مهرداد خامفروش

اخیرا نانوژنراتورها برای تامین انرژی دستگاه‌های در مقیاس میکرو و نانو مطرح شده‌اند که می‌توانند درحجم گسترده ای از کاربردها مانند تولید انرژی سیستم های مستقل مانند حسگرها، موارد پزشکی، الکتروشیمیایی، دستگاه های قابل جابجایی، سیستم‌های امنیتی و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند. پلیمرهای الکترواکتیو مانند PVDFو کوپلیمرهای آن به‌طور گسترده برای برداشت انرژی محیط در محیط‌هایی که به انعطاف‌پذیری بالایی نیاز دارند، استفاده شده‌اند. در این پژوهش از روش الکتروسانتریفیوژریسی برای سنتز الیاف پلیمرهای PVDF که از نرم افزارDESIGN EXPERT طراحی آزمایش با 30 آزمایش و چهار پارامتر غلظت محلول، ولتاژ اعمالی، سرعت چرخش نازل ها و زمان الکتروریسی استفاده شده است که جهت جلوگیری از بروز درصد خطای بالا در نقطه مرکزی شش دفعه تکرار شده است و از نانوالیاف تولید شده با دستگاه الکتروسانتریفیوژریسی در ابعاد3.5×3.5 سانتی متر در تولید نانوژنراتورها استفاده شدند. بعلاوه در هر آزمایش سه نمونه نانوژنراتور تولید شدند که نتایج باهمدیگر مقایسه شده و از معتبر بودن نتایج اطمینان حاصل شده است. نقطه بهینه معرفی شده توسط نرم افزار جهت انجام روش های اصلاح نانوژنراتور انجام شد و در این نقطه از تست های FESEM و FTIR-ATR جهت بررسی مورفولوژی الیاف در نقطه بهینه و ارزیابی درصد فاز بتا کریستالی استفاده شده است که با توجه به نتایج اولیه مقدار فاز کریستالی β برای الیاف در نقطه بهینه ماکزیمم میزان در بین نمونه ها بود. افزایش غلطت محلول باعث کاهش دانسیته توان و افزایش مدت زمان الکتروریسی الگوی نزولی - صعودی دانسیته توان را موجب می‌شود همچنین افزایش ولتاژ میدان الکتریکی و سرعت چرخش نازل ها باعث افزایش بازدهی نانوژنراتورها خواهند شد. نتایج حاصله نشان داده‌اند که افزایش همترازی الیاف باعث ایجاد الیاف با ساختارکریستالی β می‌شود و نانوژنراتور حاصل در پاسخ به تحریکات مکانیکی پاسخ های الکتریکی بیشتری را تولید می‌کند.

در سال‌های اخیر، فرآیندهای فتوکاتالیستی در حضور نانومواد اکسید روی تثبیت شده بر روی جاذب های معدنی طبیعی از جمله سپیولیت به‌عنوان روشی موثر و نویدبخش برای تخریب آلاینده‌های آلی بسیار مورد توجه قرارگرفته‌اند. بااین‌حال، بازده این نانوکامپوزیت های فتوکاتالیستی کم هزینه به دلیل خواص سطحی و ساختاری نه چندان مطلوب مواد طبیعی مورد استفاده جهت کاربردهای صنعتی قابل قبول نمی باشد. ناخالصی های همراه با کانی، عدم تکرارپذیری و ناهمگن بودن ترکیب نمونه استخراج شده از معدن از دیگر چالش های اصلی بکارگیری این مواد معدنی در آماده سازی فتوکاتالیست می باشند که رفع و یا به حداقل رساندن این موانع با استفاده از روش های بیوفرآوری سبز و اقتصادی هدف اصلی این کار تحقیقاتی می‌باشد. در این راستا، استفاده از عصاره گیاهان و محصولات کشاورزی که خاصیت اسیدی دارند همچون لیمو به‌عنوان یک عامل فرآوری زیست محیطی گزینه‌ای مطلوب به شمار می‌رود. بر این اساس در این پژوهش، تاثیر اصلاح سپیولیت با بکارگیری آبلیمو در شرایط فرآوری مختلف، مقدار بارگذاری نیمه رسانا بر روی سپیولیت فرآوری شده و نیز پارامترهای عملیاتی موثر بر بازده فرآیند حذف فتوکاتالیستی آلاینده رنگی متیل اورانژ تحت تابش نور ماوراء بنفش مورد ارزیابی قرار گرفت. نمونه‌های سنتز شده با استفاده از آنالیزهای XRD، FESEM، EDX dot-mapping، جذب-واجذب گاز نیتروژن، DRS و PL خصوصیت سنجی شدند. نتایج ارزیابی گویای اثربخشی قابل توجه بیوفرآوری سپیولیت بر روی خواص سطحی و ساختاری، بازده جدایش حاملان بار و نیز عملکرد فتوکاتالیستی نانوکامپوزیت روی بنیان بود. با توجه به نتایج بدست آمده، مشخص شد که تشدید شرایط بیوفرآوری سپیولیت تا زمانی که منجر به تخریب شدید ساختاری نشود سبب بهبود بیشتر خواص فتوکاتالیستی و میزان بازده حذف می شود. دمای °C 85، زمان اختلاط 5/3 ساعت و نیز نسبت حجم آبلیمو به مقدار سپیولیت خام cm3/g 10 به عنوان شرایط بیوفرآوری بهینه سپیولیت خام معرفی گردید. با بارگذاری %.wt 30 روی اکسید بر روی سپیولیت فرآوری شده در شرایط بهینه حداکثر میزان حذف به دست آمد. این در حالی است که افزایش بیشتر مقدار بارگذاری سبب تجمع ذرات روی، انسداد حفرات و پوشیدگی سطح سپیولیت شده و باعث کمرنگ شدن تاثیر پایه سپیولیت و درنتیجه کاهش تعداد سایت های فعال در دسترس و افت فعالیت فتوکاتالیستی می شود. درنهایت، مدل‌سازی و بهینه‌سازی فرآیند فتوکاتالیستی با استفاده از طراحی مرکب مرکزی (CCD) و در نظر گرفتن چهار فاکتور غلظت آلاینده، مقدار فتوکاتالیست، pH محلول و زمان واکنش در پنج سطح بررسی شد. در شرایط بهینه عملیاتی (غلظت آلایندهppm 04/10، مقدار کاتالیست g/L 6/0، 8/5 =pH و زمان تابش 82/79 دقیقه) میزان تخریب نوری 99% به دست آمد.

در سال‌های اخیر فرآیند فتوکاتالیستی در حضور نانوالیاف TiO2 به دلیل خواص کارآمد و هزینه پایین به عنوان یک روش ارزان برای تخریب آلاینده‌های دارویی مورد توجه قرار گرفته است. با این حال به کارگیری نانوذرات فتوکاتالیستی TiO2 از محدودیت‌ها و معایبی چون برانگیختگی سریع الکترون-حفره، ظرفیت جذب پایین و نیز جداسازی دشوار آن رنج می‌برند. از جمله روش‌های موثر و کارآمد جهت غلبه بر این مشکلات بارگذاری سنتز TiO2 به شکل نانوالیاف و اصلاح آن با اوره می‌باشد. در این تحقیق با استفاده از روش الکتروریسی نانوالیاف فتوکاتالیستی TiO2 سنتز و با درصدهای مختلف اوره (3 و 5/2، 2، 5/1، 1، 5/0) جهت حذف آلاینده تتراسایکلین اصلاح شد. خصوصیات نمونه‌های سنتز شده به وسیله آنالیزهای FESEM، XRD ،EDX، BET، FT-IR، UV-Vis/DRS و PL مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج حاصل از آنالیزها، تشکیل ساختار کریستالی و مورفولوژی نانوالیاف حضور ذرات نیتروژن و کاهشی از بازترکیب حامل‌های بار را نشان می‌دهد. نتایج تست‌های آزمایشگاهی نشان داد که در نمونه با نسبت اوره به نانوالیاف 5/1، راندمان حذف 53/82% در مدت زمان 2 ساعت با غلظت ppm 10 حاصل می‌شود که در تطابق با نتایج آنالیزهای شناسایی بود. در نهایت با بهینه‌سازی و مدل‌سازی فرآیند فتوکاتالیستی به وسیله طراحی آزمایش (CCD) و با در نظر گرفتن پارامترهای غلظت آلاینده، زمان و دوز فتوکاتالیست بررسی شد. در شرایط بهینه میزان تخریب نوری 89/94 % به دست آمد.

آلودگی آب یکی از مهم‌ترین چاالش‌های بشری در تمام جهان است، امروزه با منابع آلودگی جدیدی رو به رو هستیم که از آلاینده‌ها، بقایای داروها، فرآورده های دارویی و محصولات مراقبت شخصی تشکیل شده اند. آلاینده های مذکور به‌نام «آلاینده‌های نسل جدید» شناخته شده اند که مشکل جدی در تصفیه آب هستند، به این دلیل که این آلاینده ها نمی توانند به طور کامل توسط تصفیه خانه های فاضلاب موجود حذف شوند. همین امر باعث شده خطرات الاینده های نسل جدید خطرات جدی و خطرناکی را برای محیط زیست در بر داشته باشند. هدف این پژوهش حذف آلاینده تتراسایکلین از آب هست، برای این مشکل روش های گوناگونی وجود دارد که در این پژوهش به دنبال راهکاری موثر، کم هزینه و در دسترس و بدون نیاز به تجهیزات اضافی جهت رفع این مشکل هستیم. از این رو روش سنتز نانوالیاف فتوکاتالیستی اکسید تیتانیوم اصلاح شده توسط سولفات در نظر گرفته شد. مشخصه یابی فتوکاتالیست‌های سنتز شده با استفاده از آنالیز‌های XRD ، FESEM ، EDX ، FTIR ، PL ، UV-DRS انجام شد. آنالیز‌های EDX و XRD نشان دادند که سنتز فتوکاتالیست‌ها و تشکیل ساختار کریستالی آناتاز Tio2 به صورت خالص انجام شده است. تصاویر FESEM نشان دادند که نانوالیاف اصلاح شده ساختار نانوالیافی خود را بخوبی حفظ کرده است. آنالیز PL و DRS تاثیر بارگذاری سولفات بر روی نانوالیاف و کاهش نوترکیبی و کاهش نو ترکیبی الکترون_حفره های تولید شده توسط نور و در آخر کاهش شکافت باند نانوالیاف‌های Tio2 را تایید کردند. طی انجام آزمایش‌های بررسی فعالیت فتوکاتالیستی ابتدا بهترین روش پسافراوری انتخاب شد سپس مقدار بهینه 3/0مولار اسیدسولفوریک جهت بارگذاری تایید شد که در مدت زمان 2 ساعت مقدار راندمان حذف %85/84 را ارائه داد. در ادامه با استفاده از طراحی آزمایش تک فاکتوری شرایط عملیاتی فرایند از جمله زمان واکنش‌، مقدار کاتالیست و مقدار غلظت آلاینده بهینه شدند که در شرایط بهینه در مدت زمان 120 دقیقه راندمان حذف %26/91 بود‌.

در سال‌های اخیر، فرآیند فتوکاتالیستی در حضور نانومواد TiO2 به دلیل هزینه پایین و خواص کارآمد به‌عنوان یکی از امیدوارکننده‌ترین روش‌ها برای تخریب آلاینده‌های دارویی مورد توجه قرار گرفته است. بااین‌حال، نانومواد TiO2 به عنوان پرکاربردترین و موثرترین فتوکاتالیست شناخته شده، از معایبی چون بازترکیب سریع الکترون-حفره، تجمع نانوذرات در محلول، ظرفیت جذب پایین و نیز جداسازی دشوار رنج می‌برند. ازجمله راهکارهای کارآمد جهت رفع این مشکلات، ترکیب با نانوذرات جاذب و نیز بکارگیری آن با مورفولوژی نانوالیاف می‌باشد. در این زمینه، نانوذرات رسی به دلیل مقرون‌به‌صرفه بودن، فراوانی، کارآیی بالا و سطح زیاد گزینه‌ای مناسب برای ترکیب با تیتانیا می‌باشند. در تحقیق حاضر، کارآیی نانوالیاف الکتروریسی شده TiO2 خالص و آلاییده به نانوذرات بنتونیت، سپیولیت و دیاتومه با %.wt 1 در تخریب آلاینده دارویی دیکلوفناک موردبررسی قرار گرفت. نمونه‌های سنتزی توسط آنالیزهای XRD، FESEM/EDX، DRS و PL شناسایی شدند. آنالیزهای XRD و FESEM/EDX موید سنتز موفق نانوالیاف کامپوزیتی بودند. از طرفی، نتایج آنالیزهای شناسایی نشان داد که با افزودن نانوذرات رسی در ساختار نانوالیاف تیتانیا فاز نامطلوب روتیل در مقایسه با فاز آناتاز کمتر تشکیل شده و سبب هم‌ترازی، یکنواختی و کاهش اندازه قطر نانوالیاف می‌شود. بعلاوه، افزودن این نانوذرات سبب افزایش طول عمر حاملان بار و ظرفیت جذب نانوالیاف شده است. این ویژگی‌ها که سبب بهبود عملکرد نانوالیاف تیتانیای آلاییده به نانوذرات رسی شده‌اند، در مورد نانوذرات بنتونیت نسبت به سپیولیت و به‌ویژه دیاتومه برجسته‌تر می‌باشند. برای یافتن درصد وزنی بهینه نانوذرات بنتونیت، نانوالیاف کامپوزیتی تیتانیا با مقادیر مختلف (5/0، 1و %.wt2) سنتز شد. نتایج ارزیابی عملکردی بیانگر افزایش بازده فتوکاتالیستی با افزایش مقدار بارگذاری تا wt.% 1 بنتونیت بود. با افزایش بیشتر مقدار بنتونیت، تغییر محسوسی در بازدهی مشاهده نگردید. با توجه به مطالعه چگونگی اثرگذاری فاکتورهای عملیاتی موثر و برهم‌کنش‌های میان آن‌ها بر روی بازده با استفاده از مدل RSM-CCD، مشخص گردید که پارامترهای مستقل غلظت و pH و نیز اثر متقابل این دو پارامتر بیشترین اثرگذاری را دارند. در شرایط عملیاتی بهینه (زمان تابش 98/119دقیقه، 17/6 =pH، دوز نانوالیاف g/L 1 و غلظت آلاینده ppm 8) راندمان حذف فتوکاتالیستی 3/98% 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.

امروزه مقادیر زیادی از ترکیبات دارویی در کاربردهای پزشکی و دامپزشکی بهکار گرفته شدهاند که بخش بزرگی از آنها به محیطزیست آب بدون هیچ نوع تصفیه مناسب راه پیدا کردهاند. در بین اینها دیکلوفناک مادهای است که اغلب به عنوان مسکن درد مورد استفاده قرار می گیرد و ۵۱% آن پس از مصرف انسان بدون تغییر دفع و از طریق پساب تصفیه خانه فاضالب شهری و... وارد محیط های آبی میشود و به دلیل طول عمر و سمیت بیولوژیکی، باالترین میزان سمیت حاد را نشان میدهد که به مرور اثر نامطلوبی بر اکوسیستم و سالمت انسان دارد. از آنجا که سیستمهای متعارف تصفیه فاضالب نمیتوانند آن را به طور کامل تصفیه و یا حذف کنند نیاز به یک فرایند درمانی موثر برای از بین بردن دیکلوفناک مشهود است. اخیرا فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته به ویژه فرایندهای فتوکاتالیستی مبتنی بر نیمه هادی TiO2 به دلیل سازگاری با محیطزیست و پتانسیل امیدوارکننده خود برای از و تبدیل به محصوالت بی ضرر توجه بسیاری را به خود جلب کرده اند. لذا اشکال اصلی بین بردن آالیندههای آلی TiO2 مساحت سطح کم و فعالیت وی فقط در محدوده UV است. با این وجود می توان با سنتز آن بصورت نانوالیاف توسط الکتروریسی و همچنین دوپینگ سطح آن با سایر نیمه هادیها بر این موضوع غلبه کرد. الکتروریسی یک روش جدید ارزان و ساده برای تولید نانوالیاف دارای ساختار یکنواخت و سطح ویژهای خاص است. بنابراین در این پژوهش به سنتز نانوالیاف TiO2 به روش الکتروریسی پرداخته شد. برای غلبه بر محدودیتهای TiO2 و بهبود فعالیت فوتوکاتالیستی آن در زیر نور مرئی، نانوذرات CuS با ۲، ۵، 10، 15 و wt% 25 روی این نانوالیافها بارگذاری شدند و در تجزیه دیکلوفناک زیر نور مرئی مورد استفاده قرار گرفتند که در این میان نانوالیاف TiO2/CuS(10%) دارای بیشترین راندمان با مقدار ۶۸% بود. در مرحله بعد از wt% ۵ نانوذرات Fe3O4 به عنوان یک فتوکاتالیست جداکننده مغناطیسی قابل بازیافت در ترکیب با نانوالیاف TiO2/CuS(10%) استفاده شد. نانوالیاف مغناطیسی سنتز شده /Fe3O4(5%) TiO2/CuS(10%) به کمک آنالیزهای XRD، FESEM، DRS، BET، EDX، FTIR، PL و VSM مشخصه یابی شد و در تجزیه فتوکاتالیستی دیکلوفناک مورد ارزیابی قرار گرفت. نانوالیاف سنتز شده منجر به تجزیه 89% از محلول دیکلوفناک در شرایط عملیاتی pH اولیه ۵، غلظت اولیه دیکلوفناک10 میلی گرم بر لیتر، بارگذاری کاتالیست ۸/۰ گرم بر لیتر و تحت مدت زمان تابش210 دقیقه شد. عوامل عملیاتی موثر در فعالیت فتوکاتالیستی نانوالیاف تهیه شده توسط نرم افزار طراحی آزمایش به طور سیستماتیک مورد بهینه سازی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که فتوکاتالیست سنتز شده در شرایط بهینه با مقدار g/L ۸/۰ و pH برابر ۰۶/۶، تحت مدت زمان تـابش ۶۴/112 دقیقه نـور مرئـی قـادر بـه تخریب 14/96% دیکلوفناک با غلظت ppm 13/10 میباشد. نتایج این پژوهش نشان داد اضافه شدن سولفید مس به ترکیب نانوالیاف تهیه شده در ابتدا الکترون و حفـره را به دام انداخته و مانع از بازترکیب جفت الکترون-حفره میشود. این کار به خنثـی سـازی فرآینـد کمـک نموده و نهایتاً دیکلوفناک توسط واکنشهای اکسیداسیون رادیکالی ناشی از فرآیند فتوکاتالیستی به آب و کربن دی اکسید تجزیه میگردد. در نهایت کارایی استفاده مجدد از نانوالیاف مغناطیسی نیز مورد ارزیابی قرار گرفت و تنها ۴% کاهش در راندمان حذف در طی چهار چرخه متوالی مشاهده شد که این نشان از توانایی عالی برای حفظ کارایی و تکرارپذیری طی چرخه های واکنش مکرر دارد و همچنین گزینه مناسبی به عنوان مواد فتوکاتالیستی در تجزیه نوری آلاینده های آلی می باشد.

آلودگی منابع آب به یون نیترات بر اثر فعالیت‌های انسانی و استفاده از این آب‌های آلوده در کشاورزی و دیگر مصارف انسانی یکی از مهمترین نگرانی‌های جامعه بشری می‌باشد. سازمان بهداشت جهانی ، حداکثر غلظت مجاز یون نیترات در آب آشامیدنی را برابر با mg/L50 اعلام نموده است. غلظت بالای یون نیترات در آب آشامیدنی سبب ایجاد بیماری‌های گوناگونی از جمله بیماری متهموگلوبینمی در نوزادان و انواع مختلف سرطان در بزرگسالان می‌گردد. از این‌رو حذف یون نیترات از منابع آبی حائز اهمیت می‌باشد. در این پژوهش به سنتز کامپوزیت پلیمری بر پایه‌ی پلی وینیل کلرید و پلیمر طبیعی پودر استخوان ماهی جهت جداسازی و حذف یون نیترات از آب پرداخته شده است. نخست پودر استخوان ماهی توسط ماده‌ی متاکریلوکسی پروپیل تری متوکسی سیلان و پلی وینیل کلرید با استفاده از وینیل ایمیدازول در واکنش مجزا اصلاح شد. در نهایت، از واکنش محصولات اصلاح شده، جاذب نهایی سنتز گردید. جهت شناسایی ترکیبات سنتز شده از آنالیزهای FT-IR، FE-SEM، XRD و TGA استفاده شد. همچنین مقدار جذب یون نیترات در شرایط عملیاتی مختلف از جمله زمان تماس، pH محیط، غلظت اولیه و مقدار جاذب در دو حالت پودر و غشا مورد مطالعه قرار گرفت. بهترین بازده حذف توسط پودر جاذب کامپوزیت PVI-MFB، 87/94 درصد با ظرفیت جذب 15/71 میلی گرم بر گرم در7pH=، غلظت اولیه یون نیترات 60 میلی گرم بر لیتر، زمان تماس90 دقیقه و مقدار جاذب برابر با 04/0 گرم بدست آمد. همچنین بهترین بازده حذف توسط غشای جاذب کامپوزیت PVI-MFB ، 8/89 درصد با ظرفیت جذب 35/67 میلی گرم بر گرم در7pH=، غلظت اولیه یون نیترات 60 میلی گرم بر لیتر، زمان تماس90 دقیقه و مقدار جاذب برابر با 04/0 گرم بدست آمد. بررسی ضریب گزینش‌پذیری حذف یون نیترات با وجود یون‌های رقیب به‌وسیله جاذب PVI-MFB مورد مقایسه قرار گرفت و مشخص شد که از بین یون‌های آمونیوم کلراید، سدیم فسفات، سدیم بی‌کربنات و منیزیم سولفات، بیشترین مزاحمت مربوط به یون بی‌کربنات و کمترین مزاحمت هم مربوط به یون یون فسفات می‌باشد. افزون بر این، مدل‌های سینتیک و ایزوترم مکانیسم جذب مورد مطالعه قرار گرفت. فرآیند جذب در هر دو حالت پودر و غشا با مدل سینتیک مرتبه دوم و مدل ایزوترم لانگمویر همخوانی داشت. در نهایت، خواص ضد میکروبی هر دو حالت جاذب با روش انتشار دیسک بررسی شد

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.

یکی از تجهیزاتی که نقش زیادی در کاهش مصرف انرژی ایفا می کنند مبدل های حرارتی هستند. ازاین رو، بهینه سازی و طراحی بهینه آن ها بسیار حائز اهمیت است. یکی از انواع مبدل ها، مبدل حرارتی مارپیچی است که باتوجه به مزایای آن نسبت به انواع دیگر مبدل ها امروزه بسیار استفاده می شود. در مکان هایی که کمبود فضا وجود دارد استفاده از مبدل های حرارتی مارپیچ کاربرد زیادی دارد؛ بنابراین مطالعه این نوع مبدل می تواند یکی از موضوعات جدید و پراهمیت باشد. در این تحقیق لوله های مارپیچی اسپیرال با سطح مقطع های دایره ای ، بیضوی و مربعی و با زاویه مخروطی 10، 30 و 50 درجه و طول گام های 15، 30 و 45 میلی متر برای بررسی عملکرد حرارتی و هیدرودینامیکی توسط تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی مدل سازی گردید. نتایج نشان داد که در بین هندسه های مختلف، مقطع بیضوی عملکرد انتقال حرارت بهتری نسبت به سایر هندسه ها دارد. همچنین به واسطه تغییر ضخامت لایه مرزی مقدار عدد ناسلت و ضریب اصطکاک برای هندسه با مقطع مربعی دارای مقادیر کمتری است. درنهایت به منظور پیش بینی مقدار عدد ناسلت و ضریب اصطکاک از تکنیک منطق فازی که از زیرمجموعه های هوش مصنوعی محسوب می شود، استفاده گردید. نتایج مقدار درصد خطای نسبی مربوط به سطح مقطع دایره ای، بیضوی و مربع برای عدد ناسلت به ترتیب 68/0، 0٫42 و 0٫64 به دست آمد. همچنین خطای مدل های آموزش دیده برای تخمین ضریب اصطکاک برای سه مقطع دایره ای، بیضوی و مربع به ترتیب 78/2، 3٫21 و 06/1 می باشد. این نتایج بیانگر دقت بالای پیش بینی منطق فازی برای سیستم مورد بررسی است.

دیکلوفناک به داروهای ضدالتهاب غیراستروئیدی معروف هستند. این دارو اغلب برای تسکین علائمی مانند سردرد،کاهش التهاب و تسکین درد به بهبود وضعیت بیمار کمک می‌کنند. این دارو پس از دفع‌شدن از بدن و ورود آن به آب‌های سطحی باعث افزایش خطرات زیست‌محیطی می شود بنابراین، حذف آن‌ها از آب‌های سطحی امری ضروری است. به دلیل عدم تجزیه زیستی آلاینده‌های دارویی، از تصفیه های پیشرفته نظیر، روش جذب سطحی و یا استفاده از نانومواد که یک روش مقرون‌به‌صرفه جهت تخریب کامل آلاینده دارویی در پساب بوده به‌عنوان جایگزین مطمئن برای روش‌های موجود مطرح می‌شود. در بین انواع مختلف جاذب های طبیعی، استفاده از استخوان ماهی به همراه نانو مواد روشی مناسب و ارزان قیمت که دوستدار محیط زیست هم بوده به عنوان مواد آلی برای فرایندهای جذب به رسمیت شناخته شده است. لذا در این تحقیق کارایی جاذب پودر استخوان ماهی در جهت حذف آلاینده دیکلوفناک و همچنین قرار دادن جاذب پودر استخوان ماهی بر روی نانو مواد به دو روش، الکتروریسی نانو الیاف و غشاءالترافیلتراسیون، در جهت حذف آلاینده دیکلوفناک در حالت پیوسته وناپیوسته و همچنین قابلیت استفاده مجدد از آنها جهت حذف آلاینده مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. خصوصیات پودر جاذب (MFB-PVC)با استفاده از آنالیزهای XRD – FESEM – FT-IR – TGA مورد بررسی قرار گرفت. نانوالیاف الکتروریسی شده و غشاء الترافیلتراسیون حاوی جاذب به‌صورت جداگانه با استفاده از آنالیز FE-SEM - EDX - FT-IR مورد بررسی قرار گرفتند. در این بررسی، تاثیر پارامتر های مقدار دوز جاذب، غلظت دیکلوفناک و زمان مورد بررسی قرار گرفته است، همچنین مدل سازی و بهینه سازی فرایند جاذب با استفاده از طراحی مرکب مرکزی (CCD) در روش سطح پاسخ (RSM) جهت تحلیل نتایج و بهینه کردن شرایط عملیاتی آزمایش در جهت دستیابی به نقطه بهینه حذف دیکلوفناک از پساب استفاده شد. در شرایط بهینه عملیاتی بر اساس طراحی مرکب مرکزی مقدار غلظت آلاینده ppm 12، مقدار دوز جاذب g/l 2/0 و زمان 6/22 (دقیقه) که در نهایت تخریب92% به دست آمد. در حالت دیگر یعنی تثبیت‌کردن جاذب بر روی نانومواد به روش الکتروریسی در حالت پیوسته و ناپیوسته مورد بحث بررسی قرار گرفت که برای حالت ناپیوسته مقدار حذف آلاینده به 85% و برای حالت پیوسته به 37% رسید همچنین، قابلیت استفاده مجدد از نانو الیاف الکتروریسی شده حاوی جاذب برای حذف آلاینده دیکلوفناک در حالت ناپیوسته مورد بررسی قرار گرفت که توانایی استفاده مجدد تا هفت بار را داشت و در این بررسی تاثیر متغیرهای دز جاذب، غلظت آلاینده دیکلوفناک، زمان تماس مورد بررسی قرار گرفت. در حالت بعدی، یعنی تثبیت کردن جاذب بر روی غشاء الترافیلتراسیون و قرار دادن داخل دستگاه سل غشایی، تست حذف آلاینده دیکلوفناک در حالت پیوسته انجام گرفت، در تست‌های انجام شده از پارامترهای؛ فشار، غلظت آلاینده، زمان استفاده شده است که تخریب 85% بدست آمد. در این حالت هم قابلیت استفاده مجدد از غشا جهت حذف آلاینده مورد بحث و بررسی قرار گرفت.

در سال های اخیر، فرآیندهای فتوکاتالیستی در حضور نانومواد اکسید روی به عنوان یک روش موثر و ارزان برای تخریب آلاینده های کشاورزی ازجمله علف کش ها مورد توجه قرارگرفته اند. بااین حال، به کارگیری این نانومواد فتوکاتالیستی با محدودیت هایی از قبیل بازترکیب سریع الکترون-حفره، ظرفیت جذب پایین، تمایل به انباشتگی در محلول و نیز بازیابی دشوار مواجه می باشند. ازجمله راهکارهای موثر به منظور غلبه بر این مشکلات، بارگذاری نانوذرات با ظرفیت جذب بالا و نیز تشکیل ساختارهای نانومواد یک بعدی است. در این راستا، بنتونیت به عنوان یک آلومیناسیلیکات متخلخل طبیعی به دلیل هزینه پایین، فراوانی، سطح زیاد و نیز یک جاذب عالی، گزینه ای مطلوب برای بارگذاری بشمار می رود. از طرفی، به نظر می رسد که نانوالیاف در مقایسه با سایر نانوساختارها به دلایلی چون کاهش انباشتگی، انتقال بار سطحی پایین و قابلیت جداسازی بالا از محلول، فرم ایده آلی برای به کارگیری در فرآیندهای فتوکاتالیستی باشند. لذا در این تحقیق، کارآیی نانوالیاف ZnO سنتزی به روش های الکتروریسی و الکتروسانتریفوژریسی و نیز نانوالیاف کامپوزیتی ZnO/Bentonite الکتروسانتریفوژریسی شده با ترکیب درصدهای مختلف بنتونیت (5/2، 5، 10، 15 و %.wt 30) در تخریب آلاینده بنتازون مورد بررسی قرار گرفت. خصوصیات نمونه های سنتز شده با استفاده از آنالیزهای XRD، FESEM/EDX، DRS، PL، FTIR و TGA مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج حاصل از آنالیزهای شناسایی، تشکیل ساختار کریستالی نانوالیاف اکسید روی، حضور نانوذرات بنتونیت و توزیع عالی آن ها بر روی نانوالیاف، حذف کامل قالب پلیمری PVP و نیز کاهش بازترکیب حامل های بار را نشان می دهند. نتایج ارزیابی عملکردی گویای اثربخشی ساختار نانوالیاف و همچنین حضور نانوذرات بنتونیت بر روی عملکرد نیمه رسانای ZnO در فرآیند حذف فتوکاتالیستی بنتازون، از طریق افزایش جذب مولکولی، قابلیت بازیابی و نیز جلوگیری موثر از بازترکیب الکترون-حفره می باشد. با افزودن مقدار %.wt 5 بنتونیت حداکثر میزان حذف به دست آمد. این در حالی است که با به کارگیری مقدار بیشتر بنتونیت به دلیل ایجاد ممانعت نوری درنتیجه پوشش سطحی نانوالیاف و نیز کاهش تعداد سایت های فعال در دسترس، بازده حذف کاهش یافت. مطالعات سینتیکی نیز بیانگر سرعت تخریب بیشتر آلاینده توسط نانوالیاف کامپوزیتی حاوی %.wt 5 بنتونیت و تبعیت نتایج از واکنش مرتبه اول دارد. مدل سازی و بهینه سازی فرآیند فتوکاتالیستی با استفاده از طراحی مرکب مرکزی (CCD) و در نظر گرفتن چهار فاکتور غلظت آلاینده، مقدار فتوکاتالیست، pH محلول و زمان واکنش بررسی شد. در شرایط بهینه عملیاتی (غلظت آلاینده ppm 11/10، مقدار کاتالیست g/L 33/0، 92/8 =pH و زمان تابش 85 دقیقه) میزان تخریب نوری 3/98% به دست آمد. بعلاوه، فتوکاتالیست بهینه پس از 4 مرحله استفاده مجدد، حداقل مقدار افت فعالیت را در مقایسه با نانوذرات ZnO داشت که نشان از قابلیت استفاده مجدد این فتوکاتالیست می باشد.

در طراحی فرآیندهای جداسازی آگاهی از منحنی های تعادل فاز و محاسبه بسیاری از ترکیبات موجود در سیستم از اهمیت خاصی برخوردار است. این موضوع ضرورت علم ترمودینامیک را نشان داده و برای دستیابی به خواص ترمودینامیکی اولین راه در دسترس بودن اطلاعات آزمایشگاهی است. اما به دلیل هزینه بالا و زمان بر بودن اجرای آن ها پژوهشگران را به سمت روش های تئوری سوق داده است. به علت اهمیت داده های تعادلی مایع-مایع برای سیستمهای چند جزئی، در طراحی فرایندهای شیمیایی و عملیات جداسازی در حال حاضر معادلات حالت بهترین روش برای طراحی فرایند ها محسوب می شود. اما معادلات حالت نیز توانایی پیش بینی خواص ترمودینامیکی در زمینه های مختلف را ندارد. بنابراین شرط وجود همزمان دو یا چند فاز این است که دما و نوع ترکیب همه فازهای موجود برابر بوده و آن ها را در هر دمایی که داده های تعادلی مایع-مایع نیاز است محاسبه نمود. یکی از روش های که امروزه مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته است استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی در طراحی فرآیندهای جداسازی می باشد. زیرا شبکه های عصبی کاربرد گسترده ای را برای تخمین خواص مواد و سیستم های تعادلی از نظر کمی و کیفی پیدا کرده اند و در حال رشد و پیشرفت می باشند. لذا، در این پایان نامه از داده های تعادلی مایع-مایع با مدل های ترمودینامیکی جهت کاهش خطای نسبی مدل استفاده، و ترکیبات تعادلی مایع-مایع سیستم های چندجزئی توسط شبکه عصبی پیشخور دردماهای مختلف پیش بینی شده است. در روش پیشنهادی، از شبکه عصبی پیشخور مورد استفاده در شرایط تعداد لایه، نورون و توابع انتقال مختلف مورد بررسی قرار گرفته است تا بهترین وضعیت از ساختار شبکه عصبی بدست آید. همچنین، به منظور بررسی و صحت سنجی روش پیشنهادی، نتایج حاصل از مدل ترمودینامیکی روش پیشنهادی با داده های آزمایشگاهی موجود در مراجع مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفته شده است. نتیجه این مقایسه نشان داد که روش پیشنهادی مورد استفاده نسبت به مدل هایی به کار رفته پیشین دقت بالاتری را به خود اختصاص داده است بطوریکه در مدل سازی نتایج آزمایشگاهی به دقتی معادل با 3/99 % دست یافته که این دقت در مدل UNIQUAC معادل با 1/98 درصد بوده است.

فناوری نانو در تولید انرژی سازگار با محیط زیست نقش قابل توجهی دارد. نانوژنراتور های پیزوالکتریک انعطاف پذیر دستگاهی هستند با ساختار نانو که انرژی مکانیکی محیط را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. تولید نانوالیاف به روش الکتروسانتریفیوژریسی همزمان به کمک نیروهای گریز از مرکز و الکترواستاتیک است. در این پژوهش نانوژنراتور پیزوالکتریک مبتنی بر نانوالیاف PVDF با اضافه کردن نانوذره Ag-rGO با استفاده از روش الکتروسانتریفیوژریسی ساخته شد. ابتدا با بررسی سه فاکتور غلظت محلول پلیمری، ولتاژ و سرعت چرخش ریسنده نانوالیاف توسط روش الکتروسانتریفیوژریسی تولید شد و در مقدار بهینه بدست آمده، نانوذره Ag-rGO در چهار سطح 5/0، 1 ،5/1 و 2 میلی لیتر اضافه شد. مشخصات نانوالیاف با استفاده از طیف مادون قرمز FT-IR، پراش اشعه ایکس XRD و همچنین تصاویر FESEM ارزیابی شدند. نتایج حاکی از آن است که با افزودن نانوذره، درصد فاز β، هم ترازی نانوالیاف و مقدار ولتاژ خروجی نانوژنراتور افزایش می یابد. مقدار بهینه غلظت محلول پلیمری، سرعت چرخش ریسنده و ولتاژ به ترتیب برابر با wt.%15، rpm1900 و kV17 است. مقدار فاز β در حضور چهار نانوذره ارزیابی شد و بیشترین مقدار در 5/1 میلی لیتر از نانوذره Ag-rGO 52/88 درصد محاسبه گردید.

انتقال حرارت در داخل لوله های مبدلهای حرارتی از نوع پوسته-لوله که در آنها ضمائمی همچون نوارهای تابیده به کار برده شده است، جذابیت زیادی در سالهای اخیر یافته است. در این تحقیق برای تحلیل دو پارامتر انتقال حرارت نظیر نرخ انتقال حرارت جابه جایی به انتقال حرارت هدایتی یا همان عدد ناسلت (Nu) و ضریب اصطکاک(f) مدلسازی بر روی چهار سیستم مختلف انجام شده است.برای این کار روش شبکه عصبی پیشنهاد داده شد. با بکار بردن مقالات مختلف و استفاده از داده های آزمایشگاهی و مدل سازی توسط شبکه عصبی با مقدار خطای پایین پارامتر های مورد نظر پیش بینی شد. در از بعضی از مقالات هم در مقایسه با رابطه تجربی برتری شبکه عصبی نشان داده شد و شبکه عصبی به عنوان روش محاسباتی پیش بینی کننده به خوبی توانست داده های آزمایشگاهی را پوشش دهد، که در آن ماکزیمم خطای شبکه عصبی نسبت به داده تجربی 324912/2 درصد ولی خطای رابطه تجربی نسبت به داده تجربی 55124/22 درصد مشاهده شد که به پایین بودن خطا و دقت بالای شبکه عصبی اشاره دارد.

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.

برداشت ،تولید ، ضبط و ذخیره انرژی برای دستگاه‌ها از اهمیت زیادی برخوردار است. این انرژی از انرژی خورشیدی، باد، حرارتی و جنبشی گرفته می‌شود تا به دستگاه‌های کم مصرف برسد. تلاش‌های زیادی انجام شده تا برداشت انرژی برای تامین الکتریسیته در شرایطی که امکان تعویض باتری وجود ندارد عملی شود. نانو ژنراتورها تولید‌کننده‌های انرژی هستند که هم می‌توانند باتری را تکمیل کنند و هم در برخی موارد تامین کننده برق مستقل برای دستگاه‌های الکترونیکی کوچک باشند. مواد پیزوالکتریک به‌عنوان عنصر اصلی بسیاری از نانوژنراتورها مورد استفاده گسترده قرار گرفته‌اند. مطالعات اخیر در مورد گزینه‌های پیزوالکتریک پلیمری و کامپوزیت، به شکل فیلم نازک و نانوالیاف، منجر به توسعه نانو ژنراتورها شده است. چالشی که اکثر محققان با آن روبرو هستند ساختن نانو ژنراتورهای پیزوالکتریک است که می‌توانند انرژی کافی از ارتعاشات محیطی را برداشت و ذخیره کنند با توجه به هزینه زیاد در تولید انرژی الکتریکی، نانو ژنراتورها این قابلیت بسیار مهم را دارند که در آینده نزدیک، جایگزین منابع تولید انرژی باشند و در وسایل الکترونیکی نظیر: باتری‌های لپ‌تاپ موبایل، تراشه های الکترونیکی، LED و در سطح گسترده برای حسگرها و.... بکار گرفته شوند. برای تولید انرژی از نانو ژنراتورها نیاز به یک منبع پایدارکه از تنش‌ها و کرنش‌های مکانیکی نیاز داریم که با حداقل کنش بیشترین توان تولید انرژی الکتریکی را داشته باشیم. هدف این تحقیق تولید نانو ژنراتورهای انطاف پذیر راندمان بالای پیزوالکتریک می‌باشد. برای رسیدن به هدف گفته شده ابتدا اکسید گرافن سنتز شد سپس اکسید گرافن طی واکنش هایی به اکسید گرافن کاهش تبدیل شد آنگاه نانوکامپوزیت اکسید گرافن کاهش یافته/اکسید روی در پنج نسبت مختلف سنتز شد. این نانوکامپوزیت طبق آزمایش‌هایی که با استفاده از نرم افزار طراحی آزمایش، طراحی شد به میزان مشخص به عنوان افزودنی به محلول پلیمری اضافه شد در نهایت نانوژنراتورهای مبتنی بر این نانوالیاف کامپوزیتی ساخته شد و تحت فرکانس 1هرتز با استفاده از دستگاه ارتعاش مکانیکی، قرار گرفت و ولتاژ‌های خروجی از نانوژنراتورهای ساخته شده یادداشت شد. سپس شرایط سنتز نانوالیاف کامپوزیتی از جمله ولتاژ دستگاه الکتروریسی، غلظت پلیمر، غلظت نانوذرات کامپوزیتی و همچنین نسبت این نانوذرات روی ساختار، میزان افزایش یا کاهش فاز بتا، ولتاژ خروجی نانوژنراتورها و خواص الیافPVDF مورد بررسی قرار گرفت.

محدودیت در استفاده از منابع فسیلی تجدید ناپذیر باعث شده است که از باتری های لیتیم یون به دلیل چگالی توان بالا، وزن سبک و قابلیت ذخیره ی انرژی بالا و نیز مسائل زیست محیطی موجب شده است که به عنوان منبع ذخیره ی انرژی پاک در وسایل الکترونیکی بسیاری مورد استفاده قرار گیرد. کنترل و نگه داری انرژی الکتریکی بسیار سخت می باشد. همین دلیل باعث شده است توسعه سریعی در زمینه باتری های لیتیم یون صورت گیرد. باتری های لیتیم یون از سه جزء اصلی، آند، کاتد، و الکترولیت تشکیل شده است. برای نگه داری الکترولیت در داخل باتری با استفاده از جداکننده های پلیمری آغشته به الکترولیت انجام می گیرد. این جداکننده ها باید دارای یک سری خصوصیات از قبیل انقباض حرارتی کم و پایداری ابعادی خوب، پایداری شیمیایی، ظرفیت ذخیره ی الکترولیت بالا، تخلخل زیاد و رسانش یونی آسان باشد. این جداکننده ها معمولا رسانای خوب یونی و عایق برای عبور الکترون ها و عامل جلوگیری از اتصال کوتاه در داخل باتری می باشند. در این تحقیق سعی شده است که با استفاده از PVDF، PAN و Nano Clay و با استفاده از دستگاه الکتروریسی دورانی جداکننده ای تولید کرد که تمام خواص لازم برای یک جداکننده مورد استفاده در باتری لیتیم یون را دارا باشد. با توجه به تحقیقات که در این زمینه انجام شده است می توان گفت که PVDF به دلیل پایداری در انقباض حرارتی گزینه ی خوبی برای بالا بردن میزان پایداری حرارتی می باشد. برای تولید باتری خوب علاوه بر پایداری بالا در انقباض حرارتی نیازمند تخلخل زیاد و همراه با آن جذب الکترولیت بالا می باشد برای این امر ما با اضافه کرده مقدار اندکی PAN و Nano clay به PVDF غشایی تولید کرده ایم که همه ی این خصوصیات را یکجا داشته باشد. تاثیر این فاکتور ها بر روی میزان نگه-داری شارژ و نیز تخلیه ی آن مشهود می باشد و به این صورت می باشد که میزان ظرفیت باتری در بهترین حالت از غشاء تولید شده (از نظر تخلخل و جذب الکترولیت) برابر با mAh⁄g160 در حالت شارژ و برای حالت تخلیه نیز برابرmAh⁄g130 می-باشد

نانوالیاف آرایش یافته با ساختار منظم دسته مهمی از مواد با کاربردهای گوناگون در فیلتراسیون، مهندسی بافت، صنایع انرژی، پزشکی و مهندسی نساجی هستند. الکتروریسی به عنوان یک روش مرسوم برای تولید نانوالیاف، به علت میزان تولید پایین و هم چنین کم بودن هم ترازی نانوالیاف الکتروریسی شده، محدود شده است. سایر تکنیک های تولید نانوالیاف مانند جدایش فازی، خودآرایی و کشش به علت پیچیدگی ها و محدودیت هایشان برای تولید نانوالیاف در مقیاس بزرگ مناسب نیستند. بنابراین یک روش موثر برای تولید نانوالیاف آرایش یافته در مقیاس بزرگ نیاز است. برای غلبه بر این محدودیت ها اخیرا روش چرخش گریز از مرکز الکتریکی توسعه داده شده است. در این روش، نیروی گریز از مرکز بر کشش سطحی محلول غلبه می کند بنابراین جت پلیمری به دلیل تاثیرات نیروهای گریز از مرکز و الکتریکی ایجاد می شود. جت پلیمری پروازی به سمت جمع کننده کشیده می شود و بر روی آن به نانوالیاف تبدیل می گردد علاوه بر این با طراحی نوع جدیدی از ریسنده چند نازله، میزان تولید نانوالیاف آرایش یافته به شدت افزایش پیدا می کند هم چنین یک مکانسیم قابل کنترل بالا و پایین رونده طراحی شده و برای جمع کننده ی استوانه ای جهت جمع آوری نانوالیاف منظم تولید شده، در یک سطح گسترده به کار می رود. روش سطح پاسخ با استفاده از مدل طراحی مرکب مرکزی جهت ارزیابی درجه هم ترازی و میزان تولید نانوالیاف به کار برده شده است. برای این هدف چهار فاکتور اثر گذار شامل ولتاژ، سرعت چرخش، قطر جمع کننده و غلظت پلیمر در این مطالعه انتخاب شده اند تا تاثیر آن ها بر پاسخ های ذکر شده بررسی شوند. در نهایت بهترین مقادیر متغییرهای مستقل برای بهینه سازی درجه هم-ترازی و میزان تولید نانوالیاف تعیین شد. مقدار بهینه ولتاژ، سرعت چرخش، قطر جمع کننده و غلظت پلیمر به ترتیب kV25/18، rpm87/1977، cm21/35 و 31/17% است. مقدار میزان هم ترازی در شرایط بهینه 78/74% بود. هم چنین بالاترین مقدار میزان تولید که در ولتاژ kV96/17، سرعت چرخش rpm2250، قطر جمع کننده cm30 و غلظت پلیمر 16% به دست آمد برابر با g/min0017/0 بود. برای زیاد شدن مقدار نانوالیاف تولید شده تعداد نازل ها از یک به چهار، هشت و دوازده افزایش داده شد. بنابراین مقدار نانوالیاف تولید شده با زیاد شدن نازل ها به صورت خطی افزایش یافت هم چنین میزان هم ترازی نانوالیاف تولید شده تحت شرایط بهینه در تعداد نازل چهار، هشت و دوازده به ترتیب برابر20/74%، 98/73% و 23/74% بود. در نهایت مکانیسم بالا و پایین رونده برای تولید نانوالیاف منظم در سطح گسترده در سرعت ثابت mm/min12 و mm/min35 فعال شد. میزان هم ترازی نانوالیاف تولید شده در سرعت های متناظر تحت شرایط بهینه به ترتیب 96/81% و 13/79% بود.

پساب های دارویی به دلیل اثراتی که بر سلامت انسان و محیط زیست دارند جزو خطرناک-ترین پساب ها محسوب می شوند. در این میان، تتراسایکلین ها به طور گسترده ای به منظور آنتی-بیوتیک در جهان استفاده و به راحتی وارد محیط زیست می شوند. خطرناک ترین اثر آنتی بیوتیک ها در محیط زیست، توسعه چند سویه باکتریایی و افزایش مقاومت آن هاست. فرآیند فتوکاتالیستی اکسیداسیون پیشرفته با نیمه هادی TiO2 یک روش موثر جهت تخریب آلودگی های مضر آلی همانند داروهایی مانند آنتی بیوتیک ها می باشد. با این حال، کاربرد نیمه هادی TiO2 به دلیل مساحت سطح کم، تجمع و نوترکیبی الکترون ها و حفره های تولیدشده توسط نور محدودشده است. الکتروریسی یکی از روش های سنتز فتوکاتالیست ها به صورت نانوالیاف است که باعث افزایش مساحت سطح و جلوگیری از تجمع حین سنتز می شود. در این پژوهش، با استفاده از روش الکتروریسی نانو الیاف های فتوکاتالیستی TiO2 سنتز و جهت تجزیه آنتی بیوتیک تتراسایکلین مورداستفاده قرار گرفتند. نانوذرات CuO جهت کاهش نوترکیبی الکترون ها و حفره های تولیدشده توسط نور و افزایش راندمان بر روی نانوالیاف ها TiO2 بارگذاری شدند. مشخصه یابی فتوکاتالیست های کامپوزیتی سنتز شده با روش های FESEM، XRD، DRS، PL، BET و EDX انجام شد. تصاویر FESEM سنتز فتوکاتالیست ها به صورت نانوالیاف و توزیع عالی نانوذرات CuO بر روی آن ها را نشان داد. آنالیز های XRD و EDX به ترتیب نشان دادند که ساختار کریستالی آناتاز TiO2 تشکیل و سنتز فتوکاتالیست ها به صورت خالص انجام گرفته است. نتایج آنالیز DRS و PL تاثیر بارگذاری نانوذرات CuO بر روی نانوالیاف و کاهش شکاف باند نانوالیاف های TiO2 و درنهایت کاهش نوترکیبی الکترون ها و حفره های تولیدشده توسط نور را تائید کردند. مساحت سطح ویژه و اندازه منافذ متخلخل نانوالیاف های فتوکاتالیستی سنتز شده با آنالیز BET انجام گرفت. در انجام آزمایش های بررسی فعالیت فتوکاتالیستی ابتدا فتوکاتالیست بهینه شد و مقدار بارگذاری 10% وزنی نانوذرات CuO به عنوان فتوکاتالیست کامپوزیتی بهینه انتخاب شد که در مدت زمان 2 ساعت راندمان حذف 80/73% ارائه کرد. سپس، با استفاده از نرم افزار طراحی آزمایش Design Expert شرایط عملیاتی فرآیند شامل زمان واکنش، دوز کاتالیستی و pH بهینه شدند که در شرایط بهینه راندمان حذف 87/85% در مدت زمان 78 دقیقه به دست آمد.

آلودگی آب های سطحی و زیر زمینی به بعضی از آلاینده ها از جمله آرسنیک و نیترات به دلیل سمیت بالا و اثرات سرطان زایی آن ها به عنوان یک مشکل اساسی در سراسر جهان مطرح است. هدف از این مطالعه ساخت و اصلاح غشای نانو رشته ای الکتروریسی شده با نانو ذرات اکسید فلزی و ارزیابی کارایی آن در حذف آرسنیک و نیترات از منابع آب شرب بود. غشاهای الترافیلتراسیون (UF) و الکتروریسی (ENM) بر پایه پلیمر پلی آکریلونیتریل(PAN) ساخته شدند. به منظور تعیین کارایی غشاهای ساخته شده بر راندمان حذف آرسنات و نیترات و میزان فلاکس خروجی اثر متغیرهای مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین کارایی غشای بهینه در نمونه های آب چاه آلوده به آرسنیک و نیترات مطالعه شد. ویژگی های ریخت شناسی و فیزیک و شیمیایی نانو ذرات هماتیت و غشاهای ساخته شده تعیین شد. نتایج نشان داد، راندمان حذف آرسنات و نیترات توسط غشای UF در شرایط بهینه در زمیان 30 دقیقه به ترتیب 100 و 97.8 درصد بود و میزان فلاکس خروجی در شرایط مشابه به ترتیب 11.1 و L/m2.h 25.6 بدست آمد. راندمان حذف آرسنات و نیترات توسط غشا ENM در شرایط بهینه در زمان 30 دقیقه به ترتیب 100 و 97.8 درصد بود و میزان فلاکس خروجی در شرایط مشابه به ترتیب 131.2 و 145.4 L/m2.h بدست آمد. نتایج نشان داد با افزایش درصد نانو ذرات هماتیت در ساختار غشاء ظرفیت جذب و راندمان حذف آلاینده ها افزایش می یابد. راندمان حذف آرسنات و نیترات توسط غشای بهینه 1% UF-F در زمان30 دقیقه در شرایط بهینه به ترتیب 100 و 87 درصد بود و میزان فلاکس خروجی در شرایط مشابه به ترتیب 112.8 و 144.3 L/m2.h بدست آمد. راندمان حذف آرسنات و نیترات در غشای بهینه 2% ENM-F در زمان 30 دقیقه در شرایط بهینه به ترتیب 96.5 و 88 درصد بود و میزان فلاکس خروجی در شرایط مشابه 240.2 و 337.3 L/m2.h بدست آمد. در نهایت کارایی غشاهای بهینه در نمونه واقعی آلوده به آرسنیک و نیترات در pH= 3-5 , و pHآب طبیعی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد میزان حذف آرسنیک و نیترات در دو pH تفاوت قابل ملاحظه ایی ندارد.

برداشت انرژی از انرژی مکانیکی محیط با استفاده از نانوژنراتور پیزوالکتریک انعطاف پذیر جهت دستیابی به منبع انرژی، توجه زیادی را به خود جلب کرده است. در این پژوهش، یک نانوژنراتور پیزوالکتریک مبتنی بر نانوالیاف PVDF توسط انواع مواد افزودنی ZnO و MWCNTs با استفاده از روش الکتروریسی دوار و الکتروسانتریفیوژریسی تحت عمل قطبی سازی الکتریکی مطرح شد. هم چنین با مقایسه بین آن ها و بررسی اثر پارامترهای غلظت محلول پلیمری، غلظت نانوذرات، ولتاژ و سرعت چرخش جمع کننده (ویا سرعت چرخش ریسنده) مناسب ترین پارامتر برای کاربرد نهایی انتخاب شد. مشخصات این ترکیبات با استفاده از طیف مادون قرمز فوریه FT-IR و پراش اشعه ایکس XRD ارزیابی شد. روش تحریک بر اساس آزمون ضربه، با سرعتrpm368 توسط دستگاه ارتعاش بر روی نمونه ها می باشد. نتایج نشان داد که برای همه مواد افزودنی یک ارتباط مستقیم بین تشکیل فاز β، میزان هم ترازی الیاف و ولتاژ خروجی نانوژنراتور وجود دارد. نانوذرات MWCNTs منجر به تشکیل بیش تر فاز β و ولتاژ خروجی بالاتر V037/2 برای روش الکتروسانتریفیوژریسی در شرایط بهینه با غلظت محلول پلیمری wt%97/13، غلظت نانوذرات wt%75/0، ولتاژ kV30/19و سرعت چرخش ریسنده rpm2550 شدند.در نهایت با استفاده از یک مدار صحیح از طریق تخلیه در یک خازن، یک لامپ LED قرمز روشن شد. میزان تشکیل فاز β در این شرایط 39/77 درصد به دست آمد.

در مطالعه حاضر عملکرد غشای الترافیلتراسیون پلیمری پلی آکریلونیتریل آمیخته با نانوذره گئوتیت، به منظور حذف هیومیک اسید مورد استفاده قرار گرفت. پارامترهای عملیاتی غلظت اولیه هیومیک اسید، فشار خروجی از غشا، غلظت نانو ذره گئوتیت و غلظت PVP برای دستیابی به بالاترین مقدار درصد حذف و شار خروجی از غشا بررسی شد، که به این منظور طراحی آزمایش توسط نرم افزار Design-expert 7/0/0 صورت گرفت. محدوده فشار (4-1) بار، غلظت خوراک هیومیک اسید(40-10) میلی گرم بر لیتر، غلظت نانو ذره (1- 0)% وزنی و غلظت PVP (3-1)% وزنی مورد استفاده قرار گرفت. شرایط بهینه به دست آمده شامل غلظت هیومیک اسید (mg/L 10)، غلظت PVP (3% وزنی)، غلظت نانوذره گئوتیت (92/0% وزنی) و فشار39/1 بار می باشد. در شرایط بهینه با اصلاح نانو ذره گئوتیت استفاده شده، چهار نانوذره AF، FF، PHBF و PABF سنتز شد که موجب بهبود مقدار درصد حذف و شار خروجی از غشا گردید. شناسایی و آنالیز نانو ذرات سنتز شده و غشای مورد استفاده با استفاده از طیف FT-IR ,FESEM,آنالیز حرارتی TGA بررسی و نتایج حاصل تحلیل شد. بر اساس نتایج می توان دریافت که درصد حذف با افزایش غلظت نانو ذره تا حدود 6/0% وزنی و غلظت اولیه هیومیک اسید تا حدود mg/L 30 افزایش یافته و پس از این مقادیر کاهش می یابد. افزایش غلظت نانوذره به دلیل تجمع و حفره سازی موجب افزایش فلاکس شده، در حالی که افزایش غلظت آلاینده کاهش آن را در پی دارد. افزایش فشار خروجی از غشا و غلظت PVP موجب کاهش درصد حذف و افزایش شار خروجی از غشا می شود.

چوب ذرت یکی از فراوان ترین ضایعات لیگنوسلولزی کشاورزی می باشد که بعد از جدا کردن دانه ها به عنوان پسماند به شمار می آید و عمدتا به عنوان کود، خوراک دام و در برخی از خانوار های روستایی به عنوان سوخت مورد استفاده قرار می گیرد. در این تحقیق چوب ذرت به عنوان ماده اولیه مورد بررسی قرار گرفت و از آن محصول با ارزشی به نام کربوکسی متیل سلولز تولید شد. چوب ذرت تقریبا حاوی 45-40 درصد سلولز می باشد که به همراه همی سلولز و لیگنین اجزای اصلی گیاهان را تشکیل می دهند. در این تحقیق در ابتدا از فرایند سودا-آنتراکینون جهت استخراج سلولز از چوب ذرت استفاده شد. این فرایند نسبت به عوامل عملیاتی نسبت وزنی سدیم هیدروکسید به نمونه جامد، نسبت وزنی آنتراکینون به نمونه جامد، دما و زمان انجام واکنش در پنج سطح با استفاده از روش طراحی آزمایش سطح پاسخ بهینه سازی شد. نسبت وزنی سدیم هیدروکسید به نمونه جامد 7302/0، نسبت وزنی آنتراکینون به نمونه جامد 0025/0، دمای 152 درجه سانتی گراد و زمان واکنش 68 دقیقه جهت دستیابی به محصولی با بالاترین آلفا سلولز و کمترین مقدار لیگنین و خاکستر به عنوان نقطه بهینه توسط نرم افزار پیشنهاد شد. در این شرایط، میزان آلفا سلولز، میزان لیگنین و خاکستر باقی مانده در جزء جامد به ترتیب، 755/76، 953/3 و 5596/3 درصد به دست آمد. سلولزاستخراجی پس از سفید سازی با سدیم کلریتبا استفاده از فرایند اتری کردن ویلیامسون به کربوکسی متیل سلولز تبدیل شد. همچنین برای شناسایی گروه های کربوکسی متیلی جایگزین شده در سلولز، از طیف سنجیFTIR استفاده شد. درجه استخلاف مهم ترین عامل تاثیر گذار بر میزان حلالیت و کاربردهای کربوکسی متیل سلولز می باشد و بازده تولید آن نیز، عاملی مهم در تعیین اقتصادی بودن فرآیند تولید آن می باشد، لذا فرآیند اتری کردن سلولز نسبت به عوامل عملیاتی شامل: غلظت سدیم هیدروکسید، مقدار منوکلرواستیک اسید، دما و زمان واکنش به منظور دستیابی به بالاترین درجه استخلاف و بازده با استفاده از نرم افزار طراحی آزمایش و با روش سطح پاسخ در پنج سطح بهینه سازی شد. در این پژوهش، بار اول بهینه سازی با هدف دستیابی به محصولی با بالاترین بازده و DS انجام شد که در شرایط غلظت سدیم هیدروکسید 49/32 گرم بر دسی لیتر، نسبت وزنی 25/1 به 1 منوکلرو استیک اسید، دمای 60 درجه سانتی گراد و زمان واکنش 285 دقیقه، کربوک

چوب ذرت یکی از فراوان ترین مواد زائد لیگنوسلولزی است که بعد از برداشت محصول، بعنوان سوخت در روستاها سوزانده می شود. این در حالی است که چوب ذرت دارای مقادیر بالایی سلولز می باشد و می توان از آن بعنوان ماده خام اولیه ارزان قیمت، جهت تولید مشتقات سلولزی با ارزش استفاده کرد. در این پژوهش، قابلیت تبدیل سلولز استخراجی از چوب ذرت به کربوکسی متیل سلولز که یکی از مشتقات باارزش سلولزی است، مورد بررسی قرار گرفت. ترکیبات اصلی چوب ذرت سلولز، همی سلولز و لیگنین می باشد که از میان آنها، سلولز 45-40 درصد را به خود اختصاص داده است. در این پژوهش، سلولز موجود در چوب ذرت با استفاده از روش کرافت استخراج شده و این فرایند نسبت به عوامل عملیاتی قلیای فعال، درصد سولفیدیته، دما و زمان ماند با استفاده از نرم افزار طراحی آزمایش سطح پاسخ،بهینه سازی شد که نتایج بهینه سازی، غلظت قلیای فعال 50/19 گرم بر لیتر، درصد سولفیدیته 34/20 ، دمای 150 درجه سانتی گراد و زمان ماند 142 دقیقه را به عنوان نقطه بهینه جهت حصول بالاترین درصد آلفاسلولز و کمترین مقدار لیگنین و خاکستر، توسط نرم افزار پیشنهاد شد. خمیر به دست آمده در این شرایط دارای 11/59 درصد سلولز، 01/7 لیگنین و 89/3 درصد خاکستر بود. سلولز استخراجی طی یک فرایند سفید سازی به وسیله سدیم کلریت و سپس با استفاده از فرآیند اتری کردن ویلیامسون به کربوکسی متیل سلولز تبدیل شد. برای شناسایی گروه های کربوکسی متیلی جایگزین شده بر روی سلولز، از طیف سنجی FTIR استفاده شد. درجه استخلاف مهم ترین عامل تاثیر گذار بر میزان حلالیت و کاربردهای کربوکسی متیل سلولز می باشد و بازده تولید آن نیز، عاملی مهم در تعیین اقتصادی بودن فرآیند تولید آن می باشد، لذا فرآیند اتری کردن سلولز نسبت به عوامل عملیاتی غلظت NaOH، نسبت منوکلرواستیک اسید به سلولز، دما و زمان واکنش جهت حصول بالاترین درجه استخلاف و بازده بهینه سازی شد. نتایج بهینه سازی نشان داد که در شرایط غلظت سدیم هیدروکسید 5/32 گرم بر دسی لیتر، نسبت وزنی 25/1 به 1 منوکلرواستیک اسید به سلولز، دمای60 درجه سانتی گراد و مدت زمان 285 دقیقه، بالاترین مقدار درجه استخلاف و بازده به دست می آید که بالاترین درجه استخلاف و بازده به ترتیب 7/0 و 181 درصد بودند.

تثبیت کاتالیزگرهای همگن به منظور جداسازی آسان کاتالیزگر از محیط واکنش و بازیابی مجدد آن اهمیت زیادی در دانش کاتالیز دارد. بااین حال تثبیت کاتالیزگرهای همگن معمولاً با کاهش فعالیت کاتالیزگری و انتخاب پذیری همراه است. در این مطالعه نانوالیاف هیبریدی آلی – معدنی بر پایه ی پلیمرپلی آکریلونیتریل و کمپلکس شیف باز کبالت سالن با استفاده از دستگاه الکتروریسی به دو روش تهیه شده است. در روش اول مخلوط همگنی از پلیمرپلی آکریلونیتریل و کمپلکس شیف باز کبالت سالن تهیه شده سپس الکتروریسی شده است. در روش دوم با اصلاح سطح نانوالیاف پلی آکریلونیتریل با استفاده از هیدرازین نانوالیاف هیبریدی پلی-آکریلونیتریل و کمپلکس شیف باز کبالت سالن تهیه شده است.نانوالیاف هیبریدی تهیه شده از پلی آکریلونیتریل/ کمپلکس کبالت سالن تهیه شده، به روش های فیزیکی و شیمیایی شناسایی شده و به طور موفقیت آمیزی در اکسایش استایرن در حضور هیدروژن پراکساید به عنوان منبع اکسیژن مورد استفاده قرار گرفته اند. تاثیر عامل های مختلف در واکنش با نرم افزار طراحی آزمایش نسخه ی 0.0.7 مورد بررسی قرار گرفته است.فعالیت کاتالیزی نشان دهنده ی درصد بالای تبدیل استایرن (95%) می باشد. کمپلکس کبالت سالن ناهمگن تا هفت بار بدون از دست دادن قابل توجه ی در فعالیت کاتالیزی آن مورد استفاده مجدد قرار گرفت .

وجود ترکیبات دارویی در بسیاری از پساب های صنعتی مانند مراکز تولید داروها و بیمارستان ها و...موجب مضرات فراوانی بر ارگانهای بدن انسان و حیوانات و پوشش گیاهی منطقه است، حتی در غلظت های کمتر از 1/0 میلی گرم در هر لیتر این ترکیبات خطرناک هستند. همچنین این مواد دارویی می توانند بر رشد، تولیدمثل و رفتار پرندگان، ماهی ها، بی مهرگان، گیاهان و باکتری ها تاثیرگذار باشند. حضور ترکیبات آنتی بیوتیکی در پساب ها می تواند سبب افزایش مقاومت باکتری ها در برابر مواد دارویی شده و سلامت عمومی را به خطر بیندازد؛ بنابراین حذف این آلاینده ها و جداسازی آن ها قبل از ورود به طبیعت امری ضروری است. فرایندهای جذب سطحی می تواند به عنوان یک فن-آوری قابل اتکا و کم هزینه در این راستا به کار گرفته شوند. در این پژوهش جاذب زئولیت FAU برای حذف آلاینده انتی بیوتیک تتراسایکلین (TC) مورداستفاده قرار گرفت. برای این منظور اثر پارامترهای فرایندی شامل غلظت TC، مقدار وزنی یون (II)Cu، pH و زمان موردمطالعه قرار گرفتند. دامنه متغیرهای مستقل غلظت TC از 50 تا 1000 میلی گرم بر لیتر، مقدار وزنی یون (II)Cu از 0 تا gr/gr 5/2، pH از 2 تا 11 و زمان از 20 تا 150 دقیقه در نظر گرفته شد. به منظور کمینه کردن تعداد آزمایش-های موردنیاز برای یک ارزیابی کامل، روش سطح پاسخ (RSM) و طراحی مرکب مرکزی (CCD) به وسیله نرم افزار Design Expert 7.0.0 به کار گرفته شد. شرایط توصیه شده به وسیله نرم افزار به طور دقیق در آزمایشگاه به کار گرفته شده و مقادیر متناظر درصد حذف تتراسایکلین اندازه گیری شد. نتایج مشخص کرد که جاذب زئولیت FAU برای حذف تتراسایکلین عملکرد قابل توجهی دارد به طوری که به حذف 85 درصد از آلاینده ی تتراسایکلین منجر شد. به طورکلی با افزایش غلظت TC از ppm 5/156 تا ppm 890، درصد حذف افزایش پیدا کرد. در غلظت های بیشتر از ppm 890 بازده حذف ثابت شد. پارامتر مقدار وزنی یون (II)Cu به ندرت در پروژ های پیشین مطالعه شده است در این پروژه اثر آن در حذف آلاینده به دو صورت بود بطوریکه با افزایش مقدار وزنی (II)Cu تا gr/gr 75/1 اثر مثبت بر روی بازده حذف گذاشت و در مقادیر بیشتر از gr/gr 75/1 کاهش راندمان حذف مشاهده شد. pH به عنوان یکی از پارامترهای عملیاتی در این پژوهش، نسبت به دیگر پارامترهای عملیاتی به جز پارامتر غلظت TC، بیشترین تاثیر بر راندما

پساب های صنایع کاغذسازی با داشتن ترکیبات آلاینده مختلف یکی از آلوده ترین پساب ها می باشند که به دلیل دارا بودن ترکیبات پلیمری استخراجی از چوب درختان مانند لیگنین و دیگر آلاینده ها، ازلحاظ بهداشتی دارای اثرات مضری مانند اسهال، استفراغ، تهوع، سوزش چشم می-باشد همچنین روی زندگی موجودات آبزی و زیبایی محیط زیست، اثرات مضری به جا می گذارند.علاوه بر جنبه های زیست محیطی، کاربردی بودن لیگنین در صنایع ازجمله در تولید چسب، کود شیمیایی، رزین و ...، نیرومحرکه ای برای جداسازی آن است. فرایندهای فیلتراسیون غشایی می-تواند به عنوان یک فن آوری سازگار با محیط زیست در این راستا به کار گرفته شوند. در این پژوهش غشا اولترافیلتراسیون PAN برای جداسازی لیگنین از پساب کارخانه کاغذسازی مورداستفاده قرار گرفت. برای این منظور اثر پارامترهای فرایندی شامل غلظت پساب، فشار و غلظت PVP موردمطالعه قرار گرفتند. دامنه متغیرهای مستقل غلظت پساب از 50 تا 100 گرم بر لیتر، فشار از bar 1 تا bar 5/3، غلظت PVP از %0 تا 4% هستند. به منظور کمینه کردن تعداد آزمایش های موردنیاز برای یک ارزیابی کامل، روش سطح پاسخ (RSM) و طراحی مرکب مرکزی (CCD) به وسیله نرم افزار Expert Design 7.0.0 به کار گرفته شد. پس از تعریف حدود بالا و پایین متغیرهای مستقل مذکور در نرم افزار، 20 آزمایش دریافت شد. سپس، شرایط توصیه شده به وسیله نرم افزار به طور دقیق در آزمایشگاه به کار گرفته شده و مقادیر متناظر پس دهی لیگنین و فلاکس نفوذی اندازه گیری شد. نتایج مشخص کرد که غشاء اولترافیلتراسون PAN برای جداسازی لیگنین از پساب کارخانه کاغذسازی عملکرد قابل توجهی دارد. به طورکلی با افزایش غلظت پساب، فلاکس کاهش پیدا کرد ولی برای پس دهی ابتدا با افزایش و سپس کاهش آن همراه بود. پارامتر فشار به طور خطی سبب افزایش فلاکس و کاهش پس دهی شد ولی این افزایش فلاکس در فشارهای بالا با سرعت کندتری صورت می گرفت. استفاده از پلیمر PVP به عنوان یکی از پارامترهای عملیاتی در این پژوهش، بیشترین تاثیر بر فلاکس و پس دهی را داشت. به دلیل اینکه PVP سبب افزایش خاصیت آب دوست غشاء می شود، بنابراین با افزایش قابل توجه فلاکس و کاهش پس دهی همراه بود. به وسیله نرم افزار DX 7.0.0 ، نسبت به سه حالت: (i) حداکثر فلاکس، (ii) حداکثر پس دهی، و (iii) حداکثر فلاکس و پس دهی، نقاط بهینه پیشنهاد شد و

میزان تولید ضایعات و پسماند محصولات کشاورزی در ایران بسیار بالاست که با توجه به ترکیب آنها به منابع مناسبی برای تولید اتانول تبدیل شده است. تفاله نیشکر یکی از فراوان ترین و ارزان ترین منبع کربن در دسترس و قابل استفاده برای تولید اتانول می باشد که با این کاربرد علاوه بر جلوگیری از ورود آن به طبیعت، محصولی بدست می آید که یک سوخت پاک و سازگار با طبیعت است. هدف اصلی این پژوهش تولید بیواتانول از تفاله نیشکر به عنوان یک سوخت زیست محیطی و پاک می باشد. در این پژوهش از روش قلیایی با NaOHبرای تیمار تفاله نیشکر استفاده شد که این فرآیند را نسبت به عوامل عملیاتی غلظت قلیای هیدروکسید سدیم ، دما و زمان ماند در پنج سطح با روش طرح مرکب مرکزی (CCI)، بهینه سازی شد که نتایج بهینه سازی غلظت قلیای 2.5 مولار، دمای 59.12درجه سانتی گراد و زمان ماند 3.39 ساعت را به عنوان نقطه بهینه جهت حصول بالاترین درصد هلوسلولز (سلولز و هی سلولز) و بالاترین میزان بازیابی آن و کمترین مقادیر لیگنین و خاکستر پیشنهاد کرد. هلوسلولز استخراجی را به روش پیوسته (SSF) که در این مرحله پس ازکشت و استخراج آنزیم از قارچ های تریکودرما پارسیرامسیوم و تریکودرما ریسیه ای و آسپرژیلوس نایجر و با استفاده از مخمر ساکارومایسیس سروزیه بیواتانول تولید شد. غلظت بیواتانول تولیدی با استفاده از تیتراسیون دی کرومات پتاسیم اسیدی و تیوسولفات سدیم اندازگیری شد، که بیشترین بیواتانول تولیدی مربوط به استفاده از قارچ تریکودرما پارسیرامسیوم می باشد که مقدار 7.53 میلی گرم اتانول در یک میلی لیتر محلول در دمای 41 درجه سانتی گراد و مدت زمان 72 ساعت و با PH برابر 4.8 تولید شد.

بدست آوردن توزیع گرما در آبگرمکن خورشیدی و بررسی تاثیر پارامترهای مختلف دستگاه بر انتقال گرما، در طراحی بهینه این دستگاه بسیار موثر است. در این راستا در مطالعه حاضر رفتار گرمایی یک نمونه آبگرمکن خورشیدی ترموسیفونی صفحه تخت به روش تجربی و تئوری بررسی شد. نمونه اولیه دستگاه ساخته شده و با نصب ترمومتر دمای سه نقطه از دستگاه با گذشت زمان اندازه گیری شد. میزان گرمایش آب در اولین گذر از لوله های مبدل 11.7 درجه سانتی گراد و بیشترین دما در دو ساعت اول گرمایش، 63.5 درجه سانتی گراد اندازه گیری شد. همچنین معادلات ناویر-استوکس، معادله پیوستگی و معادله انرژی به کمک یک مدل دینامیک سیالات محاسباتی سه بعدی، برای دستگاه فوق با استفاده از فلوئنت حل شد. معادلات فوق برای تخمین الگوی جریان و توزیع دمای آب درحال گرمایش در آبگرمکن خورشیدی، بصورت همزمان در حلگر مبتنی بر فشار و با الگوریتم منفک بصورت گذرا حل شدند. خواص آب متغییر در نظرگرفته شد و برای پیش بینی تغییرات دانسیته آب با دما، از تقریب بوزنیسکی استفاده گردید. توزیع دما، توزیع فشار و اختلاف فشار ناشی از نیروی بویانسی بوجود آمده در داخل لوله های آبگرمکن با گذشت زمان گرمایش، بدست آمد. مقایسه ی نتایج مدلسازی با نتایج آزمایشگاهی نشان داد که مدل حاضر قادر است توزیع دمای آب در آبگرمکن خورشیدی را با دقت قابل قبولی پیش بینی کند. در پایان، با تفسیر نتابج حاصل از شبیه سازی به بررسی تاثیرعواملی از قبیل قطر لوله های گرمکن، طول و تعداد لوله ها بر روی عملکرد دستگاه پرداخته شده است. با تغییر هندسه مورد مطالعه قطر مناسب 8 میلی متر، تعداد بهینه لوله ها 4 لوله و حداکثر طول مفید لوله های گرمکن 80 سانتی متر بدست آمد. همچنین اثر استفاده از نانو سیال آب-آلومینیوم اکسید و مخلوط آب و اتیلن گلیکول به جای آب، بر عملکرد دستگاه بررسی شده است. در این مورد استفاده از نانو سیال تاثیر منفی بر عملکرد دستگاه داشته اما استفاده از مخلوط آب و اتیلن گلیکول در افزایش کارایی دستگاه موثر واقع شد.

آلودگی منابع آب شامل آب های زیرزمینی و سطحی به نیترات، به دلیل حلالیت بسیار زیاد آن درآب متداول می باشد. حضور نیترات در آب های آشامیدنی و ورود آن به بدن انسان موجب ایجاد مشکلات فراوانی مانند متاموگلوبینامیادر اطفال می شود؛ لذا سازمان سلامت جهانی حد مجاز آن را در آب آشامیدنی ppm 10 اعلام نموده است. فرایندهای حذف نیترات از آب آشامیدنی دشوار و هزینه بر می باشد. برای این منظور فرایندهای فیلتراسیون غشایی می توانند به عنوان یک فن آوری سازگار با محیط زیست، به کار گرفته شوند. در این پژوهش غشای اولترافیلتراسیون PAN به کمک سورفکتنت کاتیونی برای حذف نیترات از محلول آبی مورد استفاده قرار گرفت. به منظور بررسی اثر نوع و ساختار سورفکتنت در حذف نیترات، از دو نوع سورفکتنت HTAB و CPC استفاده شد. همچنین اثر پارامترهای ضخامت غشا (150، 200 و 250 میکرون)، غلظت نیترات (ppm 40، 120 و 200) و غلظت سورفکتنت (mM 4/0، 2/5 و 10) بررسی شد. طراحی آزمایش ها توسط نرم افزار Design-expert 7.0.0 به روش سطح-پاسخ، طراحی مرکب مرکزی(Faced-center) انجام گرفت و تعداد 17 آزمایش به ازای هر سورفکتنت ارائه گردید. بر اساس نتایج به دست آمده به طور کلی، سورفکتنت CPC به دلیل ساختار سر آب دوست آن نسبت به HTAB برتری داشت؛ اما HTAB در غلظت ppm 40 نیترات توانایی حذف بیش تری نشان داد. مکانیزم مطرح شده در فرایند، تشکیل لایه ژل بر روی غشا می باشد. با گذشت زمان فیلتراسیون اهمیت پارامترهای نوع و غلظت سورفکتنت بیش تر و از اهمیت دیگر پارامترها کاسته شد. افزایش غلظت سورفکتنت به بالای غلظت بحرانی موجب افزایش قابل ملاحظه پس دهی شده اما برای CPC در نزدیکی غلظت mM 10 اندکی کاهش پس دهی مشاهده شد. مشاهدات نشان داد که در غلظت های نیترات بالاتر از ppm40و ضخامت های نزدیک به 150 میکرونپس دهی بالاتر است. بهترین راندمان پس دهی به دست آمده در شرایط بهینه پیشنهاد شده توسط نرم افزار(CPCmM 18/8،ppm 2/196 نیترات و ضخامت 160 میکرون)،% 29/80 در 30 دقیقه از فیلتراسیون با فلاکس متوسط L/m2hr 25/19 بود. افزایش فشار از 1 تا 25/2 بار در شرایط بهینه موجب بهبود فلاکس و پس دهی گردید. همچنین اصلاح غشا بهینه توسط PVP با تغییر ساختار غشا، موجب افزایش فلاکس و کاهش پس دهی شد. درصد تخلخل و محتوای آب برای غشا بهینه به ترتیب % 9/49 و % 56/82 بود.

در این تحقیق در مرحله اولفرآیند سودا-آنتراکینون جهت استخراج آلفا سلولز از ساقه ذرت بکار گرفته شد. اثر پارامترهای مختلف عملیاتی شامل دما، زمان انجام واکنش، نسبت وزنی هیدروکسید سدیم به خوراک و غلظت کاتالیزور(نسبت وزنی آنتراکینون به خوراک) بر بازده استخراج آلفا سلولز بررسی شد. برای این منظور اثر پارامترهای فوق الذکر در چهار سطح با استفاده از روش طراحی آزمایش تاگوچی بر میزان آلفاسلولز استخراج شده، لیگنین کلاسون،درجه پلیمریزاسیون و مقدار خاکستر بررسی شد. از مدل اصلاح شده برای فرموله نمودن پاسخ های مرحله ی پخت نسبت به عوامل عملیاتی فوق الذکر استفاده شد. مقدار بالای ضریب همبستگی چندگانه مدل(0.9928= R2) و مقایسه نتایج تجربی و نتایج حاصل از مدل اصلاح شده حاکی از دقت قابل قبول مدل اصلاح شده برای پیش بینی درصد استخراج آلفا سلولز است. در پایان شرایط بهینه جهت استخراج بالاترین میزان درصد آلفا-سلولز و کمترین مقدار لیگنین کلاسون بدست آمد. شرایط بهینه در دمای141.5 درجه سلسیوس، زمان واکنش47 دقیقه، نسبت وزنی هیدروکسید سدیم به خوراک جامد 1، نسبت وزنی آنتراکینون به خوراک جامد0.0099 و نسبت وزنی آب به خوراک جامد 19/59اتفاق می افتد. در این وضعیت میزان استخراج آلفا سلولز 74.4108 درصد می باشد و میزان لیگنین کلاسون باقیمانده در محصول 2.583 درصد است. در مرحله دوم سلولز استخراجی با استفاده از فرآیند اتری کردن ویلیامسون به کربوکسی متیل سلولز تبدیل شد. با استفاده از روش پنج سطحی CCI در طراحی آزمایش چهار عامل عملیاتی شامل دما، زمان انجام واکنش، غلظت هیدروکسیدسدیم و نسبت وزنی منوکلرواستیک اسید به سلولز بر درجه استخلاف و خلوص کربوکسی متیل سلولز تولیدی بررسی شد. برای این مرحله نیز از مدل اصلاح شده برای فرموله کردن پاسخ ها استفاده شد. شرایط بهینه تولید کربوکسی متیل سلولز در دمای49/36 درجه سلسیوس، زمان 168.38 دقیقه، غلظت هیدروکسید سدیم 32.5 و نسبت وزنی منوکلرواستیک اسید 1.07 بدست آمد.

هضم بی هوازی یکی از فرآیندهای پرکاربرد در تصفیه پساب است که طی آن، مواد آلی توسط گروهی از ریزسازواره ها تجزیه شده و تبدیل به زیست گاز (متان، کربن دی اکسید، و هیدروژن) می شوند. این فرآیند در چهار مرحله اصلی آب کافت، اسیدزایی، استات زایی، و متان زایی رخ می دهد. با توجه به گسترش روزافزون تکنولوژی در جهان و نیاز به تصفیه پساب های حاصل از صنایع مختلف، لازم است هاضم های بی هوازی از نظر طراحی مکانیکی و فرآیندی بررسی شده و پارامترهای کلیدی آن ها طوری تنظیم شوند که درصد حذف بار آلی (COD) به بیشینه مقدار ممکن برسد. دینامیک سیالات محاسباتی پرکاربردترین روش نرم افزاری برای تحلیل دینامیکی جریان سیال در مسایل مختلف است، که کاربرد زیادی در شبیه سازی سامانه های بیولوژیکی دارد. مهم ترین مشکل در شبیه سازی سامانه های بی هوازی به این روش، تعیین مدل سینتیکی مناسب است. واکنش های بی هوازی تحت تاثیر عوامل بازدارنده کند شده و سینتیک آن ها تغییر می کند. مدل های مختلفی برای توصیف سینتیک واکنش های بی هوازی ارایه شده است، اما به دلیل در دسترس نبودن داده های تجربی مربوط به بازدارندگی، قابل استفاده در شبیه سازی نیستند. در این پژوهش، یک راکتور بستر ثابت پیوسته در مقیاس آزمایشگاهی و در شرایط پایا به روش دینامیک سیالات محاسباتی شبیه سازی شد. خوراک ورودی یک پساب مصنوعی شامل محلول استیک اسید، پروپیونیک اسید، و بوتیریک اسید در حلال آب است. به دلیل در دسترس نبودن داده های سینتیکی تجربی برای راکتور بستر ثابت، از داده های سینتیکی راکتور ناپیوسته، در شرایط عملیاتی مشابه، استفاده شد. شبیه سازی با فرض مدل هیدرودینامیکی تک فازی جریان خزنده (استوکس) انجام شد و نتایج خروجی غلظت اجزای مختلف با داده های تجربی مقایسه گردید. میزان خطای غلظت پروپیونیک اسید و بوتیریک اسید قابل قبول بوده ولی خطای غلظت استیک اسید زیاد است. این خطا مربوط به تاثیر زیاد بازدارندگی بر واکنش متان زایی است، که در روابط سینتیکی دیده نشده است. به منظور بررسی تاثیر بازدارندگی بر نتایج، یک رابطه ابتکاری، مبتنی بر نتایج شبیه سازی و داده های تجربی، برای محاسبه ضرایب تقریبی بازدارندگی تعریف شد و نتایج غلظت، با اعمال این ضرایب، مجدداً ارزیابی گردید. مقایسه خطا در دو حالت شبیه سازی (با ضرایب و بدون ضرایب) نشان داد که عمده خطا مربوط به عدم لحاظ اثرات

تفاله نیشکریکی از عمده ترین ضایعات کشاورزی در ایران محسوب می شود که به عنوان پسماند پس از قندگیری در کارخانه های قند و الکل، عمدتا بدون استفاده مانده و یا به عنوان سوخت بویلرها سوزانده می شود. در این پژوهش این ماده کم ارزش مورد بررسی قرار گرفت و محصول با ارزش کربوکسی متیل سلولز از آن تولید شد. تفاله نیشکر محتوای حدود 42 درصد سلولز می باشد که سلولز همراه با همی سلولز و لیگنین ترکیبات اصلی تشکیل دهنده آن هستند که این مجموعه ساختار فیبری مستحکمی را تشکیل می دهند. در این پژوهش از فرآیند انفجار بخار برای فیبرزدایی تفاله نیشکر استفاده شد و این فرآیند نسبت به عوامل عملیاتی غلظت قلیای سدیم هیدروکسید، دما و زمان ماند در دو سطح و با روش فاکتوریل، بهینه سازی شد که نتایج بهینه سازی غلظت قلیای 2%، دمای 188.44 درجه سلسیوس و زمان ماند10 دقیقه را به عنوان نقطه بهینه جهت حصول بالاترین درصد سلولز و بالاترین میزان بازیابی آن و کمترین مقادیر لیگنین، همی سلولز و خاکستر پیشنهاد کرد. سلولز از تفاله نیشکر فیبرزدایی شده شرایط بهینه با استفاده از هیدروژن پراکسید در محیط قلیایی و سپس قلیای سدیم هیدروکسید 1 مولار، با خلوص 93.2 درصد و بازده حدود89 درصد، استخراج شد. سلولز استخراجی با استفاده از فرآیند اتری کردن ویلیامسون تبدیل به کربوکسی متیل سلولز شد. برای شناسایی گروه های کربوکسی متیلی جایگزین شده بر روی سلولز، از طیف سنجی FTIR استفاده شد که پیک های موجود در عدد موج های 1425 و 1612 بر سانتی متر، جایگزینی را تائید می کرد. درجه استخلاف مهم ترین عامل تاثیر گذار بر میزان حلالیت و کاربردهای کربوکسی متیل سلولز می-باشد و بازده تولید آن نیز، عاملی مهم در تعیین اقتصادی بودن فرآیند تولید آن می باشد، لذا فرآیند اتری کردن سلولز نسبت به عوامل عملیاتی غلظت NaOH، مقدار منوکلرواستیک اسید، دما و زمان واکنش جهت حصول بالاترین درجه استخلاف و بازده با استفاده از نرم افزار طراحی آزمایش و با روش سطح پاسخ در پنج سطح بهینه سازی شد. نتایج بهینه سازی نشان داد که در شرایط غلظت سدیم هیدروکسید31.33 درصد، نسبت وزنی 1.17 به 1 منوکلرواستیک اسید به سلولز، دمای 45 درجه سلسیوس و زمان واکنش 210.18دقیقه، بالاترین مقدار درجه استخلاف و بازده به دست می آید که این بالاترین درجه استخلاف و بازده به ترتیب مقادیر 1.043 و 186.302 درصد بودن

عوارض جبران ناپذیر آرسنیک برای سلامتی انسان سبب تلاش جدی محققان جهت حذف این فلز سمی از آب آشامیدنی شده است. آرسنیک موجود در آب معمولا به دو شکل آرسنیت(As(III)) و آرسنات(As(v)) وجود دارد که حذف آرسنیت نسبت به آرسنات سخت تر می باشد. در پژوهش حاضر با ساخت سه نوع غشاء تلفیقی با نانوذرات اکسید آهن و اکسید آلومنیوم به روش های مختلف، به حذف آرسنیت از آب آشامیدنی پرداخته شده است. این سه نوع غشاء شامل غشای نامتقارن تلفیق شده با نانوذرات اکسیدهای فلزی به روش ساخت وارونگی فاز، غشای ساخته شده از نانوالیاف پلیمری تلفیق شده با نانوذرات اکسیدهای فلزی با استفاده از تکنیک الکتروریسی و نیز غشای لایه نازک مرکب(TFC) که در لایه ی میانی آن از نانوالیاف الکتروریسی شده استفاده شده است، می باشند. در غشای TFC ساخته شده نیز هم در لایه ی میانی و هم در لایه ی فعال آن از نانوذرات اکسید فلزی استفاده شده است. در این تحقیق با بررسی عواملی نظیر: مدت زمان تماس غشاء با هوا، ضخامت غشاء، زمان جذب، نوع و مقدار نانوذره در محلول پلیمری، pH، فشار عبوری از غشاء و نیز غلظت اولیه آرسنیت در محلول، به تعیین شرایط بهینه جهت حذف آرسنیت از محلول های آبی پرداخته شد و نتایج نشان داد که نانوذره ی اکسید آهن نسبت به اکسید آلومنیوم در جذب آرسنیت در اکثر شرایط تواناتر می باشد. همچنین مشخص شد که غشاء TFC با شاری معادل L/m2.hr 75 و درصد حذف 70% ، نسبت به غشاء نامتقارن با شار L/m2.hr 55 و درصد حذف 61% ، و نیز غشاء الکتروریسی شده با شار L/m2.hr 410 و درصد حذف 30% ، دارای بهترین عملکرد در حذف آرسنیت می باشد. همچنین آزمایش ها نشان داد که در pH خنثی میزان حداکثری جذب وجود داشته و نیز کاهش غلظت اولیه آرسنیت در محلول، افزایش درصد حذف را در پی خواهد داشت. همچنین مشخص شد که با گذر زمان روند جذب رو به کاهش خواهد رفت. در نهایت نیز با بررسی دو مدل ایزوترمی جذب لانگمویر و فروندلیخ، مشخص شد که پژوهش حاضر بر روی مدل ایزوترمی لانگمویر مطابقت بیش تری دارد.

فرایندهای غشایی، از مهم ترین و بارزترین فرایندهای جداسازی می باشند که با استفاده از آنها به طور قابل توجهی در مصرف انرژی صرفه جویی می شود. اما این فرایندها با مشکلات مهمی مانند شار عبوری کم و بروز پدیده ی گرفتگی در سطح غشا مواجه می باشند. مطالعات و تحقیقات زیادی برای حل این مشکلات انجام شده است. یکی از راه های برطرف کردن این مشکلات، ساخت غشاهای لایه نازک مرکب می باشد. ساخت این نوع غشاها موجب بهبود خواص ساختاری و عملکرد جداسازی نسبت به غشای نامتقارن شده است. در این تحقیق با استفاده از نانوالیاف الکتروریسی شده ی پلی آکریلو نیتریل و بکار بردن آن در لایه ی میانی غشاهای الترافیلتراسیون با لایه ی فعال پلی سولفون، سعی شده است عملکرد غشای نامتقارن پلی سولفون در جداسازی مخلوط آب و روغن بهبود داده شود. نتایج نشان داده است که این نوع غشاها نسبت به غشاهای نامتقارن از شار عبوری بسیار بالاتر و مدت زمان کارکرد بیشتری برخوردار بوده و همچنین موجب بهبود میزان جداسازی شده است. میزان شار غشاهای TFCتا حدود 80% بیشتر از غشاهای نامتقارن است. بنابراین استفاده از نانوالیاف در ساختار غشای TFC، به علت ساختار کاملا متخلخل، مقاومت کمتری در برابر انتقال جرم از خود نشان داده و موجب افزایش شار خروجی از غشا می شود. همچنین به دلیل دارا بودن تخلخل سه بعدی در این لایه، پدیده ی گرفتگی در غشا به تعویق می افتد. در این مطالعه تاثیر افزودن سلولزاستات به عنوان یک عامل آبدوست بر میزان شار خروجی و درصد جداسازی نیز بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که افزودن سلولزاستات، موجب افزایش میزان جداسازی غشاها می شود.

در این تحقیق با استفاده از روش الکتروسانتریفیوژریسی، محلول پلی اکریلونیتریل به نانوالیاف بسیار موازی ریسیده شد. عوامل تاثیر گذار در فرآیند الکتروسانتریفیوژریسی مانند ولتاژ، غلظت محلول پلیمری، سرعت چرخش ریسنده و قطر جمع کننده ی نانوالیاف مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که ولتاژ و غلظت محلول پلیمری به ترتیب بیشترین تاثیر را روی میزان آرایش یافتگی نانوالیاف پلی اکریلونیتریل داشتند در حالی که تاثیر قطر جمع کننده و سرعت چرخش ریسنده روی میزان موازی سازی نانوالیاف کمتر است. در ادامه به منظور افزایش میزان تولید، برای اولین بار تعداد ریسنده در روش الکتروسانتریفیوژریسی، افزایش داده شد و آزمایش ها در حالت دو ریسنده عیناً تکرار گردید و نتایج مشابهی با حالت تک ریسنده بدست آمد. حداکثر درصد توازی نانوالیاف تولیدی در حالت تک ریسنده و دو ریسنده در شرایط ولتاژ22 ولت، غلظت محلول پلیمری 5/16 درصد وزنی، قطر جمع کننده نانوالیاف cm40 و سرعت چرخش ریسنده rpm2650، حدود 83% بود. همچنین به کمک نرم افزار طراحی آزمایش دیزاین اکسپرت ، شرایط بهینه ی تولید نانوالیاف بسیار موازی، هم در حالت تک ریسنده و هم در حالت دو ریسنده، پیش بینی شد و صحت نتایج با آزمایش تایید گردید. شرایط پیش بینی شده بهینه نانوالیاف موازی در حالت تک ریسنده شامل ولتاژ 19/20 ولت، غلظت محلول پلیمری 44/17 درصد وزنی، قطر جمع کننده 76/40 سانتیمترو سرعت چرخش ریسنده 1/2680 دور بر دقیقه، مقدار پیش بینی شده درصد توازی نانوالیاف پلیمری پلی اکریلونیتریل 64/87 درصد و مقدار نتیجه آزمایشگاهی 90/85 درصد و میزان خطا بین نتیجه پیش بینی شده و نتیجه آزمایشگاهی حدود 2 درصد بود و شرایط پیش بینی شده بهینه نانوالیاف موازی در حالت دوریسنده شامل ولتاژ 43/20 ولت، غلظت محلول پلیمری 56/17 درصد وزنی، قطر جمع کننده 1/39 سانتیمتر و سرعت چرخش ریسنده 2812 دور بر دقیقه، مقدار پیش بینی شده درصد توازی نانوالیاف پلیمری پلی اکریلونیتریل 82/86 درصد و مقدار نتیجه آزمایشگاهی 25/84 درصد و میزان خطا بین نتیجه پیش بینی شده و نتیجه آزمایشگاهی حدود 3 درصد بود. شرایط بهینه در حالت تک ریسنده و دوریسنده، بسیار به هم نزدیک بود. از آنجائی که شرایط بهینه برای تولید نانوالیاف با بالاترین میزان توازی هم در حالت تک ریسنده و هم در حالت دوریسنده تقریباً یکسان بود؛ لذا تعداد ریسند

الکتروریسی یکی از روش های موثر در تولید نانو الیاف پلیمری است. در روش مرسوم الکتروریسی الیاف به صورت نا منظم و بی آرایش در مقدار کم تولید می شوند. نانو الیاف تولید شده با روش متداول کاربردهای محدودی در ساخت غشاءها، پوشش زخم، فیلتراسیون، بیوحسگرها، کاتالیزورها دارد. جهت استفاده از نانو الیاف های الکتروریسی شده در کاربردهای منحصر بفرد نظیر تولید عصب مصنوعی، وسایل الکترونیکی بسیار ریز و افزایش استحکام نانو الیافها به الیاف الکتروریسی شده آرایش یافته(موازی) نیاز است. تاکنون روش های مختلفی برای تولید نانو الیاف موازی پیشنهاد شده است. تمام روش های ارئه شده دارای معایبی هستند. برای مثال نمی توان از این روش ها نانوالیاف موازی شده با طول های بلند را به دست آورد. همچنین برای تولید نانو الیاف موازی شده در سطحی گسترده دارای محدودیت می باشند. دراین تحقیق برای انجام فرایند الکتروریسی وتولید نانو الیاف با میزان هم ترازی بالا، روش جت چرخان را از طریق انتخاب بهینه طول ریسنده بهبود بخشیده ایم. برای این منظور با تغییر طول ریسنده قدرت میدان الکتریکی تغییر می کند ومنجر به تولید نانو الیاف با میزان آرایش یافتگی بالاتر و میزان تولید بیشتر می-شود. برای تغییر دادن طول ریسنده در شرایط فرآیندی یکسان با عایق کاری ریسنده، اثرات طولی ریسنده را که در میدان الکتریکی قرار می گیرد، بررسی نمودیم. همچنین در این کار سایر عوامل تاثیرگذار بر هم ترازی نانو الیاف؛ از قبیل ولتاژ، غلظت پلیمر و قطر جمع کننده مورد بررسی قرار گرفت.در بخش اول تحقیق مشاهده گردید که با تغییرطول ریسنده از32 به2/0 میلیمتر ، در ولتاژ20کیلوولت، قطرجمع کننده40 سانتیمتروغلظت محلول 17درصدوزنی، میزان موازی سازی به طورقابل توجهی افزایش یافت واز 20به 72درصد رسید. دربخش دوم برای بررسی اثر عوامل ولتاژ، قطرجمع کننده، غلظت محلول وطول عایق برموازی سازی، سرعت تولید وقطر نانوالیاف از نرم افزارطراحی آزمایشDX-7استفاده شده است. شرایط بهینه ولتاژ، قطرجمع کننده، غلظت محلول وطول عایق برای دستیابی به حداکثر درصد موازی سازی به ترتیب، 20کیلوولت، 18/42سانتیمتر، 65/15درصدوزنی و3سانتیمتر وبرای دست یابی به حداکثرسرعت تولید نانوالیاف به ترتیب، 20کیلوولت، 37/42سانتیمتر، 62/15درصدوزنی و3سانتیمتر می باشد. دراین شرایط بهینه، مقادیرآزمایشگاهی درصدموازی سازی وسرعت تو

فرآیند الکتروریسی فرآیندی ساده، بسیارسریع و قابل تنظیم برای تولید الیاف موازی وراندم از موادآلی و غیرآلی است و در سه گروه تبدیل و ذخیره سازی انرژی، فیلتراسیون و پزشکی دارای کاربردهای مختلفی می باشد. تشکیل نانوالیاف با فرایند الکتروریسی نیازمند سرعت خوراک دهی کمی ازمحلول است و این موضوع از نظر اقتصادی مانع بزرگی برای تولید تجاری نانوالیاف درمقایسه با سایر روشهای تولید می باشد [1]. دراین تحقیق بابکارگیری نیروی سانتریفیوژ به جای پمپ خوراک دهی منجر به افزایش سرعت تولید گردیده که امکان تولید تجاری نانوالیاف با استفاده از فرآیند الکتروریسی را افزایش داده ایم. ازسوی دیگر حوزه کاربرد نانوالیاف الکتروریسی شده با جهت دهی الیاف وموازی سازی آنها افزایش می یابد. تا کنون روشهای مختلفی به منظور موازی سازی نانوالیاف پیشنهاد شده است. هر کدام ازروشهای مذکور دارای نقاط ضعفهای مختلفی هستند؛ ازجمله :پایین بودن درصد موازی سازی نانوالیاف، عدم امکان تولید تجاری وعدم امکان تولید نانوالیاف با طولهای زیاد برروی یک دامنه وسیع می باشد. دراین تحقیق با بکارگیری همزمان نیروهای الکتریکی و سانتریفیوژ و اصلاح شکل متعارف جمع کننده در فرایند الکتروریسی، به طور همزمان موفق به تولید نانوالیاف بسیار طویل با درصد موازی سازی بالا و امکان تولید تجاری شده ایم. روش مذکور " روش الکتروسانتریفیوژریسی" نام دارد. پلیمر پلی کاپرولاکتون به دلیل خاصیت آبگریزی، زیست سازگاری ، زیست تخریب پذیری، غیر سمی بودن و سرعت تخریب پذیری آهسته یکی از مهمترین پلیمرهای قابل استفاده در حوزه بیوپزشکی می باشد؛ لذا حلال قابل استفاده در الکتروسانتریفیوژ پذیربودن پلیمر مذکور جهت دستیابی به نانوالیافی با سطح وتوزیع قطر یکنواخت مورد بررسی قرار گرفت. محدوده سرعت سانتریفیوژ برای تولید نانوالیاف PCL در غلظت ها، ولتاژها و قطرهای مختلفی از جمع کننده آزمایش گردید؛ سپس با استفاده از نرم افزار طراحی آزمایش اثر تغییر پارامترهای تاثیرگذارنظیر ولتاژ، قطر جمع کننده ،غلظت محلول و سرعت چرخش را برروی میزان موازی سازی و سرعت تولید بررسی نمودیم و پارامترهای بهینه جهت دستیابی به بالاترین درصد موازی سازی وسرعت تولید نانوالیاف PCL را مشخص نمودیم.

با توجه به مصرف انرژی بسیار بالا در اکثر فرایندهای کلاسیک جداسازی، توجه به گروهی از فرایندهای جداسازی معطوف شده است که بتواند عملیات جداسازی را با صرفه جویی زیاد در مصرف انرژی انجام دهد. فرایندهای غشایی، مهمترین و بارزترین این فرایندهای جایگزین میباشند. با توجه به مشکلات مربوط به عملکرد غشاهای نامتقارن در طول فرایند جداسازی که مهم ترین آن ها میزان شار عبوری و بروز پدیده گرفتگی در سطخ غشا می باشد، مطالعات و تحقیقات زیادی در این زمینه انجام شده است. یکی از مهم ترین اقدامات، استفاده از غشاهای لایه نازک ترکیبی است. با توجه به تغییر ساختار این نوع غشاها نسبت به غشاهای نامتقارن، عملکرد آن ها بسیار بهبود یافته است. هدف از انجام این تحقیق، ارزیابی عملکرد غشاهای لایه نازک ترکیبی است، که در ساختار آن ها از نانو الیاف الکتروریسی شده پلی اکریلونیتریل استفاده شده است. نتایج حاصل از انجام آزمایشهای گوناگون برای ارزیابی عملکرد این نوع غشاها در جئاسازی آب و روغن نشان میدهد عملکرد این غشاها در مقایسه با غشاهای متداول بسیار بهبود یافته است. به طوریکه علاوه بر بهبود خواص مکانیکی غشا (تحمل فشار عملیاتی بیشتر)، میزان شارعبوری از این غشاها در حدود 70% افزایش یافته است. همچنین میزان جداسازی بیشتر شده و بروز پدیده گرفتگی در این غشاها به تعویق افتاده است. به عبارت دیگر علاوه بر بهبود عملکرد غشا مدت زمان کارکرد غشا نیز بیشتر شده است. استفاده از نانو الیاف در ساختار غشاها، به علت ایجاد یک ساختار کاملاً متخلخل دارای شبکه ای از خلل و فرجها، مقاومت کمتری در برابر انتقال جرم از خود نشان داده و موجب افزایش شار میشود. همچنین با توجه به ارتباط کامل بین این حفره ها در ساختار غشاها، پدیده گرفتگی نیز به تعویق می افتد. لذا استفاده از این نوع غشاها، علاوه بر صرفه جویی قابل ملاحظه در مصرف انرژی باعث بهبود عملکرد غشاها در حین انجام فرایند جداسازی میشود.

در این تحقیق سه نمونه خشک کن تونلی، بستر سیال و بستر سیال ترکیبی با امواج مایکرو برای خشک کردن قطعات پنج نوع میوه به کار گرفته شد. تاثیرات نوع خشک کن، اثرات دما، سرعت هوا وقدرت مایکروویو در فرآیند خشک کردن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تجربی با معادله تجربی پیج، مدل شبه ایستگاهی اصلاح شده ومدل نفوذ متغیر برای توصیف فرآیند خشک کردن تطابق داده شدند. ومشخص شد که بهترین مدل برای این محصولات معادله تجربی پیج از دقت بالاتری نسبت به مدل های شبه ایستگاهی اصلاح شده و نفوذ متغیر برخوردار است . دقت در نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که نوع خشک کن ودمای خشک کردن قویترین تاثیر را در افزایش سرعت خشک کردن دارد وهمچنین برای خشک کن بستر سیال ترکیبی با امواج مایکرو، قدرت مایکروویو نیز بسیار حائز اهمیت است. در جابجایی یک خشک کن تونلی با یک خشک کن بستر سیال حدود 65 درصد زمان خشک کردن کاهش می یابد و زمان خشک کردن در بستر سیال ترکیبی با امواج مایکرو، بعضا تا 84 درصد کاهش می یابد.

گاز طبیعی فشرده تمیزترین سوخت فسیلی است که اخیراً کاربرد آن در صنعت حمل و نقل متداول شده است. مهم ترین معایب گاز طبیعی فشرده پرنشدن کامل مخزن سوخت وسایل نقلیه ی گازسوز و نیز بالا بودن هزینه های عملیاتی در ایستگاه های تولیدگاز طبیعی فشرده می باشند. بنابراین، مدل سازی و شبیه سازی فرآیند تراکم گاز طبیعی و فرآیند تزریق گاز طبیعی فشرده به درون مخزن خودرو به منظور تعیین شرایط بهینه اقتصادی برای عملکرد ایستگاه های گاز طبیعی فشرده بسیار حایز اهمیت است. در این تحقیق سعی شده است تا فرآیندهای تراکم و تزریق گاز طبیعی فشرده مدل سازی و توسط نرم افزار برنامه نویسی فرترن شبیه سازی گردد. برای مدل سازی فرآیند پرشدن سریع، مخزن خودرو به عنوان یک حجم کنترل در نظرگرفته و قوانین بقای جرم و انرژی برآن اعمال شدند. در این مدل سازی گاز طبیعی در حالت حقیقی آن در نظرگرفته شده است و برای محاسبه ی ضریب تراکم پذیری و سایر خواص ترمودینامیکی آن نظیر انرژی درونی، آنتالپی و گرماهای ویژه از معادله حالت استفاده شد. به منظور سنجش میزان اعتبار نتایج حاصل از شبیه سازی فرآیند پرشدن سریع، داده های تجربی جمع آوری شده از یک ایستگاه سوخت گیری و نتایج حاصل از شبیه سازی با یکدیگر مقایسه شدند. این مقایسه ها توافق خوبی را میان داده های تجربی و نتایج حاصل از شبیه سازی نشان دادند. بنابراین، این مدل به عنوان یک مدل تقریباً دقیق برای پیش بینی رفتار گاز طبیعی فشرده به هنگام تزریق به درون مخزن خودرو در نظر گرفته شد. به علاوه، تاثیر دمای محیط و فشار اولیه سیلندر بر فرآیند پرشدن سریع مطالعه شدند. برای محاسبه کار مصرفی کمپرسور فرآیند تراکم پلی تروپیک یک گاز واقعی در یک کمپرسور سه مرحله ای در نظر گرفته شد. به منظور سنجش میزان اعتبار نتایج حاصل از این شبیه سازی ها، داده های تجربی و نتایج حاصل از شبیه سازی با یکدیگر مقایسه شدند. این مقایسه ها توافق خوبی را میان داده های تجربی و نتایج حاصل از شبیه سازی نشان دادند. به کمک مدل های پیشنهادی فوق، کار مصرفی کمپرسور، گرمای گرفته شده از گاز در خنک کننده ها، دما و جرم نهایی گاز درون سیلندر، نسبت پرشدن و زمان فرآیند سوخت گیری درآرایش های فشاری و دمایی متفاوتی از مخازن ایستگاه محاسبه شدند. این نتیجه حاصل شد که با استفاده از ترکیب فشاری 5/20-5/14-4/9-6/4 برای مخازن ایستگاه و در دمای محی

در این پایان نامه پالایش خاک های آلوده به مواد نفتی با استفاده از فرایند کمپوستینگ هوازی مدلسازی و شبیه سازی شد. برای این منظور، سینیتک واکنش تجزیه ترکیبات آلی با موازنه جرم و انرژی روی سیستم کمپوستینگ ادغام شد. برای ارزیابی مدل از داده های تجربی گستل و همکاران که برای پالایش خاک آلوده به دیزل با استفاده از فرایند کمپوستینگ بدست آمده، استفاده شده است. در این کار تجربی یک نمونه از خاک آلوده به دیزل با استفاده از فرایند کمپوستینگ هوازی در حضور پسماند زیستی به عنوان اصلاح کننده و چیپس چوب به عنوان عامل حجم دهنده پالایش شده است. مقایسه نتایج مدلسازی با داده های تجربی نشان دهنده تطابق قابل قبول میان نتایج مدلسازی و آزمایشگاهی می باشد. با استفاده از مدل ارزیابی شده در فوق، اثر عوامل و پارامترهای مختلف تاثیر گذار بر میزان تجزیه دیزل نظیر نوع اصلاح کننده، عامل حجم دهنده، نسبت اصلاح کننده به خاک، نسبت عامل حجم دهنده به خاک، رطوبت همراه و نرخ جریان هوا روی تجزیه دیزل و نفت خام بررسی شدند. نتایج بدست آمده نشان می دهند که ماگزیمم تجزیه دیزل و نفت خام در حضور ضایعات حیاط به عنوان اصلاح کننده رخ می دهد. همچنین با اضافه کردن عامل حجم دهنده چیپس چوب میزان تجزیه دیزل و نفت خام حدود 6 درصد افزایش یافته است. همچنین با استفاده از نتایج بدست آمده توسط مدل ریاضی مدل هوشمند شبکه عصبی برای فرایند فوق توسعه داده شد. به منظور تعیین شرایط بهینه برای تجزیه حداکثر هیدروکربنها از الگوریتمهای بهینه سازی ژنتیک و توده ذرات در هر دو مدل ریاضی و هوشمند استفاده شد. با استفاده از این الگوریتمها مقادیر بهینه برای بیشینه تجزیه دیزل و نفت خام توسط فرایند کمپوستینگ بدست آمد. ماگزیمم تجزیه دیزل برابر با 475/90 درصد در میزان رطوبت 119/63 درصد و نرخ جریان m3/day kg BVS 5306/0 و نسبت ترکیب ضایعات حیاط و چیپس چوب به خاک 656/4 بدست آمد و ماگزیمم تجزیه نفت خام برابر با 757/88 درصد در میزان رطوبت 121/63 درصد و نرخ جریان m3/day kg BVS 5323/0 و نسبت ترکیب ضایعات حیاط و چیپس چوب به خاک 503/4 بدست آمد.

الکتروریسی یکی از ساده ترین و موثرترین تکنیک های تولید نانوالیاف پلیمری است. یکی از مشکلات مهم در روش الکتروریسی متداول، تولید نانوالیاف نامنظم و بی آرایش است که کاربرد نانوالیاف را محدود می کند. برای غلبه بر این مشکل، روش های مختلفی به منظور آرایش دادن به الیاف تولیدی پیشنهاد شده است. کلیه روش هایی که تاکنون ارائه شده اند دارای نقطه ضعف های مختلفی هستند. یکی از مهمترین نقطه ضعف های موجود، درصد پایین توازی نانوالیاف تولیدی است که تقریباً می توان گفت وجه مشترک تمام روش های ارائه شده است. همچنین در اکثر روش های پیشنهاد شده قبلی امکان تولید پیوسته نانوالیاف با طول های زیاد بر روی یک دامنه وسیع وجود ندارد. در این تحقیق با اصلاح شکل جمع کننده متداول الکتروریسی، موفق به تولید نانوالیاف بسیار آرایش یافته و منظم شده ایم. در این روش نوین الکتروریسی که آن را تکنیک "جت چرخان اصلاح شده" نامیده ایم؛ از دو استوانه توخالی هم مرکز با قطرهای مختلف به عنوان جمع کننده نانوالیاف استفاده شده است. ریسنده نیز به طور عمودی در مرکز استوانه ها و در میانه ارتفاع استوانه داخلی قرار دارد. وجود استوانه خارجی، شدت میدان الکتریکی را در محدوده باریکی بر روی سطح استوانه داخلی افزایش می دهد و در نتیجه نانوالیاف آرایش یافته و منظم تولید می شوند. در این تحقیق، اثر تغییر پارامترهای تاثیر گذار نظیر ولتاژ، قطر استوانه داخلی، قطر استوانه خارجی و ارتفاع استوانه داخلی را بر روی میزان توازی نانوالیاف بررسی نمودیم. حداکثر درصد توازی نانوالیاف تولیدی با روش جت چرخان اصلاح شده، 8/81% بدست آمده است. تولید چنین نانوالیاف بسیار آرایش یافته و منظم در هیچ یک از روش های پیشنهاد شده قبلی برای موازی سازی نانوالیاف بدست نیامده است.

تعادل مایع-بخار محلول های مختلف پلیمری مورد بررسی قرار گرفت. فعالیت حلال های آب دو بار تقطیر، استونیتریلف متانول، اتانول و 2-پروپانول در محلول هایی از پلی اتیلن گلیکول (PEG) با جرم های مولکولی 400، 200، 6000 g.mol-1، پلی اتیلن گلیکول مونو متیل اتر (PEGMME) با جرم مولکولی g.mol-1، پلی پروپیلن گلیکول (PPG) با جرم مولکولی g.mol-1 400، در دماهای 298/15، 303/15، 308/15 و 318/15 کلوین، با استفاده از روش ایزوپستیک و اسمومتری (VPO) اندازه گیری شد.