ستون های ضربه ای پرشده یکی از دستگاه های مهم مورد استفاده در استخراج مایع- مایع می باشند که به خاطر راندمان بالا و فضای کم مورد نیاز، در صنایع هسته ای،دارویی،پتروشیمی و غذایی کاربرد فراوان یافته اند. در این پروژه با استفاده از یک ستون ضربه ای پرشده با مقیاس نیمه صنعتی، مطالعاتی در زمینه اثر پارامترهای عملیاتی بر روی طغیان در چهار سیستم تولوئن-آب، کروزن-آب، بوتیل استات-آب و نرمال بوتانول-آب صورت گرفت. پارامترهای بررسی شده در آزمایش ها عبارتند از: نوع ضربه، نسبت فاز پراکنده به پیوسته، کشش بین سطحی، شدت ضربه و همچنین اثر جنس پرکن که اثر آنها بر سرعت های طغیان و همچنین میزان موجودی فاز پراکنده در نقطه طغیان مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که حداکثر ظرفیت ستون با افزایش نسبت فازها و هنگام استفاده از پرکن سرامیکی و همچنین با افزایش شدت ضربه کاهش می یابد. با افزایش کشش بین سطحی سرعت رسیدن به نقطه طغیان افزایش و میزان موجودی فاز پراکنده در نقطه طغیان کاهش می یابد. همچنین هنگام تغییر نوع ضربه و اعمال شدت ضربه های متفاوت هنگام رفت و برگشت مایع به ستون، با افزایش ظرفیت در ستون همراه هستیم. در انتها رابطه ای تجربی برای پیش بینی سرعت طغیان و موجودی فاز پراکنده در نقطه طغیان درون ستون بر اساس خصوصیات فیزیکی سیستم و متغیرهای عملیاتی ارائه گردید. مقایسه داده های تجربی و مقادیر محاسبه شده برای سرعت طغیان و موجودی فاز پراکنده در نقطه طغیان نشان می دهد که این رابطه قادر به پیش بینی خوب داده های تجربی ( با خطای کمتر از 10% ) می باشد.

یکی از جاذب های مورد استفاده برای جذب هگزا فلورید اورانیوم در واحدهای غنی سازی اورانیوم کربن توسط جاذب کربن فعال از اطلاعات مهم uf فعال می باشد. منحنی تعادلی و معادله سینتیکی جذب 6 روی چهار uf مورد نیاز برای طراحی برج های جذب می باشد. در این پایان نامه به بررسی جذب سطحی 6 10 میلی بار و - در فشار های 35 uf نوع کربن فعال پرداخته شده است. کربن فعال درمعرض گاز خالص 6 5 لیتری سیستم قرار داده شدند. داده های تعادلی و نرخ جذب در فشار های کمتر از 35 میلی / در حجم 6 30 و 55 درجه سانتی گراد بدست آمدند. سپس ثوابت مربوط به ایزوترم لانگمویر ، بار مطلق و دماهای 20 و فرندلیش از برازش مناسب با داده های تجربی محاسبه شدند. در این تحقیق مشخص گردید ایزوترم لانگ مویر تناسب بیشتری با داده های تجربی داشته و خطای کمتری دارد. ظرفیت جذب کربن نوع اول 30 و 55 درجه سانتی گراد به ترتیب برابر ، بیشتر از سایر کربن ها بوده و میزان جذب آن در دمای 20 بر گرم جاذب می باشد. میزان حداکثر جذب برای کربن های نوع اول، uf 3 گرم 6 / 3/138 و 16 ،3/387 بر گرم جاذب uf 1 گرم 6 / 2 و 892 /71 ،2/198 ،3/ 20 به ترتیب 387 0c دوم، سوم و چهارم در دمای روی کربن ها مورد بررسی قرار گرفته و داده های بدست آمده uf بدست آمد. همچنین سینتیک جذب 6 توسط دو مدل شبه درجه اول و شبه درجه دوم برازش شده است و در نهایت مدل شبه درجه دو یا مدل مناسب ترین مدل انتخاب گردید و کربن نوع دوم سرعت جذب بالاتری نسبت سایر نمونه های موجود ho مدل شبه درجه اول حدود 98 درصد می باشد در حالی که مقدار آن برای r داشت. نتایج نشان داد مقدار 2 ?s و ?g,?h معادله شبه درجه دوم بیش از 99 درصد بود. علاوه بر این پارامترهای ترمودینامیکی مانند محاسبه شدند و نتایج نشان دهنده گرمازا بودن واکنش بودند.

در حال حاضر انرژی هسته ای از شکافت هسته ای اورانیوم حاصل می شود. لذا استخراج اورانیوم بسار حائز اهمیت است. فرایند استخراج مایع- مایع یکی از روشهای مهم جداسازی در صنعت هسته ای در تولید و فرآوری سوخت هسته ای می باشد و جایگاه ویژه ای در چرخه سوخت هسته ای دارد. استخراج مایع- مایع روشی برای جدا کردن ترکیبات بر اساس حلالیت نسبی، در دو مایع غیر قابل امتزاج می باشد. در تحقیق حاضر از محلول فروشویی شده کارخانه تولید کیک زرد بندرعباس به عنوان محلول آبی ناخالص منبع اورانیوم استفاده شده است و برای دفع اورانیوم موجود در آن از سدیم کربنات استفاده شده است. در این پژوهش ابتدا به تعیین عناصر مزاحم در دفع اورانیوم و سپس به شناسایی این عناصر در محلول آبی مورد نظر پرداخته شد و با استفاده از آنالیز عنصری، مقدارهر عنصراز جمله اورانیم تعیین گردید. در فراینددفع، حلال تری اکتیل آمین حاوی اورانیوم (محصول مرحله استخراج در فرایند خالص سازی محلول فروشویی شده) فاز پراکنده و محلول کربنات سدیم، فاز پیوسته فرایند استخراج مایع- مایع را تشکیل می دهند. اثر غلظت محلول دفع کننده، نسبت فازآلی به آبی و شدت ضربان بر روی فرایند دفع اورانیوم بررسی شد و شرایط بهینه هر یک از این عوامل به دست آمد.غلظت حجمی 100 گرم بر لیتر محلول کربنات سدیم، نسبت فاز آلی به آبی برابر چهار و شدت ضربان سه سانتی متر بر ثانیه به عنوان حالت بهینه تعیین شد.این پروژه نتایج حاصل از آزمایش بر روی یک ستون استخراج ضربه ای پرشده در مقیاس نیمه صنعتی می باشد. ستون های ضربه ای پرشده یکی از دستگاه های مهم مورد استفاده در استخراج مایع- مایع می باشندکه به خاطر راندمان بالا و فضای کم مورد نیاز، در صنایع هسته ای، پتروشیمی و غذایی کاربرد فراوان یافته اند. بازده یک ستون استخراج مایع- مایع به درجه آشفتگی وارد بر سیستم و سطح موجود برای انتقال جرم بستگی دارد. عملکرد این ستون ها با ضربه به فاز پیوسته بهبود می بخشد. اگر چه ستون های ضربه ای هم به صورت آکنده و هم به صورت سینی دار استفاده می شوند، ولی بیشتر تحقیقات بر روی ستون های سینی دار انجام شده است. مطالعاتی در زمینه تاثیر پارامترهای عملیاتی بر روی طغیان و موجودی فاز پراکنده ستون ضربه ای پرشده صورت گرفت. پارامترهای بررسی شده عبارتند از: شدت ضربه، دبی فاز پیوسته، دبی فاز پراکنده و نسبت فازها که اثر آنها بر سرعتهای طغیان و همچنین میزان موجودی فاز پراکنده مورد بررسی قرار گرفته است. موجودی فاز پراکنده یکی از پارامترهای مهم در طراحی ستون های ضربه ای می باشد و در محاسبه سطح ویژه انتقال جرم و سرعت فازها به کار می رود. تاکنون هیچ مطالعه ای در مورد تاثیر ارتفاع بر موجودی فاز پراکنده در ستون های ضربه ای پرشده صورت نگرفته است. تغییرات موجودی فاز پراکنده با ارتفاع مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به نتایج به دست آمده از آزمایش ها مشخص گردید که با افزایش پارامترهای شدت ضربه و دبی های فاز پیوسته و پراکنده، سرعت طغیان در ستون کاهش یافته و در اثر افزایش شدت ضربه و دبی های فاز پیوسته و پراکنده، موجودی فاز پراکنده افزایش می یابد

ستون های ضربه ای پرشده یکی از دستگاه های مهم مورد استفاده در استخراج مایع – مایع می باشند که به خاطر راندمان بالا و فضای کم مورد نیاز، در صنایع هسته ای، دارویی،پتروشیمی و غذایی کاربرد فراوان یا فته اند.در این پژوهش از یک ستون ضربه ای پر شده با مقیاس نیمه صنعتی استفاده گردید. در ستون های استخراج ضربه ای انرژی ورودی از طریق پالس های مکانیکی تامین می-شود. پالس ورودی نقش همزن مکانیکی را ایفا کرده و ضمناً قطرات با قطرهای کوچکتر تولید می نماید که متعاقب آن بازده ستون افزایش می یابد. از ویژگی های برجسته برج های استخراج ضربه ای میتوان به موارد زیر اشاره نمود: بازده بالا در جداسازی، طراحی نسبتاً ساده، عملیات مطمئن و پایدار، نداشتن قسمت متحرک و عملیات مناسب با محلول های رادیو اکتیو و خورنده اشاره کرد. در این پروژه از محلول لیچ لیکور کارخانه تولید کیک زرد بندر عباس به عنوان منبع اورانیوم استفاده شده است. در بسیاری از معادن اورانیوم از جمله معدن گچین بندر عباس، پس از عملیات خردایش با استفاده از اسید سولفوریک عملیات فروشویی روی سنگ معدن حاوی اورانیوم انجام می پذیرد. سپس اورانیوم با حلال های مختلف بویژه تری اکتیل آمین از محلول لیچ لیکور استخراج می گردد. این فرایند تحت عنوان آمکس سالیان طولانی است که مورد استفاده قرار می گیرد که در این پروژه، برای اولین بار توسط ستون پرشده ضربه ای، این فرایند انجام می شود. آزمایش ها تحت شرایط مختلف عملیاتی از جمله: شدت ضربان های مختلف و دبی های مختلف فاز آبی و فاز آلی انجام خواهد شد. مطالعات گذشته حاکی از آن است که حالت بهینه، غلظت 4 درصد حجمی تری اکتیل آمین درنفت سفید(نفت بی بو) به عنوان رقیق کننده و ph=1 می باشد که در نسبت فازی آلی به آبی یک ، به استخراج 98درصد می توان رسید. در این پروژه استخراج اورانیوم در ستون پرشده ضربه ای در شرایط بهینه مورد بررسی قرار گرفته است. بعد از هر آزمایش، پس از رسیدن سیستم به حالت پایدار، از شیرهای یک، چهار و هفت تعبیه شده بر روی قسمت فعال ستون و نیز خروجی فاز پیوسته، برای آنالیز فاز آبی، نمونه گیری می شود تا درصد استخراج اورانیوم مشخص شود. در ضمن از سه مقطع مختلف از ستون، برای اندازه گیری متوسط قطر قطرات، توسط دوربین، عکس برداری می شود. قطر قطرات در اثر برخورد با پرکن ها و انتقال جرم از فاز پیوسته به فاز پراکنده، از پایین به بالای ستون کوچکتر می شوند که باعث افزایش موجودی فاز پراکنده می شود. در فرایند استخراج، لیچ لیکوار حاوی اورانیوم فاز پیوسته و محلول تری اکتیل آمین فاز پراکنده دستگاه ستون ضربه ای پرشده را تشکیل می دهند. همچنین مطالعاتی در زمینه تاثیر پارامترهای عملیاتی بر روی طغیان و موجودی فاز پراکنده ستون ضربه ای پرشده صورت گرفت . موجودی فاز پراکنده یکی از پارامترهای مهم در طراحی ستون های ضربه ای می باشد و در محاسبه سطح ویژه انتقال جرم و سرعت فازها کاربرد دارد.

کمبود اطلاعات تجربی به ویژه در زمینه ضرایب کلی حجمی انتقال جرم جهت طراحی ستون های استخراج ضربه ای پرشده با استفاده از پرکن های منظم و نامنظم یکی از موارد تحقیقاتی مهم و پیش روی محققین می باشد. استفاده از روابط دیگر محققین در مورد دیگر پرکن های نامنظم که در زمینه ضرایب کلی حجمی انتقال جرم و پارامترهای هیدرودینامیکی ارایه شده است به دلیل داشتن خطاهای بسیار بالا هرگز علمی و منطقی نمی باشد و این منجر به انتشار خطای بیش تر و به دست آوردن نتایج غیر واقعی می-شود. هم چنین در زمینه پرکن های منظم تاکنون رابطه ای جهت محاسبه ضرایب کلی حجمی انتقال جرم و پارامترهای هیدرودینامیکی ارایه نشده است و بیش تر روابط ضرایب کلی حجمی انتقال جرم موجود در منابع علمی مربوط به ستون های ضربه ای سینی دار است. هدف از انجام این تحقیق ارایه روابط تجربی جهت محاسبه ضرایب کلی حجمی انتقال جرم در یک ستون ضربه ای پرشده با در نظر گرفتن تأثیر پارامترهای عملیاتی (شدت ضربه، دبی حجمی فازهای پیوسته و پراکنده)، پارامترهای ساختاری پرکن ها (تخلخل و مساحت سطح ویژه پرکن) و خواص فیزیکی سیستم های مایع - مایع (کشش بین فازی، دانسیته و ویسکوزیته فازهای پیوسته و پراکنده) برای دو نوع پرکن شامل پرکن منظم smv و پرکن نامنظم زین اسبی سرامیکی و با استفاده از دو سیستم شیمیایی مایع - مایع شامل آب/استون/تولوئن با کشش بین فازی زیاد و سیستم آب/استون/بوتیل استات با کشش بین فازی متوسط می باشد که با استفاده از مدل پراکندگی محوری ضرایب کلی حجمی انتقال جرم فاز پیوسته محاسبه و روابط تجربی قابل قبولی ارایه گردیده است. لازم به ذکر است که تاکنون هیچ گونه گزارش علمی در زمینه ضرایب کلی حجمی انتقال جرم برای پرکن های فوق ارایه نشده است. هم چنین اثر پارامترهای عملیاتی شامل شدت ضربه، دبی فازهای پیوسته و پراکنده و نیز اثر نوع پرکن و کشش بین فازی بر موجودی فاز پراکنده و ضرایب کلی حجمی انتقال جرم فاز پیوسته مورد بررسی قرار گرفته است. دامنه تغییر مقادیر پارامترهای عملیاتی فوق به ترتیب برای شدت ضربه بین (cm/s)1 تا (cm/s)3، دبی فاز آبی بین (lit/hr)8 تا (lit/hr)25 و برای دبی فاز آلی بین (lit/hr)10 تا (lit/hr)25 می باشد. بر اساس نتایج به دست آمده مقدار موجودی فاز پراکنده برای پرکن منظم فلزی smv بین 2% تا 6% و برای پرکن نامنظم زین اسبی سرامیکی بین 4% تا20% تغییر می کند. هم چنین ضرایب کلی حجمی انتقال جرم فاز پیوسته برای پرکن منظم فلزی smv به ترتیب برای سیستم آب/استون/تولوئن بین (s-1)4-10×62/1 تا (s-1)4-10×5 و برای سیستم آب/استون/بوتیل استات بین (s-1)4-10×11/1 تا (s-1)4-10×75/2 و برای پرکن نامنظم زین اسبی سرامیکی به ترتیب برای سیستم آب/استون/تولوئن بین (s-1)4-10×09/4 تا (s-1)4-10×73/8 و برای سیستم آب/استون/بوتیل استات بین (s-1)4-10×87/1 تا (s-1)4-10×70/6 تغییر می کند. بر اساس نتایج به دست آمده افزایش شدت ضربه و دبی ها منجر به افزایش موجودی فاز پراکنده و ضرایب کلی حجمی انتقال جرم فاز پیوسته برای هر دو سیستم و هر دو نوع پرکن خواهد شد. نتایج نشان می دهد در شرایط عملیاتی یکسان پرکن نامنظم زین اسبی سرامیکی با میزان تخلخل کم تر دارای موجودی فاز پراکنده و ضرایب کلی حجمی انتقال جرم بیش تر می باشد. هم چنین برای سیستم با کشش بین فازی زیاد نسبت به سیستم با کشش بین فازی متوسط در شرایط عملیاتی یکسان برای هر دو نوع پرکن موجودی فاز پراکنده کم تر و ضرایب کلی حجمی انتقال جرم بیش تر است. بررسی و مقایسه روند تغییر مقادیر موجودی فاز پراکنده و ضرایب کلی حجمی انتقال جرم در این کار تحقیقاتی با نتایج علمی دیگر محققین در زمینه ستون های ضربه ای پرشده توافق خوبی را نشان می دهد. در پایان روابط تجربی مناسب و قابل قبولی بر اساس روش کم ترین مجموع مربعات جهت پیش بینی ضرایب کلی حجمی انتقال جرم بر اساس تابعی از گروه های بدون بعد ارایه شده است. از مقایسه نتایج پیش بینی شده از روابط فوق با نتایج تجربی به دست آمده از این پژوهش علمی به ترتیب برای پرکن زین اسبی سرامیکی خطای نسبی مطلق میانگین برابر 7/18% و برای پرکن منظم smv برابر 1/19% است که این مطابقت خوبی را میان نتایج تجربی و روابط ارایه شده بیان می کند.

پروژه حاضر به بررسی جذب بیولوژیکی یون نیکل(ii) به کمک جلبک های قهوه ای cystoseria indica, sargassum glaucescens, padina australis و nizmuddinia zanardiniمی پردازد. اثر پارامترهای تجربی ph، زمان تماس، غلظت اولیه فلز نیکل و دما بر جذب بیولوژیکی مطالعه شده است.بنابر آزمایشات انجام شده ، ph بهینه جذب نیکل به کمک این جلبک ها در دمای 30 درجه سانتیگراد ،ph=6 است. با افزایش زمان تماس میزان جذب افزایش می یابد و بعد از گذشت 2 ساعت به حالت تعادل می رسد. ظرفیت جذب جلبک ها با افزایش غلظت اولیه فلز نیکل و دما افزایش می یابد و بالاترین میزان جذب در دمای 40 درجه سانتیگراد و غلظت اولیه ci=201mg/l رخ می دهد. اطلاعات تعادلی بدست آمده در محدوده غلظت اولیه نیکل ودمای مطالعه شده با ایزوترم لانگمیر تطابق مناسبی دارد. ارزیابی اطلاعات تجربی به منظور بررسی سینتیک جذب بیولوژیکی نیکل به کمک جلبک های قهوه ای نشان می دهد که جذب بیولوژیکی نیکل از سینتیک شبه درجه دو تبعیت می کند. مقادیر محاسبه شده پارامترهای ترمودینامیکی( ?g?, ?h? و ?s?) نشان میدهد که جذب بیولوژیکی نیکل در محدوده دمای 313 -293 کلوین امکان پذیر ، خود بخودی و گرماگیر است.