تعادل مایع- بخار محلول های مختلف پلیمری مورد بررسی قرار گرفت. فعالیت حلا ل های آب دوبار تقطیر، استونیتریل، متانول، اتانول و 2- پروپانول در محلول هایی از پلی اتیلن گلیکول (peg) با جرم-های مولکولی 200،400 و 6000 g.mol-1 ، پلی اتیلن گلیکول مونو متیل اتر (pegmme) با جرم مولکولی 350 g.mol-1 ، پلی اتیلن گلیکول دی متیل اتر (pegdme) با جرم های مولکولی 250، 500 و2000 g.mol-1 ، پلی پروپیلن گلیکول (ppg) با جرم مولکولی 400g.mol-1 در دماهای 15/298، 15/303، 15/308 و 15/318 کلوین، با استفاده از روش ایزوپیستیک و اسمومتری (vpo) اندازه-گیری شد. با استفاده از نمودارهای بدست آمده، به مقایسه ی داده های اندازه گیری شده از روش ایزوپیستیک و اسمومتری پرداخته، تاثیر افزایش دما و افزایش جرم مولکولی یک گونه ی مشخص از پلیمر بر فعالیت حلال بررسی شد. با توجه به ساختار حلال های مورد استفاده و گروه های عاملی آنها و با در نظر گرفتن کاهش فشار بخار محلول، مقایسه ای بین برهمکنش های حلال و حل شونده در حلال های گوناگون صورت گرفت. در قسمت کارهای تئوری، از مدل های ترمودینامیکی موجود برای انطباق بر داده های تجربی فعالیت حلال استفاده شد و با بیان خطا، بهترین مدل برای پیش بینی فعالیت حلال مشخص گشت. در گام بعدی، با استفاده از مفاهیم موجود در مدل شیمیایی، مدل جدیدی ایجاد و انطباق آن بر داده های تجربی مورد بررسی قرار گرفت.

الکتروریسی یکی از ساده ترین و موثرترین تکنیک های تولید نانوالیاف پلیمری است. یکی از مشکلات مهم در روش الکتروریسی متداول، تولید نانوالیاف نامنظم و بی آرایش است که کاربرد نانوالیاف را محدود می کند. برای غلبه بر این مشکل، روش های مختلفی به منظور آرایش دادن به الیاف تولیدی پیشنهاد شده است. کلیه روش هایی که تاکنون ارائه شده اند دارای نقطه ضعف های مختلفی هستند. یکی از مهمترین نقطه ضعف های موجود، درصد پایین توازی نانوالیاف تولیدی است که تقریباً می توان گفت وجه مشترک تمام روش های ارائه شده است. همچنین در اکثر روش های پیشنهاد شده قبلی امکان تولید پیوسته نانوالیاف با طول های زیاد بر روی یک دامنه وسیع وجود ندارد. در این تحقیق با اصلاح شکل جمع کننده متداول الکتروریسی، موفق به تولید نانوالیاف بسیار آرایش یافته و منظم شده ایم. در این روش نوین الکتروریسی که آن را تکنیک "جت چرخان اصلاح شده" نامیده ایم؛ از دو استوانه توخالی هم مرکز با قطرهای مختلف به عنوان جمع کننده نانوالیاف استفاده شده است. ریسنده نیز به طور عمودی در مرکز استوانه ها و در میانه ارتفاع استوانه داخلی قرار دارد. وجود استوانه خارجی، شدت میدان الکتریکی را در محدوده باریکی بر روی سطح استوانه داخلی افزایش می دهد و در نتیجه نانوالیاف آرایش یافته و منظم تولید می شوند. در این تحقیق، اثر تغییر پارامترهای تأثیر گذار نظیر ولتاژ، قطر استوانه داخلی، قطر استوانه خارجی و ارتفاع استوانه داخلی را بر روی میزان توازی نانوالیاف بررسی نمودیم. حداکثر درصد توازی نانوالیاف تولیدی با روش جت چرخان اصلاح شده، 8/81% بدست آمده است. تولید چنین نانوالیاف بسیار آرایش یافته و منظم در هیچ یک از روش های پیشنهاد شده قبلی برای موازی سازی نانوالیاف بدست نیامده است.

آلوده شدن خاک توسط مواد نفتی یک مشکل گسترده و مهم در دنیا و مخصوصاً کشور ما می-باشد. امروزه پالایش خاکهای آلوده به مواد نفتی یک امر ضروری می باشد. به همین دلیل در دهه گذشته روش هایی جهت تصفیه خاک های آلوده به مواد نفتی، توسعه و بهبود یافته اند. از میان روش-های پیشنهاد شده برای پاکسازی خاکهای آلوده به مواد نفتی، روش کمپوستینگ به دلیل پایین تر بودن سرمایه گذاری اولیه و هزینه های عملیاتی، سادگی عملکرد و طراحی، و بازدهی نسبتا بالای آن نسبت به بقیه تکنیک ها کاملاً ارجحیت دارد. در این پایان نامه با مشخص شدن اهمیت فرایند کمپوستینگ و بررسی فرایند کمپوستینگ هوازی برای پالایش خاکهای آلوده به مواد نفتی، یک مدل ریاضی برای فرایند پالایش خاکهای آلوده به دیزل و نفت خام براساس متغیرهای مورد نیاز برای مدلسازی، سینتیک و استوکیومتری واکنشها و همچنین روابط انتقال جرم وانرژی حاکم بر فرآیند کمپوستینگ ارائه شده است. در فرایند کمپوستینگ مواد آلی موجود در فرایند توسط میکرواورگانیزمها در یک فرایند بیولوژیکی تجزیه و تثبیت می شوند. این فرایند اکسیداسیون بیولوژیکی به صورت مرتبه اول در نظر گرفته می شود و بعد از مشخص شدن میزان تجزیه مواد آلی موازنه جرم و انرژی روی فرایند انجام می گیرد. چون در ابتدای فرایند دمای فرایند مشخص نیست با یک حل حدس و خطا موازنه کلی جرم و انرژی انجام می گیرد و دمای فرایند تعیین می شود. بعد از انجام مدلسازی برای ارزیابی مدل ریاضی، نتایج مدلسازی را در شرایط یکسان با نتایج کارهای تجربی [6،7] مقایسه کرده و صحت مدل را اثبات کرده که خطای نسبی میانگین برای مدل ریاضی بین 86/10 تا 47/25درصد می باشد. با توجه به پیچده بودن فرایندکمپوستینگ و زیاد بودن پارامترهای موثر در این فرایند مدلسازی ریاضی پیچیده و زمان انجام و توسعه مدل نیز بالا بوده و همچنین مدل ریاضی دارای خطای نسبتاً کمی می باشد، بنابراین یک مدل هوشمند شبکه عصبی نیز برای پیش بینی فرایند کمپوستینگ توسعه داده شده است. مدل شبکه عصبی ارائه شده در این پایان نامه شامل یک شبکه با سه لایه می باشد. لایه اول دارای 6 نرون که متناسب با پارامترهای ورودی به مدل می باشند. پارامترهای ورودی به مدل (متغیرهای مستقل) شامل وزن خاک بر مبنای وزن مرطوب (برحسب ton)، غلظت اولیه دیزل (برحسب g/kg dry soil)، نسبت اصلاح کننده ها به خاک بر مبنای وزن مرطوب (ضایعات حیاط و چیپس چوب)، زمان انجام فرایند (برحسب day)، درصد رطوبت همراه فرایند و نرخ جریان هوا (برحسب m3/day kg bvs) می باشند. لایه دوم یا لایه مخفی دارای 14 نرون مخفی می باشد. لایه سوم دارای یک نرون و متناسب با پارامتر خروجی از مدل (متغییر وابسته) درصد تجزیه دیزل می باشد. تابع انتقال سیگموئیدی لگاریتمی logsig برای لایه مخفی و تابع انتقال خطی purelin برای لایه خروجی شبکه در نظر گرفته می شود. برای آموزش، تست و ارزیابی شبکه عصبی از داده های مدل ریاضی استفاده می شود و خطای نسبی میانگین و ضریب همبستگی برای ارزیابی مدل شبکه عصبی به ترتیب برابر با 3671/0 و 99981/0 می باشند. فرایند کمپوستینگ برای پالایش خاکهای آلوده به دیزل و نفت خام با استفاده از اصلاح کننده های لجن فاضلاب، پسماند غذایی، چیپس چوب و ضایعات باغچه توسط مدلسازی ریاضی بررسی شده و اثر پارامترهای موثر (نوع ونسبت اصلاح کننده، میزان رطوبت همراه فرایند و نرخ جریان هوا) را روی فرایند نشان داده و حدود شرایط بهینه برای فرایند تعیین شده است. برای بدست آوردن شرایط بهینه دقیق برای پالایش خاکهای آلوده به دیزل و پالایش خاکهای آلوده نفت خام توسط فرایند کمپوستینگ از الگوریتمهای بهینه سازی ژنتیک و توده ذرات استفاده شده که نتایج بدست آمده از الگوریتم توده ذرات نسبت به الگوریتم ژنتیک بهتر هستند زیرا دامنه پارامترها پیوسته می باشند و الگوریتم توده ذرات در فضای پیوسته پارامترها بهتر جواب می دهد. با توجه به نتایج ارائه شده توسط مدل ریاضی و الگوریتمهای بهینه سازی، شرایط فیزیکی مناسب برای تجزیه دیزل و نفت خام موجود در خاک بوسیله فرایند کمپوستینگ، استفاده از اصلاح کننده ضایعات حیاط و عامل حجم دهنده چیپس چوب با نسبت ترکیب این اصلاح کننده و عامل حجم دهنده به خاک برابر با 656/4 برای تجزیه دیزل و 503/4 برای تجزیه نفت خام می باشد. البته از لحاظ اقتصادی نسبت بهینه ترکیب اصلاح کننده و عامل حجم دهنده به خاک 3 برای حذف دیزل و نفت خام می باشد. شرایط عملیاتی بهینه برای بیشینه حذف دیزل توسط فرایند کمپوستینگ در نسبت ترکیب ضایعات حیاط و چیپس چوب به خاک برابر با 656/4 شامل میزان رطوبت 119/63 درصد و نرخ جریان m3/day kg bvs 5306/0 می باشد که میزان تجزیه دیزل 475/90 درصد می باشد. شرایط عملیاتی بهینه در نسبت ترکیب ضایعات حیاط و چیپس چوب به خاک برابر با 3 شامل میزان رطوبت 5/62 درصد و نرخ جریان هوای m3/day kg bvs 5305/0 می باشد که میزان تجزیه دیزل 32/90 درصد می باشد. شرایط عملیاتی بهینه برای بیشینه حذف نفت خام توسط فرایند کمپوستینگ در نسبت ترکیب ضایعات حیاط و چیپس چوب به خاک برابر با 503/4 شامل میزان رطوبت 121/63 درصد و نرخ جریان m3/day kg bvs 5323/0 می باشد که میزان تجزیه نفت خام 757/88 درصد می-باشد. شرایط عملیاتی بهینه در نسبت ترکیب ضایعات حیاط و چیپس چوب به خاک برابر با 3 شامل میزان رطوبت 5/62 درصد و نرخ جریان هوای m3/day kg bvs 5215/0 می باشد که میزان تجزیه نفت خام 55/88 درصد می باشد.

گاز طبیعی فشرده تمیزترین سوخت فسیلی است که اخیراً کاربرد آن در صنعت حمل و نقل متداول شده است. مهم ترین معایب گاز طبیعی فشرده پرنشدن کامل مخزن سوخت وسایل نقلیه گازسوز و نیز بالا بودن هزینه های عملیاتی در ایستگاه های تولید گاز طبیعی فشرده می باشند. بنابراین، مدل سازی و شبیه سازی فرآیند تراکم گاز طبیعی و فرآیند تزریق گاز طبیعی فشرده به درون مخزن خودرو به منظور تعیین شرایط بهینه اقتصادی برای عملکرد ایستگاه های گاز طبیعی فشرده بسیار حایز اهمیت است. در این تحقیق سعی شده است تا فرآیندهای تراکم و تزریق گاز طبیعی فشرده مدل سازی و توسط نرم افزار برنامه نویسی فرترن شبیه سازی گردد. برای مدل سازی فرآیند پرشدن سریع، مخزن خودرو به عنوان یک حجم کنترل در نظرگرفته و قوانین بقای جرم و انرژی برآن اعمال شدند. در این مدل سازی گاز طبیعی در حالت حقیقی آن در نظرگرفته شده است و برای محاسبه ضریب تراکم پذیری و سایر خواص ترمودینامیکی آن نظیر انرژی درونی، آنتالپی و گرماهای ویژه از معادله حالت aga-8 استفاده شد. به منظور سنجش میزان اعتبار نتایج حاصل از شبیه سازی فرآیند پرشدن سریع، داده های تجربی جمع آوری شده از یک ایستگاه سوخت گیری و نتایج حاصل از شبیه سازی با یکدیگر مقایسه شدند. این مقایسه ها توافق خوبی را میان داده های تجربی و نتایج حاصل از شبیه سازی نشان دادند. بنابراین، این مدل به عنوان یک مدل تقریباً دقیق برای پیش بینی رفتار گاز طبیعی فشرده به هنگام تزریق به درون مخزن خودرو در نظر گرفته شد. به علاوه، تأثیر دمای محیط و فشار اولیه سیلندر بر فرآیند پرشدن سریع مطالعه شدند. برای محاسبه کار مصرفی کمپرسور فرآیند تراکم پلی تروپیک یک گاز واقعی در یک کمپرسور سه مرحله ای در نظر گرفته شد. به منظور سنجش میزان اعتبار نتایج حاصل از این شبیه سازی ها، داده های تجربی و نتایج حاصل از شبیه سازی با یکدیگر مقایسه شدند. این مقایسه ها توافق خوبی را میان داده های تجربی و نتایج حاصل از شبیه سازی نشان دادند. به کمک مدل های پیشنهادی فوق، کار مصرفی کمپرسور، گرمای گرفته شده از گاز در خنک کننده ها، دما و جرم نهایی گاز درون سیلندر، نسبت پرشدن و زمان فرآیند سوخت گیری درآرایش های فشاری و دمایی متفاوتی از مخازن ایستگاه محاسبه شدند. این نتیجه حاصل شد که با استفاده از ترکیب فشاری 20.5-14.5-9.4-4.6 مگاپاسکال برای مخازن ایستگاه و در دمای محیط 273.15 کلوین شرایط اقتصادی برای فرآیند سوخت گیری مخزن وسیله نقلیه گازسوز میسر خواهد شد.

با توجه به مصرف انرژی بسیار بالا در اکثر فرایندهای کلاسیک جداسازی، توجه به گروهی از فرایندهای جداسازی معطوف شده است که بتواند عملیات جداسازی را با صرفه جویی زیاد در مصرف انرژی انجام دهد. فرایندهای غشایی، مهم ترین و بارزترین این فرایندهای جایگزین می باشند. با توجه به مشکلات مربوط به عملکرد غشاهای نامتقارن در طول فرایند جداسازی که مهم ترین آن ها میزان شار عبوری و بروز پدیده گرفتگی در سطح غشا می باشد، مطالعات و تحقیقات زیادی در این زمینه انجام شده است. یکی از مهم ترین اقدامات، استفاده از غشاهای لایه نازک ترکیبی است. با توجه به تغییر ساختار این نوع غشاها نسبت به غشاهای نامتقارن، عملکرد آن ها بسیار بهبود یافته است. هدف از انجام این تحقیق، ارزیابی عملکرد غشاهای لایه نازک ترکیبی است که در ساختار آن ها از نانو الیاف الکتروریسی شده پلی آکریلونیتریل استفاده شده است. نتایج حاصل از انجام آزمایش های گوناگون برای ارزیابی عملکرد این نوع غشاها در جداسازی آب - روغن نشان می دهد عملکرد این غشاها در مقایسه با غشاهای متداول بسیار بهبود یافته است. به طوری که علاوه بر بهبود خواص مکانیکی غشا (تحمل فشار عملیاتی بیشتر)، میزان شارعبوری از این غشاها در حدود 70% افزایش یافته است. استفاده از نانو الیاف در ساختار غشاها، به علت ایجاد یک ساختار کاملاً متخلخل دارای شبکه ای از خلل و فرج ها، مقاومت کمتری در برابر انتقال جرم از خود نشان داده و موجب افزایش شار می شود. همچنین با توجه به ارتباط کامل بین این حفره ها در ساختار غشاها، پدیده گرفتگی نیز به تعویق می-افتد. لذا استفاده از این نوع غشاها، علاوه بر صرفه جویی قابل ملاحظه در مصرف انرژی باعث بهبود عملکرد غشاها در حین انجام فرایند جداسازی می شود.

در این تحقیق با استفاده از روش الکتروسانتریفیوژریسی، محلول پلی اکریلونیتریل به نانوالیاف بسیار موازی ریسیده شد. عوامل تأثیر گذار در فرآیند الکتروسانتریفیوژریسی مانند ولتاژ، غلظت محلول پلیمری، سرعت چرخش ریسنده و قطر جمع کننده ی نانوالیاف مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که ولتاژ و غلظت محلول پلیمری به ترتیب بیشترین تأثیر را روی میزان آرایش یافتگی نانوالیاف پلی اکریلونیتریل داشتند در حالی که تأثیر قطر جمع کننده و سرعت چرخش ریسنده روی میزان موازی سازی نانوالیاف کمتر است. در ادامه به منظور افزایش میزان تولید، برای اولین بار تعداد ریسنده در روش الکتروسانتریفیوژریسی، افزایش داده شد و آزمایش ها در حالت دو ریسنده عیناً تکرار گردید و نتایج مشابهی با حالت تک ریسنده بدست آمد. حداکثر درصد توازی نانوالیاف تولیدی در حالت تک ریسنده و دو ریسنده در شرایط ولتاژ22 ولت، غلظت محلول پلیمری 5/16 درصد وزنی، قطر جمع کننده نانوالیاف cm40 و سرعت چرخش ریسنده rpm2650، حدود 83% بود. همچنین به کمک نرم افزار طراحی آزمایش دیزاین اکسپرت ، شرایط بهینه ی تولید نانوالیاف بسیار موازی، هم در حالت تک ریسنده و هم در حالت دو ریسنده، پیش بینی شد و صحت نتایج با آزمایش تأیید گردید. شرایط پیش بینی شده بهینه نانوالیاف موازی در حالت تک ریسنده شامل ولتاژ 19/20 ولت، غلظت محلول پلیمری 44/17 درصد وزنی، قطر جمع کننده 76/40 سانتیمترو سرعت چرخش ریسنده 1/2680 دور بر دقیقه، مقدار پیش بینی شده درصد توازی نانوالیاف پلیمری پلی اکریلونیتریل 64/87 درصد و مقدار نتیجه آزمایشگاهی 90/85 درصد و میزان خطا بین نتیجه پیش بینی شده و نتیجه آزمایشگاهی حدود 2 درصد بود و شرایط پیش بینی شده بهینه نانوالیاف موازی در حالت دوریسنده شامل ولتاژ 43/20 ولت، غلظت محلول پلیمری 56/17 درصد وزنی، قطر جمع کننده 1/39 سانتیمتر و سرعت چرخش ریسنده 2812 دور بر دقیقه، مقدار پیش بینی شده درصد توازی نانوالیاف پلیمری پلی اکریلونیتریل 82/86 درصد و مقدار نتیجه آزمایشگاهی 25/84 درصد و میزان خطا بین نتیجه پیش بینی شده و نتیجه آزمایشگاهی حدود 3 درصد بود. شرایط بهینه در حالت تک ریسنده و دوریسنده، بسیار به هم نزدیک بود. از آنجائی که شرایط بهینه برای تولید نانوالیاف با بالاترین میزان توازی هم در حالت تک ریسنده و هم در حالت دوریسنده تقریباً یکسان بود؛ لذا تعداد ریسنده ها به چهار عدد افزایش یافت و ملاحظه گردید که امکان تولید نانوالیاف بسیار موازی در شرایط مشابه بهینه با حالت دوریسنده وجود دارد. به عبارت دیگر در این تحقیق آشکار گشت که افزایش تعداد ریسنده ها اثر معنی داری بر میزان موازی سازی نانوالیاف ندارد؛ لذا به راحتی امکان افزایش تولید نانوالیاف بسیار موازی با روش الکتروسانتریفیوژریسی وجود دارد. در نتیجه به روش الکتروسانتریفیوژریسی محلول پلی اکریلونیتریل، می توان نانوالیاف بسیار موازی با حجم تولید زیاد و هزینه ی پایین، بدست آورد.

چکیده الکتروریسی یکی از روش های موثر در تولید نانو الیاف پلیمری است. در روش مرسوم الکتروریسی الیاف به صورت نا منظم و بی آرایش در مقدار کم تولید می شوند. نانو الیاف تولید شده با روش متداول کاربردهای محدودی در ساخت غشاءها، پوشش زخم، فیلتراسیون، بیوحسگرها، کاتالیزورها دارد. جهت استفاده از نانو الیاف های الکتروریسی شده در کاربردهای منحصر بفرد نظیر تولید عصب مصنوعی، وسایل الکترونیکی بسیار ریز و افزایش استحکام نانو الیافها به الیاف الکتروریسی شده آرایش یافته(موازی) نیاز است. تاکنون روش های مختلفی برای تولید نانو الیاف موازی پیشنهاد شده است. تمام روش های ارئه شده دارای معایبی هستند. برای مثال نمی توان از این روش ها نانوالیاف موازی شده با طول های بلند را به دست آورد. همچنین برای تولید نانو الیاف موازی شده در سطحی گسترده دارای محدودیت می باشند. دراین تحقیق برای انجام فرایند الکتروریسی وتولید نانو الیاف با میزان هم ترازی بالا، روش جت چرخان را از طریق انتخاب بهینه طول ریسنده بهبود بخشیده ایم. برای این منظور با تغییر طول ریسنده قدرت میدان الکتریکی تغییر می کند ومنجر به تولید نانو الیاف با میزان آرایش یافتگی بالاتر و میزان تولید بیشتر می شود. برای تغییر دادن طول ریسنده در شرایط فرآیندی یکسان با عایق کاری ریسنده، اثرات طولی ریسنده را که در میدان الکتریکی قرار می گیرد، بررسی نمودیم. همچنین در این کار سایر عوامل تاثیرگذار بر هم ترازی نانو الیاف؛ از قبیل ولتاژ، غلظت پلیمر و قطر جمع کننده مورد بررسی قرار گرفت. در بخش اول تحقیق مشاهده گردید که با تغییرطول ریسنده از32 به2/0 میلیمتر ، در ولتاژ20کیلوولت، قطرجمع کننده40 سانتیمتروغلظت محلول 17درصدوزنی، میزان موازی سازی به طورقابل توجهی افزایش یافت واز 20به 72درصد رسید. دربخش دوم برای بررسی اثر عوامل ولتاژ، قطرجمع-کننده، غلظت محلول وطول عایق برموازی سازی، سرعت تولید وقطر نانوالیاف از نرم افزارطراحی آزمایشdx-7 استفاده شده است. شرایط بهینه ولتاژ، قطرجمع کننده، غلظت محلول وطول عایق برای دستیابی به حداکثر درصد موازی سازی به ترتیب، 20کیلوولت، 18/42سانتیمتر، 65/15درصدوزنی و3سانتیمتر وبرای دست یابی به حداکثرسرعت تولید نانوالیاف به ترتیب، 20کیلوولت، 42.37سانتیمتر، 15.62درصدوزنی و3سانتیمتر می باشد. دراین شرایط بهینه، مقادیرآزمایشگاهی درصدموازی سازی وسرعت تولید نانوالیاف الکتروریسی شده به ترتیب، 78.023وm/s23.85می باشد. کلمات کلیدی: الکتروریسی، جت چرخان، پلی اکریلونیتریل، موازی سازی نانوالیاف، سرعت تولید نانوالیاف، قطر نانوالیاف

خواص تراوایی شامل آستانه تراوش و ضریب تراوایی دردو نوع شبکه ترک سه بعدی هتروژن و غیر ایزوتروپیک بصورت جداگانه بررسی شد. هردونوع شبکه ترک از شش ضلعیهای منظم هم اندازه ساخته شده اند. در شبکه هتروژن مراکز ترکها براساس یک میدان گوسی همبسته بصورت غیریکنواخت درفضای داخل یک واحد ساختمانی مکعب شکل توزیع شده است و ترکها بصورت ایزوتروپیک درفضا جهت گیری شده اند. در شبکه ترکهای غیر ایزوتروپیک مراکز ترکها بصورت تصادفی توسط یک تابع توزیع یکنواخت در فضای داخل واحد ساختمانی توزیع شده است و ترکهای آنها بر اساس تابع توزیع فیشر بصورت غیر ایزوتروپیک جهت گیری شده اند.آستانه تراوش در شبکه ترکهای هتروژن باافزایش میزان ناهمگونی سیستم افزایش پیدا می کند و افزایش طول همبستگی میدان گوسی اندکی این رفتار را شدت می بخشد. مقدار ضریب تراوایی در شبکه ترکهای هتروژن باافزایش میزان ناهمگنی و افزایش طول همبستگی نسبت به حالت همگن کاهش پیدا می کند. در حقیقت با افزایش میزان ناهمگنی و افزایش طول همبستگی، سیستم از حالت همگن دور می شود لذا احتمال حضور ترکها در داخل فضای واحد ساختمانی تشکیل دهنده شبکه ترکها بصورت غیر یکنواخت و تصادفی در مناطقی با افزایش و در مناطقی دیگر با کاهش مواجه می شود. بهمین دلیل تعداد برخوردها به ازاء هر شی ء افزایش یافته و آستانه تراوش نسبت به حالت همگن در دانسیته های پایین تری رخ می دهد. این طریقه آرایش ترکها به ایجاد خوشه های ایزوله شده در داخل شبکه کمک نموده ازتعداد خوشه های پیماینده شبکه می کاهد که علت اصلی کاهش ضریب تراوایی در مقایسه با حالت همگن است. در حالت غیر ایزوتروپیک آستانه تراوش در سه خانواده مختلف از شبکه ترکهای غیر ایزوتروپیک بررسی شد و ضریب تراوایی خانواده اول محاسبه گردید. اختلاف این سه نوع شبکه در طریقه توزیع بردارهای نرمال ترکها حول جهات سه گانه است. در شبکه نوع اول ترکها فقط حول جهت z- پراکنده شده اند در شبکه نوع دوم ترکها حول دوجهت z- و x-جهت گیری شده اند ودر شبکه نوع سوم سه گروه از ترکها حول هر سه جهت x- ، y- وz- جهت گیری شده اند. میزان انحراف از حالت ایزوتروپیک توسط ثابت فیشر ? کنترل می شود. در شبکه نوع اول با افزایش ? آستانه تراوش در جهت z- از مقادیر متناظر در جهات x- و y- بزرگتر می گردد یعنی در دانسیته ثابت شانس تراوش در جهت z- کمتر از شانس تراوش در جهات x- و y- می باشد. زیرا بخاطر نحوه جهت گیری ترکها حول قطب z- از برخورد میان آنها در جهت z- نسبت به دو جهت دیگر ممانعت بعمل می آید. لازم به ذکراست که بعلت متقارن بودن توزیع فیشر حول جهت z- مقادیر آستانه تراوش در جهات x- وy- یکسان است. نحوه تغییرات ضریب تراوایی در شبکه ترک غیرایزوتروپیک نوع اول در هماهنگی کامل با نتایج تحلیلی بدست آمده از مدل سنو[11] است. برای شبکه ترکهای غیرایزوتروپیک نوع دوم در ? ثابت آستانه تراوش در جهات z- و x- برابرند ودر دانسیته ثابت شانس رسیدن به تراوش در جهت y- نسبت به هردوجهت z- و x- بیشتر است. در شبکه نوع سوم چون سه دسته از ترکها حول سه جهت عمود برهم توسط یک تابع توزیع یکسان شبکه را ایجاد نموده اند شانس وقوع تراوش در هر سه جهت برابر است و با بزرگتر شدن ? در این شبکه مقدار آستانه تراوش از مقدار 3/2 به سمت 2 میل می کند که 3/2 آستانه تراوش در شبکه ترکهای ایزوتروپیک است و 2 آستانه تراوش در شبکه ترکهای غیر ایزوتروپیک عمود برهم است. این نتایج در هماهنگی کامل با نتایج گزارش شده توسط هازبی و همکاران [28] و رابینسون [90] در شبکه های ایزوتروپیک و غیرایزوتروپیک عمود برهم به ترتیب می باشد.

فرایندهای غشایی، از مهم ترین و بارزترین فرایندهای جداسازی می باشند که با استفاده از آنها به طور قابل توجهی در مصرف انرژی صرفه جویی می شود. اما این فرایندها با مشکلات مهمی مانند شار عبوری کم و بروز پدیده ی گرفتگی در سطح غشا مواجه می باشند. مطالعات و تحقیقات زیادی برای حل این مشکلات انجام شده است. یکی از راه های برطرف کردن این مشکلات، ساخت غشاهای لایه نازک مرکب می باشد. ساخت این نوع غشاها موجب بهبود خواص ساختاری و عملکرد جداسازی نسبت به غشای نامتقارن شده است. در این تحقیق با استفاده از نانوالیاف الکتروریسی شده ی پلی آکریلو نیتریل و بکار بردن آن در لایه ی میانی غشاهای الترافیلتراسیون با لایه ی فعال پلی سولفون، سعی شده است عملکرد غشای نامتقارن پلی سولفون در جداسازی مخلوط آب و روغن بهبود داده شود. نتایج نشان داده است که این نوع غشاها نسبت به غشاهای نامتقارن از شار عبوری بسیار بالاتر و مدت زمان کارکرد بیشتری برخوردار بوده و همچنین موجب بهبود میزان جداسازی شده است. میزان شار غشاهای tfc تا حدود 80% بیشتر از غشاهای نامتقارن است. بنابراین استفاده از نانوالیاف در ساختار غشای tfc، به علت ساختار کاملا متخلخل، مقاومت کمتری در برابر انتقال جرم از خود نشان داده و موجب افزایش شار خروجی از غشا می شود. همچنین به دلیل دارا بودن تخلخل سه بعدی در این لایه، پدیده ی گرفتگی در غشا به تعویق می افتد. در این مطالعه تاثیر افزودن سلولزاستات به عنوان یک عامل آبدوست بر میزان شار خروجی و درصد جداسازی نیز بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که افزودن سلولزاستات، موجب افزایش میزان جداسازی غشاها می شود.

عوارض جبران ناپذیر آرسنیک برای سلامتی انسان سبب تلاش جدی محققان جهت حذف این فلز سمی از آب آشامیدنی شده است. آرسنیک موجود در آب معمولا به دو شکل آرسنیت (as(iii)) و آرسنات (as(v)) وجود دارد که حذف آرسنیت نسبت به آرسنات سخت تر می باشد. در پژوهش حاضر با ساخت سه نوع غشاء تلفیقی با نانوذرات اکسید آهن و اکسید آلومنیوم به روش های مختلف، به حذف آرسنیت از آب آشامیدنی پرداخته شده است. این سه نوع غشاء شامل غشای نامتقارن تلفیق شده با نانوذرات اکسیدهای فلزی به روش ساخت وارونگی فاز، غشای ساخته شده از نانوالیاف پلیمری تلفیق شده با نانوذرات اکسیدهای فلزی با استفاده از روش الکتروریسی و نیز غشای لایه نازک مرکب (tfc) که در لایه ی میانی آن از نانوالیاف الکتروریسی شده استفاده شده است، می باشند. در غشای tfc ساخته شده نیز هم در لایه ی میانی و هم در لایه ی فعال آن از نانوذرات اکسید فلزی استفاده شده است. در این تحقیق با بررسی عواملی نظیر: مدت زمان تماس غشاء با هوا، ضخامت غشاء، زمان جذب، نوع و مقدار نانوذره در محلول پلیمری، ph، فشار عبوری از غشاء و نیز غلظت اولیه آرسنیت در محلول، به تعیین شرایط بهینه جهت حذف آرسنیت از محلول های آبی پرداخته شد و نتایج نشان داد که نانوذره ی اکسید آهن نسبت به اکسید آلومنیوم در جذب آرسنیت در اکثر شرایط تواناتر می باشد. همچنین مشخص شد که غشاء tfc با شاری معادل l/m2.hr 75 و درصد حذف 70% ، نسبت به غشاء نامتقارن با شار l/m2.hr 55 و درصد حذف 61% ، و نیز غشاء الکتروریسی شده با شار l/m2.hr 410 و درصد حذف 30% ، دارای بهترین عملکرد در حذف آرسنیت می باشد. همچنین آزمایش ها نشان داد که در ph خنثی میزان حداکثری جذب وجود داشته و نیز کاهش غلظت اولیه آرسنیت در محلول، افزایش درصد حذف را در پی خواهد داشت. همچنین مشخص شد که با گذر زمان روند جذب رو به کاهش خواهد رفت. در نهایت نیز با بررسی سه مدل ایزوترمی جذب لانگمویر، فروندلیخ و ردلیچ - پترسون، مشخص شد که پژوهش حاضر بر روی مدل ایزوترمی ردلیچ - پترسون مطابقت بیش تری دارد.

روش بکاربرده شده در این تحقیق روش الکتروسانتریفیوژریسی نام دارد و برای پلیمر پلی کاپرولاکتون(pcl) که یکی از مهمترین پلیمرهای قابل استفاده در حوزه زیست پزشکی است بررسی گردید.لذا حلال قابل استفاده در الکتروسانتریفیوژ پذیر بودن پلیمر مذکور شناسایی شد.جهت تولید نانوالیاف با قطر یکنواخت و بدون تشکیل قطره محلول در سطح الیاف استفاده از حلال دوتایی اسیداستیک -اسیدفرمیک با نسبت وزنی /وزنی 50/50 شناسایی گردید. ثابل ذکراست این سیستم حلال کاملاً سالم و بی ضرر بوده و با توجه به اهمیت پلیمر pcl در کاربردهای پزشکی بکارگیری یک سیستم حلال غیر سمی و سالم در تولید نانوالیاف pcl بسیار مهم می باشد.در ادامه با استفاده از نرم افزار طراحی آزمایش design expert 7.0.0 اثر تغییر عوامل تأثیر گذار نظیر ولتاژ، قطر جمع کننده ،سرعت چرخش ریسنده و غلظت محلول پلیمری را برروی میزان توازن و سرعت تولید نانوالیاف بررسی و مقادیر بهینه این عوامل به دست آمد .مقادیر پیش بینی شده توسط معادلات پاسخ برای درصد موازی سازی وسرعت تولید در توافق خوبی با داده های آزمایشگاهی بود.مقادیر بهینه ولتاژ، سرعت چرخش ریسنده ،غلظت محلول ،فطر جمع کننده برای درصد موازی سازی به ترتیب، 18/82کیلوولت، 4006/58دوربردقیقه، 15/07درصد وزنی ، 57/19 سانتی متر و برای سرعت تولید نانوالیاف به ترتیب 21/6 کیلو ولت ،4232 دور بر دقیقه ،15/69 درصد وزنی و 58/58 سانتی متر می باشند.در این شرایط بهینه مقدار آزمایشگاهی درصد موازی سازی و سرعت تولید بترتیب 69/56درصد و 89/36 متر برثانیه بدست آمدند که با مقادیر حاصل از بهینه سازی مطابقت دارد.

استفاده بهینه از ضایعات کشاورزی در راستای تامین مواد اولیه پرمصرف وارداتی، هم می تواند از آلودگیهای زیست محیطی این ضایعات بکاهد و هم اینکه ارزش افزوده فرآوانی را به همراه خواهد داشت لذا در این بررسی باگاس نیشکر به عنوان ضایعات کشاورزی که در حجم وسیعی با کاربردهای محدود در جنوب ایران تولید می شود مدنظر قرار گرفت و ماده پرمصرف کربوکسی متیل سلولز از آن سنتز شد و عوامل عملیاتی فرآیند تولید جهت حصول محصول مطلوب، بهینه سازی گردید.