امروزه در مورد ترمودینامیک محلولهای الکترولیتی و پلیمری در محیط های آبی و ناآبی مطالعات وسیعی صورت گرفته است. ولی اندازه گیری فعالیت حلال در ناحیه وسیعی از غلظت پلیمر و نمک ومخلوط آنها در دماهای مختلف کمتر مورد بررسی قرار گرفته است. در این کار پژوهشی با توجه به اهمیت یون های تارتارات در فرایندهای شیمیایی و بیو شیمیایی فعالیت حلال در سیستمهای آبی سه تائی پلی اتیلن گلیکول و پلی پروپیلن گلیکول با نمک پتاسیم سدیم تاتارات و نمک دو تائی تشکیل دهنده آن در دماهای مختلف و در محدوده غلظتی گسترده با استفاده از روش ایزوپیستیک اندازه گیری می شود.در این روش فعالیت حلال را از طریق برابری پتانسیلهای شیمیایی در سیستم مورد مطالعه بدست می آوریم. به منظور برازش داده های تجربی (فشار اسمزی محاسبه شده ازفعالیت) از مدلهای پیتزر وپیتزر اصلاح شده استفاده شد و معلوم گردید که کارایی دو مدل تقریباًًً یکسان می باشد. بررسی خواص حجمی محلولها در طراحی فرآیندهای شیمیایی از اهمیت خاصی برخوردار است. بنابراین مطالعه خواص حجمی محلولها بخش مهمی از مطالعات ترمودینامیک را تشکیل می دهد. لذا در این کار پژوهشی خواص حجمی از جمله حجم مولی ظاهری، حجم مولی ظاهری در رقت بینهایت و حجم ویژه ظاهری وتراکم پذیری مولی ظاهری و تراکم پذیری مولی ظاهری سیستمهای آبی سه تائی پلی اتیلن گلیکول و پلی پروپیلن گلیکول با نمک پتاسیم سدیم تاتارات و سیستمهای دو تائی تشکیل دهنده آن در دماهای مختلف و در محدوده غلظتی گسترده که از اندازه گیری های دانسیته و سرعت صوت حاصل می شود بررسی می گردد. برای سیستمهای مذکور مقادیر حجمهای مولی، اطلاعاتی را در مورد برهمکنش حل شونده- حلال وتأثیر دما بر روی این سیستمها ارائه می دهد. مقادیر منفی تراکم پذیری مولی ظاهری دلالت بر این دارد که تراکم پذیری لایه هیدراسیون اطراف یونها از مولکولهای آب توده محلول کمتر می باشد. مقایسه مقادیر تراکم پذیری سیستمهای آبی سه تائی پلی اتیلن گلیکول و پلی پروپیلن گلیکول با نمک پتاسیم سدیم تارتارات و سیستم دو تائی تشکیل دهنده آن (نمک + آب) نشان می دهد در هر دما و در یک غلظت ثابت تراکم پذیری سیستمهای آبی سه تائی کمتر از سیستمهای دو تائی می باشد. در قسمت دیگر پروژه خواص فیزیکوشیمیایی دیگری همچون ویسکوزیته محلولهای فوق الذکر اندازه گیری شده است. داده های ویسکوزیته در نواحی رقیق و کل ناحیه غلظتی برازش شده اند و نتایج بدست آمده در مورد پیش بینی ساختار نمک با آنچه که از مطالعات حجم سنجی و سرعت صوت بدست می آید مطابقت دارد. همچنین کارآرائی یک معادله نیمه تجربی پیش بینی نتایج فعالیت و دانسیته و سرعت صوت در سیستم های سه تائی (پلیمر- نمک - آب) مورد ارزیابی قرار گرفت که کارآرایی بسیار خوبی را نشان می دهد

امروزه در مورد ترمودینامیک محلولهای حاوی الکترولیت و اسیدآمینه در محیطهای آبی و ناآبی مطالعات وسیعی صورت گرفته است. ولی اندازه گیری فعالیت حلال در ناحیه وسیعی از غلظت اسیدآمینه و نمک و مخلوط آنها در دماهای مختلف کمتر مورد بررسی قرار گرفته است. در این کار پژوهشی با توجه به اهمیت یون های اگزالات در فرایندهای شیمیایی و بیوشیمیایی فعالیت حلال در سیستم آبی سه تائی l-آلانین با نمک پتاسیم اگزالات و نمک دوتائی تشکیل دهنده آن در دماهای مختلف و در محدوده غلظتی گسترده با استفاده از روش ایزوپیستیک اندازه گیری میشود.در این روش فعالیت حلال را از طریق برابری پتانسیلهای شیمیایی در سیستم مورد مطالعه بدست می آوریم. به منظور برازش داده های تجربی (فشار اسمزی محاسبه شده از فعالیت) از مدلهای پیتزر و پیتزر اصلاح شده استفاده شد و معلوم گردید که کارایی دو مدل تقریباًًً یکسان می باشد. بررسی خواص حجمی محلولها در طراحی فرآیندهای شیمیایی از اهمیت خاصی برخوردار است. بنابراین مطالعه خواص حجمی محلولها بخش مهمی از مطالعات ترمودینامیک را تشکیل میدهد. لذا در این کار پژوهشی خواص حجمی از جمله حجم مولی ظاهری، حجم مولی ظاهری در رقت بینهایت، تراکم پذیری و تراکم پذیری مولی ظاهری سیستم آبی سه تائی l-آلانین با نمک پتاسیم اگزالات و سیستم دوتائی نمک پتاسیم اگزالات در دماهای مختلف و در محدوده غلظتی گسترده که از اندازه گیری های دانسیته و سرعت صوت حاصل میشود بررسی می گردد. برای سیستمهای مذکور مقادیر حجمهای مولی، اطلاعاتی را در مورد برهمکنش حل شونده- حلال و تأثیر دما بر روی این سیستمها ارائه میدهد. مقادیر منفی تراکم پذیری مولی ظاهری دلالت بر این دارد که تراکم پذیری لایه هیدراسیون اطراف یونها از مولکولهای آب توده محلول کمتر میباشد. مقایسه مقادیر تراکم پذیری سیستم آبی سه تائی l-آلانین با نمک پتاسیم اگزالات و سیستم دوتائی تشکیل دهنده آن (نمک + آب) نشان می دهد در هر دما و در یک غلظت ثابت تراکم پذیری سیستم آبی سه تائی کمتر از سیستم دوتائی میباشد.در قسمت دیگر پروژه خواص فیزیکوشیمیایی دیگری همچون ویسکوزیته محلولهای فوق الذکر اندازه گیری شده است. داده های ویسکوزیته در نواحی رقیق و کل ناحیه غلظتی برازش شده اند و نتایج بدست آمده در مورد پیش بینی ساختار نمک با آنچه که از مطالعات حجم سنجی و سرعت صوت بدست می آید مطابقت دارد. همچنین کارآئی یک معادله نیمه تجربی پیش بینی نتایج فعالیت و دانسیته و سرعت صوت در سیستمهای سه تائی (اسیدآمینه- نمک - آب) مورد ارزیابی قرار گرفت که کارآرایی بسیار خوبی را نشان میدهد.

بررسی خواص حجمی محلولها در طراحی فرآیندهای شیمیایی از اهمیت خاصی برخوردار است. بنابراین مطالعه خواص حجمی محلولها بخش مهمی از مطالعات ترمودینامیک را تشکیل می دهد. لذا در این کار پژوهشی خواص حجمی از جمله حجم مولی ظاهری، حجم مولی ظاهری در رقت بینهایت و حجم ویژه ظاهری وتراکم پذیری مولی ظاهری و تراکم پذیری مولی ظاهری سیستمهای آبی سه تائی پلی وینیل پایرولیدن با نمک دی سدیم هیدروژن سیترات و سیستمهای دو تائی تشکیل دهنده آن در دماهای مختلف و در محدوده غلظتی گسترده که از اندازه گیری های دانسیته وسرعت صوت حاصل می شود بررسی می گردد. برای سیستمهای مذکور مقادیر حجمهای مولی، اطلاعاتی را در مورد برهمکنش حل شونده- حلال وتأثیر دما برروی این سیستمها ارائه می دهد. مقادیر منفی تراکم پذیری مولی ظاهری دلالت ادامه چکیده بر این دارد که تراکم پذیری لایه هیدراسیون اطراف یونها از مولکولهای آب توده محلول کمتر می باشد. مقایسه مقادیر تراکم پذیری سیستمهای آبی سه تائی پلی وینیل پایرولیدن با نمک دی سدیم هیدروژن سیترات ت و سیستم دو تائی تشکیل دهنده آن (نمک + آب) نشان می دهد در هر دما ودر یک غلظت ثابت تراکم پذیری سیستمهای آبی سه تائی کمتر از سیستمهای دو تائی می باشد. در قسمت دیگر پروژه خواص فیزیکوشیمیایی دیگری همچون ویسکوزیته محلولهای فوق الذکر اندازه گیری شده است. داده های ویسکوزیته در نواحی رقیق و کل ناحیه غلظتی برازش شده اندو نتایج بدست آمده در موردپیش بینی ساختار نمک با آنچه که از مطالعات حجم سنجی و سرعت صوت بدست می آید مطابقت دارد. همچنین کارآرائی یک معادله نیمه تجربی پیش بینی نتایج فعالیت و دانسیته وسرعت صوت و ویسکوزیته در سیستم های سه تائی (پلیمر- نمک - آب) مورد ارزیابی قرار گرفت که کارآرایی بسیار خوبی را نشان می دهد.

داده های تعادل مایع- مایع و مایع- جامد سیستم های pegdme2000 + k3po4 + h2o و pegdme2000 + k2hpo4 + h2o در دماهای 25، 30، 35 و ?c 45 به دست آمد. پارامترهای یک معادله غیر خطی جدید و معادله مرچاک به صورت یک تابع خطی از دما به فرم (t - t0) k تغییر داده شد و داده های باینودال با معادله حاصل برازش شد. علاوه براین، از پارامترهای حاصل برای پیش بینی داده های باینودال در دمایی که هیچ سهمی در به دست آوردن پارامترها نداشت استفاده شد. به این نتیجه رسیدیم که معادله غیر خطی جدید نتایج بهتری را در برازش و پیش بینی داده های باینودال ارائه می دهد. همچنین معادله سستسچینو، معادلات اتمر توبیاس و بنکرافت، معادله اسموتیک ویریال، مدل nrtl توسعه یافته و مدل nrtl اصلاح شده برای برازش و پیش بینی داده های خطوط ارتباطی به کار گرفته شدند. نتایج نشان می دهد که تمام معادلات از کارایی مناسبی برخوردار هستند. به خصوص معادله وابسته به دمای ستسچینو که تنها با دو پارامتر توانسته است داده های خطوط ارتباطی را برازش نماید. همچنین نتایج نشان داد که توانایی معادله ستسچینو (تنها با دو پارامتر آزاد) در پیش بینی داده های خطوط ارتباطی در محدوده دمایی 25 تا ?c 45 بسیار بهتر از سایر معادلات به کار گرفته شده است. به علاوه انرژی آزاد نقطه ابری شدن برای سیستم های مورد مطالعه در این پروژه و برخی کارهای قبلی انجام گرفته بر روی پلیمر pegdme2000 محاسبه شد. داده های حاصل نشان می دهد که افزایش آنتروپی نیروی پیش برنده تشکیل سیستم دو فازی آبی در موارد مطالعه شده می باشد. همچنین انرژی آزاد جدایی فازها برای نشان دادن قدرت نمک زدایی نمک های با آنیون های متفاوت مورد استفاده قرار گرفت. به این نتیجه رسیدیم که نتایج در تطابق با نتایج گزارش شده قبلی است و نشان می دهد که نمک زدایی بهتر پلیمر pegdme2000زمانی مشاهده می شود که کاتیون ها و آنیون های نمک تشکیل دهنده دارای مقادیر انرژی آزاد آبپوشی منفی تر باشند. علاوه براین نمودار فاز کامل سیستم های مورد مطالعه در دماهای 15/298، 15/303 و k 15/318 به دست آمده و رفتار تعادل مایع- جامد سیستم های pegdme + salt + water مورد مطالعه، بر اساس میزان انحلال پذیری نمک بحث شد. به این نتیجه رسیده ایم که در مورد نمک های سدیم که دارای انحلال پذیری معمولی هستند، پلیمر باعث استخراج نمک از محلول می گردد. این در حالی است که در مورد نمک های پتاسیم (k3po4 و k2hpo4 ) که دارای انحلال پذیری بالایی هستند نمک موجب استخراج پلیمر از محلول می گردد.

در این کار پژوهشی دیاگرام فاز و داده های تعادل مایع- مایع سیستم های دو فازی آبی متشکل از pegdme2000 و نمک های k3c6h5o7 و k2c2o4 در سه دما بررسی شد. همچنین معادلات مختلفی برای برازش و پیش بینی داده های باینودال استفاده شد که نتایج نشان می دهد معادلات استفاده شده از کارایی مناسبی برخوردار هستند. بررسی اثر دما بر روی منحنی های باینودال نشان می دهدکه در هر دو سیستم منحنی های باینودال با افزایش دما بطرف نواحی پایین نمودار کشیده می شوند یعنی با افزایش دما ناحیه دو فازی بزرگتر خواهد شد. همچنین در مدل باینودال پارامتری به نام حجم مستثنی موثر وجود داشت که با اثر نمک زدایی پلیمر در ارتباط بود. مقدار این پارامتر با افزایش دما زیادتر شده که نشان دهنده افزایش منطقه دو فازی با افزایش دما در سیستم های مورد مطالعه می باشد. در ارتباط با اثر دما بر روی خطوط ارتباطی نیز معلوم شد، که با افزایش دما طول و شیب این خطوط افزایش می یابد. داده های انرژی آزاد نقطه ابری (محاسبه شده در این پروژه) نشان می دهد که افزایش آنتروپی نیروی پیش برنده تشکیل سیستم دو فازی آبی در موارد مطالعه شده می باشد. همچنین این داده ها نشان می دهد که نمک زدایی بهتر پلیمر pegdme2000زمانی مشاهده می شود که و برهمکنشی بین نمک و پلیمر وجود نداشته باشد و آنیون های نمک تشکیل دهنده دارای مقادیر انرژی آزاد آبپوشی منفی تر باشد. مدل های مختلفی برای برازش داده های خطوط ارتباطی استفاده شدند. هدف از بکارگیری معادلات اتمر توبیاس و بنکرافت تنها برآورد میزان اعتبار داده های تجربی خطوط ارتباطی بود. همانگونه که داده ها نشان دادند که اکثر مدل ها به خوبی توانسته اند داده های خطوط ارتباطی را برازش کنند و به خصوص نتایج حاصل از برازش داده ها با استفاده از معادله ستسچینو که به صورت تابعی از دما درآمده است بسیار عالی بوده و خطا های گزارش شده توسط این معادله مقادیر کمتر از 08/0 % را نشان می دهد در حالیکه این معادله دارای فرم بسیار ساده ای است و تنها با دو پارامتر آزاد قدرت بسیار بالایی برای برازش و پیش بینی داده ها دارد. در مرتبه بعدی مدل modified nrtl قراردارد که به صورت رضایت بخشی می تواند این داده ها را پیش بینی و برازش نماید. دو مدل دیگر یعنی مدل extended nrtl و مدل اسمزی ویریال نتیجه ضعیف-تری را نسبت به دو مدل قبلی نشان می دهند.

داده های تعادل مایع- مایع سیستم های pvp3500 + na2so3 + h2o و pvp3500 + na2so4 + h2o در دماهای 25، 35 و ?c 45 و همچنین داده های تعادل مایع- جامد سیستم های فوق در دمای ?c25 به دست آمد. پارامترهای یک معادله غیر خطی تجربی و معادله مرچاک به صورت یک تابع خطی از دما به فرم (t - t0) k تغییر داده شد و داده های باینودال با معادله های حاصل برازش شد. به این نتیجه رسیدیم که معادله تجربی غیر خطی نتایج بهتری را در برازش داده های باینودال ارائه می دهد. همچنین معادله سستسچینو، معادلات اتمر توبیاس و بنکرافت، معادله اسموتیک ویریال، مدل nrtl توسعه یافته و مدل nrtl اصلاح شده برای برازش و پیش بینی داده های خطوط ارتباطی به کار گرفته شدند. نتایج نشان می دهد که تمام معادلات از کارایی مناسبی برخوردار هستند. به خصوص معادله وابسته به دمای ستسچینو که تنها با دو پارامتر توانسته است داده های خطوط ارتباطی را به خوبی برازش نماید که نتیجه آن توانایی معادله ستسچینو (تنها با دو پارامتر آزاد) در پیش بینی داده های خطوط ارتباطی در محدوده دمایی 25 تا ?c 45 بسیار بهتر از سایر معادلات به کار گرفته شده است. به علاوه انرژی آزاد نقطه ابری شدن برای سیستم های مورد مطالعه در این پروژه و برخی کارهای قبلی انجام گرفته بر روی پلیمر pvp3500 محاسبه شد. داده های حاصل نشان می دهد که افزایش آنتروپی نیروی پیش برنده تشکیل سیستم دو فازی آبی در موارد مطالعه شده می باشد. همچنین انرژی آزاد جدایی فازها برای نشان دادن قدرت نمک زدایی نمک های با آنیون های متفاوت مورد استفاده قرار گرفت. به این نتیجه رسیدیم که نتایج در تطابق با نتایج گزارش شده قبلی است و نشان می دهد که نمک زدایی بهتر پلیمر pvp3500 زمانی مشاهده می-شود که کاتیون ها و آنیون های نمک تشکیل دهنده دارای مقادیر انرژی آزاد آبپوشی منفی تر باشند. علاوه براین نمودار فاز کامل سیستم های مورد مطالعه در دمای ?c25 به دست آمده و رفتار تعادل مایع- جامد سیستم های pvp3500 + salt + water مورد مطالعه، بر اساس میزان انحلال پذیری نمک بحث شد. به این نتیجه رسیده ایم که در مورد نمک های سدیم که دارای انحلال-پذیری معمولی هستند، پلیمر باعث استخراج نمک از محلول می گردد. در مورد نمک های پتاسیم پیش بینی می شود از آنجایی که دارای انحلال پذیری بالایی هستند نمک موجب استخراج پلیمر از محلول گردد.

در کولرها و چیلرهای صنعتی از ترکیبی به نام سیال کار جهت سرمایش استفاده می شود. اغلب از ترکیب libr+h2o یاlicl+h2o به عنوان سیال کار استفاده می شود. این ترکیبات در سیستم های سرمایشی باعث ایجاد مشکلاتی از قبیل خوردگی, تشکیل رسوب, تبلوروغیره... می شوند. جهت برطرف کردن این مشکلات روش های مختلفی ابداع شده است که یکی از این روش ها افزودن مایعات یونی به ترکیبات فوق می باشد. به همین منظور ما اثر مایع یونی 1-بوتیل-3-متیل-ایمیدازولیوم کلراید را برروی خواص ترمودینامیکی و انتقالی محلول های آبی لیتیم برمید مطالعه کردیم. در این پروژه، دانسیته، سرعت صوت، ضرایب اسمزی، فعالیت و ویسکوزیته سیستم های مذکور در دماهای مختلف و در محدوده غلظتی گسترده اندازه گیری شده اند.. با استفاده از داده های دانسیته و سرعت صوت، حجم مولی ظاهری و تراکم پذیری مولی ظاهری سیستم های سه تایی مایع یونی با نمک محاسبه شده اند. وابستگی غلظتی این کمیتها در ناحیه رقیق با معادله ردلیش – مایر مدلسازی شده و مقادیر حجم مولی ظاهری و تراکم پذیری مولی ظاهری در رقت بی نهایت تعیین گردیده اند. در ادامه، داده های ویسکوزیته در نواحی رقیق و کل ناحیه غلظتی برازش شده اند. از برازش داده های ویسکوزیته در ناحیه رقیق با مدل جونز- دل، ضریب b جونز - دل بدست می آید که نشان دهنده برهم کنشهای یون- حلال می باشد. داده های ضریب اسمزی و فعالیت برای سیستم های آبی دوتایی و سه تایی مذکور با استفاده از روش ایزوپیستیک محاسبه شده اند. از روی داده های فعالیت، فشاربخار و ضریب فعالیت نیز محاسبه شده است. داده های ضریب اسمزی سیستم های دوتایی بطور موفقیت آمیزی با مدل پیتزر و مدل پیتزر- آرچر برازش شده اند. در مورد سیستم های سه تایی برای برازش داده های ضریب اسمزی از مدل الکترولیت خنثی اسکچرد استفاده شده است که این مدل کارایی بسیار خوبی در برازش داده های ضریب اسمزی سیستم های مورد مطالعه دارد. همچنین ضرایب فعالیت مایع یونی و نمکهای مورد مطالعه در سیستمهای سه تایی با استفاده از روش اسکچرد محاسبه شده است.

مطالعه تجربی و تئوری خواص فیزیکوشیمیایی، انتقالی و رئولوژیکی سیستمهای حاوی الکترولیتها، پلیمرها و نانوذرات از اهمیت صنعتی وتجارتی ویژه ای برخوردار می باشد؛ طراحی فرآیندهای صنعتی دربرگیرنده نانوسیالها و محلولهای الکترولیتی و پلیمری به دانش تجربی و تئوری حاصل شده از اندازه گیری کمیتهای ترمودینامیکی، انتقالی و رئولوژیکی و مدلسازی این کمیتها وابسته می باشد. ضرایب فعالیت، دانسیته، سرعت صوت، ویسکوزیته و کمیتهای وابسته به آنها می توانند انحراف از حالت ایده آل محلولها و نانوسیالها را نشان دهند و برهمکنشهای موجود در درون محلولها و نانوسیالها را آشکار کنند. در منابع علمی داده های تجربی زیادی برای محلولهای الکترولیتی و پلیمری گزارش شده است؛ مدلها و تئوریهای زیادی نیز برای برازش کمیتهای ترمودینامیکی و ویسکوزیته محلولهای الکترولیتی و پلیمری پیشنهاد شده است ولی در برخی موارد به ویژه در غلظتهای بالا جرمهای مولکولی بزرگ و یا در حضور الکترولیتهای چند ظرفیتی کارآیی خوبی از این مدلها مشاهده نمی شود. هدف اصلی پروژه حاضر، دستیابی به مدل جدید برای برازش و پیش بینی خواص ترمودینامیکی، انتقالی و رئولوژیکی سیستمهای حاوی الکترولیتها، پلیمرها و نانوذرات و سیستمهای حاصل از ترکیب این مواد با کارآیی خوب می باشد. بدین منظور این پروژه در مراحل مختلف انجام گرفت؛ کارآیی مدلهای موجود در برازش و پیش بینی خواص ترمودینامیکی و انتقالی سیستمهای مختلف ارزیابی شد و در هر مرحله معادله جدیدی برای بهبود کارآیی مدلهای قبلی پیشنهاد گردید و در پایان مدل جدیدی با اصلاح نقطه ضعف مدلهای قبلی ارائه گردید و کارآیی آن با مدلهای موجود مقایسه شد. جزئیات مراحل انجام پروژه و هدف هر مرحله به شرح زیر می باشد: ? کارآیی مدلهای eyring-electrolyte-nrtl، eyring-electrolyte-wilson و eyring-electrolyte-mnrtl در برازش ویسکوزیته محلولهای سه تایی حاوی الکترولیت بررسی گردید به دلیل پیچیدگی کاربرد مدلهای مذکور معادله جدید نمایی برای برازش ویسکوزیته محلولهای حاوی چندین الکترولیت ارائه گردید و در مقایسه با مدلهای مذکور عملکرد عالی از این معادله نمایی مشاهده گردید. مدلی با کارآیی خوب نیز برای پیش بینی ویسکوزیته محلولهای حاوی چندین الکترولیت بر پایه روش آرنیوس ارائه گردید به طوری که ویسکوزیته محلولهای حاوی چندین الکترولیت بدون اندازه گیری کمیت مورد نظر فقط با در دست داشتن ویسکوزیته محلولهای دوتایی با موفقیت پیش بینی شد. ? مدلهایی بر پایه مفهوم ترکیب موضعی چن و همکارانش برای برازش خواص ترمودینامیکی و رئولوژیکی محلولهای حاوی الکترولیتها، پلیمرها و نانوسیالها ارائه گردید و با موفقیت در برازش ضرایب فعالیت و ویسکوزیته محلولهای حاوی الکترولیتها و پلیمرها و خواص رئولوژیکی نانوسیالها مورد استفاده قرار گرفت. ? ? نانوسیالهایی از پخش نانوذرات fe3o4 و zno در سیال پایه پلی اتیلن گلیکول تهیه گردید؛ پایداری این نانوسیالها با استفاده از طیف سنجی مرئی-ماوراءبنفش مورد بررسی قرار گرفت؛ توزیع اندازه نانوذرات توسط طیف سنجی همبستگی فوتون (روش تفرق نور پویا) و لیزر آنالیز اندازه ذره مورد بررسی قرار گرفت. خواص حجمی و رئولوژیکی نانوسیالهای حاصل از پخش fe3o4 و zno در پلیمر پلی اتیلن گلیکول در دماها و غلظتهای مختلف اندازه گیری شد. ویسکوزیته و رفتار جاری شدن در سرعتهای برشی، غلظتها و دماهای مختلف مورد بررسی قرار گرفت. خواص رئولوژیکی نانوسیال حاوی نانوذرات fe3o4 نیز تحت تاثیر میدان مغناطیسی بررسی گردید. از نتایج حاصل شده حجم مولی مازاد و ضریب تراکم پذیری نانوسیالها و بعد فراکتال نانوذرات محاسبه گردید و از رفتار این کمیتها با دما و غلظت اطلاعات ارزنده ای در مورد رخدادهای درون نانوسیالها بدست آمد.

سیستم های دو فازی آبی سیستم های متشکل از محلول های آبی دو پلیمر یا یک پلیمر و یک نمک (معدنی یا آلی) می باشد، که پس از اختلاط به دو فاز آبی امتزاج ناپذیر تفکیک می شود. در این سیستم ها هر فاز عمدتا دارای 85 تا %90 آب است و محیطی بسیار مناسب برای جداسازی و تخلیص مواد بیولژیکی از قبیل آنزیم ها، پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک، همچنین اندامک های سلولی و تمام سلول ها ایجاد می کند. هنگامی که مخلوط پیچیده ای از بیومولکول ها به سیستم های دو فازی آبی افزوده می شود، بیومولکول ها به طور نابرابر بین دو فاز توزیع شده و جداسازی صورت می گیرد. در سال های اخیر محققین زیادی تحقیقات خود را بر روی داده های تعادل فاز سیستم های دو فازی آبی پلیمر+نمک متمرکز نموده اند. هر چند که سیستم های دو فازی آبی، (پلی اتیلن گلیکول) peg - نمک به طور گسترده ای مورد بررسی قرار گرفته اند. اما سیستم های باجرمهای مولکولی مختلف (600، 2000و4000) برای پلیمرهنوز بررسی نشد ه اند. بنابراین در این کار پژوهشی، داده های تعادل مایع- مایع و منحنی باینودال این سیستم ها رابرای پلیمرباجرمهای مولکولی 600 تا 20000 بدست آوردیم واثر دمارابرروی سیستم بررسی کردیم. برای برازش منحنی باینودال از مدل تجربی «مرچاک» بطور موفقیت آمیز استفاده شده است. برای برازش داده های خطوط ارتباطی پلیمر-نمک از « معادله تجربی اتمر توبیاس و معادله پتانسیل بن کرافت»،«مدل seteschenow»، « مدل nrtl» و «معادله اسمزی ویریال» استفاده شده است، و تطابق خوبی بین داده های تجربی و محاسباتی بدست آمده است.

در این کار پژوهشی ضرایب اسمزی و فعالیت حلال محلولهای آبی پلیمرهای پلی اتیلن گلیکول دی متیل اتر 2000 ، پلی اتیلن گلیکول400 و پلی پروپیلن گلیکول400 در دماهای298/15، 308/15 و 318.15 کلوین اندازه گیری شده است. همچنین برای پلی اتیلن گلیکول دی متیل اتر 2000 خواص فوق در محلولهای آبی پلی اتیلن گلیکول 400 و پلی پروپیلن گلیکول 400 در دماهای مذکور اندازه گیری شده است. همچنین برای مخلوطهای دو تائی و سه تائی اشاره شده در بالا، دانسیته، سرعت صوت، و ویسکوز یته در دماهای 293.15، 298.15، 303.15، 308.15 و 313.15 کلوین اندازه گیری شده است. فعالیت حلال بدست آمده برای سیستم های دوتایی با مدلهای فلوری-هاگینز، فلوری-هاگینز اصلح شده و فلوری-هاگینز اصلاح شده با تبعیت دمائی بطور موفقیت آمیز برازش داده شده اند. با استفاده از پارامترهای دوتائی بدست آمده و با بکار بردن مدل فلوری-هاگینس اصلاح شده فعالیت حلال برای محلول های سه تایی پیش بینی شد. از مدلهای ترکیب موضعی از جمله ویلسون اصلح شده، وو- nrtl ، ویلسون- nrf ، nrtl بسط یافته، nrf بسط یافته و ویلسون بسط یافته برای برازش سیستمهای دوتائی و سه تائی استفاده نمودیم که بطور موفقیت آمیزی برازش شدند. برای بررسی خواص حجمی و خواص تراکم پذیری محلولهای پلیمری، حجم مولی مازاد و تراکم پذیری هم آنتروپی مولی مازاد برای سیستمهای دوتائی و سه تائی محاسبه و به طور موفقیت آمیزی با استفاده از مدلهای ترکیب موضعی از جمله ویلسون اصلاح شده، nrtl بسط یافته و ویلسون بسط یافته برازش شده اند. همچنین کمیت حجم ویژه ظاهری و حجم ویژه ظاهری در ناحیه رقیق محاسبه و برازش شده اند که این کمیتها اطلاعات با ارزشی را در مورد برهم کنشهای سیگمنت-حلال می دهند. در بررسی خواص تراکم پذیری محلولهای آبی پلیمرها تقاطع ایزوترمها دیده می شود که به تشکیل ساختارهای ویژه نسبت داده می شود. برای اولین بار در این کار پژوهشی مدل ویلسون اصلاح شده برای حجم مولی مازاد مخلوطهای چند جزئی و مدلهای ویلسون اصلاح شده، nrtl بسط یافته و ویلسون بسط یافته برای تراکم پذیری هم آنتروپی مولی مازاد مخلوطهای چند جزئی ارائه گردید. ویسکوزیته محلولهای دوتائی و سه تائی مورد مطالعه با مدلهای ایرینگ-ویلسون اصلح شده، ایرینگ- nrtl و ایرینگ-ویلسون برازش داده شده اند که مقادیر درصد انحراف نسبی متوسط مطلق بدست آمده نشان می دهد که این مدلها کارایی خوبی برای برازش داده های تجربی ویسکوزیته دارند. در اینکار پژوهشی برای اولین بار مدل ایرینگ-ویلسون اصلاح شده برای ویسکوزیته مخلوطهای چند جزئی ارائه گردید. همچنین محاسبات مربوط به انرژی گیبس مازاد اکتیواسیون و تغییرات ویسکوزیته محلولهای پلیمری، اطلاعات با ارزشی در مورد برهمکنشهای مختلف در محلولهای پلیمری بدست آمد.

داده های تعادلمایع- مایعسیستم هایpegdmen + na2c6h6o7+ h2o با جرم های ملکولی مختلف(2000،500،250) و pegdme2000 + naoh+ h2oدر دماهای 25، ، 35 و ?c 45بهدستآمد. پارامترهای یکمعادلهغیرخطی جدیدومعادلهمرچاکبهصورت یکتابعخطی ازدمابهفرم(t - t0) k تغییر داده شد داده های باینودال با معادلههای حاصل برازش شد. به این نتیجه رسیدیم که معادله تجربی غیر خطی نتایج بهتری را در برازش داده های باینودال ارائه می دهد. همچنین معادله سستسچینو، معادلات اتمر توبیاس و بنکرافت، معادله اسموتیک ویریال، مدل nrtl توسعه یافتهو مدل nrtlاصلاح شده،مدل wilson توسعه یافته و مدل wilson اصلاح شدهبرای برازش و پیش بینی داده های خطوط ارتباطی به کار گرفته شدند. نتایج نشان می دهد که برخی معادلات از کارایی مناسبی برخوردار هستند. به خصوص معادله وابسته به دمای ستسچینو که تنها با دو پارامتر توانسته است داده های خطوط ارتباطی را برازش نماید. همچنین نتایج نشان داد که توانایی معادله ستسچینو (تنها با دو پارامتر آزاد) در پیش بینی داده های خطوط ارتباطی در محدوده دمایی 25 تا ?c 45 بسیار بهتر از سایر معادلات به کار گرفته شده است. به علاوه انرژی آزاد cloud point برای سیستم های مورد مطالعه در این پروژه و برخیکارهای قبلی انجام گرفته بر روی پلیمر pegdme2000 محاسبه شد. داده های حاصل نشانمی دهد که افزایش آنتروپی نیروی پیش برنده تشکیل سیستم دو فازی آبی در موارد مطالعه شده می باشد. همچنین انرژی آزاد جدایی فازها برای نشان دادن قدرت نمک زدایی نمک های با آنیون های متفاوت مورد استفاده قرار گرفت. به این نتیجه رسیدیم که نتایج در تطابق با نتایج گزارش شده قبلی است و نشان می دهد که نمک زدایی بهتر پلیمرpegdme2000زمانی مشاهده می شود که کاتیون ها و آنیون های نمک تشکیل دهنده دارای مقادیر انرژی آزاد آبپوشی منفی تر باشند.

محلولهای پلیمری به دلیل اهمیت صنعتی، تجاری و کاربردهای فراوانی که دارند بسیار مورد توجه می باشند و فناوری نانو که تکنولوژی قرن محسوب می گردند با حضور نانوذرات انقلاب عظیمی را در صنعت و تجارت ایجاد کرده اند. بدلیل اهمیت پلیمرها، نانوسیالات و استفاده روز افزون آنها در صنایع نیاز به طراحی فرایندهای صنعتی که دربرگیرنده محلولهای پلیمری و نانوسیالات باشد بسیار ضروری می باشد و از اهمیت بالایی برخوردار است؛ و در اینجا است که اهمیت مطالعات تجربی و تئوری خواص فیزیکوشیمیایی، انتقالی و رئولوژیکی سیستم های حاوی پلیمرها و نانوسیالات و آنچه درون سیستم نانوسوسپانسیون اتفاق می افتد اهمیت و ارزش خودرا نشان می دهند. با مطالعه تجربی و تئوری در مورد خصوصیاتی از قبیل دانسیته، ویسکوزیته، سرعت صوت می توان اطلاعاتی در مورد آنچه که درون این سیستم ها می گذرد و برهمکنشهای درون سیستم ها بدست آورد و کارایی انواع مدلهای ترمودینامیکی را روی این سیستم های پلیمری و نانوسیالات بررسی کرد. تاکنون مطالعات و مدلهایی که برای برازش کمیت های ترمودینامیکی و ویسکوزیته محلولهای پلیمری و نانوسیالات بررسی شده اند، اغلب برای ناحیه غلظتی غلیظ می باشد و کمتر مطالعاتی در زمینه ترمودینامیک نانوسیالات در ناحیه رقیق غلظتی انجام گرفته است. در پروژه حاضر سیستمهای شامل نانوسیال بر پایه پلیمری مورد بررسی قرار گرفت و خصوصیات، رفتار ترمودینامیکی و رئولوژیکی منحصر به فرد این سیستم های نانوسوسپانسیون و برهمکنشهای موجود در این سیستمها مورد مطالعه قرار گرفت. در این کار پژوهشی سعی بر این است که سیستمهایی از نانوسیالات با پایداری و کارایی بالا تهیه گردند تا قابل استفاده در صنایع باشد و عملکرد خوب و کارایی بالای این سیستم های نانوسیالات بر پایه پلیمری با برازش خصوصیات ترمودینامیکی و رئولوژیکی توسط مدلهای ترمودینامیکی ارائه می گردد. در این کار پژوهشی خواص حجمی مانند دانسیته، سرعت صوت و خواص رئولوژیکی و پایداری نانوسیالهای حاوی از پخش نانوذره zno در سیال پایه پلیمری پلی پروپیلن گلیکول و پلی وینیل پیرولیدون در دماها و غلظت های مختلف اندازه گیری گردید. ویسکوزیته و رفتار جاری شدن نانوسیالهای مذکور در سرعت های برشی و دماهای مختلف مورد بررسی قرار گرفت.از رفتار این کمیت ها با دما و غلظت اطلاعات ارزنده ای در مورد رخدادهای درون نانوسیالها بدست آمد.

فرایند سولفورزدایی بسیاری از ترکیبات گوگردی آروماتیک از مواد نفتی بسیار سخت بوده و نیازمند دما و فشارهای بالا است که در هر دو مورد باعث غیر فعال شدن کاتالیست کاهش عدد اوکتان سوخت ها و... می شود. به همین منظور در سال های اخیر تکنیک های دیگری به غیر از هیدروسولفورزدایی بسط و توسعه داده شده اند که از این میان به سولفورزدایی استخراجی توجه ویژه ای شده است و مایعات یونی به عنوان حلال های نوین و سبز برای چنین استخراجی به کار رفته است. بنابراین در سال های اخیر مدل های سوختی شامل هیدروکربن های آلیفاتیک زنجیری و حلقوی( آلکان ها سیکلو آلکان ها) و هیدروکربن های آروماتیک (تولوئن، بنزن،...) و .... + ترکیبات گوگردی آروماتیک و آلیفاتیک( تیوفن، بنزوتیوفن، دی بنزوتیوفن و ...) شبیه سازی شده و از مایعات یونی در جهت استخراج ترکیبات گوگردی استفاده شده است. اما? حذف و استخراج چنین ترکیبات گوگردی از مدل های سوختی نیازمند شناخت برهمکنش های موجود و تعیین خواص ترمودینامیکی چنین سیستم هایی است. بدین منظور در پروژه ی حاضر خواص ترمودینامیکی همچون خواص حجمی خواص صوتی و خواص شکست سنجی( nd ، rd) برای محلول های دو تایی تیوفن+ n- هگزان؛ تولوئن؛ استو نیتریل؛ سیکلوهگزان و تتراهیدروفوران در ناحیه ی رقیق حدود (m = 0.03- 0.18 mol.kg-1) دماهای مختلف t=293.15-308.15 k و محلول های سه تایی حاصل از افزایش مایعات یونی به چنین سیستم هایی همچون [emim]etso4؛[bmim]cl؛, [bmim]pf6 [bmim]bf4؛ [mmim]meso4 ؛ [hmim]br؛ [bmim]br که همگی در آزمایشگاه کالریمتری، سنتز خالص سازی و شناسایی شده اند اندازه گیری شده است. در بررسی های انجام شده اثر دما، غلظت مایع یونی، طول زنجیر آلکیل، مایع یونی، اندازه ی آنیون مایع یونی، نوع مایع یونی، نوع حلال آلی و اثر همزمان اندازه ی آنیون و کاتیون مایع یونی روی این خواص ترمودینامیکی مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج بدست آمده نشان می دهند که با افزایش طول زنجیر آلکیل با بزرگتر شدن اندازه ی آنیون با افزایش دما و غلظت مایع یونی از میزان برهمکنش های تیوفن- تیوفن کاسته شده و بر میزان برهمکنش های تیوفن- مایع یونی افزوده می شود. در نتیجه مایعات یونی با چنین ویژگیهایی حلال های مناسبی برای استخراج تیوفن از ترکیبات نفتی به شمار می روند. همچنین در مدل سوختی حاوی سیکلو آلکان همچون تیوفن+ سیکلوهگزان مایع یونی [bmim]pf6 قدرت استخراج بیشتری داشته و از میزان برهمکنش زیادتری با تیوفن برخوردار ادامه ی چکیده ی پایاننامه است. برای مدل سوختی تیوفن+ تولوئن مایع یونی [hmim]br می تواند توانایی بهتری برای حذف و استخراج تیوفن از مدل سوختی به نمایش گذارد و در مدل تیوفن+ n- هگزان مایع یونی [bmim]bf4 از عملکرد استخراجی بهتری برخوردار است. همچنین نتایج نشان می دهند که با بزرگتر شدن همزمان اندازه ی کاتیون و آنیون مایع یونی بر میزان برهمکنش های تیوفن- مایع یونی افزوده شده و قدرت جداسازی افزایش می یابد. در سیستم های حاوی تیوفن و [emim]etso4 یا [hmim]br نیز تولوئن نقش موثرتری در جداسازی تیوفن توسط مایع یونی نسبت به سیکلوهگزان و n- هگزان ایفا می کند. در مورد سیستم های دوتایی شامل تیوفن+ سیکلوهگزان؛ تولوئن؛ تتراهیدروفوران؛ استو نیتریل و n- هگزان با افزایش دما از میزان برهمکنش های تیوفن- تیوفن کاسته شده و بر میزان برهمکنش های تیوفن- حلال افزوده می شود.

با توجه به خواص منحصر به فرد مایعات یونی مانند پایداری حرارتی و شیمیایی، فشار بخار پایین، نقطه ذوب نزدیک دمای اتاق، هدایت الکتریکی بالا و کاربرد مایعات یونی به عنوان حلال های سبز در فرآیندهای مختلف از جمله استخراج ، جداسازی، سنتز، کاتالیزوری، جذب سطحی نیاز به مطالعه جامع و سیستماتیک می باشد. بنابراین در این پایان نامه به بررسی خواص انتقالی مایعات یونی در دماهای مختلف پرداخته شده است. ویسکوزیته و هدایت مولی برخی از مایعات یونی برپایه ایمیدازولیوم اندازه گیری شده است. با استفاده از داده های اندازه گیری شده، ضرایب b ویسکوزیته، هدایت مولی حدی مایع یونی، ثابت تجمع یونی،پارامتر فاصله، هدایت مولی حدی یون ها، ضرایب نفوذ یونها،کمیت های ترمودینامیکی مانندمانندδg0 ، δs0 و δh0 محاسبه شده است. این پارامترها و کمیت ها جهت تفسیر اثر طول زنجیرآلکیل مایعات یونی، اثر اندازه آنیون، اثردما، روی برهمکنش های یون-یون، یون- حلال،ساختار حلال و غیره استفاده شده است. از معادله ویسکومتری جونز-دول برای تفسیر داده های ویسکوزیته و از معادلات مختلف هدایت سنجی نظیر مدل شیمیایی غلظت های کم،مدل شدلوسکی، مدل لی-ویتن،مدل فرناندز-پرینی برای مطالعه رفتار هدایت الکتریکی محلول های آبی مایعات یونی مورد مطالعه، به کار برده شده اند و کارایی این مدل ها بر روی سیستم های شامل مایع یونی مورد بحث قرار گرفته است. مقادیر ضرایبb ویسکوزیته برای محلول های آبی مایعات یونی مورد مطالعه در دماهای مختلف مثبت بدست آمده اند که نشان دهنده برهم کنشهای قوی یون-حلال می باشد. مقادیر منفی(db/dt) نشان دهنده این است که مایعات یونی در آب به عنوان ساختارساز عمل کرده اند. محاسبات هدایت سنجی نشان داده است که مقادیرka با افزایش دما افزایش یافته است. به عبارتی دیگر تشکیل جفت یون در محلول های آبی مایع یونی فرایندی گرماگیر است. از مقایسه بین مدل های مختلف، میتوان نتیجه گرفت که مدل فرناندز-پرینی عملکرد بهتری برای محاسبه پارامتر فاصله، مدل لی-ویتن کارایی مناسبی برای برازش داده های هدایت مولی در ناحیه بسیار رقیق و مدل شدلوسکی به دلیل داشتن انحراف استاندارد کمتر کارایی بهتری نسبت به سایر مدل ها، در کل محدوده غلظتی از خود نشان داده است.