شباهت شیمیایی نانوالیاف کربنی با نانولوله های کربنی و ساختار بی نظیر آن ها و پتانسیل نانوالیاف برای کاربردهای ویژه، تمایل روزافزونی نسبت به تحقیق بر سنتز آن ها از طریق تجزیه کاتالیستی منابع هیدروکربنی گوناگون را به وجود آورده است. تحقیقات گسترده ای در زمینه سنتز نانوالیاف کربنی انجام شده و یکی از مهم ترین اهداف، یافتن روشی برای تولید آن ها بوده که علاوه بر ایجاد محصولی با کیفیت بالا، قابلیت تولید در مقیاس انبوه را داشته و از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه باشد. هدف این پروژه سنتز نانوالیاف کربن و یافتن شرایط بهینه سنتز آنها می باشد. در این پایان نامه از روش شناورسازی بخار کاتالیست که از روش های رسوب دهی بخارشیمیایی است و قابلیت تولید انبوه را دارد، استفاده شد. زایلن به عنوان خوراک کربنی، فروسن به عنوان کاتالیست و هیدروژن در نقش گاز حامل و ایجاد کننده محیطی کاهنده انتخاب گردید. تیوفن نیز در این فرایند مورد استفاده قرار گرفت که به دلیل داشتن گوگرد، نقش موثری در تشکیل نانوالیاف دارد. گوگرد نقطه ذوب را به بالای نقطه اتکتیک شیفت می دهد که این، بطور قابل ملاحظه ای تولید لیف را بهبود می دهد. آزمایشات با تغییر قطر راکتور، دبی هیدروژن، درصد جرمی فروسن و تیوفن، و دما انجام شدند. به منظور هدفمند کردن آزمایشات و بهینه سازی شرایط عملیاتی از نرم افزار آماری طراحی آزمایشminitab 16 استفاده شد. پس از انجام یک سری آزمایش، دبی هیدروژن نیز از طراحی آزمایش حذف شد، و طراحی آزمایش بر اساس سه پارامتر دیگر صورت پذیرفت . در سری آزمایشات جدید، دبی هیدروژن به مقدار ثابت 320 میلی لیتر بر دقیقه در نظر گرفته شد. نرم افزار minitab داده های کمی حاصل از آزمایشات انجام گرفته (میانگین قطر نانوالیاف) را دریافت کرده، و مدلی درجه دو از پارامترهای مذکور را برای سنتز نانوالیاف ارائه نمود. با استفاده از مدل حاصل، شرایط بهینه تعیین شد که عبارت بود از: دمای 1042 درجه سانتیگراد، غلظت تیوفن g/ml2، و غلظت فروسن g/ml 164/0. فرایند سنتز براساس شرایط بهینه پیشنهادی مدل انجام گرفت. نتایج تست های آنالیز بر نمونه سنتز شده در شرایط بهینه، حاکی از مطابقت مدل با نتایج تجربی داشت. با انجام این پروژه ، این نتایج حاصل شد که افزایش دبی هیدروژن منجر به سنتز نانوالیافی با قطر بیشتر می شود. افزایش دما نیز تأثیر مشابهی را داشت. اما افزایش بیش از حد دما، نانوالیاف با قطر کمتر را نتیجه داد. یک نتیجه قابل ذکر دیگر اینکه افزایش غلظت کاتالیست نیز منجر به تولید نانوالیاف کربنی قطورتر می شود. مهم ترین نتیجه ای که می توان به آن اشاره کرد قابلیت کنترل شرایط عملیاتی با استفاده از مدل ارائه شده برای دستیابی به نانوالیاف کربنی است.

گیاه گل محمدی که در اکثر نواحی ایران رشد می کند منبعی از ترکیبات فلانوئیدی همچون کوئرستین و کامفرول است که این ترکیبات آنتی اکسیدانی به طور گسترده ای در صنایع دارویی، درمانی مورد استفاده قرار می گیرند. کوئرستین یک ترکیب پلی فنولی قطبی است که در درمان بیماری هایی همچون گرفتگی عروق، آب مروارید، فشار خون، قند خون بالا ناشی از دیابت و سرطان روده به کار می رود. همچنین این ترکیب در تضعیف ویروس عامل بیماری ایدز موثر است. از روش های متداول جهت استخراج مواد موثره موجود در گیاهان استفاده از حلال های آلی اتانول و متانول با تجهیز سوکسله می باشد که بسیار زمان بر بوده و مقدار زیادی حلال مصرف می کند و به علت استفاده از دمای بالا به ترکیبات حساس به حرارت آسیب می رساند، اما کاربردهای دارویی نیازمند یک روش مناسب برای استخراج و مراحل پاکسازی بدون استفاده از حلال های آلی سمی است. استخراج فوق بحرانی به ویژه استخراج با دی اکسیدکربن فوق بحرانی به دلیل دارا بودن مزیت هایی چون آتش گیر نبودن، غیر سمی بودن، خلوص بالا و قیمت پایین در دهه های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. بنابراین در این رساله کوئرستین با استفاده از دی اکسیدکربن فوق بحرانی اصلاح شده با مقادیر ثابتی از اتانول (ml1) از گیاه گل محمدی استخراج گردید و با روش استخراج با حلال آلی با دستگاه سوکسله مقایسه شد. استخراج با سیال فوق بحرانی با در نظر گرفتن زمان استاتیک 20 دقیقه و اندازه متوسط ذرات (674/0 میلی متر) بر مبنای طراحی آزمایشات آماری به روش طراحی مرکب مرکزی (ccd) با استفاده از نرم افزار minitab 16 انجام شد. چهار متغیر موثر بر این فرایند دما (?c55-35 )، فشار (mpa 30-10)، شدت جریان دی اکسید کربن (ml/min 5/1-3/0) و زمان استخراج دینامیک (120-40 دقیقه) می باشند که طراحی آزمایش ها بر اساس آن ها در 5 سطح انجام گرفته است. آنالیز رویه ی پاسخ نشان داد که داده های آزمایشگاهی به خوبی به وسیله ی یک مدل چند جمله ای مرتبه دوم برازش می شوند. نتایج نشان داد ترم های خطی و ترم های درجه دوم دما، فشار و زمان دینامیک، شدت جریان و اثرات متقابل دما-فشار و دما- شدت جریان دارای اثر قابل توجهی(05/0p<) بر میزان استخراج هستند. ضریب تشخیص(r2) در مدل برابر با 99/92 درصد و ضریب تشخیص اصلاح شده(adj)r2 برابر 86/86 درصد می باشد. همچنین بررسی ها نشان داد که مقادیر بهینه ی پارامترهای استخراج در محدوده ی آزمایش، فشار mpa 55/25، دما 7/45، دبی جریانml/min 81/0 و زمان استخراج 68/108 دقیقه می باشد که تحت این شرایط میزان بازیابی کوئرستین %75/31 پیش-بینی می شود. همچنین در این تحقیق مدل سازی ریاضی فرآیند نیز انجام گرفت. پارامترهای مدل شامل ضریب نفوذ موثر، ضریب انتقال جرم فیلمی، ضریب پراکندگی محوری و پارامتر حلالیت می باشند. سه پارامتر اول از طریق روابط تجربی محاسبه گردیده وضریب توزیع برای بیان حالت تعادلی بین فاز جامد و سیال داخل حفره ها استفاده شده است. در ادامه پارامترهای عملیاتی آن به منظور دستیابی به استخراج بیشتر به کمک الگوریتم ژنتیک نیز بهینه شدند که مقادیر بهینه پارامترهای عملیاتی برای دستیابی به بیشترین میزان بازیابی(%72/31) ، فشار 625/25 مگاپاسکال، دمای 565/42 درجه سانتیگراد، دبی 158/1 میلی‏لیتر بر دقیقه و زمان دینامیک 66/101 دقیقه بدست آمد و تطابق خوبی بین دو روش بهینه سازی (ژنتیک و روش رویه پاسخ) مشاهده گردید.

بر اساس تحقیقات اخیر، عصاره ای که از پوست درخت کاج استخراج می شود سرشار از مواد آنتی اکسیدان می باشد که خاصیت ضدسرطانی کلیه ی این ترکیبات در بسیاری از مطالعات به اثبات رسیده است. مواد موجود در این عصاره موضوع بسیاری از تحقیقات کلینیکی بوده و فواید بسیاری از جمله تاثیرات ضدسرطان، فواید قلبی-عروقی، تاثیرمثبت برمفاصل و سلامت مغزی و بینایی از مصرف آن ذکر شده است. یکی از ترکیبات بیوفلاونوییدی موجود در عصاره، تاکسیفولین میباشد. این آنتی اکسیدان طبیعی توانایی بالایی در به دام اندازی رادیکال های آزاد و جلوگیری از فرآیند اکسیداسیون در بدن دارد. خاصیت ضدسرطانی این ترکیب در بسیاری از مطالعات به اثبات رسیده است. به دلیل این که تاکسیفولین در صنایع دارویی وغذایی کاربرد های فراوانی دارد، لذا روش استخراج باید به گونه ای باشد که در تماس با مواد سمی و سرطان زا قرار نگیرد. در این پایان نامه استخراج تاکسیفولین از پوست درخت کاج به روش استخراج با دی اکسید کربن فوق بحرانی مورد مطالعه قرار گرفت. آنالیز عصاره ی استخراجی و بررسی درصد تاکسیفولین موجود در آن با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا انجام شد. استخراج با سیال فوق بحرانی بر مبنای طراحی آزمایشات آماری به روش طراحی رویه ی پاسخ با استفاده از نرم افزار minitab 16 انجام گرفت. چهار متغیر موثر بر این فرایند، دما (?c50-40 )، فشار (mpa 30-10)، شدت جریان سیال دی اکسیدکربن (ml/min 2-4/0) و زمان استخراج دینامیک (150-30 دقیقه) می باشند که طراحی آزمایش ها بر اساس آن ها در 5 سطح انجام گرفته است. آنالیز رویه ی پاسخ نشان داد که داده های آزمایشگاهی به خوبی به وسیله ی یک مدل چندجمله ای مرتبه ی دوم برازش می شوند. علاوه بر این مشخص شد که ترم-های خطی و مرتبه دوم فشار و زمان دینامیک به همراه اثر متقابل بین فشار و دما تاثیر بسیار مهمی روی میزان بازیابی عصاره دارد. مقادیر بهینه ی استخراج در محدوده ی آزمایش با این روش، دمای 01/41 درجه ی سانتیگراد، فشار 48/18 مگاپاسکال، نرخ جریان 72/1 میلی لیتر بر دقیقه و زمان دینامیک 03/133 دقیقه با میزان بازیابی 15/34 درصد بدست آمد. همچنین در این تحقیق مدل سازی ریاضی فرآیند نیز انجام گرفت. پارامترهای مدل شامل ضریب نفوذ موثر، ضریب انتقال جرم فیلمی، ضریب پراکندگی محوری و ضریب هنری می باشند. نتایج نشان داد که مدل ریاضی به خوبی قادر به پیشگویی داده های آزمایشگاهی است. در ادامه پارامترهای عملیاتی آن به کمک الگوریتم ژنتیک نیز بهینه شدند که مقادیر بهینه پارامترهای عملیاتی برای دستیابی به بیشترین میزان بازیابی، (24/35درصد)، دمای 40 درجه ی سانتیگراد، فشار 57/18 مگاپاسکال، ، دبی 98/1 میلی‏لیتر بر دقیقه و زمان دینامیک 21/132 دقیقه بدست آمد و تطابق خوبی بین دو روش بهینه سازی (طراحی رویه ی پاسخ و الگوریتم ژنتیک)، مشاهده گردید.