امروزه فرایندهای مختلف مورد استفاده دارای محدودیت هایی هستند. فرایند جذب سطحی کربن فقط در غلظت های کم ترکیبات آلی فرار اقتصادی بوده و لزوم احیای کربن ، فرایند را برای غلظت های بالای آلودگی غیر مناسب می سازد. غیر فعال شدن میکروارگانیسم به علت تماس با آلودگی های ترکیبات آلی فرار در طول فراورش بیولوژیکی و کم بودن دانش ما از مکانیسم آن ، این فرایند را از نظر عملیاتی پیچیده می سازد. فرایند هوادهی در برج های آکنده یک فرایند شناخته شده ولی با کاربردهای محدود می باشد. استفاده از این فرایند محدود به حذف ترکیبات غیر قطبی و نسبتا فرار (با ضریب هنری بالا) می باشد و برای ترکیبات با حلالیت بالا ( با ضریب هنری کم ) برج هایی با ارتفاع زیاد لازم است. جداسازی غشایی بر پایه تراوش تبخیری با توجه به سطح غشای مورد نیاز بالای برای مقیاس های بزرگ ، هنوز یک فرایند چالش انگیز می باشد. به نظر می رسد که یک فرایند هیبریدی شامل یک برج هوادهی آکنده و در ادامه یک واحد تراوش تبخیری می تواند نقص هر فرایند به صورت جداگانه را از بین ببرد. در این تحقیق مزایای استفاده از یک فرایند هیبریدی هوادهی-تراوش تبخیری ، به صورت تئوری بوسیله یک مدل رِیاضی بررسی شده است. پروفایل غلظت در برج هوادهی با استفاده از معادلات دیفرانسیل ساده بر پایه موازنه جرم اجزا در شرایط دما ثابت مدل شده، در حالیکه مدل مقاومت های سری با در نظر گرفتن مقاومت در فاز غشا و لایه مرزی مایع برای توصیف انتقال جرم در فرایند تراوش تبخیری استفاده شده است. با استفاده از تعادل مایع-بخار مناسب و ضرایب انتقال جرم ، معادلات مدل هوادهی حل شدند تا بازده برج تحت شرایط عملیاتی مختلف مانند فشار ، دما و نسبت های حجمی هوا به آب تخمین زده شود. نتایج مدل مطابق با داده های تجربی بود و آنالیز حساسیت مدل، نشان داد که حتی در شرایط عملیاتی بهینه یک برج خیلی بلند ، برای رسیدن به بازده حذف بالا برای ترکیباتی با ثابت هنری کم مورد نیاز می باشد. از طرف دیگر ، بررسی های مدل تراوش تبخیری نشان داد که فقط در غلظت های ورودی بالا و شدت جریان های بالای آب استفاده از یک واحد تراوش تبخیری تنها برای حذف می تواند قانع کننده باشد. در هر حال ، در غلظت های کم با توجه به سطح غشای مورد نیاز بالا اقتصادی نمی باشد. نتایج بدست آمده از امتحان مدل هیبریدی هوادهی-تراوش تبخیری نشان داد که حذف آلودگی های ترکیبات آلی فرار ، با استفاده از یک برج آکنده در یک اندازه اقتصادی و باقیمانده ترکیبات در واحد تراوش تبخیری با سطح خیلی کوچکتر غشا، امکان پذیر می باشد. با توجه به هزینه های یک واحد غشایی در مقایسه با برج های هوادهی آکنده ، استفاده از یک فرایند هیبرید برای این شرایط توصیه می شود.

به دلیل اهمیت فرایند حذف دی اکسید کربن از گاز طبیعی و گاز سنتز در فصل اول این پایان نامه به معرفی این فرایند و بررسی روش های متداول مورد استفاده در صنعت پرداخته شد و دلایل انتخاب روش غشایی به این منظور و معرفی مشخصات غشاها از جمله غشاهای زئولیتی و کاربردهای آنها دراین فصل مورد بررسی قرار گرفت. فصل دوم این پایان نامه به بررسی فعالیت ها و تحقیقات انجام شده توسط دیگر محققین در زمین? موضوع مورد بحث اختصاص یافته است. در جمع آوری این مطالب، خلاصه ای از تحقیقات انجام شده و نتایج بدست آمده در مورد رفتار جذبی، نفوذی و انتقالی گازهای دی اکسید کربن، متان و هیدروژن و همچنین خواص مخلوط دی اکسید کربن و متان و دی اکسید کربن و هیدروژن از میان غشاها بخصوص انواع غشاهای زئولیتی مورد توجه قرار گرفته است. در فصل سوم در ابتدا مروری بر روش های دستوربندی فرایندهای نفوذ چند جزئی از جمله قانون فیک تعمیم یافته و فرمولاسیون استفان-ماکسول صورت می گیرد. سپس چگونگی مدل سازی فرآیند جداسازی گازها توسط غشاهای زئولیتی، با استفاده از فرمولاسیون استفان-ماکسول به عنوان روش منتخب مورد توصیف قرار می گیرد. در این فصل، ایزوترم های جذب و ضرائب نفوذ اجزاء خالص، به عنوان اولین گام در این مدل سازی تعیین شده و میزان گزینش پذیری جذبی غشاء در حالت ایده آل و مخلوط محاسبه و بررسی می شود پس از آن چگونگی بدست آوردن روابطی برای بیان میزان شار اجزاء در حالت مخلوط به طور مفصل توضیح داده شده است همچنین بررسی میزان و اهمیت دو کوپل سینتیکی و ترمودینامیکی، مورد توجه قرار گرفته است. امتحان مدل بررسی شده در فصل سوم برای مخلوط گازهای دی اکسید کربن و متان روی غشای زئولیتی سیلیکالیت-1 موضوعی است که در فصل چهارم بدان پرداخته شده است و نتایج حاصل از حل این مدل توافق قابل قبولی را با اطلاعات آزمایشگاهی نشان می دهد. همچنین میزان و اهمیت بر هم کنش های سینتیکی و ترمودینامیکی برای این سیستم مورد بررسی قرار گرفت. در فصل پنجم، سیستم مخلوط گازهای دی اکسید کربن و هیدروژن با استفاده از مدل ارائه شده مورد بررسی قرار خواهد گرفت و محاسبات مربوط به این سیستم انجام و کارائی مدل مورد امتحان قرار گرفته و میزان و اهمیت بر هم کنش های سینتیکی و ترمودینامیکی اجزاء در حالت مخلوط دیگر موردی است که در این فصل مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. فصل ششم به جمع بندی موضوع، نتیجه گیری کلی و ارائه پیشنهادات جهت تکمیل پژوهش صورت گرفته اختصاص یافته است.

در این کار ، ظرفیت جذب هیدروژن در کربن فعال و نانولوله ی کربنی تک دیواره در سه دمای مختلف 283، 293 و 303 کلوین و در فشار های بین 75-0 بار با استفاده از روش حجم سنجی در یک سیستم تک مخزنه انجام شد. در روش حجمی ابتدا مخزن جذب با مقدار مشخصی از نمونه پر شد و سپس تا میزان مورد نظر با گاز هیدروژن تحت فشار قرار گرفت. به خاطر جذب هیدروژن در نمونه، فشار سیستم با گذشت زمان کم شد تا به یک فشار تعادلی رسید. میزان هیدروژن جذب شده از طریق افت فشار و با استفاده از معادله حالت srk محاسبه شد. در هر سه دما، ظرفیت جذب هیدروژن در هر دو نمونه، کمتر از 5/0 درصد وزنی به دست آمد. با کم کردن دمای جذب و افزایش فشار، ظرفیت جذب در مواد کربنی افزایش یافت. برای هر دو نمونه داده های تعادلی جذب با استفاده از مدل لانگمیر به خوبی برازش شد و این نشان دهنده ی این است که جذب هیدروژن فقط در یک لایه ی مولکولی اتفاق افتاد و این ناشی از جاذبه ی وان دروالسی ضعیف بین اتم های کربن و مولکول های هیدروژن است. گرمای جذب هیدروژن در نانولوله ی کربنی تک دیواره با استفاده از معادله ی کلازیوس-کلاپیرون، 9/5- کیلو ژول بر مول به دست آمد. در مرحله ی بعدی، نانولوله ی کربنی تک دیواره تحت یک فرایند سه مرحله ای، اکسیداسیون در هوا، شستشو با اسید نیتریک 5/2 مولار و اکسیداسیون دوباره، قرار گرفت تا اثر شستشوی اسیدی بر جذب هیدروژن بررسی شود. میزان هیدروژن جذب شده در نانولوله ی شسته شده با اسید در سه دمای 283، 293 و 303 کلوین ،26-10 درصد بیشتر از میزان هیدروژن جذب شده در نانولوله ی اولیه بود. تغییرات جذب هیدروژن با زمان در نانولوله ی تک دیواره نیز بررسی شد و نتیجه گیری شد که سینتیک جذب در نانولوله ی کربنی تک دیواره سریع است. درکل، این نتایج نشان می دهد که میزان جذب هیدروژن در نانولوله ی کربنی تک دیواره بسیار پایین است و به نظر نمی رسد که این ماده یک حامل امید بخش هیدروژن برای کاربرد های عملی باشد.

در این تحقیق، فرایند حذف سولفید هیدروژن از گاز طبیعی با استفاده از میکروارگانیسم های ایزوله شده از چشمه آب گرم رامسر به صورت ناپیوسته انجام شد. ترکیبات محیط کشت و شرایط فرایند به منظور حذف مستقیم و غیرمستقیم سولفید هیدروژن توسط نرم افزار design expert بهینه سازی شد. در حذف مستقیم سولفید هیدروژن، مقدار وزن خشک سلولی در شرایط بهینه برابر با 89/2 گرم بر لیتر بود که در غلظت های بهینه کلریدآمونیوم، تیوسولفات سدیم، عصاره مخمر و فسفات به ترتیب برابر با 65/0، 45/8 ،89/1 و 87/3 گرم بر لیتر به دست آمد. اثر تغییرات فشار از 1 تا 8/1 اتمسفر روی میزان حذف سولفید هیدروژن بررسی شد. نتایج نشان داد با افزایش فشار تا 4/1 اتمسفر، میزان حذف سولفید هیدروژن افزایش و سپس با افزایش بیشتر فشار تا 8/1 اتمسفر، میزان حذف کاهش یافت. همچنین، بیشترین ضریب انتقال جرم در فشار 2/1 اتمسفر به دست آمد که برابر با 023/0 برحسب عکس واحد زمان می باشد. سینتیک رشد باکتری و مصرف سوبسترا بر اساس هفت مدل سینتیکی مختلف بررسی شد. بیشترین وزن خشک سلولی با در نظر گرفتن مدل های سینتیکی لوجستیک و ورهالست به عنوان مدل های سینتیکی وابسته به توده سلولی، در فشار 2/1 اتمسفر به دست آمد که به ترتیب 136/3 و 724/1 گرم بر لیتر بود. مدل های مونود و تسیر به عنوان مدل های غیرساختاری وابسته به غلظت سوبسترا برای بیان رفتار باکتری ایزوله شده از چشمه آب گرم و مصرف سوبسترا در فشار پایین (1 اتمسفر) مناسب نبودند. بیشینه بازده اکسیداسیون همراه با تشکیل کمترین مقدار جاروسایت به عنوان اهداف بهینه سازی اکسیداسیون یون فروس به یون فریک در حذف غیرمستقیم سولفید هیدروژن انتخاب شد. شرایط بهینه برای ph اولیه محیط کشت، غلظت یون فروس، سرعت همزدن و دما به ترتیب برابر با 3/1، 7 گرم بر لیتر، 141 دور بر دقیقه و 35 درجه سانتی گراد به دست آمد. در این شرایط، بیشینه بازده اکسیداسیون و کمترین مقدار جاروسایت به ترتیب %52 و 32/0 گرم بر لیتر بود.

نانولوله های کربنی با توجه به ویژگیهای سطحی منحصر بفردشان از قبیل سطح ویژه بسیار بالا ، اندازه مناسب حفرات، تخلخل یکنواخت و بی اثر بودن می تواند بعنوان یک جاذب بسیار مناسب جهت جذب گاز طبیعی به شمار رود. در این پژوهش دستگاهی برای سنجش میزان جذب گازها بر روی جاذب از طریق حجم سنجی ساخته شده است. سپس برای تست کارایی دستگاه و همچنین مقایسه میزان جذب متان بر روی نانولوله های کربنی با سایر جاذبهای مشابه، میزان جذب این گازها در کربن فعال دانه ای اندازه گیری گردید. در این پژوهش از نانولوله های کربنی با اندازه حفرات و خواص سطحی مناسب برای انجام آزمایشات جذب استفاده گردید. بیشینه جذب گاز متان بر روی نانولوله های کربنی در دمای 10 درجه سانتیگراد و فشار 50 بار معادل 31% وزنی (بیش از چهار برابر کربن فعال) گزارش شده است. ضمن ارائه نتایج تجربی ذخیره سازی متان در شرایط عملیاتی متفاوت، ایزوترم های جذب در هر دو نمونه براساس مدل های فیزیکی لانگمیر، فرندلیچ و سیپس بیان گردیده و نتایج نشان داده اند که داده های آزمایشگاهی تطابق خوبی با این سه مدل برقرار کرده اند. بررسی گرمای جذب ایزواستریک متان بر اساس معادله کلازیوس-کلاپیرون موید بالاتر بودن خاصیت هتروژنی سطح نانولوله های کربنی نسبت به جاذب کربن فعال می باشد. مطالعه سینتیکی جذب سطحی متان بر روی نانولوله های کربنی نشان داده است که داده های آزمایشگاهی به خوبی از مدلهای سینتیکی شبه درجه دوم و نفوذ بین ذره ای تبعیت می کنند. نتایج نشان داده اند میزان جذب متان بر روی نانولوله های کربنی تصفیه شده در حضور مخلوط اسید سولفوریک و اسیدنیتریک نسبت به سایر روش ها به طور چشمگیری افزایش یافته است. همچنین عملیات پیش تصفیه اسیدی در مقایسه با عملیات قلیایی در افزایش پتانسیل جذب نانولوله های کربنی موثرتر واقع شده اند. بیشینه جذب گاز متان در این تحقیق معادل42% وزنی برای نانولوله های کربنی تصفیه شده در حضور مخلوط اسید سولفوریک و اسیدنیتریک به نسبت حجمی 3به1 در دمای 10 درجه سانتیگراد و فشار 50 بار برآورد شده است. در کلیه آزمایشات جذب سطحی انجام شده، میزان جذب متان با افزایش فشار و کاهش دما افزایش یافته است.

در این پروژه تلاش شده است تا شرایط رشد دو میکروارگانیسم azotobacter beijerinckii و azohydromonas lata در محیط کشت حاوی مواد لازم برای تولید پلی هیدروکسی بوتیرات (phb ) بهینه شود. تأثیرات دما، سرعت همزن، سن تلقیح، غلظت منبع کربن و نیتروژن بر روی رشد سلولی و تولید phb مورد بررسی قرار گرفتند. گلوکز و آمونیوم کلراید به ترتیب به عنوان منبع کربن و نیتروژن مورد استفاده قرار گرفتند. شرایط بهینه تخمیر برای میکروارگانیسم azotobacter beijerinckii نشان داد که دمای بهینه برای رشد سلولی و تولید phb، دمای 30 درجه سانتی گراد بود. سن تلقیح و سرعت همزن بهینه به ترتیب 15 ساعت و rpm250 بدست آمد. تخمیر تحت شرایط کنترل شده و زمان تخمیر 72 ساعت انجام شد. غلظت های گلوکز 30، 40، 50 و 60 گرم بر لیتر و غلظت های نیتروژن 0، 5/0، 1، 5/1و 2 گرم بر لیتر به عنوان منبع کربن و نیتروژن مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج نشان داد که پلی هیدروکسی بوتیرات در غلظت گلوکزg/l 50 و غلظت نیتروژن g/l 5/1 به بیشترین مقدار خود رسید. بیشترین مقدار بایومس و پلی هیدروکسی بوتیرات بدست آمده برای میکروارگانیسم azotobacter beijerinckii تحت شرایط بهینه به ترتیب برابرg/l 3/17 و g/l 4/6 بود. بررسی ها برای میکروارگانیسم azohydromonas lata نیز انجام شد. شرایط بهینه تخمیر بدست آمده برای رشد سلولی و تولید phb به قرار، دما معادل30 درجه سانتی گراد، سن تلقیح برابر با 18 ساعت و سرعت همزن به میزان rpm 250 بوده است. غلظت های گلوکز 30، 40، 50 و 60 گرم بر لیتر و غلظت های نیتروژن 0، 5/0 ، 1، 5/1و 2 گرم بر لیتر به عنوان منبع کربن و نیتروژن مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج نشان داد که رشد سلولی و تولید پلی هیدروکسی بوتیرات در غلظت گلوکز g/l 40 و غلظت نیتروژن g/l 1 به بیشترین مقدار خود رسید. پس از گذشت زمان تخمیر 72 ساعت بیشترین مقدار بایومس و پلی هیدروکسی بوتیرات بدست آمده برای میکروارگانیسم azohydromonas lata تحت شرایط بهینه به ترتیب برابرg/l 5/12 و g/l 8/3 بود.تحت بهترین شرایط برای میکروارگانیسم azotobacter beijerinckii بعد از 64 ساعت، پلی هیدروکسی بوتیرات %36 وزن خشک سلولی را شامل شد. بازده تولید بایومس نسبت به گلوکز، kg/kg 55/0 بود. همچنین برای میکروارگانیسم azohydromonas lata بعد از گذشت 40 ساعت و در شرایط بهینه ، پلی هیدروکسی بوتیرات %30 وزن خشک سلولی را شامل شد که بازده تولید بایومس نسبت به گلوکز، kg/kg 47/0 بوده است.

به منظور حفظ از محیط زیست از آلوده کننده ها و همچنین بازیافت مواد با ارزش، جداسازی ترکیبات آلی فرار (vocs) از جریان گاز های خروجی در فرایند های صنعتی ضروری می باشد. سالانه میلیونها تن vocs به وسیله مواد دست ساز بشر وارد اتمسفر می شود. حضور vocs در اتمسفر یک مشکل جدی برای سلامت انسانها می باشد و عوارضی فراوانی به صورت حاد و مزمن در افراد بروز می نماید. در سالهای اخیر برای ارزیابی مقاومت های مختلف در جداسازی vocs توسط غشا بر پایه ی فرآیند تراوش و برای دستیابی به یک طرح مطمئن، مدل های ریاضی به کارگرفته شده اند. برای جداسازی غلظت های کم ترکیبات آلی فرار vocs، غشای پلیمری لاستیکی، به دلیل اینکه نسبت به vocs بسیار تراوش پذیر ترند، ترجیح داده می شوند. در مطالعه حاضر یک مدل مقاومت سری برای تشریح تراوش مخلوط های vocs / گاز ارائه شده است، که مقاومت کلی انتقال جرم به عنوان مجموع مقاومت های مخلوط گاز در طرف خوراک، غشا و بخار در طرف تراوش یافته تعریف می شود. ارزیابی جداگانه ی مقاومت فاز توده ی خوراک و مقاومت غشایی در دو حالت انجام شده است : حالت اول ،که به کارگیری داده های فلاکس تراوش در ضخامت های غشایی متفاوت و شرایط هیدرودینامیک ثابت است و حالت دوم ،که شرایط هیدرودینامیک متفاوت در ضخامت غشایی ثابت لحاظ شد. از داده های شار عبوری ترکیبات آلی فرار مختلف از میان غشای لاستیکی پلی دی متیل سیلوکزان (pdms) برای تعیین پارامتر های مدل و قدرت پیش بینی آن استفاده گردید. آزمایش ها برای دستیابی به پارامترهای مدل نشان دادند که ضرایب انتقال جرم فاز گاز مستقل از مشخصات فاز غشا هستند و همچنین ضریب انتقال جرم فاز غشا مستقل از شرایط هیدرودینامیک جریان عبوری در فاز توده خوراک هستند. نتایج مشاهده شده نشان دادند که لایه مرزی فاز توده ی خوراک نقش مهمی را در انتقال جرم کلی برای همه ی شرایط مطالعاتی بازی می کند و می تواند نقش کنترل کننده را در فرآیندهای انتقال داشته باشد. نادیده گرفتن مقاومت فاز توده خوراک می تواند خطای احتمالی را در طراحی فرآیند بزرگتر کند.

زیست فناوری پیل سوختی میکروبی دانشی نوین می باشد، که درآن میکروارگانیزم به عنوان کاتالیستی ارزان، انرژی شیمیایی موجود در ترکیبات آلی و غیر آلی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. گسترش این فناوری در حوزه ی علوم مختلف میکروبیولوژی، شیمی، مهندسی برق، مکانیک مهندسی شیمی و ...معرف توانایی آن برای رشد و صنعتی شدن در سال های آتی می باشد. بهینه سازی پارامترهای موثر بر عملکرد پیل از اولین گام های آزمایشگاهی در جهت توسعه این تکنولوژی در مقیاس کاربردی است. توان تولیدی به عنوان یکی ازمشخصه های محسوس از عملکرد پیل سوختی میکروبی میباشد، که به شدت تحت تاثیر غلظت و نوع منبع کربنی است . در این تحقیق با تمرکز بر روی پنج نوع سوبسترا، شامل دو مونوساکارید گلوکز و فروکتوز، دی-ساکارد ساکاروز و دو منبع کربنی طبیعی شیره ی خرما و ملاس، دانسیته توان حاصل در دو گستره ی غلظت-های پایین 1- g/l 7 و بالای 10، 20،30و g/l 40 از هر سوبسترا مورد آزمایش و بررسی قرار گرفت. در حالی که افزایش غلظت از ?? تا g/l ?? در تمام سوبستراها کاهش محسوس توان را به همراه داشته است، به ترتیب غلظت های ?، ?، ?، ?، g/l ? از گلوکز، فروکتوز، ساکاروز، شیره ی خرما و ملاس غلظت های بهینه با بیشترین توان تولیدی شناخته شدند. بیشینه دانسیته توان تولید شده با غلظت های بهینه فوق به ترتیب برابر با 37/56، 83/53، 88/44، 65 و mw/m2 97/59 است. دانسیته جریان متناظر با این توان ها در منحنی قطبش برابر با 33/113، 74/110، 35/101، 79/116، ma/m297/121 ثبت گردید. همانطور که نتایج نشان می دهد، از میان پنج سوبسترای مورد بررسی شیره ی خرما بیشترین دانسیته ی توان را تولید کرده است. غلظت به عنوان عامل موثر بازدارندگی بر روی توان تولیدی، با دقت خوبی به وسیله معادله تسیر مدل شد. نتایج مدل بیشترین دانسیته ی توان ممکن را برای شیره ی خرما پیش بینی نمود. همانطور که انتظار می رفت ساکاروز ، با توجه به پیچیده تر بودن منبع کربنی آن، بیشترین بازدارندگی را به همراه داشت. مجموعه نتایج حاصل از داده های تجربی و مدل تسیر نشان می دهد که حضور قند های مونو و دی ساکاریدی در ملاس و شیره خرما عامل عملکرد طولانی تر و دانسیته توان بالاتر در پیل تغذیه شده با این دو منبع کربنی است.

میزان جذب گاز های هیدروژن، دی اکسیدکربن و مخلوط این دو گاز بر روی زغال فعال و دو نوع نانولوله کربنی چند دیواره در محدوده دمای 318-288 کلوین و تا فشار 40 بار مورد آزمایش قرار گرفت. اندازه گیری ها به روش حجمی در یک سیستم دو مخزنه و تحت فشار صورت گرفت. دمای سیستم توسط یک حمام آب کنترل می شد و افت فشار مخزن ناشی از جذب گاز تا رسیدن به فشار تعادلی توسط یک مبدل فشار اندازه گیری و به کامپیوتر منتقل می گردید. سپس میزان گاز جذب شده در نانولوله ها توسط معادله حالت srk محاسبه گردید. نتایج نشان داد که دما تاثیر کمتری بر روی جذب هیدروژن نسبت به دی اکسید کربن و مخلوط دو گاز بر روی نانولوله های کربنی و نیز زغال فعال داشته است. ایزوترم های جذب همدمای لانگمایر و فرندلیچ در مورد این گازها مورد بررسی قرار گرفته و با توجه به نتایج هر دو مدل برای h2 و co2 برازش خوبی با داده های آزمایشگاهی داده است. نتایج نشان داد که سطح ویژه و نیز قطر منافذ در فرایند جذب و جداسازی گازها تاثیرگذار است. میزان جذب هر یک از گازها در مخلوط این دو، با استفاده از مدل لانگمایر توسعه یافته پیش بینی گردید. محاسبات صورت گرفته نشان داد که حضور یک گاز بر جذب گاز دیگر تأثیر داشته و سبب کاهش جذب گاز دیگر می شود. گرمای ایزواستریک ناچیز حاصل از جذب این گازها بر روی mwcnts و نیز زغال فعال محاسبه شده از معادله کلازیوس-کلاپیرون در مقادیر ثابت جذب، مبین ماهیت فیزیکی مکانیزم جذب آن ها بر روی این جاذب ها می باشد. مطالعه سینتیکی جذب سطحی گازها بر روی نانولوله های کربنی نشان داده است که داده های آزمایشگاهی به خوبی از مدل های سینتیکی شبه درجه اول و نفوذ بین ذره ای تبعیت می کنند. به منظور تأثیر عامل دار کردن بر فرایند جذب، یکی از نانولوله ها با فنیلن دی آمین عامل دار شده و میزان جذب co2 بر روی آن اندازه گیری شد. نتایج نشان دهنده افزایش میزان جذب co2 بر روی نانولوله پس از عامل دار کردن آن بوده است.

پیشنهاد های زیادی توسط محققین برای کاهش انتشار دی اکسید کربن مطرح و اجرا شده است . یکی از بهترین روش ها، ذخیره سازی در ساختار های زمین شناختی زیر زمینی می باشد. ذخیره سازی وتزریق دی اکسید کربن در مخازن خالی نفت و گاز ، مخازن نفت و گاز برای eor و egr ،سفره های آب شور ، بستر های زغال سنگی و اقیانوس ها انجام می گیرد.کشور ایران دارای سازند های بزرگ نفتی و گازی می باشد.از این رو می توان از آن ها برای تزریق دی اکسید کربن و افزایش برداشت نفت استفاده کرد. در ایران سه منطقه نفتی برای مطالعه سازندهای نفتی وجود دارد که شامل منطقه زاگرس، ایران مرکزی و کپه داغ است. در این تحقیق برای تخمین ظرفیت مخازن نفتی از مدل هایcslf proposed modelو waterflooding reservoir modelومدل تاناکا و روش مقایسه استفاده شده است. در cslf proposed modelتخمین بر اساس فضای هندسی در دسترس می باشد. در مدل های waterflooding وتاناکا حلالیت ها لحاظ شده اندو در روش مقایسه با مقایسه مخازن نفتی سراسر جهان به تخمین ظرفیت دی اکسید کربن مخزن مورد نظر پرداخته شده است.ظرفیت موثر برای دو مدل cslf proposed modelو waterflooding reservoir model استفاده شده است.برای سفره های شور آب مدل های cslfوdoghtyمعرفی و برای بستر های زغالی نیز یک مدل پیشنهاد گردیده است.در این تحقیق 5 مخزن نفتی و یک مخزن گازی در قسمت های جنوبی کشور مورد بررسی و تخمین قرار گرفته است.مخزن های آسماری و هفتگل از مهمترین مخازن مورد بررسی می باشند. تخمین مدل تاناکا با تلورانس های مثبت و منفی در اطراف مقادیر میانگین مدل مقایسه می باشد. ظرفیت موثر مدل water flooding تقریبا در قسمت کمینه مدل مقایسه و یا در تلورانس مثبت آن قرار دارد. تخمین مدل water flooding در تلورانس مثبت ومنفی تخمین مقدار میانگین مدل مقایسه قرار دارد.در هر کدام از این مقایسه ها می توان تقریبا به صورت تابع خطی دو تخمین را بر حسب هم پیش بینی کرد

در این تحقیق به بررسی 7 ماده مختلف به عنوان الکترود در پیل سوختی میکروبی دوبخشی ، پرداخته شد و در پایان از بین آلومینیوم ، مس ، استیل ، گرافیت ، کربن کاغذی ، کربن پارچه ای و بافت الیاف کربنی ، الکترود کربن پارچه ای در مقایسه با سایر مواد بالاترین دانسیته توان را بدست آورد. بافت الیاف کربنی و پس از آن گرافیت و مس جواب های قابل قبولی ارائه دادند.با توجه به اینکه الکترود آند و کاتد می توانند تاثیرات متفاوتی روی عملکرد پیل سوختی میکروبی داشته باشند، آزمایشاتی با دو الکترود متفاوت در دو بخش آند و کاتد انجام گرفت. نتایج حاصل از این مرحله به این صورت بود که با حضور کربن پارچه ای در آند افزایش توان الکتریکی محسوسی اتفاق افتاد. در مقابل حضور مس در آند نتایج قابل قبولی در بر نداشت که این به علت اثر سمیت مس است. و زمانیکه در یکی از محفظه های آند و کاتد الکترود کربن پارچه ای و بافت الیاف کربنی قرار داشتند نسبت به حالتی که هیچیک از این دو در پیل حضور نداشتند افزایش توان محسوسی مشاهده شد. همچنین اثر سطح الکترود مورد بررسی قرار گرفت که مشخص شد در کاتد همواره افزایش سطح منجر به افزایش توان خروجی می شود اما در آند ، تا حد مشخصی این اتفاق می افتد و پس از آن افزایش سطح اثر معکوس روی توان خروجی گذاشت.

تقاضای انرژی در سال های اخیر توجه زیادی را برای استفاده از منابعی غیر از منابع فسیلی به خود معطوف ساخته است. انرژی تجدید پذیر یک نقش مهم را برای این منظور حاصل کرده است. پیل سوختی میکروبی یک تکنولوژی جدیدی است که به عنوان انرژی تجدید پذیر در نظر گرفته شده است. پیل سوختی میکروبی یک بیوراکتوری است که انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند، ازطرفی دیگر چنین وسیله ای قادر به تصفیه نیز می باشد.پیل سوختی میکروبی از 2 محفظه آندی وکاتدی با میکروارگانیسم ها یا آنزیم ها که می توانند سوبسترا را اکسید کرده و الکترون و پروتون تولید نمایند تشکیل شده است. الکترون ها ازطریق یک مدار خارجی حرکت می کنند درحالیکه پروتون ها از میان غشا عبورمی کنند. الکترون ها وپروتون ها با اکسیژن در محفظه کاتدی واکنش می هند.چندین ساختار از پیل سوختی میکروبی ساخته شده ولی تحقیقات محدودی روی پیل سوختی میکروبی بدون غشا پرداخته شده است. دراین مطالعه یک پیکربندی جدید از پیل سوختی میکروبی بدون غشا ساخته شده است. ولتاژ مدار باز 490 میلی ولت حاصل گردیده است. ماکزیمم توان وجریان حاصله از این پیل سوختی میکروبی بدون غشا 129/80 میلی وات بر متر مربع 0022/270 میلی آمپر بر متر مربع است. ومیزان سوبسترا 7/0 میلی لیتر بر دقیقه به کار گفته شده است.

پیل سوختی میکروبی دستگاهی الکتروشیمیایی است که انرژی شیمیایی موجود در مواد آلی و غیر آلی را با به کارگیری میکروارگانیسم به عنوان بیوکاتالیست، به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. میکروارگانیسم ها الکترون های تولیدی را به سه روش، انتقال الکترون مستقیم، انتقال الکترون با واسطه بیرونی و با استفاده از واسطه تولید شده به وسیله میکروارگانیسم، به الکترود آند منتقل می کنند. اما با توجه به گران بودن، ناپایداری و سمی بودن واسطه های مورد استفاده در پیل سوختی، پیل های سوختی میکروبی بی واسطه توجه بسیاری را به سوی خود جلب کرده است. در این تحقیق تولید جریان در پیل سوختی میکروبی بی واسطه مورد ارزیابی قرار گرفته است. جهت ارزیابی عملکرد الکتریکی پیل سوختی ساخته شده از منحنی قطبش استفاده شده است. در تامین گونه های میکروبی قادر به تولید الکتریسیته در پیل سوختی بدون استفاده از واسطه; از فاضلاب بی هوازی به عنوان ماده تلقیحی استفاده شده است. به عنوان یکی از عوامل موثر بر عملکرد پیل، غلظت گلوکز در نقش الکترون دهنده, در گستره 100 تا 3000mg/l مورد ارزیابی قرار گرفته است و غلظت بهینه، 500 mg/l به دست آمده است. بیشترین دانسیته توان و جریان تولیدی در غلظت 500 mg/l به ترتیب 186 mw/m2 و 1078 ma/m2 به دست آمده است. هم چنین به منظور افزایش توان تولیدی در پیل سوختی از اکسید کننده هایی همچون فری سیانید پتاسیم، پتاسیم پرمنگنات و پتاسیم سولفید با غلظت 200 µmol/l استفاده شده است. بیشترین دانسیته توان و جریان به ترتیب 917 mw/m2 و 2498 ma/m2 با به کارگیری پتاسیم پرمنگنات به دست آمده است. در کنار استفاده از گلوکز به عنوان منبع کربنی، تولید توان با استفاده از سولفید به عنوان یک الکترون دهنده غیر آلی نیز در پیل سوختی بررسی شده است. در این حالت توان تولیدی با افزایش غلظت از 10 به1000 mg/l افزایش یافته و بیشترین دانسیته توان و جریان تولیدی به ترتیب 596 mw/m2 و 2633 ma/m2 درغلظت 1000 mg/l به دست آمده است. از طرفی دیگر حذف سولفید از محفظه آندی پیل سوختی همزمان با تولید الکتریسیته مشاهده شده است. جهت اندازه گیری غلظت سولفید از روش نورسنجی استفاده شده است؛ و بازده حذف سولفید 64%، 60، 66، 70 به ترتیب برای غلظت های 100 mg/l 80, ، 20، 10 به دست آمده است.

در این تحقیق حذف هیدروژن سولفید از گاز ترکیبی در بیورآکتور ناپیوسته انجام شد. محیط کشت ترکیبی از چشمه آب گرم رامسر جداسازی گردید. ترکیبات محیط کشت جهت حذف هیدروژن سولفید توسط نرم افزار design expert بهینه سازی شد. بیشترین میزان وزن خشک سلولی بدست آمده برابر با 78/2 گرم بر لیتر بود. غلظت بهینه آمونیوم کلرید، سدیم تیوسولفات، عصاره مخمر و منبع فسفات به ترتیب برابر با 42/0 ،8 ، 2/2 و 2/2 گرم بر لیتر بدست آمد. اثرات دما های مختلف در بازه دمایی 25 تا 45 درجه سانتیگراد با فاصله 5 درجه در فرایند حذف هیدروژن سولفید بررسی شد. نتایج آزمایشها نشان می داد که بازده حذف با افزایش دما از 25 تا 35 درجه سانتیگراد افزایش پیدا کرد، سپس افزایش دما تا 45 درجه سانتیگراد کاهش میزان بازده حذف را به همراه داشت. پارامترهای سینتیکی با مدلهای مختلف سینتیکی مورد ارزیابی قرار گرفت. بیشترین میزان وزن خشک سلولی بدست آمده توسط مدلهای سینتیکی لوجستیک و ورهالست برابر با 519/0 و 733/0 به ترتیب بدست آمد. همچنین بیشترین شدت رشد ویژه با بکارگیری مدل سینتیکی مونود و موزر به ترتیب برابر با 353/0 و 36/0 در 45 درجه سانتیگراد بدست آمد. میزان رگرسیون بدست آمده برای مدل ورهالست تنها در سه دمای 35 ،40 و 45 درجه سانتیگراد قابل قبول بود. بیشترین میزان ضریب بازدارندگی بوسیله مدل اندرو در دمای 35 درجه سانتیگراد و برابر با 09/10 بدست آمد.

چکیده در جداسازی مخلوطهای گازی با استفاده از فرایند غشائی تراوش گاز، غشاءهای پلیمری شیشه ای مناسبتر از دیگر غشاءها هستند. این مناسب بودن ناشی از گزینش پذیری بر اساس نرخ نفوذ و پایداری شیمیائی میباشد. تعیین تراوائی اجزای یک مخلوط چند جزئی از میان غشاء و گزینش پذیری به دلیل بر همکنشهای سینتیکی و ترمودینامیکی پیچیده میگردد. از میان مدلهای مرسوم، مدل انتقال دو جذبی برای مدلسازی انتقال گازها از میان غشاءهای پلیمری شیشه ای کاربرد بیشتری دارد. با این وجود ناکارآمدی این مدل در پیش بینی تراوائی و گزینش پذیری اجزا در بسیاری از موارد به اثبات رسیده است. در این تحقیق یک مدل فیزیکی جدید بر اساس فرمولاسیون استفان ماکسول برای جداسازی توسعه داده شده است که در آن برهمکنشهای سینتیکی و ترمودینامیکی با بهره گیری از مدل انحلال دوجذبی هنری لانگمیر و نفوذ چندجزئی استفان ماکسول به خوبی توصیف گردیده است. داده های مربوط به جذب و تراوائی اجزای خالص از مراجع استخراج گردید. پارامترهای مدل دو جذبی و نیز ضرایب نفوذ مربوط به اجزای خالص از برازش غیرخطی دادهای جذب و تراوائی آنها بدست آمده و در مدل توسعه یافته جهت توصیف ماتریس ترمودینامیکی و نفوذ چندجزئی مورد استفاده قرار گرفت. امتحان مدل در مورد جداسازی دی اکسیدکربن از متان والفینها از پارافینها، توافق بسیار خوبی بین مقادیر گزینش پذیری پیش بینی شده به وسیل? مدل و داده های تجربی را نشان داده است. این مسئله بیانگر این نکته است که این مدل میتواند پیش بینی های معتبری را حتی در فشارهای بالا ارائه دهد.

باتوجه به محدودیت ها و مضرات سوخت های فسیلی، امروزه یافتن منابع جدید برای تولید بیواتانول (که آن راسوخت نسل آینده گویند) وروش های افزایش دهنده مقدار این تولید در دستور کار بسیاری از کشورهای صنعتی قرار گرفته است. در این پروژه یک منبع جدید(دانه های سورگوم جارویی) برای تولید بیواتانول و یک روش جدید (تولید اتانول از دانه های سورگوم جارویی در بیوراکتورغشایی) برای افزایش کمیت و کیفیت اتانول معرفی شده است. در این پروژه ابتدا با انجام پیش تیمارهای لازم و انجام موفقیت آمیز هیدرولیز آنزیمی، شرایط بهینه هیدرولیز بوسیله نرم افزار design expert بدست آمد که این شرایط عبارتست از غلظت 48 گرم درلیتر از دانه های سورگوم جارویی که در شرایط هیدرولیز با مقادیر 76/0 گرم درلیتر از آنزیم آلفاآمیلاز و 48/0 گرم در لیتر از آنزیم آمیلوگلوکوزیداز تلفیق و هیدرولیز می شود. همچنین ثوابت سینتیکی هیدرولیز آنزیمی فوق نیز با معادله میکاییلس منتن و استفاده از برازش خطی به روش لین ویوربرک بادقت بالایی بدست آورده شدند. پس از پایان این مرحله و با افزودن مخمر ساکارومایسس سروسیه عملیات تخمیر جهت تولید بیواتانول را آغاز کردیم. شرایط بهینه این تولید را بدست آورده که در این شرایط موفق به تولید اتانول با غلظت 1/8 گرم در لیتر (از محلول 48 گرم در لیتر از دانه های سورگوم جارویی) گردیده و در ادامه به تولید بیواتانول از دانه های سورگوم جارویی در بیوراکتورغشایی پرداختیم. با انجام این فرآیند از هر 48 گرم در لیتر دانه های سورگوم جارویی به تولید اتانولی معادل 35 گرم در لیتر در کلدترپ بیوراکتور غشایی و 15 گرم در لیتر در راکتور بیوراکتور غشایی دست یافتیم که مقادیر قابل توجهی است. با توجه به جدید بودن منبع تولید استفاده شده و مقادیر قابل توجه تولید اتانول، امیدواریم این پژوهش کمک شایانی به تولید این سوخت جایگزین در کشور عزیزمان نماید.

هدف از این مطالعه بررسی جذب سطحی فنل بر روی کربن فعال در دو سیستم ناپیوسته و پیوسته بوده است. در سیستم ناپیوسته اثرات پارامترهایی چون دما، میزان جاذب مصرفی بهینه، ph، غلظت اولیه و زمان تماس لازم برای رسیدن به تعادل مورد مطالعه قرار گرفت تا مقدار این پارامترها برای داشتن جذب حداکثری مشخص شود. آزمایشات ناپیوسته در سه دمای 20، 30 و 0c40 در محدوده غلظتی 100-1000 میلی گرم بر لیتر، برای تعیین اثر دما انجام شد و مشخص گردید، ظرفیت جذب و درصد حذف با افزایش دما کاهش می یابد. طوریکه بیشترین ظرفیت جذب و درصد حذف در دمای 0c20 بدست آمد و می تواند دلیلی بر گرمازا بودن فرایند باشد. در این مطالعه سه مدل همدما شامل فرندلیچ، لانگمیر و لانگمیر-فرندلیچ برای توصیف داده های جذب تعادلی مورد استفاده قرار گرفتند. که مدل لانگمیر-فرندلیچ ضریب همبستگی بالاتری نسبت به دو ایزوترم دیگر داشت. برای تشخیص مدل سینتیکی مناسب، از دو مدل شبه درجه اول و شبه درجه دوم استفاده شد و مشخص گردید مدل شبه درجه دوم با داده های تجربی تطابق بهتری دارد. از مدل نفوذ درون ذره ای برای تشخیص مرحله کنترل کننده سرعت و مکانیسم فرایند استفاده گردید. محاسبات ترمودینامیکی برای تعیین میزان آنتروپی، آنتالپی و انرژی آزاد گیبس انجام گرفت و معین گردید میزان ?g منفی نشان از خودبخودی بودن واکنش دارد و ماهیت گرمازای فرایند نیز با مقدار منفی تعییرات آنتالپی تایید شد. آزمایشات پیوسته نیز برای تعیین رفتار جذب در ستون بستر ثابت و تعیین منحنی رخنه صورت گرفت. اثر پارامترهایی چون، دبی جریان، غلظت اولیه محلول، ارتفاع بستر و دمای محلول بررسی گردید و شکل منحنی رخنه تحت شرایط عمیاتی مختلف بدست آمد. معین شد با افزایش غلظت اولیه، زمان رخنه و خستگی در ستون و درصد حذف کاهش، و میزان جذب افزایش می یابد. همچنین با افزایش دبی جریان درصد حذف کاهش می یابد و میزان جذب با افزایش دما کم می شود. برای مدل سازی ریاضی رفتار ستون، مدل های یان و توماس مورد استفاده قرار گرفت. هر دو مدل تطابق خوبی با داده های تجربی داشتند. مدل یان در لحظات ابتدایی عملیات مناسب تر به نظر می رسد و دارای ضریب همبستگی بالاتری می باشد، اما میزان جذب پیش بینی شده توسط مدل توماس به مقادیر تجربی نزدیکتر است.

در این تحقیق میزان جذب گاز دی اکسیدکربن توسط جاذب های کربن فعال و نانولوله های کربنی چند دیواره خام، اکسید شده و عامل دار آمینی در محدوده دمای 313-293 کلوین و فشار 40-0 بار مورد آزمایش قرار گرفت. در این آزمایش ها اندازه گیری به روش حجم سنجی و در یک سیستم دو مخزنه تحت فشار صورت گرفت. دمای سیستم توسط یک حمام آب کنترل شده و افت فشار مخزن ناشی از جذب گاز تا رسیدن به یک فشار تعادلی توسط یک مبدل فشار اندازه گیری و به کامپیوتر منتقل گردید. سپس میزان گاز جذب شده در جاذب ها توسط معادله حالت srk محاسبه گردید. میزان جذب گاز در تمام موارد با افزایش دما کاهش و با افزایش فشار افزایش می یابد. نتایج نشان داد که.به ترتیب در جاذب های اکسید شده و عامل دار آمینی میزان جذب گاز نسبت به حالت خام افزایش می یابد. بر طبق آزمایشات انجام شده برروی دو عامل آمینی متفاوت برروی کربن فعال، جاذب عامل دار شده با عامل تری اتیلن تتراآمین (teta) میزان جذب بیشتری از گاز co2 را نسبت به عامل آمینی کیتوزان از خود نشان می دهد. حداکثر میزان جذب گاز co2 برروی کربن فعال با عامل آمینی teta، mmol/g 16/16 و برروی کربن فعال با عامل آمینی کیتوزان mmol/g65/13 در دمای k293 و فشار bar40 بود. این میزان افزایش نسبت به کربن فعال خام در نمونه اول 9/1 برابر و در نمونه دوم 6/1 برابر می باشد. هم چنین نانولوله کربنی عامل دار شده با teta در دمای k293 و فشار bar40، میزان جذبی برابر با mmol/g15/21 از خود نشان داد که 95/1 برابر جاذب خام بود. در مقایسه میان دو جاذب کربن فعال و نانولوله کربنی خام، اکسیدشده و با عامل آمینی مشترک teta، نانولوله کربنی توانایی بالاتری برای جذب گاز اسیدی co2 در شرایط برابر را دارد. . ایزوترم های جذب همدمای لانگمایر و فرندلیچ در مورد این جاذب ها مورد بررسی قرار گرفت و با توجه به نتایج هر دو مدل برای جذب co2 ، برازش خوبی با داده های آزمایشگاهی را نشان دادند. اما در مجموع مدل جذب همدمای فرندلیچ برازش بهتری را در هر دو جاذب از خود نشان می دهد. برای محاسبه گرمای ایزواستریک از معادله کلازیوس- کلاپیرون استفاده شد که مقادیر کم آن در هر سه مرحله و برای هر دو جاذب مبین جذب فیزیکی است. از مدل سینتیکی شبه درجه اول و شبه درجه دوم برای مطالعه سینتیکی جذب سطحی گازها روی جاذب ها استفاده شد. در جاذب های خام، مدل شبه درجه اول و در جاذب های عامل دار اسیدی و آمینی مدل شبه درجه دوم برازش بهتری را از خود نشان دادند.

در راستای تأمین هیدروژن مورد نیاز پیل سوختی پلیمری، در پژوهش حاضر، طراحی و ساخت یک سامانه ی آزمایشگاهی یکپارچه برای استحصال آنی هیدروژن از محلول آبی سدیم بورهیدرید مدنظر قرار گرفته است. برای استحصال هیدروژن از هیدرولیز محلول wt% 20 سدیم بورهیدرید استفاده شده است. به منظور جلوگیری از هیدرولیز سرخود، wt% 2 سدیم هیدروکسید در محلول واکنش گر حل شده است تا محلول پایدار شود و هیدروژن فقط بر حسب نیاز مستحصل گردد. برای فعال کردن واکنش استحصال با نرخ موردنظر (slpm 15 هیدروژن برای مصرف یک پیل سوختی پلیمری 1 کیلووات)، از یک کاتالیست مناسب و ارزان قیمت (نیترات کبالت روی پایه ی آلفا-آلومینا) استفاده شده است. در ادامه، محاسبات اساسی و طراحی مفهومی مجموعه انجام و اجزای اصلی شامل رآکتور، مخزن تغذیه و واحد کنترل طراحی و ساخته شده است. سپس اجزای اصلی و سایر تجهیزات جانبی به خوبی در کنار یکدیگر گمارده شده اند تا یک سامانه ی آزمایشگاهی یکپارچه و قابل کنترل را حاصل نمایند. یکی از مزایای سامانه ی ساخته شده، امکان استحصال پیوسته و قابل کنترل گاز هیدروژن خروجی می باشد. نتایج بررسی های آزمایشگاهی، موفقیت طرح سامانه را تأیید کرده اند. در تست آزمایشگاهی صورت گرفته با استفاده از سامانه ی ساخته شده، نمودار نرخ هیدروژن خروجی، نشان دهنده ی میزان مناسب خروجی سامانه با توجه به مقادیر مورد انتظار بوده ، به نحوی که حدود slpm 15 هیدروژن با خلوص بالا (999/99%) به طور پایدار مستحصل شده است. دما و فشار عملکردی مجموعه به ترتیب حدود ?c 80 و bar 4 در نظر گرفته شده اند. توزیع مناسب پروفیل دما و فشار رآکتور حین انجام آزمایشات دلیلی بر انجام یکنواخت واکنش در کل زمان مورد انتظار می باشد. به علاوه، پاسخ سامانه نسبت به تغییرات دینامیک نیاز مصرف کننده کاملاً مناسب و با کم ترین تأخیر (کم تر از 1 دقیقه) بوده است.

در این پایان نامه، دو نوع لجن حاصل از تصفیه فاضلاب، یکی از کارخانه چوب و کاغذ و دیگری از یک واحد لبنی برای سنتز کربن فعال جهت حذف کروم (vi) از محلول های آبی مورد استفاده قرار گرفته است. بر اساس آنالیز bet برای جاذب سنتز شده از لجن چوب و کاغذ مساحت سطح 34/133 مترمربع بر گرم و حجم کل حفره ها 2525/0 سانتی متر مربع بر گرم و برای جاذب سنتز شده از لجن فعال 760 مترمربع بر گرم و 8383/0 سانتی مترمکعب بدست آمد. بر اساس نتایج، برای جاذب سنتز شده از لجن چوب و کاغذ بهترین ph 4 و مقدار بهینه جاذب 5/3گرم بر لیتر و برای جاذب سنتز شده از لجن فعال بهترین ph 2 و مقدار جاذب 3گرم بر لیتر بوده است؛ لذا آزمایش های تعادلی جذب، تحت این شرایط در محدوده غلظتی 100-10 میلی گرم بر لیتر و در سه دمای 30، 40 و °c50 برای جاذب سنتز شده از لجن چوب و کاغذ و در محدوده غلظتی 250-50 میلی گرم بر لیتر و در سه دمای 25، 35 و °c45 برای جاذب سنتز شده از لجن فعال انجام شد. برای هر دو جاذب سنتز شده، در دماهای بالاتر سرعت جذب افزایش یافت، اما ظرفیت جذب کمتری به دست آمد. همچنین با افزایش غلظت یون های فلزی، ظرفیت جذب افزایش یافته و درصد حذف یون های کروم کاهش یافت. بر این اساس برای جاذب سنتز شده از لجن چوب و کاغذ ظرفیت جذب در بیشترین حالت، 18/23 میلی گرم به گرم در غلظت 100 میلی گرم بر لیتر و حداکثر میزان جداسازی کروم 4/98 درصد در غلظت 10 میلی گرم بر لیتر و در °c50 بوده است. درحالیکه برای جاذب سنتز شده از لجن فعال لبنی ظرفیت جذب در بیشترین حالت، 15/70 میلی گرم به گرم در غلظت 250 میلی گرم بر لیتر و حداکثر میزان جداسازی 5/99 درصد در غلظت 50 میلی گرم بر لیتر و در °c45 بوده است. داده های تعادلی برای هر دو جاذب در سه دما، با هم دماهای لانگمایر، فرندلیچ و لانگمایر-فرندلیچ مدل سازی گردید ، که در این میان برای جاذب سنتز شده از لجن چوب و کاغذ مدل لانگمایربا ضریب همبستگی در محدوده 9887/0 تا 9943/0 و برای جاذب سنتز شده از لجن فعال مدل فرندلیچ با ضریب همبستگی 9963/0 تا 9988/0 تطابق بهتری با داده های تعادلی داشتند. برای هر دو جاذب سنتز شده مدل سینتیکی شبه درجه دوم غیر خطی، مدل مناسب تری برای توصیف داده های تجربی می باشد. همچنین مدل سینتیک نفوذ درون ذره ای نیز به خوبی قادر به توصیف داده های تجربی بود. محاسبات ترمودینامیکی نشان داد برای هر دو جاذب فرایند جذب خودبه خودی ، گرماگیر و همراه باافزایش آنتروپی است. میزان آنتالپی واکنش برای جاذب سنتز شده از لجن چوب و کاغذ 72/62 کیلوژول بر مول و برای جاذب سنتز شده از لجن فعال 99/38 کیلوژول بر مول حاصل شد. آزمایش های دفع به منظور بازیابی جاذب برای جاذب سنتز شده از لجن فعال در سه مرحله انجام شد که نشان داد میزان دفع تا 78 درصد افزایش می یابد. مقایسه جاذب سنتز شده از لجن فعال با نمونه تجاری در شرایط بهینه بیانگر عملکرد بهتر آن در حذف یون های کروم از محلول بود. در هر حال در این مطالعه، ظرفیت جذب قابل قبولی برای حذف یون های کروم به دست آمده است که نشان دهنده قابلیت کاربرد این جاذب برای مصارف صنعتی است

در این رساله حذف سولفید هیدروژن از جریان گازی با استفاده از اکسید فلز بر پایه نانو ساختارهای کربنی مورد بررسی قرار گرفت تا نانو جاذبی ساخته شود که توانایی جذب و ذخیره سازی سولفید هیدروژن با ظرفیت بالا را داشته باشد این نانو جاذب نقش کاتالیستی نیز داشته و سولفید هیدروژن جذب کرده را با درصد تبدیل بالا به عنصر سولفور تبدیل نماید. به منظور تجزیه و تحلیل نانو ساختارهای کربنی و نانو جاذب های ساخته شده و بررسی عملکرد نانو جاذب ها، سیستمی جهت حذف h2s طراحی شد که شامل یک راکتور بستر ثابت با جریان پیوسته است و راکتور به گونه ای طراحی شد که در آن جریان پلاگ برقرار باشد تا محدودیت های انتقال جرم و حرارت به حداقل برسد. همچنین، خوراک ورودی به راکتور، گاز خروجی از واحد شیرین سازی آمین مجتمع گاز گچساران با غلظت ppm 250000 بوده است. نانو لوله های کربنی چند دیواره و تک دیواره با روش رسوب دهی بخار شیمیایی ساخته شدند. گرافن اکساید با روش هامر ساخته شد. به منظور ساخت گرافن با تعداد لایه های کم و کیفیت بالا از سه روش حرارتی، شیمیایی و روش جدید اسپری پیرولیز استفاده شد. در هر روش پارامترهای موثر بررسی شد. نتایج حاکی از این بود که گرافن 2 لایه با کیفیت بالا با روش اسپری پیرولیز در دمای 700 درجه سانتیگراد ساخته شد. سپس نانو جاذب اکسید آهن بر پایه چهار نانو ساختار ذکر شده، ساخته شد و عملکرد چهار نانو جاذب در حذف سولفید هیدروژن به منظور تشخیص مناسب ترین پایه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از این بود که پایه گرافن بهترین عملکرد را دارد. در مرحله بعد از چهار فلز نیکل،کبالت، مولیبدن و آهن برای ساخت نانو جاذب بر پایه گرافن استفاده شد و عملکرد چهار نانو جاذب در حذف سولفید هیدروژن، به منظور تشخیص مناسب ترین فلز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که فلز کبالت بالاترین درصد تبدیل و ظرفیت حذف را دارا ست. برای به دست آوردن شرایط بهینه در واکنش کاتالیستی اثر متغیرهای دما، میزان بارگذاری فلز و سرعت حجمی گاز ورودی با روش طراحی آزمایش ها مورد بررسی قرار گرفت. مقادیر بهینه دمای 150 درجه سانتیگراد و میزان بارگذاری فلز 10 درصد وزنی و سرعت حجمی گاز ورودی 2000h-1 محاسبه شد. نانو کاتالیست (نانو جاذب) اکسید کبالت 10 درصد وزنی بر پایه گرافن در شرایط بهینه دارای درصد تبدیل 99/99 % و ظرفیت حذف جاذب 4/74 gh2s/g بود. ایزوترم های لانگمیر، فروندلیچ و تمکین به منظور توان جذب نانو جاذب بررسی شد. نتایج این بررسی نشان دهنده این مطلب است که جذب شیمیایی مستقل از غلظت به صورت خودبه خودی اتفاق می افتد. در مرحله آخر نانو کاتالیست احیا شد و عملکرد آن در جذب و تبدیل سولفید هیدروژن به عنصر سولفور بعد از انجام فرآیند احیا مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به نتایج به دست آمده از عملکرد مطلوب نانوجاذب ساخته شده، سیستم نیمه صنعتی از set-up آزمایشگاهی با ظرفیت 100 لیتر کاتالیست ساخته شد. از آنالیزهای sem، tem، ftir،xrd ،raman ، edx، tpr وbet برای بررسی نانو جاذب ها قبل و بعد از فرآیند احیا استفاده شده است.

پیل سوختی میکروبی به عنوان روشی نوین جهت تولید همزمان جریان الکتریسیته و تصفیه فاضلاب مورد استفاده قرار می گیرد. سولفید یون بسیار خطرناک رایج در پساب ها می باشد که در این مطالعه، از آن به عنوان دهنده الکترون در محفظه بی هوازی آندی استفاده شده است. جهت تبدیل سوبسترا به الکتریسیته، از میکروارگانیزم مخلوط در پیل دومحفظه ای استفاده گردید. افزایش سه غلظت سولفید، 1/0، 8/0 و g.l-1 5/1 به آنولیت بررسی شده و مشاهده شد که نزدیک به 98% از سولفید موجود در محلول آندی این سه پیل به ترتیب بعد از 21 ساعت، 6 روز و 10 روز حذف گردید. در راستای افزایش توان خروجی و بهبود عملکرد پیل هوادهی در کاتولیت با چهار دبی مختلف توسط پمپ هوا انجام شد و توان خروجی بعد از اتمام آزمایش تقریبا 2 برابر مقدار اولیه آن گردید. همچنین تاثیر افزایش رسانایی کاتولیت بر عملکرد پیل توسط چهار نوع از ترکیبات شیمیایی (پتاسیم کلرید، سدیم کلرید، سدیم سولفات و پتاسیم پرمنگنات) مورد بررسی قرار گرفت. بهترین عملکرد پیل با استفاده از پتاسیم پرمنگنات حاصل شد و از پیل شامل mm 200 از این ترکیب شیمیایی به ترتیب دانسیته توان و جریان بیشینه ای معادل mw.m-2 78/1203 و ma.m-2 53/3036 به ثبت رسید. سپس تاثیر حضور بیوکاتد در پیل نیز مورد بررسی قرار گرفت. مشاهده گردید با افزایش بیوکاتد دانسیته توان و جریان بیشینه افزایش چشمگیری پیدا کرده و به ترتیب به mw.m-2 27/372 و ma.m-2 15/1665 افزایش یافت. جهت بررسی فعالیت الکتروشیمیایی میکروارگانیزم ها و اکسایش سولفید در محلول آندی از ولتامتری چرخه ای استفاده گردید.

جیوه ماده ای سمی و سرطان زا برای انسان است که جزو آلاینده های اولیه محیط زیست محسوب می شود. جیوه از صنایع مختلف وارد محیط زیست می شود. در مطالعه حاضر، خاک اره چوب نراد با کلرید روی و فسفریک اسید فعال سازی شد. برای تهیه نمونه های کربن فعال، خاک اره نراد با پنچ نرخ اشباع از کلرید روی و فسفریک اسید (75/0 – 5/2 گرم بر گرم) فعال سازی شد. نمونه های اشباع شده با کلرید روی و فسفریک اسید در نرخ افزایش دما 5 درجه سانتی گراد بر دقیقه و 2 ساعت زمان ماند کربنی شدند. ویژگی های مواد خام و سنتز شده با میکروسکوب الکترونی روبشی (sem)، اندازه گیری سطح ویژه (bet)و مادون قرمز تبدیل فوریه (ft-ir) و تجزیه و تحلیل وزن سنجی حرارتی(tga) و آنالیز عنصری تعیین شد. نتایج bet نمونه های کربن نشان داد که کربن اشباع شده با کلرید روی با نسبت اشباع 5/2 گرم بر گرم دارای میانگین قطر حفرات 8/2 نانومتر و سطح ویژه 7/2168 متر مربع بر گرم است. در حالی که کربن تهیه شده با فسفریک اسید در نسبت اشباع 5/1 گرم بر گرم، میانگین قطر حفرات 1/2 نانومتر و سطح ویژه 8/1789 متر مربع بر گرم را دارا می باشد. آزمایش حذف جیوه در دو سیستم ناپیوسته و پیوسته انجام گرفت. تاثیر پارامتر های مختلف مانند، ph، غلظت اولیه یون فلزی، غلظت جاذب، دمای آزمایش، زمان تماس برای حذف جیوه در فرایند ناپیوسته انجام گرفت. اثر شدت جریان، غلظت فلز و ارتفاع ستون در جذب پیوسته مورد بررسی قرار گرفت. کربن فعال سازی شده با فسفریک اسید در نرخ اشباع 5/1، بهترین درصد حذف جیوه (<99?) را نشان داد. پارامتر های ترمودینامیک نشان داد که جذب جیوه گرماگیر است. مدل های هم دمای فرندلیخ و سینتیک شبه مرتبه دوم، به ترتیب با 9732/0 r2 > و 9747/0 r2 > تطابق بهتری با داده ها نشان دادند. به علاوه کربن فعال عامل دار شده با گوگرد برای حذف جیوه استفاده شد. ظرفیت جذب جیوه توسط کربن معمولی و کربن عامل دار 55/105 و 87/120 میلی گرم بر گرم بود. داده های جذب پیوسته با مدل یان (9922/0 r2 >) تطابق بهتری داشته و حداکثر ظرفیت جذب 73/693 میلی گرم بر گرم بود. آزمایش جذب و واجذب انجام گرفته که درصد حذف جیوه 16/21? درصد طی سه مرتبه عمل جذب کاهش یافت.

این مطالعه، تحقیقی جامع در ارتباط با پیرولیز سریع و کند چوب اکالیپتوس برای تولید نفت زیستی و کربن فعال است. در فرآیند پیرولیز سریع چوب اکالیپتوس، آزمایشات به منظور دستیابی به بیشترین مقدار نفت زیستی طراحی شدند. آزمایشات پیرولیز سریع در راکتور بستر سیال پیوسته انجام شد. تاثیر پارامترهای دما (600- 450 درجه سانتیگراد)، شدت جریان گاز نیتروژن (3/14-4/10 لیتر بر ساعت)، نرخ تغذیه بیوماس به راکتور (110- 70 گرم بر ساعت) و اندازه ذرات بیوماس (5/1، 4/2، 4/3 میلی متر) بر کارایی محصولات پیرولیز (گاز، مایع و زغال) و ترکیبات شیمیایی آنها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که کارایی نفت زیستی با افزایش اندازه ذرات بیوماس و افزایش نرخ تغذیه بیوماس کاهش یافت. با افزایش شدت جریان گاز نیتروژن، کارایی نفت زیستی ابتدا افزایش و سپس کاهش یافت. ترکیبات فنولی موجود در نفت زیستی با استفاده از کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا شناسایی شدند و عمده ترین ترکیبات شیمیایی در آن، سیرینگول بود. همچنین مقدار آب موجود در نفت زیستی با روش کارل فیشر حجمی تعیین شد. بعلاوه گاز پیرولیزی هم با کروماتوگرافی گازی شناسایی شد، که عمدتا شامل دی اکسیدکربن و مونواکسیدکربن بود. همچنین ارزش حرارتی و مقدار خاکستر زغال حاصل از فرآیند پیرولیز سریع هم به ترتیب با بمب کالریمتری و روش tga بررسی شدند. در بخش دوم، پیرولیز کند چوب اکالیپتوس به منظور تولید کربن فعال، و کاربرد آن برای جذب دی‏اکسیدکربن از جریان گاز‏ مورد بررسی قرار گرفت. همچنین به منظور بالابردن ظرفیت جذب دی‏اکسیدکربن، کربن فعال با آمونیاک به روش تیمار حرارتی و با 3-آمینوپروپیل تری متوکسی سیلان (aptms)، n1 (3-(تری متوکسی سیلیل)-پروپیل)دی اتیلن تری آمین (tmspdeta) به روش تیمار شیمیایی عامل دار شد. برای تولید کربن فعال با مساحت سطح بالا و درصد میکروپور بالا برای جذب بیشتر گاز دی‏اکسیدکربن، چوب اکالیپتوس با درصدهای مختلف از فعال سازهای شیمیایی از جملهh3po4 ، zncl2 و koh اشباع شد. ویژگی های تخلخل کربن های فعال سنتزشده با آنالیز asap بررسی شد. مساحت سطح و درصد میکروحفره های نمونه های کربن فعال بدست آمده در نرخ اشباع 75/0 تا 5/2 گرم بر گرم zncl2 به ترتیب از 1274 تا 2107 مترمربع بر گرم و 100-93 درصد بود. با افزایش نرخ اشباع h3po4 به چوب اکالیپتوس از 5/1 تا 5/2 گرم بر گرم سطح ویژه از 1875 تا 2117 مترمربع بر گرم و درصد میکروحفره ها 97-69 درصد تغییر یافت. کربن فعال بدست آمده با koh بیشترین مساحت سطح 2594 مترمربع بر گرم و درصد میکروحفره بالا 98 درصد داشت. بعلاوه آنالیز ftir و sem برای همه نمونه های کربن فعال انجام شد. آزمایشات جذب دی‏اکسیدکربن با نمونه های کربن فعال در فشار 16-0 بار و در دما 75-15 درجه سانتیگراد با استفاده از روش حجم سنجی بررسی شد. کربن فعال تهیه شده با koh ماکزیمم ظرفیت جذب 1/4 میلی مول بر گرم در فشار اتمسفر و دمای 30 درجه سانتیگراد برای دی‏اکسیدکربن داشت. نتایج آزمایشات عامل دار کردن کربن فعال با گروه آمین برای جذب دی‏اکسیدکربن نشان داد که روش اشباع شمیایی منجر به بسته شدن حفرات، کاهش مساحت سطح و کاهش ظرفیت جذب دی‏اکسیدکربن می شود در حالی که تیمار با آمونیاک باعث افزایش مساحت سطح و ظرفیت جذب دی‏اکسیدکربن می شود

امروزه با پیشرفت تکنولوژی، مواد آلی فرار (voc) یکی از آلاینده های مهم در فاضلاب و آب های سطحی به شمار می روند و به دلیل به خطر انداختن سلامت انسان ها حذف آن ها از آب بسیار مورد توجه قرار گرفته است. به دلیل مصرف بالای انرژی روش های مرسوم از قیبل تقطیر، استخراج مایع- مایع، کربن فعال و هوادهی مقرون به صرفه نبوده و به همین خاطر جداسازی به روش تراوش تبخیری کاربرد بسیاری پیدا کرده است. در این پژوهش، سیستم تراوش تبخیری به منظور جداسازی اتانول از آب طراحی و راه اندازی شد. پلی دی متیل سیلوکسان (pdms) با توجه به تراوایی بالای آن نسبت به جداسازی ترکیبات آلی (voc) از آب به عنوان غشاء مناسب برای این فرآیند انتخاب شده است. پذیرفته شده ترین مدل برای انتقال اجزاء از میان غشاء متراکم، مدل انحلال- نفوذ است. برای توصیف انحلال اجزاء در پلیمر (برهم کنش ترمودینامیکی) از مدل فلوری- هاگینز استفاده گردید که پارامترهای مدل در حالت خالص از نتایج تجربی استخراج و برای پیش بینی جذب چند جزئی مورد استفاده قرار گرفت که نتایج پیش بینی شده توافق نزدیکی با داده های تجربی نشان می دهد. و ضرائب نفوذ اجزاء نیز به کمک قانون فیک محاسبه و مدل شد. افزایش فشار سمت تراوش یافته باعث کاهش شار عبوری از غشاء گردیده به طوری که در کمترین میزان فشار مورد آزمایش ( 5/0) برای مواد خالص، میزان شار عبوری برای اتانول 19/181 وآب 78/13 بدست آمده است. این نتایج نشان دهنده ی تراوایی بیشتر غشاء pdms نسبت به اتانول می باشد. در حالت خوراک مخلوط، با افزایش درصد وزنی اتانول باعث افزایش شار و کاهش گزینش پذیری غشاء نسبت به اتانول گردید که این امر به علت تورم غشاء می باشد. بر طبق نتایج تجربی، ماکزیمم گزینش پذیری در 3 اتانول، برابر 83/7 می باشد.که تقریبا برابر مقادیر نتایج در گزارش های مشابه است. بر اساس معادلات بدست آمده از مدلسازی حلالیت، ضریب برهم کنش اتانول و شبکه ی پلیمری 85/2= و برای آب و شبکه ی پلیمری 84/4= محاسبه شده که موید انحلال پذیری بهتر اتانول در غشاء می باشد. ضرائب نفوذ متوسط اجزاء برای آب 9-10*48/3 و برای اتانول10-10*60/1 گزارش شده است.

در این پژوهش نانوذرات مغناطیسی هماتیت (∝-fe2o3) با استفاده از روش سل-ژل توسط کلرید آهن iii و سود سنتز گردید. نانوذرات هماتیت، بدلیل داشتن نیروهای بین ذرهای همانند نیروی واندروالس و نیروی الکتریکی تمایل زیادی به تجمع و انباشتگی به صورت توده و کاهش ظرفیت جذب دارند. لذا باساخت نانوکامپوزیت هماتیت- پلی استایرن به حل این مشکل پرداخته شد. شکل شناختی، اندازه ذرات، ساختار، خواص مغناطیسی و حرارتی این نانوکامپوزیت با استفاده از آزمونهای میکروسکوپ الکترونی (tem&sem)، طیف سنجی مادون قرمز (ftir)، اشعه ایکس (xrd)، وزن سنجیگرمایی (tga) و مغناطیس سنجی (vsm) مورد بررسی قرار گرفت.نتایج نشان از تشکیل نانوکامپوزیت هماتیت-پلی استایرن با پراکنش مناسبی از نانوذرات هماتیت در سطح دانه های پلیمر استایرن داشته است. در بخش دوم تحقیق، نانوکامپوزیت سنتز شده به منظور حذف فلز مس از محلول آبی در یک سیستم ناپیوسته مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای موثر بر حذف فلز مس از جمله: ph محلول، غلظت اولیه یون مس در محلول، میزان جاذب، دما و زمان ماند مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد افزایش ph محلول، زمان تماس و میزان جاذب اثر مثبتی بر حذف فلز مس داشته درحالی که دما و غلظت اولیه یون مس باعث کاهش حذف مس گردیدند. همچنین معادلات ایزوترم جذب، سینتیک واکنش و پارامترهای ترمودینامیکی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد در بین معادلات جذب و سینتیک، معادله سیپس و معادله شبه درجه دوم با دادههای آزمایشگاهی سازگارتر است. مطالعات ترمودینامیکی نیز نشان دهنده ی گرماده و خودبخودی بودن فرایند جذب بوده است.

یکی از این منابع تجدیدپذیر و پاک به عنوان جایگزینی برای سوخت های فسیلی، بیواتانول می باشد. بیواتانول یک سوخت گیاهی است که در کشورهای دنیا به عنوان یک افزدونی مناسب جهت بهبود خواص بهسوزی بنزین و کاهش آلاینده های خروجی موتور به کار گرفته می شود. در ایران مسئله آلودگی هوا به یک مشکل بزرگ تبدیل شده است که عدم توجه کافی به این موضوع مشکلات عدیده ای را به وجود می آورد. در این راستا از یک طرف تبدیل مقیاس آزمایشگاهی به مقیاس صنعتی جهت تولید انبوه بیواتانول به منظور استفاده به عنوان سوخت یکی از راههای حل مسئله آلودگی هوا می باشد. از طرف دیگر، مدلسازی فرایندهای تولید بیواتانول می تواند به عنوان ابزاری جهت بهینه سازی تولید آن بکار گرفته شود. در این تحقیق به مدلسازی سیستم های تولیدکننده ی بیواتانول پرداخته شد. مدلسازی بیواتانول در بیوراکتورهای مختلف از جمله بیوراکتور بدون غشا (سنتی) ناپیوسته، بیوراکتور غشایی ناپیوسته، بیوراکتور بدون غشای (سنتی) پیوسته و بیوراکتور غشایی پیوسته صورت گرفت. برای بدست آوردن معادلات مدل از موازنه جرم اجزا و معادلات ویژه سینتیک رشد بیولوژیکی استفاده شد. با حل معادلات دیفرانسیل توصیف کننده اجزای درگیر در بیو واکنش، غلظت توده زیستی، سوبسترا و محصول بر حسب زمان تعیین گردید. هم چنین پارامترهای بیو سینتیکی از برازش داده های تجربی با معادلات مدل با دقت بالائی بدست آمد. سینتیک های رشد مختلفی برای معادلات مدلسازی بیان شد که عبارتند از معادله مونود، لجستیک، گمپرتز و لئودکینگ- پایرت. برای حل معادلات حاصل از مدلسازی از حل تحلیلی و در صورت نیاز از حل عددی استفاده شد. حل عددی از طریق بهینه سازی به روش الگوریتم ژنتیک توسط نرم افزار متلب صورت گرفت. از تطبیق معادلات مدلسازی با داده های آزمایشگاهی، بهترین سینتیک رشد برای توده زیستی، معادلات مونود و لجستیک بوده است. همچنین بهترین سینتیک رشد برای سوبسترا، معادله لجستیک و بهترین سینتیک رشد برای محصول، معادلات لجستیک، گمپرتز و لئودکینگ- پایرت می باشد. پارامترهای سینتیکی حاصل از معادلات نیز از طریق الگوریتم ژنتیک تعیین شدند.

اسیدلاکتیک یک ماده با ارزش و پرکاربرد است که هم به روش شیمیایی و هم به روش بیولوژیکی قابل تولید است. البته روش بیولوژیکی پرکاربردتر است. علیرغم پتانسیل زیاد برای تولید این ماده و نیز کاربردهای فراوان آن، هزینه تولید زیاد اسیدلاکتیک با خلوص بالا همواره یکی از چالش های اصلی تولید این ماده بوده است. در این تحقیق به بررسی تولید اسیدلاکتیک با استفاده از بیوراکتور غشایی پرداخته شده است. بدین منظور، ابتدا بهترین شرایط تولید اسیدلاکتیک از آب پنیر در سیستم ناپیوسته تعیین گردید. از میان چهار باکتری بررسی شده، باکتری لاکتوباسیلوس بولگاریکوس برای تبدیل منبع کربنی لاکتوز به اسید لاکتیک انتخاب گردید. پس از انتخاب این باکتری، سایر پارامترهای عملیاتی ازجمله دما، درصد مایع تلقیح، منبع نیتروژن و غلظت منبع کربنی بهینه سازی شد. حداکثر مقدار تولید اسیدلاکتیک از آب پنیر در سیستم ناپیوسته در شرایط بهینه، g/l 5/23 بوده است. درادامه یک بیوراکتور غشایی مجهز به همزن مکانیکی، سیستم کنترل و تنظیم دقیق دما با قابلیت تعویض سریع و آسان غشا، طراحی و ساخته شد. سپس به بررسی تولید پیوسته اسیدلاکتیک در بیوراکتور غشایی پرداخته و نتایج عملکرد آن با بیوراکتور سنتی تحت شرایط عملیاتی یکسان مقایسه گردید. به منظور انتخاب غشای مناسب، پنج غشای تجاری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد غشای nf-1 بهترین عملکرد را در جداسازی اسیدلاکتیک داشته است. بنابراین این غشا به عنوان غشای برگزیده در بیوراکتور غشایی مورد استفاده قرار گرفت. تولید اسید لاکتیک از آب پنیر به صورت پیوسته در شدت رقیق سازی 04/0 تا h-1 32/0 در بیوراکتور سنتی و غشایی انجام گرفت. حداکثر غلظت اسیدلاکتیک تولید شده در بیوراکتور پیوسته سنتی g/l 5/22 و در بیوراکتور غشایی g/l 5/40 در شدت رقیق سازی h-1 04/0 بدست آمد. حداکثر بهره دهی در بیوراکتور سنتی و پیوسته به ترتیب 4/3 و g/l.h 6/6 بوده است. تولید اسیدلاکتیک در غلظت های بالای منبع کربنی نیز مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان داد غلظت بحرانی لاکتوز در بیوراکتور سنتی g/l 120 و در بیوراکتور غشایی g/l 150 بوده است و پس از این غلظت خاصیت بازدارندگی مشاهده شد. در مرحله آخر یک غشای لایه نازک پلیمری با روش پلیمریزاسیون در فصل مشترک ساخته و مورد ارزیابی قرار گرفت. مورفولوژی و توپوگرافی غشا با استفاده از آنالیزهای sem و afm مورد بررسی قرار گرفت. همچنین عملکرد غشا در جداسازی اسیدلاکتیک نیز مورد ارزیابی قرار گرفت و در نهایت از این غشا در بیوراکتور غشایی به منظور تولید اسیدلاکتیک استفاده گردید. حداکثر غلظت اسیدلاکتیک تولید شده برابر g/l 5/38 و حداکثر بهره دهی نیز g/l.h 9/5 بدست آمد. نتایج این تحقیق نشان داد استفاده از بیوراکتور غشایی سبب افزایش بهره دهی اسیدلاکتیک تولیدی، افزایش غلظت سلولی، رفع ممانعت بیولوژیکی سوبسترا و محصول و افزایش میزان تولید اسیدلاکتیک می گردد. همچنین بیوراکتور غشایی در غلظت های بالای منبع کربنی، قادر به تولید اسیدلاکتیک می باشد.

در این تحقیق ، کربن فعال ارزان قیمت از پوست خشک گردو و با بهره گیری کلرید روی به عنوان ماده فعالساز شیمیایی تهیه شد و از آن برای جذب سطحی فلزات سنگین آهن (ii) و کروم (vi) از محلول آبی در سیستم ناپیوسته استفاده شد. خصوصیات و ترکیب شیمیایی جاذب به کمک آنالیزهای میکروسکوپ الکترونی روبشی sem ، اندازه گیری مساحت سطح (bet) و طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه (ft-ir ) تعیین شدند. با استفاده از آنالیز bet مشخص شد جاذب بدست آمده دارای مساحت سطحm2/g ????/???? ، میانگین قطر حفرات nm ????/? و حجم کل حفرهcm3/g ????/? می باشد. از جمله پارامترهای مهم تاثیرگذار بر عملکرد این جاذب ها که برای یافتن شرایط بهینه فرایند مورد بررسی قرار گرفته شامل؛ ph، زمان تماس، اثر غلظت اولیه یون های فلزی و اثر دما می باشد. بر اساس نتایج آزمایشگاهی ، ph مناسب برای جذب یون های آهن و کروم به ترتیب برابر با 4 و 2 تعیین گردید. آزمایشات تعادلی در سه دمای متفاوت 20 ، 30 وc ? 40 و در محدوده غلظتی mg/l 100-10 انجام شد. بر طبق نتایج، با افزایش غلظت یون های فلزی، ظرفیت جذب افزایش می یابد. بر این اساس حداکثر ظرفیت جذب جاذب برای دو فلز آهن و کروم در غلظت mg/l 100 به ترتیب برابر 16/36 و mg/l 22/45 بوده است. همچنین معادلات ایزوترم جذب، سینتیک واکنش مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. نتایج حاصل از بررسی معادلات جذب و سینتیک نشان داد در بین معادلات جذب و سینتیک، معادله سیپس و معادله شبه درجه دوم با داده های تجربی سازگارتر است. محاسبات ترمودینامیکی نشان داد ، برای جاذب سنتز شده فرایند جذب خود به خودی، گرماگیر و همراه با افزایش آنتروپی می باشد. با انجام تعدادی از آزمایشات جذب در محلول دو جزئی تشکیل شده از یون های فلزی آهن (ii) و کروم (vi) نیز مشخص شد که جذب آهن در حضور کروم به طور ترجیحی افزایش می یابد.

در بخش اول این تحقیق، کوره الکتریکی عمودی و راکتور استیل ساخته شد. ابتدا ppms توسط کلرید روی به صورت شیمیایی فعال سازی شد. شرایط کربنیزاسیون و فعال سازی فیزیکی با توجه به سطح ویژه موثر بدست آمده از تست bet در دمای ها و زمان های مختلف کربنیزاسیون و دمای های مختلف فعال سازی فیزیکی بهینه شدند. بهینه سازی فرایند با استفاده از روش شناسی سطح پاسخ (rsm) از طریق نرم افزار design expert انجام شد. در بخش دوم این تحقیق، پتانسیل جذب کربن فعال تولید شده با پایه ppms برای حذف ترکیبات فنلی (فنل، 2-کلروفنل و 4-نیتروفنل) در شرایط مختلف ph ، دما و غلظت روی جذب ترکیبات فنلی بررسی شد. ظرفیت جذب به ترتیب به صورت 4-نیتروفنل> 2-کلروفنل> فنل ارزیابی شد. چهار نمونه از معادله ایزوترم مشهور( لانگمیر،فرندلیچ، تمکین و سیپس) برای توصیف داده های تعادلی بدست آمده در دماهای مختلف به کار گرفته شدند. مدل سیپس بیشترین انطباق را با داده های تجربی نشان داد. پارامترهای ترمودینامیکی در محدوده دمایی oc 20-50 ارزیابی شدند. در بخش سوم این تحقیق، دینامیک جذب ترکیبات فنلی در شرایط مختلف کلیدی مانند: ارتفاع ستون، دبی حجمی خوراک، غلظت ورودی و دما بررسی شد. از تکنیک شبکه عصبی مصنوعی (ann) به همراه دو مدل تجربی ( توماس و یان) برای ارزیابی منحنی رسوخ استفاده شد.

در این مطالعه یکی از انواع خاص چهارچوب های آلی فلزی به نام cu-btc سنتز شد و قابلیت آن به منظور ذخیره سازی هیدروژن مورد ارزیابی قرار گرفت. جاذب نام برده در فشار اتمسفریک و با استفاده از امواج فراصوت و شرایط رفلاکس سنتز شد. در فرایند سنتز به منظور بررسی اثر مقدار حلال، دمای واکنش و استفاده از یک الگو بر روی ساختار و ظرفیت جذب هیدروژن ، سه مقدار متفاوت از حلال، سه دما و همینطور نانو ذره ی sio2 به کار گرفته شد. ساختار چهارچوب آلی فلزی سنتز شده به وسیله ی پراش اشعه ایکس (xrd) ، جذب و واجذب نیتروژن در دمای k 77، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (fe-sem)، پراکندگی انرژی اشعه ایکس (edx)، آنالیز وزن سنجی حرارتی (tga) و آنالیز گرماسنجی روبشی تفاضلی (dsc) مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمایشات جذب هیدروژن در دمای محیط با استفاده از روش حجم سنجی ودر دستگاهی با دو سل انجام شد. شرایط عملیاتی بهینه از بین نمونه های سنتز شده انتخاب گردید. نتایج این مطالعه نشان داد که با افزایش مقدار حلال در طی فرایند سنتز، میزان جذب هیدروژن تا مقدار مشخصی افزایش می یابد. همچنین نمونه ای که در دمای °c80 سنتز شد در حدود %wt 1/0 افزایش جذب را نسبت به نمونه ای که در دمای °c 140 سنتز شد، از خود نشان داد. این افزایش ناشی از افزایش میزان کریستالینیتی و حجم میکرو حفرات می باشد. همچنین با استفاده از نانو ذرات در فرایند سنتزمشخص شد که این مواد می توانند به عنوان الگو در فرایند سنتز باعث کاهش و منظم تر شدن اندازه ی ذرات به دست آمده شوند. گرمای جذب از طریق جایگذاری معادله فرندلیچ با پارامترهای وابسته به دما در معادله ی کلازیوس – کلاپیرون محاسبه شد. نتایج نشان داد که گرمای جذب هیدروژن به صورت یکنواخت با سطح بارگذاری شده کاهش می یابد. همچنین مدل سینتیکی درجه ی nام به صورت موفقیت آمیزی برای توصیف داده های تجربی سینتیکی با در نظر گرفتن درجه ی واکنش جذب به عنوان یک پارامتر تنظیم پذیر به کار گرفته شد. مقدار 59/1 که برای درجه مدل سینتیکی به دست آمده است نشان دهنده این موضوع است که مکانیزم جذب سطحی ترکیبی از جذب فیزیکی و شیمیایی بوده است.

تصفیه پیشرفته پساب آب پنیر (cww) توسط فرایند ترکیبی ناپیوسته بیوراکتور غشایی (mbr) و جذب سطحی مورد مطالعه قرار گرفت. در قسمت اول این مطالعه، فرایند های جذب سطحی، لجن فعال (as) و فرایند ترکیبی لجن فعال و جذب سطحی (as-pac) ارزیابی شدند. داده های تعادلی و سینتیکی مربوط به جذب سطحی مواد آلی موجود در cww بر روی سه نوع کربن فعال پودری (pacs)، توسط هم دمای لانگمیر-فرندلیچ و مدل شبه درجه دوم توصیف شدند. نتایج نشان داد که در غلظت های مختلف از cod، فرایند as-pac عملکرد بهتری را نسبت به فرایند as داشت. نتیجه قابل توجه در mg/l cod 7500 و با g/l 4 از جاذب سورگوم جارویی (bspac) مشاهده شد؛ به گونه ای که حذف cod از 3/52% برای as به 8/63% برای as-pac افزایش یافت. همچنین در این قسمت، احیای بیولوژیکی pac در فرایند as-pac توسط مدل سازی رفتار دینامیکی فرایندهای as، جذب سطحی و as-pac در قالب مجموعه ای از معادلات دیفرانسیل مرتبط اثبات شد. در قسمت دوم، غشاهای پلی سولفونی نانو حفره ساختار ترکیبی با bspac (mm-bspac/ps) سنتز شدند و ساختار آنها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی، میکروسکوپ نیروی اتمی و آنالیز کننده سطح فعال مشخص شد. همچنین نتایج عملکرد و رفتار گرفتگی آنها در تصفیه cww نشان داده است که برای غشای mm-bspac/ps 5/0% شار آب خالص و حذف مواد آلی به ترتیب تقریبا l/m2h 95 و 44% بود. نسبت گرفتگی برگشت ناپذیر(rir) در غشای mm-bspac/ps 5/0% در حدود 17% بود که این مقدار از rir دیگر غشاها بیشتر بود؛ در حالیکه برای این غشا، شار cww، l/m2h 95 بود. همچنین تکنولوژی پیش پوشش دهی با pac برای افزایش بازده تصفیه استفاده شد. غشای mm-bspac/ps پوشش دهی شده با bspac g/m2 30، توانست rir را تا 2% کاهش دهد. این تکنولوژی حذف cod و شار cww را نیز به ترتیب تا مقدار 95% و l/m2h 130 افزایش داد. در نهایت، فرایند ترکیبی ناپیوسته mbr و جذب سطحی برای تصفیه پیشرفته cww با mg/l cod 10000 راه اندازی شد. پس از پیش تصفیه با فرایند انعقاد، cww به فرایند as-pac وارد شد و cod تا mg/l 2300 کاهش یافت. سپس برای تصفیه پیشرفته cww، از سیستم ترکیبی غشایی mm-bspac/ps پوشش دهی شده باbspac g/m2 30 استفاده شد و در انتهای فرایند ترکیبی، cod به mg/l 130 رسید.

در این مطالعه، غربال مولکولی کربنی از سبوس برنج به عنوان یک پیش ماده ارزان قیمت به روش رسوب دهی بخار شیمیایی با متان به منظور جذب و جداسازی گازهای دی اکسیدکربن و متان ساخته شد. فرایند ساخت کربن غربال مولکولی شامل سه مرحله فعال سازی شیمیایی، کربونیزاسیون و رسوب دهی بخار شیمیایی متان می باشد. سپس میزان جذب گاز های متان و دی اکسیدکربن بر روی کربن فعال و کربن غربال مولکولی به روش حجمی در یک سیستم دو مخزنه و تحت فشار صورت گرفت. ایزوترم های جذب همدمای لانگمایر، فرندلیچ و سیپس در مورد این گازها مورد بررسی قرار گرفته است. گرمای ایزواستریک از معادله کلازیوس-کلاپیرون در مقادیر ثابت جذب، ارزیابی شد. مطالعه حاضر نشان می دهد که فرایند به کار گرفته شده در این کار، خواص غربال مولکولی کربن فعال را بهبود بخشیده است.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

پیل های سوختی ترکیب پیچیده ای از فرآیندهای مختلفی می باشند که در درون آن اتفاق می افتد. انجام آزمایش تحت شرایط عملیاتی متفاوت همراه با مدلسازی ریاضی برای بهینه سازی عملکرد و به حداکثر رساندن توان آن امری ضروری می باشد. در این پایان نامه عملکرد یک تک سل پیل سوختی پلیمری (متانولی و ئیدرو‍ژنی ) به طور تجربی مورد مطالعه قرار گرفت. تک سل هیدرو‍ژنی ساخته شده به ابعادcm 5 5 تک سل متانولی به ابعاد cm 10 10 به دستگاه تست موجود در مرکز پژوهشی پیل سوختی دانشگاه نوشیروانی بابل متصل شده و عملکرد ولتاژ-جریان آن تحت شرایط عملیاتی مختلف مورد آزمایش قرار گرفت. سپس یک مدل نیمه تجربی واحد به منظور پیش بینی رفتار پیل های سوختی متانولی و هیدروژ‍ نی ارائه گردید که بخوبی با داده های آزمایشی انطباق داشته است. سپس یک مدل مکانیزمی شبه دو بعدی انتقال جرم در دمای ثابت برای تعیین عملکرد پیل توسعه داده شده که از تلفیق مدل های انتقال جرم در اجزاء پیل سوختی شامل مجرای جریان ،لایه نفوذی گاز، لایه کاتالیستی و غشاء بدست آورده شد. مدل با استفاده از پارامترهای موجود در منابع علمی برای پیش بینی رفتار آن مورد آنالیز حساسیت قرار گرفت که نشان دهنده این است که با توجه به دقت موجود در پارامترهای گزارش شده توافق خوبی با داده های تجربی داشته است.

چکیده ندارد.