هدف از انجام این پروژه تولید گاز سنتز با روش اکسیداسیون ناقص زمان تماس کوتاه متان با استفاده ازکاتالیست های ساختارداربوده است. به منظور پوشش دادن میکروراکتورها ومنولیت های فلزی با کاتالیست، روش های سل-ژل برای پوشش دادن ورقه های فلزی fecral با آلومینا مورد بررسی کامل قرارگرفت. از مواد پیشگام معدنی و آلی برای پوشش دادن ورقه های فلزی استفاده شد. تکنیک هایی مثل xrd، رامان اسپکتروسکپی، bet وتخلخل سنجی، sem وtem برای تعیین مشخصات بکار برده شدند. کیفیت چسبندگی لایه نشانده شده با آزمایش های آلتراسونیک و تنش حرارتی بررسی شدند. مشخص شد که توانایی همه روش های سل-ژل برای پوشش دادن ورقه فلزی fecral یکسان نیست. در روش های سل-ژل که مولکول های ژل بزرگ دارند توانایی لایه نشانی کاهش می یابد ویا از بین می رود. نتایج آزمایش ها نشان دادند که در زمانی در مرحله در مرحله تشکیل ژل که همراه با اختلاط است و آلومینا با حداکثر مساحت سطح بدست می آید کیفیت لایه نشانده شده نیز بهترین است. واکنش اکسیداسیون ناقص زمان تماس کوتاه متان بر روی کاتالیست های منولیتی rh/tio2 و rh/wo3/tio2 انجام شد. از روش های سل-ژل و از ماده پیشگام آلی ایزوپروپوکساید تیتانیوم وماده پیشگام معدنی تتراکلراید تیتانیوم برای ساخت کاتالیست های rh/tio2 و rh/wo3/tio2 بترتیب استفاده شد. تغییرات شدید فعالیت کاتالیست rh/wo3/tio2 درمقایسه با کاتالیست rh/tio2 با دما نشان دهنده تفاوت مسیر وسینتیک انجام واکنش اکسیداسیون ناقص زمان تماس کوتاه متان در این دو کاتالیست می باشد. افزایش فعالیت کاتالیست با بیشتر شدن مقدار اکسید تنگستن نشان دهنده نقش تقویت کنندگی اکسید تنگستن می باشد. واکنش اکسیداسیون زمان تماس کوتاه متان به گاز سنتز برروی کاتالیست 5.75%pt/al2o3 لایه نشانی شده بر روی منولیت لانه زنبوری از جنس کردرایت نیز بررسی شد. کاتالیست 5.75%pt/al2o3 با روش سل-ژل از نانو ذرات pt پخش شده در آلومینا ساخته شد. سل های منوهیدروکسید آلومنیم (بوهمایت) بوسیله هیدرولیز گرم آلومنیم آلکواکساید (فرآیند yoldas) سنتز شدند. تکنیک هایی مثل تفرق اشعه x ، bet و تخلخل سنجی، tpr، sem ،tem و xps برای تعیین مشخصات استفاده شدند. نتایج آزمایش های تعیین مشخصات مساحت سطح بالا، چسبندگی خوب به زیر پایه، گونه های پلاتین به شکل pt0 و با اندازه نانو پراکنده شده در این کاتالیست را تایید کردند. بکار بردن این کاتالیست منولیتی در واکنش اکسیداسیون ناقص زمان تماس کوتاه متان منجر به میزان تبدیل بالای متان ،گزینش پذیری بالا به گاز سنتز و عملکرد پایدار کاتالیست شد.

اهمیت چشم گیر استفاده از گاز هیدروژن در صنایع پتروشیمیی و شیمیایی موجب مطالعه گسترده در زمینه فرآیند اکسیداسیون ناقص متان شده است. رآکتورهای غشائی می توانند انتخاب مناسبی برای تولید گاز سنتز باشند. در این کار یک مدل تک بعدی، فشارثابت و آدیاباتیک در حالت پایا برای اکسیداسیون ناقص متان و تبدیل آن به گاز سنتز در یک رآکتور غشائی و با استفاده از یک غشای متراکم اکسیژن گزین مطالعه گردید. دو نوع رآکتور غشائی و بستر ثابت با خوراک هوا به عنوان اکسیدکننده مقایسه شدند. بررسی ها نشان دادند عوامل مختلفی مانند دمای خوراک ورودی، فشار عملیاتی، شدت جریان مولی خوراک و مقدار دی اکسید کربن خوراک بر تبدیل متان، بازده هیدروژن و نسبت هیدروژن به مونوکسیدکربن موثر هستند. افزایش تبدیل متان با افزایش بخار آب در خوراک ممکن است زیرا واکنش های تعادلی را به سمت تولید هیدروژن بیشتر جابجا می کند. افزایش دما عامل دیگری است که بر افزایش میزان تبدیل متان و بازده هیدروژن موثر است. هم-چنین در شرایط عملیاتی مشابه بازده تولید هیدروژن در رآکتور غشائی بیشتر از رآکتور بستر ثابت بوده و مشکل غیر فعال شدن کاتالیست و تشکیل نقاط داغ در ابتدای رآکتور وجود ندارد

در این پژوهش نقش زئولیت های نانوساختار آلومینا، سلیکا و آلومینا- سلیکا در حذف ترکیب-های آلی از پساب ها بررسی و گزارش شد. از روش سل-ژل و از ماده پیشگام آلی ایزوپروپوکسایدآلومینیوم و ماده پیشگام آلی تترااتیل اورتوسلیکات برای ساخت زئولیت های آلومینا و سلیکا استفاده شد. روشهایی همچون sem، ft-ir، xps، xrfو betو تخلخل سنجی برای تعیین مشخصات به کار برده شدند. نتایج حاصل از bet و تخلخل سنجی نشان دادند که این جاذب ها همگی مزوپور و دارای مساحت سطح زیاد می باشند و اندازه قطر حفره ها زیر 10 نانومتر است. زئولیت های نانوساختار آلومینا، سلیکا و آلومینا-سلیکا به عنوان جاذب برای حذف آلاینده های آلی فنل، اورتوآمینوفنل و 2-نفتل به کار برده شدند. از روش جذب اشعه uv، برای اندازه گیری غلظت آلایندهها در پساب قبل و بعد از عملیات جذب سطحی استفاده شد. نمودار جذب سطحی ایزوتر م-های لانگ مور و فرندلیچ با استفاده از نرم افزار اکسل برای هر آلاینده آلی رسم شد. با بررسی نتایج بدست آمده از انحراف معیار مدل های ایزوترم جذب سطحی لانگ مور و فرندلیچ مشخص شد که انحراف معیار مدل لانگ مور کوچکتر از مدل فرندلیچ می باشد و مدل ایزوترم جذب سطحی از نوع لانگمور است. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که مولکول بزرگتر 2-نفتل با جرم مولکولی بیشتر، بهتر توسط زئولیت های نانوساختار از محلول های پساب حذف می شود. همچنین نتایج آزمایشگاهی مشخص کردند که با افزایش مقدار سلیکا در جاذب، خاصیت جذب سطحی آلاینده آلی بهبود می-یابد.

در این پژوهش غشای میکس ماتریکس پلی اتر سولفون / کربن نانو تیوب چند لایه اصلاح شده با روش تبخیر حلال تهیه شد . اثر پارامترهایی مثل مقدار کربن نانو تیوب، فشار گاز ورودی ، ضخامت غشا بر روی مقدار تراوش متان، تراوش دی اکسید کربن و گزینش پذیری دی اکسیدکربن نسبت به متان بررسی شد.که نتایج این بررسی ها نشان دادند که در اغلب نمونه های غشایی ساخته شده افزایش فشار مقدرا انتخاب پذیری را افزایش میدهد، برای مقدارافزودنی کربن نانو تیوب اصلاح شده، یک مقدار بهینه وجود دارد و افزایش ضخامت غشا، مقدار تراوش پذیری را هم برای گاز دی اکسید کربن وهم گاز متان کاهش می دهد. با استفاده از روش شبکه عصبی، مدل عددی برای پیش بینی میزان انتخاب پذیری بدست آمد که صحت آن به وسیله تست های آماری تایید شد . مقدار بهینه ضخامت غشا، فشار عملیاتی و مقدار کربن نانو تیوب اصلاح شده توسط روش بهینه سازی ازدحام ذرات در نرم افزار متلب بدست آمدند.در بخش دیگر از کار آزمایشگاهی غشای میکس ماتریکس پلی اتر سولفون / گرافن اصلاح شده با روش تغییر فاز تهیه شد. در این بخش برای اصلاح سطح ذرات گرافن اکسید از آمین های دی متیل آمینو پروپیل آمین و اتیلن دی آمین استفاده شد .غشاهای ساخته شده با محلول های پلی وینیل الکل 2 و5 درصد پوشش داده شدند .اثر پارامترهای فشار و دما و درصد ذره اضافه شونده برروی عملکرد این غشاء بررسی شدند.که نتایج آزمایشگاهی حاصل از این بررسی نشان دادند که افزایش فشار در اغلب نمونه ها باعث افزایش انتخاب پذیری می شود و همچنین افزایش دما در محدوده مورد بررسی انتخاب پذیری را افزایش می دهد،و برای هر کدام از غشاهای تهییه شده با این روش یک مقدار بهینه از گرافن اکسید اصلاح شده وجود دارد که در آن مقدار مقدار عملکرد غشا بهینه می باشد.

هدف از انجام این پژوهش ابتدا ساخت کاتالیست نانو ساختار fe/tio2 به روش سل- ژل ابداع شده توسط یولداس و تعیین مشخصات آن و در مرحله ی بعد استفاده از آن در تجزیه فوتوشیمیایی فنل و بررسی عوامل موثر بر این فرآیند است، که تاکنون گزارشی مبنی بر انجام این پژوهش در مراجع ارائه نشده است. از دیگر اهداف این پژوهش رابطه بندی و بررسی اثر همزمان عواملی چون غلظت اولیه ی فنل، زمان و مقدار کاتالیست بر میزان تجزیه فنل است. ازکاتالیست cu/tio2که با روش سل-ژل ساخته شده، استفاده شده است. در این کار برای طراحی آزمایش از روش rsm-bbd استفاده شده که در هیچ یک از مطالعات پیشین تأثیر همزمان این عوامل و استفاده از این روش گزارش نشده است. به¬منظور درک بهتر و پرهیز از گسستگی مطالب این بخش به صورت مجزا تحت عنوان پیوست الف ارائه گردیده است