در تحقیق حاضر انتقال حرارت جابجایی آزاد نانوسیال اتیلن گلیکول/ fe3o4 روی سیم نازک افقی در حضور میدان الکتریکی به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. تغییرات عدد ناسلت و ضریب انتقال حرارت جابجایی در غلظت های حجمی مختلف نانوسیال و شدت های متفاوت میدان مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که ضریب انتقال حرارت نانوسیال بدون حضور میدان در غلظت های پایین نسبت به سیال پایه افزایش داشته و بیشترین مقدار مربوط به غلظت %02/0 است. اما در غلظت های بالاتر ضریب انتقال حرارت جابجایی نانوسیال کاهش یافته و در اعداد ریلی بالا، حتی از سیال پایه نیز کم تر می شود. همچنین روش الکتروهیدرودینامیک با مصرف انرژی بسیار کم قادر به افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی آزاد نانوسیال شده، به گونه ای که با اعمال میدان الکتریکی، ضریب انتقال حرارت نانوسیال در غلظت های مختلف نسبت به ضریب انتقال حرارت نانوسیال بدون حضور میدان بیش تر است. می توان برای استفاده از نانوسیال ها درحضور میدان الکتریکی برای کاربردهای انتقال حرارت جابجایی آزاد یک غلظت و شدت میدان بهینه تعیین کرد. با توجه به نتایج این مطالعه، مقدار بهینه غلظت حجمی و شدت میدان که بیشترین میزان ضریب انتقال حرارت را در پی دارد، غلظت % 02/0 و ولتاژkv 5/12 است

در این تحقیق جوشش استخری نانوسیال اکسید آهن در مخلوط آب و 50% حجمی اتیلن گلیکول بر سیم نازک افقی گرم شده در حضور میدان الکتریکی در شرایط اشباع بصورت آزمایشگاهی بررسی شد. نتایج نشان داد نانوسیال در غلظت های کم تاثیری بر ضریب انتقال حرارت ندارد ولی با افزایش غلظت به 2/0%حجمی کاهش ضریب انتقال حرارت مشاهده شد. نانوسیال شار حرارتی بحرانی را افزایش می دهد. حداکثر این افزایش در غلظت 1/0% حجمی و به میزان 100% مشاهده شد.تاثیر میدان الکتریکی بر افزایش ضریب انتقال حرارت جوشش تابع غلظت نانوذرات است. در غلظت های بیش از 1/0% حدود 70% افزایش ضریب انتقال حرارت مشاهده شد. تغییری در شار حرارتی بحرانی نانوسیال تحت میدان الکتریکی مشاهده نشد.

امروزه نانوتکنولوژی به عنوان یک روش موثر برای افزایش نرخ انتقال جرم مطرح شده است اما پژوهش های انجام شده در مورد استفاده از نانوسیالات در انتقال جرم بر خلاف انتقال حرارت بسیار محدود می باشد. بنابراین نیاز است که تحقیقات گسترده ای در زمینه تاثیر نانوذرات بر انتقال جرم صورت گیرد. در مطالعه حاضر، اثر نانوسیالات fe_3 o_4/h_2 o بر فرآیند جذب گاز co_2 مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از انجام آزمایشات، بررسی ضریب انتقال جرم فاز مایع بوده است ولی از آن جهت که نانوذرات بر خصوصیات فیزیکی سیال مانند ویسکوزیته نیز تاثیر گذارند، آزمایشات جانبی برای تعیین ویسکوزیته نانوسیالات fe_3 o_4/h_2 o، و بررسی تاثیر آنها بر ضریب انتقال جرم نیز انجام گرفته اند. برای انجام آزمایشات اندازه گیری ویسکوزیته از ویسکومتر لوله مویین با قطر داخلی 1 میلیمتر استفاده شده است. نانوسیالات بسیار رقیق با غلظت های 001/0، 005/0، 01/0، 025/0 و 05/0 درصد حجمی به عنوان سیال کاری در آزمایشات استفاده شده اند. این نانوسیالات از رقیق کردن نانوسیال با غلظت اولیه 7 درصد حجمی بدست آمده اند. همچنین آزمایشات در لوله هایی از جنس پلاستیک با قطر داخلی 6، 8، 10 و 14 میلی متر انجام شده اند. این لوله ها به یک پایه کاملا قائم متصل است. محدوده تغییرات عدد رینولدز 450 (مربوط به لوله با قطر داخلی 6 میلی متر) تا 2100 (مربوط به لوله با قطر داخلی 14 میلی متر) می باشد. برای حصول اطمینان از صحت نتایج تجربی، عدد شروود سیال پایه و نیز نانوسیالات با استفاده از روابط موجود محاسبه شده و با عدد شروودی که برای محاسبه آن از ضریب انتقال جرم اندازه گیری شده (از طریق آزمایشات) استفاده شده، مقایسه شده است. یکسان بودن روند تغییرات اعداد شروود تئوری با تجربی، درستی نتایج بدست آمده را تایید می کند. تغییرات ضریب انتقال جرم با عدد رینولدز و غلظت نانوسیال، مورد بررسی قرار گرفته است. ضرایب انتقال جرم برای سیال پایه و نانوسیالات با افزایش عدد رینولدز افزایش یافته اند. افزایش کسر حجمی نانوذرات سبب کاهش ضریب انتقال جرم در غلظت 001/0 درصد از نانوذرات و سپس افزایش آن شده است. ضریب انتقال جرم نسبی (نسبت ضریب انتقال جرم نانوسیال به ضریب انتقال جرم سیال پایه) در نانوسیالات 001/0 و 005/0 درصد حجمی، در تمامی اعداد رینولدز کمتر از 1 بوده و نسبت ضرایب انتقال جرم نانوسیال با غلظت 01/0 درصد، تا عدد رینولدز 1250 کمتر از 1 و در عدد رینولدز 2100، بیش از 1 بدست آمده است. در نانوسیال 025/0 درصد حجمی ضریب انتقال جرم نسبی تا رینولدز 750 کمتر از 1 محاسبه شد ولی در اعداد رینولدز 1250 و 2100، ضریب انتقال جرم نسبی به بیش از 1 افزایش یافت. در نانوسیال با غلظت 05/0، روندی متفاوت با سایر نانوسیالات مشاهده شد. در این نانوسیال در تمامی اعداد رینولدز، ضریب انتقال جرم نسبی همواره بیش از 1 محاسبه شده است. بیشترین مقدار افزایش در ضریب انتقال جرم نسبت به سیال پایه مربوط به نانوسیال 05/0 درصد حجمی با عدد رینولدز 2100 بوده که برابر 76 درصد می باشد. آزمایشاتی که برای تعیین ویسکوزیته نانوسیالات fe_3 o_4/h_2 o انجام شدند، مشخص نمودند که ویسکوزیته نانوسیال با افزایش غلظت افزایش می یابد و نتایج تجربی با نتایج بدست آمده از رابطه انیشتین دارای تفاوت قابل توجهی است که این تفاوت با افزایش غلظت بیشتر شده است.

جذب گاز توسط فاز مایع یکی از روش های متداول برای حذف یا جداسازی یک جزء از یک مخلوط گازی است. تحقیقات گسترده ای برای افزایش راندمان این فرآیند مانند افزودن مواد شیمیایی به فاز مایع برای کاهش مقاومت فاز مایع با انجام واکنش، افزودن میکروذرات با جذب سطحی و افزودن نانوذرات به فاز مایع انجام شده است. استفاده از فن آوری نانو یکی از روش هایی است که می تواند باعث افزایش ضریب انتقال جرم در یک سیستم گاز- مایع و در نتیجه بهبود فرآیند جذب گاز گردد. در این تحقیق جذب گاز کربن دی اکسید توسط نانوسیال با پایه آب در دمای c?25 و mmhg630 درون راکتور همزن دار مورد بررسی قرارگرفته است. در این راستا برای انجام آزمایش ها یک راکتور همزن دار با حجم 4/1لیتر و با دو پروانه راشتون و با الکتروموتور دورمتغیر و مجهز به میدان مغناطیسی غیر دائم طراحی و ساخته شد. ضریب انتقال جرم حجمی در سیال پایه و غلظت های حجمی مختلف نانوسیال آب/– al2o3? ، در دو دبی گاز کربن دی اکسید l/min 0/3 و0/1 اندازه گیری شده و نتایج مقایسه شده است. نتایج نشان داد در دبی گاز l/min 0/1 و یک سرعت ثابت پروانه، ضریب انتقال جرم حجمی با افزایش غلظت نانوذرات –al2o3? از 01/0تا 05/0درصد حجمی افزایش می یابد و در غلظت های بیشتر نانوذرات (05/0تا 2/0درصد حجمی)ضریب انتقال جرم تغییر نمی کند. با افزایش توان داده شده به ازای واحد حجم سیال (افزایش سرعت پروانه) در دبی ثابت گاز و یک غلظت ثابت نانوسیال آب/– al2o3? ، ضریب انتقال جرم حجمی افزایش می یابد. افزودن نانو ذرات به سیال پایه باعث شکستن حباب ها و کاهش اندازه حباب ها و درنتیجه افزایش سطح انتقال جرم و ضریب انتقال جرم حجمی می شود. با کاهش قطر حباب ها، فشار داخلی و حباب گاز و به تبع آن غلظت اشباع در سطح تماس دو فاز افزایش و در نتیجه سرعت انتقال جرم افزایش می یابد. بیشترین ضریب انتقال جرم حجمی در دبی گازl/min 0/1، غلظت %v/v 05/0 با سرعت پروانه rpm 1400برابر1/s 08/0 بدست آمد. با افزایش توان داده شده به واحد حجم سیال (سرعت پروانه) در کلیه غلظت ها (%v/v 2/0- 01/0)نسبت ضریب انتقال جرم حجمی نانوسیال به ضریب انتقال جرم حجمی سیال پایه (e) در ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد. بیشترین افزایش در ضریب انتقال جرم در توان داده شده به واحد حجم سیالkw/m3 5/1(سرعت پروانه rpm 1150) و در غلظت %v/v 05/0 و دبی گاز ثابتl/min 0/1، برابر 15/2 بدست آمد. همچنین اثرات نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن بر روی جذب گاز کربن دی اکسید در راکتور همزن دار با دو پروانه بررسی گردید. افزودن نانو ذرات اکسید آهن به سیال پایه آب سبب گردید ضریب انتقال جرم در سرعت های بالای پروانه افزایش یابد. البته با عبور گاز از نانو سیال اکسید آهن بر سطح مایع درون راکتور کف تشکیل می شد که با افزایش سرعت پروانه و غلظت نانوسیال، بر مقدار آن افزوده می شد. بنابراین امکان انجام آزمایش در غلظت های بیشتر از %v/v 005/0 نانو سیال اکسید آهن وجود نداشت. همچنین اعمال میدان مغناطیسی مستقیم با شدت 390 گوس(g) اثر قابل توجهی بر روی ضریب انتقال جرم حجمی جذب کربن دی اکسید توسط آب خالص نداشت.

در این مطالعه یک راهکار جدید برای افزایش و همچنین کنترل سرعت انتقال جرم در سیستم گاز-مایع گزارش شده و برای سیستم پرکاربرد و مهم جذب گاز دی اکسید کربن به داخل فیلم ریزان مایع به کار رفته است. این راهکار شامل افزودن نانوذرات اکسید آهن به فاز مایع و اعمال میدان الکتریکی بود. جهت تحقق این راهکار از یک دستگاه آزمایشگاهی ویژه برای به وجود آوردن فیلم ریزان در تماس با فاز گاز استفاده شد و آزمایشات برای سیستم آب- دی اکسید کربن انجام گردید. دستگاه آزمایشگاهی شامل لوله های مویین عمودی در چهار قطر داخلی(mm) 6، 8 ، 10 و 14 بوده که همگی به طول cm50 تهیه شده بودند. دو الکترود مسی جهت اعمال میدان در دوطرف لوله قرار داده شده، لوله عمودی از فاز مایع پر شده و فاز گاز توسط سرنگ به داخل لوله تزریق می شد. با بالا رفتن حباب گاز پس از تزریق توسط سرنگ، فاز مایع بر جداره خارجی حباب به سمت پایین به صورت فیلم ریزان فرو می ریخت و در تماس با فاز گاز قرار می گرفت و فرآیند جذب اتفاق می افتاد. طول حباب در اثر فرآیند جذب کاهش می یافت. تغییرات طول حباب توسط عکس هایی که در بخش های ورودی و خروجی لوله از حباب گرفته می شد، ثبت گردید و ضریب انتقال جرم محاسبه شد.حباب گاز با بالا رفتن در طول لوله و عبور از فضای بین دو الکترود، تحت میدان الکتریکی قرار می گرفت. نانوسیال به کار رفته در انجام آزمایش ها سوسپانسیون خریداری شده پایداری بودکه با افزودن آب مقطر به آن، به غلظت مورد نظر رقیق شده بود. نانوسیال رقیق شده کاملاً پایدار بوده و هیچ اثری از ته نشینی در نانوسیال مشاهده نشد. در این مطالعه نانوسیال با غلظت های 001/0%، 005/0%، 01/0% و 025/0% بر مبنای حجمی و میدان الکتریکی با شدت های kv/m266 ,200,133 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از آن بود که اعمال میدان الکتریکی قادر است به طور قابل توجهی سبب تقویت فرآیند جذب در سیال پایه شود و ضریب انتقال جرم را افزایش دهد. اما در حضور ذرات نانو در فاز مایع، اعمال میدان سبب کاهش سرعت انتقال جرم می شود. بیشترین مقدار افزایش ضریب انتقال جرم فرآیند جذب گاز در آب برابر 45% و بیشترین مقدار کاهش آن 5/63% در نانوسیال 005/0% بوده و هردو در شدت میدان kv/m266مشاهده گردید. نسبت ضریب انتقال جرم در حضور میدان به مقدار آن در غیاب میدان برحسب عدد رینولدز در سیال پایه به یک نقطه ماکزیمم برابر 45/1 رسید، در حالیکه در نانوسیال 001/0% یک نقطه می نیمم برابر 4/0 مشاهده شد. در تحلیل نتایج بدست آمده، از ویسکوزیته و ضریب نفوذ به عنوان دو عامل موثر بر ضریب انتقال جرم استفاده شد و تغییرات این دو پارامتر در سیال پایه و نانوسیال مورد آزمایش تحت میدان الکتریکی اندازه گیری شد. ویسکوزیته نانوسیال تحت میدان الکتریکی افزایش یافت. این اثر به علت تشکیل زنجیره توسط ذرات موجود در سوسپانسیون به واسطه قطبیتشان تحت میدان است. افزایش ویسکوزیته سبب افزایش مقاومت در برابر انتقال جزء جذب شونده از ناحیه فصل مشترک به داخل توده مایع، کاهش دبی مایع، افزایش ضخامت فیلم ریزان و در نتیجه کاهش ضریب انتقال جرم می شود. همچنین مشاهده شد ضریب نفوذ در نانوسیال تحت میدان الکتریکی کاهش یافته و در نتیجه باعث کاهش فلاکس انتقال جرم در جهت عمود بر فیلم ریزان می شود. در نهایت مقادیر تجربی ضریب نفوذ و ضریب انتقال جرم با مدل تداخل جرم و مدل فیلم مقایسه گردید. مقادیر تجربی تطابق خوبی با مدل تداخل جرم داشت.

چکیده در این پژوهش انتقال جرم نانوسیالات جاری درون لوله در دو رژیم آرام و درهم بصورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. ضریب انتقال جرم نانوسیالات با استفاده از روش الکتروشیمی اندازه گیری شده است. در این پژوهش از دو نوع نانوذره ?-al2o3 با اندازه متوسط nm 40 و tio2 با اندازه nm 3-1 در تهیه نانوسیالات استفاده شده است. اثر نانوذرات ?-al2o3 و tio2 و دما بر ضریب نفوذ رنگ در نانوسیالات نیز مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج آزمایش های ضریب انتقال جرم نشان داد که ضریب انتقال جرم در نانوسیالات با افزایش غلظت نانوذرات ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد. به این ترتیب برای غلظت نانوذرات غلظت بهینه وجود دارد که در آن میزان انتقال جرم بیشینه است. بطور متوسط افزایش ضریب انتقال جرم در نانوسیالات ?-al2o3 و tio2 در رژیم جریان آرام بترتیب تقریباً برابر با %7/13 و %86/35 و در رژیم جریان درهم تقریبا برابر با %06/10 و %66/17 می باشد. اثر نانوذرات tio2 بر روی انتقال جرم نسبت به نانوذرات ?-al2o3 بهتر است و میزان افزایش در رژیم جریان آرام نسبت به درهم محسوستر است. در آزمایش های تعیین ضریب نفوذ روندی مشابه آزمایش های ضریب انتقال جرم مشاهده شد. بیشترین میزان افزایش در ضریب نفوذ رنگ در نانوسیالات ?-al2o3 و tio2 بترتیب 06/4 و 42/8 برابر می باشد.

در این پژوهش کوپلیمرپیوندی پلی استایرن- نشاسته با استفاده از یک شروع کننده حرارتی (بنزوئیل پرکسید) و دستگاه مخلوط کن داخلی به عنوان راکتور در دماهای مختلف (?c 130-110) تهیه گردید. جهت دستیابی به این محصول در ابتدا یک پیش مخلوط طبق شرایط از پیش معین شده با استفاده از مطالعات از نشاسته، مونومر استایرن و شروع کننده حرارتی تهیه شد، سپس این آمیزه به درون دستگاه مخلوط کن داخلی هدایت گردید. جهت دستیابی به بیشترین میزان پلی استایرن پیوند زده شده، عوامل فرآیندی تأثیر گذار بر روی واکنش، نظیر درصد وزنی نشاسته/مونومر استایرن، میزان شروع کننده، زمان واکنش، دور همزن و دمای واکنش مورد بررسی قرار گرفتند. در ادامه جهت بررسی میزان درصد پیوندزنی حاصل شده از آنالیز استخراج با استفاده از دستگاه سوکسوله و حلال تولوئن بخش هموپلیمر سنتز شده در ابتدا جداسازی شده و سپس با استفاده از وزن کردن نمونه ها درصد هموپلیمر مورد محاسبه قرار گرفت. با استفاده از این آنالیز مشاهده شده که بهترین نمونه حاوی 42/40% هموپلیمر می باشد. در ادامه جهت دستیابی به مقدار درصد پیوندزنی، از اسید استیک و پرکلریک اسید جهت جداسازی بخش پیوند زده شده از نشاسته استفاده شد. با استفاده از این روش مشاهده شده که بیشترین درصد پلیمر پیوندزده شده برابر با 60/9% می باشد. از آزمون طیف سنجی انتقال فوریه زیر قرمز (ftir) نیز جهت بررسی پیوندهای ایجاد شده در نمونه بدست آمده قبل و بعد از استخراج سوکسوله استفاده شد. این آزمون به خوبی وجود پلی استایرن پیوند زده شده بر روی ساختار ذرات نشاسته در طول موج های cm-1 700 و 765، 1460، 1553، 3058 برای c-h موجود در حلقه آروماتیک و پیک های موجود در بازه cm-1 1700-2000 برای c=c موجود در حلقه آروماتیک بعد از استخراج سوکسوله را تصدیق می نماید. آزمون میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) جهت بررسی فرآیند پیوندزنی مورد استفاده قرار گرفت. با استفاده از نتایج میکروسکوپ الکترونی روبشی بدست آمده از محصول قبل از استخراج سوکسوله، مشاهده شد که پلی استایرن سنتز شده به خوبی سطح ذرات نشاسته را پوشانده است و نتایج بدست آمده از محصول بعد از استخراج نشان دهنده قسمت های پیوندزده شده باقی مانده بر روی سطح ذرات نشاسته می باشد. از آزمون حرارتی tga نیز برای بررسی پایداری حرارتی محصول بدست آمده قبل و بعد از استخراج سوکسوله استفاده شد. مشاهده شد که محصول بدست آمده قبل از استخراج سوکسوله تخریت حرارتی دو مرحله ای را از خود به نمایش می گذارد. مرحله اول در بازه ی دمایی ?c 355-275 رخ داده که نشان دهنده تخریب بخش نشاسته می باشد و مرحله دوم در رنج دمایی ?c 465-355 رخ داده است که نشان دهنده تخریب بخش پلی استایرن می باشد. با توجه به این نتایج مشاهده می شود که حضور پلی استایرن باعث افزایش پایداری حرارتی محصول بدست آمده شده است. جهت بررسی جریان پذیری محصول بدست آمده از آزمون تعیین شاخص جریان مذاب استفاده گردید. با استفاده از این آزمون مشاهده شد که با افزایش درصد پیوندزنی تا 60/9% میزان جریان پذیری افزایش می یابد. نتایج بدست آمده حاکی از این می باشد که نمونه های حاصل قابلیت فرآیندپذیری داشته و دارای خصلت ترموپلاستیکی می باشند.

حذف اجزاء اسیدی به دلایل مسائل ایمنی، کنترل خوردگی، رسیدن به مشخصات لازم جهت محصول گاز یا مایع، جلوگیری از سمی شدن کاتالیزور در فرآیندهای پایین دست و رعایت استانداردهای محیط زیست می باشد. جذب گاز توسط فاز مایع یکی از روش های متداول برای حذف یا جداسازی یک جزء از یک مخلوط گازی است و از طرفی ضرایب انتقال جرم در طراحی دستگاه های انتقال جرم مانند برج های تقطیر، برج های جذب و دفع، برج های خنک کننده آب نقش مهمی دارند. افزایش ضریب انتقال جرم سبب افزایش راندمان، کاهش اندازه و هزینه های ساخت تجهیزات می شود. دانشمندان از دیرباز به دنبال راهکارهایی برای افزایش ضریب انتقال جرم و بهبود فرآیندهای انتقال بوده اند. در این راستا شناخت چگونگی انتقال جرم مانند ماهیت مواد، ضرایب نفوذ، ضخامت لایه نفوذ، تلاطم و افزودن میکرو و نانوذرات به سیال پایه می تواند در بهبود انتقال جرم سودمند باشد. هدف از این تحقیق بررسی اثر حضور نانوذرات سیلیکا و آلومینا بر میزان جذب گاز دی اکسیدکربن در محلول متیل دی اتانول آمین+ پایپرازین+ آب، در فشار 1 بار در راکتور همزن دار می باشد. در این راستا راکتور همزن دار دو جداره با حجم ا لیتر مورد استفاده قرار گرفته است. در این پژوهش اثر پارامترهای مختلف مانند دما، شدت جریان گاز ورودی، غلظت آمین، غلظت نانوذرات، دور همزن و روش های مختلف پخش نانوذرات بر تغییرات ضریب انتقال جرم حجمی مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی ها نشان داد که در سیستم مورد استفاده نانوذرات آلومینا نسبت به ذرات سیلیکا پایداری کمتری دارند و به سرعت ته نشین می شوند. اندازه نانوذرات آلومینا در محدوده 40-70 نانومتر و نانوسیلیکا 10-15 نانومتر می باشد. محدوده غلظت نانوذرات مورد استفاده 0001/0-03/0 درصد حجمی می باشد. نتایج نشان داد که برای هر دونوع نانوسیال بررسی شده، در غلظت های کمتر از 02/0 درصد حجمی، میزان جذب گاز نسبت به سیال پایه افزایش می یابد که این افزایش دارای بیشینه ای در غلظت 001/0 درصد حجمی می باشد. همچنین با افزایش غلظت نانوذرات از 02/0 تا 03/0 درصد حجمی، نرخ انتقال جرم نسبت به سیال پایه کاهش می یابد. افزودن نانوذرات سیلیکا با غلظت %001/0 حجمی در دمای °c 30 ، ضریب انتقال جرم حجمی را به میزان %42 نسبت به سیال پایه افزایش می دهد. افزودن نانوذرات به سیال پایه باعث تغییر در خواص فیزیکی سیال پایه و در نتیجه تغییر در عملکرد آن در زمینه انتقال جرم می شود. در زمینه انتقال جرم در سیستم دو فازی تغییر در ضریب نفوذ، کشش سطحی و هیدرودینامیک سیستم (اندازه حباب ها) از عوامل اثرگذار می باشد، که بررسی کشش سطحی محلول در حضور و عدم حضور نانوذرات نشان داد که سطح تماس ویژه در حضور نانوذرات به صورت قابل توجه ای افزایش می یابد.

حضور فلزات سنگین در آبهای سطحی و زیرزمینی در غلظتهایی بیشتر از مقدار تعیین شده در استانداردها، مشکلات و مسائل زیست محیطی فراوانی ایجاد کرده است. با توجه به افزایش کاربرد فلزات در صنایع و تخریب ناپذیری آنها در محیط، میزان تجمع فلزات سنگین در محیط زیست بسیار فراتر از مقداری است که از طریق فرآیندهای طبیعی برداشت میشود. در مقایسه با سایر روشهای حذف فلزات، جذب زیستی به عنوان روشی موثرتر، مقرون به صرفهتر و نیز دوستدار محیط زیست به شمار میرود. در بین جاذبهای زیستی، قارچها و به ویژه قارچهای خانواده زیگومیست به علت وجود پلیمرهایی چون کیتوزان وکیتین در دیواره سلولی خود، توانایی بالایی در جذب فلزات سنگین دارند. در این تحقیق، از زیست توده قارچ موکوایندیکوس و رایزوموکورپاسیلوس به عنوان جاذب برای جذب زیستی فلز نیکل استفاده شد. 64 % بود. به منظور بهبود ظرفیت جذب این فلز بر روی زیست توده رایزوموکورپاسیلوس / درصدجذب نیکل توسط زیست توده خشک شده 7 خشک شده، فرآیندهای پیشفرآوری قلیایی و آنزیمی انجام شد. پیشفرآوری با استفاده ازمحلول سود و آنزیم پروتئاز، ظرفیت جذب را به 93 تا 100 % افزایش داد. در غلظتهای / 17 گرم بر لیتر درصد جذب نیکل را از 2 / 0 تا 5 / میزان زیادی افزایش داد. افزایش غلظت سود از 002 99 % نیکل موجود در محلول آبی جذب شد. نتایج حاصل از آنالیز ترکیب درصد اجزای زیست توده نشان / بالای 5 گرم بر لیتر سود بیش از 99 داد که با افزایش غلظت سود میزان پروتئین موجود در دیواره سلولی زیست توده کاهش یافته و همچنین میزان گلوکزآمین و نرمال استیل گلوکز آمین که به ترتیب معیاری از میزان کیتوزان و کیتین هستند، افزایش یافته است. مقایسه عکسهای گرفته شده توسط میکروسکوپ 0 گرم بر لیتر سود با زیست توده خشک شده ، نشان میدهد که پیشفرآوری با غلظت پایین / الکترونی از زیست توده پیشفرآوری شده با 002 سود باعث افزایش تخلخل و سطح تماس جاذب شده است. درحالیکه در شرایط پیشفرآوری شده با 10 گرم بر لیتر سود، ساختار زیست توده 0 میکرولیتر آنزیم به ازای 1 گرم زیست / به طور کامل تغییر کرده و به فرم صفحهای تبدیل شده است. پیشفرآوری زیست توده تنها با مقدار 1 91 % افزایش داد. عکسهای گرفته شده توسط میکروسکوپ الکترونی حاکی از افزایش تخلخل و متورم شدن / توده، درصد جذب را تا 8 جاذب در اثر پیشفرآوری آنزیمی است. هر دو روش پیشفرآوری با حذف پروتئین و ناخالصیهای موجود بر سایتهای جذب، تعداد سایتهای در دسترس برای پیوند با یونهای فلزی را افزایش دادهاند. در این تحقیق همچنین کیتوزان موجود در دیواره سلولی قارچ موکورایندیکوس (رشد یافته بر محیط کشت حاوی شیره خرما به عنوان منبع غذایی اصلی) استخراج شده و به همراه کیتوزان تجاری برای جذب نیکل مورد استفاده قرار گرفتند. مطالعه دادههای تعادلی نشان داد که معادله لانگمویر برای هر دو نوع کیتوزان قارچی و تجاری بیشترین تطبیق را با دادههای آزمایشگاهی دارد. از مقایسه دادههای آزمایشگاهی با مدلهای شبه درجه اول، شبه درجه دوم و نفوذ درون ذرهای مشخص شد که سینتیک جذب از مدل شبه درجه دوم پیروی کرده و مرحله جذب سطحی کنترل کننده سرعت جذب میباشد.

در این پژوهش انتقال جرم در نانوسیال الکترولیتی درون لوله مدور مستقیم افقی در جریان آرام و درهم کاملاً توسعه یافته هیدرودینامیکی و در حال توسعه غلظتی به روش الکتروشیمیایی بررسی شده است. در این پژوهش از نانوذره اکسید سیلیکا با قطر متوسط 13-7 نانومتر برای ساخت نانوسیال استفاده شده است. محلول الکترولیت شامل فرو-فری سیانید و سدیم هیدرواکسید می باشد. از روش جریان حدی برای اندازه گیری ضریب انتقال جرم نانوسیال بطور مستقیم استفاده شده است و به منظور ایجاد کنترل کنندگی واکنش کاتدی اندازه کاتد بسیارکوچکتر از آند در نظر گرفته شده است، برای ساخت الکترود ها از جنس استیل 316 استفاده شده است. ضریب انتقال جرم اندازه گیری شده برای سیال پایه با روابط تئوری و تجربی مقایسه شده که خطای متوسط 2/18 درصد را برای جریان آرام و خطای متوسط 47/29 درصد را برای جریان درهم نشان داده است. نانوسیال با غلظت های حجمی بین 0002/0% تا 02/0% نیز مورد آزمایش قرار گرفته که ضریب انتقال جرم اندازه گیری شده در جریان درهم تفاوتی را با ضریب انتقال جرم در سیال پایه نشان نمی دهد. ولی در جریان آرام ضریب انتقال جرم در نانوسیال الکترولیتی با افزایش غلظت نانوذره ابتدا افزایش سپس کاهش را موجب می شود که در غلظت حجمی 005714/0% بیشترین افزایش را بمقدار متوسط 25/15 درصد نشان می دهد همچنین نتایج نشان دادند که ضریب انتقال جرم افزایش یافته با افزایش رینولدز کاهش می یابند. با توجه به اینکه نانوذرات بسیار کوچکتر از ضخامت لایه مرزی می باشند بنابرین توانایی حرکت در لایه مرزی غلظتی را دارا می باشند پس نانوذرات وارد فیلم غلظتی شده و به واسطه میکروجابجایی با ایجاد اختلاط ضخامت لایه مرزی را کاهش می دهد و موجب افزایش در انتقال جرم می شوند.همچنین حرکات بروانی نانوذرات نیز در نانوسیال موجب ایجاد میکرو جابجایی شده و نفوذ جرم را بطور غیر مستقیم تقویت می کند از طرف دیگر نانوذرات با جذب سطحی یون های فعال، به واسطه حرکت بروانی و همچنین با توجه به وجود نفوذ الکتروفرسیز یون های فعال تمایل دارند به سطح الکترود برسند و افزایش انتقال جرم را موجب شوند البته این مکانیسم ها فقط در جریان آرام موثر واقع شد زیرا در جریان درهم ادی ها و همچنین مهاجرت ذرات به واسطه گرادیان القایی برش نقش غالب را ایفا می کنند و نقش نانوذرات اکسید سیلیکا در جریان درهم کاهش می یابد. در غلظت های بالای نانوذرات، انتقال جرم کاهش یافته است که دلیل این کاهش را به این صورت می توان عنوان کرد که با افزایش غلظت تمایل نانوذرات به چسبیدن به هم افزایش می یابد و حالت کلوخه شدن در آنها ایجاد می شود که در این صورت با افزایش اندازه ذرات حرکات بروانی برای ذرات بزرگتر از حد نانو نقش خود را از دست داده و از طرف دیگر در غلظت های بالای نانوذرات، ذرات به صورت مانعی در برابر انتقال جرم در آمده و کاهش در انتقال جرم را موجب می شوند.

ویسکوزیته به عنوان یکی از خواص مهم سیال ها به شمار می رود که تاثیر مستقیم بر نیروی لازم برای پمپاژ سیال دارد و همچنین با تاثیر بر عدد بدون بعد پرانتل، در انتقال حرارت نیز نقش دارد. اما بیشتر مطالعات انجام شده در زمینه نانوسیال، به بررسی خصوصیات انتقال حرارت آن اختصاص یافته است و تحقیقات چندان زیادی در مورد ویسکوزیته نانوسیال انجام نگرفته است. در این تحقیق سیال اتیلن گلایکول حاوی نانوذرات مغناطیسی fe3o4، از نظر خواص حرکتی مورد آزمایش قرار گرفته است. همچنین تاثیر میدان مغناطیسی ثابت و موازی با جهت جریان و نیز میدان مغناطیسی متناوب بر روی ویسکوزیته، مورد بررسی قرار گرفته است. اندازه گیری ویسکوزیته به وسیله ویسکومتر لوله موئین طراحی شده انجام گرفت و میدان مغناطیسی مورد نیاز از طریق سیم لوله تامین شد. در ابتدای آزمایشات به منظور بررسی صحت عملکرد ویسکومتر ساخته شده، مقادیر ویسکوزیته به دست آمده از آن برای سیال پایه در دماهای مختلف با داده های موجود در مراجع مقایسه شد و خطای میانگین آن به دست آمد. همچنین برای بررسی رفتار رئولوژیکی نانوسیال، تنش برشی آن در نرخ برش های متفاوت توسط ویسکومتر بروکفیلد اندازه گیری شد. نتایج به دست آمده، رفتار نیوتنی نانوسیال را نشان داد. علاوه بر این مقادیر ویسکوزیته به دست آمده از ویسکومتر بروکفیلد با ویسکومتر لوله موئین مقایسه شد و تطابق خوبی بین آنها مشاهده شد. طبق اندازه گیری های انجام شده برای ویسکوزیته نانوسیال های با غلظت 005/0، 01/0، 015/0 و 035/0 درصد حجمی، مشاهده شد که با اضافه کردن نانوذرات، ویسکوزیته کاهش می یابد. با اعمال میدان مغناطیسی ثابت و موازی با جهت جریان، کاهش ویسکوزیته نانوسیال مغناطیسی مشاهده شد. این کاهش برای نانوسیال با غلظت 015/0 درصد حجمی مشهود تر است. با افزایش زمان اعمال میدان برای غلظت 035/0 درصد حجمی، ویسکوزیته نانوسیال کاهش یافته و پس از یک بازه زمانی به مقدار ثابتی میل می کند که حاکی از اشباع مغناطیسی نانوسیال می باشد. با تغییر جهت میدان مغناطیسی ثابت و موازی با جهت حرکت سیال، تغییری در نتایج به دست آمده دیده نشد. نتایج حاصل از اعمال میدان مغناطیسی متناوب نشان داد که حتی برای بالاترین غلظت نانوسیال تهیه شده در این تحقیق، اعمال میدان مغناطیسی اثری بر ویسکوزیته اتیلن گلایکول-fe3o4 ندارد. همچنین افزایش زمان اعمال میدان نیز تاثیر قابل ملاحظه ای بر ویسکوزیته نمی گذارد.

چکیده در پروژه ی حاضر جوشش نانوسیال آب/ سیلیکا روی گرمکن صفحه تخت دایره ای شکل با هدف بررسی اثر شیب سطح گرم روی شار گرمای بحرانی (chf) و ضریب انتقال گرمای جوشش (bhtc) انجام شد. آزمایشها با تمرکز روی توپولوژی سطح صورت گرفت. محدوده ی غلظت های نانوسیال مورد آزمایش 0001/0 – 01/0 درصد حجمی و زوایای سطح گرم ?0، ?45 و ?90 بود. نتایج نشان داد با افزایش غلظت نانوسیال، chf افزایش می یابد. در حالت افقی به ترتیب افزایش 25، 53 و 65 درصدی chf برای غلظت های 001/0، 0025/0 و 005/0 درصد حجمی نانوسیال رخ داد. همچنین با افزایش غلظت تا 005/0 درصد حجمی، bhtc افزایش و فراتر از این غلظت کاهش می یابد. در حالت افقی سطح گرمکن افزایش bhtc نانوسیال نسبت به آب خالص، برای غلظت های 001/0، 0025/0، 005/0 و 01/0 درصد حجمی به ترتیب بین 10-20، 62-166، 75-177 و 40-155 درصد بود. ایجاد رسوب نانوذرات روی سطح گرم با افزایش زبری باعث افزایش ترشوندگی سطح شده که نتیجه ی آن افزایش ضریب انتقال گرما است. اما در غلظت 01/0 درصد حجمی، ضخامت رسوب نانوذرات مقاومت گرمایی ایجاد کرده و باعث کاهش ضریب انتقال گرما می شود. بررسی اثر شیب سطح گرم بر جوشش آب بدون یون و نانوسیال نشان دادافزایش شیب گرمکن از حالت افقی به عمودی باعث کاهش bhtc می شود. در جوشش آب بدون یون با افزایش شیب گرمکن chf کاهش می یابد.در جوشش نانوسیال با افزایش شیب سطح گرمکن chf افزایش می یابد که نشان دهنده ی اثر غالب رسوب نانوذرات بر حرکت حباب ها روی سطوح شیب دار است. عکس برداری میکروسکوپ نیروی اتمی (afm) سطح پس از جوشش نانوسیال در حالت افقی و عمودی گرمکن نشان داد در حالت عمودی رسوب ضخیم تری تشکیل می شود که باعث افزایش chf می شود.

با توجه به این که خشک کردن ازجمله فرایندهای مهم در مهندسی شیمی است و بهینه سازی شرایط خشک کردن علاوه بر صرفه جویی در زمان، هزینه های مصرف انرژی را نیز کاهش می دهد، در تحقیق حاضر بهبود سرعت خشک کردن و کیفیت فیلم های لاتکس پلیمری با استفاده از میدان الکتریکی به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش ها در داخل تونل باد و در حضور و غیاب جریان هوای محوری انجام گرفتند. میدان الکتریکی مستقیم با پلاریته مثبت و منفی مابین دو نوع الکترود سوزنی و یک الکترود صفحه ای با فواصل متفاوت اعمال گردید. اعمال میدان الکتریکی با تشکیل پلاسما حول الکترود سوزنی سبب ایجاد باد یونی شده و با برخورد به سطح نمونه پلیمری و ایجاد تلاطم در لایه اشباع روی سطح، با مصرف انرژی پایین سرعت خشک شدن فیلم را به طور قابل ملاظحه ای تغییر می دهد. البته بیشترین اثر بر سرعت خشک شدن در غیاب جریان هوای محوری مشاهده شد به طوری که سرعت خشک شدن در مرحله اول برای نمونه ای که تحت ولتاژ kv 20 خشک شده بود تقریبا 7 برابر سرعت خشک شدن همان مرحله برای نمونه ای که بدون حضور میدان الکتریکی خشک شده بود، به طوریکه زمان خشک شدن فیلم 81% کاهش یافت ولی با افزایش سرعت جریان هوای محوری از تاثیر میدان الکتریکی کاسته می شد. افزایش تعداد الکترودهای سوزنی و کاهش فاصله بین الکترود سوزنی و صفحه ای موجب افزایش سرعت خشک شدن فیلم شد، اما تغییر قطبیت تاثیری بر افزایش نرخ تبخیر نداشت. در انتهای این پژوهش نیز با استفاده از نرم افزار طراحی آزمایشات اثرات متقابل پارامترهای درصد وزنی پلیمر، سرعت جریان هوا، دما و ولتاژ بررسی شد و در نهایت رابطه ای برای فرایند خشک شدن فیلم لاتکس پلیمری ارائه گردید. همچنین کیفیت فیلم پلیمری خشک شده تحت شرایط مختلف خشک شدن با حضور و بدون حضور میدان توسط روش میکروسکوپ الکترونی روبشی ( sem) و نیز ساختار شیمیایی فیلم تحت میدان، توسط روش طیف سنجی مادون قرمز (ir) مورد مطالعه قرار گرفت و نشان داد که اعمال میدان الکتریکی توسط یک الکترود سوزنی توام با حضور جریان هوا و ایجاد تنش برشی سبب شکل گیری ساختارهای لیفی شکل در فیلم می شود. همچنین اعمال میدان الکتریکی سبب پهن تر شدن و تغییراتی در ساختار پیک های موجود در رنج (cm-1) 1600 در فیلم پلی وینیل استات می گردد.

در سال های اخیر تلاش های زیادی برای استفاده بهینه از منابع انرژی تجدیدناپذیر صورت گرفته است. در بین منابع انرژی تجدیدپذیر، خورشید به عنوان یک منبع انرژی دردسترس و پاکیزه در کشور ما در کلیه علوم از اهمیت ویژه ای برخوردار است. خشک کردن محصولات کشاورزی یکی از روش های نگهداری آن ها برای طولانی مدت است. برای خشک کردن محصولات کشاورزی روش های متعددی وجود دارد. خشک کردن به روش سنتی خورشیدی از دیرباز مورد استفاده تولیدکنندگان و مصرف کنندگان محصولات خشک بوده است. اما امروزه خشک کن های خورشیدی جهت افزایش کیفیت و بهداشت مواد خشک به جای روش سنتی مورد استفاده قرار می گیرد. تحلیل ترمودینامیکی روشی است که برای تعیین راندمان دمایی سیستم های گرمایی به کار برده می شود. بررسی راندمان حرارتی سیستم در کنار تعیین پارامترهای کیفی محصول می تواند به بهینه سازی یک خشک کن خورشیدی کمک کند. بنابراین هدف این تحقیق بررسی تحلیل ترمودینامیکی یک خشک کن خورشیدی با جریان همرفت اجباری در کنار تعیین پارامترهای کیفی محصول خشک است. برای تحقق این هدف سه دبی جرمی هوای 0/016، 0/041، 0/082 کیلوگرم برثانیه به عنوان همرفت طبیعی، جریان با سرعت کم و جریان با سرعت بالا مد نظر قرار گرفت و تحلیل انرژی و اگزرژی در خشک کردن ورقه های نازک محصول موز مورد بررسی قرار گرفت. در تحلیل انرژی بهره وری انرژی در خشک کردن محصول و در تحلیل اگزرژی بهره وری اگزرژی سیستم و مقدار برگشت ناپذیری اگزرژی مورد محاسبه قرار گرفت. نتایج نشان داد که بهره روی انرژی از دبی جرمی جریان مستقل و با افت رطوبت یک روند نزولی دارد. در حالیکه بیشترین بهره وری اگزرژی در جریان همرفت طبیعی مشاهده شد. همچنین بهترین بهره وری از سیستم در نزدیک رطوبت بحرانی محصول مشاهده شد.برای تعیین پارامترهای کیفی محصول خشک دو پارامتر تغییر رنگ و چروکیدگی محصول به صورت سینتیکی در طول خشک شدن با روش آنالیز تصویر مورد مطالعه و تحلیل قرار گرفت. تحلیل چروکیدگی از دو لحاظ تغییر سطح مقطع محصول و تغییر حجم محصول مورد مطالعه قرار گرفت و برای تعیین تغییر رنگ محصول دو پارامتر تغییر رنگ کلی و شاخص قهوه ای شدن محصول در سیستم رنگی cie l* a* b* اندازه گیری شد. نتایج حاصل از پارمترهای کیفی نشان داد که تغییر سطح و حجم موز وابسته به مقدار رطوبت آن است و از دبی جرمی و دمای هوای محفظه مستقل است در حالیکه تغییر رنگ با تغییر دبی جرمی تغییر می کند. کمترین قهوه ای شدن در دبی جرمی 0/041 کیلوگرم هوای خشک بر ثانیه مشاهده شد. همچنین تغییر حجم محصول در رطوبت های بیشتر از رطوبت بحرانی از حجم رطوبت تبخیر شده بیشتر و در رطوبت های پایین تر از رطوبت بحرانی با حجم آب تبخیر شده از محصول برابر است. مطالعه تغییر رنگ همچنین نشان داد که تأثیر سرعت هوا و دمای محفظه در رطوبت های پایین بیشتر است. پارامتر ظرفیت جذب نهایی آب نیز به عنوان پارامتر دیگری در تعیین کیفیت محصول در نظر گرفته شد و بین سه دبی جرمی تفاوت معنی داری در سطح احتمال 0/95 مشاهده نشد.

انتقال گرمای جابجایی آزاد نانوسیال آب / sio2 در محفظه شیب دار تحت تاثیر میدان الکتریکی بصورت تجربی مطالعه شده است. محفظه آزمایش مکعب مستطیلی شکل با ابعاد طول × عرض × ارتفاع به ترتیب 60 ×60 × 135 میلی متر و شامل دو دیوار مسی عمودی گرم و سرد و بقیه وجوه عایق گرمایی بودند. محدود اعداد ریلی 108 × 5/1 – 106 × 5/9 بود. تاثیر غلظت های مختلف نانوسیال ، حضور میدان الکتریکی و زوایای شیب متفاوت محفظه بر ضریب انتقال گرمای جابجایی آزاد و عدد ناسلت بررسی شده است. نتایج حاکی از آن است که استفاده از نانوسیال به جای آب در غلظت های کم تر از 01/0% حجمی ضریب انتقال گرمای جابجایی آزاد را در مقایسه با آب افزایش می دهد. بیش ترین افزایش ضریب انتقال گرمای جابجایی آزاد نانوسیال در غلظت 01/0% در مقایسه با سیال پایه حدود 5% مشاهده شد اما با افزایش غلظت نانوسیال ضریب انتقال گرمای جابجایی آزاد کاهش می یابد. ضریب انتقال گرمای جابجایی آزاد نانوسیال در کسر حجمی های بیش تر از 1/0% کم تر از سیال پایه مشاهده شده است. زاویه شیب محفظه به عنوان یک پارامتر مناسب برای کنترل انتقال گرما به کار رفته است. زاویه شیب محفظه از ?0 ( محفظه افقی گرم شونده از پایین ) تا ?120 متغیر بود. در تمام اعداد ریلی، افزایش زاویه شیب محفظه موجب کاهش عدد ناسلت سیال پایه و نانوسیال می شود. به طوری که بیش ترین و کم ترین ضریب انتقال حرارت جابجایی آزاد سیال پایه و نانوسیال به ترتیب در زاویه های ?0 و ?120 رخ داده است. مشاهده شد که با افزایش غلظت نانوسیال اثر زاویه شیب محفظه کاهش می یابد و تغییر زاویه شیب محفظه در غلظت های بالای نانوسیال بر انتقال گرمای جابجایی آزاد موثر نیست. افزایش زاویه شیب محفظه تاثیر غلظت نانوسیال را بر ضریب انتقال گرما کاهش می دهد. انتقال گرمای بهینه در غلظت حجمی 01/0% از نانوسیال درون محفظه افقی گرم شونده از پایین( ?0=? ) انجام گرفته است. همچنین مشاهده شد که اعمال میدان الکتریکی در شدت های مختلف بر انتقال گرمای جابجایی آزاد موثر نیست.

چکیده پلی (وینیل کلراید) (pvc) یکی از پر کاربرد ترین پلیمر ها در دنیا است. عمده ترین فرآیند تولید این ماده روش سوسپانسیونی است. به مواد تنظیم کننده ی ph محیط سوسپانسیونی در اصطلاح صنعتی بافر گفته می شود. در این پروژه تاثیر غلظت سه بافر پر مصرف در صنعت یعنی آهک، هیدروکسید سدیم(کاستیک) و سدیم بیکربنات بر درصد تبدیل نهایی پلیمر در زمان ثابت، کسر وزنی ذرات بزرگتر از 250 میکرومتر، درصد وزنی جذب نرم کننده توسط ذرات، دانسیته ی ظاهری پودر و k-value که شاخصی است از وزن مولکولی پلیمر بررسی شده اند؛ به علاوه، تاثیر نوع ماده ی تنظیم کننده ی ph نیز بر این خواص بررسی شده است. آزمایش ها در یک راکتور دو جداره ی یک لیتری و مجهز به همزن به روش سوسپانسیونی و در دمای ثابت ?c 58 انجام گرفت. آزمایش های زیادی برای بدست آوردن دستورالعملی استاندارد که منجر به تولید پودری با خواصی مشابه با خواص استاندارد پودر تولیدی توسط واحد پلی(وینیل کلراید) پتروشیمی بندر امام شود، انجام شد و در نهایت دستورالعملی با قابلیت تکرار پذیری در آزمایش های مختلف بدست آمد. همچنین به منظور برنامه ریزی برای آزمایش های بعدی آزمایش هایی برای بدست آوردن مقداری از بافر که به ازای آن ph نهایی سوسپانسیون بین 7 تا 8 قرار گیرد انجام گرفت و این مقدار، مقدار بافر حداقل نامگذاری شد. مقدار بافر حداقل برای آهک، کاستیک و سدیم بیکربنات به ترتیب 6،14 و 13 میلی گرم بدست امد. در این آزمایش ها مشخص شد که درصد تبدیل نهایی در زمان ثابت با افزایش غلظت بدون بعد بافر (مقدار بافر/مقدار بافر حداقل) محیط به صورت خطی کاهش می یابد. همچنین مشخص شد که این کاهش بسته به نوع بافر مصرفی متفاوت است.نمودار های بدست آمده نشان می دهند که بیشترین شیب کاهش درصد تبدیل نهایی در زمان ثابت مربوط است به آهک با شیب 9- (برحسب درصد تبدیل/غلظت بدون بعد بافر) و کمترین آن مربوط است به سدیم بیکربنات با شیب 1/4- . همچنین مشخص شد که با افزایش غلظت بدون بعد بافر محیط کسر وزنی ذرات بزرگتر از 250 میکرومتر، افزایش می یابد. در میان سه بافر استفاده شده بیشترین افزایش در کسر وزنی ذرات بزرگتر از 250 میکرومتر مربوط به کاستیک است که با افزایش غلظت بدون بعد بافر از 1 به 5/2 (افزایش ph نهایی از 7 به10) افزایش 186 درصدی در این شاخص را نشان داد همچنین کمترین افزایش در مقدار این کمیت در همین محدوده از ph نهایی مربوط است به آهک با افزایش 138 درصدی. همچنین مشخص شد که با افزایش غلظت بدون بعد بافر درصد وزنی جذب نرم کننده توسط پلیمر،کاهش می یابد؛ در این میان بازهم بیشترین کاهش در این شاخص مربوط به کاستیک است که با افزایش غلظت بی بعد از 1 به 5/2 درصد وزنی جذب نرم کننده توسط پودر را حدود 50درصد کاهش می دهد در حالی که کاهش همین کمیت هنگام استفاده از سدیم بیکربنات تنها 7/8 درصد می باشد. با کاهش این کمیت، افزایش دانسیته ی ظاهری پودر امری طبیعی به نظر می رسد که در مورد هر سه بافر استفاده شده صادق است اما رابطه ی مستقیمی بین کاهش تخلخل با افزایش دانسیته ی ظاهری مشاهده نشد برای مثال افزایش ph نهایی از 7 به 10(بوسیله ی افزایش غلظت بدون بعد بافر)توسط آهک، افزایش 23 درصدی دانسیته ظاهری پودررا به همراه دارد بصورتی که بیشترین تاثیر را روی این کمیت دارد در حالی که این افزایش در مورد کاستیک و سدیم بیکربنات به ترتیب 15 و 12 درصد می باشد. وزن مولکولی که با شاخصی به نام k-value اندازه گیری شد با تغییر نوع و غلظت بدون بعد بافر مصرفی تغییری از خود نشان نداد و به نظر میرسد که دما تنها عاملی باشد که بیشترین تاثیر را بر این مقدار دارا است. با توجه به نتایج بدست آمده در این تحقیق و با توجه به استاندارد های موجود برای تولید صنعتی پلی(وینیل کلراید) مشخص شد که اگر بتوان به طریقی از خوردگی تجهیزات و بدنه ی داخلی راکتور توسط هیدروژن کلراید تولیدی در هنگام واکنش جلوگیری کرد بهتراست که از بافر استفاده نشود اما اگر امکان مقاوم سازی این تجهیزات در برابر خوردگی وجود نداشته باشد می توان از کاستیک که قیمت ارزان تری نسبت به آهک دارد در تولید پلی(وینیل کلراید) استفاده کرد. استفاده از این ماده باعث خواهد شد که هزینه ی بافر مصرف شده در طی یکسال برای تولید پلی(وینیل کلراید) طبق دستورالعمل تولیدی واحد پلی(وینیل کلراید) بندر امام در مورد کاستیک 10 برابر ارزان تر از آهک تمام شود. کلید واژه ها: پلیمریزاسیون سوسپانسیونی وینیل کلراید، بافر، آهک، سدیم هیدروکساید، سدیم بی کربنات ، پلی(وینیل کلراید)

با وجود اهمیت فرآیند استخراج مایع- مایع در صنایع مختلف از جمله پتروشیمی و صنایع دارویی، اثر نانوذرات بر راندمان انتقال جرم و هیدرودینامیک در این فرآیند، به ندرت مورد بررسی قرار گرفته است. در پروژه ی حاضر، به بررسی آزمایشگاهی اثر حضور نانوذرات آب دوست سیلیکا بر انتقال جرم و مشخصه های هیدرودینامیکی در یک برج استخراج تک قطره ای با استفاده از نازل های با قطر داخلی 0/51-0/1 سانتی متر، پرداخته شده است. ستون استخراج، لوله ای از جنس پیرکس می باشد که قطر داخلی و ارتفاع آن به ترتیب 7/9 و 75 سانتی متر بوده و دو وضعیت مختلف تزریق در پایین و بالای ستون، به منظور بررسی اثر نانوذرات سیلیکا، به ترتیب در فازهای پیوسته و پراکنده، در نظر گرفته شده است. از سیستم شیمیایی تولوئن- استیک اسید- آب استفاده شده و اثر غلظت های مختلف نانوذرات سیلیکا در هر دو فاز پیوسته و پراکنده بر ضرایب کلی انتقال جرم و همچنین سرعت حد، قطر میانگین قطرات و شکل هندسی آنها مورد بررسی قرار گرفته است. در کلیه ی آزمایش ها جهت انتقال جرم حل شونده ی استیک اسید از فاز پراکنده به پیوسته در نظر گرفته شد. از روش پتانسیومتری به منظور تعیین غلظت های نهایی حل شونده ی استیک اسید در ستون استخراج استفاده شد. به منظور بررسی اثر حضور نانوذرات در فاز پیوسته ساکن، نانوذرات با کسر حجمی 0/005-0/1درصد به فاز پیوسته ی آب بدون یون افزوده شدند و فاز پراکنده قطرات آلی در نظر گرفته شدند که در سیال پیوسته صعود می کردند. همچنین نانوذرات با کسر حجمی 0/005-0/5درصد برای بررسی اثر نانوذرات در فاز پراکنده آب بدون یون به این فاز اضافه گردیدند که این قطرات درون فاز پیوسته آلی حرکت رو به پایین داشتند. به منظور اندازه گیری قطر معادل قطرات و بررسی شکل هندسی آنها در طول مسیر حرکت قطرات در ستون استخراج، عکس هایی تهیه شدند و با استفاده از نرم افزارهای گرافیکی موجود، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. نتایج حاکی از آن است که با افزودن نانوذرات به فاز پیوسته و افزایش غلظت این ذرات، ضرایب انتقال جرم کلی فاز پراکنده تا 19 درصد، کاهش می یابد. در اثر افزودن نانوذرات به فاز پیوسته، ویسکوزیته ی این فاز افزایش یافته که سبب کاهش ضریب نفوذ حل شونده در این فاز شده است. همچنین نانوذرات احتمالا در سطح تماس مشترک مایع- مایع قرار گرفته و حضور آنها سبب کاهش این مشخصه ی تاثیرگذار بر انتقال جرم شده است. همچنین در اثر افزودن نانوذرات به فاز پراکنده به طور کلی در همه ی غلظت های آزمایش شده ضرایب انتقال جرم کلی فاز پیوسته نسبت به سیال پایه، کاهش یافتند. با افزودن نانوذرات تا غلظت 0/05 درصد حجمی، این ضرایب به مقدار 17درصد کاهش می یابند که کاهش مشاهده شده را می توان همچون قسمت قبل به کم شدن سطح تماس مشترک به دلیل حضور نانوذرات در فاز پراکنده نسبت داد. با افزایش کسر حجمی نانوذرات پس از این غلظت، در ضریب انتقال جرم کلی فاز پیوسته تغییر قابل ملاحظه ای ایجاد نمی شود. این مشاهدات این گونه توجیه شدند که با افزودن مقدار نانوذرات به فاز پراکنده، احتمالا اثر حرکات براونی این ذرات، بیشتر شده و میدان آشفتگی حاصل از این حرکات با اثر کاهش سطح تماس به دلیل حضور نانوذرات مقابله کرده و چنین روندی مشاهده شده است. همچنین اندازه گیری ها نشان می دهد که افزودن غلظت های مختلف نانوذرات به فاز پیوسته و یا پراکنده، تاثیر قابل ملاحظه ای بر قطر میانگین قطرات، سرعت حد و شکل هندسی آنها نداشته است.

در تحقیق حاضر انتقال گرمای جابجایی آزاد نانوسیال اتیلن گلیکول/fe3o4 حول سیم نازک پلاتینی افقی در حضور میدان الکتریکی به روش دینامیک سیالات محاسباتی و با نرم افزار کامسول 4.3a مورد بررسی قرار گرفته است. تغییرات ضریب انتقال گرمای جابجایی آزاد در غلظت های مختلف حجمی و در شدت های مختلف میدان الکتریکی و همچنین اثر تعداد و تغییر شکل الکترود بر انتقال گرما مورد مطالعه قرار گرفت و با نتایج تجربی مقایسه شد. نتایج بررسی عددی نشان می دهد که با افزایش جزء حجمی نانو ذرات ضریب انتقال گرمای جابجایی آزاد نانوسیال بدون میدان الکتریکی افزایش می یابد و میزان وابستگی ضریب انتقال گرما به جزء حجمی نانوذرات در اعداد ریلی پایین بیشتر از اعداد ریلی بالاست. همچنین الکتروهیدرودینامیک با مصرف کم انرژی ضریب انتقال گرمای جابجایی آزاد را افزایش می دهد. میزان افزایش ضریب انتقال گرما در حضور میدان الکتریکی در اعداد ریلی پایین بیشتر از اعداد ریلی بالاست زیرا در اعداد ریلی بالا، اثر جریان ثانویه در مقابل جریان ایجاد شده از نیروی بویانسی کاهش می یابد. ضریب انتقال گرمای جابجایی آزاد اتیلن گلیکول در حضور میدان الکتریکی با ولتاژ 12.5 kv در اعداد ریلی پایین حدود 40% و در اعداد ریلی بالا بیش از 5% افزایش می یابد. همچنین ضریب انتقال گرمای جابجایی آزاد نانوسیال در حضور میدان، از ضریب انتقال گرما بدون حضور میدان بیشتر است. نتایج نشان داد که با جایگزینی الکترود سوزنی با الکترود صفحه ای، ضریب انتقال گرمای جابجایی آزاد، افزایش بیشتری می یابد. همچنین میزان افزایش ضریب انتقال گرمای جابجایی آزاد، در صورت استفاده از سه الکترود سوزنی، بیشتر از یک الکترود سوزنی است.

جهت تخریب پذیر کردن پلیمرهای صنعتی تا کنون تحقیقات زیادی برای استفاده از نشاسته در ساختار پلیمرهای مصنوعی صورت گرفته است. همچنین به علت خواص مکانیکی ضعیف نشاسته و خاصیت آب¬دوستی آن محققان زیادی به بررسی ترکیب نشاسته با پلیمر¬های مختلف از جمله پلی¬استایرین پرداخته¬اند. اما تفاوت معنی¬دار بین ساختار این دو ماده, عاملی برای سازگاری ضعیف آن¬ها می¬باشد. لذا برای بهبود این ناسازگاری, مطالعات مختلفی انجام شده است که می¬توان به اصلاح شیمیایی ساختار نشاسته و پلی¬استایرین و/یا اضافه نمودن یک سازگار-کننده به آلیاژ اشاره نمود. در این پژوهش کوپلیمر پیوندی استایرین- نشاسته با استفاده از یک شروع¬کننده حرارتی (بنزوئیل پر اکساید) در دستگاه مخلوط¬کن داخلی به عنوان رآکتور تهیه گردید. به منظور افزایش درصد پیوند¬زنی بین این دو پلیمر ناسازگار از مالئیک انیدرید به عنوان سازگار¬کننده استفاده شد. این سازگار کننده به روش خشک با دو شیوه یک مرحله¬ای و دو مرحله¬ای به ترکیب اضافه گردید. جهت بررسی درصد و بازدهی پیوندزنی و هوموپلیمر از دستگاه سوکسوله و حلال تولوئن جهت جداسازی بخش هوموپلیمر و سپس اسید شویی با اسید استیک و پرکلریک اسید جهت جداسازی بخش پیوند زده شده از نشاسته استفاده شد. با روش وزن¬سنجی با ترازوی با دقت g0001/0 درصد¬های پیوند¬زنی و هوموپلیمرمحاسبه گردید. در شیوه دو مرحله¬ای با استفاده از10% مالئیک انیدرید نسبت به نشاسته نهایتاً درصد پیوند-زنی15/36% و در شیوه یک مرحله¬ای در همین ترکیب درصد 25/57% پیوند¬زنی حاصل شد. برای بررسی انواع گروه¬های عاملی ایجاد شده در کوپلیمر استایرین- نشاسته اصلاح¬شده, از طیف سنجی انتقال فوریه زیر قرمز (ftir) نمونه¬ها بعد از استخراج سوکسوله استفاده گردید. پیک مشاهده شده ¬در cm-11720 مربوط به باند c=o مالئیک انیدرید و همچنین پیک¬های مشاهده¬شده در1460, 1553 و cm-13058 مربوط به گروه c-h موجود در حلقه آروماتیک پلی¬استایرین و پیک cm-11600 نیز مربوط به گروه c=c حلقه آروماتیک پلی¬استایرین می¬باشد که با توجه به خروج مونومر¬ها و هوموپلیمر¬¬های استایرین از نمونه با استفاده از استخراج سوکسوله نشانگر جانشینی موفق گروه¬های کربوکسیلیک مالئیک انیدرید روی زنجیره¬ی نشاسته و همچنین پیوند¬زنی موفق استایرین بر روی نشاسته می¬باشد. به منظور بررسی کیفی واکنش رخ داده از نمونه¬ها تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) تهیه گردید. نتایج این آزمون قبل و بعد از استخراج سوکسوله به ترتیب حاکی از احاطه شدن ذرات نشاسته توسط هوموپلیمر استایرین و قسمت¬های پیوند¬زنی شده استایرین روی نشاسته می¬باشد. همچنین نتایج این آزمون برای نمونه آلیاژ شده با پلی¬استایرین ضربه¬پذیر حاکی از احاطه مخلوط فوق با پلی¬استایرین ضربه¬پذیر به طور یکنواخت و عدم تشکیل فاز¬های ناپیوسته می¬باشد. جهت اندازه گیری پایداری حرارتی محصول بدست آمده از آزمون¬های حرارتی tga و dsc استفاده شد. نتایج tga حاکی از یک تخریب دو مرحله¬ای می¬باشد که بخش اول مربوط به نشاسته اصلاح شده بوده (°c410-320) که نسبت به نشاسته خالص افزایش یافته است و بخش دوم مربوط به پلی¬استایرین می¬باشد (°c560-410). همچنین نتایج آنالیز dsc حاکی از تخریب فاز¬های هموپلیمر استایرین و نشاسته اصلاح شده در دماهای c°3/280وc°4/263 می¬باشد. نتایج فوق نشان¬دهنده¬ی پیوند خوردن درصد قابل توجهی پلی¬استایرین بر روی نشاسته و افزایش خواص فرآیند¬پذیری نمونه¬های حاصل می¬باشد. جهت افزایش قابلیت فرآیند¬پذیری و عملیاتی¬کردن شرایط فرآیندی نمونه¬های فوق با درصد¬های محدودی پلی¬استایرین ضربه¬پذیر (hips) آلیاژ شده و جهت اندازه گیری میزان جریان پذیری محصول بدست آمده از آزمون تعیین شاخص جریان مذاب mfi استفاده شد. نتایج حاکی از افزایش جریان¬پذیری آلیاژ با افزایش درصد پلی¬استایرین ضربه پذیر می¬باشد (نهایتاً در ترکیب درصد 10% از hips در بهترین نمونه از نظر درصد پیوند¬زنی,شاخص mfi برابر g/10min33/0 حاصل شد). همچنین برای تعیین سختی نمونه¬ها از آزمون خواص فیزیکی shore d hardness استفاده شد, که نتایج حاکی از کاهش سختی نمونه¬ها با افزایش درصد پلی¬استایرین ضربه¬پذیر می¬باشد. همچنین ارزیابی استحکام ضربه¬ای مواد پلیمری با آزمون مقاومت ضربه انجام شد که نشان از افزایش مقدار مقاومت ضربه¬ای نمونه¬ها با افزایش درصد پلی¬استایرین ضربه¬پذیر (تا j2/0در ترکیب درصد 10% ازhips در بهترین نمونه از نظر پیوند¬زنی) می¬باشد.

فرآیندهای جداسازی و انتقال جرم در صنعت بسیار پرکاربرد است، در این میان فرآیند جذب گازها، از فرآیندهای مهم جداسازی می باشد. پژوهش های گسترده ای جهت افزایش بازده این فرآیند؛ مانند روش های مکانیکی، افزودن مواد فعال کننده سطحی، میکروذرات و نانوذرات به فاز مایع و درنهایت اعمال میدان خارجی انجام شده است. در این پژوهش به بررسی ضریب انتقال جرم در فرآیند جذب گاز کربن دی اکسید در نانوسیال آب/ fe3o4 در حضور میدان مغناطیسی، در یک سامانه فیلم ریزان می پردازد. در این راستا جهت ایجاد فیلم ریزان، از لوله هایی عمودی با سه قطر داخلی 8، 10 و 14 میلی متر، با طول 90 سانتی متر استفاده شد که هر لوله رژیم متفاوتی از جریان آرام، بحرانی و متلاطم را ایجاد می کند. از قطعات آهن ربایی ثابت، جهت اعمال میدان مغناطیسی ثابت عمود بر حرکت سیال استفاده شده؛ همچنین از یک سیم لوله جهت اعمال میدان مغناطیسی متناوب و ثابت موازی با حرکت سیال با حداکثر شدت 720 گوس استفاده شد. نانوسیال آب/ fe3o4 با غلظت های 001/0، 005/0، 01/0، 025/0 و 05/0 درصد حجمی، با رقیق کردن نانوسیال غلیظ 3% وزنی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که استفاده از نانوسیال سبب افزایش ضریب انتقال جرم شده و این افزایش در جریان متلاطم (211%) بیش از جریان آرام (7/13%) است. همچنین با افزایش غلظت، میزان انتقال جرم افزایش می یابد. گرچه اعمال میدان مغناطیسی سبب افزایش کمی در انتقال جرم سیال پایه می شود ولی در مورد نانوسیال مغناطیسی، اعمال میدان مغناطیسی سبب کاهش سرعت انتقال جرم می شود. بیشترین میزان کاهش مربوط به اعمال میدان مغناطیسی ثابت عمود بر حرکت سیال (62%)، پس از آن میدان مغناطیسی ثابت موازی با حرکت سیال (49%) و درنهایت میدان مغناطیسی متناوب (42%) می باشد. به علاوه افزایش مدت زمان ماند نانوسیال تحت میدان مغناطیسی، سبب کاهش بیشتری در ضریب انتقال جرم می شود. بنابراین به کارگیری نانوسیال به تنهایی، اثرگذارتر از استفاده هم زمان از نانوسیال و میدان مغناطیسی می باشد و اعمال میدان مغناطیسی به تنهایی جهت افزایش میزان جذب در سیال پایه اثرگذار می باشد. همچنین بررسی تاثیر پایدارکننده بیانگر آن بود که ضریب انتقال جرم در نانوسیال بدون پایدارکننده بیشتر از ضریب انتقال جرم در نانوسیال حاوی پایدارکننده می باشد. در این پژوهش از دو روش جهت اندازه گیری ضریب انتقال جرم استفاده شد، یک روش محاسبه تغییرات طول حباب در ستون فیلم ریزان و روش دیگر تیتراسیون می باشد. مقایسه دو روش نشان می دهد که روند تغییرات در هر دو روش یکسان است، با این تفاوت که در روش تیتراسیون، کل میزان جذب اتفاق افتاده اندازه گیری می شود و به همین دلیل مقدار ضرایب انتقال جرم به طور متوسط 78/11% در جریان آرام و 5/24% در جریان متلاطم، بیشتر از روش اول می باشد.

در سالیان اخیر، آلودگی منابع آبی توسط فلزات سنگین به یکی از مهم ترین چالش های زیست محیطی تبدیل شده است. فرآیند جذب سطحی به عنوان یکی از مهم ترین و موثرترین روش ها در حذف فلزات سنگین به شمار می رود. با گسترش فناوری نانو در عرصه های مختلف از جمله تصفیه ی آب و پساب، نانوذرات به عنوان یکی از موثرترین جاذب ها در فرآیند جذب سطحی فلزات سنگین مورد توجه قرارگرفتند. در این بین، نانوذرات اکسیدآهن با داشتن ویژگی هایی نظیر سطح ویژه ی زیاد، سهولت دسترسی به منابع و سنتز در مقیاس نانو، قابلیت اصلاح سطح و خواص مغناطیسی ویژه، مورد توجه بیش تری قرار گرفته اند. در پژوهش حاضر جذب سطحی یون کروم شش ظرفیتی به وسیله ی نانوذرات مغناطیسی اکسیدآهن در یک سیستم پیوسته، مورد بررسی قرار گرفت. ستون مورد نظر با قطر داخلی 4/6 سانتی متر و ارتفاع 30 سانتی متر طراحی و ساخته شد. نانوذرات به وسیله ی میدان مغناطیسی بر بستر فولادی موجود در ستون نشانده شدند و با عبور محلول کروم از این ستون، فرآیند جذب یون های کروم بر روی نانوذرات امکان پذیر شد. پارامترهای موثر بر راندمان جذب بررسی و مشخص شد که با افزایش مقدار نانوذرات در بستر، کاهش دبی و کاهش غلظت یون های ورودی به ستون، راندمان جذب یون کروم افزایش می یابد. بیش ترین مقدار کروم جذب شده در ستون در شرایط 1/2 گرم نانوذرات، غلظت ppm 7 کروم و دبی ورودی ml/min 20 و معادل 15/67 میلی گرم به ازای هر گرم از جاذب، حاصل شد. یکی از مهم ترین ویژگی های فرآیند جذب سطحی امکان بازیابی جاذب و استفاده ی مجدد از آن می باشد. به منظور بدست آوردن شرایط مناسب احیا در سیستم پیوسته، ابتدا فرآیند جذب و واجذب در یک سیستم ناپیوسته انجام شد. در سیستم ناپیوسته، راندمان جذب کروم به وسیله ی نانوذرات اکسیدآهن 55/03 درصد حاصل شد. با انجام آزمایش های واجذب با مواد مختلف، سدیم هیدروکسید (naoh) با غلظت 0/5 مولار به عنوان ماده ی احیاکننده ی مناسب انتخاب شد و به منظور سنجش توانایی نانوذرات در جذب مجدد کروم بعد از واجذب، چرخه های جذب/ واجذب کروم در سیستم ناپیوسته تا چهار مرحله تکرار شد. راندمان جذب کروم از 55 درصد در چرخه ی اول، به حدود 90 درصد در چرخه های بعدی افزایش پیدا کرد. به منظور تفسیر این پدیده و مشخص شدن مکانیزم جذب، آنالیزهای ftir و زتا پتانسیل نانوذرات اکسیدآهن، قبل و بعد از جذب کروم انجام شد. پس از مشخص شدن ماده ی احیاکننده ی مناسب، فرآیند واجذب در سیستم پیوسته نیز انجام شد. با انجام چرخه های جذب/ واجذب در سیستم پیوسته تا پنج مرحله، مشخص شد که راندمان جذب کلی ستون در طول این چرخه های متوالی کاهش می یابد اما اگر مدت زمان فرآیندهای جذب در این چرخه ها کاهش پیدا کند، راندمان جذب کلی فرآیند به ازای هر چرخه افزایش پیدا خواهد کرد.