در این پایان نامه ذخیره سازی الکتروشیمیایی گاز هیدروژن در نانولوله های چند دیواره مورد بررسی قرار گرفت و در این راستا جهت افزایش تخلخل و ایجاد فضاهای بیشتر نانوذرات نیکل و پلاتین به روش رسوبگذاری الکتروشیمیایی روی سطح نانولوله های کربنی رسوب داده شدند. همچنین به روش electroless deposition نیز نانوذرات نیکل روی سطح نانولوله های کربنی چند دیواره رسوب داده شدند و اثر الکتروکاتالیستی این نانوذرات بر روی رفتار الکترود بررسی گردید. جهت بررسی ذخیره سازی الکتروشیمیایی گاز هیدروژن از یک سیستم سه الکترودی، که شامل الکترود کار (ماده نانوکامپوزیتی)، کمکی (فلز پلاتین) و مرجع (نقره-کلرید نقره) است استفاده گردید. - همچنین در این پایان نامه از یک ماده رزین پلیمری جهت ساخت الکترود استفاده شد. جهت تهیه ماده الکترودی، این ماده با نانولوله های کربنی چند دیواره به نسبت70-40 درصد وزنی مخلوط گردید. برتری این ماده نسبت به ماده های استفاده شده در تحقیقات حفظ طول عمر مفید و ظرفیت جذب بالای آن می باشد. - طبق بررسی های صورت گرفته، جریان های جذب و واجذب گاز هیدروژن در مقایسه با تحقیقات انجام شده در این زمینه افزایش چشمگیری داشته است. - طبق نتایج به دست آمده، رسوب نانوذرات نیکل و پلاتین سبب بهبود عملکرد الکترود شده و در شدت جریان های جذب و واجذب گاز هیدروژن افزایش قابل ملاحظه ای مشاهده گردید. - رسوب نانوذرات نیکل به روش electroless deposition نیز سبب بهبود شدت جریان های جذب و واجذب گاز هیدروژن گردید. این امر دلیلی بر رفتار الکتروکاتالیستی نانوذرات نیکل روی سطح الکترود می باشد. - تصاویر tem گرفته شده، بیانگر توزیع یکنواخت نانوذرات نیکل روی سطح نانولوله های کربنی چند دیواره است. - با توجه به بررسی های انجام گرفته مکانیسم واکنش های انجام شده در الکترولیت و روی سطح الکترود در حین جذب و واجذب به دست آمد. طبق ولتاموگرام های به دست آمده، فرآیند جذب از مکانیسم جذبی و فرآیند واجذب از مکانیسم نفوذی پیروی می کند. - جهت بررسی دقیق تر رفتار الکترود، تکنیک طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی مورد استفاده قرار گرفت. - سطح فعال و ضریب نفوذ گاز هیدروژن نیز با استفاده از معادله کاترل محاسبه گردید. همچنین ضریب نفوذ گاز هیدروژن در الکترود حاوی نانوذرات نیکل محاسبه گردید.

مسائل ایجاد شده ناشی از تشکیل رسوبات جامد(واکس و آسفالتین) مانند کاهش نرخ تولید، افزایش توان مورد نیاز برای دستگاه ها، مسدود شدن خطوط لوله از جمله مشکلات تولید و انتقال هیدروکربن های سنگین می باشد. جهت رفع این مشکل در این پایان نامه به مطالعه یک مدل مولکولی-ترمودینامیکی برای پیش بینی دمای تشکیل واکس و مقدار آن پرداخته شده است. دراین راستا مکانیک کوانتومی و ترمودینامیک آماری برای پیش بینی نیروهای بین مولکولی واکس به کار گرفته شده است. در این مطالعه مولکول های نرمال پارافین 30c - 20c و 10 c به عنوان مولکول های واکس در نظر گرفته شده است. نمودارهای بر هم کنش بین مولکولی آنها بر حسب فاصله به دست آمده است. با درنظر گرفتن پتانسیل لنارد-جونز به عنوان مدل پتانسیل ضرایب دوم ویریال برای این مولکول ها به دست آمده است. ثوابت معادله حالت pr با استفاده از بر هم کنش مولکولی و ضریب دوم ویریال به دست آمده است. در نهایت، یک مدل ترمودینامیکی که شامل محاسبات تعادل جامد-مایع برای پیش بینی دمای تشکیل واکس و کسر مولی تمام اجزا در دماهای مختلف انجام شده است. برای بررسی صحت مدل پیشنهادی، نتایج حاصل از مدل با داده های تجربی مقایسه شده و تطبیق خوبی مشاهده شده است.

در این پایان نامه، طراحی ماژول و ساخت فیلتر نانولوله کربنی جهت جداسازی یون کلر مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور ساخت فیلتر نانولوله کربنی، یک پایه از جنس آلفا آلومینا جهت تامین مقاومت مکانیکی به روش پرس کردن ساخته شده است. در این روش، به منظور شکل دهی پودر آماده شده آلفا آلومینا از قالب مخصوصی استفاده شده که باعث به وجود آمدن صفحاتی دایره ای شکل می گردد. پس از شکل دهی پودر، دیسک های آلومینا جهت انجام عملیات تفجوشی درون کوره قرار داده می شوند. در مرحله بعد، نانولوله کربنی به عنوان لایه جداسازی از طریق روش پوشش دهی چرخشی روی دیسک پوشش داده می شود. به منظور انجام آزمایش های جداسازی، ماژولی طراحی گردید که توسط واشرهای حلقه ای آب بندی شده است. در این پایلوت، از گاز نیتروژن به عنوان نیروی محرکه عبور مایع از غشا استفاده گردید.

در این پایان نامه، نانو ذرات اکسید مس به دو روش رسوب دهی و آلکوترمال سنتز و برای بررسی مشخصات نانو ذرات اکسید مس، از psa ، xrd، sem و uv–visible استفاده شد. برای تولید نانوذرات با اندازه یکنواخت، شرایط آزمایشگاهی برای روش رسوب دهی دمای بهینه ?c78 و روش الکوترمال دمای بهینه ?c180 تنظیم شده است. بر اساس نتایج، اندازه میانگین نانو ذرات برای روش رسوب دهی و آلکوترمال بترتیب 4 و 70 نانومتر بود. نانو ذرات اکسید مس بوسیله دماهای واکنشی متفاوت، با شکل های مختلفی مانند گلوله نخی، نانو سیمی، چرخ دنده ای و نانو سیم های کشیده سنتز شده اند. بیشترین مقدار مساحت سطحی برابر با m2/g 7/143 است که مساحت سطحی قابل ملاحظه ای هست. همچنین در این تحقیق، کاراییctab, pvp, sds و tx-10به عنوان سورفکتانت بر روی پایداری و هدایت حرارتی نانوذرات اکسید مس، در سه نوع سیال پایه به نام های نانو سیال اکسید مس- اتیلن گلیکول، اکسید مس- آب و اکسید مس- اتیلن گلیکول/آب مورد بررسی قرار گرفته است. میزان جذب و زتا پتانسیل جهت بررسی پایداری نانو سیال ها تحت ph های مختلف و غلظت های مختلف پراکنده کننده، اندازی گیری شده است. همچنین، هدایت حرارتی نانوسیال تحت دما و کسر حجمی متفاوتی اندازه گیری شد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که سورفکتانت ها اثر خوبی بر روی پایداری و هدایت حرارتی نانوسیال ها داشته و وابستگی زیادی به مقدار ph و غلظت سورفکتانت دارند. بالاترین پایداری و هدایت حرارتی نانوسیال، در مقادیر بهینه ph و غلظت بهینه سورفکتانت ها رخ می دهد. نهایتا، نانوسیال با سورفکتانت و بدون استفاده از سورفکتانت به منظور بررسی هدایت حرارتی در گل حفاری بکار برده شده است. نتایج نشان می دهد که هدایت حرارتی گل حفاری در حالتی که از سورفکتانت ctab و بدون سورفکتانت استفاده شده، بترتیب تا 4 و 67/3 درصد افزایش یافته است.

باگاس ضایعات حاصل از شربت گیری در صنایع قند و شکر است، که می تواند به عنوان یک منبع لیگنوسلولزی مناسب در کشور ما محسوب شود. اصلی ترین مانع در تولید بیواتانول از ترکیبات لیگنوسلولزی وجود لیگنین در ساختار دیواره سلولی می باشد. در این تحقیق هدف اصلی بررسی تاثیر پیش تیمار های التراسوند، اهمیک و تلفیق هر کدام با غلظت های مختلف سود(1% و 3%)، در دماها و زمان های متفاوت، بر میزان قند استحصالی، روند هیدورلیز آنزیمی و آزاد سازی لیگنین از باگاس آسیاب شده می باشد. ویژگی های ساختاری نمونه های پیش تیمار شده و باگاس خام توسط تکنولوژی های xrd، sem و آنالیز قند مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش دما و زمان در همه تیمار ها تاثیر مثبت بر بازدهی قند، کاهش لیگنین و تخریب ساختار کریستالی باگاس دارد. بالاترین میزان قند و کاهش در لیگنین از پیش تیمار التراسوند و سود3% در دمای 65 درجه سانتی گراد و زمان 15 دقیقه حاصل شد که به ترتیب برابرg/l 58/0±41/22 وg/g bagasse 13/0 می باشد.

در این تحقیق، سنتز پوسته – هسته ی پلیمری نانو ذره ی اکسید مس – اکریل آمید و تأثیر آن روی خواص گل حفاری مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، ابتدا با استفاده از روش پلیمریزاسیون مینی امولسیون جهت تولید پوسته - هسته، یک پوسته از پلیمر اکریل آمید بر روی نانو ذارت اکسید مس پوشانده شده است. در زمان سنتز پوسته-هسته جهت بررسی میزان پایداری ذرات اکسید مس در محلول از سورفکتنت های مختلف استفاده شده است. در نهایت پوسته - هسته، اکریل آمید – اکسید مس به گل حفاری پایه آبی اضافه گردیده است. سپس خواص گل حفاری شامل ویسکوزیته و ضریب هدایت حرارتی بر اساس استاندارد api اندازه گیری شده است. پوسته - هسته ی تولیدی، ویسکوزیته را افزایش داده و تاثیر مناسبی بر افزایش ضریب انتقال حرارتی به میزان 60% نسبت به گل پایه دارا می باشد. نتایج حاصله نشان دهنده بهبود خواص گل حفاری با اضافه شدنپوسته - هسته تولیدی نسبت به گل پایه است.

در این پایان نامه ساخت فیلتر نانو لوله کربنی جهت حذف یون کلر مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور ساخت فیلتر نانو لوله کربنی، ابتدا یک پایه از جنس آلفا آلومینا به همراه پلی ونیل الکل که نقش یک چسبنده را اجرا می کند، جهت تامین مقاومت مکانیکی به روش پرس کردن ساخته شده است. در این روش جهت شکل دهی پودر آماده شده آلومینا از قالب مخصوصی که باعث بوجود آمدن صفحات دایره ای شکل می گردد استفاده و سپس صفحات آلفا آلومینا جهت عملیات تف جوشی داخل کوره قرار داده شد. در مرحله بعد نانو لوله های کربنی را عامل دار کرده و نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم را بر روی آن نشانده و از آن به عنوان لایه جداساز به روش پوشش دهی چرخشی بر روی نگهدارنده آلفا آلومینا پوشش داده شده است.

سنتز نانوجاذب های مغناطیسی آهن fe3o4 از طریق اصلاح سطح آنها با پوشش های بتا سیلکودکسترین و کیتوسان به منظور حذف آرسنیک از نمونه های آب آشامیدنی و پسابهای صنعتی مورد بررسی قرار گرفت. برای سنتز نانوذرات ریزتر، اثر فاکتور های آزمایشگاهی (مثل دما، غلظت بتاسیکلودکسترین و ...) موثر بر ویژگیهای نانوذرات مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور کارایی بهتر این نانوجاذب ها در حذف آرسنیک، در آزمایشات حذف اثر فاکتورهای اثرگذار (مثل، ph، مقدار جاذب و ...) را بررسی کرده و شرایط بهینه برای دستیابی به بالاترین درصد حذف تعیین شد. آزمایش های واجذب توسط چندین شوینده مختلف انجام شده و قابلیت بازیابی این نانوجاذب ها و مقرون به صرفه بودن آنها به اثبات رسید. این نانوجاذب ها برای عملیات حذف آرسنیک از نمونه های آب آشامیدنی چندین روستا و همچنین نمونه های پساب صنعتی در شرایط بهینه به کار برده شدند. نتایج حاکی از این است که این نانوجاذب ها در جذب آرسنیک از نمونه های حقیقی توانمند بوده و با حذف تقریبا کامل آرسنیک غلظت آن را به زیر حد مجاز اعلام شده توسط سازمان بهداشت جهانی رسانده اند.

در این تحقیق نانو ذرات n-tio2 به عنوان کاتالیزور از طریق روش سل-ژل سنتز و حذف فتوکاتالیستی فرمالدئید در یک رآکتور بستر سیال، تحت تابش های فرابنفش و مرئی مورد مطالعه قرار گرفته است. به منظور بررسی تأثیر پارامترهای مهمی چون نوع کاتالیست، ph، غلظت فرمالدئید و زمان حذف از نرم افزار طراحی آزمایش به روش سطح پاسخ نوع طراحی مرکب مرکزی استفاده گردیده است. در این مطالعه شدت تابش و دما ثابت در نظر گرفته شده است. غلظت فرمالدئید حذف شده از لحاظ کمی به عنوان تابعی از زمان تابش در اسپکتروفتومتر مرئی- فرابنفش و همچنین روش تیتراسیون معکوس اندازه گیری شده است. آنالیزهای مختلفی از جمله psa، ftir، xrd و sem بر روی این نانو ذرات صورت گرفته است. نتایج بدست آمده از آنالیزها نشان می دهد که میانگین اندازه این نانو ذرات کمتر از 30 نانومتر بوده است. نتایج، این موضوع را به خوبی نشان می دهد که حذف فتوکاتالیستی فرمالدئید وایستگی شدیدی به پارامترهای تأثیرگذار دارد. روند تغییرات غلظت فرمالدئید با زمان، نشانگر پیروی آن از سینتیک درجه اول می باشد. میزان جداسازی فرمالدئید با نانوذرات با نسبت مولی 2/1:1 در دمای محیط و ph بهینه 5 و در مدت زمان 90 دقیقه تحت تابش مرئی 64.02% و تحت تابش فرابنفش 60.15% بدست آمده است.

در این تحقیق، مطالعه آزمایشگاهی تأثیر افزودنی نانو بر روی خواص گل حفاری مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، ابتدا پلیمر کربوکسی متیل سلولز به روش شیمیایی به صورت توده سنتز و برای سنتز نانو ذرات آن، از روش مکانیکی- آسیاب گلوله ای استفاده شده است. متوسط اندازه نانو ذرات توسط دستگاه توزیع اندازه ذرات (psa)، ?? نانومتر بدست آمده است. سپس با استفاده از روش پلیمریزاسیون مینی امولسیون جهت تولید پوسته - هسته، یک پوسته از پلیمر استایرن بر روی نانو ذارت پوشانده و با استفاده از دستگاه آنالیز حرارتی (tga) مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت توده کربوکسی متیل سلولز، نانو ذرات کربوکسی متیل سلولز و پوسته - هسته نانو ذرات با استایرن به گل حفاری پایه آبی اضافه شده است. پس خواص گل حفاری شامل میزان هرزروی آب، ضخامت اندود گل، نقطه تسلیم، ویسکوزیته، وزن گل و ph بر اساس استاندارد api اندازه گیری شده است. نانو ذرات و پوسته - هسته ی تولیدی، ضخامت گل حفاری، میزان هرزروی گل حفاری و نقطه تسلیم را کاهش و تأثیری روی وزن گل حفاری و ph نداشته و باعث کاهش ویسکوزیته ظاهری و پلاستیک می شود. نتایج حاصله نشان دهنده بهبود خواص گل حفاری با اضافه شدن نانو ذرات و پوسته - هسته تولیدی نسبت به افزودن توده پلیمر کربوکسی متیل سلولز به گل است.

وجود یون کلر در فرآیند های صنعتی باعث بروز خوردگی شدید تاسیسات و تجهیزات مکانیکی می شود. لذا حذف یون کلر توسط غشاء نانو فیلتراسیون سرامیکی پیشنهاد گردیده است. در کارهای قبلی، غشای کامپوزیتی گاما آلومینا-تیتانیا توسط پژوهشگران سنتز گردیده، و میزان دفع یون کلر توسط غشای سنتز شده، بررسی گردیده است. درحالی که به خوبی می¬دانیم که در غشای سرامیکی گاما آلومینا-تیانیا عاملی که باعث دفع یون می¬باشد، تیتانیا می¬باشد با توجه به مروری بر تحقیقات گذشته، به خوبی می¬توان پیش بینی کرد که در حالت کامپوزیتی کیفیت جداسازی غشاء متفاوت می باشد. لذا در این تحقیق، مواد اولیه را به طور لایه لایه بر روی سطح پایه قرار داده و میزان دفع یون کلر را در آن بررسی کنیم. در مرحله¬ی بعد غشاء را به طور کامپوزیتی تهیه و میزان دفع را در آن نیز بررسی کنیم. در نهایت داده های به دست آمده را با هم مقایسه خواهید گردید. در این تحقیق، جداسازی یون کلرید با استفاده از غشاء نانوفیلتراسیون دولایه زیرکونیا-سیلیکا مورد بررسی قرار گرفته است. برای این کار ابتدا غشاء دولایه آلومینا-تیتانیا بر پایه نگهدارنده غشایی آلفا آلومینا ساخته شده است. برای ساخت نگهدارنده از روش پرس و به منظور لایه¬نشانی بر روی نگهدارنده از روش¬های سل-ژل و غوطه¬وری استفاده شده است. سپس کارآیی غشاء برای دفع کلر توسط دستگاه¬های فیلتراسیون غشایی جریان عمودی و جریان متقاطع در دمای آزمایشگاه مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش¬های فیلتراسیون به ازای مقادیر مختلف فشار، ph و غلظت محلول نمک انجام، نتایج مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. دستگاه¬های فیلتراسیون غشایی جریان عمودی و جریان متقاطع به ترتیب با استفاده از گاز نیتروژن و پمپ پیستونی فشارهای مختلف را به منظور بررسی نفوذ و جابه¬جایی محلول¬ها درون غشاء استفاده شده است.برای مشخصه¬یابی غشاهای کلسینه شده در دمای 600 درجه سانتی¬گراد از میکروسکوپ الکترونی روبشی، پراش اشعه ایکس و جذب/دفع نیتروژن استفاده شده است. ساختارهای کریستالی بدست آمده از مشخصه یابی شامل فاز بروکیت اکسید تیتانیوم، فازگامای اکسید آلومینیوم و فاز ترکیبی اکسید آلومینیوم-تیتانیوم می باشد. نتایج آزمایش¬های فیلتراسیون نشان می دهد که غشاء ساخته شده به دلیل دارا بودن دو لایه با نقطه ایزوالکتریک متفاوت، در کل محدوده ph مورد بررسی، عملکرد بسیار خوبی از خود نشان می¬دهد.

در این تحقیق نانوذرات تیتانیا آلایش یافته با نیتروژن و نیکل به عنوان کاتالیزور از طریق روش سل_ژل اصلاح شده تولید و حذف فوتوکاتالیستی فرمالدئید تحت تابش نور مرئی مورد مطالعه قرار گرفته است. فتوکاتالیست آلایش دوگانه با نیتروژن و نیکل آماده شده، جذب نوری در ناحیه مرئی از خود نشان می دهد و توانایی فتوکاتالیستی خوبی برای تجزیه فرمالدئید زیر پرتو نور مرئی به نمایش می گذارد. تاثیر پارامترهای مهمی چون غلظت کاتالیست و زمان حذف مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. غلظت فرمالدئید حذف شده از لحاظ کمی به عنوان تابعی از زمان تابش نور مرئی، با روش تیتراسیون اندازه گیری شده است. آنالیزهای مختلفی از جمله psa ، ftir وxrd بر روی این نانوذرات صورت گرفته است .نتایج نشان می دهد که اتم های نیتروژن در ساختار تیتانیا نشانده شده و باعث پاسخ دهی آن در ناحیه مرئی می شود. همچنین اتم های نیکل پراکنده شده روی سطح تیتانیا از بازترکیب القای نوری جفت الکترون-حفره جلوگیری کرده و بازدهی کوانتوم نوری را افزایش داده و باعث بهبود عملکرد فتوکاتالیستی می شود. میزان حذف فرمالدئید با این نانوذرات تحت تابش نور خورشید و در دمای محیط برای مدت زمان 120 دقیقه، 66% بدست آمده است.

کاهش سطح آب در امولسیون های نفت خام سبب کاهش خوردگی خطوط لوله و افزایش بهره برداری از آن ها می شود. استفاده از روش شیمیایی جهت امولسیون زدایی از امولسیون های نفت خام یکی از روش های موجود برای کاهش مقدار آب می باشد. حضور یک ماده ی تعلیق شکن شیمیایی سبب ناپایدارسازی لایه ی فیلم ایجاد شده بین قطرات آب حاضر در امولسیون آب در نفت خام شده و در نتیجه به هم پیوستگی این قطرات را تسریع می بخشد. با توجه به این موضوع در این پژوهش بهبود کارایی ماده تعلیق شکن شیمیایی به وسیله نانو ذرات سیلیکا مورد بررسی قرار گرفته است. لذا نانو ذرات سیلیکا از روش های سل-ژل و رسوبی به همراه سورفکتانت های پلی وینیل الکل و پلی اتیلن گلایکول سنتز و سپس به ماده تعلیق شکن شیمیایی افزوده شده است. بررسی اندازه ذرات سنتز شده توسط دستگاه آنالیز اندازه ذرات صورت گرفته است. پس از اضافه نمودن نانو ذرات به ماده تعلیق شکن شیمیایی آزمایشات بطری(bottle test) و الکترواستاتیک به منظور جداسازی و اندازه گیری مقدار آب و تیتراسیون استاندارد(ip77) به منظور اندازه گیری مقدار نمک انجام شده است. نهایتا نانو ذرات سیلیکا سنتز شده از روش سل-ژل همراه با پلی وینیل الکل باعث افزایش 40درصدی کارایی تعلیق شکن شیمیایی شده است.

فعالیت کاتالیست اکسید مس -روی که در تولید متانول در راکتورهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد، به مرور زمان کاهش یافته و موجب غیر یکنواخت شدن عملکرد این نوع راکتورها می گردد. در شبیه سازی دینامیکی این نوع راکتورها احتیاج به مدل سنتیکی برای افت فعالیت می باشد. در این پایان نامه یک مدل ساده بر اساس داده های آزمایشگاهی پیشنهاد شده، تا با استفاده از این مدل ریاضی بتوان میزان افت فعالیت کاتالیست را پیش بینی نمود. در مدل پیشنهادی پاراکترهای مجهول غیر خطی وجود دارد که برای محاسبه این پارامترها از روش کارکوارت (marquardt) استفاده شده است . با استفاده از داده های سنتیکی در طیف گسترده، توانائی مدل در شرایط عملیاتی وسیع تائید شده است . از مقایسه پارامترهای موجود در مدل می توان نتیجه گرفت که دی اکسیدکربن بیشتر از منواکسید کربن باعث افت فعالیت در این سیستم می باشد. از مدل افت فعالیت کاتایست پیشنهاد شده و در شبیه سازی دینامیکی راکتور یک واحد صنعتی متانول با بستر ثابت مورد استفاده قرار گرفته است . نتایج به دست آمده از مدل افت فعالیت کاتالیست پیشنهاد شده در شبیه سازی دینامیک راکتور یک واحد صنعتی متانول با بستر ثایت مورد استفاده قرار گرفته است . نتایج به دست آمده از مدل دینامیکی با اطلاعات خروجی از راکتور متانول یک واحد صنعتی مقایسه شده از توافق خوبی بین آن دو بدست آمده است .