یکی از چالش های اساسی در زمینه ی توسعه و بکارگیری سلهای سوختی میکروبی در مقیاس وسیع، درک عوامل موثر در توان خروجی این سل ها است. بدین منظور بایستی الکترودهایی با خواص کاتالیتیکی مناسب و عملکرد پایدار جهت استفاده در این سلها توسعه یابد و نیز اثر سایر عوامل دخیل بر عملکرد این دسته از وسایل نوین تبدیل انرژی به خوبی بررسی شود. در این تحقیق کاتد های مبتنی بر نانو ساختارهای مختلف ساخته، اصلاح و عملکرد الکتروشیمی آنها با هدف افزایش توان خروجی سل سوختی میکروبی با کشت مخلوط میکروارگانیزم ها وجایگزینی کاتد های گران قیمت برپایه پلاتین با روشهای مختلف الکتروشیمیایی مانند پلاریزاسیون و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (eis) بررسی شد. اثر هرکدام از عوامل دخیل در مراحل ساخت، اصلاح و بکارگیری الکترودهای جدید و انواع سوبستراها و ناقلین الکترون بر پارامترهای عملکردی سل سوختی میکروبی مانند ولتاژ، جریان و توان خروجی و بهره کولنی مطالعه شد. از مجموع مطالعات انجام شده روی سلهای سوختی میکروبی نتایج زیر به دست آمد: الف) غشاء فلیمون که نسبت به غشاء استاندارد نافیون ارزانتر و در دسترس تر است و مقاومت مکانیکی بهتری نیز دارد براحتی می تواند با رفتاری مشابه غشاء نافیون از نظر عبور کاتیونها و تولید توان در کاربردهای سل سوختی میکروبی مورد استفاده قرار گیرد. ب) از طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی در بارهای مقاومتی خارجی مختلف می توان به عنوان روش بدیعی برای بررسی رفتار فصل مشترک آندی و کاتدی سل سوختی و تغییرات پارامترهای عملکردی استفاده کرد. ج) توان الکتریکی تولیدشده از سوبستراهای مختلف به دو عامل اصلی بستگی دارد. حضور میکروارگانیزمهای تخصص یافته برای متابولیسم یک سوبسترای معین و پیچیدگی ساختار ملکولی و بالطبع مسیر متابولیستی تجزیه یک سوبسترا. سوبستراهای ساده مانند گلوکز توسط میکروارگانیزمها زود تجزیه می شوند در حالیکه سوبستراهای پیچیده و سنگین مانند نشاسته دیر هضم بوده وتوان الکتریکی کمتری تولید می کنند. د) با استفاده از آرایه نانو و افزایش سطح موثر الکترود کاتد و ترسیب نانو ذرات فلزات نجیب مناسب مانند پالادیم می توان کاتدهای نانو ساختاری ارزان قیمت تر و سهل الوصول تر در مقایسه با کاتدهای گران قیمت مبتنی بر فلزاتی مانند پلاتین تهیه کرد که در کاربردهای سل سوختی توانی قابل مقایسه با آن الکترودها ارائه می کنند. ه) نوع فلز ترسیب شده و فعالیت الکتروشیمیایی ذاتی آن در واکنش احیاء اکسیژن در کاتد بسیار اهمیت دارد. در شرایط بالک و نانو ساختاری فعالیت الکتروشیمیایی فلز پلاتین بیشتر از فلز پالادیم و آن نیز به مراتب بیشتر از فلز طلا است. این موضوع را می توان با ایجاد مسیر واکنش سهل تر برای احیاء اکسیژن با فلزات پلاتین و پالادیم و بی اثر بودن نسبی طلا مرتبط دانست.

انتخاب ماده و طراحی کاتد مهمترین مرحله در تکنولوژی پیل های سوختی میکروبی (mfc) می باشد. عمدتا به دلایل اقتصادی و عملیاتی سعی بر این است که از اکسیژن محیطی در شرایط عادی به عنوان ماده اکسنده در ناحیه کاتدی استفاده شود. در فاز اول این پروژه اثرات افزودنی های مختلف و اصلاحات سطح کاتد به منظور افزایش سرعت احیا با استفاده از تثبیت نانو ذرات فلزات نجیب در نانولوله های دی اکسید تیتانیوم مورد بررسی قرار گرفت. در فاز دوم این پروژه اثر کاتالیستی مواد مختلف برای احیای اکسیژن محیط با سرعت معقول و برای افزایش تولید توان با استفاده از کمپلکس های آهن و کبالت (ii) به عنوان ناقلین اکسیژن مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت با استفاده از روش های الکتروشیمیایی پیشرفته مانند طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (eis) مطالعات بر روی واکنش های انتقال بار در سطح کاتد، مکانیزم واکنشهای الکتروشیمیایی، تعیین مقاومت درونی سلول و... مورد بررسی قرار گرفت.

روش های مختلفی برای حذف آلاینده های گازهای ناشی از صنایع مختلف ارائه گردیده است. بیوفیلتراسیون یکی از روشهای جدید کنترل آلاینده های گازی است. به کمک این تکنیک می توان حجم وسیع و غلظت پایینی از آلوده کننده های هوا را مورد تصفیه بیولوژیکی قرار داد. این روش در مقایسه با روشهای متداول کنترل آلاینده های هوا بسیار اقتصادی بوده و در صورتی که عملیات به نحو مطلوب انجام شود، کاهش آلاینده ها در بیشتر مواقع بیش از 95 درصد خواهد بود. در این مطالعه راندمان نوعی از بیواسکرابرها در حذف تولوئن با غلظت پایین بررسی شده است. پس از ساخت پایلوت مورد نیاز در آزمایشگاه فرآیندهای شیمیایی دانشگاه تبریز، سیستم مورد مطالعه قرار گرفت و آزمایشات روی چند غلظت mg/l 5، 10 و 15،20 و دبی های ml/s 25 و 5/12 هوای آلوده ی ورودی انجام گرفت و نتایج ثبت شده است. بازده سیستم بر اساس راندمان حذف در غلظت mg/l 5، 99% بدست آمد و در محدوده ی عملیاتی اکثر نتایج مربوط به بازده حذف آلاینده بالاتر از 70% گزارش شد. با افزایش غلظت و نیز دبی هوای ورودی در شرایط غیربهینه بازده سیستم کاهش می یابد و بعضا تا 50% افت میکند. میکروارگانیسم های بکار گرفته شده از رده ی مزوفیل بوده و ماکزیمم سرعت رشد ویژه آن ها h^(-1) 1947/0 اندازه گیری شد. کنترل ph و مواد مغذی از موارد مهم در این گونه فرآیندها می باشد و در این مطالعه نیز ph روی 7 و مواد مغذی از جمله منبع نیتروژن، هیدروژن و اکسیژن کنترل گردیده است.

میزان تولید ضایعات و پسماند محصولات کشاورزی در ایران بسیار بالا است که با توجه به ترکیب آن ها به منابع مناسبی برای تولید اتانول تبدیل شده اند. ملاس یکی از فراوان ترین و ارزان ترین منابع کربن در دسترس و قابل استفاده برای تولید اتانول می باشد که با این کاربرد علاوه بر جلوگیری از ورود آن به طبیعت، محصولی به دست می آید که یک سوخت پاک و سازگار با طبیعت است. هدف اصلی این تحقیق تولید اتانول از بیومس به عنوان یک سوخت زیست محیطی و پاک می باشد. بدین منظور محققین درصدد کاهش هزینه¬های تولید و اقتصادی کردن فرآیند تولید آن برآمده اند. افزایش بهره¬وری فرآیند باعث کاهش زمان و درنتیجه کاهش هزینه¬های تولید می شود. یکی از روش های افزایش بهره¬وری، پیوسته بودن فرآیند تخمیر و درنتیجه کاهش زمان تولید است. در این تحقیق به مدل سازی سینتیکی تولید اتانول به وسیله مخمر ساکاروماسیس سویه پرداخته و مدل مربوطه را در حالت پیوسته مورد بررسی قرار می دهیم برای این منظور از نرم افزار اکیوسیم به منظور شبیه سازی یک فرآیند ناپیوسته و تعمیم مدل مربوط برای حالت پیوسته با سیکل زمانی 36 ساعت انجام شد. در این فرآیند از یک نوع راکتور با بچ های متناوب طراحی و مورد استفاده قرار گرفت. این سیستم متشکل از 7 راکتور به صورت پیوسته که در حالت های هوازی، نیمه هوازی و بی هوازی طراحی شده استفاده شده و خوراک مورد استفاده آن نیز ملاس نیشکر بوده که دارای مقدار بالای گلوکز جهت تولید اتانول می باشد. در این حالت =d µmax می باشد. این روش تخمیر دردمای 25 و با ph کمتر از 4 انجام شده که به منظور جلوگیری از ایجاد بار آلودگی موجود در طی فرآیند می باشد.

چکیده: یکی از مشکلات اساسی زندگی امروزی آلودگی های زیست محیطی است که عمده این آلودگی هااز فرایندهای استخراج، تولید و مصرف مواد شیمیایی شامل حلال ها، رنگ ها و حشره کش ها ناشی می شوند. استفاده روز افزون از مواد و محصولات شیمیایی در زندگی مدرن نیز سرعت تولید این آلودگی ها را بطور چشمگیری افزایش داده است به گونه ای که تغییرات محسوسی در شرایط زیست محیطی به وجود آمده است. روش های متنوعی جهت حذف این آلاینده ها وجود دارد که از جمله آن می توان به فرآیندهای بیولوژیکی اشاره کرد. فرآیندهای بیولوژیکی به دلیل مزایای فراوانی که دارند مورد توجه پژوهشگران حوزه های مختلفی قرار گرفته اند. از جمله این مزایا می توان به انجام واکنش ها در دما وفشار معمولی، سازگاری بالا با محیط زیست و صرفه اقتصادی بالا اشاره نمود.

امروزه به منظور بهبود مشخصات فیزیکی خاک از قبیل افزایش مقاومت خاک، نفوذپذیری و ... روشهای متفاوتی پیشنهاد و اجرا شده است. از سویی مسائلی همانند آلودگی محیط زیست و مسائل اقتصادی باعث شده که مهندسان در سدد ابداع روش های جدیدی برای بهتر کردن مشخصات مکانیکی خاک باشند. روش کشت باکتری به منظور بهبود خاک از جمله روش های نوینی است که در دهه اخیر مطرح گردیده و با توجه به مزیت های آن نسبت به سایر روش ها زمینه ی رشد فراوانی نسبت به سایر روش ها دارد. از ویژگی های این روش می توان به کم خرج بودن و همچنین حفظ محیط زیست اشاره کرد. در این روش با کشت باکتری در محیط کشت مخصوص به خود باکتری و اضافه کردن آن، به همراه محلول کلسیم کلرید و اوره به خاک، شرایط لازم برای تولید کلسیم کربنات محیا می شود. در واقع کلسیم کربنات حاصله از واکنش اخیر به عنوان نوعی چسب برای پایداری خاک عمل کرده و خواص فیزیکی خاک بهبود می یابد. در مطالعه حاضر با آماده سازی نمونه هایی با دانه بندی های مختلف و انجام آزمایش برش مستقیم بر روی نمونه ها، به بررسی تغییرات پارامترهای برشی پرداخته شد. همچنین با آماده سازی نمونه های استوانه ای شکل به بررسی دوام نمونه ها در برابر سیکل های ذوب و انجماد پرداختیم. که نتایج حاصل نشان از بهبود پارامترهای برشی نمونه ها در مقابل برش، و همچنین ضعف این نوع بهسازی در برابر سیکل های ذوب و انجماد بود.

نیاز رو به گسترش زیر ساخت های شهری به طور مستقیم با دسترسی به خاک مناسب که بتوان بر روی آن ساخت و ساز نمود محدود می گردد. همزمان شرایط زیست محیطی نیز برای زندگی در مناطق شهری در حال تنزل است. این مسایل باعث گشته همواره تقاضا برای روش های جدید و سازگار با محیط زیست برای بهسازی و تقویت خاک درحال افزایش باشد. یکی از روش هایی که به تازگی با پیوند رشته های عمران، ژئوشیمی و میکروبیولوژی به وجود آمده و به دلیل سازگاری با محیط زیست و هزینه اجرایی پایین نسبت به سایر روش های بهسازی خاک، از توان بالقوه ای برخوردار است، رسوب میکروبی کربنات کلسیم (micp) نام دارد. این روش ابتکاری با الهام از طبیعت، به کمک گونه ای از باکتری های موجود در خاک، باعث ترسیب کربنات کلسیم در بین دانه های خاک و چسباندن این ذرات به هم می شود. این پژوهش با بررسی عملکرد فرآیند فوق الذکر با استفاده از باکتری sporosarcina pasteurii بر روی نمونه هایی با دانه بندی های مختلف صورت گرفت. در این تحقیق نمونه هایی با دو روش تزریق مختلف آماده شد و بر روی آنها آزمایش برش مستقیم انجام گرفت. همچنین نمونه هایی برای بررسی دوام نمونه ها در برابر آب شستگی آماده شد. نتایج حاصل از این آزمایشات نشان داد که تاثیر این روش بر روی خاک های ریزدانه بیشتر از خاک های درشت دانه می باشد. همچنین نتایج حاصل از آب شستگی نمونه ها نشان از دوام این نوع بهسازی در مقابل آب شستگی داشت به گونه ای که بعد از 5 سیکل آب شستگی حداکثر 8% از وزن نمونه ها از بین رفت.