کاهش انتشار ترکیبات آلی فرار (از اصلی ترین آلاینده های هوا ) به هوا از ضروریات بشمار می رود و از بین انواع روشهای تخریبی مورد استفاده برای کاهش این ترکیبات، اکسایش کاتالیستی از مناسبترین روشها محسوب می شود. اما غیر فعال شدن کاتالیست ها در طول فرآیندهای کاتالیتیکی از مشکلات اصلی بوده و باید مورد مطالعه قرار گیرند. در این پروژه، ابتدا کاتالیستهای اکسید فلزات کروم و منگنز ساپورت شده بر روی گاما آلومینا ساخته شدند و کاتالیست صنعتی پلاتین نیز تهیه گردید. ساختار کاتالیست های تهیه شده با استفاده از تکنیک های xrd ، ft-ir و sem مطالعه گردید. این روشها نانو بودن قطر ذرات کاتالیست را اثبات کرد. مقدار فلزات بارگیری شده در هر یک کاتالیستها با استفاده از تکنیک icp-aes تعیین گردید. فرایند اکسایش کاتالیستی در فاز گازی اتیل استات، بنزیل الکل و ایزوپروپانول( از مهمترین ترکیبات آلی فرار و از آلاینده های هوا ) بر روی نانوکاتالیست های مذکور بررسی و پارامترهای موثر بر راندمان تبدیل کاتالیتیکی ترکیبات فوق و غیر فعال شدن کاتالیست ها در طول زمان (به مدت 50 ساعت) مطالعه گردیدند. همچنین گزینش پذیری کاتالیست ها نیز با آنالیز محصولات توسط gc و gc-ms در طول فرآیند مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که غیر فعال شدن کاتالیست ها باعث کاهش میزان تبدیل کاتالیتیکی و کاهش گزینش پذیری نسبت به اکسیداسیون کامل می گردد. نتایج حاصل از بررسی دو کاتالیست تهیه شده با نتایج حاصل از بررسی کاتالیست صنعتی پلاتین مقایسه شد که از بین آنها کاتالیست منگنز برای اکسایش آلاینده اتیل استات و کاتالیست کروم برای اکسایش آلاینده ایزوپروپانول مناسب تشخیص داده شدند. .

در کار پژوهشی حاضر اکسیداسیون ترکیبات آلی فرار بر روی کاتالیست پایه pt/?-al2o3 و کاتالیست های اصلاح شده دوفلزی (v,cr,mn,fe,co,ni,cu,zn)-pt/?-al2o3 در راکتور بستر ثابت انجام گرفت. ابتدا اثر مقاومت انتقال جرم حفره به وسیله تغییر اندازه ذرات کاتالیزور ارزیابی گردید. پس از انتخاب مش بهینه، اثر مقاومت انتقال جرم فیلم به وسیله تغییر دبی خوراک به همراه تغییر وزن کاتالیزور به نحوی که space time ثابت بماند، ارزیابی شد. در ادامه بارگذاری فلزات واسطه cr,mn,fe,co,ni,cu,znبر روی کاتالیست پایه pt/?-al2o3 به روش ته نشست انجام گرفت و سپس راندمان حذف 2-پروپانول بر روی کاتالیست های دوفلزی اصلاح شده در یک راکتور بستر ثابت تحت دماهای مختلف بررسی گردید. نتایج نشان داد فلزات واسطه با تنوع بالای اعداد اکسیداسیون نظیر منگنز از فعالیت بیشتری برخوردار بوده و موجب اثرات هم افزایی با پلاتین گشته و به تبع آن موجب افزایش فعالیت کاتالیست دوفلزی می گردد. بررسی تصاویر tem و sem و طیف های xpsبیان گر این مطلب می باشد که ریزتر بودن ذرات کاتالیستی و پراکندگی بالا و یکنواخت نیز منجر به افزایش فعالیت کاتالیستی می گردد. همچنین ماهیت فلز بارگذاری شده بر روی کاتالیست پایه، اندازه شعاع یونی در میزان بارگذاری فلز واسطه و دمای کلسیناسیون در فعالیت کاتالیست نقش به سزایی دارند. در ادامه اصلاح کاتالیست های دوفلزی به روش تلقیح صورت گرفت. بررسی کارآیی کاتالیست ها در فرآیند حذف ترکیبات آلی فرار نشان داد که روش تلقیح نسبت به اصلاح کاتالیست به روش ته نشست دارای مزایای بیشتری است. از جمله این مزایا می توان به میزان بارگذاری مشخص فلزات واسطه، صرف زمان کم تر برای تهیه کاتالیست و عدم نیاز به تجهیزات بیشتر جهت تهیه کاتالیست اشاره نمود. بر اساس نتایج حاصل، استفاده از حلال اتانول با خلوص بالا در اصلاح کاتالیست دوفلزی به روش تلقیح منجر به پراکندگی بالای ذرات و همچنین ایجاد ساختار نانو در کاتالیست ها می گردد. به منظور مدل سازی فرآیند اکسیداسیون کاتالیستی با کاتالیست های بهینه دوفلزی pt-mn/?-al2o3 و pt-co/?-al2o3، از مدل شبکه عصبی مصنوعی استفاده شد که نتایج تجربی و نتایج حاصل از مدل شبکه عصبی مصنوعی مطابقت خوبی را نشان دادند و ضریب همبستگی برای سری های آموزش، ارزیابی و تست در کاتالیستpt-mn/?-al2o3 به ترتیب برابر با 993/0 ، 999/0 و 997/0 و در کاتالیست pt-co/?-al2o3 به ترتیب برابر با 981/0 ، 967/0 و 997/0 به دست آمد. همچنین از روش رویه پاسخ برای مدل سازی و بهینه سازی فرآیند اکسیداسیون کاتالیستی 2-پروپانول بر روی کاتالیست دوفلزی pt-mn/?-al2o3 استفاده شد و تاثیرات منفرد و متقابل متغیرهای مستقل فرآیند بر روی متغیر پاسخ(راندمان حذف) بررسی گردید. شرایط بهینه به دست آمده توسط روش رویه پاسخ برای متغیرهای میزان منگنز بارگذاری شده، دمای واکنش، دمای کلسیناسیون و زمان کلسیناسیون به ترتیب برابر wt.% 8/4 ، ?c75 ، ?c 395 و 4 ساعت تعیین گردید. در انتهای کار پژوهشی، جهت بررسی کارآیی فرآیند اکسیداسیون کاتالیستی ترکیبات آلی فرار در صنعت، حذف آلاینده های بنزن، تولوئن، اتیل بنزن، زایلن و استایرن موجود در هوای بخش دانه بندی واحد پلی استایرن با استفاده از راکتور بستر ثابت نیمه صنعتی حاوی کاتالیست تحت دماهای متفاوت انجام گرفت. نتایج نشان داد که فرآیند اکسیداسیون کاتالیستی قادر به حذف آلاینده های مذکور است و همچنین این فرآیند قابل scale-up در مقیاس صنعتی می باشد.

خوردگی در صنایع ضرر های زیادی به اقتصاد کشور ها تحمیل می کند. یکی از عوامل خوردگی اکسیژن محلول در آب است، به همین دلیل یک مرحله ضروری در صنایع مختلف اکسیژن زدایی از آب است. روشهای اکسیژن زدایی به دو دسته عمده ی فیزیکی و شیمیایی تقسیم می شوند روشهای فیزیکی قادر به حذف کامل اکسیژن محلول نیستند. روشهای شیمیایی بر مبنای استفاده از یک عامل کاهنده مانند هیدرازین، هیدروژن و سدیم سولفیت است اما هر کدام از آنها دارای نواقصی می باشند. در این پژوهش هدف اکسیژن زدایی زیستی آب می باشد. سیستم گلوکز-گلوکز اکسیداز-کاتالاز و گلوکز-گلوکز اکسیداز-دی اکسید منگنز به عنوان عامل اکسیژن زدایی انتخاب گردید. ابتدا توسط روش رویه پاسخ و ترکیب مکعب مرکزی شرایط اکسیژن زدایی بهینه سازی شد. ph ، دما، غلظت اولیه گلوکز و غلظت گلوکز اکسیداز به عنوان عوامل موثر در پنج سطح مطالعه شدند. اثرات خطی، مربعی و برهمکنش بین عوامل به منظور مطالعه معادله چند جمله ای درجه دوم به دست آمد. نقطه بهینه به صورت ph برابر 6/5 ،دمای40 درجه سلسیوس، غلظت سوبسترای 5/65 میلی مولار و غلظت آنزیم گلوکز اکسیداز 21/0 گرم بر لیتر به دست آمد به طوری که در این شرایط مقدار اکسیژن زدایی 15/98% در مدت 30 ثانیه بود. این نتیجه در حضور کاتالاز برای تجزیه هیدروژن پر اکسید (حاصل از واکنش اصلی) 86% به دست آمد. در این شرایط اکسیژن در مدت 40 ثانیه به طور کامل حذف شد. برای اینکه سیستم قابلیت استفاده ی مکرر و پیوسته را دارا باشد تثبیت آنزیم روی پایه های مختلف سیلیکاژل مزوحفره، آلومینا، سدیم آلژینات و منگنز دی اکسید مزوحفره بررسی گردید. با توجه به مقدار آنزیم تثبیت شده روی پایه ها و اینکه mno2 می تواند علاوه بر پایه به عنوان کاتالیزور تجزیه ی هیدروژن پراکسید عمل کند برای ادامه کار انتخاب شد. منگنز دی اکسید سنتز شده دارای سطح ویژه ی m2/g 93/176، حجم کل حفرات ml/g 47/0 و فاصله بین ذرات 11-13 نانو متر بود. فعالیت بیوکاتالیست هیبریدی god-mno2 u/g 700 به دست آمد. اکسیژن زدایی از ml 150 آب شیر حاوی ppm 5/7 اکسیژن و غلظت دو برابر استوکیومتری گلوکز و در حضور g 15/0 بیوکاتالیست هیبریدی در بیو راکتور همزن دار در مدت 4 دقیقه به طور کامل انجام شد.

در دهه گذشته تبدیل متانول به هیدروکربن ها با استفاده از کاتالیزور های زئولیتی به دلیل پتانسیل فرآیند به عنوان مرحله نهایی در تبدیل هر نوع خوراک غنی از کربن با قابلیت تبخیر (نظیر گاز طبیعی، زغال سنگ و زیست توده) به محصولات با ارزش افزوده بالاتر، توجه فزاینده ای را به خود اختصاص داد. تکنولوژی مربوطه نیز بسیار انعطاف پذیر است؛ بطوریکه بسته به کاتالیزور و شرایط فرآیندی محصولات ممکن است بنزین با عدد اکتان بالا (mtg) یا آلکن های سبک (متانول به الفین ها) باشد. متانول به فراوانی در دسترس است؛ علاوه بر این از منابع تجدید پذیر مانند بیو مواد نیز قابل استحصال است و می تواند به عنوان ماد? خام اولیه برای تولید بنزین به کار رود؛ بنابراین تبدیل کاتالیتیکی متانول به بنزین روشی بسیار ارزشمند برای تولید بنزین با اکتان بالا می باشد و در آینده از جایگاه اقتصادی مهمی برخوردار خواهد بود. در این پروژه از سیستم های هیبریدی هوشمند در طراحی کاتالیزورهای h-zsm-5 اصلاح شده به صورت تک فلزی با سه فلز مس، نقره و کبالت برای افزایش بهره بنزین در فرآیند تبدیل کاتالیتیکی متانول به بنزین استفاده شد. روش طراحی آزمایشات تاگوچی برای تولید پایگاه داده ها با چهار فاکتور (نسبت si/al2، دمای کلسیناسیون، دمای واکنش و مقدار بارگذاری اسمی فلز) در چهار سطح بکار رفت و از برهمکنش بین متغیرها صرف نظر شد. روش تاگوچی در پیش بینی کاتالیزور بهینه ناموفق بود. برای مدل سازی از شبکه عصبی سه لایه ای استفاده شد و توصیف گرهای ترموشیمیایی برای تمایز فلز ها از هم بکار رفتند. برای دست یابی به مدل بهینه، حالت های مختلف الگوریتم کاهش شیب گرادیان برای آموزش شبکه های با تعداد نرون متفاوت در لایه مخفی بررسی شد. مدل با r2 بالا و rmse کم به عنوان مدل بهینه انتخاب شد و برای تعریف تابع برازندگی بکار رفت. از الگوریتم ژنتیکی پیوسته استفاده شد تا با بهینه ساز محلی برای یافتن کاتالیزور مطلوب تر جفت شود. پس از تعیین پارامترهای بهینه برای الگوریتم ژنتیکی، کاتالیزور بهینه cu/zsm-5 با si/al2=40، دمای کلسیناسیون °c490 و دمای واکنش°c340 بود که با میزان تبدیل بالای 90%، بهره بنزین 13% و درصد وزنی آروماتیک 7/78%، 88/4% افزایش در بهره بنزین و 07/7% کاهش درصد وزنی آروماتیک ها در مقایسه با کاتالیزور پایه در شرایط یکسان داشت. برای درک بهتر عملکرد کاتالیتیکی، شناسایی تعدادی از کاتالیزور ها با تکنیک های xrd، sem، ft-ir و uv-vis dr انجام شد. نتایج شناسایی بدست آمده در توافق با نتایج پیش بینی شده توسط سیستم های هیبریدی است. نتیجه گرفته شد که سیستم های هیبریدی هوشمند روش های مفیدی در طراحی کاتالیزورهای هتروژنی هستند و می توانند در تسریع امر تحقیق و توسعه در این زمینه مفید باشند بدون اینکه به روش های شناسایی نیازی باشد؛ اما در مرحله نهایی می توان از روش های شناسایی برای افزایش سطح اطلاعات علمی در ارتباط با عملکرد کاتالیزور استفاده کرد.

کاتالیز پدیده ای بسیار پیچیده است و عملکرد کاتالیست ممکن است تحت تاثیر تعداد زیادی فاکتور قرار بگیرد. طراحی یک کاتالیست با عملکرد بالا با استفاده از روش های سنتی کاری وقت گیر و هزینه بر است. با توسعه تکنولوژی اطلاعات و تئوری های ریاضی، طراحی کاتالیست ها به کمک کامپیوتر یکی از روش های جایگزین و موثر می باشد. شبکه عصبی والگوریتم های ژنتیکی از لحاظ درک آسان و ساختار انعطاف پذیر برای این مورد مناسب به نظر می رسند. بطوریکه در چند سال اخیر به میزان زیادی از آن در طراحی کاتالیست برای سیستم های مختلف استفاده شده است. در این کار پژوهشی، مدلسازی و بهینه سازی فرایند تبدیل متانول به اولفین ها انجام پذیرفت. بدین منظور در ابتدا عوامل موثر در فرایند کاتالیستی تبدیل متانول به اولفین (mto) بررسی شدند و درصد وزنی فلز افزوده شده به ساختار کاتالیست، دمای کلسیناسیون کاتالیست، زمان کلسیناسیون کاتالیست و دمای انجام واکنش بعنوان متغییرهای طراحی کاتالیست انتخاب گردیدند. سپس با استفاده از روش پاسخ رویه، محدوده مناسب برای این متغییرها تعیین گردید. در ادامه کاتالیست های آزمایشی طراحی، تهیه و تست شدند. در آخر با استفاده از داده های آزمایش جمع آوری شده، مدلسازی و بهینه سازی فرایند توسط شبکه عصبی و ژنتیک الگوریتم انجام گرفت. مدلسازی و بهینه سازی داده های آزمایشی، کاتالیست co-sapo-34 را بعنوان کاتالیست بهینه با بیشترین انتخاب پذیری معرفی کرد. کاتالیست بهینه پیشنهادی تهیه و در سامانه آزمایشی تست گردید. همخوانی بالا میان انتخاب پذیری پیشنهادی توسط مدل و انتخاب پذیری تجربی بدست آمده، بیانگر توانایی بالای مدل بدست آمده است.

از آنجایی که کاهش انتشار ترکیبات آلی فرار از اصلی ترین آلاینده های محیط زیست بشمار می روند، حذف آنها از جریان های گازی آلوده از ضروریات بشمار می رود. با توجه به این مطلب که روش های سنتی تصفیه قادر نیستند تمام آلودگی را حذف نمایند و نیز هزینه ی بالا، اتلاف انرژی و آلاینده های ثانوی ناشی از این فرآیندها سبب شده است در دهه های اخیر تحقیقات گسترده ای برای یافتن تکنولوژی های مناسب تر آغاز گردد. روش های اکسیداسیون پیشرفته به علت داشتن مزایای زیاد نسبت به روش های سنتی بعنوان یک روش کاربردی پتانسیل بالای برای تصفیه ی آلاینده ها از جریان های گازی مطرح شده است. توسعه ی فرآیندهای اکسایش پیشرفته و استفاده از آنها در پروژه های صنعتی در وهله ی اول نیازمند طراحی و ساخت راکتورهایی کاملاً تخصصی به منظور مطالعه ی جنبه های مختلف کلیه ی فرآیندهای اکسایش پیشرفته و در مرحله ی بعد مستلزم تثبیت فتوکاتالیزورها در مطالعه ی فرآیند اکسایش فتوکاتالیستی می باشد. با توجه به این که استفاده از این فرآیندها به صورت صنعتی نیازمند این موضوع است که این روش ها در داخل رآکتورهای نیمه صنعتی مورد آزمایش قرار گیرند تا در گام بعدی مطالعات تکمیلی در جهت صنعتی شدن آنها برداشته شود؛ لذا در بخشی از این کار پژوهشی یک دستگاه فتوراکتور - که شامل یک همزن، امکان تعبیه ترمومتر، امکان تعبیه لوله کوارتز حاوی لامپ و خارج کردن آن، امکان تعویض صفحات کاتالیستی و ... بود، - طراحی و کارایی این راکتور در فرآیندهای اکسایش پیشرفته مورد بررسی قرار گرفت. به علاوه از یک روش مناسب و کاملاً جدید، برای تثبیت این فوتوکاتالیست ها بر روی صفحات شیشه ای قابل تعویض بهره گرفته شد. در ضمن در این پروژه صرفاً در حد مطالعه ی اولیه تأثیر نقش همزن در میزان حذف آلاینده نشان داده شد. در بخش دیگری از این کار تحقیقاتی نانوکاتالیزورهای جدید که عبارتند از کرومیت های روی، مس و آهن با استفاده از روش نیترات با ساختار اسپینل سنتز گردید. در ضمن علاوه بر معرفی فتوکاتالیزورهای جدید، با انتخاب ترکیب کرومیت روی با کمترین کارایی از سه ساپورت کاتالیستی شامل نانولوله های کربنی، کربن فعال و زئولیت hzsm-5 به منظور بررسی امکان افزایش کارایی آن استفاده شد. برای مشخص شدن میزان کارایی نانوکاتالیزورهای سنتز شده از یک فتوکاتالیروز صنعتی دی اکسید تیتانیوم دگوسا p-25 به عنوان یک ماده ی استاندارد و تجاری برای کاربرد زیست محیطی به منظور مقایسه استفاده شد. به منظور تعیین مشخصات نانوذرات سنتز شده و نیز کاتالیروز صنعتی دی اکسید تیتانیوم دگوسا p-25 و ساپورت-های مورد استفاده از تصاویر sem و طیف های xrd و ft-ir بهره گرفته شده است. ساختارهای کریستالی نانو ذرات سنتز شده بر طبق آنالیزهای انجام شده جزء ساحتارهای اسپینلی می باشد. در ضمن به کمک طیف های xrd و با استفاده از رابطه ی شرر اندازه ی قطر ذرات سنتز شده پیش بینی گردید که پیش بینی ها حاکی از نانو بودن ذرات است. نتایج نشان داد که فعالیت فتوکاتالیتیکی cucr2o4 و zncr2o4کاهش می یابد و بعد از گذشت 3 ساعت تقریباً بطور کامل غیرفعال می شوند. غیرفعال سازی zncr2o4سریعتر از cucr2o4بوده و کارایی zncr2o4در لحظات ابتدایی آزمایش کمتر از cucr2o4می باشد. از میان ترکیبات اسپینلی معرفی شده کرومیت آهن دارای فعالیت کاتالیستی و راندمان تبدیل بالاتری بود؛ علاوه بر آن برخلاف دو ترکیب دیگر در طول مدت بررسی غیرفعال نمی شد. ترکیب کرومیت روی با کمترین میزان تبدیل و غیرفعال شدن سریع به منظور مطالعه ی امکان افزایش فعالیت و پایداری انتخاب شد. مشاهده شد هر سه ساپورت کاتالیستی باعث افزایش فعالیت کاتالیستی و میزان پایداری کاتالیست مربوطه شد. با افزایش کربن فعال تنها غیرفعال سازی به تأخیر می افتد ولی استفاده از دو ساپورت زئولیت hzsm-5 و نانولوله های کربنی باعث عدم غیرفعال شدن و عدم کاهش کارایی این کاتالیست در طول زمان شد. برای اولین بار در این مطالعه نشان داده شد که ترکیبات کرومیتی اسپینلی قابلیت بسیار بالایی برای حذف ترکیبات آلی فرار می باشد. در ضمن استفاده از ساپورت های کاتالیستی برای یکی از این ترکیبات به عنوان نمونه نشان داد که کارایی این کاتالیست ها برای حذف آلاینده ها به سهولت قابلیت افزایش دارد. همچنین میزان مصرف انرژی الکتریکی (eeo) مورد بررسی قرار گرفت.

از آنجایی که کاهش انتشار ترکیبات آلی فرار از اصلی ترین آلاینده های محیط زیست بشمار می روند، حذف آنها از جریان های گازی آلوده از ضروریات بشمار می رود. با توجه به این مطلب که روش های سنتی تصفیه قادر نیستند تمام آلودگی را حذف نمایند و نیز هزینه ی بالا، اتلاف انرژی و آلاینده های ثانوی ناشی از این فرآیندها سبب شده است در دهه های اخیر تحقیقات گسترده ای برای یافتن تکنولوژی های مناسب تر آغاز گردد. روش های اکسیداسیون پیشرفته به علت داشتن مزایای زیاد نسبت به روش های سنتی بعنوان یک روش کاربردی پتانسیل بالای برای تصفیه ی آلاینده ها از جریان های گازی مطرح شده است. توسعه ی فرآیندهای اکسایش پیشرفته و استفاده از آنها در پروژه های صنعتی در وهله ی اول نیازمند طراحی و ساخت راکتورهایی کاملاً تخصصی به منظور مطالعه ی جنبه های مختلف کلیه ی فرآیندهای اکسایش پیشرفته و در مرحله ی بعد مستلزم تثبیت فتوکاتالیزورها در مطالعه ی فرآیند اکسایش فتوکاتالیستی می باشد. با توجه به این که استفاده از این فرآیندها به صورت صنعتی نیازمند این موضوع است که این روش ها در داخل رآکتورهای نیمه صنعتی مورد آزمایش قرار گیرند تا در گام بعدی مطالعات تکمیلی در جهت صنعتی شدن آنها برداشته شود؛ لذا در بخشی از این کار پژوهشی یک دستگاه فتوراکتور - که شامل یک همزن، امکان تعبیه ترمومتر، امکان تعبیه لوله کوارتز حاوی لامپ و خارج کردن آن، امکان تعویض صفحات کاتالیستی و ... بود، - طراحی و کارایی این راکتور در فرآیندهای اکسایش پیشرفته مورد بررسی قرار گرفت. به علاوه از یک روش مناسب و کاملاً جدید، برای تثبیت این فوتوکاتالیست ها بر روی صفحات شیشه ای قابل تعویض بهره گرفته شد. در ضمن در این پروژه صرفاً در حد مطالعه ی اولیه تأثیر نقش همزن در میزان حذف آلاینده نشان داده شد. در بخش دیگری از این کار تحقیقاتی نانوکاتالیزورهای جدید که عبارتند از کرومیت های روی، مس و آهن با استفاده از روش نیترات با ساختار اسپینل سنتز گردید. در ضمن علاوه بر معرفی فتوکاتالیزورهای جدید، با انتخاب ترکیب کرومیت روی با کمترین کارایی از سه ساپورت کاتالیستی شامل نانولوله های کربنی، کربن فعال و زئولیت hzsm-5 به منظور بررسی امکان افزایش کارایی آن استفاده شد. برای مشخص شدن میزان کارایی نانوکاتالیزورهای سنتز شده از یک فتوکاتالیروز صنعتی دی اکسید تیتانیوم دگوسا p-25 به عنوان یک ماده ی استاندارد و تجاری برای کاربرد زیست محیطی به منظور مقایسه استفاده شد. به منظور تعیین مشخصات نانوذرات سنتز شده و نیز کاتالیروز صنعتی دی اکسید تیتانیوم دگوسا p-25 و ساپورت های مورد استفاده از تصاویر sem و طیف های xrd و ft-ir بهره گرفته شده است. ساختارهای کریستالی نانو ذرات سنتز شده بر طبق آنالیزهای انجام شده جزء ساحتارهای اسپینلی می باشد. در ضمن به کمک طیف های xrd و با استفاده از رابطه ی شرر اندازه ی قطر ذرات سنتز شده پیش بینی گردید که پیش بینی ها حاکی از نانو بودن ذرات است. نتایج نشان داد که فعالیت فتوکاتالیتیکی cucr2o4 و zncr2o4کاهش می یابد و بعد از گذشت 3 ساعت تقریباً بطور کامل غیرفعال می شوند. غیرفعال سازی zncr2o4سریعتر از cucr2o4بوده و کارایی zncr2o4در لحظات ابتدایی آزمایش کمتر از cucr2o4می باشد. از میان ترکیبات اسپینلی معرفی شده کرومیت آهن دارای فعالیت کاتالیستی و راندمان تبدیل بالاتری بود؛ علاوه بر آن برخلاف دو ترکیب دیگر در طول مدت بررسی غیرفعال نمی شد. ترکیب کرومیت روی با کمترین میزان تبدیل و غیرفعال شدن سریع به منظور مطالعه ی امکان افزایش فعالیت و پایداری انتخاب شد. مشاهده شد هر سه ساپورت کاتالیستی باعث افزایش فعالیت کاتالیستی و میزان پایداری کاتالیست مربوطه شد. با افزایش کربن فعال تنها غیرفعال سازی به تأخیر می افتد ولی استفاده از دو ساپورت زئولیت hzsm-5 و نانولوله-های کربنی باعث عدم غیرفعال شدن و عدم کاهش کارایی این کاتالیست در طول زمان شد. برای اولین بار در این مطالعه نشان داده شد که ترکیبات کرومیتی اسپینلی قابلیت بسیار بالایی برای حذف ترکیبات آلی فرار می باشد. در ضمن استفاده از ساپورت های کاتالیستی برای یکی از این ترکیبات به عنوان نمونه نشان داد که کارایی این کاتالیست ها برای حذف آلاینده ها به سهولت قابلیت افزایش دارد. همچنین میزان مصرف انرژی الکتریکی (eeo) مورد بررسی قرار گرفت.

رزین پلی استر غیراشباع یکی از مهمترین ماتریس های کامپوزیت پلیمرهای ترموست می باشد. در این پروژه علاوه بر اینکه تهیه نیمه صنعتی پلی استر غیراشباع ارتوفتالیک با استفاده از «روش فرایند ذوب با استفاده از کاتالیزور و کمترین مقدار حلال آزئوتروپ- بدون تزریق گاز بی اثر» با موفقیت صورت پذیرفت، زمان انجام واکنش نیز به میزان حدود 15% کاهش داده شد. سالهاست استفاده از کامپوزیت های تقویت شده با الیاف (frp) بدلیل وزن کم و استحکام بالا نسبت به فلزات مورد توجه قرار گرفته است. یکی از محدودیت های استفاده از الیاف در ماتریس پلیمری عدم سازگاری الیاف با ماتریس پلیمری می باشد. برای غلبه بر این مشکل اصلاح سطحی الیاف شیشه با استفاده از عامل جفت کننده سیلانی صورت پذیرفت. اصلاح سطحی الیاف شیشه به ترتیب باعث افزایش36%، 16% و 12%، استحکام ضربه ای، استحکام کششی و مدول کششی کامپوزیت حاوی 30% الیاف شیشه نسبت به حالت بدون اصلاح سطحی گردید. یکی دیگر از محدودیت های اصلی کامپوزیت های frp خواص مکانیکی پایین پلیمر در درصد های بالای الیاف می باشد. جهت غلبه بر این مشکل از نانو ذرات رس برای تقویت کامپوزیت پلی استر/ الیاف شیشه استفاده شد. استحکام ضربه ای ، استحکام کششی و مدول کششی نانوکامپوزیت سه تایی حاوی 9/0% نانورس و 30% الیاف شیشه، نسبت به پلی استر خالص 101%، 21% و 42% افزایش نشان داد. بیشترین مدول کششی برای نانوکامپوزیت سه تایی حاوی 5% نانورس بدست آمد که نسبت به پلی استر خالص 85% افزایش نشان داد.

در صنعت پتروشیمی مدرن، از پروپیلن به طور وسیعی برای تولید پلی پروپیلن، اکریلونیتریل، اکرولین، کیومن و اکریلیک اسید استفاده می گردد. همچنین پلاستیک های مختلفی که از پروپیلن تولید می شوند می توانند جایگزین موا غیر پلاستیکی مانند: کاغذ، چوب و استیل شوند. از این رو بازار تقاضا برای پروپیلن به طور پیوسته در حال افزایش است. در حال حاضر پروپیلن به عنوان محصول جانبی در طی فرآیند تولید اتیلن از طریق کراکینگ بخار نفتا و کراکینگ کاتالیستی سیال (fcc) تولید می گردد. اما با توجه به بحران های نفتی و همچنین کمبود منابع نفتی در آینده، یافتن روشی جدید، که دارای درصد محصول بالایی از پروپیلن باشد، مورد نیاز است. . نظر به اینکه متانول می تواند به آسانی از طریق گاز طبیعی، ذغال سنگ و بیومس تولید گردد از این رو در چندین سال اخیر فرآیند تبدیل متانول به پروپیلن (mtp) به عنوان روشی جدید در تولید پروپیلن مورد توجه فزاینده ای قرار گرفته است. تحقیقات نشان داده است که انتخاب گری پروپیلن می تواند با اصلاح کاتالیست zsm-5 افزایش یابد. در این کار پژوهشی، از شبکه های عصبی مصنوعی و الگوریتم های ژنتیکی در طراحی کاتالیست های h-zsm-5 اصلاح شده به صورت دو فلزی با چهار فلز نیکل، کرم، سریم و آهن برای افزایش انتخاب پذیری پروپیلن در فرآیند تبدیل کاتالیتیکی متانول به پروپیلن استفاده شد. برای این منظور در ابتدا کاتالیست hzsm-5 با فلزات واسطه مختلف در فرایند mtp مورد ارزیابی قرار گرفت و نهایتاً کاتالیست mn-zsm-5 به عنوان بهترین کاتالیست پایه یرای کاتالیست های دوفلزی انتخاب گردید. سپس مقدار بهینه بارگذاری منگنز تعیین شد. از روش رویه پاسخ برای تولید پایگاه داده ها با سه فاکتور (مقدار بارگذاری فلز دوم، دمای کلسیناسیون و زمان کلسیناسیون) استفاده گردید. برای مدل سازی از شبکه عصبی سه لایه ای استفاده شد و توصیف گرهای اتمی برای تمایز فلز ها از هم بکار رفتند. برای دست یابی به مدل بهینه، شبکه های با تعداد نرون متفاوت در لایه مخفی بررسی شد. مدل با r2 بالا به عنوان مدل بهینه انتخاب شد و برای تعریف تابع برازندگی بکار رفت. از الگوریتم ژنتیکی برای یافتن کاتالیست مطلوب استفاده شد. در نهایت کاتالیست cr2.46-mn-zsm-5 به عنوان کاتالیست بهینه معرفی گردید. دمای کلسیناسیون مطلوبc°486 و زمان کلسیناسیون مطلوب 4 ساعت است. با مقایسه کارایی کاتالیست hzsm-5 با کاتالیست بهینه معرفی شده مشاهده گردید که انتخاب پذیری نسبت به پروپیلن به اندازه 18% افزایش یافته است. همچنین شناسایی کاتالیست پایه با تکنیک های xrd, sem, tem انجام 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.

در کارخانجات قند و شکر از آهک برای تصفیه چغندر قند استفاده می شود و از آنجایی که آهک مشکلات عدیده ای از لحاظ آلودگی های زیست محیطی ایجاد می کند، مطالعه پیرامون روش های مدرن به منظور افزایش تصفیه و کاهش آلودگی های زیست محیطی حائز اهمیت می باشد. روش های بیولوژیکی ارائه شده در این پایان نامه روش های کارامدی برای تصفیه شیره چغندرقند هستند. در این روش ها هیدروژن پراکسید مورد نیاز به صورت درمحل و به کمک آنزیم گلوکزاکسیداز تامین می گردد. هیدروژن پراکسید تولید شده توسط نانو ذرات منگنز دی اکسید سنتز شده و کربن فعال، رادیکال های هیدروکسیل تولید می کند. شیره چغندرقند توسط کربن فعال و آنزیم آزاد در مدت 2 ساعت 84% و در روشی دیگر شیره چغندرقند توسط منگنز دی اکسید و آنزیم تثبیت شده در مدت 2 ساعت 80% رنگزدایی شده است. همچنین تأثیر پارامترهای موثر مثل غلظت گلوکز، غلظت گلوکزاکسیداز، میزان دما و ph روی رنگزدایی شیره چغندرقند بررسی شد. در این تحقیق از آنزیم هیدروژن پراکسیداز استخراج شده از ترب کوهی برای رنگزدایی شیره چغندرقند نیز استفاده شده است، اما به دلیل خالص نبودن آنزیم در مدت 30 دقیقه فقط 47% رنگزدایی صورت گرفت.

در کار پژوهشی حاضر ابتدا فلزات واسطه مختلف مانند آهن، مس، منگنز، کبالت و... بر روی پایه های متفاوت مانند زئولیت طبیعی، زئولیت y، زئولیت zsm-5، آلومینا، ساپو و... بارگذاری شده و در فرایند کاهش کاتالیزوری انتخابی اکسیدنیتروژن با آمونیاک در حضور اکسیژن در سامانه آزمایشگاهی طراحی شده تست شدند. نتایج نشان داد که زئولیت zsm-5 و sapo-34 بارگذاری شده با فلزات واسطه مختلف، کارایی خیلی خوبی از خود نشان دادند و در بین فلزات مختلف بارگذاری شده نیز، فلز مس بیشترین فعالیت را از خود نشان داد (80% تبدیل اکسید نیتروژن به نیتروژن با کاتالیزور cu/zsm-5 در دمایc °300 و 78% تبدیل اکسید نیتروژن به نیتروژن با کاتالیزور cu/sapo-34 در دمای c°300). در ادامه جهت افزایش بیشتر فعالیت این کاتالیزورها به ویژه در دماهای پایین، بررسی های بیشتری روی این کاتالیزورها انجام شد. پارامترهای عملیاتی فرایند nh3-scr با طراحی آزمایش با روش تاگوچی بهینه شده و تحت شرایط بهینه به دست آمده تبدیل اکسیدنیتروژن به نیتروژن با کاتالیزورcu-zsm-5 به 1/63 % در دمای c°250 و 86/94 % در دمای c°300 رسید. سپس تاثیر اضافه کردن فلز دوم روی فعالیت کاتالیزور cu-zsm-5 بررسی شده و مشاهده شد که فعالیت کاتالیزورهای دو فلزی بیشتر از تک فلزی بوده و کاتالیزور fe-cu/zsm-5 بیشترین فعالیت را در تبدیل اکسیدنیتروژن از خود نشان داد (67% در دمای c°250 و 93% در دمای c°300). در مرحله بعد پارامترهای تهیه کاتالیزور fe-cu/zsm-5 با روش رویه پاسخ سطح بهینه شد: بارگذاری آهن wt%2/4، دمای کلسیناسیون c°577 و دمای تلقیح c°5/43. تبدیل اکسیدنیتروژن تحت این شرایط بهینه تهیه کاتالیزور به 7/78% در دمای c°250 رسید. برای بررسی تاثیر روش تهیه بر فعالیت کاتالیزورهای cu/zsm-5 وcu/sapo-34 ، این 2 کاتالیزور علاوه بر روش تلقیح با روش های دیگری مانند اولتراسونیک، هیدروترمال و هم رسوبی با عامل رسوب دهنده های هیدروکسیدسدیم و اوره نیز تهیه شده و در فرایند nh3-scr تست شدند، نتایج نشان داد که روش تهیه کاتالیزور، تاثیر زیادی روی فعالیت کاتالیزور دارد. کاتالیزورcu/zsm-5 تهیه شده با روش هم رسوبی اوره و کاتالیزورcu/sapo-34 تهیه شده با روش اولتراسونیک فعالیت بیشتری نسبت به روش های تهیه دیگر از خود نشان دادند (4/82% تبدیل اکسیدنیتروژن به نیتروژن با کاتالیزورcu/zsm-5 تهیه شده با هم رسوبی اوره و 2/86% تبدیل اکسیدنیتروژن به نیتروژن با کاتالیزور cu/sapo-34 تهیه شده با اولتراسونیک در دمای c°250). آنالیز احیا با برنامه دمایی (h2-tpr) نشان داد که دمای کاهش کاتیون هایcu2+ ایزوله درcu/sapo-34 تهیه شده با روش اولتراسونیک و cu/zsm-5 تهیه شده با روش هم رسوبی اوره نسبت به سایر روش ها کمتر است و این نشانگر این است که کاتیون هایcu2+ ایزوله در این کاتالیزورها راحت تر کاهیده می شوند. آنالیز واجذب آمونیاک با برنامه دمایی (nh3-tpd) نیز نشان داد که این 2 کاتالیزور دارای خصلت اسیدی بیشتر در مقایسه با سایر کاتالیزورها می باشند. در بخش آخر کار تاثیر نوع فلز و پایه بر کارایی کاتالیزورهای فلزی پایه دار در راندمان تبدیل اکسیدنیتروژن به نیتروژن، با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی مدلسازی شده و نتایج نشان داد که نوع فلز نسبت به نوع پایه تاثیر زیادی در راندمان تبدیل اکسیدنیتروژن به نیتروژن را دارد.

امروزه آلودگی هوا یکی از مهم ترین مشکلاتی است که جوامع بشری با آن مواجه است. اگرچه پیشرفت های زیادی در تکنولوژی ها حاصل شده است ولی آلودگی ناشی از فرایندهای مختلف همچنان وجود دارد که راهی به جـز حذف آلاینده های تولید شده باقی نمی گذارد. در این زمینه پژوهش های زیادی صورت گرفته است که استفاده از کاتالیست ها روش موثری معرفی شده است. حال معرفی کاتالیست های فعال با پایداری بالاتر برای حذف آلاینده ها موضوع مهمی در این زمینه می باشد. کاتالیست های با ساختـار پروسکیتی (abo3) فعالیت کاتالیتیکـی بالایی برای اکسیـداسـیون آلاینده ها از خود نشان می دهند، ولی هم مساحت سطح پایین و هم تمایل به سینترینگ در دماهای بالا دارند. برای رفع محدودیت های این کاتالیست های فعال تثبیت آنها بر روی پایه های دارای مساحت سطح بالا و مقاوم حرارتی پیشنهاد می شود. در کار پژوهشی حاضر کاتالیست پروسکیتی با فرمولاسیون la0.8sr0.2co0.66fe0.34o3 جهت حذف آلاینده های هوا انتخاب شد. پایه های آلومینا، سیلیکاژل، منیزیا، زئولیت، ساپو و نیز بستر مونولیت سرامیکی برای تثبیت این کاتالیست انتخاب شدند. برای تثبیت کاتالیست بر روی پایه ها از روش سل-ژل و برای مونولیت از روش dipcoating استفاده شد. برای تایید تشکیل فاز کریستالی کاتالیست پروسکیتی بر روی پایه ها، از تکنیک xrd کمک گرفته شد. الگوهای xrd تشکیل فاز پروسکیتی را بر روی پایه های آلومینا و زئولیت تایید کرد. این کاتالیست های ساپورت شده با درصد-های وزنی 10، 20، 30و 40 تهیه شدند. فعالیت کاتالیست های تثبیت شده در دو سامانه اکسایش کاتالیستی مونوکسیدکربن و تولوئن بررسی شد. با توجه به نتایج بدست آمده از تست فعالیت در سامانه ی حذف مونوکسیدکربن، کاتالیست های ساپورت شده بر روی آلومینا و زئولیت دارای 40 درصد وزنی فاز پروسکیتی بهترین عملکرد را از خود نشان داده و فعالیت آن ها در حد کاتالیست بالک بدست آمد. برای کاتالیست تثبیت شده بر روی مونولیت سرامیکی، حذف کامل مونوکسیدکربن در 50 درجه سانتی گراد پایین-تر از حالت پودری انجام شد. نتایج بدست آمده از تست فعالیت در سـامانه حذف تولوئن، نشان داد که پوشش دادن کاتالیست های بالک و نیز ساپورت شده بر روی مونولیت سرامیکی تاثیر چشم گیری در افزایش فعالیت این کاتالیست ها دارد.

تولید الفین های سبک مانند اتیلن و پروپیلن از متانول دارای ارزش افزوده ی بیشتری است که متانول به شکل تجاری از گاز طبیعی تولید می شود. بنابراین تبدیل متانول به پروپیلن از لحاظ صنعتی دارای اهمیت زیادی است. در این کار پژوهشی تهیه نانوساختارهای زئولیتی برای فرایند تبدیل متانول به پروپیلن پیشنهاد شد. زئولیت مورد نیاز برای این فرایند زئولیت zsm-5 با ساختارکریستالی مخصوص خود با کد سه حرفی mfiمی باشد، که این زئولیت با استفاده از منبع سیلیسیم و منبع آلومنیوم ویک عامل ساختاردهنده بنام تمپلیت که یک نمک آمونیوم بنام تتراپروپیل آمونیوم برمید tpabr در محیط قلیایی و به روش هیدروترمال قابل سنتز می باشد. با تحقیقاتی که در زمینه سنتز زئولیت ها انجام گرفت، شرایط بهینه دمایی، فشاری، غلظتی و نوع مواد اولیه مناسب جهت سنتز بدست آمد و با کنترل دقیق شرایط فرایندی سنتز و بدون استفاده از ماده گرانقیمت تمپلیت یا ساختاردهنده، زئولیت zsm-5 با خلوص بالا بدست آمد. زئولیت zsm-5 با نسبت های سیلیسیم به آلومنیوم 300،200،100،45و400 سنتز شد. زئولیت های سنتز شده توسط عناصر فسفر، سریم و تنگستن به روش تلقیح اصلاح شد و در فرایند تبدیل متانول به پروپیلن بکاربرده شد. نتایج نشان داد که زئولیت zsm-5 با نسبت سیلیسیم به آلومنیوم 300 و اصلاح شده با فسفر دارای بیشترین درصد تبدیل و انتخاب پذیری بالایی برای محصول پروپیلن می باشد.

در پروژه پژوهشی حاضر، برخی کاتالیزورهای اکسید فلزی مختلط با ساختارهای پروسکیتی، اسپینلی و محلول جامد ceo2-mox (m=mn, fe, co, ni & cu) با روش های سل-ژل تهیه شده و خواص فیزیکی و شیمیایی آنها با تکنیک های xrd, tem, bet, tpr شناسایی شدند. کارایی نمونه های تهیه شده در فرآیند کاهش کاتالیزوری no با کاهنده آمونیاک بررسی شد. پروسکیت ها و اسپینل های تهیه شده به دلیل توان بالای اکسندگی در اکسایش آمونیاک، فعالیت بسیار پایینی در کاهش کاتالیزوری no داشتند. اکسیدهای مختلط ceo2-mnox و ceo2-feox تهیه شده با نسبت های مختلف که مطابق با نتایج xrd و tem به صورت محلول جامد تشکیل شده بودند، بهترین عملکرد را فرآیند کاهش کاتالیزوری no با آمونیاک داشتند. مطابق نتایج h2-tpr، بهبود کاهش پذیری در نتیجه اثر هم افزایی بسیار قوی بین گونه های سریم و منگنز و یا آهن عامل اصلی فعالیت بالای این کاتالیزورهای محلول جامد بود. اکسید مختلط ceo2-mnox(0.25) به عنوان کاتالیزور بهینه مرحله غربالگری با 83% تبدیل no و 68% بازده تولید n2 در دمای °c 200 انتخاب شد. در ادامه تاثیر روش های گوناگون سنتز مانند هیدروترمال، هم رسوبی و هم رسوبی هموژن و همچنین لودینگ فلزات قلیایی خاکی بر عملکرد کاتالیزور بهینه مطالعه شد. اکسید مختلط ceo2-mnox(0.25) تهیه شده با روش های سل-ژل، هیدروترمال و همرسوبی با اوره عملکرد تقریباً مشابهی داشتند. لودینگ فلز قلیایی خاکی باریم، به دلیل ایجاد سایت های بازی با توزیع بالا بر روی سطح کاتالیزور و افزایش جذب گونه های no (مطابق نتایج tem و co2-tpd)، افزایش قابل توجهی در تبدیل no و گزینش پذیری به n2 اکسید مختلط ceo2-mnox(0.25) را به همراه داشت. به گونه ای که با لودینگ 7% مولی باریم عملکرد کاتالیزور ceo2-mnox (0.25) تا 91% درصد تبدیل no و 80% بازده تولید n2 در دمای °c 200 افزایش یافت. یک مدل درجه دوم با ضریب همبستگی نزدیک به یک برای مدلسازی تاثیر برخی پارامترهای عملیاتی (درصد اکسیژن (%v/v)، نسبت nh3/no در خوراک، ghsv و دمای واکنش (°c)) بر عملکرد کاتالیزور بهینه (ceo2-mnox(0.25)-7% ba) با روش رویه سطح بدست آمد. مطابق این مدل، ghsv موثرترین پارامتر بر درصد تبدیل no و نسبت nh3/no نیز موثرترین پارامتر بر گزینش پذیری به n2 کاتالیزور بهینه بود. در شرایط عملیاتی بهینه، کارایی این کاتالیزور تا 7/96% تبدیل no و 1/92% گزینش پذیری به n2 افزایش یافت. در نهایت کاتالیزور ceo2-mnox (0.25) بر پایه های مختلف zsm-5، tio2 و sapo-34 با روش سل ژل بارگذاری شدند. مطابق نتایج nh3-tpd و h2-tpr، خواص اسیدی سطح پایه به تنهایی تعیین کننده فعالیت کاتالیزور نبوده، بلکه با تلفیق خواص اکسایش-کاهش تعیین کننده عملکرد کاتالیزور می باشد. کاتالیزور ceo2-mnox(0.25)/sapo-34 که بیشترین اسیدیته را دارا بود، به دلیل خصلت اکسایش-کاهش ضعیف، فعالیت بسیار پایینی داشت. کاتالیزور بارگذاری شده بر پایه zsm-5 که خواص اسیدیته سطح و اکسایش-کاهش بالایی را در کنار یکدیگر داشت، بالاترین فعالیت را دارا بود. نتایج این بخش نشان داد که تنها با بارگذاری 20% وزنی ceo2-mnox(0.25) بر روی پایه zsm-5، عملکرد بهتری نسبت به اکسید مختلط ceo2-mnox(0.25) در دماهای °c 400-200 حاصل خواهد شد.

هدف اصلی کار پژوهشی حاضر تهیه ی هاردنرهای اتیلن آمینی برای پخت رزین اپوکسی میباشد. بدین منظور ابتدا در بخش اول کاتالیست های دو فلزی بر پایه ی آلومینا با استفاده از روش هیدروترمال و ترسیب سنتز گردید. نمک های نیترات فلزات واسطه و پودرهای آلومینا و سیلیس بعنوان پیش ماده مورد استفاده قرار گرفت. خواص فیزیکو شیمیائی کاتالیست های سنتز شده با استفاده از روش های پراش اشعه ایکس، مادون قرمز تبدیل فوریه، میکروسکوپ الکترون عبوری، تکنیک سطحی bet و در نهایت پلاسمای جفت شده القائی مورد بررسی قرار گرفت. از این کاتالیستها جهت سنتز انتخابی اتیلن آمینها در واکنش فاز مایع تحت دمای 373 تا 500 کلوین و فشار 15 الی 30 بار استفاده شد. بررسی محصولات واکنش بوسیله آنالیز gc-ms انجام گردید. در بخش دوم، به منظور بررسی کیفیت هاردنر سنتز شده ، عمل پخت بر روی رزین اپوکسی با استفاده از ماده ی سنتزی صورت گرفت. جهت تعیین مشخصات مکانیکی سیستم، تستهای استحکام کششی، سختی و ضربه انجام پذیرفت. از طرف دیگر، زمان پخت با اندازه گیری زمان ژله ای شدن و زمان کاربری مطالعه گردید. مجموعه ی این آنالیزها نشان داد که هاردنر سنتز شده کیفیت بسیار مطلوبی داشته و قابلیت رقابت با هاردنرهای آمینی معمول را دارا میباشد.

فلزات گروه پلاتین کاربردهای وسیعی در واکنش¬های کاتالیستی، وسایل الکترونیک، مواد فضایی، پزشکی و جواهر¬سازی دارند. فلزات گروه پلاتین بطور فزاینده در ساخت کاتالیست¬های مبدل اتومبیل¬ها و کاتالیست¬های نفت و پتروشیمی به کار برده می¬شوند. هزینه بالا و افزایش تقاضا و دسترسی محدود به پلاتین و همچنین محدودیت¬های زیست محیطی، بیش از سه دهه است که بازیابی و استخراج پلاتین از کاتالیست¬های مستعمل را مورد توجه صنعت و محققین قرار داده است. روش¬های متعددی در این راستا معرفی گردیده¬اند. رزین¬های مبادله یون، بیو لیچینگ و استخراج مایع- مایع از جمله این روش¬ها هستند. امروزه استخراج با حلال با توجه به سادگی کاربرد و هزینه بهینه به یکی از پرکاربردترین زمینه¬های تحقیق در راستای استخراج پلاتین از کاتالیست¬های مستعمل بدل گشته است. در این مطالعه، کاتالیست مستعمل تجاری به دو روش در اسید انحلال یافته است. در روش اول کاتالیست مستعمل pt/al2o3 در مخلوطی از hcl و h2o2 %1 انحلال یافته است و پلاتین به کمک ماده آلی تری بوتیل فسفات رقیق شده در تولوئن استخراج گردید. آنالیز¬های جذب اتمی نشان داده¬اند که پلاتین تا % 80 استخراج گردیده است. در روش دوم، هدف مدلسازی شرایط لیچینگ برای رسیدن به بالاترین راندمان لیچینگ بوده است. برای دستیابی به بالاترین راندمان لیچینگ، شرایط لیچینگ با استفاده از روش rsm و سیستم شبکه

فن آوری gtl تبدیل گاز طبیعی به صورت مایع می باشد که طی آن هیدروکربن های خطی و محصولات اکسیژن دار تولید می شوند. محصولات به دست آمده با توجه به شرایط عملیاتی و نوع کاتالیزور به کار رفته متفاوت است و ممکن است از c2 تا c60 راشامل شود. در این کار شبیه سازی به کمک دینامیک سیالات محاسباتی فرایند gtl در یک راکتور بستر ثابت با کاتالیست زئولیتی mo/hzsm-5 در مسیر مستقیم از روش تبدیل غیر اکسایشی متان به آروماتیک ها انجام شده است. نتایج حاصله با اطلاعات تجربی موجود در مقالات مقایسه و اعتبار سنجی شده است. در این کار هندسه مدل با استفاده از نرم افزار گمبیت و شبیه سازی به وسیله نرم افزار فلوئنت انجام شده است. تأثیر دما از 913 تا 973 کلوین و سرعت فضایی 700، 1400و ml/g.h 2100 در این شبیه سازی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که با افزایش دما میزان تولید هیدروژن وبنزن افزایش یافته و با افزایش سرعت فضایی تولید کاهش می یابد. بنابراین دمای بهینه در بازه مورد بررسی 973 کلوین و سرعت فضایی بهینه در بازه مورد بررسیml/g.h 700 می باشد. نتایج بدست آمده تطابق خوبی با داده های تجربی نشان دادند به گونه ای که درصد خطا برای کسر مولی هیدروژن 3/14% و درصد خطا برای کسر مولی بنزن 6/3% می باشند.

در این کار پژوهشی نانو بیسموت اکسید و گونه های دوپه شده آن با عناصر لانتانیدی ho3+,er3+,lu3+ به روش هیدروترمال با مواد اولیه بیسموت نیترات 5آبه و اسید سیتریک و اکسید های عناصر لانتانیدی در دمای 150oc به مدت 12 ساعت تهیه شده اند. محصولات بدست آمده توسط پراش اشعه ایکس(xrd) و میکروسکوپ الکترونی روبشی(sem) و طیف سنجی مادون قرمز (ft-ir)و ماورای بنفش(uv) مورد بررسی قرار گرفته اند.براساس نتایج پراش اشعه ایکس فاز تشکیل شده اکسید بیسموت منوکلینیک می باشد که بعد از عمل دوپینگ و ورود عناصر لانتانیدی به ساختار اکسید بیسموت فاز به تتراگونال تغییر یافته است.تصاویر sem حاکی از تشکیل مواد با سایز نانو می باشد.هم چنین آنالیز uv-vis نشان داد که طول موجهای اکسید بیسموت بعد از عمل دوپینگ بیشتر شده و یک جابجایی قرمز دیده می شود.در طیف های ft-ir پیک های 500.79 و 249.14 مربوط به ارتعاشات کششی bi-o در اکسید بیسموت و پیکهای 515.64و629.64 مربوط به ارتعاشات کششیbi-o و پیکهای 1043.12 و 847.21 مربوط به ارتعاشات کششی bi-o-bi در گونه های دوپه شده اکسید بیسموت می باشد. از آنجاییکه بیسموت اکسید بعنوان کاتالیزور و فتوکاتالیزور در چند دهه اخیر مورد توجه قرار گرفته است، از اینرو در کار حاضر خواص کاتالیزوری ترکیبات مورد نظر در واکنش سنتز 1و4و5 تری فنیل -2-پارا-تولیل-1h-ایمیدازول وخواص فتوکاتالیزوری آنها در حذف رنگ تجاری basic yellow 28 با غلظت 5ppm، از محلول آبی زیر نور مرئی مورد بررسی قرار گرفتند.در واکنش سنتز مشتق ایمیدازول گونه های دوپه شده راندمان بالاتری نسبت به بیسموت اکسید خالص داشتند. هچنین در روش سنتز مشتق ایمیدازول تحت امواج فراصوت حلال آب بهترین بازده را در حضور کاتالیزور های سنتز شده داشت. فرایند حذف رنگ basic yellow 28 با کاتالیزور های سنتز شده با گذشت زمان و با افزایش درصد دوپه افزایش یافت.

در پروژه حاضر از co3o4)1-x(fe3o4)x) سنتز شده به روش سل – ژل طیف xrd گرفته شد و با بررسی انجام شده مطابق طیف حاصل از co3o4 , fe3o4 نشان دهنده ساختار مکعبی ماده حاصل می باشد.طیف مربوط به ترکیب co3o4)0.9(fe3o4)0.1) با طیف ترکیب co3o4 مطابقت بیشتری دارد به این معنا که این ترکیب از یک فاز مکعبی تشکیل شده است و به صورت اسپینل می باشد. طیف فوق از ترکیب co3o4)0.6(fe3o4)0.4)در 600 درجه سانتیگراد تهیه شده است. این ترکیب دارای یک فاز مکعبی است که بیشتر آن مربوط به co3o4 می باشد. در این ترکیب احتمال تشکیل کامپوزیت وجود ندارد. در تمام نمونه ها، باند جذبی مشاهده شده در حوالی cm-1 3420 مربوط به ارتعاش کششی _oh و پیک موجود cm-1 1627-1638 در تمامی نمونه ها مربوط به ارتعاشات خمشی _oh می باشد که منبع آن گروه هیدروکسیل موجود در آب است،که به دلیل جذب رطوبت می باشد. در ترکیب co3o4)0.9(fe3o4)0.1) ذرات دارای ابعادی کروی هستند و بعضی از آنها ابعادی کمتر از 100 نانومتر دارند. ذرات به صورت منظم کنار هم قرار گرفته اند.ذرات ترکیب، بعد از دوپه شدن ریزتر شده اند، مخصوصا در ترکیبی که منگنز دوپه شده است. نکته قابل توجه این است که در هر دو نمونه دوپه شده، (عنصر اصلی mg، و عنصر واسطه mn)، تصاویر مشابه هم می باشند.می توان گفت که ذرات در نمونه های سنتزی دوپه شده، دارای ساختار یکنواخت و با نظم کنار هم قرار گرفته اند. شاید علت ساختار همگن در این نمونه ها مربوط به نحوه ساخت این محصولات، یعنی به صورت مرحله به مرحله در اکسید میزبان است، که منجر به ایجاد نظم در آنها شده است. در پروژه حاضر نیز برای ترکیبات دوپه شده افزایشی در مغناطیس خود به خودی و بهبودی در رفتار فرومغناطیسی را شاهد هستیم. این افزایش خاصیت مغناطیسی در نمونه های دوپه شده ممکن است ناشی از اثر یون های دوپه شونده باشد. بررسی نتایج حاصل از اندازه گیریهای vsm نشان داد که تفـاوت در میـزان مغناطش شدگی نمونه هـا در یـک میـدان مغناطیسـی اعمـال شـده یکسان، را میتوان به تفاوت در اندازه نانوذرات ارتباط داد و آن را این چنین توجیه کرد که با کـوچکتر شـدن انـدازه، هـمسـو شـدن ممان های مغناطیسی راحتتر اتفاق می افتـد. بنـابراین مغنـاطش بـا اندازه ذرات مرتبط بـوده و در یـک میـدان مغناطیسـی معـین، ذره کوچکتر مغناطش بیشتری خواهد داشت

سیلیکو آلومینو فسفات ها اولین بار توسط لاک و همکارانش در سال 1984 تهیه شد، که موادی متخلخل با اسکلت si-p-al می باشند و به عنوان کاتالیست های انتخابگر در بسیاری از فرآیندها به کار می روند. به منظور اصلاح ساختار و افزایش انتخابگری، فلزاتی را به ساختار sapo (سیلیکو آلومینا فسفات ) اضافه می کنند و متالو سیلیکو آلومینا فسفات ها به دست می آید. با توجه به نتایج حاصل از تحقیقات انجام گرفته در سال های اخیر در بررسی عملکرد غربال های مولکولی ریزحفره در فرآیند mto ، غربال مولکولی سیلیکو آلومینا فسفات نانوحفره sapo-34 به ویژه بعد ازاصلاح ساختار آن توسط فلزات واسطه کاتالیستی مناسب برای فرآیند mto می باشد و در این میان نیکل مناسب ترین فلز به شمار می رود. عوامل بسیاری در سنتز sapo-34 موثر میباشند که از آن جمله می توان به نوع تمپلت به کار رفته، دما و مدت زمان کریستالیزاسیون، منبع سیلیسیم، منبع آلومینیوم،ph و کلسیناسیون اشاره کرد. در این کار پژوهشی سنتز sapo-34 و تاثیر برخی عوامل همچون نوع تمپلت به کار رفته، دما و مدت زمان کریستالیزاسیون، منبع سیلیسیم و محتوای سیلیسیم بررسی شده است. همچنین نمونه هایی با نسبت های مولی متفاوت از فلز ni برای تهیه ni-sapo-34 استفاده شده است و به منظور شناسایی نمونه های سنتز شده تکنیک های xrd و ft-ir به کار گرفته شده اند.

با گسترش صنایع و افزایش مصرف انرژی در جهان، انتشار آلاینده اکسیدهای نیتروژن (nox)، اکسیدهای گوگرد (sox)، مونوکسید کربن (co)، دی اکسید کربن (co2)، ترکیبات آلی فرار (voc) و ذرات دوده که از احتراق سوخت های فسیلی در موتورهای درون سوز تولید می شوند، با سرعت زیادی در حال افزایش می باشد. عبارت nox که به طور کلی برای اکسیدهای یک نیتروژنه no و no2 به کار می رود، یکی از مهم ترین آلاینده های اتمسفری است. بنابراین کنترل انتشار و حذف آلاینده nox از اهمیت بسیاری برخوردار است. از آنجاییکه بررسی تمامی پارامترهای موثر در تهیه کاتالیست¬ها در آزمایشگاه امکان¬پذیر نیست، از این¬رو شبیه¬سازی¬های کامپیوتری مورد استفاده قرار می¬گیرند. امروزه، مدلسازی و شبیه¬سازی مولکولی با قابلیت¬های منحصر بفردش در ساخت ساختارها در مقیاس اتمی، نقش مهمی در مطالعه مواد و پدیده¬هارا در مقیاس نانو و ارتقاء کارآیی تکنولوژی¬های موجود ایفا می-کنند. همچنین، آنها امکان دستیابی به کاتالیست بهینه با مطالعه نمونه¬های زیاد در مدت زمانی کوتاه را میسر می¬سازند. با توجه به اهمیت حذف nox، هدف این پروژه پژوهشی مطالعه رفتار نانوکاتالیست¬ها در فرایند حذف scr nox است. در فرآیندهای زئولیتی که واکنش کاتالیستی بیشتر درون حفرات زئولیت اتفاق می¬افتد، مطالعه جذب و نفوذ مولکول¬های واکنش¬دهنده به منظور کسب فهم و درک کامل فرآیند چرخه کاتالیستی ضرورت دارد. در رساله حاضر، با بهره جستن از سیستم¬های شبیه¬ساز مولکولی، رفتار جذب و نفوذ مولکول¬ها در نانوکاتالیزور¬های مورد استفاده در فرایند کاهش کاتالیزوری انتخابی nox در مقیاس مولکولی مورد مطالعه قرار گرفت. برهم کنش فلزات مختلف با پایه کاتالیست و نیز رفتار کاتالیست¬ها در مراحل جذب، نفوذ و انتخاب¬پذیری گونه¬ها به روش¬های دینامیک مولکولی و مونت کارلو توسط نرم¬افزار materials studio بررسی شد. مدت زمان شبیه¬سازی 1 نانوثانیه با گام زمانی 1 فمتوثانیه و شعاع قطع 12/5آنگستروم برای اجراهای شبیه¬سازی در نظر گرفته شد. نتایج بدست آمده بیانگر افزایش نفوذ با دما بود. به علت حجم¬های قابل دسترس تقریبا یکسان برای کاتالیست¬ها، مقادیر نفوذ تقریبا یکسان بدست آمد. نفوذ nh3 در کاتالیست cu-zsm5 بسیار محدود بود. در بررسی جذب مشاهده شد با افزودن کاتیون در پایه میزان ظرفیت جذب افزایش می¬یابد. کاتالیست cu-zsm5 جذب بسیار بالای nh3 را نشان داد. نتایج شبیه¬سازی¬های نفوذ محصولات نیز حاکی از انتخابگری بالای کاتالیست cu-zsm5 در دمای ℃300 بود. در نهایت کاتالیزور بهینه پیش-بینی شده از شبیه سازی مولکولی سنتز شد و کارایی آن در فرایند کاهش کاتالیزوری nox بررسی گردید. نتایج شبیه¬سازی مولکولی حاصل در این پژوهش مطابقت خیلی خوبی با نتایج کار تجربی انجام شده و نتایج دیگر کارهای شبیه¬سازی مرتبط بدست داد.

امـروزه بازیـافت فلـزات گروه پـلاتین (پلاتین، پالادیوم، رودیوم) از پسـاب های صنعـتی به دلیـل ارزش اقتـصادی بالا و کاربـرد فراوان این فـلزات در صنـایع مختـلف از جمـله صنـایع نفـت و گـاز و مجتـمع های پتـروشیـمی (به عنوان کاتالیـست یا پایه کاتالیـست)، سـاخت قطعـات پزشکی، صنـعت الکتـرونیک، جواهرسـازی مورد استفاده قرار می گیرد. روشهای متـعددی برای بازیافت فلز پـالادیـوم و سـایر فلـزات گـرانبها از کاتـالیسـت ها و همچنین معـادن حـاوی این فلزات ارائه شده، با تـوجه به تحقیقـات پیشین روشهای مختـلفی مورد استفـاده قرار گرفته اما هیچ یک از این روش ها به عنـوان روش همگانی برای بـازیـافت فلزات گرانبـها از کاتالیست های مستعمل استفـاده نمی شوند. در پژوهـش حاضـر برای تعییـن ساختـار کاتالیست مستعمل پتروشیمی از دستگاه (xrd: x-ray diffraction) استفـاده شد. دو روش هیـدرومتـالوژی (استـخراج حلال)، بـرای بازیـابی فلز پـالادیـوم از کاتـالیـست مستعمـل پتـروشیمـی مـورد بررسـی قرار گرفـت، در روش انـحلال کاتـالیسـت مستعمل با تیـزاب سلـطانی 3 پارامتـر (دمـا، زمـان، l/s) و در روش انـحلال با اسیـدقـوی و اکسنـده 3 پـارامتر (غلظـت اسیـد، غلظـت اکسنـده، غلـظت استـخراج کننـده (tbp)) تغییـر داده شـد تا بیشـترین درصـد بازیـابی فلـز پالادیـوم و بهینـه تـرین شرایـط برای بـازیـابی مشخـص شـود. آنـالیـز تعیین درصـد بازیـابـی پالادیـوم بـوسیـله دستـگاه جـذب اتـمی ) (aas: atomic absorption spectroscopy انجـام شـد. جهت دستیـابی بازیـابی فلز پالادیوم با روش تیزاب سلطانی، از سیستم هوشمند شبکه عصبی مصنوعی برای مدلسازی استفاده شد. برای تولید پایگاه داده مورد نیاز برای مدل سازی وبهینه سازی، طراحی آزمایش با رویکرد رویه پاسخ (rsm) با در نظر گرفتن سه فاکتور (دما، زمان و مقدار نسبت اسید به گرم کاتالیست l/s ) موثر بر درصد بازیابی انجام شد. طراحی آزمایش و مدلسازی نتایج آزمایش را تایید کردند. بهترین شرایط بازیابی پالادیوم با افزایش زمان و دما و در20l/s= مطابق با آزمایشات می باشد.

در این کار پژوهشی از نانو ذرات فوتوکاتالیست (bfo) bifeo3 سنتز شده جهت حذف فوتوکاتالیستی آلاینده گازی اکسیدهای نیتروژن no) ،nox: no2) در راکتور فوتوکاتالیستی استوانه ای با حجم 1/5 لیتر در حضور نور ماورابنفش (uv) استفاده شد. از دستگاه gc/tcd آنلاین با برنامه دمایی مشخص و ستون مولکولار سیو (hp molesive - agilent usa) با طول 30 متر نیز برای جداسازی و شناسایی محصولات حاصل از واکنش بهره برده شد. در قسمت اول پروژه، نانو ذرات bfo با استفاده از روش های سیترات، سل-ژل، همرسوبی و هیدروترمال سنتز شدند. با مقایسه آنالیز xrd (x-ray diffraction) نمونه های سنتز شده با روش های مذکور، از روی میزان کریستالیزاسیون و فازهای خالص تشکیل شده، مناسب ترین فوتوکاتالیست ها انتخاب شدند و میزان فعالیت آنها در حذف nox در فوتوراکتور طراحی شده زیر تابش نور uv مورد بررسی قرار گرفت. نتایج مقایسه نشان داد که نمونه های سنتز شده با روش های سیترات و همرسوبی شرایط بهتری دارند. برای محاسبه گپ انرژی فوتوکاتالیست ها از آنالیز drs (diffuse refletance specroscopy) استفاده شد. که مطابق نمودار تاک مقدار گپ انرژی bfo 2/13 الکترون ولت بدست آمد. در ادامه کاتیون های فلزات قلیایی خاکی به شبکه پروسکیتی bfo دوپه شدند و میزان تغییر فعالیت مورد آزمایش قرار گرفت. آزمایش ها ترتیب فعالیت sr-dopped> ca-dopped>mg-dopped>bfo را نشان دادند. دلیل افزایش فعالیت نمونه های دوپه شده، افزایش گپ انرژی و در نتیجه کاهش سرعت بازترکیب حامل های بار می باشد. در قسمت بعدی کار، تاثیر رطوبت نسبی (در چهار مقدار 10% 25% 50% و 75%)، مقدار فوتوکاتالیست ( با تغییر تعداد صفحه های شیشه ای پوشش داده شده از 6عدد تا 1عدد)، شدت نور uv (استفاده از دو لامپ با شدت های 8 و 15 وات) و غلظت اولیه آلاینده (غلظت های 5، 10، 20 و ppm30) بر فرآیند حذف nox مورد ارزیابی قرار گرفتند. با افزایش رطوبت نسبی تا 50% فعالیت فوتوکاتالیستی بخاطر افزایش تولید گونه های اکسنده و کاهنده، افزایش پیدا کرد ولی افزایش بیشتر رطوبت نسبی، بدلیل افزایش رقابت در جذب سطحی موجب کاهش فعالیت فوتوکاتالیستی شد. با کاهش تعداد صفحه های پوشش داده با کاتالیست، بدلیل کاهش مراکز فعال کاتالیست، فعالیت کاتالیستی کاهش پیدا می کند. استفاده از لامپ با شدت بالاتر نیز فعالیت فوتوکاتالیستی را افزایش می دهد. زیرا میزان الکترون-حفره های ایجاد شده بیشتر می شود. تاثیر غلظت اولیه آلاینده نیز بدین صورت بود که افزایش غلظت از 5 به ppm30 موجب کاهش درصد تبدیل شد. زیرا سایت های فعال کاتالیست محدودند و تا اشغال کامل آنها افزایش غلظت باعث افزایش فعالیت فوتوکاتالیستی می شود ولی بعد از پر شدن مراکز فعال، افزایش غلظت اولیه آلاینده میزان تبدیل را کاهش می دهد. نتایج مطالعه سینتیکی نشان داد که واکنش حذف با تقریب خوبی از معادله درجه اول پیروی می کند. با استفاده از مدل لانگمیر- هنشلوود (l-h) مقادیر ثابت جذب تعادلی و ثابت سرعت سینتیکی به ترتیب 0/058 میلی گرم بر لیتر دقیقه و 0/0491 لیتر بر میلی گرم بدست آمدند. در نهایت معادله سرعت جهت پیش بینی میزان آلاینده باقی مانده در هر لحظه، پیشنهاد شد.

در دهه های اخیر فرایند تبدیل متانول به الفین های سبک، به عنوان روشی جایگزین برای تولید مواد پتروشیمی و بنزین از زغال سنگ توجه زیادی را به خود جلب کرده است. به دلیل افزایش قیمت نفت خام و همچنین افزایش نیاز بازار به اتیلن و به خصوص پروپیلن در سال های اخیر، تلاش برای یافتن روش هایی برای تولید این مواد مستقل از منابع نفتی افزایش یافته است. به همین دلیل فرایند تبدیل متانول به الفین ها وارد رقابت با فرایندهای معمول تولید الفین ها، مانند کراکینگ با بخار و کراکینگ کاتالیستی سیال شده است. دلیل این امر این است که متانول را می توان به راحتی از کک و گاز طبیعی تولید کرد که این مواد در مقایسه با منابع نفتی به وفور موجودند. هرچند کراکینگ حرارتی فرایند اصلی در تولید الفین های سبک باقی مانده است، اما فرایندهای گوناگونی مانند کراکینگ کاتالیستی سیال به عنوان فرایندهای جانبی الفین های سبک تری تولید می کنند. اما با توجه به بحران های نفتی و افزایش قیمت نفت خام عملی بودن این فرایندها کاهش یافته است.

اکسید آلومینیوم یکی از ترکیبات غیرآلی با فرمول شیمیایی al2o3 می باشد که نام های تجاری متنوعی مانند آلومینا، کوراندوم و غیره دارد. این ماده دارای دمای ذوب بسیار بالایی در حدود 2054 درجه سانتی گراد و از لحاظ شیمیایی بسیار پایدار است. از این ماده به دلیل داشتن نقطه ذوب بالا، کانال های یکنواخت، مساحت سطح زیاد و توزیع اندازه منافذ یکنواخت و همچنین مقاومت حرارتی بالا به عنوان جاذب، پایه کاتالیست و کاشت بیولوژیکی و غیره نیز استفاده می شود. منابع مهم آلومینا، سنگ های معدنی مانند بوکسیت، کائولن، نفلین سینیت و غیره هستند. آلومینا را از مواد اولیه شیمیایی مانند آلومینیم نیترات و آلکوکسی آلومینیم به روش-هایی شامل هیدرو ترمال، سل- ژل، ترسیب شیمیایی و میکرو امولوسیون در آزمایشگاه با درصد خلوص بالا تهیه می کنند. در این پروژه نانو گاما آلومینا از سنگ معدنی نفلین سینیت به روش خالص سازی و ترسیب تهیه شده است، از سنگ معدنی نفلین سینیت به دلیل دسترسی آسان، ارزان قیمت بودن ونداشتن زباله معدنی به عنوان ماده اولیه آلومینا استفاده شده است. از بین فازهای آلومینا، فاز گاما به دلیل اسیدیته سطحی، مساحت سطح ویژه بالا و بازه دمایی پایداری حرارتی زیاد در حدود 200 درجه سانتی گراد کاربرد فراوانی در صنعت دارد.

با توجه به اثرات مضرترکیبات آلی کلردار روی زندگی بشر و پایداری این ترکیبات در محیط زیست در این کار پژوهشی از میان روش های مختلف برای حذف ترکیبات آلی کلردار از روش حذف فتوکاتالیزوری استفاده شد کاتالیست های مورد استفاده در این روش بیش تر کاتالیست های فعال در نور uv می باشند ولی فتوکاتالیست های مورد نظر پروژه حاضر نانوذرات اکسیدهای پروسکیت بیسموت و آهن هستند که در نور مرئی نیزفعال هستند.

فرایند های متفاوتی به منظور تبدیل گاز طبیعی به گاز سنتز به کار می روند که در این میان ریفرمینگ خشک متان به دلیل تبدیل گازهای گلخانه ای متان و co2 به مخلوط گاز سنتز با نسبت h2 به co تقریبا واحد در سال های اخیر توجه زیادی را به خود معطوف کرده است. در میان کاتالیست های مورد بررسی برای فرایند مذکور کاتالیست های با فاز فعال نیکل از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه بوده و فعالیت کاتالیستی خوبی دارند اما با گذشت زمان بر اثر رسوب ترکیبات کربن دار سریعا غیر فعال می شوند. به منظور فائق آمدن بر مشکل مذکور می توان از تقویت کننده های مختلف و روش های سنتز متفاوت بهره گرفت. در این مطالعه نانو کاتالیست های پروسکیتی با ساختار laxba1-xniycu1-yo3 به عنوان کاتالیست جدید برای فرایند ریفرمینگ خشک متان انتخاب و روش سل-ژل احتراقی سنتز گردید. هدف کار پژوهشی حاضر بهینه سازی شرایط تهیه کاتالیست برای رسیدن به کاتالیست بهینه برای فرایند مذکور می باشد. در جهت دستیابی به کاتالیست بهینه، طراحی کاتالیست با استفاده از سیستم هوشمند شبکه عصبی مصنوعی صورت گرفت. برای تولید پایگاه داده مورد نیاز برای مدلسازی، آزمایش با رویکرد رویه پاسخ (rsm) با در نظر گرفتن سه فاکتور (جزء مولی لانتانیوم، جزء مولی نیکل و دمای کلسیناسیون) موثر بر ساختار و عملکرد کاتالیست انجام شد. در نهایت کاتالیست های la0.91ba0.09ni0.91cu 0.09 o3 با دمای کلسیناسیو°c 640 به عنوان کاتالیست منتخب و la0.996ba0.004ni0.6cu 0.4 o3 به عنوان کاتالیست بهینه سازی شده توسط الگوریتم ژنتیک انتخاب شدند. برای بررسی ساختار و مورفولوژی و ارتباط آنها با فعالیت و پایداری کاتالیست ها به ترتیب از تکنیک های xrd و sem استفاده گردید.

نفت یکی از مهم ترین منابع انرژی در جهان است که به دلیل داشتن محتوای گوگردی قبل از استفاده باید مورد فراورش و گوگردزدایی قرار گیرد. در حال حاضر عمده روشی که برای این کار استفاده می شود گوگردزدایی هیدروژنی می باشد. با توجه به اینکه امروزه هدف کاستن میزان گوگرد تا حد زیر ppm 10 برای سوخت ها می باشد، این روش مناسب نبوده و باید روش های جایگزین معرفی شوند. این پژوهش باهدف یافتن روشی مناسب برای گوگردزدایی انجام می گیرد که پس از بررسی های اولیه و مطالعه کارهای قبلی بیشتر تمرکز بر روی روش جذبی می باشد. حال آنکه روش های دیگری همچون اکسیداسیون و استخراج، استفاده از مایعات یونی، گوگردزدایی بیو و ... نیز وجود دارند. درروش جاذب ابتدا با استفاده از فلزات نیکل، سریم و منیزیم به اصلاح زئولیت y مورداستفاده پرداخته می شود و سپس زئولیت های تهیه شده مورد احیاء قرار می گیرند تا برای انجام فرایند گوگردزدایی آماده شوند. پس از انجام این مراحل عمل گوگردزدایی صورت می گیرد. درروش جذب، از کربن فعال نیز جهت حذف ترکیبات گوگردی استفاده می شود. همچنین برای داشتن حالت مقایسه ای گوگردزدایی با استفاده از روش اکسیداسیون شیمایی نیز به صورت تک نقطه ای بررسی می شود. نتایج به دست آمده نشان می دهند که استفاده از روش اکسیداسیون شیمیایی به دلیل چندمرحله ای بودن فرایند و نیز به علت عدم قابلیت بازیابی مواد مصرفی در حال حاضرجهت استفاده در واحدهای صنعتی مناسب و اقتصادی نمی باشد. درحالی که این موضوع در استفاده از روش جذب تقریباً حل شده می باشد. نتایج مربوط به روش جذب نشان می هند که استفاده از زئولیت اصلاح نشده عملکرد مناسبی نداشته و قبل از استفاده باید مورد اصلاح قرار گیرند. همچنین اصلاح زئولیت باید با توجه به ساختار الکترونی فلز مورداستفاده انجام شود. چراکه وجود ترکیبات آروماتیک بالا در داخل ترکیب یک مانع بزرگ و مهم در مسیر جذب ترکیبات گوگردی می باشد.

با توجه به افزایش گازهای گلخانه ای در جو و بالا رفتن دمای کره زمین، توسعه تکنیک-هایی برای استفاده از این گازها، ضروری است. یکی از مهم ترین تکنیک ها برای مصرف گازهای گلخانه ای، فرایند ریفرمینگ متان با کربن دی اکسید یا ریفرمینگ خشک متان است. کاتالیست های نیکل دار، کاتالیست های اصلی برای این فرایند هستند. در این میان کاتالیست های پروسکیتی عملکرد مناسبی در فرایند ریفرمینگ خشک متان دارند. فرمول کلی پروسکیت ها abo3 است. با جایگزینی سایت های a و b در پروسکیت ها با فلزات دیگر، پروسکیت های چهار فلزی تشکیل می-گردند. در پروژه حاضر، کاتالیست های چهار فلزی جدیدی با ساختار پروسکیتی و در ابعاد نانو و با فرمول شیمیایی la1-xcexni1-yznyo3 به روش سل-ژل خود احتراقی سنتز شدند. همچنین به کمک تکنیک های sem و xrd و با استفاده از رابطه شرر اندازه متوسط کریستال کاتالیست های سنتز شده کمتر ازnm 100 تخمین زده شد. تصاویر xrd حاکی از تشکیل فاز رومبوهدرال با ساختار پروسکیتی می باشند. این کاتالیست ها در فرایند ریفرمینگ خشک متان در پنج دمای مختلف بررسی شدند. طراحی کاتالیست ها با استفاده از روش رویه پاسخ (rsm) و با در نظر گرفتن سه پارامتر مستقل (جزء مولی لانتانیم، جزء مولی نیکل و دمای کلسیناسیون) انجام شد. برای بهینه سازی، شبکه عصبی سه لایه ای با استفاده از چهار پارامتر دمای واکنش، جزء مولی لانتانیم، جزء مولی نیکل و دمای کلسیناسیون استفاده شد. با توجه به مدل به دست آمده نتیجه این بود که پارامترهای دمای واکنش و مقدار لانتانیم بیش ترین اهمیت را داشتند. برای بهینه سازی کاتالیست ها از بهترین وزن ها و بایاس های شبکه عصبی استفاده شد و بهینه سازی توسط الگوریتم ژنتیک انجام گرفت. در نهایت کاتالیست بهینه ای که الگوریتم ژنتیک پیش بینی کرده بود سنتز شد و در فرایند ریفرمینگ خشک متان تست شد. فرمول شیمیایی کاتالیست بهینه o3 la0.95ce0.05ni0.85 zn0.15 و دمای کلسیناسیون آن °c 724 می باشد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

‏‎the main purpose of this research was to:1.develop a coking model for thermal cracking of naphtha.2.study coke inhibition methods using different coke inhibitors.developing a coking model in naphtha cracking reactors requires a suitable model of the thermal cracking reactor based on a reliable kinetic model.to obtain reliable results all these models shall be solved simultaneously.for this purpose org reaction network was used and tuned by experimental data.the detailed mechanistic kinetic scheme in this network,involves over 542 reactions and 91 molecular and radical species.finally,a coking model with 24 coke precursors in five groups was obtained.regarding coke inhibition,different additives were studied. these compounds chemically interfere with the surface and gas phase reactions,thus preventing the build up of coke in the reactor.our experiments showed that the organosulfourous compounds such as dmds and disulfideoil can inhibt coke formation and co production.also results obtained from our experiments in thermal cracking of naphtha in the presence of triphenyl phosphine and triorto-tolyl phosphine showed that using these compounds results in lower coking rates in comparison with organosulfourous compounds.‎‏