فرانک اخلاقیان طاب

رشد جمعیت جهان، صنعتی شدن و پیشرفت‌های فنی تقاضا برای انرژی را افزایش داده است. منابع محدود سوخت‌های فسیلی و مشکلات آن‌ها مثل آلودگی هوا، انتشار گازهای گلخانه‌ای و متعاقبا گرم شدن کره زمین، به تلاش‌ها برای یافتن منبع انرژی جدید افزوده است. بیودیزل سوختی تجدیدپذیر و جایگزینی مناسب برای سوخت‌های فسیلی است. متداول‌ترین روش برای تولید بیودیزل ترانس استریفیکاسیون است که در این پژوهش مورد استفاده قرار گرفته است. در این کار، کاتالیست ناهمگن اکسید پتاسیم نشانده شده بر روی کربن فعال از خاک اره و با روش پیرولیز سنتز شد. کاتالیست سنتز شده به وسیله روش‌های FTIR، SEM، XRD، ASAP و TGA مورد شناسایی قرار گرفت. اثرات شرایط عملیاتی سنتز بیودیزل به وسیله کاتالیست K2O/Carbone active شامل دما و زمان واکنش، مقدار متانول به روغن و مقدار کاتالیست به وسیله نرم افزار طرح آزمایش نسخه 11 بررسی شدند. شرایط عملیاتی بهینه به این صورت تعیین شدند: دمای واکنش ℃ 65، زمان h 6، نسبت مولی متانول به روغن 5/1:19، مقدار کاتالیست wt% 5/3. در این شرایط بازده سنتز بیودیزل 67/98% از روغن آفتابگردان، 27/93% از روغن پسماند آشپزی و 67/93% از روغن جلبک اسپیرولینا به دست آمد. ویژگی‌های بیودیزل سنتز شده با استانداردهای ASTM D6751 و EN 14214 مطابقت داشت.

پساب حاوی آنتی بیوتیک ها موجب مشکلات محیط زیستی و مقاومت داروئی میشود، و ورود آن به منابع آبی مشکل جدی شده است. در این کار، برای حذف تتراسایکلین از آب، از فتوکاتالیست RGO2/SnO تحت تابش نور مرئی استفاده شده است. اکسیدگرافن کاهش یافته به وسیله روش هامرز تهیه و با اکسید قلع تقویت شد. فتوکاتالیست RGO2/SnO به وسیله تکنیک های FTIR ، XRD، TEM، SEM، PL، و DRS تعیین مشخصات شد. تصاویر SEM و TEM ورقه های گرافن را نشان دادند. نتایج PL مشخص کرد که حداکثر باز ترکیب الکترون - حفره در طول موج تابش نور nm 394 اتفاق می افتد. نرم افزار طراحی آزمایش برای بررسی اثرات شرایط عملیاتی و بهینه کردن آنها به کار برده شد. شرایط عملیاتی شامل مقدار کاتالیست، غلظت اولیه محلول تتراسایکلین، و pH بودند. فتوکاتالیست RGO2/SnO تحت تابش نور لامپ های LED، تنگستن، و ماوراء بنفش؛ و نور خورشید فعال بود. سینتیک تجزیه نوری تتراسایکلین تعیین شده و از مرتبه دوم پیروی می کرد. نتایج این کار با سایر کارها مقایسه و نشان داده شد که بازده RGO2/SnO بهتر بوده و مزایائی مثل زمان کوتاه فرایند، مقدار مصرف کم فتوکاتالیست، و فعال بودن تحت تابش نور مرئی را داشت. حداکثر بازده تجزیه تتراسایکلین 92 % بود که در شرایط عملیاتی غلظت اولیه محلول تتراسایکلین ppm 5 ، مقدار فتوکاتالیست L/g 4، و زمان min 10 تحت تابش نور مرئی لامپ LED به دست آمد.

متانول یکی از مهم ترین محصولات با ارزش حاصل از تبدیلات گاز طبیعی است و تبدیل متانول به هیدروکربن های مختلف گام مهمی در فرآیند های تبدیلات گاز طبیعی به حساب می آید. یکی از مهم ترین زیرمجموعه های این فرآیند ها تبدیل کاتالیستی متانول به آروماتیک هاست. در کار حاضر به منظور تولید آروماتیک ها از متانول، نانو زئولیت های HZSM-5 با سه نسبت سیلیس به آلومینای 50، 100 و 250 به عنوان کاتالیست مورد استفاده قرارگرفتند. آنالیزهای XRD، XRF، EDAX-Map، FESEM، FT-IR، ASAP و NH3-TPD برای شناسائی کاتالیست به کار رفتند. نتایج XRD حاکی از وجود دستگاه بلوری مونوکلینیک برای زئولیت ها دارد. آنالیزهای XRF و EDAX به خوبی نسبت سیلیسیم به آلومینیوم 50، 100 و 250 و فراوانی عناصر موجود در زئولیت ها را نشان دادند. تصاویر FESEM ساختار متخلخل کروی و بیضی شکل دانه های زئولیت را نشان داد. نتایج FT-IR نیز ساختار و پیوند های زئولیت ها را تعیین و گونه های شیمیائی آن ها را اندازه گیری کرد. آنالیز NH3-TPD میزان قدرت اسیدی زئولیت ها را بررسی کرد و نشان داد که زئولیت با نسبت سیلیسیم به آلومینیوم 50 بالاترین میزان قدرت اسیدی را نسبت به دو زئولیت دیگر دارد.آنالیز کروماتوگرافی گازی-طیف سنجی جرمی از محصول مایع تولید شده، تشکیل ترکیبات آروماتیکی را تائید کرد. نتایج بررسی انتخاب بهترین کاتالیست نشان داد، بهترین نسبت سیلیسیم به آلومینیوم برای تولید بالای آروماتیک ها نسبت 50 بود. اثرات عوامل دما، مقدار کاتالیست، دبی متانول و دبی نیتروژن توسط نرم افزار طراحی آزمایش نسخه 11 بررسی و بهینه شدند. شرایط عملیاتی بهینه منتخب که به کمک این نرم افزار و خارج از محدوده طراحی آزمایش تعیین شدند و در آن دما 480 درجه سانتیگراد، مقدار کاتالیست 13/0 گرم، دبی متانول 03/0 میلی لیتر بر دقیقه، دبی نیتروژن 5/7 سانتیمتر مکعب بر دقیقه و زمان 60 دقیقه بود. نتایج نشان داد در این شرایط مقدار متانول موجود در نمونه مورد اندازه گیری محصول در کمترین مقدار 6/121 میکرومول و مقدار BTX در بالاترین مقدار 6878 میکرومول بودند. اثرات GHSV،WHSV و زمان فعالیت با روش تک عاملی بررسی شدند و نتایج آنها نشان داد که برای داشتن مقدار BTX بالا و متانول پایین GHSV و WHSV و زمان فعالیت باید در محدوده پایین قرار داشته باشند. نتایج این پژوهش میزان تولید بالای آروماتیک ها در شرایط عملیاتی بهینه را با استفاده از نانو زئولیت HZSM-5 نشان داد.

توجه جهانی به علت منابع روبه پایان سوخت های فسیلی، مشکلات تغییرات آب و هوائی، و آلودگی محیط زیست به سمت انرژی های تجدیدپذیر جذب شده است. بیودیزل به علت ماهیت پاک، تجدیدپذیری، و بازده احتراق بالا یک جایگزین مناسب برای سوخت های فسیلی است. یکی از روش های تولید بیودیزل، ترانس استریفیکاسیون است که در این پژوهش، مورد استفاده قرار گرفته است. در این کار، کاتالیست ناهمگن بر پایه گرافن استفاده شد. در اولین بخش این کار، اکسید گرافن کاهش یافته از گرافیت و به وسیله روش هامرز تولید و پتاسیم بر روی آن نشانده شد. کاتالیست سنتز شده به وسیله تکنیک های FTIR ، SEM ، ASAP ، XRD ، TGA ، Raman ، و TEM تعیین مشخصات شد. اثرات شرایط عملیاتی تولید بیودیزل با استفاده از کاتالیست K2O/RGO شامل نسبت مولی متانول به روغن، مقدار کاتالیست، دما، و زمان با روش طرح آزمایش بررسی و بهینه شدند. در بخش بعدی، گرافن به وسیله روش پیرولیز از خاک اره تهیه شد. ویژگی ها و ساختار گرافن های سنتز شده به وسیله تکنیک های FTIR ، Raman ، SEM ، ASAP ، XRD ، UV-VIS DRS ، و TEM بررسی شدند؛ که با گرافن سنتز شده از روش هامرز مطابقت داشت. پتاسیم بر روی گرافن های سنتز شده نشانده شد، و در تولید بیودیزل از روغن های آفتابگردان و پسماند آشپزی به کار برده شدند. ویژگی های بیودیزل های تولید شده در توافق با استانداردهای ASTM D6751 و EN 14214 بود. حداکثر بازده تولید بیودیزل تولید شده 45/98 % بود که به بوسیله کاتالیست K2O/RGO و استفاده از روغن آفتابگردان در شرایط عملیاتی نسبت مولی متانول به الکل برابر با 5/19، مقدار کاتالیست wt.% 2، دمای °C 70، و زمان h 5/8 به دست آمد.

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.

رنگ ها از طریق صنایع نساجی، رنگ ، داروئی، و کاغذ سازی وارد محیط زیست شده و موجب آلودگی منابع طبیعی ازجمله رودخانه ها می شوند. روش فتوکاتالیستی، روشی است که آلاینده آلی رنگی را به دی اکسید کربن و آب تجزیه می کند. در این کار، فتوکاتالیست CuO/TiO2 برای تصفیه پساب رنگی رودآمین بی استفاده شد. فتوکاتالیست CuO/TiO2 با روش سونوشیمیائی ساخته شد. نانوسیم های TiO2 بوسیله روش هیدروترمال برروی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم P25 دی گوسا رشد داده شدند. ابتدا؛ بار اکسید مس، و سپس دمای تکلیس فتوکاتالیست CuO/TiO2 بهینه شدند. فتوکاتالیست CuO/TiO2 بهینه شده با روش های ICP، XRD ، FTIR ، ASAP ، SEM ، EDAX، TEM، DRS ، و PL تعیین مشخصات شد. تصاویر SEM نانوسیم های دی اکسید تیتانیوم را نشان دادند، و وجود ذرات اکسید مس را نیز تائید کردند. از روش باکس-بنکن و نرم افزار طراحی آزمایش DX-11 برای بررسی اثر پارامترهای عملیاتی شامل غلظت اولیه محلول رودآمین بی، pH ، شدت لامپ، و مقدار فتوکاتالیست استفاده شد. حداکثر بازده بدست آمده بوسیله فتوکاتالیست CuO/TiO2 در حذف رودآمین بی 91 % بود؛ که در شرایط عملیاتی یک لیترپساب با غلظت اولیه mg/L 10، pH برابر9 ، مقدار فتوکاتالیست mg/L125، توان لامپ W 15 به مدت min 120 تحت تابش پرتوماوراء بنفش بود. فتوکاتالیست CuO/TiO2 تحت تابش نور مرئی نیز فعال بود.

مواد آلی دسته ائی از آلاینده های اصلی آب هستند. در آلاینده آلی، مواد آلی طبیعی (NOM) به علت واکنش با کلر و تشکیل مواد جانبی ضد عفونی کننده (DPBs)، که باعث بروز بیماری سرطان در انسان می شوند، از اهمیت ویژه ای در تصفیه آب برخوردار هستند. در این پژوهش، سیم های مسی با قلع پوشش داده شده و برای تجزیه ی نوری مواد آلی طبیعی استفاده شدند. برای پوشش دادن سیم های مسی، روش غوطه وری مورد استفاده قرار گرفت و مقدار قلع بر روی سیم های مسی بوسیله بکار بردن محلول 7 درصد وزنی از نمک قلع بهینه شد. برای شناسائی فتوکاتالیست های آماده شده روش های XRD، ICP، SEM، ASAP، DRS، و EDAX بکار برده شدند. فتوکاتالیست بهینه، SnO2/CuO/Cu نامیده شد. برای فتوکاتالیست بهینه شده SnO2/CuO/Cu اثرات شرایط عملیاتی مثل pH، زمان، مقدار فتوکاتالیست و غلظت اولیه محلول اسید هیومیک مورد بررسی قرار گرفتند. فتوکاتالیست SnO2/CuO/Cu تحت تابش های نور ماوراء بنفش، لامپ تنگستن، لامپ ال ای دی و نور خورشید فعال بود. حداکثر بازده تجزیه اسید هیومیک توسط فتوکاتالیست SnO2/CuO/Cu درشرایط عملیاتی، غلظت اولیه محلول اسید هیومیک برابر با ppm90، اندازه فتوکاتالیست cm 7 ، حجم محلول 100 میلی لیتر، pH محلول برابر با 7 و مدت زمان 30 دقیقه به مقدار 23/87 % بدست آمد. همچنین از فتوکاتالیست SnO2/CuO/Cu برای تصفیه نمونه های حقیقی آب سد سنندج و محلول کود هیومات مایع استفاده شد که بترتیب بازده های حذف 1/80 % و 78/78 % بدست آمدند.

امروزه، کشورهای زیادی سعی در تولید بیودیزل از روغن های گیاهی و حیوانی دارند تا بر بحران کاهش منابع سوخت های فسیلی، و آلودگی های ناشی از آنها غلبه کنند. دراینکار، برای تولید بیودیزل از روغن های آفتابگردان و پسماند آشپزی از روش ترانس استریفیکاسیون استفاده می شود. کاتالیست مغناطیسی K compounds/Fe3O4 که بوسیله روش سل-ژل تهیه شده بود، استفاده شد. مقدار پتاسیم کاتالیست بهینه شد. دمای بهینه تکلیس °C 550 تعیین شد. تکنیک هائی شامل XRD، XRF ، FTIR ، EDAX ، SEM ، ASAP ، و VSM برای شناسائی کاتالیست K compounds/Fe3O4 بکار برده شدند. نتایج XRD ، تشکیل KFeO2 و Fe3O4 را تائید کردند. تصاویر SEM ساختار متخلخل کاتالیست را نشان دادند. آنالیز GC-mass تشکیل متیل استرهای اسید چرب یا بیودیزل را تائید کردند. اثرات پارامترهای عملیاتی شامل دمای راکتور، مفدار کاتالیست، مقدار متانول، و زمان بررسی و بهینه شدند. در شرایط عملیاتی بهینه، دمای راکتور °C 65 ، مقدار کاتالیست wt.% 5، نسبت مولی متانول به روغن 12، و زمان 8 ساعت، حداکثر بازده تولید بیودیزل به روغن آفتابگردان 28/96 % و به روغن پسماند آشپزی 05/ 84 % بود.

امروزه صنایع مدرن مانند اتومبیل سازی، آبکاری فلزات، باطری سازی، نساجی، صنایع شیمیائی، داروسازی، پالایشگاهی، و استخراج از معادن پساب های حاوی فلزات سمی مثل سرب، جیوه، کادمیم، کبالت، و کروم را در محیط زیست تخلیه می کنند. این فلزات سنگین مشکلات محیط زیستی متعددی را ایجاد می کنند. بنابراین؛ حذف فلزات سنگین از پساب ها مهم است. در حال حاضر، روش های متعددی برای حذف فلزات سنگین از محیط آبی وجود دارد که شامل تبادل یونی، فیلتراسیون غشائی، جذب سطحی، و انعقاد و ته نشینی هستند. اغلب، این روش ها گران قیمت، با هزینه سرمایه گذاری بالا، و راندمان حذف پائین هستند. جیوه یکی از فلزات سنگین سمی است که حتی در غلظت هائی بسیار کم در محیط زیست خطرناک است. هدف از این پژوهش، حذف جیوه از محلول های آبی با روش جذب سطحی است. ابتدا؛ از جاذب ارزان قیمت، و در دسترس کاه گندم استفاده شد. در مرحله بعد، حذف جیوه با کمک نانوذرات مغناطیس آهن-منگنز (Fe-Mn MNP) و جاذب مرکب کاه گندم/Fe-Mn MNP بررسی شدند. ساختار جاذب مرکب کاه گندم تقویت شده با نانوذرات مغناطیس آهن-منگنز بهینه با استفاده از روش های ICP ، FTIR ، XRD ، VSM ، ASAP و SEM مورد بررسی قرار گرفت. اثر متغیرهای شرایط عملیاتی مثل pH (8-2)، زمان تماس (min 120-0)، مقدار جاذب (g/100 mL 1-05/0)، غلظت جیوه در پساب (ppm 50-10)، و دما (°C 65-25) در جذب سطحی مورد بررسی قرار گرفت. افزایش pH مقدار جذب سطحی را بهبود می بخشد، که علت آن همراهی پدیده ته نشینی با جذب سطحی است. بررسی های ترمودینامیکی در مورد جذب سطحی جیوه بر روی کاه گندم، Fe-Mn MNP، و جاذب مرکب کاه گندم/Fe-Mn MNP فرآیندی گرماگیر را نشان داد. سینتیک شبه مرتبه دوم برای هر سه جاذب (کاه گندم، Fe-Mn MNP ، و جاذب کاه گندم/Fe-Mn MNP ) با داده های تجری برازش بهتری داشتند. مدل لانگمویر در مورد هرسه جاذب (کاه گندم، Fe-Mn MNP ، و جاذب کاه گندم/Fe-Mn MNP ) با داده های تجربی تطبیق بیشتری داشتند. حداکثر جذب سطحی در مورد کاه گندم mg/g 17/27، در Fe-Mn MNP برابر mg/g 25/52 ، و در جاذب ترکیبی کاه گندم/Fe-Mn MNP برابر 24/45 بود.

امروزه، رشد سریع جمعیت، توسعه صنعت، افزایش تقاضا برای انرژی، نوسانات قیمت نفت، گرم شدن کره زمین به علت انتشار گازهای گلخانه ای، آلودگی محیط زیست، و کاهش ذخایر سوخت های فسیلی جستجو برای منابع جدید انرژی را ضروری ساخته اند. یکی از منابع با ارزش جایگزین سوخت های فسیلی، بیودیزل است. در اینکار، به منظور تولید بیودیزل کاتالیست مرکب نانوساختار K compounds/Al2O3 به وسیله روش سل-ژل احتراقی اوره سنتز شد و در ترانس استریفیکاسیون روغن آفتابگردان و پسماند روغن پخت و پز بکار برده شد. آنالیزهایی مانند XRF، ICP، XRD، FESEM، FTIR، ASAP و TGA برای شناسایی کاتالیست سنتز شده، بکار برده شدند. تصاویر FESEM نشان داد که نمونه سنتز شده با روش سل-ژل احتراقی دارای ساختار متخلخلی است. آنالیز XRD نشان داد که کاتالیست سنتز شده ساختار آمورف دارد. تعیین مساحت سطح ویژه و اندازه منافذ متخلخل کاتالیست سنتز شده با آنالیز ASAP انجام گرفت. آنالیز GC-mass بیودیزل تولید شده، تشکیل متیل استرها را تائید کرد. اثرات شرایط عملیاتی مختلف مانند نسبت مولی متانول به روغن، مقدار کاتالیست، دمای واکنش، و زمان به وسیله نرم افزار طراحی آزمایش DX-11 بررسی و بهینه شدند. شرایط عملیاتی بهینه برای تولید بیودیزل نسبت مولی متانل به روغن 17:1، مقدار کاتالیست 25/8 درصد وزنی، دمای 70 درجه سانتی گراد و مدت زمان 7 ساعت تعیین شد. در این شرایط بازده تولید بیودیزل برای روغن آفتابگردان 74/88 %، و برای پسماند روغن پخت و پز 01/82 % بود. ویژگی های بیودیزل تولید شده مانند دانسیته، ویسکوزیته، نقطه ابری شدن، نقطه ریزش، عدد اسیدی و عدد ستان اندازه گیری و با استانداردها مقایسه شدند. نتایج این پژوهش، تولید بیودیزل با بازده و کیفیت بالا را نشان داد.

در کشور ایران، مصرف 26 میلیون کیلوگرم در سال علف کش و آفت کش در سال های 85 و 86 گزارش شده است. این تهدیدی یرای کیفیت و سلامتی منابع آب و مصرف است. روش های مختلفی برای جداسازی علف کش ها و آفت کش ها از آب وجود دارد. تجزیه نوری کاتالیستی ناهمگن یکی از این روش هاست. در این پژوهش، فتوکاتالیست مغناطیسی هسته/پوسته Fe3O4@FexCuyWzOt بوسیله روش هم رسوبی سنتز شد، برای جداسازی اسید 2 و4 دی کلروفنوکسی استیک (2 و 4 دی) از آب بکار برده شد. 2 و 4 دی یکی از قدیمترین و متداولترین علف کش هاست. فرمولاسیون فتوکاتالیست بهینه بوسیله روش های سطح پاسخ و طرح آزمایش باکس بهنکن بهینه شد. سپس فرمولاسیون فتوکاتالیست بهینه بوسیله روشXRF تعیین شد: 3.32%Fe3O4@96.58%Fe1.34Cu0.54W0.007O2.53. روش های FTIR، XRD، SEM، TEM، VSM،EDX، ASAP، و PL برای شناسائی فتوکاتالیست بکار برده شدند. در قسمت بعدی اینکار، اثرات شرایط عملیاتی شامل غلظت و pH اولیه محلول 2 و 4 دی و مقدار فتوکاتالیست بوسیله روش های سطح پاسخ و طرح مرکب مرکزی بررسی شدند. شرایط عملیاتی بهینه نیز تعیین شد: 8= pH، غلظت اولیه 2 و 4 دی mg/L10، مقدار فتوکاتالیست g/100ml14/0؛ تجزیه نوری 2و4 دی در این شرایط 90% بود. فعالیت فتوکاتالیست 3.32%Fe3O4@96.58%Fe1.34Cu0.54W0.007O2.53 برای تجزیه نوری 2 و 4 دی تحت تابش نور LED و همچنین نور خورشید نیز قابل توجه بود.

امروزه، مواد داروئی به عنوان یکی از آلاینده های اصلی آب در نظر گرفته می شوند. در میان مواد داروئی، آنتی بیوتیک ها به علت ساختار پیچیده، و خاصیت ضد باکتریائی با روش های متداول و تصفیه معمولی قابل جداسازی از آب نیستند. تتراسایکلین، یکی از آنتی بیوتیک هائی است که برای معالجه عفونت های انسانی و حیوانی به کار برده می شود. تجزیه فتوکاتالیستی، یکی از روش های موثری است که برای جداسازی آنتی بیوتیک ها از آب به کار برده می شود. در این پژوهش، ورق های برنجی با لانتانیوم، نیکل، و تنگستن پوشش داده شدند، و برای تجزیه نوری پساب تتراسایکلین از آب به کار برده شدند. ورق های برنج به وسیله لانتانیوم، نیکل، و تنگستن؛ با روش غوطه وری پوشش داده شدند. ورق های پوشش داده شده تکلیس شدند تا نانوسیم ها رشد کنند، و فلزات (La ، Ni ، و W ) به نانوسیم ها جوش خوردند. مقدار La ، Ni، و W بر روی فویل های برنج بهینه شدند. فتوکاتالیست های آماده شده به وسیله تکنیک های SEM ، EDAX ، MAP ، PL ، ASAP ، ICP ، XRD ، و DRS شناسائی شدند. نتایج نشان دادند که اکسید لانتانیوم/برنج فتوکاتالیست بهتری از اکسید نیکل/برنج، و اکسید تنگستن/برنج است. برای فتوکاتالیست اکسید لانتانیوم/برنج، شرایط عملیاتی مثل pH، زمان، و غلظت اولیه محلول تتراسایکلین به وسیله نرم افزار طراحی آزمایش (Ver. 10) مدلسازی، و بهینه شدند. فتوکاتالیست اکسید لانتانیوم/برنج تحت تابش نور ماوراء بنفش، ال ای دی، و خورشید فعال بود. حداکثر بازده فتوکاتالیست اکسید لانتانیوم/برنج 07/89 % بود، که با ورق فتوکاتالیست با ابعاد cm3 × cm1، با pH 10، غلظت اولیه تتراسایکلین ppm 5، mL 100 پساب و مدت 120 دقیقه تحت تابش نور ماورا بنفش بدست آمد.

وجود فلزات سنگین در آب موجب مشکلات جدی برای سلامتی انسان و سایر موجودات زنده می شود. جذب سطحی یکی از روش های حذف آلاینده ها از آب و پساب است. بیوجاذب ها که معمولا پسماندهای کشاورزی هستند و ارزان قیمت و در دسترس اند، می توانند به عنوان راهکاری کارآمد برای حذف فلزات سنگین به کار روند. در این کار، برای حذف آهن(III) از بیوجاذب هسته خرما، و برای حذف کروم (IV)از هسته خرما، مگنتیت(〖Fe〗_3 O_4) و هسته خرمای مغناطیسی شده استفاده شد. نتایج حذف آهن(III) با هسته خرما، جذب سطحی گرماگیر را نشان داد که از مدل لانگمویر پیروی می کرد و حداکثر ظرفیت جذب سطحی mg/g 5/10 بود. سینتیک جذب سطحی بسیار سریع بود و در حدود min 30 به تعادل رسید. سینتیک جذب سطحی از مدل شبه مرتبه دوم پیروی می کرد. سپس، جذب سطحی کروم(VI) توسط جاذب های هسته خرما، مگنتیت و هسته خرمای مغناطیسی شده بررسی شد. در همه موارد جذب سطحی ماهیت گرماگیر داشت. جذب سطحی کروم(VI) از مدل لانگمویر پیروی می کرد که حداکثر جذب سطحی در جاذب های هسته خرما، مگنتیت و هسته خرمای مغناطیسی شده به ترتیب 66/0، 5/10 و mg/g 88/2 بود. سینتیک جذب سطحی کروم(VI) توسط جاذب ها از مدل شبه مرتبه دوم پیروی می کرد. نتایج نشان دادند که هسته خرما جاذب خوب و ارزان قیمتی برای حذف آهن(III) و جاذب هسته خرمای مغناطیسی شده، جاذب خوبی برای حذف کروم(VI) از آب است. خاصیت مغناطیسی جاذب سنتز شده موجب جداسازی آسان آن از آب می شود.

آلاینده هائی مثل پساب های داروئی اثرات خطرناکی بر محیط زیست دارند؛ بنابراین، جداسازی این آلاینده های آلی از پساب ها موضوع اصلی خیلی از تحقیقات جدید است. در اینکار، نانوسیم های اکسید روی تقویت شده با اکسید مس، اکسید سریم بعنوان فتوکاتالیست برای تجزیه فتوکاتالیستی محلول آبی سیپروفلوکساسین بکار برده شد. ابتدا، نرم افزار طرح آزمایش (نسخه 10)، روش سطح پاسخ، و طرح مرکب مرکزی برای بهینه کردن مقدار مس و سریم بر روی پایه اکسید روی بکار برده شد. فتوکاتالیست بهینه شده بوسیله ICP ، XRD، EDAX ، MIP ، SEM شناسائی شد. نتیجه ICP ترکیب درصد فتوکاتالیست بهینه را نشان می دهد: ZnO71/97/ CuO24/2/CeO204/0 فازهای کریستالی اکسید روی (ورتزایت)، اکسید مس (منوکلینیک)، و اکسید سریوم (کیوبیک) بوسیله XRD تعیین شدند. تصاویر SEM ، اکسید مس، اکسید سریوم را بر روی سطح ورق روی که نانوسیم اکسید روی بر سطح آن رشد کرده بود، را نشان می دهند. شرایط عملیاتی آزمایش های ناپیوسته مثل مقدار فتوکاتالیست، pH محلول، و زمان بوسیله نرم افزار طرح آزمایش (نسخه 10) مدل و بهینه شدند. تجزیه و تحلیل آماری تطبیق خوب پیش بینی های مدل با داده های تجربی را نشان داد. نتایج تجربی نشان داد که تجزیه فتوکاتالیستی محلول سیپروفلوکساسین از سینتیک مرتبه دوم پیروی می کند. ml100 از محلول سیپروفلوکساسین با غلظت ppm 10 و pH محلول 7 با بکار بردن چهار قطعه از فتوکاتالیست ZnO71/97/ CuO24/2/CeO204/0 تحت تابش پرتو UV بعد از min 90 تجزیه شد و راندمان جداسازی 9/88٪ بود.

امروزه، توجه زیادی به نانو ذرات مغناطیسی بعلت ظرفیت جذب سطحی و مساحت سطح بالا شده است. در این پژوهش، اثر پوشش دادن ذرات مغناطیسی اکسید آهن بوسیله اکسید کبالت برای جدا کردن Cr(VI) از آب بررسی شده است. نانوذرات مغناطیس هسته/پوسته Fe3O4/CoO بوسیله روش همرسوبی ساخته شد. مقدار بار اکسید کبالت (II) اثر مهمی بر جذب سطحی Cr(VI) دارد، پس ابتدا مقدار اکسید کبالت بهینه شد. روش های XRD ، ICP ، FTIR ، ASAP ، SEM و TEM برای تعیین مشخصات جاذب بکار برده شدند. تجزیه شیمیائی جاذب بوسیله ICP انجام شد و برابر (41٪)CoO/ (59٪)Fe3O4 بدست آمد. اثرات شرایط عملیاتی مثل غلظت اولیه محلول کروم، مقدار جاذب، pH ، و زمان بررسی شدند. بازده جذب سطحی 04/89 بوسیله 5/1 گرم از جاذب در 100 میلی لیتر محلول کروم با غلظت 50 میلی گرم در لیتر در pH برابر3 و بعد از 24 ساعت بدست آمد. مدل جذب سطحی لانگمویر برازش بهتری با داده های تجربی داشت. مطالعه سینتیکی جذب سطحی Cr(VI) نشان داد که از مدل شبه مرتبه دوم پیروی می کند.

جذب دی اکسید کربن (CO2) از مخلوط آن با گاز نیترو›ن به محلول آبی مونواتانول آمین (MEA) در میکروراکتور بوسیله دینامیک سیالات محاسباتی بررسی شد. فرآیند ناپایا در نظر گرفته شد. نرم افزارهای گمبیت و فلوئنت برای شبیه سازی استفاده شدند. ابتدا هیدرولیک میکروراکتور بوسیله جریان های آب و هوا بررسی شد. معاذلات موازنه مومنتوم و گرما برای شبیه سازی به کار برده شدند. نتایج، الگوی حلقوی جریان های آب و هوا را به خوبی نشان داد. ضخامت لایه مایع اطراف فاز گاز با نتیجه معادله تجربی توافق خوبی داشت. سپس معادلات موازنه مومنتوم، گرما و جرم همراه با واکنش شیمیائی در شطح تماس گاز-مایع برای بررسی جذب دی اکسیدکربن در میکروراکتور بکار برده شدند. دوباره، الگوی حلقوی جریان ها قابل مشاهده بود. نتایج شبیه سازی جداسازی CO2 با محلول آبی مونواتانول آمین با نتایج تجربی تطبیق داشت. اثرات پارامترهای ابعاد میکروراکتور، غلظت MEA ، دما و فشار بر روی میزان تبدیل CO2 نیز مورد بررسی قرار گرفتند.

آب، مهم ترین ماده برای اغلب موجودات زنده است. آلودگی منابع آبی می تواند مشکلات بحرانی، برای رشد و سلامت موجودات زنده ایجاد کند. حضور فسفات در آب، مسئول پدیده ی اوتروفیکاسیون است. رشد جلبک ها اکسیژن محلول (DO) در آب را کاهش می دهد. DO ناکافی در آب، یکی از مشکلات کیفیت آب است. در مطالعه برای حذف فسفات، نانوذرات هسته/پوسته ی Mn(x)Zn(y)Fe(3-x-y)O4/Fe3O4 با روش هم رسوبی در حضور گاز نیتروژن سنتز شدند. فرمولاسیون نانوذرات هسته/پوسته با استفاده از روش D-Optimal در بسته ی روش سطح پاسخ بهینه سازی شد. فرمولاسیون بهینه برای نانوذرات هسته/پوسته Mn0.6Zn0.49Fe1.91O4/Fe3O4 به دست آمد. نانوذرات هسته/پوسته با آنالیزهای FTIR، XRF، XRD، ASAP، TEM، SEM، AGFM تعیین مشخصات شد. پارامترهای مهم عملیاتی مانند pH، غلظت اولیه ی محلول و غلظت جاذب برای بیشینه کردن درصد حذف فسفات با استفاده از طراحی مرکب مرکزی (CCD) در روش سطح پاسخ بهینه سازی شدند. بهینه ی سازی شرایط عملیاتی، 4pH= ، mg/L 50 C0= و (mL50/g) 81/0 =غلظت جاذب بودند. ایزوترم شیمیائی به خوبی با معادله ی لانگمویر، توصیف می شد. تحلیل های ترمودینامیکی اشاره داشتند که فرآیند جذب شیمیائی در طبیعت خود گرما گیر و خودبخود بوده است. داده های سینتیکی با معادله ی شبه درجه ی دوم بهتر توصیف می شدند.

پساب های حاصل از صنایع نساجی، صنعت چرم و داروسازی بدلیل اینکه حاوی آلاینده های آلی مانند مواد رنگزاهستند، در سرتاسر دنیا مشکلاتی جدی به شمار می آیند این پساب ها منبع عمده ای برای آلودگی محیط زیست از نظر طیف وسیع آلاینده ها و پیچیدگی ساختار هستند. رودامین بی با فرمول شیمیایی C28H31N2O3Cl یک رنگ سنتزی است که در دسته رنگ های زانتن قرار می گیرد. پودر بنفش مایل به قرمزی است که در صنعت نساجی، صنعت چرم، داروسازی، در ساخت قرص و کپسول ها و به عنوان رنگ افزودنی در لوازم آرایشی به کار می رود، رودامین بی یک رنگ سمی است و استعمال خوراکی آن سبب سوزش چشم و پوست و همچنین مشکلات تنفسی می شود. اثرات سرطان زایی، سمیت های شدید و مشکلات عصبی آن بر روی موجودات زنده به اثبات رسیده است. هدف از انجام این مطالعه بررسی کارایی فتوکاتالیستی نانو سیم اکسید روی جهت تصفیه پساب های حاوی رودامین بی توسـط پرتوهـای UVاز پساب ساختگی نساجی است. در این پژوهش نقش لانتانیوم در بهبود فعالیت فتوکاتالیستی اکسید روی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور فتوکاتالیست La/ZnO با روش آب ـگرمایی سنتز شد. برای تعیین مشخصات آن از روش های XRF، XRD، FTIR، ASAP و SEM استفاده شد. از آن جا که مقدار لانتانیوم تاثیر زیادی بر فعالیت فتوکاتالیست سنتز شده دارد، ابتدا این مقادیر بهینه شد. آنالیز شیمیایی کاتالیست برای تعیین بار بهینه لانتانیوم به وسیله XRF انجام گرفت و مقدار آن 2 درصد از ترکیب لانتانیوم گزارش شد. نتایج تخلخل سنجی مزوپور بودن ذرات کاتالیست را اثبات نمود. بعداز تعیین مقدار بار بهینه تقویت-کننده ، غلظت اولیه رودامین بی، مقدار فتوکاتالیست ، pH محلول و زمان متغیر در نظر گرفته شدند و اثر هر کدام بر تجزیه رودامین بی بررسی شد. gr25/0 از فتوکاتالیست سنتز شده، mL 200 محلول رودامین بی با غلظت 79/4 میلی گرم بر لیتر با 9 pH= در زمان چهار ساعت تحت تابش نور UV تا 8/99% رودامین بی را در یک آزمایش ناپیوسته تجزیه نمود . مطالعه سینتیکی واکنش تجزیه رودامین بی نشان داد که در غلظت های پایین، واکنش از سینتیک درجه اول پیروی می کند.

واکنش تغییر آب گاز یک گام مهم برای تبدیل گاز سنتز به گاز هیدروژن برای تولید محصولات شیمیایی و تولید توان است. راکتور غشائی کاتالیستی با نفوذ گزینشی گاز هیدروژن می تواند باعث بهبود همزمان میزان تبدیل واکنش و جداسازی گاز هیدروژن از گاز دی اکسید کربن شود. در این کار واکنش تغییرآب گاز در یک رآکتور تیوبی غشائی به صورت سه بعدی با استفاده از نرم افزار فلوئنت شبیه سازی شده و نتایج به دست آمده با نتایج تجربی این راکتور مقایسه شده است. نتایج نشان دادند که دما، نسبت بخارآب به مونواکسید کربن و سرعت حجمی فضایی فاکتورهای کلیدی هستند که عملکرد راکتور غشائی شیفت آب گاز را مشخص می کنند. در دمای 500 درجه سانتی گراد هنگامی که نسبت بخارآب به مونواکسید کربن برابر 3 و سرعت فضایی گاز، 7200 بر ساعت می باشد درصد تبدیل مونواکسید کربن به 82% و ریکاوری گاز هیدروژن به 13% می رسد. افزایش دما و کاهش سرعت فضایی ساعتی گاز سبب افزایش درصد تبدیل مونواکسید کربن و در نتیجه افزایش نرخ ریکاوری هیدروژن می گردد. این در حالی است که افزایش نسبت بخارآب باعث کاهش نرخ ریکاوری می شود.

با توجه به رو به اتمام بودن ذخایرتجدیدناپذید گازی و همچنین آلاینده های NOx و دی اکسید کربن، تلاش های فراوانی به منظور کاهش آلاینده های مختلف و همچنین افزایش راندمان تجهیزات گاز سوز صورت می پذیرد. در این تحقیق احتراق متان/هوا در یک کوره استوانه ای با یک ورودی سوخت و دو ورودی هوا به صورت دو بعدی و متقارن توسط نرم افزار فلوئنت شبیه سازی شده است. شکل واقعی این کوره، استوانه ای به شعاع 293 میلیمتر و طول 990 میلیمتر است. شبیه سازی با استفاده از روش دینامیک محاسباتی سیالات و نرم افزارهای گمبیت و فلوئنت انجام شده است. مدل احتراقی تعادلی با در نظر گرفتن سینتیک احتراق دو مرحله ای متان بکار برده شده است. مدل احتراقی تعادلی با در نظر گرفتن سینتیک احتراق دو مرحله ای متان بکار برده شده است. در این تحقیق با تغییر سه متغییر مستقل اولیه، ترکیب درصد جرمی گاز دی اکسید کربن و بخار آب موجود در هوای اولیه ی ورودی، تاثیر آن ها بر مقادیر پاسخ های مورد نظر به منظور بهینه سازی، یعنی دمای خروجی و همچنین تولید آلاینده های NOx وCO2 و CO بررسی شده است. از مدل آشفتگی k-ɛ برای مدلسازی آشفتگی جریان و از مدل تشعشعی P-1 به منظور مدلسازی انتقال حرارت استفاده شده است و برای مطالعه احتراق غیر پیش آمیخته متان/هوا از مدل اتلاف گردابه استفاده شده است. مکانیزم های حرارتی و فوری برای مدلسازی تشکیل اکسید نیتروژن به کار گرفته شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی، با توجه به مقادیر اولیه ورودی، توسط شبکه های عصبی مصنوعی چند لایه و نرم افزار متلب مدلسازی شدند، سپس مدل های بدست آمده با استفاده از الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات با تابع هدفی که مقدار آن متناسب با دمای خروجی کوره و معکوس مقادیر آلاینده های تولیدی است، بهینه سازی شد، در نتیجه مقادیر سه متغیر مستقل اولیه در حالتی که کمترین میزان تولیدآلاینده و بیشترین بازده حرارتی وجود دارد، در دو حالت احتراق همراه با تولید آلاینده NOx و احتراق بدون تولید NOx به دست آمدند.

مواد آلی به طور گسترده در صنایع و زندگی روزمره استفاده می شوند؛ یکی از این آلاینده های آلی فنل و ترکیبات آن می باشد که حتی در غلطت های کم برای موجودات زنده مضر هستند، بنابراین به عنوان یکی از مهم ترین آلاینده های آلی محیط زیست شناخته می شود، خطرات زیست محیطی همراه با آن باعث افزایش نگرانی ها در مورد بهداشت عمومی شده است. بنابراین آژانس حفاظت از محیط زیست، غلظت مجاز فنل در آب های سطحی را به کمتر از ppb 1 محدود کرده است. یکی از روش های موثر حذف آلاینده های آلی اکسیداسیون پیشرفته فتوکاتالیستی می باشد، که نسبت به روش هایی مانند جذب یا تصفیه زیستی مزایای زیادی دارد. فتوکاتالیست های بر پایه دی اکسید تیتانیوم به وفور استفاده می شوند. در این پژوهش نقش اکسید تنگستن و اکسید مس در بهبود فعالیت فتوکاتالیستی دی اکسید تیتانیوم مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور فتوکاتالیست Cu/WO3/TiO2 با روش احتراق اوره نیترات سنتز شد. برای تعیین مشخصات آن از روش های XRF ، XRD ، FTIR ، ASAP و SEM استفاده شد. از آن جاکه مقدار اکسید تنگستن و اکسید مس تاثیر زیادی بر فعالیت فتوکاتالیست سنتز شده دارد، ابتدا این مقادیر بهینه شدند. آنالیز شیمیایی کاتالیست برای تعیین بار بهینه اکسیدهای تنگستن و مس به وسیله XRF انجام گرفت و مقدار آن ها به ترتیب 1.33% و 17.2% گزارش شد. نتایج ASAP نیز متخلخل بودن و به طور دقیق تر مزوپور بودن ذرات کاتالیست را اثبات نمود. بعداز تعیین مقدار بار بهینه تقویت کننده ها و بهترین دمای تکلیس فتوکاتالیست سنتز شده برای بالابردن راندمان حذف شرایط عملیاتی بهینه شدند. برای این منظور غلظت اولیه فنل، مقدار فتوکاتالیست، وقدار هیدروژن پراکسید، pH محلول و زمان متغیر در نظر گرفته شدند و اثر هر کدام بر تجزیه فنل بررسی شد. 0.15 gr از فتوکاتالیست سنتز شده، 200 ml محلول فنل با غلظت 200 ppm با pH=6 در حضور 11.5 ml H2O2 در زمان یک ساعت تحت تابش نور UV تا 96.48% و تحت تابش نور خورشید تا 73.82% فنل را تجزیه نمود که با تثبیت بر روی پایه تحت تابش نور UV راندمان حذف تا 98.16% نیز افزایش یافت. مطالعه سینتیکی واکنش تجزیه فنل براساس مدل لانگ مویر-هینشل وود نشان داد که در غلظت های پایین، واکنش از سینتیک درجه اول پیروی می کند. همچنین عملکرد فتوکاتالیست سنتز شده در تجزیه دو آلاینده آلی دیگر (4 –کلروفنل و 3 –

هدف از مطالعه حاضر As(V) از محلول های آبی با استفاده از جاذب نانو ساختار Fe2O3/Al2O3 سنتز شده با روش سل-ژل ابداع شده به وسیله یولداس در دو حالت پودری و پوشش داده روی سطوحی مثل پرلیت و لیکا می باشد. ساختار جاذب سنتز شده با استفاده از آنالیز های XRF، XRD ، ASAP ، FTIR ، SEM ، TGA و XPS مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا آلومینا سنتز گردید، سپس مقدار آهن پوشش یافته بر روی آلومینا در آزمایش ناپیوسته جذب سطحی آرسنیک از آب بهینه شد. نتایج XRF نشان داد که میزان آهن قرار گرفته بر روی آلومینا (%37.6) است. نتایج XRD وجود اکسیدهای آهن و آلومینیم (Al2O3,Fe2O3) را نشان داد. تصاویر SEM نیز پخش شدن نانوذرات آهن که اندازه ذرات آن ها کمتر از 100 nm است را روی آلومینا نشان داد. نتایج ASAP مزوپور بودن ذرات جاذب نانوساختار را مشخص نمود. اثر متغیرهای عملیاتی مثل: (4-10) pH ، غلظت اولیه یون آرسنیک (25-100 mg/L) ، مقدار جاذب (0.5-4 g/L) ، زمان تماس (0-840 min) و دما (25-50°C) جهت یافتن بهترین شرایط جذب (g/L 1)، زمان تماس (720 min) بوده است. مطالعات ترمودینامیک نشان داد که کارایی جذب با افزایش دما افزایش دما افزایش می یابد که این نشان دهنده طبیعت گرماگیر و خودبخودی بودن فرآیند جذب است. مطالعات سینتیکی نشان داد که داده های تجربی برازش بهتری با مدل سینتیکی شبه مرتبه اول دارند. از دو مدل هم دمایی لانگمور و فرندلیچ، مدل لانگمور برازش بهتری با داده های تجربی داشته است. نتایج آزمایشگاهی نشان دادند که پوشش دادن سطوح پرلیت و لیکا با جاذب نانو ساختار Fe2O3/Al2O3 به خوبی انجام شده است و جاذب های پوشش داده شده بر روی لیکا و پرلیت، راندمان بیشتری آرسنیک در حذف آرسنیک از آب داشته اند.

در سال های اخیر، تولید مواد لبنی به دلیل افزایش تقاضای شیر و محصولات لبنی افزایش بیشتری یافته است. با توجه به اینکه پساب محصولات لبنی حاوی مقادیر بالایی از آلودگی است، در شرایط کنونی تصفیه این پساب امری بیش از پیش ضروری می باشد. در میان روش های تصفیه پساب، روش هضم بی هوازی به دلیل مزایای فراوانی همچون تولید گاز زیستی، حفظ مواد معدنی و کاهش بیماری زا ها بسیار مورد توجه محققان قرار گرفته است. در میان سامانه های بی هوازی، راکتورهای ترکیبی به دلیل غلبه بر معایب فرآیندهایی که تنها حاوی یک راکتور هستند (عدم تامین استانداردهای تخلیه خروجی به محیط زیست) کاربرد فراوانی پیدا کرده اند. در این تحقیق، پساب واحد تولید ماست با غلظت های مختلف در یک راکتور ترکیبی بستر لجن توسعه یافته و بستر ثابت (EGSB-Fixed bed) تصفیه گردید. عوامل عملیاتی در این تحقیق غلظت COD ورودی، زمان ماند هیدرولیکی و نسبت COD/N انتخاب شدند و تاثیر این عوامل عملیاتی بر روی حذف COD و نرخ تولید گاز زیستی به روش جدید ، روش دانی سطح پاسخ (RSM) رابطه بندی و تحلیل شد. در نهایت آنالیز نتایج نشان داد که به ازای COD برابر 11200 میلی گرم بر لیتر، زمان ماند هیدرولیکی مساوی 27 ساعت و نسبت COD/N برابر با 51، بیشترین راندمان حذف COD (90 درصد) و بیشترین نرخ تولید گاز زیستی (158 میلی لیتر بر ساعت) اتفاق افتاد، در نتیجه این نقطه به عنوان نقطه ی بهینه انتخاب شد. با توجه به تحلیل نتایج، نسبت COD/N و غلظت COD ورودی به ترتیب بیشترین تاثیر را در میزان حذف COD و نرخ تولید گاز زیستی دارد.

در این مطالعه مدلسازی فرآیند شیرین سازی و حذف گازهای اسیدی (H2S و CO2) از گاز طبیعی بر روی سینی های غربالی در برج جذب واحد شیرین سازی با استفاده از محلول متیل دی اتانول آمین توسعه داده شده است. این روش براساس موازنه جرم و انرژی بوده و واکنش های مابین ماده حل شونده و حلال را در نظر می گیرد. در بخش دیگری از مطالعه، شبیه سازی واحد شیرین سازی گاز بصورت کامل و با استفاده از نرم افزار پرومکس انجام گرفته است. در این تحقیق هم چنین با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی یک مدل سه بعدی دو فازی و با در نظر گرفتن هندسه و شرایط عملیاتی سینی غربالی مربوط به سیستم آب و هوا براساس کار سولاری و بل و همچنین شرایط عملیاتی برج جذب یک واحد صنعتی و با در نظر گرفتن ناودان مربوط به سینی مشبک در نظر گرفته شده و در قالب اولرین-اولرین شبیه سازی ها انجام گرفته است. شبیه سازی با استفاده از نرم افزار انسیس انجام شده است و پارامترهای هیدرولیکی از جمله سرعت، ارتفاع مایع شفاف، متوسط جزء حجمی با داده های تجربی مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که با در نظر گرفتن ناودان در شبیه سازی ها نتایج پیش بینی هیدرولیک سینی های غربالی را بهبود می بخشد و به دقیق تر شدن نتایج کمک می کند. همچنین داده های در دسترس پالایشگاه برای ارزیابی مدل استفاده شده و پروفایل های مربوط به غلظت، دما و ... در طول برج و بر روی سینی برج جذب مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج کار حاصل از مدلسازی و شبیه سازی های صورت گرفته توافق خوبی با مقادیر صنعتی مورد نظر برای جذب گاز دارند.

در این پژوهش نقش آهن در بهبود فعالیت فوتوکاتالیستی دی-اکسید تیتانیوم مورد بررسی قرار گرفت.کاتالیست های نانوساختار Fe/TiO2 با روش سل–ژل ابداع شده به وسیله ی یولداس ساخته شد و در تجزیه فوتوکاتالیستی فنل به کار گرفته شد. برای تعیین مشخصات کاتالیست از روش های XRF ، XRD، FTIR ، ASAP، SEM، TGAوTPRاستفاده شد. از آن جا که مقدار آهن تاثیر زیادی برفعالیت فوتوکاتالیستی Fe/TiO2 دارد.ابتدا این مقدار بهینه شد و سپس اثر غلظت اولیه فنل، مقدار فوتوکاتالیست، هوادهی ،مقدار پراکسید هیدروژن ، pH، شدت تابش نور UV، زمان و دمای تکلیس بر تجزیه فنل بررسی شد.آنالیز شیمیایی کاتالیست برای تعیین بار بهینه ی آهن آن به وسیلهXRFانجام شد و ترکیب درصد کاتالیست 0.27%Fe2O3/TiO2تعیین شد. نتایجXRDوجود اکسید های آهن (Fe2O3,Fe2O4 )در کاتالیست را نشان داد. تصاویر SEM نانوذرات اکسید آهن پخش شده در پایه تیتانیا را نشان دادند. نتایج ASAP متخلخل بودن و به طور دقیق تر مزوپور بودن ذرات کاتالیست را اثبات می کنند.مدل لانگ مویر – هینشل وود برای مطالعه ی سینتیک واکنش تجزیه فنل مورد استفاده قرار گرفت و نتایج تجربی نشان داد که در غلظت -های پایین واکنش از سینتیک درجه ی اول پیروی می کند.نتیجه نهایی این پژوهش این است که کاتالیست Fe/TiO2ساخته شده با روش سل - ژل به عنوان کاتالیست موثر و جدید برای تجزیه فوتوکاتالیستی فنل می توانددر نظر گرفته شود.کاتالیست Cu/TiO2نیز با روش سل-ژل ساخته، تعیین مشخصات شده و در تجزیه فوتوشیمیایی فنل آزمایش شد. برای تکمیل پژوهش و به منظور بررسی اثر همزمان عواملی چون غلظت اولیه فنل، زمان و مقدار کاتالیست بر میزان تجزیه فنل از طراحی RSM-BBDبا نرم افزار طراحی آزمایش استفاده شده است و میزان تجزیه فنل با یک معادله ی درجه سوم رابطه بندی شده است.نتایج حاصل از آزمایش دارای انطباق خوبی با مقدار پیش بینی شده آن داردو معتبر بودن مدل را در بازه اطمینان 95% نشان می دهد.این بررسی نشان داد که روشRSM-BBD یک مدل کارآمد برای فرآیند تجزیه فوتوکاتالیستی فنل را ارائه می دهد.

در بخش اول این پژوهش غشای میکس ماتریکس پلی اتر سولفون/کربن نانو تیوب چند لایه اصلاح شده با روش تبخیر حلال تهیه شد. اثر پارامترهایی مثل مقدار کربن نانو تیوب، فشار گاز ورودی، ضخامت غشا بر روی مقدار تراوش متان، تراوش دی اکسید کربن و گزینش پذیری دی اکسیدکربن نسبت به متان بررسی شد. نتایج این بررسی ها نشان دادند که در اغلب نمونه های غشایی ساخته شده افزایش فشار مقدار انتخاب پذیری را افزایش می دهد، برای مقدار افزودنی کربن نانوتیوب اصلاح شده، یک مقدار بهینه وجود دارد و افزایش ضخامت غشا، مقدار تراوش پذیری را هم برای گاز دی اکسید کربن و هم گاز متان کاهش می-دهد. با استفاده از روش شبکه عصبی، مدل عددی برای پیش بینی میزان انتخاب پذیری بدست آمد که صحت آن به وسیله معیارهای آماری تایید شد و برای بهینه سازی مقدار انتخاب پذیری روش ازدحام موده ذرات به کار برده شد. در بخش دیگر از کار آزمایشگاهی غشای میکس ماتریکس پلی اتر سولفون/گرافن اصلاح شده با روش تغییر فاز تهیه شد. غشاهای ساخته شده با محلول های پلی وینیل الکل 2 و 5 درصد پوشش داده شدند. اثر پارامترهای فشار، دما و درصد ذره اضافه شونده بر روی عملکرد این غشاء بررسی شدند. نتایج آزمایشگاهی حاصل از این بررسی نشان دادند که افزایش فشار در اغلب نمونه ها باعث افزایش انتخاب پذیری می شود و همچنین افزایش دما در محدوده مورد بررسی انتخای پذیری را افزایش می دهد و برای غشاهای تهیه شده با این روش یک مقدار بهینه از گرافن اکسید اصلاح شده وجود دارد.

اهمیت چشم گیر استفاده از گاز هیدروژن در صنایع پتروشیمیی و شیمیایی موجب مطالعه گسترده در زمینه فرآیند اکسیداسیون ناقص متان شده است. رآکتورهای غشائی می توانند انتخاب مناسبی برای تولید گاز سنتز باشند. در این کار یک مدل تک بعدی، فشارثابت و آدیاباتیک در حالت پایا برای اکسیداسیون ناقص متان و تبدیل آن به گاز سنتز در یک رآکتور غشائی و با استفاده از یک غشای متراکم اکسیژن گزین مطالعه گردید. دو نوع رآکتور غشائی و بستر ثابت با خوراک هوا به عنوان اکسیدکننده مقایسه شدند. بررسی ها نشان دادند عوامل مختلفی مانند دمای خوراک ورودی، فشار عملیاتی، شدت جریان مولی خوراک و مقدار دی اکسید کربن خوراک بر تبدیل متان، بازده هیدروژن و نسبت هیدروژن به مونوکسیدکربن موثر هستند. افزایش تبدیل متان با افزایش بخار آب در خوراک ممکن است زیرا واکنش های تعادلی را به سمت تولید هیدروژن بیشتر جابجا می کند. افزایش دما عامل دیگری است که بر افزایش میزان تبدیل متان و بازده هیدروژن موثر است. هم-چنین در شرایط عملیاتی مشابه بازده تولید هیدروژن در رآکتور غشائی بیشتر از رآکتور بستر ثابت بوده و مشکل غیر فعال شدن کاتالیست و تشکیل نقاط داغ در ابتدای رآکتور وجود ندارد.

در این پژوهش نقش زئولیت های نانوساختار آلومینا، سلیکا و آلومینا- سلیکا در حذف ترکیب های آلی از پساب ها بررسی و گزارش شد. از روش سل-ژل و از ماده پیشگام آلی ایزوپروپوکسایدآلومینیوم و ماده پیشگام آلی تترااتیل اورتوسلیکات برای ساخت زئولیت های آلومینا و سلیکا استفاده شد. روشهایی همچون SEM، FT-IR، XPS، XRFوBETوتخلخل سنجی برای تعیین مشخصات به کار برده شدند.نتایج حاصل از BET و تخلخل سنجی نشان دادند که این جاذب ها همگی مزوپور ودارای مساحت سطح زیاد می باشند و اندازه قطر حفره هازیر 10نانومتراست.زئولیت های نانوساختار آلومینا، سلیکا و آلومینا-سلیکا به عنوان جاذب برای حذف آلاینده های آلی فنل، اورتوآمینوفنل و 2-نفتل به کار برده شدند. از روش جذب اشعه UV، برای اندازه گیری غلظت آلایندهها در پسابقبل و بعد از عملیات جذب سطحی استفاده شد. نمودار جذب سطحی ایزوتر م های لانگ مور و فرندلیچ با استفاده از نرم افزار اکسل برای هر آلاینده آلی رسم شد. با بررسی نتایج بدست آمده از انحراف معیار مدل های ایزوترم جذب سطحی لانگ مور و فرندلیچ مشخص شد که انحراف معیار مدل لانگ مور کوچکتر از مدل فرندلیچ می باشد و مدل ایزوترم جذب سطحی از نوع لانگمور است. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که مولکول بزرگتر 2-نفتل با جرم مولکولی بیشتر، بهتر توسط زئولیت های نانوساختار از محلول های پساب حذف می شود. همچنین نتایج آزمایشگاهی مشخص کردند که با افزایش مقدار سلیکا در جاذب، خاصیت جذب سطحی آلاینده آلی بهبود می یابد.