در این پژوهش غشاهای زئولیتی سیلیکالیت-1 (زئولیت بدون آلومینیوم از خانواده mfi) و zsm-5 بر روی پایه های آلفا آلومینا با استفاده از دو روش مستقیم و رشد ثانویه سنتز شدند. برای سنتز غشاهای سیلیکالیت-1 به روش مستقیم، پایه ها در محلول شفاف قرار گرفتند و تحت شرایط هیدروترمال لایه ای از زئولیت بر روی پایه ها تشکیل شد. در این حالت غشاهایی با یک، دو و سه بار تکرار مرحله سنتز هیدروترمال تهیه شدند. غشاء تهیه شده با دو بار تکرار مرحله سنتز هیدروترمال در بین غشاهای تهیه شده به روش مستقیم از کارآیی بهتری در خصوص تراوش پذیری و انتخاب گری ایده آل گازها برخوردار بود. برای ساخت غشاهای zsm-5 و سیلیکالیت-1 به روش رشد ثانویه، ابتدا نانو زئولیت هایی در اندازه متوسط nm 45 از یک محلول شفاف سنتز شد. به کمک محلول کلوئیدی از نانو ذرات زئولیتی بدست آمده، پایه های آلومینا جوانه نشانی گردید. سپس پایه های جوانه نشانی شده، در محلول رقیق قرار گرفت و کریستال های روی سطح آن ها رشد نمود تا یک فیلم یکنواخت حاصل شد. در این قسمت غشاهای زئولیتیzsm-5 با میزان متفاوت از منبع آلومینیوم و زمان های مختلف سنتز و غشاهای سیلیکالیت-1 با تغییر زمان سنتز تهیه شدند. اثر این تغییرات بر روی پوشش تشکیل شده بر سطح غشاها به وسیله تصاویر sem گرفته شده، بررسی شد. غشاها و پودر سنتز شده، جهت تعیین مشخصات ساختاری توسط آنالیزهای xrd ،dsc، edx وtga بررسی شدند. به منظور اطلاع از ابعاد پودر سنتز شده تصویر tem کریستال های زئولیت سیلیکالیت-1 تهیه شد. غشاهای سنتز شده جهت بررسی ضخامت فیلم زئولیتی تشکیل شده توسط دستگاه sem مورد مطالعه قرار گرفتند. عملکرد غشاها توسط آزمایشات تراوش پذیری و با خوراک های گازی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. میزان تراوایی گاز خالص برای بهترین غشاء ساخته شده جهت گازهای co2، n2 و ch4 به ترتیب 7-10×8/4، 7-10×91/0 و 7-10×4/1 به دست آمد.

در این تحقیق تراوش پذیری گازهای خالص در غشاء استات سلولز مورد بررسی قرار گرفت. به منظور بهبود خواص جداسازی گاز در این غشاء، نانوذرات سیلیکا به ترکیب این پلیمر اضافه شد و اثر این ذرات بر تراوش پذیری و انتخاب پذیری گازها مورد مطالعه قرار گرفت. استات سلولز خالص ونانوکامپوزیت های تهیه شده توسط روش های انتقال فوریه مادون قرمز (ftir)، گرماسنج روبشی تفاضلی (dsc)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و روش گرماسنجی وزنی (tga) مورد بررسی قرار گرفتند. تراوش پذیری غشاهای تهیه شده برای گازهای خالص دی اکسیدکربن، اکسیژن و نیتروژن با استفاده از روش زمان تأخیر (time lag) و به کمک یک سیستم غشائی حجم ثابت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از تست های تراوش پذیری گاز در غشاء استات سلولز نشان داد که افزایش نانوذرات سیلیکا در پلیمر تا 20% وزنی سیلیکا منجر به افزایش 3/16 درصدی در تراوش پذیری گاز دی اکسیدکربن از مقدار 32/6 به مقدار 3/7 بارر و افزایش 22/136 درصدی در انتخاب پذیری co2/n2 شد از مقدار 34به 80 شد. این نتایج با توجه به نتایج تست های خواص فیزیکی هم قابل توجیه است.

کشور ایران از نظر ذخایر گاز در رتبه دوم جهان و از نظر تولید گاز در جایگاه چهارم جهان قرار گرفته است. با توجه به توسعه کشور در سال های اخیر، شاهد رشد شدید تقاضای این حامل انرژی در کشور هستیم. در حال حاضر ظرفیت پالایش گاز کشور به مرز 500 میلیون مترمکعب در روز نزدیک می شود. از همین رو توجه به توسعه تکنولوژی های شیرین سازی گاز که پتانسیل اقتصادی بیشتری دارند، جلب شده است. اغلب گازهای طبیعی شامل آلودگی هایی مانند دی اکسیدکربن و سولفیدهیدروژن می باشند که این آلودگی ها موجب خوردگی خطوط و کاهش ارزش حرارتی گاز می شوند و باید قبل از تحویل گاز طبیعی به خطوط لوله حذف شوند و به مقدار استاندارد کاهش یابند (کمتر از 2% مولی برای دی اکسیدکربن و کمتر ازppm? 4 برای سولفیدهیدروژن). روش های گوناگونی در حال حاضر برای پاکسازی گاز اسیدی از گاز طبیعی وجود دارند. این روش ها شامل جذب گاز در حلال مایع، جذب سطحی و تبدیل شیمیایی است. فناوری جداسازی غشائی یکی از زمینه های علمی و مهندسی به سرعت در حال رشد می باشد. در دو دهه اخیر فرایندهای جداسازی غشایی به عنوان یک انتخاب خوب برای شیرین سازی گاز مدنظر بوده است. از مزایای استفاده از غشاءها، سرمایه گذاری اندک و امکان استفاده از آنها در سر چاه می باشد که این امر امکان خوردگی در لوله های انتقال به بخش تصفیه مرکزی را حذف نموده و ایمنی خطوط لوله را بالا می برد. همچنین سیستم های غشائی کوچک و فشرده بوده و فضایی حدود 15% واحدهای جذب با آمین را اشغال می کنند و مناسب مناطق دور افتاده و سکوهای نفتی روی دریا می باشند. غشاءهای پلیمری موجود در حال حاضر می توانند به طور موفقیت آمیزی با دیگر تکنولوژی ها (عمدتاً جذب آمین) در زمینه شیرین سازی گاز طبیعی رقابت نمایند. تخمین انتخاب پذیری به وسیله اقتصاد فرایند تعیین می شود. در این مطالعه هدف تعیین معیارهای کمی برای خواص غشاء است، به گونه ای که سیستم غشایی یا سیستم ترکیبی برای پالایشگاه های گاز کشور اقتصادی باشد. به این منظور واحد شیرین سازی به وسیله آمین برای یک خوراک مشخص توسط نرم افزار aspen-hysys شبیه سازی شد و سپس براورد اقتصادی روی آن انجام گرفت. فرایند غشایی نیز برای غشاء پایه سلولز استات با مشخصات معلوم به روش المان های محدود در matlab مدلسازی شد و ارزیابی اقتصادی روی آن انجام شد. سیستم هیبریدی که ترکیبی از سیستم غشایی و آمین است با بهینه سازیهای لازم مورد ارزیابی اقتصادی قرار گرفت. سپس نموداری که نشان دهنده مرزهای اقتصادی بین سیستم آمین، سیستم غشایی و سیستم هیبریدی آمین-غشاء می باشد حاصل شد. این روند برای خوراکی که حاوی co2 به عنوان گاز اسیدی و خوراکی که حاوی co2 و h2s به عنوان گاز اسیدی باشد، به انجام رسید. برای سیستم غشایی بررسی اقتصادی بین پیکربندی های تک و دومرحله ای صورت گرفت. همچنین تأثیر پارامترهایی مثل فشار ورودی، فشار جریان تراوش یافته، قیمت گاز طبیعی، نسبت a1/a2 در سیستم دومرحله ای و خواص غشاء بر روی هزینه نهایی جداسازی به وسیله سیستم غشایی، بررسی شد. برای سیستم ترکیبی بهینه سازی بر روی نوع پیکربندی غشایی در سیستم ترکیبی و درصد پاکسازی گاز اسیدی توسط غشاء انجام شد. در نهایت خواص غشاء به گونه ای تعیین شد که سیستم ترکیبی برای دو پالایشگاه گاز شهید هاشمی نژاد و ایلام از نظر اقتصادی از سیستم معمول آمین هزینه کمتری داشته باشد. در انتها غشاء های تجاری و آزمایشگاهی ساخته شده و موجود در دنیا بررسی گردید و غشاء های مطلوب که بتوانند این معیارهای کمی به دست آمده را برآورده کنند، معرفی شد.

در این پروژه غشاء ترکیبی pdms/psf جهت جداسازی گازها سنتز شد و تاثیر پارامترهای مهم بر روی میزان عملکرد غشاء ترکیبی مطالعه و بررسی گردید. تاثیر افزودنی های ناحلال، مخلوطهای آب/حلال با ترکیب درصد مختلف حلال به عنوان محیط انعقاد، دمای حمام انعقاد و انعقادکننده های متفاوت بر روی عملکرد، مورفولوژی و پایداری حرارتی غشای پلی سولفون بررسی شد. تکنیک های sem و tga جهت تعیین نمودن غشاهای ساخته شده به کار برده شدند. عملکرد جداسازی co2/ch4, h 2/n2 وh2/ch 4 غشاها، توسط ستاپ آزمایشگاهی جداساز تک گازی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج آزمایشات تک گازها نشان دادند که انتخاب-پذیری های ایده آل co2/ch4, h 2/n2و h2/ch 4 غشاها با حضور ناحلال در محلول پلیمری بهبود می یابد. کاهش نسبت آب به دی متیل استامید به عنوان محیط انعقاد از آب خالص تا مخلوط 90 درصد وزنی دی متیل استامید و 10 درصد حجمی آب موجب حذف کامل ماکروحفرات و همچنین کاهش انتخاب پذیری غشاء گردید. کاهش دمای حمام انعقاد از 80 به 5 درجه سانتی گراد به طور کامل باعث حذف ماکروحفرات و نیز افزایش پایداری حرارتی غشاء شد. به عنوان یک نتیجه جالب غشایی که در دمای حمام انعقاد 25 درجه سانتی گراد ساخته شد بهترین کارایی جداسازی گاز را از خود نشان داد. به کارگیری متانول به عنوان منعقدکننده باعث ایجاد غشایی با انتخاب پذیری کمتری نسبت به غشاهای سنتز شده با حمام انعقاد متانول و آب شد و تراوایی های دی اکسیدکربن و هیدروژن به ترتیب در حدود 3 و 9 برابر بیشتر از نمونه های سنتزشده توسط اتانول و آب به عنوان منعقدکننده گردیدند. غشاهای حاصل شده با به کارگیری متانول دارای پایداری حرارتی کمتری نسبت به غشاهای ساخته شده با منعقدکننده های اتانول و آب شدند.

در این تحقیق، نانوذرات مزوپروسmcm-41 با استفاده از تترا اتوکسی سیلان (teos) به عنوان منبع سیلیکا و ستیل تری متیل آمونیوم برمید (ctab) به عنوان عامل ساختار دهنده، ساخته شدند. سطح نانوذرات مزوپروس mcm-41به منظور توزیع بهینه آنها در ماتریس پلیمر پلی سولفون و همچنین سازگاری مناسب بین آنها و شبکه پلیمر توسط دو ماده tmcsو aptesتحت عملیات اصلاحی قرار گرفت. حذف ماده فعال سطحی(ctab)نمونه ی اصلاح نشده توسط کلسیناسیون و حذف این ماده در نمونه های اصلاح شده توسط عملیات استخراج صورت پذیرفت. تعیین مشخصات ذرات ساخته شده توسط چندین روش شاملxrd، tem، آنالیز اندازه ذرات، جذب نیتروژن و tga انجام شد. سه گروه غشا توسط این سه نوع نانو ذرات، اصلاح نشده کلسینه شده، اصلاح شده با tmcs و اصلاح شده با aptes با درصد های وزنی 10، 20 و40 از mcm-41 در ماتریس پلیمرpsf ساخته شدند. sem و tga به ترتیب به منظور بررسی کیفیت پوشش دهی و همچنین پایداری حرارتی نانو ذرات مورد استفاده قرار گرفتند. تست های تراوایی گازها به منظور تعیین کارایی غشاهای سنتز شده به کار گرفته شدند و افزایش تراوایی را برای تمامی غشاهای تست شده در قیاس با psfخالص نشان دادند. پلیمرpdms برای پوشش دهی نقایص ممکنه در سطح غشاهای نانوکامپوزیت سنتز شده، به کار رفت. بعد از پوشش دهی سطح غشاء، sem و تست های تراوایی دوباره به منظور بررسی کارایی غشا به کار گرفته شدند. تست های تراوایی پس از پوشش-دهی کاهش نسبی را در تراوایی گازها و همچنین افزایش انتخاب-پذیری co2/ch4 و o2/n2 را برای نمونه های اصلاح شده نشان دادند. اما با وجود این کاهش نسبی در تراوایی غشاهای پوشش دهی شده نسبت به غشاهای بدون پوشش، غشاهای پوشش دهی شده دارای تراوایی و همچنین انتخاب پذیری بالاتری برای گازهای ذکر شده،نسبت به غشای پلی سولفون خالص می باشند.

چکیده الفین های اتیلن و پروپیلن مهمترین و پرمصرف ترین محصولات پتروشیمیایی می باشند که به عنوان خوراک برای تولید گروه وسیعی از محصولات استفاده می شوند. اتیلن و پروپیلن از روش های گوناگونی تولید می شوند. در کلیه این روش ها نیاز به جداسازی الفین-ها از پارافین ها با تعداد کربن یکسان به منظور خالص سازی الفین ها می باشد. این جداسازی که در حال حاضر به روش تقطیر انجام می شود، به دلیل نزدیکی نقطه جوش و در نتیجه پایین بودن فراریت نسبی الفین ها و پارافین ها مشکل و پرهزینه می باشد. جداسازی با استفاده از غشاهای پلیمری از روش های جایگزین است که به علت داشتن مزایای زیاد مانند مصرف انرژی کم و هزینه سرمایه-گذاری پایین مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در دهه های اخیر تلاش های زیادی به منظور بهبود خواص جداسازی غشاهای پلیمری انجام شده است که از آن جمله می توان به افزودن نانوذرات معدنی به زمینه پلیمری اشاره نمود. در پژوهش حاضر، جداسازی گازهای اتیلن/اتان و پروپیلن/ پروپان با استفاده از غشای نانوکامپوزیت سلولزاستات- سیلیکا مورد بررسی قرار گرفته است. نانوذرات سیلیکا توسط روش سل-ژل و با هیدرولیز تترا اتوکسی سیلان تولید شدند. غشاهای سلولزاستات و سلولزاستات- سیلیکا توسط روش وارونگی فاز حرارتی تهیه گردیدند. غشاهای نانوکامپوزیت ساخته شده توسط آزمون هایft-ir ،sem ، dsc وtga مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج آزمون های مشخصه یابی، بیانگر توزیع و برهمکنش مناسب نانوذرات در زمینه پلیمری و همچنین بهبود خواص گرمایی غشاها با افزودن نانوذرات سیلیکا می باشد. عملکرد غشاهای تهیه شده در جداسازی گازهای اتیلن/اتان و پروپیلن/پروپان در فشار 2 بار و دمای 35 درجه سانتی گراد مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان از افزایش ضریب تراوش پذیری گاز اتیلن از 052/0 بارر در غشای سلولزاستات به 11/0 بارر در غشای حاوی 30 درصد نانوذرات و گاز پروپیلن از 046/0 بارر به 098/0 بارر دارد. همچنین گزینش پذیری ایده آل اتیلن نسبت به اتان و پروپیلن نسبت به پروپان به ترتیب از 16/2 و 55/2 در غشای سلولزاستات به 07/4 و 12/6 در غشای حاوی 30 درصد نانوذرات افزایش یافته است. اندازه گیری ضرایب نفوذ و حلالیت گازها در غشاها با استفاده از روش زمان تاخیر، نشان از کاهش ضریب نفوذ و افزایش ضریب حلالیت گازها با افزایش درصد سیلیکا دارد. با افزایش فشار خوراک، ضرایب تراوش پذیری و حلالیت گازها کاهش و ضریب نفوذ گازها افزایش یافته است، در حالی که مقادیر گزینش پذیری ایده آل تغییر چندانی نداشته است. بررسی پدیده نامطلوب نرم شدگی در غشاها، نشان از عدم نرم شدگی غشاهای خالص و نانوکامپوزیت تا فشار خوراک هشت بار دارد.

فناوری غشایی یکی از روش هایی است که در سال های اخیر به دلیل مصرف انرژی کمتر و اطمینان عملکردی بالاتر و همچنین نیاز به فضا و هزینه اولیه کمتر، از اهمیت ویژه ای برخوردار است و در این میان غشاهای پلیمری گزینش پذیر بیشتر مورد توجه قرار گرفته اند. یکی از کاربردهای مهم و رو به رشد این فرایند، جداسازی دی اکسیدکربن از گاز طبیعی می باشد. بر اساس پژوهش های صورت گرفته مشخص شد که پلیمرهای لاستیکی نظیر پلی یورتان ها در جداسازی گاز اسیدی دی اکسیدکربن از متان می توانند کارایی بالایی داشته باشند. در این پژوهش، یک گروه پلی یورتان با قطعه سخت متشکل از هگزامتیلن دی ایزوسیانات (hdi) و 1و4 بوتان دی ال (bdo) و قطعه های نرم متفاوت شامل پلی تترامتیلن گلایکول (ptmg)، پلی اتیلن گلایکول (peg) با وزن مولکولی 2000 گرم بر مول و نسبت هایی از ptmg:peg سنتز شدند. نسبت مولی همه پلی یورتان های سنتز شده از دی ایزوسیانات:زنجیرگسترنده:پلی ال، 1:2:3 می باشد. خواص فیزیکی پلی یورتان ها توسط آزمون های dsc، ft-ir و xrd مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده از آزمون های xrd، dsc و ft-ir نشان داد که بلورینگی و جدایش فازی قطعه نرم و سخت، با افزایش مقدار peg در قطعه نرم، کاهش می یابد که ناشی از محدود شدن تحرک زنجیره به علت برهمکنش بیشتر قطعه های نرم و سخت می باشد. به منظور شناسایی و انتخاب بهترین ساختار پلی یورتان برای جداسازی دی اکسیدکربن از متان، غشاهای چگال از این پلیمرها به روش جدایش فازی گرمایی تهیه گردید و مورد ارزیابی تراوایی گازهای خالص نیتروژن، اکسیژن، متان و دی اکسیدکربن در فشارها و دماهای مختلف قرار گرفتند. نتایج تراوایی نشان می دهد که با افزایش مقدار گروه اتری در ساختار (مقدار peg در قطعه نرم)، تراوایی گازها کاهش و گزینش پذیری افزایش می یابد. همچنین با افزایش مقدار گروه اتری در ساختار، پلیمر در برابر افزایش فشار از خود رفتار شیشه ای نشان می دهد و با کاهش تراوایی در فشارهای بالاتر همراه می شود. تراوایی دی اکسیدکربن و متان از 52/132 و 24/16 در پلی یورتان حاوی نسبت 0 : 100 از ptmg:peg به 26/20 و 64/0 بارر در پلی یورتان حاوی نسبت 100 : 0 از ptmg:peg (به عنوان قطعه نرم) کاهش می یابد و در نتیجه گزینش پذیری co2/ch4 از 16/8 به 66/31 افزایش می یابد. پس از انتخاب پلیمر مناسب، به منظور بررسی اثر نانوذرات سیلیکا بر خواص تراوایی پلی یورتان و بهبود آن، نانوذرات سیلیکا به روش سل- ژل ساخته شد و غشاهای نانوکامپوزیتی پلی یورتان/سیلیکا بر پایه پلی یورتان هایی حاوی نسبت های 0 : 100، 75 : 25 و 100 : 0 از ptmg:peg تهیه شد. اثر نانوذرات بر ساختار و نحوه توزیع آن در پلی یورتان ها توسط آزمون های ft-ir و sem مورد بررسی قرار گرفت که نتایج بیانگر توزیع مناسب ذرات در بستر پلیمر بود. افزایش نانوذرات سیلیکا (از 0 تا 30 درصد وزنی) در پلی یورتان حاوی نسبت های 0 : 100 و 75 : 25 از ptmg:peg، منجر به کاهش تراوایی و افزایش گزینش پذیری co2/ch4 به ترتیب از 16/8 به 34/10 و 21/14 به 85/21 شدند. در حالی که نانوذرات سیلیکا در پلی یورتان حاوی نسبت 100 : 0 از ptmg:peg، منجر به افزایش تراوایی دی اکسیدکربن و متان به ترتیب از 26/20 و 64/0 به 10/50 و 81/1 بارر و کاهش گزینش پذیری co2/ch4 از 66/31 به 68/27 شدند. بر اساس این نتایج و منحنی های رابسون، پلی یورتان حاوی نسبت 100 : 0 از ptmg:peg بهترین گزینه برای جداسازی دی-اکسیدکربن از متان است.

در گاز استحصالی از منابع نفت و گاز و پتروشیمی مقدار زیادی گاز سولفید هیدروژن وجود دارد. این ترکیب بسیار خورنده بوده و به تجهیزات خطوط انتقال آسیب می رساند و باید از جریان گازها جدا گردد. یکی از فرآیندهای حذف سولفید هیدروژن از گاز که منجر به تولید گوگرد عنصری می شود، فرآیند کلاوس اصلاح شده می باشد که درحال حاضر متداول ترین فرایند تولید گوگرد از گازهای اسیدی حاویh2s است. تبدیل کننده های کاتالیستی در این فرایند نقش مهمی در افزایش درصد بازیافت گوگرد دارند. در این پروژه یک مدل ریاضی برای راکتورهای کاتالیستی ارائه و از یک مدل سینتیکی برای واکنش هیدرولیز دو ترکیب cs2 و cos جهت برآورد تغییرات درصد تبدیل و غلظت محصولات در طول بستر استفاده شده است. جهت حل عددی معادلات دیفرانسیل به دست آمده که بیانگر این مدل می باشند، از نرم افزار matlab استفاده شده و شبیه سازی کل فرایند کلاوس نیز توسط نرم افزار sulsim انجام شده است. سپس مدل سازی و شبیه سازی راکتورهای کاتالیستی واحد های بازیافت گوگرد پالایشگاه گاز شهید هاشمی نژاد (خانگیران) و مقایسه بین نتایج مدل سازی، شبیه سازی و داده های واقعی که شامل توزیع دما، درصد تبدیل و غلظت محصولات در طول بستر راکتور می باشد، انجام شده است. دراین مقایسه، خطا به روش aad (average absolute deviation) محاسبه شده، که میزان aad نتایج حاصل از مدل سازی راکتورهای اول، دوم و سوم نسبت به داده های واقعی به ترتیب برابر 5/11 ، 8/10 و 5/1 درصد و aad نتایج حاصل از شبیه سازی نسبت به داده های واقعی برابر 7/9 ، 9/4 و 4/3 درصد بوده است. بنابراین مقادیر خطا بسیار اندک بوده و نشان دهنده صحت و دقت مدل سازی انجام شده می باشد. در ادامه نیز منحنی تغییرات پارامترهای مختلف شامل دما، درصد تبدیل و غلظت واکنشگرها و محصولات در طول بستر بر اساس مشخصات راکتور و شرایط جریان ورودی، ارائه گردیده است. در انتها نیز پیشنهادات مختلفی براساس نتایج به دست آمده، درجهت بهبود عملکرد واحد و بسترهای کاتالیستی ارائه شده است.

با افزایش دمای خوراک گاز اسیدی? دمای کوره واکنش کاهش یافته است. حالت بهینه دمای بسترهای کاتالیستی? نسبت tail gas و نوع بسترهای کاتالیستی به ترتیب در حالت های حداقل دمای ممکن? نسبت 2.0 و بستر hydrolyzing بدست آمد. وقتی که دبی گاز اسیدی ورودی به کوره واکنش (حاصل از ag splitter) افزایش پیدا کند دمای کوره واکنش تا یک مقدار ماکزیمم افزایش و سپس با شیب های مختلف بسته به غلظت اکسیژن موجود درهوا کاهش پیدا کرده است. هنگامی که کسر دبی گاز اسیدی ورودی به ag splitter افزایش پیدا کرد دمای کوره واکنش درهر سه غلظت اکسیژن تا یک مقدار ماکزیمم افزایش و سپس کاهش پیدا کرد. در حالی که اگر سه پارامتر(غلظت h2s? نسبت h2s/co2 و دبی هوا (دیگر افزایش پیدا کنند دمای کوره واکنش به طور یکسره افزایش پیدا می کند. البته این افزایش بسته به غلظت اکسیژن دارای شیب های مختلف است. اما با افزایش دمای خوراک گاز اسیدی? دمای کوره واکنش کاهش پیدا می کند. اگر نسبت h2s/so2 موجود در tail gas? دما و نوع بسترهای کاتالیستی به ترتیب ?2.0 حداقل دمای ممکن و نوع hydrolyzing باشند حداکثر میزان بازیافت گوگرد حاصل شده است. با این بهبودسازی ها میزان بازیافت گوگرد از 96.67% تا 98.67% افزایش یافته است. ماکزیمم میزان بازیافت گوگرد حاصل شده مطابق با نسبت های مختلف h2s/co2 برابر با 98.58% (21% مولی اکسیژن)? 98.64% (50% مولی اکسیژن) و 98.66% (85% مولی اکسیژن) می باشد. به علاوه با افزایش کسر گاز خروجی از ag splitter? میزان بازیافت گوگرد تا یک مقدار مینیمم کاهش و سپس با شیب های مختلف افزایش پیدا می کند. اگر 70-80% دبی گاز اسیدی وارد کوره واکنش شود میزان بازیافت گوگرد بهینه تری نسبت به سایر دبی ها حاصل می شود. در غلظت 30% مولی h2s? میزان بازیافت گوگرد به طور یکسره افزایش پیدا می کند در حالی که در غلظت های 50 و 90 درصد مولی h2s میزان بازیافت گوگرد تا یک مقدار ماکزیمم افزایش و سپس با شیب تند کاهش پیدا کرده است.

هدف از انجام این پژوهش افزودن نانولوله کربنی چند جداره و دوده به پلی اتیلن با دانسیته بالا و رسیدن به یک ترکیب همگن و دارای خواص الکتریکی و مکانیکی بهبود یافته است. به این منظور برای اختلاط نمونه های دارای نانولوله کربنی، روش آسیاب گلوله ای با انرژی بالا و برای نمونه های حاوی دوده روش اختلاط در حالت مذاب مورد استفاده قرار گرفت. نمونه ها در درصدهای وزنی مختلف نانولوله (0، 1، 2، 3، 5 و 10) و دوده (0، 5، 10، 20، 30 و 40) تهیه شده و تأثیر درصد وزنی نانولوله و دوده بر مورفولوژی، خواص مکانیکی و خواص الکتریکی کامپوزیت به دست آمده مورد بررسی قرار گرفت. مورفولوژی پودر کامپوزیت پلی اتیلن و نانولوله با استفاده از تست sem مورد بررسی قرار گرفت. شکل ظاهری نمونه ها نشان داد که مورفولوژی یکنواخت با ساختار نامنظم و پخش تصادفی ذرات نانولوله در نمونه قابل حصول می باشد. همچنین نتایج نشان داد که توده های به هم چسبیده نانولوله ها با اعمال نیروهای وارد شده طی عملیات آسیاب گلوله ای از بین رفته اند. برای سنجش خواص مکانیکی، نمونه های دمبلی شکل طبق استانداردastm d 638-03 ساخته شد و تست کشش در دمای محیط انجام شد. مدول الاستیسیته بر اثر افزودن 5 الی 10 درصد وزنی نانو لوله کربنی به پلیمر بیش از 55% بهبود یافت. با افزایش درصد نانولوله تا حد 10 درصد وزنی، تنش تسلیم به مقدار اندکی افزایش یافته و از mpa 8/65 به mpa 13/9 می رسد، و مقاومت کششی نهایی نیز از mpa 67/19 به mpa 5/24 می رسد. در مورد کامپوزیت حاوی دوده نیز مشاهده شد با افزایش مقدار دوده، استحکام پلیمر بهبود یافته است. افزودن دوده به پلیمر علاوه بر این که قیمت نهایی کامپوزیت را کاهش می دهد، باعث افزایش استحکام مکانیکی پلیمر هم می شود. با افزودن 40 درصد وزنی دوده به پلیمر، تنش تسلیم و مقاومت کششی نهایی به ترتیب به میزان 69% و 45% افزایش مشاهده شد. همچنین با افزایش درصد دوده در پلیمر فرایندپذیری کامپوزیت مشکل تر می شود. رسانایی الکتریکی با یک دستگاه اندازه گیری مقاومت حجمی اندازه گیری شد. نتایج حاصل نشان می دهد مقاومت حجمی پلی اتیلن با افزودن نانولوله و دوده کاهش می یابد و رسانایی الکتریکی آن به همین نسبت زیاد می شود. همچنین در درصدهای وزنی حدود 3 از نانولوله و 20 از دوده در پلیمر، حد آستانه رسانایی را خواهیم داشت.

درکار حاضر بازیابی co2 تولید شده از دودکش های احتراقی در مرز پالایشگاه های گاز مورد بررسی قرار گرفت. دی اکسید کربن موجب گرم شدن کره ی زمین است و از طرفی می تواند به منظور تزریق به میادین نفتی و مخازن گاز میعانی جمع آوری شود. فرآیند انتخاب شده برای این کار استفاده از آلکانول آمین ها است. در این میان مونواتانول آمین به دلیل واکنش پذیری و ظرفیت جذب بالا از مقبولیت بیشتری برخوردار است. طراحی مفهومی فرآیند و همچنین انتگراسیون حرارتی آن در سه حالت به صورت مستقل مورد بررسی قرار گرفت. اجرای این طرح در منطقه ی پارس جنوبی از نظر فرآیندی امکان پذیر است. انرژی مورد نیاز برای بازیابی هر تن co2 برای بویلرها 2 مگاوات ساعت و برای توربوژنراتورها و توربوکمپرسورها در صورت استفاده از بویلرهای بازیاب حرارت صفر بدست آمد. به منظور بررسی اقتصادی فرآیند تمامی اجزای اقتصادی آن با محاسبات جز به جز با استفاده از نرم افزار اسپن ایکاروس ارائه شد. به منظور یکسان سازی، محاسبات تمامی تجهیزات در 80% بارگذاری طراحی شده ی خود انجام شده است. دبی گاز سوختی آن ها 8 تن بر ساعت در نظر گرفته شد. با احتساب بازیابی 80% برای حذف دی اکسید کربن از دودکش ها، در ساعت 1654 تن co2 با غلظت بالای 98% بدست می آید. در این پروژه 94 واحد جداسازی و سه ردیف ایستگاه متراکم سازی محصول در نظر گرفته شده است. شبیه سازی بخش های مختلف با نرم افزار اسپن هایسیس صورت پذیرفت. کل هزینه سرمایه گذاری 1667196652 دلار آمریکا و هزینه های عملیاتی 439338487 دلار آمریکا محاسبه شده است. هزینه ی خالص تولید کربن دی اکسید به ازای هر تن با در نظر گرفتن تمامی جزئیات فرآیندی و صنعتی 33.5 دلار آمریکا بدست آمد.

نم زدایی گاز طبیعی فرآیندی است که برای حذف بخار آب همراه با گاز طبیعی مورد استفاده قرار می گیرد. حذف رطوبت موجب جلوگیری از تشکیل هیدرات و یخ زدگی و نیز کاهش خوردگی در خطوط انتقال گاز می شود. روش های گوناگونی برای این منظور ارائه شده که می توان به جذب با استفاده از حلال، جذب سطحی، غشا و ... اشاره نمود. هدف از این مطالعه، مقایسه تکنولوژی غشائی با دیگر روش های نم زدایی گاز طبیعی به منظور ارائه راهکاری مناسب برای استفاده در کشور جهت نم زدایی گاز طبیعی می باشد. به این منظور به کمک شبیه سازی و محاسبات فنی و اقتصادی و پس از ترسیم نمودار مرزهای اقتصادی بین فرآیندهای مختلف نم زدایی، فرآیند بهینه در فشار و سرعت های مختلف تعیین گردید. شبیه سازی واحد جذب به کمک حلال توسط نرم افزار aspen-hysys و مدل سازی و شبیه سازی سیستم های غشائی مختلف در محیط نرم افزار matlab انجام شد. به منظور حل معادلات حاکم بر غشاء، از روش المان های محدود استفاده شد و در ادامه ساختار بهینه غشائی تعیین گردید. بررسی های انجام شده نشان دادند که در شرایط عملیاتی متداول در واحدهای نم زدایی، هزینه جداسازی سیستم های غشائی بهینه تنها در فشارهای بالای خوراک، کمتر از واحدهای جذب به کمک حلال می باشد به نحوی که در فشارهای پایین و در سرعت های بیشتر از mmscfd 30 سیستم غشائی قابل رقابت با واحد جذب به کمک حلال نمی باشد. همچنین تحت شرایط عملیاتی مورد بررسی در این مطالعه، هزینه واحدهای جذب سطحی در مقایسه با سایر واحدهای نم زدایی گاز طبیعی بیشتر بود به نحوی که حتی در فشارهای بالای خوراک و سرعت های تقریبی mmscfd 260 (مشابه شرایط موجود در پالایشگاه گاز شهید هاشمی نژاد)، واحد جذب سطحی در مقایسه با واحد غشائی بهینه و جذب به کمک حلال توجیه اقتصادی نداشت. در نهایت فرآیند نم زدایی بهینه برای آن دسته از پالایشگاه های کشور که از فرآیند جذب سطحی بهره می گیرند، تعیین گردید. بر طبق نتایج، چنانچه در واحدهای نم زدایی به کمک فرآیند جذب سطحی از یک سیستم غشائی بهینه به تنهایی و یا در ترکیب با واحد جذب سطحی استفاده گردد به طوری که بخشی از رطوبت اولیه موجود در جریان گاز توسط سیستم غشائی حذف گردد، صرفه جویی قابل ملاحظه ای در هزینه های جداسازی کل ایجاد خواهد شد.

امروزه گاز طبیعی قبل از مصرف, در ایستگاه هایی در خارج از شهرها و روستاها بودار می گردد. هدف از بودارکنندگی گاز کاهش خطرات ناشی از نشتی خطوط لوله وجلوگیری از به هدر رفتن آن می باشد. این کار توسط دستگاه های بودارکننده ی مختلف صورت می گیرد. بودارکنندگی گاز برای مصارف کم(دبی های پایین) دارای مشکلاتی است. با توجه به اینکه بودار کننده ی مورد استفاده برای مصارف کم ( m^3?h 1000< q)در استان خراسان رضوی از نوع کنارگذر تبخیری می باشد, میزان تزریق ماده بودار کننده به جریان گاز با تغییرات دبی جریان گاز تغییر نمی کند و در نتیجه گاز مصرفی یا به صورت مفرط بودار شده ویا کم تر از حد استاندارد بودار می گردد و این موضوع مشکل اساسی استفاده ی از دستگاه های بودارکننده ی کنارگذر تبخیری می باشد. هدف اصلی از اجرای این پروژه, ارائه ی مدلی کلی از دستگاه بودارکننده ی غشایی می باشد که در آن بتوان با استفاده از فرآیند های غشایی مشکل گفته شده در بالا را از بین ببرد. از این رو برای نیل به اهداف این پروژه, در ابتدا مواردی چون انواع بودارکننده های گاز طبیعی(گوگردی) و بودار کننده مصرفی در کشور(مشخصات فیزیکی, شیمیایی و ساختار), انواع دستگاه های بودارکننده ی گاز طبیعی برای مصارف کم و زیاد و غشا و فرآیند های غشایی و انواع آن مورد بحث و بررسی قرار گرفت. سپس بر اساس یک ایده ی ذهنی, طرحی اولیه از یک دستگاه بودارکننده ی غشایی مطرح گردید. طرح اولیه موجود با استفاده از روابط و فرمول های اثبات شده و اطلاعات و اصول علمی به دست آمده از کتاب ها و مقالات مختلف تکمیل شده و به مدلی اولیه از دستگاه بودارکننده ی غشایی تبدیل گردید. در نهایت مقایسه ای فنی و اقتصادی بین دستگاه بودارکننده ی غشایی و دستگاه بودارکننده ی کنارگذر تبخیری به منظور امکان سنجی در طراحی دقیق نمونه در بعد صنعتی صورت گرفت. مکانیسم عملکرد دستگاه بر اساس فرآیند غشایی موجود در دستگاه تعریف می گردد. فرآیند غشایی موجود در دستگاه, تراوش تبخیری می باشد که با استناد به آن, اختلاف فشار جزئی ماده ی بودار کننده در دو طرف ورقه ی غشا عامل اصلی انتقال ماده ی بودار کننده از میان غشا می باشد. غشای به کار رفته می تواند از جنس پلیمر لاستیکی پلی دی متیل سیلوکسان و یا می تواند از جنس ژلاتین باشد. در طرح شماره 1 و 2 دستگاه بودارکننده ی غشایی, غشای به کار رفته از جنس ترکیبی پلی اتر سولفون _ پلی اتیلن گلیکول می باشد. از بعد فنی هر دو طرح شماره ی 1 و 2 دارای دقت عمل بالاتری نسبت به دستگاه بودارکننده ی کنار گذر تبخیری داشته و طرح شماره ی 2 توانایی بودار کردن گاز متناسب با دبی جریان گاز را دارد. از بعد اقتصادی هر دو دستگاه پیشنهادی دارای صرفه ی اقتصادی بیشتری نسبت به دستگاه بودارکننده ی کنارگذر تبخیری می باشند.

در این پژوهش جداسازی گاز توسط غشای زمینه مخلوط نامتقارن تهیه شده به روش جدایش فازی خشک- مرطوب مورد بررسی قرار گرفت. نانوذرات به کار رفته در این غشاها نیز به روش سُل-ژل به دست آمد. به منظور بهبود کارایی غشاهای زمینه مخلوط نامتقارن ساخته شده، تغییراتی در فرآیند ساخت غشا انجام شد. این تغییرات عبارت بودند از تغییر در زمان مخلوط شدن محلول سُل، بکارگیری بهبود گرمایی بعد از مرحله ی ریخته گری به منظور چروک خوردگی غشا، استفاده از حلال های اتانول و هگزان به عنوان حلال اولیه و ثانویه به منظور کاهش کشش سطحی در فرآیند خشک شدن غشا و در نهایت، فرآیند پوشش دهی غشاهای نانوکامپوزیت نامتقارن استات سلولز-سیلیکا توسط pdms. به همین منظور غشاهایی در ضخامت های متفاوت (300 میکرومتر و 350 میکرومتر) و همچنین زمان های متفاوت در تبخیر حلال (30 ثانیه تا 2 دقیقه) تهیه شد. بررسی روش ساخت با استفاده از آزمون sem انجام شد و در نهایت با استفاده از واحد آزمایشگاهی فشار-ثابت، تراوش پذیری گازهای دی اکسیدکربن، نیتروژن و اکسیژن به دست آمد و نتایج با غشای چگال و همین طور غشای استات سلولز خالص و غشای نامتقارن نانوکامپوزیت استات سلولز-سیلیکای بهبود نیافته مقایسه شد. بر طبق نتایج به دست آمده، میزان گزینش پذیری دی اکسیدکربن به نیتروژن از30 در غشای سلولزاستات خالص به 101 در حالت بهبودیافته رسیده است که حدود 37/3 برابر افزایش را نشان میدهد.

امروزه صنایع یکی از عظیم ترین مصرف کنندگان آب هستند که به تبع آن حجم بالایی از پساب تولید می کنند. صنعت نساجی یکی از آنهاست که پساب تولیدی آن دارای ویژگی هایی نظیر رنگ، bod و cod بالا و وجود مواد سمی می باشد. روش های زیادی نظیر بیولوژیکی، فیزیکی، شیمیایی، غشایی و غیره برای تصفیه ی پساب ها وجود دارد. از میان روش های مختلف، در این پژوهش از روش غشایی اولترافیلتراسیون برای تصفیه ی پساب نساجی استفاده شده است. مهم ترین عیب روش های غشایی، بحث گرفتگی آنهاست. برای حل این مساله از روش انعقادسازی به عنوان پیش تصفیه استفاده شده است. هدف ابتدایی از این مطالعه بررسی تاثیر انعقادسازی با استفاده از دو نوع منعقدکننده ی آلومینیوم سولفات (آلوم) و پلی آلومینیوم کلراید و کمک منعقدکننده ی کیتوسان بوده است. در این مرحله به تاثیر غلظت، نوع منعقدکننده/کمک منعقدکننده و ph بر روی میزان حذف کدورت و cod پرداخته شد. نتایج به دست آمده نشان دهنده ی آن است که هنگام استفاده از پلی آلومینیوم کلراید با غلظت 100 و در ph اولیه ی پساب یعنی 5/9، بیشترین میزان حذف کدورت و cod انجام می گیرد. در این شرایط بهینه میزان کدورت پساب از 6/52 به ntu 34 کاهش یافته که در حدود 35 درصد آن حذف می شود و cod پساب از 3550 به 1200 میلی گرم بر لیتر رسیده و 66 درصد آن حذف می شود. دومین و مهم ترین هدف این تحقیق تصفیه ی پساب با استفاده از غشاهای اولترافیلتراسیون بوده است. در این قسمت از سه نوع غشای اولترافیلتراسیون الیاف توخالی از جنس پلی پروپیلن (pp)، پلی وینیلیدن فلوراید (pvdf) و پلی اترسولفون (pes) استفاده شد و تاثیر اختلاف فشار اعمالی (tmp)، سرعت جریان مماسی و نوع غشا بر روی میزان شار عبوری و حذف کدورت و cod مورد بررسی قرار گرفتند. غشای پلی وینیلیدن فلوراید در فشار bar 3 و سرعت جریان مماسی 5/1 با میزان شار 90 لیتر بر مترمربع ساعت دارای بیشترین میزان شار عبوری می باشد. این غشا همچنین در فشار bar 2 بار و سرعت جریان مماسی 1 قادر است که کدورت پساب پیش تصفیه شده را از34 به ntu 0/6 رسانیده و با میزان 3/98 درصد حذف دارای بیشترین میزان حذف کدورت می باشد. در میان غشاهای مورد استفاده غشای پلی اترسولفون در فشار bar 1/5 و سرعت 5/1متر بر ثانیه، cod پساب پیش تصفیه شده را با بیشینه میزان حذف86 درصد، مقدار آن را از 1200 به 165 میلی گرم بر لیتر می رساند.

پلیمرهای پلی ایمیدی (pi) با داشتن خصوصیاتی چون پایداری گرمایی و شیمیایی مناسب و گزینش پذیری بالا در جداسازی مخلوط های گازی، یکی از مناسب ترین مواد برای این جداسازی شناخته شده اند. پلیمر به کار برده شده در این پژوهش از گروه پلی ایمیدها با نام تجاری matrimid 5218 می باشد. دو نوع نانو ذره ی سیلیکای تجاری (fumed silica) اصلاح شده با عامل اکتیل سیلان و سیلیکای سنتز شده به روش سل- ژل با درصد حجمی های گوناگون (5، 10، 15 و 20 درصد) در پلیمر، نیز مورد استفاده قرار گرفتند. تغییرات ریخت شناسی و ساختار شبکه ی پلیمر (تغییر فاصله ی زنجیره های پلیمر) در اثر توزیع نانوذرات سیلیکا، توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) بررسی شد. میزان حلال باقیمانده در شبکه ی پلیمر و تغییرات حرارتی با استفاده از ارزیابی وزن سنجی حرارتی (tga) بررسی شده است. ویژگی های عملیاتی غشاها در جداسازی گاز (تراوش پذیری و گزینش پذیری) با گازهای خالص متان، دی اکسیدکربن، اکسیژن و نیتروژن نیز مورد بررسی قرار گرفت. در حالتی که از سیلیکای تجاری استفاده شد، با افزایش درصد نانوذرات، تراوش پذیری دی اکسیدکربن افزایش و تراوش پذیری سایر گازها اندکی کاهش یافت. روند تغییرات تراوش پذیری گازها و گزینش پذیری زوج گازهای یاد شده در حالتی که از سیلیکای سنتز شده به روش سل-ژل استفاده شد، مشابه تغییرات این دو عامل در نمونه غشاهای ساخته شده با استفاده از سیلیکای تجاری به دست آمد. به عنوان مثال، به ازای 20% حجمی نانوذره در روش سل-ژل، تراوش پذیری دی اکسیدکربن و گزینش-پذیری دی اکسیدکربن به متان به ترتیب 114% و 360% نسبت به غشای پلیمری خالص افزایش یافت. در حالتی که از سیلیکای تجاری استفاده شد، تراوش پذیری دی اکسیدکربن و گزینش پذیری دی اکسیدکربن به متان به ترتیب 128% و 25% افزایش یافت. در هر دو روش، برای تمامی گازها ترتیب افزایش ضریب نفوذ، به جز برای دی اکسیدکربن، بر اساس قطر جنبشی مولکول ها do2> d co2 > dn2 > dch4 بود. حلالیت اجزای گازی برای تمامی غشاهای ساخته شده نیز، بر اساس میعان پذیری آنها یعنی به ترتیب sco2 > sch4 > so2 > sn2 افزایش یافت. در نهایت با مقایسه ی این دو روش با ثابت بودن درصد نانوذرات، عملکرد جداسازی غشاهای ساخته شده با استفاده از سیلیکای سل-ژل بهتر بود.

صفحات دو قطبی یکی از اجزای کلیدی پیل های سوختی پلیمری هستند که نقش مهمی را در وزن، حجم و هزینه ی یک بسته ی پیل سوختی ایفا می کنند. بنابراین تعیین یک جنس مناسب برای ساخت صفحات دو قطبی در بازده و قیمت یک پیل سوختی تاثیر بسزایی خواهد داشت. در ابتدا از گرافیت و فلزات برای ساخت صفحات دوقطبی استفاده می شد. امروزه با توجه به خوردگی و قیمت این مواد و همچنین رشد صنعت پلیمر، تحقیقات زیادی برای تولید صنعتی صفحات دو قطبی از نانوکامپوزیت های پلیمری رسانا در حال انجام است. هدف از این مطالعه، بررسی اثر افزودن نانولوله های کربنی چند جداره بر خواص کامپوزیت های پلی پروپیلن- کربن (گرافیت و دوده) به منظور ساخت صفحات دو قطبی با هدایت الکتریکی خوب، استحکام مکانیکی بالا و هزینه کم می باشد. برای این منظور، نانولوله های کربنی چند جداره در درصد وزنی های مختلف در ماتریس پلی پروپیلن با استفاده از آسیاب گلوله ای با انرژی بالا (hebm) توزیع گردید. سپس صفحات دوقطبی نانوکامپوزیتی حاوی سه نوع پرکننده کربنی (گرافیت، دوده و نانولوله های کربنی) با استفاده از اختلاط مذاب و پرس گرم قالب گیری شدند. اثر مقدار نانولوله های کربنی بر خواص الکتریکی، مکانیکی و حرارتی نانوکامپوزیت های ساخته شده، به عنوان اصلی ترین خواص مورد نظر مورد بررسی قرار گرفت. همچنین مطالعات مورفولوژیکی وساختارشناسی نمونه ها با استفاده از sem انجام شد. نتایج به دست آمده نشان داد که با افزایش درصد وزنی گرافیت (تا 70 درصد وزنی) در کامپوزیت ها، هدایت الکتریکی و مقاومت خمشی آن ها افزایش می یابد. نتایج همچنین نشان داد که به کار بردن هم زمان دوده و گرافیت برای افزایش هدایت الکتریکی کامپوزیت پلیمری موثر است. با توجه به تصاویر sem گرفته شده و رسانایی الکتریکی به دست آمده، ملاحظه شد که به کار بردن آسیاب گلوله ای انرژی بالا قبل از اختلاط مذاب باعث توزیع مناسبی از نانولوله های کربنی در کامپوزیت پلیمر- پرکننده های کربنی (گرافیت و دوده) شده و همچنین افزایش مقدار نانولوله ها باعث افزایش رسانایی الکتریکی کامپوزیت می شود. به عنوان مثال، افزودن 2 درصد وزنی از نانوله های کربنی چند جداره به کامپوزیت های پلیمر-کربن، باعث افزایش 133 و 75 درصدی در رسانایی الکتریکی کامپوزیت های پلی پروپیلن-گرافیت و پلی پروپیلن-گرافیت-دوده می شود. همچنین مشخص شد که افزایش مقدار نانولوله تا یک مقدار بحرانی (تا 1 درصد وزنی) باعث افزایش مقاومت خمشی کامپوزیت ها می شود. همچنین مشاهده شد که افزودن دوده به کامپوزیت ها باعث افزایش تخلخل و ایجاد ترک در آن ها می شود و افزودن نانولوله های کربنی خواص مکانیکی ضعیف شده ناشی از حضور دوده را تا حدودی بهبود می بخشند. نتایج همچنین نشان داد که با افزودن نانولوله های کربنی، پایداری حرارتی کامپوزیت ها افزایش می یابد و تمامی صفحات دوقطبی کامپوزیتی ساخته شده تا دمای 300 درجه ی سلسیوس پایدار هستند. این نشان می دهد که این صفحات حاوی نانولوله های کربنی، از نظر پایداری حرارتی برای پیل های سوختی پلیمری (دمای عملکرد: °c80 ) از این لحاظ مناسب هستند.

جریان های خروجی از پالایشگاه های گاز (همانند پروپان و بوتان) عمدتا حاوی گوگرد به صورت سولفیدهیدروژن، سولفیدکربنیل، دی سولفیدکربن و مرکاپتان ها، می باشند. این مایعات سبک هیدروکربنی ترش برای کاهش محتویات گوگردی و حذف رنگ و بو نیاز به تصفیه دارند. فناوری شیرین سازی مایعات برای جداسازی ترکیبات گوگردی چندان جدید نیست و فرایند مراکس یکی از این فرآیندها است که برای اکسیداسیون مرکاپتان ها به دی سولفیدها در حضور هوا (به عنوان اکسیدکننده) و کاتالیست مراکس به کار می رود. در سال های اخیر، با توجه به تقاضاهای جدید برای محتوای ترکیبات گوگردی در سوخت های مایع، استفاده از فرایندهای گوگردزدایی جدید مانند گوگردزدایی بیولوژیکی، گوگردزدایی کاتالیستی و غشایی نیز مورد توجه قرار گرفته است. هدف این پایان نامه مقایسه ی فرایند گوگردزدایی از مایعات گازی سبک به روش مراکس با روش های نوین گوگردزدایی و ارزیابی فنی و اقتصادی این فرایند می باشد. به این منظور و پس از مرور کلیه ی فناوری های گوگردزدایی از مایعات نفتی، واحد مراکس با استفاده از نرم افزار aspen-hysys و برای مرکاپتان زدائی از دو نوع خوراک پروپان و بوتان مایع شبیه سازی شد و سپس ارزیابی های اقتصادی بر مبنای آن صورت گرفت. با توجه به ارزیابی های اقتصادی صورت گرفته برای فرایندهای گوگردزدایی دیگری مانند فرایندهای گوگردزدائی هیدروژنی (hds) و اکسیداسیونی (ods) و مقایسه ی آن با ارزیابی اقتصادی صورت گرفته در این پایان نامه، می توان گفت که فرایند مراکس از توجیه اقتصادی قابل قبولی برخوردار بوده و هزینه ی سرمایه گذاری و عملیاتی آن نسبت به فرایندهای فوق الذکر کم تر می باشد. ضمنا، از آن جایی که فرآیندهای نوین گوگردزدائی هنوز تجاری نشده اند، مقایسه ی اقتصادی فناوری مراکس با آن ها انجام نگرفته است.

امروزه یکی از مشکلات رایج زیست محیطی، پساب خروجی بسیاری از کارخانجات صنعتی است که دارای آلاینده های آلی و غیر آلی می باشد و برای انسان و موجودات زنده بسیار خطرناک است. هدف این رساله، بررسی عملکرد غشاهای اولترافیلتر و نانوفیلتر در حذف همزمان آنیلین (به عنوان یک آلودگی آلی) و نیکل (به عنوان یک آلودگی غیرآلی) از فاز آبی، به عنوان دو آلودگی که به طور همزمان در پساب کارخانجات نساجی و رنگرزی حضور دارند، می باشد. برای این منظور غشاهای تجاری پلی سولفونی و پلی آمیدی و نیز غشاهای پلیمری پلی سولفونی ساخته شده در آزمایشگاه به کار گرفته شدند. در این راستا، تحققیات در سه بخش 1) بررسی غلظت بحرانی مایسلی، اندازه ی مایسلی و نحوه ی همکاری مواد فعال سطحی غیریونی با مایسل های ماده ی فعال سطحی یونی، 2) ساخت غشا و تعیین مشخصات آن و 3) بررسی عملکرد غشاهای اولترافیلتر و نانوفیلتر در حذف آلاینده های نامبرده، انجام گرفت. تأثیر پارامترهای عملیاتی گوناگون از قبیل غلظت ماده ی فعال سطحی و آلودگی در خوراک، فشار، دما، ph، حضور ماده ی فعال سطحی غیریونی در محلول و اندازه حفرات غشا بر روی بازده ی جداسازی آنیلین به تنهایی، نیکل به تنهایی و آنیلین و نیکل به طور همزمان با استفاده از فرآیند meuf (micellar enhanced ultrafiltration) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج به دست آمده در حذف همزمان آنیلین ونیکل نشان داد که حضور یون های نیکل در سیستم شامل آنیلین، نیکل و sds به حذف آنیلین کمک می کند که این تأثیر در غلظت های پایین تر مواد فعال سطحی بیشتر بود. حضور آنیلین نیز در غلظت های پایین sds باعث افزایش حذف نیکل شد، در حالی که این تأثیر در غلظت های بالای sds ناچیز بود. بعلاوه، در بین تمام پارامتر های عملیاتی گوناگونی که در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفتند، تأثیر حضور مواد فعال سطحی غیریونی در محلول ماده ی فعال سطحی یونی بر روی بازده جداسازی آنیلین، نیکل و آنیلین و نیکل به طور همزمان بسیار چشم گیر بود و موجب بالا بردن بازده ی جداسازی این آلاینده ها شد. نتایج به دست آمده نشان دادند که بازده ی جداسازی و فلاکس آب خالص برای غشای اولترافیلتر ساخته شده با غشای تجاری ufx5 اختلاف کمی داشت، اما میزان آب دوستی آن به غشای np010 بسیار شبیه بود. همچنین نتایج حاصل از ساخت غشاهای نانوفیلتر به کمک افزودنی مواد فعال سطحی غیریونی نشان داد که با افزودن این مواد به داخل محلول همگن پلیمری، فلاکس آب خالص، میزان آب دوستی غشا و نیز بازده ی جداسازی آنیلین و نیکل افزایش می یابد. بررسی تأثیر پارامترهای عملیاتی مختلف مثل فشار، دما، حضور الکترولیت وغلظت اولیه آلاینده ها بر روی بازده ی جداسازی آنیلین و نیکل به کمک غشای تجاری نانوفیلتر nf90 نیز بخش دیگری از این تحقیق را به خود اختصاص داد. نتایج به دست آمده نشان دادند که حضور و افزایش الکترولیت و غلظت اولیه ی نیکل در محلول خوراک بازده ی جداسازی آنیلین را افزایش می دهد، اما بازده ی جداسازی نیکل را کاهش می دهد. نتایج به دست آمده از مقایسه و ارزیابی فرآیندهای meuf و nf به منظور جداسازی آلودگی های نامبرده نشان داد که استفاده از فرآیند meuf نسبت به nf برای جداسازی آنیلین و نیکل مناسب تر است؛ زیرا علاوه بر فشار عملیاتی پایین تر در فرآیند meuf و سهولت ساخت غشاهای اولترافیلتر نسبت به نانوفیلتر، حداکثر بازده ی جداسازی آنیلین و نیکل به دست آمده در این رساله با استفاده از فرآیند meuf (به ترتیب 70 و 99%) نسبت به مقادیر مربوط به غشاهای نانوفیلتر (به ترتیب 64 و 94%) بیشتر بوده است.

در این مطالعه، استفاده از مفهوم ماتریس مخلوط جهت ساخت غشاء با هدف نم زدایی از گاز طبیعی مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، پلیمر پلی سولفون (psf) به عنوان فاز پیوسته و زئولیت نوع a به دلیل آب دوستی بالا به عنوان فاز پراکنده جهت ساخت غشاء استفاده شد. چسبندگی سطحی بین فازهای آلی و معدنی از طریق اعمال دمای بالا در مرحله ساخت غشاء حاصل شد. نتایج آنالیز sem نشان می دهند که می توان به این روش غشاهای ماتریس مخلوط فاقد حفرات غیرانتخاب گر با بار 25% وزنی تولید کرد. در حالت خوراک خشک، افزودن زئولیت 3a به ماتریس پلیمری بدون بهبود انتخاب گری غشاء، منجر به کاهش تراوایی هر دو گاز ch4 و co2 می شود. عدم تغییر در انتخاب گری مربوط به فعال نشدن خاصیت غربال گری این نوع زئولیت (اندازه حفرات ? 3) می باشد. از طرف دیگر، زئولیت های 4a (اندازه حفرات ? 8/3) و 5a (اندازه حفرات ? 5/4) به دلیل خاصیت غربال گری منجر به افزایش انتخاب گری co2/ch4 شدند. با این وجود، به دلیل سخت شدن زنجیره های پلیمری، کاهش تراوایی غشای ماتریس مخلوط در مقایسه با غشای پلیمری خالص همچنان مشاهده شد. حضور بخار آب در خوراک می تواند از طریق پلاستیکی کردن ماتریس پلیمری منجر به تغییر عملکرد جداسازی غشاء شود. در مورد غشای پلیمری خالص، حضور 90% رطوبت در خوراک منجر به افزایش تراوایی ch4 تا بیش از دو برابر، و کاهش انتخاب گری co2/ch4 به حدود نصف می شود. افزودن زئولیت به ماتریس پلیمری می تواند از طریق سخت تر نمودن زنجیره های پلیمر از شدت متورم شدن غشاء بکاهد و از این طریق منجر به بهبود عملکرد جداسازی غشای ماتریس مخلوط در مقایسه با غشای پلیمری خالص شود. در نتیجه، مقادیر کمتر تراوایی و بیشتر انتخاب گری برای غشای ماتریس مخلوط در مقایسه با غشای پلیمری خالص مشاهده شد. تراوایی غشاهای ماتریس مخلوط تابع نوع زئولیت مورد استفاده می باشد. در مورد غشاهای ماتریس مخلوط حاوی زئولیت 3a، کاهش تراوایی بخار آب نسبت به غشای پلی سولفونی مشاهده شد. این در حالی است که زئولیت 5a به دلیل اندازه حفرات بزرگتر قادر به افزایش تراوایی بخار آب پلیمر پلی سولفونی شد. از طرف دیگر، افزودن زئولیت 4a اثر قابل ملاحظه ای بر تراوایی بخار آب ندارد که نشان می دهد مزیت ظرفیت جذب بالای بخار آب در این زئولیت ممکن است تحت تأثیر مقاومت نفوذی اعمال شده به مولکول های آب در نتیجه ی اندازه حفرات کوچک زئولیت خنثی شود. با این وجود، در تمام موارد انتخاب گری بخار آب/گاز برای غشاهای ماتریس مخلوط از مقدار متناظر آن برای غشای پلی سولفونی بیشتر به دست آمد.

با توجه به افزایش کاربرد غشاها در صنایع جداسازی مختلف از جمله صنایع آب و پساب، در این پایان نامه تلاش شده است تا ابتدا اطلاعات مختصری در ارتباط با غشاهای فیلم نازک (tfc) داده شود. پس از بررسی منابع و تعیین آزمایش های مورد نیاز و مشخصات غشای پیشنهادی، یک نمونه از غشاهای ترکیبی فیلم نازک (tfc) بر پایه ی پلیمر پلی آمید با زیرلایه ی پلی سولفونی ساخته شد. پس از ساخت غشای پایه و لایه نشانی آن، عملکرد غشاء با استفاده از آب مقطر، آب نمک ppm 2000 و خوراک ورودی به واحد اسمز معکوس نیروگاه برق مشهد به عنوان یک پساب صنعتی، مورد آزمایش قرار گرفته و نتایج آن ها مورد بحث و بررسی قرار گرفت. جهت اطمینان از لایه نشانی و شناخت بهتر مورفولوژی غشاء، از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) استفاده شد و از سطح مقطع غشاء عکس برداری شد. درصد دفع و شار غشای ساخته شده در آزمایش های مختلف به این ترتیب به دست آمد، شار آب مقطر: l/m2h 20، درصد دفع غشاء برای آب نمک ppm 2000 در زمان پایا شدن شرایط غشاء: 97/33 و درصد دفع غشاء برای tds آب ورودی به واحد اسمز معکوس نیروگاه برق مشهد (پساب صنعتی با میزان tds برابر با ppm 620) در زمان پایا شدن شرایط غشاء: 94/75. درصدهای دفع بالا به همراه شار بالای غشاهای ساخته شده نشانگر عملکرد مطلوب این غشاها می باشد. سپس عملکرد غشا ی فیلم نازک ساخته شده و همچنین یک غشا ی تجاری ro، با استفاده از یک غشای اولترافیلتراسیون (uf) به عنوان فرآیند پیش تصفیه در نظر گرفته شد، بررسی شد. با توجه به نتایج به دست آمده، مشاهده شد که میزان شار در غشاهای ساختگی و تجاری، با وجود پیش تصفیه ی اولترافیلتراسیون افزایش داشته است. این افزایش شار در غشای تجاری و ساختگی به ترتیب، 13 و14 درصد بود. در ارزیابی یک طرح، سامانه یا پروژه از دیدگاه اقتصادی، بسته به نوع آن می توان از شاخص های متنوعی استفاده نمود. به طور عام در طرح هایی که به تصفیه و یا انتقال آب مربوط می شوند، از تعریف قیمت تمام شده ی آب (twc) استفاده می گردد. در این پایان نامه نیز این بررسی های اقتصادی انجام شده است. قیمت تمام شده ی آب برای پیش تصفیه ی uf در مقادیر مختلف نرخ تنزیل 6، 8 و 10 به ترتیب 0/2، 0/22 و 0/24 دلار به ازای هر متر مکعب به دست آمد. در انتها آنالیز حساسیت قیمت تمام شده ی آب با استفاده از پیش تصفیه ی uf و بدون پیش تصفیه ی uf به برخی عوامل انجام شد و ظرفیت اقتصادی واحد .(ظرفیتی که در روش uf اقتصادی می گردد) بدین ترتیب به دست آمد: در نرخ تنزیل 6 درصد، 2/65 برابر ظرفیت موجود (در حدود 45 متر مکعب در ساعت)، برای نرخ تنزیل 8 درصد، حدود 57 متر مکعب در ساعت و در نرخ تنزیل 10 درصد این مقدار حتی از 4 برابر ظرفیت سامانه نیز بیشتر شد.

مشکلی که همواره با بیشتر فرایندهای جداسازی غشایی همراه است، گرفتگی غشاست. اصلاح غشا، یک راه حل جهت کاهش گرفتگی غشاها و افزایش تنوع غشاهای ساخته شده برای کاربردهای جدید و بهبود یافته است. در مقایسه با دیگر مواد غشایی، سطح غشای پلی اکریلونیتریل، به آسانی قابل اصلاح است و گروه نیتریل روی سطح غشای پلی اکریلونیتریل این قابلیت را دارد که به سایر گروه های عاملی تبدیل گردد. در این مطالعه، به طور کلی، دو نوع اصلاح سطح جدید روی غشای الیاف توخالی پلی اکریلونیتریل صورت گرفت. در روش اول، برای اصلاح شیمیایی غشا، محلول هیدروکسیدسدیم به کار گرفته شد. هیدرولیز سطح غشای پلی اکریلونیتریل با هیدروکسیدسدیم، منجر به تشکیل گروههای کربوکسیل روی سطح گردید. سپس، برای بهبود آب دوستی سطح، پلی اتیلن گلایکول، توسط واکنش شیمیایی روی سطح غشای هیدرولیز شده تثبیت شد. در روش دیگر، غشای الیاف توخالی پلی اکریلونیتریل ‏آمیدوکسیم، از فرایندی که توسط محلول هیدروکسیل‏آمین روی غشای پلی اکریلونیتریل صورت گرفت، ساخته شد که در ادامه، این غشا، جهت جذب یون های نقره به کارگرفته شد. برای تحلیل واکنش ها و حضور گروه های عاملی، طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه استفاده شد در حالی که افزایش آب دوستی سطح غشا با اندازه گیری زاویه تماس تعیین شد. بعد از فرایند هیدرولیز، اگرچه میزان تراوش آب 28 درصد کاهش یافت اما میزان دفع pva-30kda و نسبت بازیابی شار به ترتیب 14درصد و 13 درصد افزایش یافت. اتصال پلی ‏اتیلن‏گلایکول به سطح غشای هیدرولیز شده منجر به کاهش زاویه تماس آب به 21 درجه گردید. بررسی نتیجه ‏ی طیف سنجی تبدیل فوریه، پدیدآمدن پیک‏ های جدید درcm-11660 و cm-11608 برای غشای واکنش داده شده با هیدروکسیل‏آمین را نشان می‏دهد که دلیلی بر حضور گروه آمیدوکسیم روی سطح غشاست. ضمن آن که جذب نقره به میزان mg/cm228/0، حاکی از توانایی گروه آمیدوکسیم در جذب یون‏های فلزی از جمله نقره است.

با توجه به پیشرفت سریع صنعت خودرو و افزایش تولید لاستیک ضایعاتی، بازیافت لاستیک مساله مهمی است. یکی از موثرترین روش های بازیافت، دی ولکانیزاسیون است. به طور کلی دی ولکانیزاسیون لاستیک به سه روش فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی انجام می شود. در مطالعه پیش رو ابتدا به دی ولکانیزاسیون شیمیایی لاستیک طبیعی (nr) با استفاده از عامل دی ولکانیزاسیون بنزویل پراکسید پرداخته شد و تاثیر شرایط فرآیندی از قبیل دما، زمان و غلظت عامل دی ولکانیزاسیون روی این فرآیند بررسی شد. نتایج حاکی از آن بود که در زمان های پایین (2 ساعت) و به ازای غلظت های متفاوت از عامل دی ولکانیزاسیون (phr 2، 4، 6 و8)، واکنش شکست پیوند عرضی انتخابی انجام گرفته؛ اما در زمان های بالاتر (4 ساعت) و همچنین با افزایش غلظت عامل دی ولکانیزاسیون این واکنش غیر انتخابی شده و در غلظت phr 6 بیشینه درجه دی ولکانیزاسیون اتفاق می افتد. همچنین دما نقش مهمی در فرآیند دی ولکانیزاسیون داشته و با افزایش آن افت شدیدی در خواص مکانیکی لاستیک مشاهده گردید. سپس، دی ولکانیزاسیون مکانیکی-شیمیایی پودر ضایعاتی لاستیک epdm با استفاده از دستگاه مخلوط کن بربندر و عامل دی ولکانیزاسیون دی فنیل دی سولفید انجام شد و با ثابت نگه داشتن نیروی برشی اعمال شده و مقدار روغن فرآیند، تاثیر پارامترهای مهم دی ولکانیزاسیون از قبیل دما، زمان و غلظت عامل دی ولکانیزاسیون روی دی ولکانیزاسیون تعیین شد. نتایج حاکی از آن بود که در زمان 15 دقیقه، غلظت phr 5 و دمای ?230 حداکثر کاهش در دانسیته پیوند عرضی یعنی بیشترین درصد دی ولکانیزاسیون (81%) مشاهده می گردد. در نهایت با توجه به موثر بودن ترکیبات دی-سولفیدی در بازیافت لاستیک، از دی سولفید اویل به عنوان عامل دی ولکانیزاسیون در دی ولکانیزاسیون مکانیکی-شیمیایی پودر ضایعاتی لاستیک epdm استفاده شد. نتایج به دست آمده نشان داد که این ماده، در مقایسه با دی فنیل دی سولفید به عنوان ماده مرجع، عامل موثری در دی ولکانیزاسیون است و با استفاده از آن می توان پودرهای ضایعاتی را تا 78% دی ولکانیزه نمود. دی فنیل دی سولفید به عنوان عامل دی ولکانیزاسیون موثر برای دی ولکانیزاسیون لاستیک طبیعی و لاستیک های سنتزی در حال حاضر وارد می شود در نتیجه دی سولفید اویل جایگزین مناسبی برای این ماده می باشد. همچنین تحت شرایط خاصی (غلظت دی سولفیداویل phr 5، زمان 15 دقیقه، دمای ?250) می توان واکنش دی ولکانیزاسیون را به صورت شکست انتخابی پیوند عرضی انجام داد. آمار نشان می دهد بیش از 250 هزار تن ضایعات لاستیک در سال در کشور تولید می شود. طبق آزمایش های صورت گرفته در این مطالعه، به ازای هر 100 گرم از لاستیک مقدار 5 گرم از عامل دی ولکانیزاسیون دی سولفید اویل برای دی ولکانیزاسیون لازم است. در نتیجه به صورت تقریبی بیش از 12500 تن از دی سولفید اویل سالیانه برای بازیافت لاستیک مصرف خواهد شد. در نهایت با استفاده از دی سولفید اویل به عنوان عامل دی ولکانیزاسیون در بازیافت لاستیک، از طرفی مشکل ضایعات تایر حل خواهد شد و در نتیجه در منابع صرفه جویی می شود و از طرفی جایگزین مناسبی برای ترکیبات دی سولفیدی گران قیمت به عنوان عامل دی ولکانیزاسیون یافت شده و دفع دی سولفید اویل کاهش خواهد یافت.

بیودیزل امروزه به عنوان سوختی جایگزین برای سوخت¬های نفتی به شدت مورد توجه قرار گرفته است. منابع تولید بیودیزل انواع روغن های خوراکی و غیر خوارکی مثل روغن ذرت، کانولا، نخل، جلبک، روغن مستعمل آشپزی و غیره است. عمده تولید بیودیزل از روغن های خوارکی است، به طوری که بین 75 تا 90 درصد هزینه کل تولید این محصول را در بر می گیرد. به علاوه، با توجه به بحران غذایی پیش بینی شده جهان توسط سازمان ها و ارگان های مربوطه، انتظار می رود که هزینه تولید بیودیزل نیز به شدت افزایش یابد. به علاوه، رقابت بین غذا و سوخت باعث بغرنج تر شدن این مسئله خواهد شد. از این رو مطالعات علمی اخیر در زمینه تولید سوخت جایگزین به سمت استفاده از منابع ارزان قیمت حرکت کرده است. جلبک یک منبع بسیار ارزان، با کیفیت و فراوان برای تولید بیودیزل است. جلبک ها موجودات سخت جانی هستند که در اکثر محیط های آبی، خواه شیرین و یا شور، وجود دارند. تقریباً تمامی جلبک ها حاوی لیپید هستند. این لیپید ها هستند که به وسیله الکل استری شده و تولید بیودیزل می کنند. گونه های مختلف جلبک ها دارای درصدهای مختلفی از لیپید هستند. از این رو مطالعات روی گونه های خاص جلبک که درصد لیپید بالایی دارند، برای این فرآیند صورت گرفته است. اما، استریل نگه داشتن محیط و جلوگیری از آلودگی جلبک های خاص در طول فرآیند رشدشان کاری بسیار دشوار و هزینه بر است. از این رو تولید بیودیزل از یک منبع مختلط از انواع جلبک ها در یک محیط کشت آلوده که تا به کنون بررسی بر روی آن صورت نپذیرفته بود، مورد توجه قرار گرفت. بدین منظور از محیط فاضلاب و جلبک که از تصفیه خانه پرکندآباد تهیه شد، به منظور رشد جلبک استفاده شد. در ابتدا مخلوط جلبک تهیه شده در محیط bg-11 رشد داده شد. سپس مقداری از آن در فاضلاب برای تولید انبوه کشت شد و بعد از گذشت 5 روز، جلبک ها استخراج، خشک و به پودر تبدیل شد. آزمایش ها به منظور تولید بیودیزل توسط نرم افزار design expert به روش فاکتوریال طراحی شد. تأثیر سه متغیر میزان متانول (نسبت 9 و 13 میلی لیتر بر گرم جلبک خشک)، میزان پتاسیم هیدروکسید به عنوان کاتالیست (1و3 درصد وزنی) و مدت زمان (2و 4 ساعت) در میزان تولید بیودیزل از جلبک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به وسیله نرم افزار بهینه سازی شد که زمان 2 ساعت، میزان متانول 31/9 میلی لیتر بر گرم جلبک خشک و 1 درصد وزنی کاتالیست به عنوان شرایط بهینه به دست آمد که بازده تولید 51/66 درصد وزنی متیل استر اسید چرب (fame) در این حالت گزارش شد.

در این پژوهش، سنتز و مشخصه یابی نانوساختارهای mcm-41 وα-fe2o3/mcm-41 انجام پذیرفت. اصلاح سطحی mcm-41 توسط گروه های آمینی، به صورت همزمان و در حین سنتز mcm-41 و قرار دادن نانوذرات α-fe2o3 درون ساختار آن از روش بارور سازی مرطوب، توسط نمک نیترات آهن و سپس کلسیناسیون نمونه در دمای ℃550 انجام گرفت. بررسی اثر حضور نانوذرات α-fe2o3 درون حفرات mcm-41، به وسیله آنالیزهایtga ,ft-ir ,xrd، tem و تست جذب و دفع نیتروژن مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. تست جذب و دفع نیتروژن نشان داد که جاذبα-fe2o3/mcm-41 سنتز شده در آزمایشگاه در دسته میان حفره¬ها (مزوپورها) قرار می¬گیرد و متوسط قطر حفره های آن nm 37/2 می¬باشد. همچنین سطح ویژه جاذب سنتز شده1.g-2m 5/507 است. پس از تثبیت نانوذرات α-fe2o3 درون ساختارmcm-41، قطر متوسط حفره ها کاهش یافته که این امر بیانگر این است که میزان قابل توجهی از نانو ذرات اکسید آهن درون حفرات mcm-41 تشکیل شده اند. جذب ناپیوسته آرسنیک بر روی جاذب سنتز شده، به عنوان تابعی از زمان تماس، غلظت اولیه محلول، دما، ph و حضور گونه های آنیونی دیگر مورد بررسی قرار گرفت. داده¬های آزمایشگاهی به دست آمده با ایزوترم های جذب لانگمویر و فروندلیچ مطابقت داده شدند. بیشترین ظرفیت جذب بر روی α-fe2o3/mcm-41 در دمای k 298، بازه¬ی غلظت ppm200-2، برای یون آرسنیت 1-mg.g 9/136 و برای یون آرسنات 1-mg.g 1/101 بدست آمد. نتایج آزمایش های جذب در زمان های متفاوت نشان داد که مدل سینتیکی شبه مرتبه اول مطابقت چندانی با داده های تجربی نشان نمی دهد اما مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم به خوبی بر داده های آزمایشگاهی منطبق است. تغییر دمای فرایند و محاسبات ترمودینامیکی نشان داد که فرآیند جذب آرسنیک بر روی α-fe2o3/mcm-41 خودبه¬خودی و با ماهیت گرماده است و میزان جذب با افزایش دما کاهش یافته است. جذب آرسنیک توسط α-fe2o3/mcm-41 شدیدا به ph محلول وابسته است و حضور آنیون ¬های مزاحم در محلول، میزان جذب را تحت تاثیر قرار می¬دهد

آمین غنی از گازهای اسیدی در پالایشگاه ها برای احیا شدن وارد برج های دفع می شود و در تماس با بخار ?c120 قرار می گیرد. این فرایند به دلیل نیاز به بخار با دمای بالا انرژی زیادی مصرف می کند و همچنین باعث تجزیه حرارتی اجزا و اتلاف اجزای با فراریت بالا نیز می شود. به همین دلیل تلاش برای گسترش روش های جدید عریان سازی محلول های آمین از گازهای اسیدی همچنان ادامه دارد. در این پایان نامه، به منظور به حداقل رساندن هزینه ها و انرژی در پالایشگاه های گاز، روش احیای غشایی تحت خلا (mvr) برای عریان سازی محلول آمین غنی از گازهای اسیدی، مورد بررسی فنی و اقتصادی قرار گرفته است. در این راستا مدل سازی و شبیه سازی واحد mvr به وسیله نرم افزار comsol انجام شده است. دستگاه معادلات دیفرانسیل پاره ای ارائه شده در مدل به همراه شرایط مرزی آن، با شبیه سازی در comsol، به روش المان محدود حل شده اند. نتایج حاصل از شبیه سازی با اطلاعات تجربی دیگر محققان مقایسه گردیده و انطباق مناسبی مشاهده شده است. همچنین اثر تغییر شرایط مختلف عملیاتی بر راندمان حذف گازهای اسیدی از آمین، نرخ انتقال جرم و هزینه جداسازی سالانه، برای یافتن شرایط بهینه در فناوری mvr مورد بررسی قرار گرفته است. براساس نتایج پایان نامه، قیمت غشاها و جنس آن ها تاثیر بسیار زیادی در نتایج ارزیابی اقتصادی داشته، به همین دلیل در محدوده قیمت های مختلف برای غشای پلی پروپیلن (pp) و پلی تترا فلوئورواتیلن (ptfe)، برای پالایشگاه های گاز شهید هاشمی نژاد و ایلام نمودار مرزهای اقتصادی رسم شده است. پس از بهینه سازی واحد mvr برای هردو پالایشگاه، این نتیجه به دست آمد که، استفاده از فناوری mvr در شرایط دمایی ?c 70 و فشار kpa 32 و استفاده از غشاهای الیاف توخالی از جنس pp نسبت به فناوری رایج احیای آمین با برج دفع اقتصادی تر است.

گرفتگی بیولوژیکی یکی از مهم ترین مشکلات در تصفیه ی آب های دریا، شور و لب شور می باشد که تا کنون محققین نتوانسته اند راه حلی موثر برای کنترل آن بیابند. در طول تاریخ ترکیبات و یون های نقره برای فعالیت ضد میکروبی موثر شناخته شده اند. ذرات نانونقره به عنوان زیست کش ها در بسیاری از موارد برای ضد عفونی کردن، از جمله محصولات بهداشتی و تصفیه ی آب استفاده شده اند. در این مطالعه سعی شده است توسط اصلاح سطح غشای پلی سولفون- پلی آمید با نانوذرات نقره مقاومت در برابر گرفتگی بیولوژیکی افزایش یابد. بدین منظور نانوذرات نقره در محیط آزمایشگاهی سنتز شد. نیترات نقره (agno3)، محلول آبی آمونیوم (nh4oh) و فرمالدهید (ch2o) مواد شروع کننده برای ساخت نانوذرات نقره بر روی سطح غشاء هستند. در مرحله ی پوشش دهی، سطح غشای لایه نشانی شده با پلی آمید ابتدادر مجاورت محلول نیترات نقره و سپس در مجاورت محلول کاهنده به منظور تولید نانوذرات نقره بر روی سطح غشاء قرار گرفت. مطالعه ی تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و آنالیز عنصری (edx)، سنتز نانوذرات نقره بر روی سطح غشاء را تأیید کرد و همچنین نتایج آنالیز آماری تست های آب نمک و پساب نشان دادند غشاهای اصلاح شده با نانونقره عملکرد بهتری در مقابل گرفتگی بیولوژیکی در مقایسه با غشاهای اصلاح نشده از خود نشان می دهند و افت شار در غشاهای اصلاح شده کم تر از غشاهای اصلاح نشده می باشد. با توجه به عملکرد غشاهای ro اصلاح شده و اصلاح نشده می توان به این نتیجه رسید که فناوری پوشش دهی با نانونقره برای کنترل گرفتگی بیولوژیکی در شیرین کردن آب های شور و پساب ها بسیار با ارزش است.

مصرف گاز جهان و ایران، به عنوان یکی از تولیدکنندگان و مصرف¬کنندگان عمده این محصول، هر روزه در حال افزایش است. همچنین با گذشت زمان و افزایش قیمت انرژی استفاده از فناوری¬های جدید در شیرین¬سازی گاز طبیعی، در مواردی که از لحاظ اقتصادی به صرفه باشد اجتناب ناپذیر است. تماس¬دهنده¬های غشایی از جمله¬ی این فناوری¬های جدید است که به دلائل متعدد نسبت به فرآیندهای شیرین¬سازی سنتی توجه زیادی را به خود جلب کرده است. هدف از این تحقیق مقایسه فنی - اقتصادی این فناوری با سایر فناوری¬های رایج در شیرین¬سازی است. در این پایان نامه ابتدا به صورت مختصر به مرور مطالعات قبلی انجام شده بر روی تماس دهنده های غشایی پرداخته، سپس روش محاسبه سطح مورد نیاز تماس¬دهنده¬ی غشایی با استفاده از ضرایب انتقال جرم فازهای گاز، مایع و غشا و ضریب انتقال جرم کل با استفاده از نرم-افزار matlab ارائه گردید. در ادامه و با داشتن قیمت غشا و همچنین قیمت دیگر تجهیزات لازم برای یک واحد شیرین¬سازی گاز طبیعی، هزینه جداسازی به ازای هزار فوت مکعب استاندارد گاز طبیعی به دست آمد. نتایج نشان داد این فرایند از لحاظ اقتصادی از فرایند غشایی به صرفه¬تر است، اما هنوز نمی¬تواند جای فرایند جذب با آمین را بگیرد. برای تمام پالایشگاه¬های گاز طبیعی کشور همچنان فرآیند جذب با آمین از لحاظ اقتصادی به صرفه¬تر از تماس¬دهنده غشایی است. برای پالایشگاه گاز مسجد سلیمان این دو فرآیند از نظر هزینه جداسازی کل تقریباً برابرند. همچنین برای گازهای همراه نفت، برای مخازن سرکان، آب تیمور، کبود و آغاجاری فرآیند تماس¬دهنده غشایی از لحاظ اقتصادی به صرفه¬تر است. اما برای مخزن دارخوین به دلیل بالا بودن دبی گاز، فرآیند تماس¬دهنده غشایی از لحاظ اقتصادی به صرفه نخواهد بود. همچنین نتایج نشان داد که اگر مدول¬های صنعتی که تحمل فشارهای بالا را داشته باشند، در دسترس باشند، هزینه¬های واحد به طور قابل ملاحظه¬ای کاهش پیدا خواهد کرد و از لحاظ اقتصادی به صرفه تر از واحد جذب با آمین خواهد شد. همان¬گونه که انتظار می¬رفت mdea به خاطر بازدهی بالاتر، هزینه¬ها را کاهش داده و نسبت به dea از لحاظ اقتصادی به صرفه¬تر بود. همچنین غشای ptfe علی رغم مقاومت بهتر در مقابل ترشوندگی، به دلیل قیمت بالاتر نسبت به pp، هزینه-های تصفیه را افزایش می دهد.

آمونیاک یکی از آلاینده های رایج در پساب های شهری و صنعتی به شمار می آید. وجود آمونیاک در آب ، مشکلات متنوعی ایجاد می کند به همین خاطر حذف آمونیاک از پساب ها امری ضروری به نظر می رسد و در این بین پتروشیمی ها به عنوان یکی از منابع اصلی تولید پساب آمونیاکی با غلظت بالا به شمار می آیند. در مطالعه حاضر حذف آمونیاک از پساب پتروشیمی خراسان توسط فرایند تماس دهنده غشایی مورد بررسی آزمایشگاهی، مدل سازی و اقتصادی قرار گرفت و فرایند تماس دهنده غشایی و برج عاری ساز موجود در پتروشیمی خراسان از نظر فنی-اقتصادی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایشگاهی نشان داد شدت جریان پایین خوراک، دمای بالای خوراک و عبور خوراک آمونیاکی از داخل الیاف باعث افزایش درصد حذف آمونیاک می گردد. مدل سازی فرایند تماس دهنده غشایی در چهار حالت مختلف (عبور پساب از داخل الیاف و سمت پوسته [همراه افت دما و بدون افت دما]) انجام شد که مدل عبور پساب از داخل الیاف (همراه افت دما و بدون افت دما) مطابقت مناسبی با داده های آزمایشگاهی نشان داد. بررسی های عملکردی نشان دادند، سامانه برج عاری ساز موجود در پتروشیمی، به علت نواقص موجود در طراحی، امکان دستیابی به کارایی مناسب در حذف آمونیاک را ندارد. از طرف دیگر در بین طراحی های مختلف سامانه تماس دهنده غشایی، حالت دما بالا به همراه جریان برگشتی فاز دریافت کننده، بهترین عملکرد را از نظر درصد حذف آمونیاک، میزان اسید مصرفی و تولید محصول جانبی داراست. در بخش نتایج اقتصادی، هزینه تصفیه پساب برای حالت های مختلف برآورد شد. به عنوان نمونه، هزینه تصفیه پساب با شدت جریان m3/h2/5 در دمای ºc40، 5/96 دلار به ازای هر متر مکعب پساب، محاسبه شد. از طرف دیگر نتایج نشان داد که در فرایند تماس دهنده غشایی سهم قابل ملاحظه ای (بیش از %70) از هزینه تصفیه پساب متعلق به هزینه مواد شیمیایی مورد استفاده در فرایند است. در نهایت برای یک حالت خاص، هزینه تصفیه پساب توسط تماس دهنده غشایی و برج عاری ساز تعیین شد که اختلاف قابل توجهی با یکدیگر نداشتند.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.