در این تحقیق فرایندهای انعقاد الکتریکی و اکسایش الکتریکی در حذف رنگ اسید قهوه ای 14 مورد استفاده قرار گرفته اند. در این کار از دو نوع راکتور استفاده شده است. 1- راکتور آزمایشگاهی که در فرایند انعقاد الکتریکی مجهز به دو الکترود آلومینیومی به عنوان آند و یک الکترود استیل به عنوان کاتد و در فرایند اکسایش الکتریکی مجهز به یک الکترود پلاتینی به عنوان آند و دو الکترود استیل به عنوان کاتد می باشد. 2- راکتور پایلوت که در فرایند انعقاد الکتریکی مجهز به یک الکترود آلومینیومی به عنوان آند و یک الکترود استیل به عنوان کاتد و در فرایند اکسایش الکتریکی مجهز به دو الکترود استیل به عنوان آند و کاتد می باشد. حذف آلودگی از محیط به روش اسپکتروفتومتری uv-vis و اندازه گیری cod بررسی شده است. به منظور پیدا کردن شرایط بهینه فرایند پارامترهایی از قبیل؛ جنس آند، مقدار ph، مقدار الکترولیت، مقدار ولتاژ، شدت هم خوردن محیط، غلظت اولیه رنگ و اثر آن بر مقدار بهینه الکترولیت و موقعیت آند نسبت به کاتد در فرایند انعقاد الکتریکی و مقدار ph، مقدار الکترولیت، مقدار ولتاژ، غلظت اولیه رنگ و دما در فرایند اکسایش الکتریکی مورد بررسی قرار گرفته است. میزان انرژی مصرفی کل در زمان اتمام فرایند به عنوان معیار انتخاب شرایط بهینه استفاده شده است. در شرایط بهینه راکتور آزمایشگاهی بعد از 18 دقیقه از فرایند انعقاد الکتریکی، مقدار حذف رنگ و cod به ترتیب برابر 91% و 87% و برای فرایند اکسایش الکتریکی بعد از 18 دقیقه مقدار حذف رنگ و cod به ترتیب برابر 92% و 36% می باشد. در راکتور پایلوت در فرایند انعقاد الکتریکی بعد از 198 دقیقه مقدار حذف رنگ و cod به ترتیب برابر 80% و 64% و در فرایند اکسایش الکتریکی بعد از 60 دقیقه مقدار حذف رنگ و cod به ترتیب برابر 87% و 59% می باشد. نتایج بدست آمده در راکتور آزمایشگاهی در فرایند انعقاد الکتریکی با سینتیک مرتبه اول متناسب بوده و در راکتور پایلوت با سینتیک مرتبه صفر متناسب می باشد. در فرایند اکسایش الکتریکی نتایج بدست آمده از راکتورهای آزمایشگاهی و پایلوت با سینتیک مرتبه صفر متناسب می باشد.

پلیمرهای محلول در آب به واسطه طیف گسترده کاربردهایشان در صنعت دارای تنوع گوناگونی می باشند. با افزایش مصرف این پلیمرهای سنتزی، در حین تولید و استفاده ازآن ها مقادیر زیادی پساب، حاوی این مواد پلیمری به وجود می آید. اغلب این مواد توانایی تخریب بیولوژیکی نداشته و یا برای میکروارگانیسم ها سمی هستند و می توانند دوره های نیمه عمر طولانی در محیط داشته باشند. تخریب پلیمرها می تواند با به کاربردن حرارت، نور، مواد شیمیایی، و امواج فراصوت صورت گیرد. دی اکسید تیتانیم به عنوان یک ماده فتوکاتالیزوری مناسب، در معرض تابش پرتو فرابنفش، بسیاری از مواد آلی را تحت واکنش های اکسایشی (در بعضی موارد واکنش های احیایی) تا مرحله معدنی شدن کامل تخریب می نماید. ضمناً محققین با استفاده از فرایند سونوفوتوکاتالیزوری بررسی های زیادی را با هدف آلودگی زدایی از آب و تخریب مستقیم آلاینده ها انجام دادند. این فرایندها بدون نیاز به شرایط فیزیکی خاص، با کاهش زمان واکنش و میزان مصرف مواد شیمیایی، در جایگاه بسیار مناسبی قرار گرفته اند. استایرن آکریلیک اسید کوپلیمر (saac) یکی از پلیمرهای محلول در آب با میزان مصرف بسیار بالا می باشد. در این تحقیق تخریب (saac) در دو فرایند فوتوکاتالیزوری و سونوفوتوکاتالیزوری مورد مطالعه قرار می گیرد. یک واکنشگاه استوانه ای از جنس استیل با ظرفیت 25/1 لیتر و مجهز به یک لامپ فرابنفش با توان w 250 مورد استفاده قرار گرفته است. برای تولید امواج فراصوت در واکنشگاه یک مبدل فراصوت در کف واکنشگاه قرار داده شد. تابش امواج فراصوت (با فرکانس khz28 و توان w 50) در ناحیه پیش- حفره زایی برای افزایش راندمان تخریب (saac) در محیط آبی به همراه ذرات فوتوکاتالیزوری دی اکسید تیتانیم به کار برده شد. تاثیر پارامترهای عملیاتی مانند غلظت کاتالیزور،ph ، دما به دقت مورد مطالعه قرار گرفت و نقش گونه های فعال تمیز داده شد. با استفاده از فرایند سونوفوتوکاتالیزوری، در غلظت اولیه 30 میلی گرم بر لیتر از(saac) و 30 میلی گرم بر لیتر از فوتوکاتالیزور، تحت شرایط ملایم به کار رفته برای دما ( oc25) و ph طبیعی محلول (26/5)، درصد تبدیل تخریب و معدنی شدن در مدت زمان یک ساعت به ترتیب 96 و 91 درصد بدست آمد. این بازده های فرایند چند برابر مقداری است که از فرایند فوتوکاتالیزوری تنها حاصل می شود. مطالعات سینتیکی بر پایه دو مدل لنگمایر- هنشلوود و مدل توانی به اضافه نتایج بدست آمده در بخش تعیین نقش گونه های فعال نشان می دهد که برای فرایند سونوفوتوکاتالیزوری مسیر غالب در تخریب ماده از طریق زوج ردوکس الکترون – حفره بر روی سطح ذرات دی اکسید تیتانیم بوده در حالی که برای فرایند فوتوکاتالیزوری از طریق رادیکال های هیدروکسیل در توده محلول انجام می شود.

در این کار پژوهشی اثر جذب سطحی منفرد و دوتایی مواد فعال سطحی پرکاربرد؛ پلی اکسی اتیلن اکتیل فنیل اتر با نام مصطلح: ((تریتون ایکس 100)) و دودسیل تری متیل آمونیوم کلرید، به اختصار: ((دی تی مک)) و همچنین تریتون ایکس 100 و ستیل تری متیل آمونیوم برمید، به اختصار: ((سی تب))، بر روی کشش بین سطحی سیستم شیمیایی توصیه شده برای استخراج مایع - مایع، تولوئن + آب، در دمای °c 0/25 مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده حاصل از برازش داده های تجربی با معادله سایسکوفسکی برای مواد منفرد تریتون و دی تی مک نشان می دهند که بیشترین فزونی سطح و انرژی آزاد جذب گیبس برای تریتون بزرگ تر از دی تی مک می باشند. به کمک تئوری بر هم کنش های غیرایده آل در مخلوط های دوتایی، کسر مولی جذب سطحی شده و کمیت برهم کنش جاذبه مولکولی مربوطه محاسبه شدند. برای سیستم شامل تریتون و دی تی مک برای کشش بین سطحی در گستره mn.m?1(0/24 تا 0/30)، در کسر مولی توده 01/0 از تریتون بیشترین بر هم کنش جاذبه وجود دارد و کسر مولی توده 05/0 و 1/0 کمترین بر هم کنش جاذبه را نشان می دهند. نتایج بدست آمده حاصل از برازش داده های تجربی با معادله سایسکوفسکی برای مواد منفرد تریتون و سی تب نشان می دهند که تمایل به جذب سطحی شدن برای تریتون از سی تب بیشتر می باشد. اثر سی تب برای کاهش کشش بین سطحی بطور قابل توجهی با اضافه کردن مقادیر اندک تریتون افزایش می یابد و در کسرهای مولی توده تریتون بیشتر از 3/0 هم افزایی مشاهده می شود. به کمک تئوری بر هم کنش های غیرایده آل در مخلوط های دوتایی، بیشترین میزان بر هم کنش جاذبه و بیشترین درجه هم افزایی برای کشش بین سطحی در گستره mn.m?1(0/28 تا 0/31)، در کسر مولی برابر از دو ماده مشاهده می شود. در این کسر مولی بیشترین درجه هم افزایی (6/40%) برای کمترین مقدار کشش بین سطحی بدست می آید.

مطالعات تجربی به منظور استخراج مایع ـ مایع سوکسینیک اسید توسط بوتانل از محلول آبی در دستگاه تماس دهنده با جریانهای برخوردی تحت سیستم شیمیایی بوتانل ـ سوکسینیک اسید ـ آب انجام شده است. این سیستم شیمیائی توسط انجمن مهندسی شیمی اروپا، به عنوان نمونه آزمایشگاهی برای فرایند استخراج مایع ـ مایع با کشش بین سطحی پایین توصیه گردیده است. در این تحقیق از پنج نازل با قطرهای مختلف و برای هر نازل پنج دبی حجمی و پنج فاصله متفاوت به عنوان متغیر استفاده گردید. در تمام آزمایشات سوکسینیک اسید ورودی به یک فاز اضافه شد. غلظت سوکسینیک اسید انتقال یافته از یک فاز به فاز دیگر توسط تیتراسیون اندازه گیری شد. برای سهولت در کار، نمونه گیری از فاز آلی انجام می شد و با داشتن دبی حجمی جریانها و چگالی فازها، غلظت اسید در فاز آبی توسط رابطه موازنه جرم محاسبه گردید. سپس بازده استخراج (e%) و ضریب کلی حجمی انتقال جرم محاسبه شدند. از مقایسه مقدار عددی ضریب کلی حجمی انتقال جرم در حضور دیواره و بدون حضور دیواره میزان اثر افزایشی برخورد در کارایی استخراج (eh) به دست آمد. شرایط عملکردی برای فرآیند عبارتند از: دما، °c 1±23، قطر نازل،mm 1/8–1/2، دبی حجمی فاز آبی، dm3.min-1 1/27-0/45، دبی حجمی فاز آلی، dm3.min-1 1/37-0/49محدوده بازده استخراج بین 58% تا 96%. با استفاده از داده های آزمایشگاهی یک معادله تجربی جهت ارتباط ضریب کلی حجمی انتقال جرم با متغیرهای فاصله بین نازلها، قطر نازل و شدت جریان ارائه شد. بر اساس مشاهدات، افزایش شدت جریانها و قطر نازل، باعث افزایش کارایی استخراج می شود در حالی که افزایش فاصله بین نازلها باعث کاهش در ضریب کلی حجمی انتقال جرم می گردد. با افزایش شدت جریانها، برخورد بین جتها (جریانها) شدیدتر شده و به دلیل افزایش نیروهای برشی اعمال شده بر فازها و همچنین افزایش اغتشاش واختلاط در تماسدهنده، انتقال جرم بیشتر انجام میشود. با افزایش قطر نازلها، سطح مقطع جت ها و بنابراین سطح انتقال جرم افزایش مییابد و باعث افزایش در کارایی استخراج میگردد. با افزایش فاصله بین نازلها، سرعت و شدت برخورد بین جتها در محل صفحه برخوردی کاسته شده و همچنین به دلیل افزایش حجم تماسدهنده، میزان اغتشاش و اختلاط نیز کم میشود و در نتیجه میزان کارایی استخراج نیز کاهش مییابد.

مواد فعال سطحی سنتزی بخش مهمی از آلاینده های آلی محلول در اکوسیستم آبی هستند. مواد فعال سطحی غیریونی از نوع آلکیل فنیل پلی اتوکسیلات ها (تریتون ایکس n)، که n در محدوده 3 تا 40 قرار دارد؛ پرکاربردترین مواد فعال سطحی در صنایع مختلفی شامل تولید شوینده ها، امولسیون کننده ها، عوامل تر کننده، حل کننده ها و پراکنده سازها می باشند. این مواد فعال سطحی تمایلی برای تخریب بیولوژیکی ندارند و برای ته نشست فعال بیولوژیکی سمی هستند و می توانند دوره های نیمه عمر طولانی در محیط داشته باشند. در این تحقیق تخریب مشهورترین ماده فعال سطحی از گروه مواد فعال سطحی غیریونی آلکیل فنیل پلی اتوکسیلات با 5/9n= به نام تریتون ایکس 100 (tx-100) توسط روش های اکسایش فوتوکاتالیزوری و فوتواکسیداسیونی در حضور اکسنده مورد مطالعه قرار می گیرد. در فرآیند اکسیداسیون فوتوکاتالیزوی در حضور کاتالیزور دی اکسید تیتانیم تأثیر پارامترهای عملیاتی مانند غلظت کاتالیزور و ph بررسی و به اثر دو اکسند? پراکسید هیدروژن و پراکسی دی سولفات (kps) پرداخته می شود. در فرآیندهای فوتواکسیداسیونی، به عنوان فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته همگن، نیز از اکسنده های پراکسید هیدروژن و پراکسی دی سولفات استفاده می-شود. در این فرآیندها به اثر دما نیز پرداخته می شود. یک واکنشگاه استوانه ای از جنس استیل با ظرفیت 25/1 لیتر و مجهز به یک لامپ فرابنفش با توان 250 وات مورد استفاده قرار گرفته است. برای تصفیه محلولی حاوی 20 میلی گرم بر لیتر از tx-100 در آب، شرایط بهینه بدست آمده عبارتند از: 0/5 میلی گرم بر لیتر کاتالیزور دی اکسید تیتانیم، 0/34 میلی گرم بر لیتر از پراکسید هیدروژن و 3/270 میلی گرم بر لیتر از پراکسی دی سولفات پتاسیم (1 میلی مولار)، ph طبیعی و دمای 45 درجه سانتی گراد. تحت این شرایط بازدهی تخریب برای فرآیندهای uv/tio2، uv/h2o2 و uv/kps به ترتیب 9/71% (در 60 دقیقه)، 9/80% (در 60 دقیقه) و 5/98% (در 30 دقیقه) بدست آمد. بر اساس مطالعات سینتیکی، یک مدل سینتیکی توانی ساده به همراه معادله آرنیوس برای پیش بینی سرعت تخریب در فرآیند uv/kps به عنوان موثرترین فرآیند معرفی گردید و بررسی میزان مصرف انرژی (الکتریکی و گرمایی) آشکار کرد که افزایش دما، عامل موثری برای کاهش هزینه انرژی فرآیند uv/kpsدر شرایط کار شده در این پروژه می باشد

در این کار پژوهشی اثر مخلوط دوتایی مواد فعال سطحی پرکاربرد؛ پلی اکسی اتیلن اکتیل فنیل اتر با نام تجاری: (تریتون ایکس 100) و دودسیل تری متیل آمونیوم کلرید، به اختصار: (دی تی مک) بر روی هیدرودینامیک و انتقال جرم در فرآیند استخراج مایع - مایع، در دمای °c 25 مورد بررسی قرار گرفته است. در این کار سامانه شیمیایی تولوئن – آب - استن بعنوان سیستم شیمیائی مورد بررسی قرار گرفته که توسط فدراسیون اروپایی مهندسی شیمی(efce) پیشنهاد شده است. محدوده کاملی از کسر مولی های مواد فعال سطحی، در حالی که کشش بین سطحی سیستم در 26 و mn.m-1 28 ثابت نگه داشته شده بود، مورد استفاده قرار گرفت. جهت کسب دقت و تکرارپذیری بالا در آنالیز نمونه ها، کروماتوگرافی گازی با روش استاندارد درونی در محاسبات gcبه کار گرفته شد. تغییرات ضریب انتقال جرم و ضریب توزیع به رفتار جذب سطحی مخلوط مواد فعال سطحی در سطح، نسبت داده می شود. همچنین ضریب انتقال جرم، تغییرات و روند مشابهی با پارامتر برهمکنش بین مولکولی مواد فعال سطحی در سطح نشان می دهد. کمترین مقدار ضریب انتقال جرم در کسرهای مولی توده تریتون در حدود 01/0 و 2/0 قرار دارد، در حالی که بیشترین مقدار در کسر مولی 6/0 می باشد. نتیجه اخیر اعمال شرایطی مناسب برای جداکردن استن از تولوئن در فرآیند استخراج مایع – مایع را فراهم می آورد. این در حالی است که ضریب انتقال جرم به سرعت و با افزایش مقدار اندکی از مخلوط مواد فعال سطحی در کسر مولی ثابت 2/0 کاهش می یابد. سرعت انتقال جرم همواره از فاز پراکنده به فاز پیوسته بیشتر بوده است. نتایج نشان می دهد که ضریب توزیع استن بین آب و تولوئن با روند متفاوتی تغییر کرده و روند این تغییرات برای کشش های بین سطحی به کار رفته مشابه می باشد.

در کار پژوهشی حاضر، کارایی روش انعقاد الکتریکی برای حذف چندین رنگزا با نام های، اسید قرمز 18، راکتیو نارنجی 16، دیسپرس زرد 54 ، دایرکت سیاه 22، اسید قهوه ای 14 و دایرکت آبی 71 مورد مطالعه و مقایسه شده است. راکتور آزمایشگاهی مورد استفاده در فرایند انعقاد الکتریکی مجهز به دو الکترود استیل (304) به عنوان کاتد و یک الکترود آندی می باشد. آهن و آلومینیوم به ترتیب به عنوان آند برای رنگزاهای (اسید قرمز 18، راکتیو نارنجی 16 و دایرکت آبی 71) و ( دیسپرس زرد 54 ، دایرکت سیاه 22، اسید قهوه ای 14 و نیز دایرکت آبی 71) مورد استفاده قرار گرفته اند. پارامترهای موثر بر فرایند انعقاد الکتریکی از قبیل غلظت الکترولیت (nacl) ، ph اولیه محلول، دانسیته جریان، جنس آند و تاثیر نوع رنگزا بر روی کارایی فرایند مورد بررسی قرار گرفته است. حذف آلودگی از محیط به روش اسپکتروفتومتری uv-vis و اندازه گیری codبررسی شده است .با افزایش غلظت الکترولیت اگرچه زمان مورد نیاز برای حذف رنگزا کاهش می یابد ولی میزان انرژی الکتریکی مصرفی افزایش می یابد. نتایج آزمایشات نشان داده است که در شرایط بهینه میزان حذف رنگ برای رنگزاهای مورد استفاده بیشتر از 92% می باشد و محدوده حذف cod از صفر ( برای رنگزای اسید قرمز 18) تا 99% ( برای رنگزای دایرکت آبی 71) متغیر است. بررسی اثر جنس آند در فرایند انعقاد الکتریکی برای رنگزای دایرکت آبی 71 نشان داد که استفاده از هر دو نوع آند آهنی و آلومینیومی در زمان مناسبی منجر به حذف رنگ از محیط می شود، ولی کارایی الکترود آلومینیوم برای حذف cod در این مورد به طور بسیار قابل ملاحظه ای بیشتر است. سینتیک حذف رنگ برای رنگزاهای مورد استفاده نیز مورد بررسی قرار گرفته و نتایج نشان داده است که سینتیک حذف رنگ برای رنگزاهای (راکتیو نارنجی 16، دیسپرس زرد 54، دایرکت سیاه 22 و اسید قهوه ای 14) از مرتبه اول ، و کاهش رنگ اسید قرمز 18 از سینتیک درجه دو پیروی می کند. همچنین نتایج برای رنگزای دایرکت آبی 71 نشان داد که هنگام استفاده از الکترود آلومینیوم کاهش رنگ از سینتیک مرتبه یک و هنگام استفاده از آهن از سینتیک مرتبه صفر پیروی می کند

هدف در این پروژه، رنگبری و تخریب رنگزای اسید قرمز 18 توسط روش های اکسیداسیون پیشرفته و مقایسه نتایج آنها با یکدیگر بوده است. در هر فرایند پارامتر های موثر بر عملکرد از قبیل غلظت آلاینده، ph اولیه محلول، غلظت الکترولیت و دانسیته جریان اعمالی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که سرعت رنگبری از پساب حاوی رنگزای اسید قرمز 18 در سیستم ازون- الکترولیز به طور قابل توجهی نسبت به سیستم ازون تنها و الکترولیز تنها بیشتر است. بکارگیری فرایند ازون- الکترولیز روی رنگ اسید قرمز 18 با غلظت ابتدایی ثابت mg/l 100، و شرایط بهینه ی g/l 1=cnacl ، 2= phو دانسیته جریان ma/cm2 25، منجر به رنگبری کامل در مدت زمان 30 دقیقه و حذف 50% از tocدر مدت زمان 1 ساعت شد. بیشترین بازده در هر سه فرایند در محیط های اسیدی بدست آمد. علت این است که درمرحله ازوناسیون، در محیط های اسیدی، ازون مولکولی اصلی ترین گونه اکسنده در بالک محلول است که انتخاب پذیری بیشتری نسبت به رادیکال هیدروکسیل دارد. اما در مرحله الکترولیز اسید هیپوکلروس عمده ترین گونه در بالک محلول است که پتانسیل اکسایش بالاتری نسبت به یون هیپوکلریت دارد. در مرحله الکترولیز و ازون- الکترولیز، با افزایش غلظت الکترولیت nacl سرعت رنگبری نیز افزایش می یابد. دلیل این نتیجه می تواند تولید بیشتر یون اکسنده ocl? در بالک محلول باشد. افزایش دانسیته جریان باعث افزایش سرعت حذف رنگ و toc می شود، ولی موجب افزایش مصرف انرژی نیز می گردد. علت افزایش سرعت تخریب آلاینده با افزایش دانسیته جریان، تولید بیشتر یون هیپوکلریت در سطح آند است. بیشترین میزان حذف toc، 65% و در طی فرایند الکترولیز بدست آمد. علت بازدهی کمتر حذف toc نسبت به رنگبری می تواند مقاومت ترکیبات آروماتیک در برابر شکسته شدن و همچنین تولید مولکول های آلی کوچکتری باشد که تحت شرایط اکسیداسیون حاکم به طور کامل معدنی نمی شوند.

در این کار پژوهشی، تغییرات کشش بین سطحی محلول های بسیار رقیق از نمک های یک ظرفیتی رایج سدیم کلراید، پتاسیم کلراید و پتاسیم یداید با غلظتی در 0.001 تا0.050 میلی مولار برای یک سیستم شیمیایی توصیه شده برای استخراج مایع - مایع، یعنی تولوئن + آب، در دماهای 20.0 تا 50.0 درجه سانتی گراد مورد بررسی قرار گرفته است. اندازه گیری ها با روش وزن قطره، توسط یک لوله شیشه ای با ضخامت بسیار کم انجام شده است. کشش بین سطحی در دماهای مختلف کاهشی را در بازه0.41 تا 0.86 میلی نیوتن بر متر به ازای بالاترین غلظت به کار برده شده از نمک ها نشان می دهد. در اثر افزایش دما و در حضور این مقدار نمک، یک کاهش خطی در کشش بین سطحی به وجود می آید. ترتیب اثر نسبی نمک ها بر روی کاهش کشش بین سطحی در همه دماها به استثنای دمای 50.0 درجه به صورت: nacl?kcl < ki می باشد. دمای 50.0 درجه سانتی گراد اثر kcl قوی تر از nacl است. برای مدل سازی داده های به دست آمده، به دلیل این که یون های معدنی نمی توانند به داخل فاز غیر قطبی آلی نفوذ کنند، مدل پترسن - سایکلی که یک روند نزولی را برای تغییرات کشش سطحی بر اساس یک پدیده شناخته شده به نام «اثر جونز - ری» پیشنهاد می کند، استفاده شده است. یک توافق بالایی بین داده ها و این مدل وجود دارد و برای دما ها و نمک های مختلف، سه پارامتر قابل تنظیم ضخامت زیرلایه (عمق) سطح مشترک، بیشترین غلظت سطحی قابل حصول و ثابت لانگمور مربوط به مدل تعیین شده است. نتایج حاصل از برازش داده های تجربی با معادله پترسن - سایکلی نشان می دهند که دو پارامتر ذکر شده اخیر با یک شیب ملایمی نسبت به دما افزایش می یابند و نیز مقادیر آن ها برای نمک ها دارای همان ترتیب اثر غلظت بر کشش بین سطحی می باشد.

در این تحقیق، ماده تریس (2-متیل-1-آزیریدینیل) فسفین اکساید (mapo) در محیط آبی با بکارگیری فرآیند فوتوکاتالیستی uv/tio2 در یک رآکتور لوله ای برمبنای فیلم ریزشی، معدنی سازی شد. مولکول mapo در ساختار خود حاوی گروه های آزیریدین است. این ماده بسیار خطرناک بوده و در برابر اکسیداسیون بسیار مقاوم است. جهت طراحی آزمایشات و اپتیمم سازی عوامل موثر، روش پاسخ سطح (rsm) مورد استفاده قرار گرفت. یک مدل ریاضی درجه دو کاهش یافته برای بدست آوردن درصد بازده معدنی شدن (me%) به عنوان تابعی از پارامترهای موثر شامل: مقدار کاتالیست، ph اولیه، دما و غلظت اولیه mapo بدست آمد و به کار گرفته شد. آنالیز واریانس (anova) برای تک تک متغیرها و بر هم کنش بین آن ها انجام شد. فرآیند به شدت تحت تأثیر دما و مقدار ph قرار می گیرد. ترتیب اهمیت اثر پارامتر های بررسی شده در محدوده مورد استفاده بصورت: [tio2]< [mapo]0 < t < ph می باشد. بیشترین بازده معدنی شدن در شرایط اپتیم: c? 30t=، 5/6ph=، mg l-1 110 [tio2]=وmg l-1 60 [mapo]0= بدست آمد. تحت این شرایط بعد از 120 دقیقه تابش، فرآیند به حدود 17% معدنی شدن رسید. بررسی های سینیتیکی نشان داد که یک مدل توانی با درجه 66/2 سینیتیک معدنی شدن را بر حسب مقدار اکسیژن شیمیایی مورد نیاز، و تا زمان 150 دقیقه از شروع فرآیند به خوبی توصیف می کند.

بررسی های هیدرودینامیک و انتقال جرم در فرآیند استخراج مایع- مایع با قطرات منفرد شامل نانوذرات اکسید آهن و اکسید آلومینیوم انجام شد. سیستم شیمیایی تولوئن- اسید استیک- آب در حالی که قطرات نانوسیال فاز آلی را تشکیل می دادند، استفاده گردید. نانوذرات سنتز شده، به وسیله ی اسید های چرب با هدف آبگریز کردن و آسان نمودن پراکندگی در فاز آلی، اصلاح شدند و افزایش در سرعت انتقال جرم بالای 157% و 121% با بکار گیری حدوداً 002/0 درصد وزنی از نانوذرات اکسید آهن و اکسید آلومینیوم بدست آمد، گرچه با افزایش بیشتر نانوذرات، کاهش در انتقال جرم مشاهده گردید. علت تغییرات می تواند نانوجابجایی و تجمع ذرات به دلیل در هم رفتگی لایه های اسید های چرب نانوذرات باشد. همچنین یک منبع مغناطیسی در یک نقطه از ستون بکار گرفته شد که در نتیجه ضریب انتقال جرم با حضور میدان مغناطیسی افزایش یافت و با افزایش شدت مغناطیسی این افزایش بیشتر است. بعلاوه این افزایش برای قطرات کوچک تر بیشتر بود. با هدف مدلسازی، ضریب افزایش تعیین شده توسط یک رابطه ی تجربی مدلسازی گردید که می تواند در معادله ی نیومن بکار رود و ضریب کلی انتقال جرم پیش بینی گردید. تاثیر غلظت نانوذرات منظور گردید. در این رابطه تغییرات عدد رینولدز و نسبت فاصله بین ذرات به شعاع ذرات مورد بررسی قرار گرفت. با بکار گیری مدل، مقادیر ضریب کلی انتقال جرم بدست می آیند که با نتایج تجربی میزان انحراف نسبی برابر 18%± برای هردو نانوسیال را نشان می دهند.

چکیده: فرآیندهای اکسایش پیشرفته به عنوان تکنیک های کارآمد در تصفیه ی آلایندهای آلی در محیط های آبی شناخته شده اند. هدف اصلی در این پروژه طراحی و بکارگیری شکل های ترکیبی گوناگون از این فرآیندها به منظور تقویت بازده می باشد. یک ماده ی آلی به نام رنگزای دایرکت رد 16 (dr16) به دلیل حضور زیاد در پساب های صنعتی، به عنوان آلاینده ی هدف (الگو) انتخاب و کارآیی فرآیندهای مختلف بر اساس میزان حذف آن ارزیابی شد. فصل دوم این رساله در ارتباط است با یک فرآیند اکسایش پیشرفته ترکیبی همگن، که از طریق بکارگیری همزمان دو فرآیند فنتونی و فوتو- پرسولفات شکل گرفته است. بدین منظور، ابتدا عملکرد هر یک از این دو فرآیند مطالعه و شرایط بهینه مشخص گردیده است. همچنین، در هر مورد، از شبکه ی عصبی مصنوعی جهت مدل سازی و شبیه سازی اثر پارامترهای عملیاتی مهم استفاده شده است. سپس تحت یک شرایط ملایم عملیاتی، دو فرآیند تلفیق شدند که?منجر به نتایج خوبی در حذف آلاینده الگو گردیده است. در ادامه، طراحی و بکارگیری یک فرآیند اکسایش پیشرفته ترکیبی ناهمگن مد نظر قرار گرفت. از دو فرآیند ?uv/tio2و ?uv/h2o2در این زمینه استفاده شد. بدلیل اینکه فرآیندهای ناهمگن کاتالیزوری جهت پیشرفت مناسب به شرایط خاصی نیاز دارند؛ یک واکنشگاه نوری مجهز به لایه نازک ریزشی محلول بر روی منبع تابشی طراحی و استفاده شده است. برای این فرآیند، پارامترهای عملیاتی بهینه گردیده، مطالعات سینتیکی انجام شده و همچنین سنجش مصرف انرژی صورت پذیرفته است. نتایج بدست آمده نشان داد با اینکه بازده رنگبری فرآیند ترکیبی نسبت به بازده فرآیند فوتو-شیمیایی خیلی بیشتر نیست، ولی اثرگذاری آن بر افزایش بازده تخریب آروماتیک ها قابل توجه می باشد. نتایج مربوط به این بخش با توضیحات تفصیلی آن در فصل سوم آورده شده است. فصل چهارم در باره یک فرآیند اکسایش پیشرفته ناهمگن (uv/tio2) حمایت شده با امواج فراصوت می باشد. بنا به اهمیت ساخت و بکارگیری نانو فوتو-کاتالیست ها، نانو ذرات تیتانیا با ساختار کریستالی آناتاز و با اندازه متوسط 6/11 نانومتر به روش سنتز شیمیایی بخار تهیه گردیده است. همچنین یک واکنشگاه نوری با قابلیت انتشار امواج فراصوت به محیط واکنشی طراحی و ساخته شده است. روش طراحی مرکب مرکزی (ccd) جهت مدل سازی و بهینه سازی فرآیند بکار رفته است. دریافت گردید که حمایت از فرآیند فوتو-کاتالیزوری توسط امواج فراصوت، نقش مهمی در بهبود بازده فرآیند دارد.

یکی از کارآمدترین روش¬های تصفیه? و حذف آلاینده¬های آلی، استفاده از ازون در سیستم¬های آبی می¬باشد. هدف اصلی در این پژوهش استفاده از تکنیک الکتروشیمیایی جهت تولید ازون با غلظت بالا و بکارگیری ازون تولید شده برای حذف دو نوع ماده رنگزا به نام¬های ری¬اکتیو¬بلو19 (rb19) و رودامین بی(rb?است. این مواد رنگی بدلیل حضور زیاد در پساب¬های صنعتی و مقاومت بالای آنها در مقابل روش¬های متداول تصفیه، به¬عنوان آلاینده¬ی هدف (الگو) انتخاب شده¬اند?و بازده حذف آنها توسط ازوناسیون مورد ارزیابی قرار گرفت. در فصل اول مقدمه وتئوری فرآیند¬های تصفیه آب و پساپ¬ها و نیز تولید ازون به روش الکتروشیمیایی و همچنین مطالبی در خصوص شبکه¬های عصبی آورده شده است. فصل دوم این رساله، به تولید ازون در یک سیستم ناپیوسته با استفاده از آند ساخته شده از کامپوزیت نیکل، آنتیموان و اکسید قلع بر پایه توری تیتانیوم می¬پردازد.مشخصات آند ساخته شده از دیدگاه الکتروشیمیایی و ساختارشناسی مورد بررسی قرار گرفته و اثر پارامترهای مختلف نظیر: ولتاژ اعمال شده، نوع و غلظت الکترولیت و دفعات پوشش دهی و بازده جریانمورد ارزیابی قرار گرفت. در ادامه کارآیی ازون تولید شده در حذف رنگزا¬¬ی آنتراکینونیrb19بررسی شد. در فصل سوم عملکرد دو سیستم پیوسته و برگشتی برای تولید ازون در سطح آند ساخته شده، مورد بررسی قرار گرفت. در هر دو سیستم سل الکتروشیمیایی از دو نیمه، صدفی شکل (نیم¬دایره) تشکیل شده است. برای جداسازی دو قسمت از غشاء نافیون 117 استفاده گردید که توسط واشر سیلیکونی به¬دقت آب بندی شد. در سیستم برگشتی محلول آنولیت (الکترولیت بخش آندی سل ) توسط پمپ به قسمت آندی سل الکتروشیمیایی بر¬گردانده می¬شود. نتایج نشان از کارآیی بهتر سیستم برگشتی در افزایش غلظت ازون تولید شده دارد. پارامتر¬های عملیاتی از جمله نوع و غلظت الکترولیت، ولتاژ اعمال شده، شدت جریان چرخش محلول آنولیت در فرآیند تولید ازون بهینه سازی شده است. مدلسازی و شبیه¬سازی فرآیند تولید ازون در این سیستم برای نخستین بار توسط شبکه عصبی مصنوعی مورد مطالعه قرار گرفت. در ادامه این پژوهش، ضمن خارج نمودن ازون از سیستم تولید آن به بررسی تخریب رنگزای rb پرداخته شد. پس از بهینه سازی پارامتر¬های تاثیر گذار بر میزان بازده حذف رنگزا، کارآیی و انعطاف¬پذیری مدل پیشنهادی توسط شبکه عصبی مصنوعی ارزیابی و با مقاسیه نتایج تجربی و شبیه¬سازی شده، اهمیت نسبی پارامترها توسط مدل مذکور مشخص گردید. در فصل چهارم این رساله بهبود خواص الکتروکاتالیتیکی آند تهیه شده توسط نانولوله¬های کربن (cnt? مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان دهنده تاثیر مثبت و افزایش بازده جریان تولید ازون، در حضور cnt بدلیل افزایش نقاط فعال در سطح الکترود دارد.? افزایش cnt سبب افزایش مقدار ترکیبات فعال نشانده شده بر روی سطح آند شده و نیز میزان پتانسیل نقطه آغازی برای آزاد¬سازی اکسیژن را افزایش می¬دهد. بیشترین اثر نانو لوله¬های کربن بر بازده جریان تولید ازون،در دمایپایین-(c°15)و دانسیته جریان بالا (a/cm21070)می باشد.

بحث شیمی سطح زمینه ای تعیین کننده در بسیاری از محیط های پژوهشی و صنعتی می باشد. یکی از زیر شاخه های اساسی در این مبحث بررسی اثر مواد موجود در محیط در خواص سطح مشترک دو فازی است که در تماس با هم قرار می-گیرند. در این مطالعه اثر نمک های تک ظرفیتی nacl ، kcl و ki بر کشش بین سطحی (ift) سیستم شیمیایی آب/تولوئن در حضور ماده فعال سطحی آنیونی سدیم دو دسیل سولفات مورد بررسی قرار گرفته است. مقادیر تجربی مربوط به کشش بین سطحی این سیستم حاوی محدوده غلظتی (?mmol.dm-3?0173/0 – 2601/0) از ماده فعال سطحی، با سه غلظت متفاوت از نمک ها (mol.dm-3 010/0، 025/0 و 075/0 ) در دمای °c 0/20 بدست آمد و با استفاده از دو تئوری گیبس- لنگمور و ایوانوف با هدف بررسی اثر غلظتی و اثر نوع نمک برازش شد. نتایج تجربی نشان داد حضور نمک باعث کاهش بیشتر کشش بین سطحی نسبت به حالتی می شود که ماده فعال سطحی به تنهایی در محیط حضور داشته باشد. همچنین مشاهده شد افزایش غلظت نمک این کاهش را بیشتر می کند. علاوه بر این مشخص شد نوع نمک نیز در میزان کاهش کشش بین سطحی سیستم نقش بسزایی دارد طوری که نمک kcl نسبت به nacl تاثیر بیشتری در عملکرد ماده فعال سطحی می گذارد. نمک ki نیز در مقایسه با kcl قوی تر عمل کرده و کشش بین سطحی را با شیب بیشتر و به میزان بیشتر کاهش داده که این نتیجه در غلظت های بالاتر از ماده فعال سطحی نمود بیشتری داشته است. اثر نمک بر افزایش عملکرد ماده فعال سطحی و تغییر آن با تغییر نوع نمک، به ترتیب به کاهش دافعه بخش باردار ماده فعال سطحی تجمع یافته در سطح مشترک توسط یون های نمک موجود و تفاوت توانایی این یون ها در کاهش این دافعه الکتروستاتیکی نسبت داده می شود. نتایج حاصل از برازش داده ها با استفاده از تئوری گیبس- لنگمور با در نظر گرفتن حضور نمک، افزایش دو پارامتر جذب ماده فعال سطحی ثابت جذب و ظرفیت جذب و را با افزایش غلظت نمک نشان داد. در بخش بررسی اثر نوع نمک نیز ثابت جذب بدست آمده از تئوری ایوانوف که نمایش توانایی یون برای افزایش عملکرد ماده فعال سطحی می باشد دارای مقدار بیشتری برای یون نسبت به بود.

تاثیر نمک ها روی تعادل مایع ـ مایع و مایع ـ بخار را نمی توان نادیده گرفت زیرا به طور قابل توجهی ترکیب تعادلی را تغییر می دهند. تعادل مایع ـ مایع، ناشی از نیروهای بین مولکولی است که با افزودن نمک می تواند به طور موثری تغییر کند، زیرا نیروهای یونی مطرح می شوند و روی ترمودینامیک تعادل تاثیر می گذارند. در این تحقیق اثر نمک های سدیم کلرید و پتاسیم کلرید روی تعادل مایع ـ مایع سیستم سه جزئی آب ـ استیک اسید ـ تولوئن در دماهای 2/288 ، 2/298 و k 2/313 و در فشار محیط بررسی شده است. این سیستم شیمیایی بارها در تحقیقات مربوط به فرآیند استخراج مایع ـ مایع استفاده شده است. با استفاده از داده های تجربی تعادل مایع ـ مایع، فاکتور جداسازی تولوئن و ضریب توزیع استیک اسید محاسبه و مقایسه شدند. نتایج نشان می دهد که با افزودن نمک های استفاده شده میزان استخراج اسید از فاز آبی به فاز آلی افزایش می یابد. تاثیر سدیم کلرید کمی بیشتر از پتاسیم کلرید است. داده های تجربی سیستم آب ـ استیک اسید ـ تولوئن برای به دست آوردن پارامترهای برهم کنش دوتایی مطابق با مدل های ?nrtl و uniquac توسط نرم افزار اسپن پلاس، استفاده شدند. مقادیر ریشه متوسط مربعات انحرافات برای این مدل ها نشان داد که هر دو مدل توانایی خوبی برای مدل کردن داده های انحلال پذیری تجربی نشان می دهند. به علاوه داده های خطوط بست که به طور تجربی حاصل شده اند با معادلات آتمر ـ توبیاس و هند به طور مناسبی مدل گردیدند.

چکیده: در بخش اول این پروژه، اثر نمک های nacl و kcl بر داده های تعادل مایع – مایع و انتقال جرم ایزوبوتیریک اسید در سیستم سه جزیی آب – ایزوبوتیریک اسید – کیومن بررسی گردید. غلظت های تعادلی به روش آنالیز مستقیم و با استفاده از روابط موازنه جرم در دماهای 15، 25 و °c 40 بدست آمده ند. صحت نتایج از طریق مقایسه ضریب توزیع آب و ایزوبوتیریک اسید با نتایج قبلی در همین دماها تایید گردید. در این رابطه داده های تعادل مایع – مایع، بدون حضور نمک توسط معادله nrtl مدل سازی و پارامترهای این معادله محاسبه گردید. حضور نمک به علت اثر خارج زایی یون های حاصل از تفکیک نمک، باعث افزایش ضریب توزیع ایزوبوتیریک اسید می شود. نمک nacl دارای اثر خارج زایی بیشتری می باشد. علاوه براین؛ اثر نمک های یاد شده بر سرعت انتقال جرم ایزوبوتیریک اسید از فاز پیوسته آبی حاوی 5/2 درصد وزنی ایزوبوتیریک اسید و نمک به فاز پراکنده کیومن در دمای °c 25 بررسی شد. معلوم شد که برای قطرات حاصل از یک نازل، با افزایش غلظت نمک در فاز پیوسته، زمان تماس قطرات، کسر استخراج و ضریب کلی انتقال جرم کاهش می یابد. در بخش دوم، استخراج 2- متیل آزیریدین از محلول رقیق آبی توسط یک حلال آلی مدنظر بوده است که دارای امتزاج پذیری کم با آب بوده و موجب ضریب توزیع بالایی برای این ماده شود. با توجه به دسته بندی های رابینز و روچینیدر- اسنایدر، حلال کلروفرم بدین منظور انتخاب گردید. به عنوان اولین مرحله در بکار گیری فرآیند استخراج مایع – مایع، غلظت های تعادلی در سیستم سه جزیی آب – 2- متیل آزیریدین – کلروفرم به روش تیتراسیون نقطه ابری تعیین گردید. به علت پیوندهای هیدروژنی قوی بین مولکول های2- متیل آزیریدین و آب، ضریب توزیع 2- متیل آزیریدین کمتر از واحد است، لیکن به دلیل امتزاج پذیری کم فاز آلی با آب، فاکتور جداسازی زیاد است. داده های تعادل مایع – مایع در این قسمت توسط معادلات nrtl و uniquac برازش و پارامترهای معادلات مذکور محاسبه گردید. معادله nrtl دارای قابلیت بیشتری برای مدل سازی غلظت های تعادلی می باشد. واژه های کلیدی:

هدف در این پروژه، رنگبری و تخریب رنگزای اسید بلو 113 توسط روش های ازوناسیون، الکتروانعقاد، ازون - الکتروانعقاد و مقایسه نتایج آنها با یکدیگر بوده است. جهت طراحی آزمایشات و اپتیمم سازی عوامل موثر، روش پاسخ سطح(rsm) مورد استفاده قرار گرفت. یک مدل ریاضی درجه دو کاهش یافته برای به دست آوردن درصد بازده حذف رنگ (%cr) به عنوان تابعی از پارامترهای موثر شامل غلظت آلاینده، ph، غلظت الکترولیت و دانسیته جریان اعمالی به کار گرفته شد. نتایج نشان می دهد که، سرعت رنگبری از پساب حاوی رنگزای اسید بلو 113 در سیستم ازون- الکتروانعقاد نسبت به سیستم ازون تنها و الکتروانعقاد تنها بیشتر است و همچنین سرعت حذف cod در سیستم ازون- الکتروانعقاد به طور قابل توجهی نسبت به سیستم ازون تنها و الکتروانعقاد تنها بیشتر است. بکارگیری فرآیند ازون- الکتروانعقاد روی رنگ اسید بلو 113 با غلظت ابتدایی mg/l 30، غلظت k2so4برابر g/l 5، 82/7 = phو دانسیته جریان ma/cm2 10، منجر به رنگبری 62/91% در مدت زمان 10 دقیقه و حذف 57/78% از codدر مدت زمان 90 دقیقه شد. بیشترین بازده در فرآیند ازون - الکتروانعقاد در محیط قلیایی به دست آمد، زیرا عوامل منعقد کننده در محیط قلیایی پایدار هستند و ازون به صورت یون های هیدروکسیل می باشد. در روش الکتروانعقاد و ازون – الکتروانعقاد، با افزایش غلظت الکترولیت k2so4 و افزایش دانسیته جریان سرعت رنگبری و حذف codافزایش می یابد، زیرا یون های فلزیfe2+ و fe3+ که عامل تشکیل لخته می-باشند در سطح آند بیشتر تولید می شوند.

این پروژه در دو بخش تجربی و تئوری انجام پذیرفت. در بخش تجربی اثر دما بر روی ضریب کلی انتقال جرم برای قطره های منفرد ایجاد شده توسط نازل های مختلف اندازه گیری شد. دماهای به کار رفته عبارت بودند از: 15، 20، 25، 30، 35 و c° 40. در این رابطه سه سیستم شیمیایی با مقاومت های انتقال جرم مختلف انتخاب گردید که عبارتند از: تولوئن ـ استیک اسید ـ آب با مقاومت انتقال جرم در فاز آلی، کیومن ـ ایزوبوتیریک اسید ـ آب با مقاومت انتقال جرم عمدتاً در فاز آبی و متیل ایزوبوتیل کتون ـ استیک اسید ـ آب با مقاومت انتقال جرم در هر دو فاز. در مورد سیستم آخر داده های تعادل فازی مایع ـ مایع حاصل گردید. هم چنین برای اطمینان، داده های تعادلی با روابط آتمر ـ توبیاس و هند سنجیده شدند. در مورد انتقال جرم نتایج حاصل از داده های تجربی در آزمایش با قطره های منفرد، حاکی از اثر افزایشی دما بر روی سرعت انتقال جرم (5/93% برای سیستم تولوئن ـ استیک اسید ـ آب، 6/75% برای سیستم کیومن ـ ایزوبوتیریک اسید ـ آب و نیز 1/46 و 1/36% برای سیستم متیل ایزوبوتیل کتون ـ استیک اسید ـ آب به ترتیب در مسیرهای انتقال حل شونده از فاز پراکنده به پیوسته و برعکس) بود که عمدتاً به دلیل افزایش کسر استخراج در اثر افزایش ضریب نفوذ مولکولی با دما می باشد. در این رابطه، رفتار هیدرودینامیک قطره ها نقش کمتری را ایفا می کند. لازم به ذکر است، شرایط چرخشی در قطره های ایجاد شده برای هر سه سیستم حاکم بوده است. در بخش تئوری، روابط nrtlو uniquacبرای مدل سازی داده های تعادلی استفاده شدند و پارامترهای این رابطه-ها با استفاده از نرم افزار اسپن پلاس حاصل گردید. ریشه ی متوسط مربعات انحراف به ترتیب برای روابط ذکر شده برابر 0052/0 و 0245/0 به دست آمد که توافق خوب بین نتایج تجربی و محاسبه شده را نشان می دهد. هم چنین ضریب کلی انتقال جرم برای سیستم تولوئن ـ استیک اسید ـ آب با استفاده از تئوری دو فیلمی ویتمن محاسبه گردید. برای این سیستم، ضریب کلی انتقال جرم در محدوده ی غلظتی به کار رفته برابر ضریب انتقال جرم در فاز پراکنده می باشد. برای محاسبه ی این ضریب از معادله ی نیومن که برای قطره های صلب به کار می روند، استفاده گردید و در آن، نفوذ موثرکلی جایگزین نفوذ مولکولی شد. در این مورد یک ضریب افزایشی به کار رفت که با تعیین مقادیر آن و مدل سازی مطابق با الگوی معادله های اشتینر یک معادله ی مناسب، برای این کمیت حاصل گردید. انحراف نسبی برای محاسبه ی ضرایب انتقال جرم کلی با روش ذکر شده برای این سیستم، 3/13% ± به دست آمد. برای محاسبه ی ضریب کلی انتقال جرم در دوسیستم دیگر، از راه حل مستقیم ریاضی انتقال جرم نفوذی اصلاح شده، در قطره های کروی استفاده گردید. در این مدل ضریب انتقال جرم فاز پیوسته مستقیماً وارد روابط می شود. با استفاده از ضریب افزایشی مربوطه، این مدل برای قطره های چرخشی به کار برده شد. ضرایب انتقال جرم کلی برای سیستم کیومن ـ ایزوبوتیریک اسید ـ آب از این مدل با بیشینه ی انحراف نسبی 4/5% ± حاصل گردید. هم چنین این معیار انتقال جرم برای سیستم متیل ایزوبوتیل کتون ـ استیک اسید ـ آب با بیشینه انحراف نسبی 9/6%± در مسیر پراکنده به پیوسته و 9/4% ± در مسیر عکس آن فراهم گردید.

در تحقیق حاضر تلاش شده است طی مراحلی هدفمند، کارایی واکنشگاه حفره‎زایی هیدرودینامیکی (hc)، به عنوان روشی برای تصفیه‎ی پساب‎های حاوی آلاینده‎های آلی از طریق بهینه‎سازی شرایط عملیاتی، به‎کارگیری کاتالیست مناسب و تلفیق با تکنیک جریان‎های برخورد کننده (is) و بر پایه‎ی فرآیندهای اکسایش پیشرفته بهبود یابد. در سری اول آزمایش‎ها، ابتدا واکنشگاه hc فشار پایین، با به‎کارگیری صفحه‎های ارفیس، به عنوان مجرای تنگ شده و صفحات آهن به عنوان کاتالیست، جهت بررسی اثر شرایط عملیاتی ساخته شد. طی مراحل بهینه‎سازی میزان پیشرفت رنگ‎زدایی (ed) از محلول آبی ردامین ب (rhb) به عنوان واکنش مدل به‎کار رفت. تولید درجای معرف‎های فنتونی مکانیسم فنتون پیشرفته‎ی القا شده (iafp)را به عنوان علت اثر افزایش حضور آهن بر کارایی فرآیند hc معرفی نمود. نتایج نشان دادند که بالاترین بهره‎ی حفره‎زایی در ph برابر 3 و غلظت اولیه‎ی رنگ برابر با mg.l-1 10 به دست می‎آید. همچنین افزایش فشار اولیه افزایش ed را به دنبال دارد. ‎صفحه ارفیس‎های ضخیمتر، ed کمتر، ‎صفحه ارفیس‎های با قطر سوراخ بالاتر، ed بیشتر و صفحه ارفیس‎های با سطح عبور بیشتر، ed کمتر را به دنبال داشته‎اند. در شرایط عملیاتی با ‎صفحه ارفیس‎های غوطه‎ور، کارایی واکنشگاه بالاتر بوده است. از سوی دیگر در شرایط عملیاتی بر خط، تغییر فشار برگشتی، یک نقطه‎ی بهینه در فشار برگشتی bar 3 نشان می‎دهد. بررسی تغییرات طیف uv-vis محلول طی واکنش نشان داد که هر دو مسیر واکنش n-دی‎اِتیلاسیون‎ و تخریب عامل رنگ‎زای rhb طی فرآیند رنگ‎زدایی رخ می‎دهد. شبیه‎سازی فرآیند با استفاده از نرم‎افزار شبیه‎ساز رفتار حفره، افزایش فشار و دمای فروپاشی ریز حباب در اثر افزایش فشار اولیه را تأیید کرد که با نتایج تجربی به دست آمده برای ed هم‎خوانی دارد. فرآیند انجام یافته در واکنشگاه hc با استفاده از شبکه‎ی عصبی مصنوعی سه لایه، از نوع پیش‎رو، و بر اساس تابع یادگیری پس‎انتشار trainlm و توابع انتقال tansig و purelin در لایه ‎های پنهان و خروجی شبیه‎سازی شد. در سری دوم آزمایش‎ها یک واکنشگاه حفره‎زایی هیدرودینامیکی تلفیق شده با جت‎های برخورد کننده (mijcr) جهت بررسی تلفیق تکنیک‎های hc و is ساخته شد و پودر آهن با ظرفیت صفر (zvi) به عنوان کاتالیست به کار رفت. نتایج نشان دادند که استفاده از zvi تا پنج برابر افزایش ed را به دنبال داشته است. ایجاد جریان‎های برخورد کننده و هوادهی نیز اثر افزایشی قابل ملاحظه‎ای بر کارایی mijcr نشان دادند. غلظت اولیه‎ی کاتالیست و فاصله‎ی بین نازل‎ها با نشان دادن یک نقطه‎ی بهینه، بر عملکرد واکنشگاه اثرگذار بوده‎اند. قابلیت mijcr در حذف دیگر آلاینده‎های آلی با حذف 4-نیتروفنل از محلول آبی آن در حضور h2o2 و fe تأیید شد. در اینجا نیز نتایج تجربی حاصل از عملکرد mijcrبا کمک تکنیک ann شبیه‎سازی شدند.

هدف از انجام این پروژه، تجزیه فوتوشیمیایی اسید سالیسیلیک با استفاده از پرسولفات (s2o82?) و هیدروژن پراکسید (h2o2) و همچنین مقایسه این دو فرآیند می باشد. اسید سالیسیلیک به عنوان یک ماده حد واسط در ساخت برخی داروها و مواد آرایشی مورد استفاده قرار می گیرد. این ماده در ساختار خود شامل یک حلقه بنزنی است که با ورود خود به پساب ها جز مواد آلاینده محسوب می شود. جهت تجزیه این ماده، از یک واکنشگاه مجهز به لامپ فرابنفش با توان 6 وات که در آن یک فیلم ریزشی از محلول ایجاد می گردد، استفاده شد. در این راستا بهینه سازی پارامترهای عملیاتی نظیر ph و مقدار اکسید کننده بر اساس میزان کاهش طیف جذبی در طول موج nm298 که معرف تخریب محتویات آروماتیک محلول می باشد، صورت پذیرفت. در شرایط بهینه، غلظت اسید سالیسیلیک توسط کرماتوگرافی فاز مایع با عملکرد بالا (hplc) تعیین گردید. همچنین میزان موفقیت فرآیندهای تصفیه ای در معدنی کردن آلاینده در محلول توسط معیار toc مورد ارزیابی قرار گرفت. تحت شرایط بهینه یعنی: 6 =ph و مقدار پرسولفات برابر mg/l1000 برای فرآیند uv/s2o82?و 4 =ph و مقدار هیدروژن پراکسید برابر mg/l 140 برای فرآیند uv/h2o2، کاهش 94% و 98% در مقدار اسید سالیسیلیک بعد از 60 دقیقه و کاهش 80% و 86% در toc محلول بعد از 120 دقیقه برای فرآیندهای uv/s2o82? و uv/h2o2 حاصل شد. همچنین مقدار ثابت سرعت برای دو فرآیند در شرایط مذکور برای حذف اسید سالیسیلیک به تریتب برابر min?10498/0 و min?1 0664/0 بود. مقدار انرژی مصرفی و هزینه مربوطه برابر با kwh/m3 11/77 و$/m3 2/5 برای فرآیند uv/s2o82? و kwh/m383/57 و$/m3 93/3 برای فرآیند uv/h2o2 بدست آمد. در تمام موارد ذکر شده فرآیند uv/h2o2 با مقدار اکسنده، انرژی و هزینه کمتر و با سرعت بیشتر، فرآیند حذف را انجام می دهد ، ولی فرآیند uv/s2o82? به لحاظ پایداری عامل اکسنده مناسب تر است.

شیمی سطح، موضوعی بنیادی در بسیاری از زمینه های صنعتی و کاربردی است. یکی از زیر شاخه های اساسی در این مبحث، بررسی اثر مواد موجود در محیط و سطح مشترک دو فازی است که در تماس با هم قرار می گیرند. در این پروژه اثر ماده فعال سطحی سدیم دودسیل سولفات (اس دی اس) و نانوذرات مغناطیسی آهن (fe3o4)، به تنهایی و به طور همزمان بر کشش بین سطحی سیستم شیمیایی نرمال هگزان – آب در محدوده دمایی k 2/308-2/288 مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که اس دی اس در محدوده غلظتی mol•dm-3 4-10×0/2 - 0 دارای جذب مثبت بوده و کشش بین سطحی را کاهش می دهد، در حالی که نانوذرات در محدوده کسر وزنی 4-10×0/5 - 0 جذب منفی داشته و کشش بین سطحی را افزایش می دهند. درحضور مجموع نانوذره و اس دی اس، کشش بین سطحی نسبت به حالتی که اس دی اس به تنهایی در محیط حضور دارد به طور قابل توجهی کاهش می یابد. این امر به دلیل کاهش برهم کنش دافعه بین مولکول های اس دی اس که به نانوذرات با بار مثبت متصل شده اند می باشد. کاهش تقریبا خطی کشش بین سطحی با دما در تمامی موارد مشاهده شد. مقادیر تجربی کشش بین سطحی، در غلظت های کمتر از غلظت بحرانی تشکیل مایسل اس دی اس، توسط ایزوترم جذب سطحی سایسکوفسکی برازش شد. بر این اساس، پارامتر بیشترین فزونی سطح برای اس دی اس برحسب کسر وزنی نانوذرات به دلیل اتصال مولکول های اس دی اس به نانوذرات و اشغال فضای بیشتری از سطح توسط مولکول های اس دی اس کاهش می-یابد. ازطرفی دیگر، تمایل جذب با افزایش دما و کسر وزنی نانوذرات افزایش می یابد.

شدت انتقال جرم به قطرات یا از قطرات، در دستگاههای استخراج مایع - مایع غالبا در حضور آلاینده های با ماهیت مواد فعال سطحی کاهش می یابد. برای طراحی ستونهای استخراج صنعتی به روشهایی نیاز می باشد که اثر وجود آلاینده ها را بصورت کیفی و کمی در برنامه طراحی گنجانده باشند. در کار حاضر از مدل تلفیقی منسوب به اسلیتر(قطره واحد،حلال واحد) برای شبیه سازی داده های تجربی سیستم آب-استن-تولوئن در حضور سه آلاینده سطحی sds و triton*100 و dtmac که به ترتیب دارای ماهیت آنیونی، کاتیونی و غیر یونی می باشند استفاده شده است. داده ها برای دو جهت انتقال از فاز پراکنده به فاز پیوسته و از فاز پیوسته به فاز پراکنده فراهم گردیده اند. در مدل تلفیقی "اسلیتر" ضرایب انتقال جرم فازهای پیوسته و پراکنده برای اثرات نامطلوب حضور آلاینده ها، تنها با یک پارامتر به عنوان آلودگی تصحیح می شوند. لذا این روش برای پیش بینی رفتار یک سیستم و یا طراحی دستگاه در مواردی که داده های تجربی وجود ندارند نمی تواند مورد استفاده قرار گیرد. براساس داده های تجربی و مبانی تئوری، مدلی برای فاکتور آلودگی ارائه شد. مدل مزبور مقدار ضرایب انتقال جرم داده های تجربی را در محدوده 4?+- خطا پیش بینی می کند. از نکات قابل توجه در مدل ارائه شده یکسان بودن روابط برای هر سه نوع آلاینده می باشد. همچنین در مدل ارائه شده دو مکانیزم متفاوت برای انتقال جرم در قطرات چرخشی بر حسب قطر قطرات پیش بینی می شود. شبیه سازی سیستم با مدل بدست آمده همراه با مدل ترکیبی "اسلیتر" و مدل سرعت حد "گریس" نتایج مطلوبی را در پیش بینی ضرایب انتقال جرم نشان می دهد.

فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته الکتروشیمیایی به عنوان یکی از کاراترین تکنولوژی ها، برای تصفیه آلاینده های آلی از محلول های آبی توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. از جمله عوامل تاثیر گذار بر بازده این فرآیندها روش تهیه، نوع و ساختار مواد آندی می باشند. هدف اصلی این پروژه کاربرد تکنیک لایه نشانی الکتروفورتیک (epd) برای اصلاح الکترودهای بر پایه تیتانیم و استیل ضد زنگ با نانو مواد و استفاده از آنها برای تصفیه انواع مواد آلی اسید قرمز 33(ar33)، راکتیو اورنج 7(ro7)، مترونیدازول و پساب کارخانه الوان ثابت (همدان) با استفاده از فرآیندهای الکترولیز، انعقاد الکتریکی، ازوناسیون و فتوالکتروکاتالیست می باشد. در این پروژه، الکترودهای تیتانیم و استیل ضد زنگ پوشش داده شده با نانو لوله های کربنی چند دیواره ((mwcnts/ti) و (mwcnts/ss))، کامپوزیت نانو لوله های کربنی چند دیواره – دی اکسید تیتانیم (mwcnts-tio2/ti) و نانو ذرات دی اکسید قلع ((sno2/ti)، (sno2/ss) و با روش لایه نشانی الکتروفورتیک تهیه شدند. کارایی آند mwcnts/ti برای حذف رنگزای ar33 ارزیابی شد و راندمان بالایی برای حذف ar33 (90%) با استفاده از دانسیته جریان ma/cm2 5/5، غلظت g/l 1 کلرید سدیم و 10=ph در مدت زمان 60 دقیقه بدست آمد. فعالیت الکتروکاتالیستی mwcnts-tio2/ti از طریق تخریب ar33 به عنوان آلاینده نمونه بررسی شد. 98% حذف رنگ و 66/41% معدنی سازی رنگزا بعد از 60 دقیقه تصفیه فتوالکتروکاتالیستی با الکترود mwcnts-tio2/ti و دانسیته جریان ma/cm2 5/7 و 2/5=ph بدست آمد. بهینه سازی و مدل سازی فرآیند الکتروشیمیایی با الکترود sno2/ti به عنوان آند برای حذف رنگزاهای ar33 و ro7 از طریق روش پاسخ سطح و طراحی مرکب مرکزی انجام شد. در مقدار بهینه پارامترهای عملیاتی بازده بالایی از حذف رنگ (90%) برای محلول رنگی حاوی ar33 یا ro7 بدست آمد. رنگزدایی و تخریب پساب کارخانه الوان ثابت با استفاده از فرآیند الکتروشیمیایی و الکترود mwcnts/ss بررسی شد. در شرایط بهینه بیشینه بازده حذف رنگ (2/91%)در مدت 50 دقیقه بدست آمد و بازده حذف اکسیژن مورد نیاز شیمیایی به 2/65% بعد از 60 دقیقه کاهش یافت. همچنین تخریب مترونیدازول با روش الکتروشیمیایی بر اساس آند mwcnts/ss و روش پاسخ سطح بهینه سازی شد. در شرایط بهینه بازده حذف مترونیدازول و cod به ترتیب 1/85% و 48/34% بدست آمدند.

در این کار پژوهشی، شش نوع مایع یونی بر پایه ی ایمیدازولیوم، [cnmim][x]، سنتز شده و اثر آن ها بر کشش بین سطحی سیستم شیمیایی تولوئن - آب در دما، ph و در حضور الکترولیت های تک ظرفیتی مورد بررسی قرار گرفته است. کشش بین سطحی و غلظت بحرانی مایسل تابع خصلت آبگریزی مایع یونی و قطبش پذیری آنیون آن می باشند. روند بیشترین کاهش این دو کمیّت به ترتیب زیر می باشد: [c16mim][br] > [c16mim][cl] > [c12mim][cl] > [c8mim][cl] > [c7mim][cl] > [c6mim][cl]. همچنین، با افزایش دما، نیروهای بین مولکولی در سطح مشترک تضعیف شده و کشش بین سطحی کاهش می یابد. افزایش دما اثر پیچیده ای بر غلظت بحرانی مایسل داشته، به گونه ای که غلظت بحرانی مایسل مایعات یونی با زنجیره¬ی آلکیلی کوتاه (8 ≥ n) ابتدا کاهش یافته و سپس افزایش می یابد. در حالی که، برای سایر مایعات یونی (12 ≤ n)، با افزایش دما، مایسل در غلظت های کمتری تشکیل می گردد. بررسی ها نشان می دهد که حضور الکترولیت های تک ظرفیتی در آب، سبب پدیده ی خارج زایی گشته که خود منجر به افزایش جذب سطحی و کاهش غلظت بحرانی مایسل مایعات یونی می شود. همچنین، با افزایش ph، به دلیل تمایل به جذب سطحی شدن آنیون هیدروکسید از یک طرف و اثر خارج زایی کاتیون سدیم از طرف دیگر، کشش بین سطحی کاهش یافته و مایسل در غلظت های کمتر مایع یونی تشکیل می گردد. جهت برازش و تحلیل ترمودینامیکی داده های تجربی، ایزوترم جذب سطحی فرومکین برای غلظت های کمتر از غلظت بحرانی مایسل مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که ثابت تعادلی جذب فرومکین، بیشترین فزونی سطح و پارامتر برهم کنش بین مولکولی با عوامل دما، غلظت الکترولیت و ph، تغییر می نمایند. با افزایش دما، ثابت تعادلی جذب فرومکین برای هر شش مایع یونی افزایش می یابد. بیشترین فزونی سطح برای مایعات یونی با زنجیره ی آلکیلی کوتاه با تغییر دما ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد. این روند ناشی از تغییرات در میزان آب پوشی قسمت های آب دوست و آبگریز می باشد. این در حالی است که بیشترین فزونی سطح برای مایعات یونی با زنجیره ی آلکیلی بلند، با افزایش دما، روندی افزایشی دارد. همچنین، با افزایش بیشترین فزونی سطح، پارامتر برهم کنش منفی تر شده که بیانگر افزایش دافعه ی الکتروستاتیکی بین قسمت های کاتیونی جذب سطحی شده می باشد. حضور الکترولیت سبب پدیده ی خارج زایی و در نتیجه، افزایش ثابت تعادلی جذب فرومکین و بیشترین فزونی سطح می شود. همچنین، پارامتر برهم کنش بین مولکولی به سمت اعداد مثبت میل می کند که نشانگر کم شدن دافعه ی الکتروستاتیکی بین اجزاء جذب سطحی شده می باشد. در اثر افزایش ph و تمایل ذاتی آنیون هیدروکسید برای جذب سطحی شدن و نیز اثر خارج زایی کاتیون سدیم، ثابت تعادلی جذب فرومکین و بیشترین فزونی سطح برای هر کدام از مایعات یونی افزایش می یابد و مقدار عددی پارامتر برهم کنش بین مولکولی مثبت تر می گردد. همچنین، این کمیّت ها تابع خصلت آبگریزی و نوع آنیون مایعات یونی می باشند به گونه ای که با افزایش طول زنجیره¬ی آلکیلی و در حضور آنیون قطبش پذیرتر مایعات یونی، تمایل به جذب سطحی شدن افزایش می یابد. نتایج نشان می دهد که کشش بین سطحی و غلظت بحرانی مایسل در حضور مایعات یونی بیشتر از مواد فعال سطحی کاهش می یابند. داده های تجربی سیستم محتوی مواد فعال سطحی به کمک ایزوترم جذب سطحی لنگمور و معادله حالت سایسکوفسکی برازش شده و آشکار گردید که فعالیت سطحی مایعات یونی بیشتر از مواد فعال سطحی می باشد. این امر به دلیل دارا بودن حلقه ی هترواتم حجیم در مایعات یونی بوده که موجب افزایش خصلت آبگریزی و مهاجرت بیشتر به سطح مشترک می¬شود.

هدف از انجام این پروژه، تجزیه فوتوشیمیایی فورفورال با استفاده از پتاسیم پرسولفات (kps) و پتاسیم پریدات (kpi) و همچنین مقایسه این دو فرآیند می باشد. فورفورال کاربردهای گونانون از جمله ماده اولیه برای تولید مشتقات فوران، حلالی مهم در کارخانه های صنعتی (نفت و تولید روغن موتور)، تولید رزین های مصنوعی، تولید آفت کش ها و حشره کش ها دارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.