نانوذرات نقره خواص متعددی از جمله خواص نوری، الکتریکی، کاتالیستی، ضد میکروبی و دارویی وغیره دارند. با توجه به کاربرد های گسترده و روزافزون نانوذرات نقره در تکنولوژی و صنایع مختلف، مطالعه دقیق بر نانوذرات نقره اهمیت بالایی پیدا می کند. از این رو دانستن سینتیک تشکیل نانوذرات نقره کمک شایانی بر استفاده بهتر از این نانوذرات می نماید. یکی از پارامترهایی که با توجه به آن می توان به سینتیک فاز جدید تشکیل شده پی برد، زمان تأخیر تشکیل نانوذرات نقره است. پایان نامه به بررسی زمان تأخیر تشکیل نانوذرات نقره در کریستالیزاسیون واکنشی می پردازد. مطالعات پایان نامه را می توان به دو بخش اصلی تقسیم نمود. در بخش اول به اندازه گیری آزمایشگاهی زمان تأخیر تشکیل نانوذرات نقره در کریستالیزاسیون واکنشی پرداخته می شود و در بخش دوم پایان نامه به پیش بینی زمان تأخیر آزمایشگاهی توسط مدل های تجمع خوشه ای نظیر تئوری انعقاد اسمولوچوفسکی، مدل انعقاد خوشه ها و مدل انعقاد کاشچیف می پردازیم.زمان بین ایجاد فوق اشباع محلول و اولین تغییرات فیزیکی سیستم درطی تشکیل نانوذرات (تشکیل هسته هایی با سایز بحرانی) را زمان تأخیر می نامند. وقتی پرتو نور به محلول حاوی نانوذرات نقره وارد شود بخشی از پرتو نور جذب نانوذرات شده و محلول رنگی (زرد رنگ) به نظر می آید. در حالی که قبل از تشکیل نانوذرات نقره در محلول تمامی پرتوها از محلول عبور کرده و هیچ پرتو نوری جذب محلول نمی شود، از همین خاصیت برای اندازه گیری زمان تأخیر کریستالیزاسیون نانوذرات نقره می توان استفاده نمود. نانوذرات نقره توسط واکنش نیترات نقره با احیاگر هیدرازین هیدرات در حضور پایدارکننده سیترات سدیم سنتز می شود. همچنین اثرات متغیر های فرآیندی نظیر فوق اشباع، دما، حضور ناخالصی و افزودن دانه کریستالی بر روی زمان تأخیر به صورت آزمایشگاهی بررسی می گردد.در مرحله دوم پایان نامه، زمان های تأخیر آزمایشگاهی در سه حالت تشکیل نانوذرات نقره، در حضور ناخالصی و با اضافه کردن دانه کریستالی را با مدل های خوشه ای مطابقت می دهیم. نهایتاً بهترین مدل برای پیش بینی زمان تأخیر نانوذرات نقره تعیین می گردد. از روی بهترین مدل برای زمان تأخیر می توان پارامترهای هسته زایی در کریستالیزاسیون واکنشی نانوذرات نقره مانند سرعت هسته زایی، سرعت رشد، مرتبه هسته زایی، کشش سطحی بین نانوذرات و محلول، انرژی فعالسازی تشکیل نانوذرات نقره و انرژی گیبس لازم برای تشکیل نانوذرات نقره را تعیین نمود.

چکیده در این تحقیق عملکرد یک راکتور نشست بخار شیمیایی جهت تولید نانولوله های کربنی به کمک دینامیک سیالات محاسباتی مورد بررسی قرار گرفته است. این شبیه سازی بر اساس مدل دوفازی اولرین-اولرین انجام شده است که در آن حرکت سیال، انتقال جرم، انتقال اجزای شیمیایی، رسوب نانولوله ها مورد بررسی قرار گرفته است، همچنین حرکت ذرات بعد از تولید به وسیله ی روش لاگرانژی مورد مطالعه قرار گرفته است. در این مطالعه ابتدا هندسه ی سیستم ومحدوده ی شرایط عملیاتی مشخص و سپس به شبیه سازی آن پرداخته شده است. مقایسه ی نتایج شبیه سازی با داده های تجربی نشان داد که تطابق خوبی بین آن ها برقرار است. در این شبیه سازی پارامترهای موثر روی عملکرد راکتور مشخص و چگونگی تاثیر آن ها روی عملکرد راکتور و نرخ رسوب نانولوله های کربنی بررسی شد. این پارامترها شامل توزیع غلظت محوری منابع کربن، توزیع سرعت و دما در پیش گرم کن و قسمت واکنش، اثر دمای ورودی، دمای پیش گرم کن، فشار، دبی اجزای خوراک، قطر و غیر فعال شدن کاتالیست می باشند. نتایج نشان داد که هر چه دمای ورودی کم تر باشد، نرخ رسوب بیشتر و به هدر رفتن مواد اولیه بیشتر می باشد. الگوی جریان در راکتورهای افقی و عمودی نشان داد که حضور پیش گرم کن جهت یکنواخت کردن میدان سرعت در راکتور الزامی می باشد. اثر دبی اجزای خوراک(گازحامل و منبع کربنی) به این صورت می باشد که با افزایش دبی زایلن، نرخ رسوب افزایش و توزیع آن غیر یکنواخت تر می شود و با افزایش دبی آرگون و هیدروژن، نرخ رسوب کاهش می یابد. افزایش نسبت دبی آرگون به هیدروژن در صورتی که دبی حجمی کل ثابت است، باعث کاهش نرخ رسوب و افزایش دبی کل باعث افزایش نرخ رسوب می گردد. در نهایت با در نظر گرفتن اثر غیرفعال شدن کاتالیست نشان داده شد که غلظت زایلن، تولوئن، بنزن و متان در طول راکتور با گذشت زمان واکنش در طول راکتور افزایش می یابد.

ترشیوبوتیل فنلها از مواد شیمیایی پرمصرف در صنایع مختلف می باشند. این مواد از آلکیلاسیون فنل توسط ایزوبوتیلن یا عاملهای آلکیل کننده ای همچون ترشیوبوتانول و متیل ترشیوبوتیل اتر تهیه می گردند. کاتالیستهای بسیاری برای این آلکیلاسیون وجود دارد و بیشتر آنها از اسیدهای لوئیس می باشند. یکی از کاتالیستهای مناسب برای این سنتز شیمیایی، آمبرلیست 15 است که یک رزین جامد بر پایه پلی استایرن و دارای گروه اسیدی سولفونیک اسید است. در این تحقیق از آمبرلیست 15 به عنوان کاتالیست و از متیل ترشیوبوتیل اتر (mtbe) به عنوان عامل آلکیل کننده استفاده شد. پایان نامه پیش رو حاکی از آن است که به دلیل فشار بخار بالای متانول، سنتز این مواد توسط آلکیلاسیون فنل با mtbe به وسیله رفلاکس بخارات در شرایط اتمسفریک قابل انجام نبوده و باید در یک راکتور تحت فشار انجام شود. با افزایش نسبت مولی mtbe به فنل، درصد تبدیل فنل افزایش یافت اما با کاهش این نسبت، بازده تولید تمامی مواد به جز 4-ترشیوبوتیل فنل رو به افزایش می گذارد. افزایش دمای واکنش، درصد تبدیل فنل را افزایش داده و میزان 2-ترشیوبوتیل فنل تولیدی را کاهش می دهد. در مورد 4-ترشیوبوتیل فنل در ابتدا با افزایش دما، بازده کاهش یافته ولی مقدار آن در دماهای بیشتر از c°150 باز هم افزایش می یابد. با افزایش دمای واکنش، همواره درصد مولی 2و4-دی ترشیوبوتیل فنل افزایش می یابد. با افزایش مقدار کاتالیست در واکنش، درصد تبدیل فنل افزایش می یابد. با افزایش مقدار کاتالیست، بازده 2-ترشیوبوتیل فنل تولیدی کاهش می یابد و برای داشتن بازده بالا در تولید 2و4-دی ترشیوبوتیل فنل باید میزان کاتالیست را افزایش داد. بازده تولید 2و6-دی ترشیوبوتیل فنل و 2و4و6-تری ترشیوبوتیل فنل توسط کاتالیست آمبرلیست 15 بسیار کم می باشد. با استفاده چند باره از آمبرلیست 15، درصد تبدیل فنل، میزان تولید 2-ترشیوبوتیل فنل و 2و4-دی ترشیوبوتیل فنل کاهش می یابد و تنها 4-ترشیوبوتیل فنل با بازده بیشتری تولید می شود. در انتها، سینتیک واکنشهای تولید ترشیوبوتیل فنلها بررسی شده و مقادیر ثابت سرعت در دو دمای c°130 و c°150، محاسبه گردید.

بحران آب یکی از مهم¬ترین چالش¬ها در زمان حاضر بوده و آلوده¬کننده¬های گوناگون که ناشی از فعالیت¬های انسانی بوده مانند فلزات سنگین وارد منابع آبی شده و مشکل کمبود آب را تشدید می کنند. اکثر این آلوده¬کننده¬ها را نمی¬توان به وسیله روش¬های قدیمی تصفیه آب به¬طور مؤثر جدا نمود، بنابراین برای جداسازی آنها بایستی از تکنولوژی¬های جدید مانند فرآیند فیلتراسیون غشایی استفاده شود. نانولوله¬های کربنی به دلیل دارا بودن خواص ساختاری، فیزیکی و شیمیایی قابل تنظیم و منحصربه فردشان قابلیت ویژه¬ای در فرآیند تصفیه آب به¬عنوان غشا از خود نشان داده¬اند. در این مطالعه، با استفاده از شبیه¬سازی دینامیک مولکولی توانایی غشاهای نانولوله کربنی در جداسازی سه یون فلزی سنگین 〖cd〗^(2+)، ni^(2+) و 〖zn〗^(2+) با در نظر گرفتن مکانیزم جداسازی از نوع فرآیند اسمز معکوس، مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور نانولوله¬های کربنی از نوع دسته¬صندلی در چهار مختصات کایرالیتی (8،8)، (9،9)، (10،10) و (11،11) در نظر گرفته شد و دو جعبه به ضخامت 20 آنگستروم حاوی غلظت یک مولار از نمک¬های 〖zncl〗_2، 〖nicl〗_2 و 〖cdcl〗_2 در دو سمت نانولوله¬ها تحت سه اختلاف فشار هیدرواستاتیک 200 مگاپاسکال، 400 مگاپاسکال و 800 مگاپاسکال به¬طور مجزا شبیه¬سازی شدند. هر یک از سیستم های مورد نظر ابتدا در مدت زمان 3 نانوثانیه به تعادل رسیدند و پس از آن در مدت زمان 3 نانوثانیه¬ی دیگر تحت اعمال اختلاف فشار هیدرواستاتیک قرار گرفتند. همچنین پس از انجام شبیه¬سازی تأثیر دو عامل کایرالیتی نانولوله-کربنی و فشار روی تعداد عبور مولکول¬های آب، یون فلز سنگین و آنیون کلرید از درون نانولوله¬های¬کربنی و همچنین تأثیر نوع یون فلزی سنگین در تعداد مولکول¬های آب عبوری به¬طور دقیق مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از شبیه سازی ها نشان دادکه افزایش کایرالیتی موجب افزایش قطر نانولوله¬ها شده و تعداد مولکول¬های آب و یون¬های عبوری نیز افزایش می¬یابد. علاوه-بر این پارامتر فشار رابطه¬ی مستقیمی با تعداد مولکول های آب و یون عبوری از درون نانولوله کربنی دارد و بیشترین تعداد مولکول آب عبوری در حضور یون نیکل جداسازی شد. در نهایت غشا¬های نانولوله¬کربنی با کایرالیتی (8،8) تحت اختلاف فشار 200 مگاپاسکال گزینه مناسب برای جداسازی یون¬های فلزات سنگین مذکور از محلول¬های آبی انتخاب شد. کلمات کلیدی: نانولوله¬کربنی، فلزات سنگین، تصفیه آب، فیلتراسیون غشایی، فرآیند اسمز معکوس، شبیه سازی دینامیک مولکولی.