با توجه به قوانین سختگیرانه زیست‌محیطی و افزایش آگاهی عمومی، احیای پساب‌های صنعتی به منظور استفاده دوباره از آب پاک اهمیت بالایی دارد. پساب‌های صنعتی تصفیه نشده اساساً از طریق پساب تصفیه خانه‌های فاضلاب واحدهای تولیدی مختلف وارد اکوسیستم آبی می‌شود. چندین تکنیک فیزیکی و شیمیایی برای تصفیه پساب صنعتی وجود دارد. با این حال، به نظر می‌رسد اکثر این سیستم‌ها از قابلیت اطمینان عملی پایینی برخوردار هستند. یک مشکل اساسی این است که آن‌ها نمی‌توانند تمام انواع مختلف آلاینده‌ها را حذف کنند. در این پژوهش از روش الکتروشیمیایی برای حذف یون کروم از پساب بهره برده شده‌است. در ابتدا پساب حاوی یون کروم با غلظت موردنیاز تهیه و پس از آن پساب در داخل ستاپ آزمایش قرار داده شده و نمونه‌برداری انجام شد. پس از نمونه‌برداری، با استفاده از روش اسپکتروفتومتری در طول موج nm 540 آنالیزها انجام و اندازه‌گیری صورت گرفت. برای طراحی آزمایش و آنالیز نتایج از نرم افزار دیزاین اکسپرت ورژن 13 (Design Expert 13.0 USA) استفاده گردید. در این پژوهش، از روش سطح پاسخ، با طراحی مرکب مرکزی، برای مطالعه تاثیر سه پارامتر متغیر شامل غلظت اولیه کروم، سطح الکترود و pH اولیه بر میزان راندمان حذف کروم مورد بررسی قرار گرفت. همچنین تحلیل نتایج بر اساس جدول تحلیل واریانس انجام شد و از این طریق معادلات متناسب بدست آمد. ضریب تشخیص (R2) برابر با 9662/0 بدست آمد. مقادیر بدست‌آمده از آزمایش‌ها در مقابل مقادیر پیش‌بینی شده از انطباق خوبی برخودار بود. همچنین هنگامی که pH در اسیدی‌ترین حالت ممکن قرار داشت (2.5=pH) و میزان غلظت از (mg/L) 475 تا 225 کاهش یافت، میزان پاسخ افزایش یافت. کاهش مقدار غلظت و سطح همچنین باعث افزایش راندمان حذف شد. در حالت بهینه نیز میزان پاسخ برابر با 42/73% بدست آمد.

پساب آلوده به فلزات، نگرانی‌های زیادی را در زمینه بهداشت و محیط‌زیست به دنبال دارد، اما فرصت‌هایی برای بازیابی فلزات گرانبها فراهم می‌کند که ممکن است فرآیندهای تصفیه را مقرون ‌به‌صرفه‌تر و پایدارتر کند. فناوری پیل سوختی میکروبی یک رویکرد نوین بیوالکتروشیمایی است که جایگزینی مناسب برای حذف و بازیابی فلزات و تولید هم‌زمان انرژی ارائه می‌کند. این پژوهش، به بررسی عملکرد پیل سوختی میکروبی با بررسی فاکتورهای موثر از جمله غلظت اولیه مس (یک گرم، دو گرم و سه گرم)، غلظت سوبسترا (یک گرم و دو گرم)، میزان pH ( pH برابر 3 و 6)، فاصله الکترودها (2 سانتی متر و 5 سانتی متر) و جنس الکترود (پارچه کرنبی خالص و پلیمر پلی اکریلونیتریل کوت شده بر روی پارچه کربنی) و تاثیر آن ها بر میزان بازیابی فلز مس و مقدار تولید برق پرداخت است، به‌علاوه میزان بازیابی فلزات باارزش از محلول لیچینگ پسماندهای دورریز مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که بیشترین درصد بازیابی فلز مس برای فاکتورهای غلظت یک گرم مس، غلظت یک گرم سوبسترا، میزان pH برابر 6، فاصله 2 سانتی متر الکترودها و جنس الکترود پلیمر PAN به ترتیب برابر با 1/82%، 1/82%، 3/99%، 0/99% و 7/99% بوده است. بیشترین مقدار بازیابی فلزات از محلول های لیچینگ بورد کامپیوتر و لیچینگ باتری لیتیوم یونی بعد از 48 ساعت برای فلزات با ارزش از جمله آلومنیوم، آهن و مس، روی، لیتیوم،کبالت، منگنز و نیکل به ترتیب برابر 90%، 2/70%، 50%، 50%، 2/22%، %45، 1/%57 و 0/49% بوده است. درحالت مدار باز بیشترین مقدار ولتاژ برابر با 590 میلی ولت بوده و بیشترین مقدار ولتاژ، چگالی جریان و چگالی توان به ترتیب برابر با mV 555، mA/m2 3/347 و mW/m2 193که مربوط به غلظت سه گرم مس سولفات است. نتایج آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی نشان داده که بیوفیلم برروی الکترود پلیمری PAN به خوبی تشکیل شده است و مدت زمان تشکیل آن تنها 120 ساعت بوده است.

با توجه به ذخایر محدود سوخت فسیلی در کنار محادودیت های اقتصادی سیاسی و زیسات محیطی، ((اقتصاد هیدروژن)) می-تواند یک راه حل طولانی مدت برای حل بحران انرژی باشد در هماین راستا در تحقیق حاور هدف خالص سازی هیدروژن خروجی طی فرایند ریفرمینگ کاتالیستی پساب خروجی کارخانه استخراج روغن زیتون با بخار آب در راکتور به واسطه سامانه غشایی پالادیوم-نقره می باشد برای هدف مذکور یک مطالعه و بررسی جامع مدلسازی در این پایان نامه کارشناسی ارشد انجام می شود. بنابراین به منظور پیشگیری از اتلاف هزینه های غیر ضروری آزمایشگاهی برای اولین بار در سطح بین المللی یک مدل دو و سه بعدی و هم دما بر پایه روش دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) برای شبیه سازی عملکرد سامانه غشایی پالادیوم-نقره برای خالص سازی هیدروژن طی فرآیند ریفرمینگ کاتالیستی پساب خروجی کارخانه روغن زیتون با بخار آب ارائه گردیده است به واسطه مدلسازی ارزیابی تاثیر پارامترهای مختلاف عملیاتی بر روی عملکرد سامانه غشای پالادیوم-نقره به طور کامل انجام شده است. از نتایج مدلسازی حاضر عملکرد خوب سامانه غشای برای خالص سازی هیدروژن مشاهده شد.

در سالهای اخیر تولید سوختهای نو و تجدیدپذیر به دلیل منابع محدود سوختهای فسیلی و مشکلات زیست محیطی استفاده از آنها، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. بیودیزل یکی از سوختهای زیستی تجدیدپذیر با خواص مطلوب میباشد که به لحاظ سطح تولید انرژی همتراز با سوختهای فسیلی بوده و از مواد ارزان قیمت نیز قابل تولید میباشد. با این حال، تولید بیودیزل با مشکلاتی مواجه است که یافتن یک کاتالیست پربازده و کم هزینه از مهمترین آنهاست. در این راستا در این پژوهش به بررسی و بهبود عملکرد نانوکاتالیستهای هتروژنی پتاسیم بنیان بر پایه خاکستر بادی در واکنش ترانس استریفیکاسیون روغن پسماند پخت و پز بواسطه انتخاب تقویتکننده و شرایط آماده سازی مناسب پرداخته شده است. بدین ترتیب پایه خاکستر بادی با استفاده از تقویتکننده های سریا، منیزیم و زیرکونیا به روش رسوبی سنتز و فاز فعال پتاسیم به روش تلقیح روی آنها بارگذاری شد. نتایج نشان دادند که کاتالیست با پایه کامپوزیتی خاکستر بادی -زیرکونیا سبب توزیع بهتر ذرات پتاسیم و در نتیجه افزایش کارآیی کاتالیست پتاسیم بنیان بر پایه خاکستر بادی خام و بهبود کیفیت بیودیزل تولیدی نسبت به تقویتکنندههای دیگر میشود. بکارگیری 25 درصد وزنی فاز فعال پتاسیم و استفاده از روش سونوشیمی برای بار گذاری آن در نانوکاتالیستهای پایه کامپوزیتی خاکستر بادی تقویت شده با 20 % وزنی زیرکونیا میتواند تا حد امکان خواص ساختاری و سطحی و درنهایت، فعالیت کاتالیستی را بهبود ببخشد. تعیین مشخصات کاتالیستهای سنتز شده توسط آنالیزهای XRD،FESEM ، EDX-Dot mapping ، FTIR و جذب-واجذب گاز نیتروژن انجام و ارزیابی عملکردی آنها برحسب بازده و کیفیت بیودیزل تولیدی در شرایط عملیاتی نسبت مولی متانول به روغن 12:1 ، مقدار کاتالیست 6 درصد وزنی، دمای °C 60 و مدت زمان 5 ساعت صورت گرفت. در ادامه نتایج نشان داد که بکارگیری امواج التراسوند حین فرآیند تلقیح ذرات پتاسیم موجب افزایش چشمگیر قابلیت استفاده مجدد کاتالیست میشود به گونهای که بعد از 6 مرتبه استفاده پی در پی از کاتالیست بازده بیودیزل تولیدی از 4 / 96 % به 89 % میرسد و تنها 7 % افت فعالیت داشت در حالی که در نمونه تلقیحی حدوداً 16 % افت فعالیت را خواهیم داشت. این پایداری بهتر فعالیت را میتوان ناشی از عمدتاً برهمکنش قوی میان سایتهای فعال پتاسیم و پایه کامپوزیتی و نیز وجود سایتهای فعال زیاد در نمونه سنتزی دانست. بعلاوه، اندازه گیری مشخصات بیودیزل تولیدی و مقایسه با استانداردهای این سوخت، تولید بیودیزل با کیفیت بالا را نشان داد.

شمع به عنوان محصولی درگرمایش و روشنایی استفاده می شود اما امروزه نقش شمع در زیبایی و دکوراسیون پررنگ است به همین خاطر شکل ظاهری و عملکرد سوخت شمع بسیار مورد اهمیت است. یکی از مهم ترین اجزای شمع فتیله شمع است و یکی از مشکلات اکثر تولیدکنندگان شمع مرکز بودن فتیله است چراکه برای رسیدن به شمعی با سوختی یکنواخت، داشتن زمان سوخت مناسب، سوختن تدریجی، داشتن حوضچه سوخت مناسب، جلوگیری از اشک دادن شمع و مشکلات ایمنی مرکز بودن فتیله بسیار حائز اهمیت است. افزایش رقابت و وجود محصولات مشابه سبب کاهش توان رقابتی شرکت ها شده و تنها راه بقای آنان در گرو محصولات باارزش بیشتر و کیفیت فوق العاده می باشد و این مستلزم نوآوری و تحول در عرضه تولیدات و خواسته های مشتریان می باشد. در این راستا برای رسیدن به فتیله با ایستایی وپایداری مناسب از یک پوشش پلیمری بهره گرفته شد که پس از تست های مورد نظراز وکس های مورد نظر اعم از بررسی نقطه کانجلینگ، درجه نفوذ و بررسی شعاع گردش، تست در مرحله صنعتی و در قسمت خط تولید انجام شد ودر نهایت تست سوخت شمع مورد بررسی قرار گرفت. ترکیب انتخاب شده نهایی استفاده از 85 درصد پارافین و 15درصد پلی اتیلن به عنوان پوشش فتیله است. در نهایت آنالیز FTIR,SEM وTGA برای ترکیب انتخاب شده مورد بررسی قرار گرفت که نتایج حاکی از وجود پلی اتیلن در ترکیبی همگن، پایدارویکنواخت به دور از پدیده تجمع از پارافین+پلی اتیلن بود. در بررسی اقتصادی نهایی از این پزوهش افزایش 25 درصدی تولید، کاهش74 درصدی ضایعات در قسمت کنترل نهایی خط تولید وارمر و کاهش67 درصدی ضایعات فتیله در قسمت مونتاژاست.

در این پژوهش روش بیواسید لیچینگ بر پایه استفاده از عصاره لیمو جهت استخراج فلزات مس و روی از صفحات مدارچاپی تلفن همراه بهکار گرفته شد. سه فاکتور چگالی پسماند، غلظت هیدروژن پراکسید و عصاره لیمو با استفاده از روش سطح پاسخ بهینه سازی شدند. نتایج نشان داد که برای ذراتی با اندازه 150 تا 180μm در دمای ثابت °C 20 و زمان h 4 در شرایط بهینه شامل چگالی پسماند ) w/v %) 4 / 1 غلظت هیدروژن ) v/v %) 2 / 12 و غلظت عصاره لیمو ) v/v %) 74 ، راندمان بازیابی فلزات مس و روی به ترتیب 89 % و 73 % است. مطابق نتایج، افزایش غلظت هیدروژن پراکسید و غلظت عصاره لیمو و همچنین کاهش چگالی پسماند تاثیر مثبت روی راندمان استخراج مس و روی دارند. به منظور بررسی تاثیر زمان بر استخراج فلزات، از مدل هسته کوچک شونده استفاده شد. بعد از 5 ساعت به حداکثر استخراج 90 % مس و 76 % روی رسید. مرحله نفوذ در ساختار جامد با بیشترین ضریب همبستگی به عنوان مرحله کنترل کننده سرعت انتخاب شد.

خاکستر زغال سنگ حاوی مقادر زیادی از فلزات باارزش و سنگین است. به همین دلیل بازیافت آن به دلایل اقتصادی و زیست محیطی پر اهمیت است. جهت انحلال فلزات با ارزش، اسید سولفوریک به عنوان عامل لیچینگ مورد استفاده قرار گرفت. برای بازیابی بیشتر فلزات و بالا بردن سینتیک واکنش از هیدروژن پراکسید به عنوان یک عامل اکسید کننده ی قوی و امواج التراسونیک استفاده شد. از روش سطح پاسخ برای بهینه سازی فاکتورهای نسبت جامد به مایع، اسید سولفوریک و درصد هیدروژن پراکسید استفاده شد. در نقطه بهینه ی (w/v)% 06/ نسبت جامد به مایع، (v/v)% 18/32 اسید سولفوریک و (w/v)% 67/15هیدروژن پراکسید، میزان بازیابی برای دو فلز وانادیم و ایتریم به ترتیب % 100 و % 97 بدست آمد. برای بررسی سینتیک فرایند از مدل هسته کوچک شونده استفاده شد که پس از بررسی نفوذ در ساختار جامد به عنوان مرحله ی کنترل کننده سرعت تعیین گردید. سرعت درجه ی واکنش برای هر دو فلز مورد مطالعه از نوع درجه اول تعیین شد. همچنین مطالعات ترمودینامیکی این فرایند نیز مورد بررسی قرار گرفت. میزان آنتالپی برای وانادیم وایتریم به ترتیب kJ.mol-1 66/1+ و kJ.mol-1 98/2+ است که نشان می دهد فرایند گرماگیر است. انرژی گیبس برای هر دو فلز در تمام دماهای مورد بررسی دارای مقدارهایی با علامت منفی بودند که نشان می دهد فرایند خودبه خودی است. همچنین برای تعیین میزان تاثیر التراسونیک بر لیچینگ، میزان بازیابی در شرایط بهینه و بدون التراسونیک انجام شد که بعد از بررسی میزان راندمان برای وانادیم و ایتریم به ترتیب % 76 و % 30 بدست آمد.

مبدل کاتالیستی جهت جلوگیری از انتشار گازهای سمی و کاهش آلودگی هوا در وسایل نقلیه به کار برده می شود که حاوی فلزهای باارزش می باشد. انباشت مبدل های کاتالیستی بعد از عمر مفیدشان منجر به آلودگی محیط زیست می شود که جهت بازیابی فلزهای باارزش موجود در آن ها از روش های مختلفی استفاده می شود. در این پژوهش از دو روش شیمیایی و زیستی به عنوان پیش تیمار جهت بازیابی فلزهای آلومینیوم و سریم موجود در مبدل استفاده شد. در روش شیمیایی از فرایند سونو- فنتون (التراسوند با فنتون) استفاده شد که به منظور بازیابی بیشتر فلزهای سریم و آلومینیوم و افزایش سینتیک فرایند، امواج التراسوند موثر می باشد. از روش سطح پاسخ برای بهینه سازی عامل های نسبت جامد به مایع، غلظت هیدروژن پراکسید و مقدار سولفات آهن استفاده شد. نقطه بهینه حاصل شده برابر نسبت جامد به مایع (%w/v) 5/0، غلظت هیدروژن پراکسید (%v/v) 5/14 و مقدار سولفات آهن (%w/v) 7/6 می باشد که در این شرایط میزان بازیابی فلزات سریم و آلومینیوم به ترتیب برابر 01/27% و 72/43% به دست آمد. در روش زیستی از قارچ آسپرژیلوس نایجر استفاده شد و بهینه سازی عوامل موثر در فرایند توسط دو روش یک فاکتور در یک زمان و تاگوچی انجام شد. شرایط بهینه فرایند فروشویی قارچی برابر pH اولیه محیط 5، نسبت جامد به مایع (%w/v) 1، مقدار قند (g/L) 100، مقدار مایه تلقیحی5/2%، زمان240 ساعت و دمای C° 32 به دست آمد که میزان استخراج سریم 92/25% و برای آلومینیوم 02/43% حاصل شد. استفاده از تیزاب بعد از هر دو فرایند پیش تیمار به منظور بازیابی پلاتین و پالادیوم انجام شد که نتایج به دست آمده نشان دهنده بازیابی کامل این فلزها بود. برای بررسی سینتیک فرایند و مرحله کنترل کننده سرعت واکنش از مدل هسته کوچک شونده استفاده شد. براساس نتایج مشخص شد که در فرایند فروشویی قارچی برای فلز آلومینیوم نفوذ شیمیایی و برای سریم واکنش شیمیایی بر روی سطح و در فرایند سونو- فنتون برای آلومینیوم و سریم واکنش شیمیایی روی سطح کنترل کننده سرعت کلی واکنش می باشند. مشخصه یابی پسماند قبل و بعد از فرایندهای اعمال شده با روش های FE-SEM و XRD انجام شد. تصاویر FE-SEM نشان دهنده کاهش اندازه ذرات و ایجاد تخلخل بعد از فرایندهای به کار برده شده است. همچنین نتایج XRD تخریب ساختار کاتالیست توسط روش های پیش تیمار را نشان داد.

باتری های فرسوده لیتیوم-یونی به علت وجود فلزات سمی مانند لیتیوم، نیکل و کبالت از لحاظ زیست محیطی خطرناک هستند. جهت انحلال این فلزات، از عصاره ی لیمو که خود محصولی بیولوژیک است و متشکل از اسیدهای آلی مختلفی همچون اسید سیتریک، آسکوربیک اسید و مالیک اسید می باشد به عنوان یک عامل نوین بیولیچینگ مورد استفاده قرار گرفت. برای بازیابی بیشتر فلزات و بالا بردن سینتیک واکنش از امواج فراصوت به عنوان عامل کمکی استفاده شد. از روش سطح پاسخ برای بهینه سازی فاکتورهای نسبت جامد به مایع ، هیدروژن پراکسید و عصاره ی لیمو استفاده شد. نقطه ی بهینه تحت شرایط (w/v)% 98/0 نسبت جامد به مایع، (v/v)% 07/8 هیدروژن پراکسید و (v/v)% 84/57 عصاره ی لیمو تعیین شد که میزان بازیابی هر سه فلز لیتیوم، کبالت و نیکل در این شرایط %100 به دست آمد. برای بررسی سینتیک فرآیند از مدل هسته کوچک شونده استفاده شد و مرحله ی انجام واکنش شیمیایی بر روی سطح به عنوان مرحله ی کنترل کننده سرعت تعیین شد. سرعت درجه واکنش برای هر سه فلز مورد مطالعه از نوع درجه اول تعیین شد. همچنین مطالعات ترمودینامیکی این فرآیند مورد بررسی قرار گرفت و میزان آنتالپی برای لیتیوم و کبالت به ترتیب kJ.mol-1 6/52 و kJ.mol-1 8/61 به دست آمد که نشان می دهد فرآیند گرماگیر است. مقادیر انرژی آزاد گیبس در تمامی دماهای مورد مطالعه دارای مقادیری با علامت منفی بودند که نشان می دهد فرآیند خود به خودی است. برای جداسازی و خالص سازی فلزات انحلال یافته در محلول، از روش ترسیب استفاده شد که با این روش %96 از کبالت انحلال یافته به صورت کبالت کربنات (CoCO3)، %98 از منگنز به صورت منگنز کربنات (MnCO3) و %96 از نیکل به صورت نیکل کربنات (NiCO3) رسوب کردند و در نهایت محلولی با %80 خلوص از فلز لیتیوم نسبت به حالت قبل از عملیات ترسیب به دست آمد.

پسماند کوره های نیروگاهی به دلیل داشتن فلزات سمی برای محیط زیست بسیار خطرناک هستند. از طرفی دیگر نیاز صنایع به این فلزات منجر به توجه بیش از پیش به این پسماندها و بازیابی فلزات از آنها شده است. در این تحقیق روش سونوبیولیچینگ بر پایه استفاده از عصاره لیمو جهت استخراج فلزات وانادیوم و نیکل از پسماند کوره های نیروگاهی به کار گرفته شد. از روش سطح پاسخ به منظور بهینه سازی فاکتورها استفاده گردید. نتایج نشان داد که در شرایط بهینه شامل غلظت هیدروژن پراکسید 10% حجمی - حجمی، توان التراسونیک 158/89 وات، چگالی پسماند 0.01% وزنی - حجمی و غلظت عصاره لیمو 27.94% حجمی - حجمی، راندمان بازیابی فلزات وانادیوم و نیکل به ترتیب 88.68% و 6.01% به دست آمد. به منظور بررسی سینتیک فرایند از مدل هسته کوچک شونده استفاده شد و مرحله نفوذ در شبکه جامد برای هر دو فلز به عنوان مرحله کنترل کننده سرعت تعیین شد. پارامترهای ترمودینامیکی فرایند نیز مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد که مقدار H و S برای وانادیوم به ترتیب kJ/mol 17.01 و 480.64 j/mol و برای نیکل 20.67 kj/mol و -300.302 j/mol به دست آمد. همچنین از روش ترسیب برای جداسازی وانادیوم از محلول بعد از فرایند سونوبیولیچینگ استفاده شد و نتایج نشان داد که وانادیوم با خلوص بالایی جداسازی شد.