مایعات یونی به عنوان طبقه جدیدی از ترکیبات شیمیایی با ویژگی¬های منحصر به فرد مانند، پایداری حرارتی بالا، حلالیت بسیاری از ترکیبات معدنی، آلی، پلیمری و فشار بخار ناچیز به عنوان حلال¬های سبز و نوین مطرح گردیده¬اند. به لحاظ اهمیت و کاربرد گسترده آنها، در این پایاننامه دسته ای از این ترکیبات حاوی آنیون آلکیل سولفات و بدون یون هالید، سنتز، خالص سازی و شناسائی شده و مورد بررسی ترمودینامیکی قرار گرفته اند. داده¬های ضرایب اسمزی مربوط به محلول¬های آبی مایعات یونی برپایه کاتیون ایمیدازولیوم و آنیون آلکیل سولفات شامل: [mmim][mso4]، [prmim][mso4]، ] [meim][eso4، [hmim][mso4]، [bmim][mso4]، [preim]][eso4] و [hmim][eso4] با استفاده از روش اسمومتری فشار بخار تا غلظت mol.kg-1 5/1 در دماهای 15/298 الی k 15/328 اندازه¬گیری شده و با مدل¬های انرژی آزاد گیبسmnrtl و wilson برازش داده شده¬اند. با استفاده از داده¬¬های تجربی ضرایب اسمزی، کمیت¬های دیگر از قبیل ضرایب فعالیت یونی میانگین، انرژی آزاد گیبس مازاد، فعالیت حلال و فشار بخار محلول¬های آبی این مایعات یونی محاسبه شده اند. همچنین هدایت الکتریکی، ضریب شکست، دانسیته و ویسکوزیته نیز اندازه¬گیری شده است. نتایج حاصل از اندازه¬گیری¬ها نشان می¬دهد که با افزایش غلظت مایع یونی، فعالیت، ضریب اسمزی، فشار بخار و هدایت الکتریکی حلال کاهش و ضریب شکست، دانسیته و ویسکوزیته این محلول¬ها افزایش می¬یابد. از بین مایعات یونی با آنیون متیل سولفات با افزایش طول زنجیر آلکیل فعالیت حلال، ضریب اسمزی، فشار بخار، هدایت الکتریکی و دانسیته کاهش و ضریب شکست و ویسکوزیته افزایش می¬یابد و از بین مایعات یونی با آنیون اتیل سولفات با افزایش طول زنجیر آلکیل نتایج مانند قبل است. همچنین دیده می¬شود که اثر آنیون در تعیین خواص ترمودینامیکی بیشتر از اثر کاتیون است.

با توجه به اهمیت آمینواسیدها به عنوان واحدهای ساختاری ترکیبات بیولوژیکی مانند پروتئین¬ها و آنزیم¬ها و کاربرد مایعات یونی به عنوان نمک¬های آلی و حلال¬های سبز در کنار آنها در فرآیندهای مختلف از جمله جداسازی، خالص-سازی، کرماتوگرافی، کاتالیزوری و جذب سطحی نیاز به مطالعه ترمودینامیکی سیستم¬های شامل آمینواسیدها در کنار مایعات یونی مختلف وجود دارد. اندازه¬گیری خواص فیزیکی و ترمودینامیکی مانند خواص تعادلی بخار-مایع، خواص حجمی، ویسکومتری، هدایتی و غیره سبب روشن شدن بسیاری از خصوصیات و رفتارها در این مخلوط¬ها می¬شود. لذا، در این پایان¬نامه خواص ترمودینامیکی و ترموفیزیکی محلول¬های آبی آمینواسیدها در حضور مایعات یونی مورد مطالعه قرار گرفته است. دانسیته، ویسکوزیته، هدایت مولی و ضریب شکست برخی از آمینواسیدها (گلایسین، l- آلانین و l- والین) در حضور محلول¬های آبی مایعات یونی برپایه 1-آلکیل 3-متیل ایمیدازولیوم با طول زنجیر آلکیلی و آنیون-های مختلف در غلظت¬های مختلفی از مایعات یونی در دمای k 298/15 اندازه¬گیری شده¬اند. با استفاده از داده¬های اندازه¬گیری شده، حجم مولی ظاهری در رقت بی¬نهایت، ضرایب b ویسکوزیته، ثابت تجمع یونی و شکست مولی محاسبه گردیده اند. این کمیت¬ها جهت تفسیر اثر طول زنجیر متصل به حلقه ایمیدازولیوم، نوع آنیون و نوع آمینواسید روی برهم¬کنش¬های مختلف آبدوستی و آبگریزی بین آمینواسید و مایعات یونی استفاده شده است. نتایج حاصل از اندازه¬گیری خواص ترمودینامیکی نشان می¬دهند که تأثیر مایعات یونی روی رفتار گلایسین متفاوت از آلانین و والین می¬باشند. این نتیجه احتمالاً به دلیل تفاوت در ساختار و نوع برهم¬کنش¬های موجود بین آمینواسیدها و مایعات یونی می-باشد.

تعادلات فازی مایع- مایع برای سیستم های سه تایی حلال آلی + نمک + آب در دمای 15/298و فشار اتمسفری بررسی شده اند. حلال های آلی مورد استفاده شامل استونیتریل، 1-متیل-2- پیرولیدون، اتانول، 2-پروپانول، 1-پروپانول، 2-متیل-2- پروپانول و 2- بوتانول بود و نمک های مورد استفاده شامل دی آمونیم هیدروژن سیترات، دی سدیم هیدروژن سیترات، دی پتاسیم اگزالات، دی سدیم تارترات، سدیم تیوسولفات، سدیم سولفیت، پتاسیم کربنات و سدیم کربنات بودند. داده های منحنی باینودال و خطوط رابط در دمای 15/298 برای تمام سیستم ها اندازه گیری گردیده اند. داده های تجربی منحنی های باینودال به نحو رضایت بخشی در دو معادله ی غیر خطی سه-پارامتری وداده های خطوط رابط در سه معادله ی اتمرتوبیاس، بن کرافت و ستسچینواصلاح شده برازش شده اند. بررسی اثر نوع حلال آلی روی دیاگرام فازی نشان می دهد که با افزایش قطبیت حلال آلی مساحت ناحیه تک فازی افزایش می یابد. بررسی اثر نوع نمک روی دیاگرام فازی نشان می دهد که با کاهش شعاع کاتیون ویا شعاع آنیون قدرت نمک زدایی افزایش می یابد ومساحت ناحیه تک فازی کاهش می یابد. همچنین تاثیر دما روی نقطه ابری برحسب کسر مولی حلال آلی در گستره ی دمای k15/293 تا k 15/328 برای اغلب سیستم ها مطالعه گردیده است. نتایج حاصل از این بررسی نشان می دهد که با افزایش دما، غلظت حلال آلی مورد نیاز برای جداسازی فاز معمولاً کاهش می یابد. جهت تایید نتایج حاصل از بررسی های تعادل های فازی مایع – مایع سیستم های مطالعه شده، خواص حجمی سیستم های سه تایی الکل + دی آمونیم هیدروژن سیترات + آب در دما های مختلف بررسی شده است. نتایج این بررسی نشان می دهد که حجم مولی ظاهری دی آمونیم هیدروژن سیترات در سیستم حلال مخلوط بیشتر از آب خالص می باشد وبا افزایش طول زنجیر وکاهش قطبیت الکل حجم مولی ظاهری دی آمونیم هیدروژن سیترات افزایش می یابد.

‏ با توجه به خواص منحصر به فرد مایعات یونی مانند پایداری حرارتی و شیمیایی، فشار بخار ‏پایین، نقطه ذوب نزدیک دمای اتاق، هدایت الکتریکی بالا و کاربرد مایعات یونی به عنوان حلال ‏های سبز در فرآیندهای مختلف از جمله استخراج ، جداسازی، تغلیظ سازی، سنتز، کاتالیزوری، ‏جذب سطحی نیاز به مطالعات ترمودینامیکی این ترکیبات در حضور حل شونده های گوناگون ‏وجود دارد. اندازه گیری خواص فیزیکی و ترمودینامیکی مایعات یونی مانند، خواص حجمی، ‏ویسکومتری و هدایتی سبب روشن شدن بسیاری از خصوصیات و رفتارها در این مخلوط ها می ‏شود. بنابراین در این پایان نامه به بررسی خواص ترمودینامیکی مایعات یونی در حضور حل ‏شونده ها وحلال های متفاوت پرداخته شده است. دانسیته، ویسکوزیته و هدایت مولی مایعات یونی ‏برپایه 1- آلکیل-3- متیل ایمیدازولیوم هالید مورد اندازه گیری قرارگرفته است. با استفاده از داده ‏های اندازه گیری شده، حجم مولی جزئی استاندارد، ضرایب ‏b‏ ویسکوزیته، هدایت مولی و ثابت ‏تجمع محاسبه شده است. این کمیت ها جهت تفسیر اثر طول زنجیرآلکیل مایعات یونی، اثر اندازه ‏آنیون، اثردما، نوع حل شونده و نوع حلال روی برهمکنش های مختلف حلال دوست و حلال گریز ‏بین مایعات یونی واجزای محلول استفاده شده است. نتایج حاصل از بررسی خواص ترمودینامیکی ‏نشان می دهندکه تاثیر حل شونده ها وحلال های مختلف روی رفتار مایعات یونی به دلیل تفاوت در ‏ساختار و نوع برهمکنش های موجود در محلول متفاوت می باشد. ‏

در این پروژه نانوذرات سرب سولفید با سه روش تجزیه حرارتی، هیدروترمال و سونوشیمی سنتز شد. اندازه نانوذرات در روش تجزیه حرارتی با تغییر نسبت مولی سرب به گوگرد(pb2+/s2-) کنترل شد و ذراتی با اندازه های nm7 تا 20 با مورفولوژی کروی سنتز گردید. همچنین مورفولوژی نانوذرات با تغییر روش سنتز و تغییر شرایط واکنش همانند ph و زمان بررسی شد. در ادامه با استفاده از این نانوذرات pbs سنتز شده، آشکارسازهای مادون قرمز ساخته شد. از آنجایی که عملکرد آشکارسازها به دانسیته نقص های ساختاری و نقص های ایجاد شده در سطح نانوذرات بستگی دارد، به منظور کاهش نقص های موجود در سطح، اثر لیگاندهای آلی مختلف بر سطح نانوذراتpbs ( که منجر به تغییر در پارامترهای آشکارساز می شود) بررسی گردید. که با این روش عملکرد آشکارسازها از نظر پاسخ زمانی ازs1 به µs 140 کاهش یافت. جریان تاریکی و جریان تحت تابش نور آشکارسازهای ساخته شده اندازه گیری و حساسیت آنها مورد بررسی قرار گرفت

آشکارسازهای فرابنفش کاربردهای صنعتی و محیطی زیادی از قبیل مونیتورینگ لایه ازن، پرتودرمانی، تشخیص شعله، سنسورهای زیستی و شیمیایی دارند. در سال های اخیر، آشکارسازهای فرابنفش با استفاده از مواد با گاف انرژی پهن ساخته شده اند. اکسید روی یک ماده نیمه هادی با گاف انرژی مستقیم و پهن (ev3/3) با انرژی اکسیتونی زیادی حدود mev60 می باشد. ساختار این ماده هگزاگونال ورتزیت است که قابلیت کاربرد برای سنسورهای گازی، دیودهای گسیل نور، لیزرهای فرابنفش و به خصوص آشکارسازهای فرابنفش را دارد. در این پایان نامه، نانوذرات zno با چهار روش شیمیایی محلول ( سونوشیمی، هیدروترمال، سل- ژل و حمام شیمیایی) سنتز و با تغییر شرایط سنتز مانند زمان و دمای واکنش نانوذراتی با اندازه و مورفولوژی های مختلف بدست آمده است. نانوذرات با آنالیز xrd، طیف سنجی uv و اسپکتروسکوپی ft-ir مشخصه یابی شدند. و مورفولوژی آنها، توسط تصاویر sem تعیین شده و مورفولوژی نانوذرات سنتز شده با روش سونوشیمی صفحه ای شکل بوده درحالیکه با روش هیدروترمال و سل-ژل به ترتیب نانوذرات میله ای و کروی حاصل شده است. نانوذرات حاصله در ناحیه فرابنفش جذب و در ناحیه مرئی عبور خوبی نشان می دهند. نانوذرات تهیه شده به روش سل- ژل، بسیار ریز بوده و خلوص بالایی نشان می دهند. همچنین استفاده از امواج فراصوت در طی فرایند سنتز، نانوذرات یکنواختی ایجاد می کند. از نانوذرات سنتز شده، آشکارساز فرابنفش تهیه شد و اثر تغییر شرایط واکنش، روی پارامترهای آشکارسازی آنها بررسی گردید. آشکارسازهای فرابنفش ساخته شده در این پروژه، با یک روش ساده و اقتصادی ساخته شده اند که ساختار آنها فلز-نیمه هادی– فلز بوده و در آن از الکترودهای مس لایه نشانی شده روی زیرلایه فایبرگلاس استفاده شده است و نانوذرات سنتز شده، روی این زیرلایه قرار می گیرند. با اعمال بایاس خارجی به آشکارسازهای ساخته شده، جریان تاریکی و جریان تحت تابش نور فرابنفش اندازه گیری شد. مشخصه جریان – ولتاژ این آشکارسازها، خطی بوده و جریان تاریکی کمی دارند. سایر پارامترهای آشکارساز این نمونه ها مانند پاسخ دهی، دتکتیویته، بهره و حساسیت نیز محاسبه شده است. اشکارسازهای ساخته شده با نانوذرات سنتز شده به روش سل- ژل نتایج آشکارسازی بهتری نشان می دهند به عنوان مثال، پاسخ دهی (a/w)467/31، بهره 806/177 و حساسیت 94400 برای یکی از نمونه ها مشاهده شده است. سریعترین پاسخ دهی برای دتکتورهای ساخته شده از نانوذراتی که به روش هیدروترمال سنتز شده بودند، مشاهده شده است که این پاسخ حدود ms100 (زمان رسیدن به جریان اشباع) برای تعدادی از نمونه ها ثبت شده است.

در این کار پژوهشی تخریب آبی متیلن در حضور (آب اکسیژنه + التراسونیک) و (آب اکسیژنه + نانو ذرات اکسید روی + التراسونیک) مورد بررسی قرار گرفته است. از بررسی واکنش تخریب آبی متیلن در غلظتهای متفاوت آب اکسیژنه و نانو ذرات اکسید روی، درجه واکنش نسبت به هر یک از این واکنش دهنده ها تعیین شده است. در قسمت اول تخریب التراسونیکی آبی متیلن در حضور آب اکسیژنه در 11 و9 ،5= ph بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که فرآیند تخریب در 9 = ph سرعت بالاتری دارد. تخریب التراسونیکی آبی متیلن در غلضت های متفاوت از آب اکسیژنه بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که بالاترین سرعت تخریب در غلضت 02/0 مول بر لیتر به دست می آید. تخریب التراسونیکی آبی متیلن در حضور آب اکسیژنه در توانهای متفاوت 1690 الی 400 وات بررسی شده است. بررسی نتایج نشان می دهد که هرچه توان امواج التراسونیک بیشتر باشد، سرعت تخریب نیز افزایش می یابد. در مرحله دیگر نانو ذرات اکسید روی با استفاده از روش سونو شیمی در اندازه های متفاوت سنتز شده است. در ادامه، فرآیند تخریب التراسونیکی در 9 ph = در حضور آب اکسیژنه با غلظت اولیه 02/0 مول بر لیتر و در حضور نانو ذرات اکسید روی و همچنین از یک نمونه تجاری از نانو ذرات اکسید روی و نمونه بالک اکسید روی بررسی شده است. فرآیند تخریب در حضور نانو ذرات اکسید روی با غلظت های مختلف 1/0، 2/0، 3/0، 4/0 و 5/0 گرم بر لیتر انجام شده است. تخریب التراسونیکی آبی متیلن در حضور آب اکسیژنه و اکسید روی (بالک) در 9 ph = بررسی شده است که معادله سرعت به دست آمده به صورت زیر است: r = 0.0295[zno]0.118 [mb] 1 تخریب التراسونیکی آبی متیلن در حضور آب اکسیژنه و نانوذرات با نانوذرات تجاری در 9 ph = بررسی شده است که معادله سرعت به دست آمده به صورت زیر است: r = 0.0273 [zno]0.14 [mb] 1 تخریب التراسونیکی آبی متیلن در حضور آب اکسیژنه و نانوذرات با اندازه 70 نانومتر در 9 ph = بررسی شده است که معادله سرعت به دست آمده به صورت زیر است: r = 0.059[zno]0.169 [mb] 1 تخریب التراسونیکی آبی متیلن در حضور آب اکسیژنه و نانوذرات با اندازه 37 نانومتر در 9 ph = بررسی شده است که معادله سرعت به دست آمده به صورت زیر است: r = 0.0728[zno]0.2 [mb] 1 سرعت تخریب التراسونیکی در حضور نانو ذرات سنتز شده بیشتر از سرعت تخریب با نمونه های دیگر است. همچنین مشاهده می شود که با کاهش اندازه نانو ذرات سرعت فرآیند تخریب التراسونیکی آبی متیلن افزایش می یابد.

در کولرها و چیلرهای صنعتی از ترکیبی به نام سیال کار جهت سرمایش استفاده می شود. اغلب از ترکیب libr+h2o یاlicl+h2o به عنوان سیال کار استفاده می شود. این ترکیبات در سیستم های سرمایشی باعث ایجاد مشکلاتی از قبیل خوردگی, تشکیل رسوب, تبلوروغیره... می شوند. جهت برطرف کردن این مشکلات روش های مختلفی ابداع شده است که یکی از این روش ها افزودن مایعات یونی به ترکیبات فوق می باشد. به همین منظور ما اثر مایع یونی 1-بوتیل-3-متیل-ایمیدازولیوم کلراید را برروی خواص ترمودینامیکی و انتقالی محلول های آبی لیتیم برمید مطالعه کردیم. در این پروژه، دانسیته، سرعت صوت، ضرایب اسمزی، فعالیت و ویسکوزیته سیستم های مذکور در دماهای مختلف و در محدوده غلظتی گسترده اندازه گیری شده اند.. با استفاده از داده های دانسیته و سرعت صوت، حجم مولی ظاهری و تراکم پذیری مولی ظاهری سیستم های سه تایی مایع یونی با نمک محاسبه شده اند. وابستگی غلظتی این کمیتها در ناحیه رقیق با معادله ردلیش – مایر مدلسازی شده و مقادیر حجم مولی ظاهری و تراکم پذیری مولی ظاهری در رقت بی نهایت تعیین گردیده اند. در ادامه، داده های ویسکوزیته در نواحی رقیق و کل ناحیه غلظتی برازش شده اند. از برازش داده های ویسکوزیته در ناحیه رقیق با مدل جونز- دل، ضریب b جونز - دل بدست می آید که نشان دهنده برهم کنشهای یون- حلال می باشد. داده های ضریب اسمزی و فعالیت برای سیستم های آبی دوتایی و سه تایی مذکور با استفاده از روش ایزوپیستیک محاسبه شده اند. از روی داده های فعالیت، فشاربخار و ضریب فعالیت نیز محاسبه شده است. داده های ضریب اسمزی سیستم های دوتایی بطور موفقیت آمیزی با مدل پیتزر و مدل پیتزر- آرچر برازش شده اند. در مورد سیستم های سه تایی برای برازش داده های ضریب اسمزی از مدل الکترولیت خنثی اسکچرد استفاده شده است که این مدل کارایی بسیار خوبی در برازش داده های ضریب اسمزی سیستم های مورد مطالعه دارد. همچنین ضرایب فعالیت مایع یونی و نمکهای مورد مطالعه در سیستمهای سه تایی با استفاده از روش اسکچرد محاسبه شده است.

مطالعه تجربی و تئوری خواص فیزیکوشیمیایی، انتقالی و رئولوژیکی سیستمهای حاوی الکترولیتها، پلیمرها و نانوذرات از اهمیت صنعتی وتجارتی ویژه ای برخوردار می باشد؛ طراحی فرآیندهای صنعتی دربرگیرنده نانوسیالها و محلولهای الکترولیتی و پلیمری به دانش تجربی و تئوری حاصل شده از اندازه گیری کمیتهای ترمودینامیکی، انتقالی و رئولوژیکی و مدلسازی این کمیتها وابسته می باشد. ضرایب فعالیت، دانسیته، سرعت صوت، ویسکوزیته و کمیتهای وابسته به آنها می توانند انحراف از حالت ایده آل محلولها و نانوسیالها را نشان دهند و برهمکنشهای موجود در درون محلولها و نانوسیالها را آشکار کنند. در منابع علمی داده های تجربی زیادی برای محلولهای الکترولیتی و پلیمری گزارش شده است؛ مدلها و تئوریهای زیادی نیز برای برازش کمیتهای ترمودینامیکی و ویسکوزیته محلولهای الکترولیتی و پلیمری پیشنهاد شده است ولی در برخی موارد به ویژه در غلظتهای بالا جرمهای مولکولی بزرگ و یا در حضور الکترولیتهای چند ظرفیتی کارآیی خوبی از این مدلها مشاهده نمی شود. هدف اصلی پروژه حاضر، دستیابی به مدل جدید برای برازش و پیش بینی خواص ترمودینامیکی، انتقالی و رئولوژیکی سیستمهای حاوی الکترولیتها، پلیمرها و نانوذرات و سیستمهای حاصل از ترکیب این مواد با کارآیی خوب می باشد. بدین منظور این پروژه در مراحل مختلف انجام گرفت؛ کارآیی مدلهای موجود در برازش و پیش بینی خواص ترمودینامیکی و انتقالی سیستمهای مختلف ارزیابی شد و در هر مرحله معادله جدیدی برای بهبود کارآیی مدلهای قبلی پیشنهاد گردید و در پایان مدل جدیدی با اصلاح نقطه ضعف مدلهای قبلی ارائه گردید و کارآیی آن با مدلهای موجود مقایسه شد. جزئیات مراحل انجام پروژه و هدف هر مرحله به شرح زیر می باشد: ? کارآیی مدلهای eyring-electrolyte-nrtl، eyring-electrolyte-wilson و eyring-electrolyte-mnrtl در برازش ویسکوزیته محلولهای سه تایی حاوی الکترولیت بررسی گردید به دلیل پیچیدگی کاربرد مدلهای مذکور معادله جدید نمایی برای برازش ویسکوزیته محلولهای حاوی چندین الکترولیت ارائه گردید و در مقایسه با مدلهای مذکور عملکرد عالی از این معادله نمایی مشاهده گردید. مدلی با کارآیی خوب نیز برای پیش بینی ویسکوزیته محلولهای حاوی چندین الکترولیت بر پایه روش آرنیوس ارائه گردید به طوری که ویسکوزیته محلولهای حاوی چندین الکترولیت بدون اندازه گیری کمیت مورد نظر فقط با در دست داشتن ویسکوزیته محلولهای دوتایی با موفقیت پیش بینی شد. ? مدلهایی بر پایه مفهوم ترکیب موضعی چن و همکارانش برای برازش خواص ترمودینامیکی و رئولوژیکی محلولهای حاوی الکترولیتها، پلیمرها و نانوسیالها ارائه گردید و با موفقیت در برازش ضرایب فعالیت و ویسکوزیته محلولهای حاوی الکترولیتها و پلیمرها و خواص رئولوژیکی نانوسیالها مورد استفاده قرار گرفت. ? ? نانوسیالهایی از پخش نانوذرات fe3o4 و zno در سیال پایه پلی اتیلن گلیکول تهیه گردید؛ پایداری این نانوسیالها با استفاده از طیف سنجی مرئی-ماوراءبنفش مورد بررسی قرار گرفت؛ توزیع اندازه نانوذرات توسط طیف سنجی همبستگی فوتون (روش تفرق نور پویا) و لیزر آنالیز اندازه ذره مورد بررسی قرار گرفت. خواص حجمی و رئولوژیکی نانوسیالهای حاصل از پخش fe3o4 و zno در پلیمر پلی اتیلن گلیکول در دماها و غلظتهای مختلف اندازه گیری شد. ویسکوزیته و رفتار جاری شدن در سرعتهای برشی، غلظتها و دماهای مختلف مورد بررسی قرار گرفت. خواص رئولوژیکی نانوسیال حاوی نانوذرات fe3o4 نیز تحت تاثیر میدان مغناطیسی بررسی گردید. از نتایج حاصل شده حجم مولی مازاد و ضریب تراکم پذیری نانوسیالها و بعد فراکتال نانوذرات محاسبه گردید و از رفتار این کمیتها با دما و غلظت اطلاعات ارزنده ای در مورد رخدادهای درون نانوسیالها بدست آمد.

آمیخته سازی پلیمرها یکی از مهمترین راه حل های جاری برای توسعه مواد پلیمری جدید می باشد. آمیخته های پلیمری اغلب ترکیبی از خواص پلیمرها نمایش می دهند که بهتر از خواص هر یک از اجزای پلیمری خالص می باشد. این روش خیلی مقرون به صرفه تر از اصلاح شیمیایی برای بهینه ساختن خواص پلیمرها می باشد. برخی از ویژگیهای آمیخته مانند خواص مکانیکی و رفتار تخریبی را می توان با انتخاب مناسب جزء دوم اصلاح کرد. به این معنی که خواص نهایی آمیخته تنها به ترکیب شیمیایی آن بستگی ندارد بلکه وابسته به ویژگیهای فیزیکی آن نیز می باشد، ویژگیهایی چون دمای انتقال شیشه ای، بلورینگی و مورفولوژی که پی آمد مستقیم امتزاج پذیری بین اجزای آمیخته می باشد. ادامه ی چکیده : در این کار پژوهشی سیستم پلی (وینیل الکل) و پلی (وینیل پایرولیدون) بررسی شد. هدف ما از این کار پژوهشی تهیه و توصیف ساختار، خواص حرارتی، شناسایی برهمکنش ها و بررسی امتزاج پذیری آمیخته های پلی (وینیل الکل)/پلی (وینیل پایرولیدون) می-باشد. برای این منظور آمیخته هایی با ترکیبهای مختلف تهیه و امتزاج پذیری آمیخته ها با سه روش پراش پرتو ایکس (xrd)، کالریمتری پویشی تفاضلی (dsc) و طیف سنجی زیر قرمز تبدیل فوریه (ftir) بررسی شد. از پراش پرتو ایکس برای بررسی بلورینگی آمیخته ها استفاده شد. پارامتر برهمکنش پلیمر-پلیمر ( ) طبق روش نزول نقطه ی ذوب و با استفاده از کالریمتری پویشی تفاضلی محاسبه گردید، و برهمکنشهای ویژه محتمل در آمیخته ها با طیف-سنجی زیر قرمز تبدیل فوریه آنالیز گردید. نتایج نشان می دهند که پلی (وینیل الکل) (pva) و پلی (وینیل پایرولیدون) (pvp) در ترکیبهای مختلف امتزاج پذیری زیادی دارند. طیفهای xrd نمونه های آمیخته حاوی 25% وزنی و کمتر از pva بیانگر این مطلب هستند که ساختار نیمه بلوری پلی (وینیل الکل) شدیداً تخریب می شود، برای نمونه های 50% و بیشتر ازpvp، پیکهای بی نظم هاله مانند مربوط به pvp خالص آشکار می شوند و ساختار نیمه بلوری pva به کلی تخریب می شود. آنالیز کاهش دمای ذوب بر اساس پیک ذوب پلی (وینیل الکل) برای محاسبه ی پارامتر برهمکنش انجام شد، . مقدار منفی این پارامتر امتزاج پذیری ترمودینامیکی را تأیید می کند. امتزاج پذیری آمیخته های پلی (وینیل الکل)/پلی (وینیل پایرولیدون) ناشی از برهمکنشهای میان گروههای هیدروکسیل و کربونیل از پلی (وینیل الکل) و پلی (وینیل پایرولیدون) می باشد. بررسی های ftir نشان دهنده ی وجود برهمکنشهایی از نوع پیوند هیدروژنی میان اجزای پلیمری می باشد.

داده های تعادلمایع- مایعسیستم هایpegdmen + na2c6h6o7+ h2o با جرم های ملکولی مختلف(2000،500،250) و pegdme2000 + naoh+ h2oدر دماهای 25، ، 35 و ?c 45بهدستآمد. پارامترهای یکمعادلهغیرخطی جدیدومعادلهمرچاکبهصورت یکتابعخطی ازدمابهفرم(t - t0) k تغییر داده شد داده های باینودال با معادلههای حاصل برازش شد. به این نتیجه رسیدیم که معادله تجربی غیر خطی نتایج بهتری را در برازش داده های باینودال ارائه می دهد. همچنین معادله سستسچینو، معادلات اتمر توبیاس و بنکرافت، معادله اسموتیک ویریال، مدل nrtl توسعه یافتهو مدل nrtlاصلاح شده،مدل wilson توسعه یافته و مدل wilson اصلاح شدهبرای برازش و پیش بینی داده های خطوط ارتباطی به کار گرفته شدند. نتایج نشان می دهد که برخی معادلات از کارایی مناسبی برخوردار هستند. به خصوص معادله وابسته به دمای ستسچینو که تنها با دو پارامتر توانسته است داده های خطوط ارتباطی را برازش نماید. همچنین نتایج نشان داد که توانایی معادله ستسچینو (تنها با دو پارامتر آزاد) در پیش بینی داده های خطوط ارتباطی در محدوده دمایی 25 تا ?c 45 بسیار بهتر از سایر معادلات به کار گرفته شده است. به علاوه انرژی آزاد cloud point برای سیستم های مورد مطالعه در این پروژه و برخیکارهای قبلی انجام گرفته بر روی پلیمر pegdme2000 محاسبه شد. داده های حاصل نشانمی دهد که افزایش آنتروپی نیروی پیش برنده تشکیل سیستم دو فازی آبی در موارد مطالعه شده می باشد. همچنین انرژی آزاد جدایی فازها برای نشان دادن قدرت نمک زدایی نمک های با آنیون های متفاوت مورد استفاده قرار گرفت. به این نتیجه رسیدیم که نتایج در تطابق با نتایج گزارش شده قبلی است و نشان می دهد که نمک زدایی بهتر پلیمرpegdme2000زمانی مشاهده می شود که کاتیون ها و آنیون های نمک تشکیل دهنده دارای مقادیر انرژی آزاد آبپوشی منفی تر باشند.

محلولهای پلیمری به دلیل اهمیت صنعتی، تجاری و کاربردهای فراوانی که دارند بسیار مورد توجه می باشند و فناوری نانو که تکنولوژی قرن محسوب می گردند با حضور نانوذرات انقلاب عظیمی را در صنعت و تجارت ایجاد کرده اند. بدلیل اهمیت پلیمرها، نانوسیالات و استفاده روز افزون آنها در صنایع نیاز به طراحی فرایندهای صنعتی که دربرگیرنده محلولهای پلیمری و نانوسیالات باشد بسیار ضروری می باشد و از اهمیت بالایی برخوردار است؛ و در اینجا است که اهمیت مطالعات تجربی و تئوری خواص فیزیکوشیمیایی، انتقالی و رئولوژیکی سیستم های حاوی پلیمرها و نانوسیالات و آنچه درون سیستم نانوسوسپانسیون اتفاق می افتد اهمیت و ارزش خودرا نشان می دهند. با مطالعه تجربی و تئوری در مورد خصوصیاتی از قبیل دانسیته، ویسکوزیته، سرعت صوت می توان اطلاعاتی در مورد آنچه که درون این سیستم ها می گذرد و برهمکنشهای درون سیستم ها بدست آورد و کارایی انواع مدلهای ترمودینامیکی را روی این سیستم های پلیمری و نانوسیالات بررسی کرد. تاکنون مطالعات و مدلهایی که برای برازش کمیت های ترمودینامیکی و ویسکوزیته محلولهای پلیمری و نانوسیالات بررسی شده اند، اغلب برای ناحیه غلظتی غلیظ می باشد و کمتر مطالعاتی در زمینه ترمودینامیک نانوسیالات در ناحیه رقیق غلظتی انجام گرفته است. در پروژه حاضر سیستمهای شامل نانوسیال بر پایه پلیمری مورد بررسی قرار گرفت و خصوصیات، رفتار ترمودینامیکی و رئولوژیکی منحصر به فرد این سیستم های نانوسوسپانسیون و برهمکنشهای موجود در این سیستمها مورد مطالعه قرار گرفت. در این کار پژوهشی سعی بر این است که سیستمهایی از نانوسیالات با پایداری و کارایی بالا تهیه گردند تا قابل استفاده در صنایع باشد و عملکرد خوب و کارایی بالای این سیستم های نانوسیالات بر پایه پلیمری با برازش خصوصیات ترمودینامیکی و رئولوژیکی توسط مدلهای ترمودینامیکی ارائه می گردد. در این کار پژوهشی خواص حجمی مانند دانسیته، سرعت صوت و خواص رئولوژیکی و پایداری نانوسیالهای حاوی از پخش نانوذره zno در سیال پایه پلیمری پلی پروپیلن گلیکول و پلی وینیل پیرولیدون در دماها و غلظت های مختلف اندازه گیری گردید. ویسکوزیته و رفتار جاری شدن نانوسیالهای مذکور در سرعت های برشی و دماهای مختلف مورد بررسی قرار گرفت.از رفتار این کمیت ها با دما و غلظت اطلاعات ارزنده ای در مورد رخدادهای درون نانوسیالها بدست آمد.

فرایند سولفورزدایی بسیاری از ترکیبات گوگردی آروماتیک از مواد نفتی بسیار سخت بوده و نیازمند دما و فشارهای بالا است که در هر دو مورد باعث غیر فعال شدن کاتالیست کاهش عدد اوکتان سوخت ها و... می شود. به همین منظور در سال های اخیر تکنیک های دیگری به غیر از هیدروسولفورزدایی بسط و توسعه داده شده اند که از این میان به سولفورزدایی استخراجی توجه ویژه ای شده است و مایعات یونی به عنوان حلال های نوین و سبز برای چنین استخراجی به کار رفته است. بنابراین در سال های اخیر مدل های سوختی شامل هیدروکربن های آلیفاتیک زنجیری و حلقوی( آلکان ها سیکلو آلکان ها) و هیدروکربن های آروماتیک (تولوئن، بنزن،...) و .... + ترکیبات گوگردی آروماتیک و آلیفاتیک( تیوفن، بنزوتیوفن، دی بنزوتیوفن و ...) شبیه سازی شده و از مایعات یونی در جهت استخراج ترکیبات گوگردی استفاده شده است. اما? حذف و استخراج چنین ترکیبات گوگردی از مدل های سوختی نیازمند شناخت برهمکنش های موجود و تعیین خواص ترمودینامیکی چنین سیستم هایی است. بدین منظور در پروژه ی حاضر خواص ترمودینامیکی همچون خواص حجمی خواص صوتی و خواص شکست سنجی( nd ، rd) برای محلول های دو تایی تیوفن+ n- هگزان؛ تولوئن؛ استو نیتریل؛ سیکلوهگزان و تتراهیدروفوران در ناحیه ی رقیق حدود (m = 0.03- 0.18 mol.kg-1) دماهای مختلف t=293.15-308.15 k و محلول های سه تایی حاصل از افزایش مایعات یونی به چنین سیستم هایی همچون [emim]etso4؛[bmim]cl؛, [bmim]pf6 [bmim]bf4؛ [mmim]meso4 ؛ [hmim]br؛ [bmim]br که همگی در آزمایشگاه کالریمتری، سنتز خالص سازی و شناسایی شده اند اندازه گیری شده است. در بررسی های انجام شده اثر دما، غلظت مایع یونی، طول زنجیر آلکیل، مایع یونی، اندازه ی آنیون مایع یونی، نوع مایع یونی، نوع حلال آلی و اثر همزمان اندازه ی آنیون و کاتیون مایع یونی روی این خواص ترمودینامیکی مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج بدست آمده نشان می دهند که با افزایش طول زنجیر آلکیل با بزرگتر شدن اندازه ی آنیون با افزایش دما و غلظت مایع یونی از میزان برهمکنش های تیوفن- تیوفن کاسته شده و بر میزان برهمکنش های تیوفن- مایع یونی افزوده می شود. در نتیجه مایعات یونی با چنین ویژگیهایی حلال های مناسبی برای استخراج تیوفن از ترکیبات نفتی به شمار می روند. همچنین در مدل سوختی حاوی سیکلو آلکان همچون تیوفن+ سیکلوهگزان مایع یونی [bmim]pf6 قدرت استخراج بیشتری داشته و از میزان برهمکنش زیادتری با تیوفن برخوردار ادامه ی چکیده ی پایاننامه است. برای مدل سوختی تیوفن+ تولوئن مایع یونی [hmim]br می تواند توانایی بهتری برای حذف و استخراج تیوفن از مدل سوختی به نمایش گذارد و در مدل تیوفن+ n- هگزان مایع یونی [bmim]bf4 از عملکرد استخراجی بهتری برخوردار است. همچنین نتایج نشان می دهند که با بزرگتر شدن همزمان اندازه ی کاتیون و آنیون مایع یونی بر میزان برهمکنش های تیوفن- مایع یونی افزوده شده و قدرت جداسازی افزایش می یابد. در سیستم های حاوی تیوفن و [emim]etso4 یا [hmim]br نیز تولوئن نقش موثرتری در جداسازی تیوفن توسط مایع یونی نسبت به سیکلوهگزان و n- هگزان ایفا می کند. در مورد سیستم های دوتایی شامل تیوفن+ سیکلوهگزان؛ تولوئن؛ تتراهیدروفوران؛ استو نیتریل و n- هگزان با افزایش دما از میزان برهمکنش های تیوفن- تیوفن کاسته شده و بر میزان برهمکنش های تیوفن- حلال افزوده می شود.

با توجه به خواص منحصر به فرد مایعات یونی مانند پایداری حرارتی و شیمیایی، فشار بخار پایین، نقطه ذوب نزدیک دمای اتاق، هدایت الکتریکی بالا و کاربرد مایعات یونی به عنوان حلال های سبز در فرآیندهای مختلف از جمله استخراج ، جداسازی، سنتز، کاتالیزوری، جذب سطحی نیاز به مطالعه جامع و سیستماتیک می باشد. بنابراین در این پایان نامه به بررسی خواص انتقالی مایعات یونی در دماهای مختلف پرداخته شده است. ویسکوزیته و هدایت مولی برخی از مایعات یونی برپایه ایمیدازولیوم اندازه گیری شده است. با استفاده از داده های اندازه گیری شده، ضرایب b ویسکوزیته، هدایت مولی حدی مایع یونی، ثابت تجمع یونی،پارامتر فاصله، هدایت مولی حدی یون ها، ضرایب نفوذ یونها،کمیت های ترمودینامیکی مانندمانندδg0 ، δs0 و δh0 محاسبه شده است. این پارامترها و کمیت ها جهت تفسیر اثر طول زنجیرآلکیل مایعات یونی، اثر اندازه آنیون، اثردما، روی برهمکنش های یون-یون، یون- حلال،ساختار حلال و غیره استفاده شده است. از معادله ویسکومتری جونز-دول برای تفسیر داده های ویسکوزیته و از معادلات مختلف هدایت سنجی نظیر مدل شیمیایی غلظت های کم،مدل شدلوسکی، مدل لی-ویتن،مدل فرناندز-پرینی برای مطالعه رفتار هدایت الکتریکی محلول های آبی مایعات یونی مورد مطالعه، به کار برده شده اند و کارایی این مدل ها بر روی سیستم های شامل مایع یونی مورد بحث قرار گرفته است. مقادیر ضرایبb ویسکوزیته برای محلول های آبی مایعات یونی مورد مطالعه در دماهای مختلف مثبت بدست آمده اند که نشان دهنده برهم کنشهای قوی یون-حلال می باشد. مقادیر منفی(db/dt) نشان دهنده این است که مایعات یونی در آب به عنوان ساختارساز عمل کرده اند. محاسبات هدایت سنجی نشان داده است که مقادیرka با افزایش دما افزایش یافته است. به عبارتی دیگر تشکیل جفت یون در محلول های آبی مایع یونی فرایندی گرماگیر است. از مقایسه بین مدل های مختلف، میتوان نتیجه گرفت که مدل فرناندز-پرینی عملکرد بهتری برای محاسبه پارامتر فاصله، مدل لی-ویتن کارایی مناسبی برای برازش داده های هدایت مولی در ناحیه بسیار رقیق و مدل شدلوسکی به دلیل داشتن انحراف استاندارد کمتر کارایی بهتری نسبت به سایر مدل ها، در کل محدوده غلظتی از خود نشان داده است.

پلی الکترولیت ها کاربردهای فراوانی را در زمینه های مختلف از جمله تصفیه آب، اصلاح سطح، پایدار کننده پراکندگی و غیره دارند. پلی الکترولیت ها پلیمر هایی حاوی گروه های قابل یونش می باشند. به دلیل یونش گروه های یونی پلی الکترولیت ها رفتار متفاوتی را نسبت به پلیمرهای خنثی از خود نشان می دهند. به عنوان مثال ویسکوزیته کاهیده آن ها با کاهش غلظت به صورت غیر خطی افزایش می یابد در نتیجه برآورد ویسکوزیته ذاتی توسط معادلاتی مثل هاگینز، شولتز-بلاشک و غیره که برای پلیمرهای خنثی ارائه شده است امکان پذیر نمی باشد. بنابراین اغلب، مطالعات ویسکومتری پلی-الکترولیت ها در محلول های الکترولیت ها انجام می شود. در این پایان نامه ویسکوزیته ذاتی پلی آکریلیک اسید در محلول های آبی سدیم سولفات و پتاسیم سولفات مورد مطالعه قرار گرفته است. ابتدا دانسیته و زمان ریزش محلول های پلی آکریلیک اسید را اندازه گیری کرده و از این داده ها ویسکوزیته محلول های مذکور محاسبه گردید. از وابستگی ویسکوزیته محلول های پلی آکریلیک اسید به دما انرژی فعالسازی جاری شدن محاسبه شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که با افزایش غلظت پلی آکریلیک اسید انرژی فعالسازی ذاتی کاهش می یابد. این ویژگی مختص محلول هایی می باشد که با افزایش دما کیفیت ترمودینامیکی حلال بهتر می شود. انرژی-های فعالسازی به دست آمده توسط معادله ای مناسب بر حسب غلظت پلی آکریلیک اسید برازش شده است. برای ارزیابی ویسکوزیته ذاتی از معادلات فوس، فدورس و ولف استفاده شده است. نتایج به دست آمده سازگاری خوبی با معادله ولف نسبت به دو معادله دیگر دارد. نتایج به دست آمده نشان می دهند که با افزایش غلظت الکترولیت ویسکوزیته ذاتی کاهش می یابد. زیرا با افزایش الکترولیت، کاتیون ها اثر پوششی برای گروه های یونی موجود در زنجیر پلی آکریلیک اسید ایجاد می کنند. در نتیجه از دافعه گروه های یونی روی پلی الکترولیت کاسته شده و شعاع پیچه کاهش یافته که در نتیجه ویسکوزیته ذاتی کاهش می یابد. نتایج به دست آمده همچنین نشان می دهند که سدیم سولفات نسبت به پتاسیم سولفات اثر پوششی بیشتری از خود نشان می دهد و در نتیجه ویسکوزیته ذاتی در حضور نمک سدیم سولفات کمتر از پتاسیم سولفات می باشد.

: در زمینه داروسازی، یافتن حلال مناسب برای داروها، به منظور افزایش حلالیت آنها، ونیز افزایش کاربرد داروها برای انسان، یکی از دغدغه¬های بسیار مهم به شمار می¬رود. در سال¬های اخیر از مایعات یونی به عنوان حلال، برای استخراج، جداسازی و بسیاری مسائل دیگر در صنعت داروسازی استفاده شده است. علیرغم اهمیت و گسترش کاربرد مایعات یونی در صنایع داروسازی، مطالعات ترمودینامیکی برای سیستم¬های شامل دارو و مایعات یونی صورت نگرفته است. لذا در این پروژه به مطالعه ترمودینامیکی برخی داروهای کم محلول در آب در حضور برخی مایعات یونی پرداخته شده است. شناخت برهمکنش¬های موجود و تعیین خواص ترمودینامیکی سیستم¬های شامل دارو در حضور یک مایع یونی می¬تواند در تعیین حلالیت داروها مفید باشد. خواص ترمودینامیکی، همچون خواص حجمی(مانند حجم مولی ظاهری،vφ٬ حجم مولی ظاهری استاندارد، v0φ و غیره) ٬ خواص صوتی(مانند تراکم¬پذیری مولی ظاهری، κφ٬ تراکم¬پذیری مولی جزئی، κ0φ) و خواص هدایت¬سنجی مانند (هدایت مولی در رقت بینهایت، ، ثابت تجمع یونی، ، و...) برای محلول های دو تایی (آب + استامینوفن)، (آب + سفازولین سدیم) و ( آب + سفتریاکسون سدیم) و سیستم¬های سه¬تایی ( آب + استامینوفن + مایع یونی)، ( آب + سفازولین سدیم + مایع یونی) و (آّب + سفتریاکسون سدیم + مایع یونی) در غلظت¬های مختلف مایع یونی و در دماهای t=(293.15,298.18,303.15,308.15) k ، تعیین شد. در این کار از مایعات یونی مختلف همچون [bmim]cl; [bmim]bf4؛ [omim]br ؛ [hmim]br؛ [bmim]br استفاده شده است. در بررسی های انجام شده٬ اثر دما٬ غلظت مایع یونی٬ طول زنجیر آلکیل مایع یونی و اندازه¬ی آنیون مایع یونی روی این خواص ترمودینامیکی مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج بدست آمده نشان می¬دهند که با افزایش طول زنجیر آلکیل٬ بزرگتر شدن اندازه¬ی آنیون٬ افزایش دما و غلظت مایع یونی٬ از میزان برهمکنش¬های دارو- دارو کاسته شده و بر میزان برهمکنش¬های دارو- مایع یونی افزوده می¬شود. در نتیجه٬ مایعات یونی با چنین ویژگی¬هایی٬ حلال¬های مناسبی برای افزایش حلالیت دارو به شمار می¬روند.

خواص محلول های پلیمری توسط مشخصات اساسی مولکولی پلیمر مانند: جرم مولکولی، ویسکوزیته ذاتی و ساختار شیمیایی آن بستگی دارند. علم وابستگی برهمکنش های پلیمر- حلال روی کیفیت ترمودینامیکی حلال برای یک پلیمر به منظور بررسی ویژگی های پلیمرها و محلول هایشان بسیار مهم می باشد، بطوریکه وقتی پلیمری در داخل حلالی حل می شود بطور معمول انبساط یافته و تشکیل پیچه های کروی می دهد. در محلول های رقیق زنجیرهای پلیمری از همدیگر جدا هستند و بنابراین حجم هیدرو دینامیکی هر پیچه پلیمری شامل یک مولکول پلیمری بوده که بوسیله توده ی بزرگی از حلال احاطه شده است

جهت گسترش کاربرد و فهم بهتر از مایعات یونی در زمینه های مختلف علمی و صنعتی، داده های خواص ترمودینامیکی مانند خواص حجمی آن ها چه به صورت خالص و چه در کنار سایر حلال ها از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است. از سوی دیگر وجود تعداد بسیار زیاد مایعات یونی با ساختارهای متنوع سبب شده است که نتوان خواص ترمودینامیکی آن ها را به دلیل هزینه بالا و صرف زمان زیاد با روش های تجربی اندازه گیری نمود. لذا با استفاده از روش های محاسباتی نظیر شبیه سازی دینامیک مولکولی می توان برخی از خواص ترمودینامیکی آن ها را محاسبه و نتایج حاصله را با داده های تجربی مدل سازی نمود. شبیه سازی دینامیک مولکولی روشی مناسب برای مدل سازی میکروسکوپی در مقیاس اتمی و مولکولی است و در علوم مختلف کاربرد فراوان دارد. در این پژوهش، خواص حجمی مایع یونی1- بوتیل 3- متیل ایمیدازولیوم هگزا فلوئورو فسفات، استونیتریل و مخلوط آن ها با استفاده از روش شبیه سازی دینامیک مولکولی و قوانین ترکیبی سه گانه در شرایط دمایی و محیطی مختلف بررسی شده و قابلیت این روش در پیش بینی این خواص ارزیابی خواهد شد. نتایج حاصل از آن با داده های تجربی تطبیق داده می شود تا میزان صحت مدل شبیه سازی شده تعیین گردد.