افرون کلمه ای یونانی به مفهوم کف است که برای متمایز کردن نوعی از حبابهای دو جداره از حبابهای معمولی در سال 1971 توسط پروفسور سا پیشنهاد شد. افرونهای کلوییدی گازی حبابهای میکرونی پایداری هستند که ساختار آنها متشکل از هسته مرکزی گازی و غشا نازک صابونی است. روش تولید افرون از طریق اختلاط بسیار سریع (8-6 هزار دور بر دقیقه) یک محلول بسیار رقیق از ماده فعال سطحی (چند میلی مولار) میسر است. سطح فصل مشترک و نیز پایداری زیاد و همچنین جدا شدن آسان از فاز پیوسته از خصوصیات منحصر به فرد سوسپانسیون افرونهای کلوییدی گازی است که آنها را از دیگر پدیده ها متمایز کرده و کاربردهای متفاوتی را برای آنها ممکن ساخته است. از جمله این کاربردها استخراج یونهای سنگین فلزی، افزایش ضریب انتقال جرم، تصفیه سوسپانسیونها، بیوتکنولوژی، سیال حفاری چاههای نفت، مهندسی بافت و جدا کردن آلودگیهای محیط زیست می باشد. از آنجاییکه حبابهای افرونی دانسیته کمتری از مایع دارند، به هنگام سکون سوسپانسیون ، به طرف سطح مایع حرکت کرده و دو فازی می شوند و اصطلاحا پدیده تخلیه روی می دهد. تا کنوم مطالعه پدیده دو فازی شدن معمترین روش در بررسی خصوصیات و ساختار افرونهای کلوییدی گازی بوده است . در این روش با استفاده از یک استوانه مدرج، سرعت حرکت فصل مشترک ما بین فاز پراکنده (کف) و فاز پیوسته (توده مایع) مورد بررسی قرار می گیرد. بر اساس این روش، فرایند تخلیه به دو فاز ماکروسکوپی و میکروسکوپی تقسیم می شود. در فاز ماکروسکوپی، مایع بالک (حدودا 90 درصد کل توده مایع ) تحت تاثیر نیروی جاذبه، سریعا از میان حبابها تخلیه می شود. در فاز میکروسکوپی، فیلم نازک مایع بین دو حباب محصور در مرزهای پلاتیو، تحت تأثیر فشار مویینگی و جاذبه واندروالس تخلیه می شود. در این رساله، مطالعه ساختاری و کاربردی سوسپانسیون افرونهای کلوییدی گازی مد نظر بوده است. مطالعه ساختاری سوسپانسیون افرونهای کلوییدی گازی با شناخت بهتری از افرونها و پایداری آنها، اطلاعات گسترده ای را در زمینه های کاربردی در اختیار قرار میدهد. از این رو شناخت ساختاری افرونها در این رساله از جایگاه ویژه ای برخوردار است. بدین منظور هدایت الکتریکی انتگرالی و دیفرانسیلی مایع شفاف تخلیه شده از سوسپانسیون افرونی، برای اولین بار، مطرح و مورد مطالعه قرار گرفته و نتایج حاصل از آن، با اندازه گیری های مربوط به تغییرات غلظت ماده فعال سطحی در محلول پیوسته، در طول فرایند تخلیه مقایسه شده است. نتایج حاصل نه تنها یکدیگر را تأیید می کنند، بلکه بر سه فازی بودن پدیده تخلیه اذعان دارند. سه مرحله شناسایی شده تخلیه عبارتند از مرحله اولیه با هدایت الکتریکی کم، مرحله دوم با هدایت الکتریکی ثابت و مرحله سوم با هدایت الکتریکی افزایشی. در ادامه، به شناسایی توانایی افرون در جداسازی گلوکوآمیلاز پرداخته شده است. از این رو در روش اختلاطی و یکپارچه در phهای متفاوت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده حاکی از توانمندی سوسپانسیون افرونی در جداسازی آنزیم گلوکوآمیلاز به روش یکپارچه و به کمک ماده فعال سطحی کاتیونی بوده است.

افرون ها حباب هایی با اندازه میکرونی هستند. این حباب های ریز با اعمال تنش برشی بسیار زیاد به محلول سورفکتانت تولید می شوند. افرون های کلوئیدی گازی نسبتا پایدارند، اما بتدریج پایداری خود را از دست داده و به دو فاز مایع شفاف و فاز کف تقسیم می شوند. درک بهتر عملکرد افرون ها با شناخت خصوصیات آن ها امکان پذیر است. دو ویژگی بارز افرون ها، اندازه میکرونی و پایداری بالا، کاربرد های بیشماری را برای آنها امکان پذیر کرده است. مطالعه بر روی اثر مشخصات هندسی دستگاه مولد افرون بر پایداری افرون ها بسیار محدود است. در این پایان نامه اثر پارامترهای هندسی، موقعیت بافل و قطر دیسک چرخان دستگاه، بر پایداری افرون ها مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین مقایسه ای بین مواد فعال سطحی مختلف انجام شد که در نهایت ماده شیمیایی نونیل فنل اتوکسیلات-20 (تولید داخل، به عنوان ماده فعال سطحی غیریونی مناسب) معرفی گردید. تغییر در مشخصات هندسی دستگاه نتایج تازه ای را بر رفتار افرون ها نشان داد. در این مطالعه رفتار ماکروسکوپی افرون ناشی از مشخصات هندسی دستگاه توسط منحنی تخلیه بررسی شده است. نتایج نشان داد که: الف) قطر دیسک دوار و موقعیت بافل دستگاه بر پایداری و کسر حجمی اثرگذار است ولی با افزایش زمان همزدن و غلظت ماده فعال سطحی این دو تاثیر کم می شود. ب) در مرحله دوم از پدیده تخلیه همواره با افزایش غلظت ماده فعال سطحی پایداری افرون نیز افزایش می یابد. ج) تحت هر شرایطی همواره افزایش غلظت منجر به افزایش کسر حجمی گاز سوسپانسیون افرونی می شود.

در این تحقیق تکنیک جداسازی به وسیله افرون های گازی کلوئیدی برای خالص سازی آنزیم گلوکوآمیلاز از محیط کشت جامد استفاده شد. سه روش اختلاطی و یکپارچه و روش استخراج و جداسازی همزمان به عنوان روش های تاثیرگذار در خالص سازی آنزیم گلوکوآمیلاز معرفی شدند. همچنین تاثیر مواد فعال سطحی آنیونی aot و sds و کاتیونی ttab بر روی جداسازی گلوکوآمیلاز توسط افرون ها مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای موثری مانند نسبت حجمی افرون به محلول آنزیمی در روش اختلاط، ph و افزودن ماده منعقدکننده سولفات آلومینیوم در این تحقیق بررسی شدند. برای بررسی دقیق تر، برش های مختلف در حین پدیده تخلیه افرون برداشت شد و مشخص شد که در روش اختلاطی به علت استفاده از افرون تولید شده از آب، فعالیت گلوکوآمیلاز در اثر رقیق شدن کاهش می یابد. نتایج حاصل از روش یکپارچه گویای اندکی تغلیظ آنزیم بود. اما فعالیت در روش ادغام مرحله استخراج و جداسازی و در غلظت های پایین سولفات آلومینیوم حدود 100% و فاکتور خلوص حدود 2 برابر نسبت به محلول اولیه افزایش می یابد.

یکی از مهم ترین دغدغه های زیست محیطی در دنیای امروز، مشکلاتی است که پساب های تولید شده توسط صنایع مختلف در طبیعت ایجاد می کنند. صنایع فولادی یکی از صنایع پرمصرف آب بوده که بازیابی و یا تصفیه ی پساب چنین صنایعی می تواند باعث صرفه جویی حجم زیاد آب گردد. از جمله یکی از پساب هایی که در فولاد سازی ارزش بازیابی دارد، پساب حاصل از شستشوی واحد اسیدشویی است. در مجتمع فولاد مبارکه پس از مرحله ی اسیدشویی، از آب خالص برای شستشوی اسید باقی مانده از سطوح ورقه های فولادی استفاده می شود که این آب، آلوده به اندکی اسید کلریدریک و آهن کلرید شده و تبدیل به پسابی با مشخصات هدایت الکتریکی برابر با 16000 تا µs/cm 55000 (در آلوده ترین شرایط) و میزان ph برابر با 0.55 تا 1.3 می گرددکه در شرایط حاضر حجم آن حدود 20 تا 25 متر مکعب در ساعت است. هدف از این تحقیق بررسی تصفیه ی این پساب به روش رزین های تعویض یونی است. ابتدا به منظور حذف یون آهن(ii) دو روش رزین کاتیونی و خنثی سازی با سود بررسی گردید.در ادامه تحقیق از یک روش رزینی پیشرفته خالص سازی اسید با استفاده از رزین آنیونی ضعیف a100 برای تصفیه پساب مورد نظر استفاده شد، در این روش اسید کلریدریک به وسیله ی رزین جذب شده و نمک آهن کلرید خارج می گردد و سپس اسید به وسیله آب از رزین خارج می گردد. در این آزمایش تاثیرات ph و هدایت الکتریکی بررسی شد. زمان بهینه فرآیند 5 دقیقه، نسبت حجم پساب به حجم رزین 3 به 2 و حجم آب مصرفی برای احیای رزین برابر با یک بستر رزین نتیجه گیری شد. آب تولیدی از این روش تصفیه، دارای هدایت الکتریکی کمتر ازs/cmµ 300 و غلظت آهن در آن کمتر از ppm 300 می باشد درحالیکه ph آن حدود 6 است. چنین آبی شرایط مورد نظر واحد اسیدشویی فولاد مبارکه را دارا می باشد و در نتیجه این روش می تواند منجر به تصفیه ی پساب و بازگرداندن آن به سیکل آب شستشوی واحد اسیدشویی فولاد مبارکه شود. در ادامه به منظور تکمیل تحقیق، ترکیب دو روش خنثی سازی با سود و رزین آنیونی قوی، مورد بررسی قرار گرفت. در روش خنثی سازی، با افزودن سود، آهن %100 رسوب کرده و اسیدیته نیز از بین رفت. نتایج حاصل از این آزمایش ترکیبی، منجر به تولید آبی با هدایت الکتریکی s/cmµ30 و ph برابر با 7.5 وکیفیت مناسب جهت شستشوی ورقه های فولادی شد. روش دوم نتایج بهتری را در بر داشت، در حالیکه برای احیای رزین آنیونی قوی سود موردنیاز بود و آب بیشتری در زمان احیا مصرف گردید.

واحد اسیدشویی در صنایع فولاد نیاز به آب فراوانی برای شستشوی اولیه قطعات، پاکسازی و جداسازی رسوبات و ناخالصی ها دارد. در واحد اسید شویی مجتمع فولاد مبارکه حدود 25-15 مترمکعب درساعت پساب ناشی از شستشوی مرحله نهایی تولید می شود. آب مصرفی برای شستشوی مرحله نهایی باید کاملا خالص بوده که پس از شستشو از کیفیت آن کاسته شده و به ناچار از استفاده مجدد در فرآیند شستشو خارج شده و به واحد امولسیون و خنثی سازی با آهک ارسال می شود و در نهایت پس از خنثی سازی و تصفیه، بعنوان آب مصرفی فضای سبز مورد استفاده قرار می گیرد. هدف از این تحقیق ارتقای کیفیت آب شستشوی مستعمل واحد اسیدشویی مجتمع فولاد مبارکه با استفاده از تبخیرکننده است. در ابتدا، غلظت هیدروکلریدریک اسید و میزان یون آهن موجود در پساب اندازه گیری شد. غلظت آهن و اسیدکلریدریک به ترتیب g/l 1.5-0.250 و g/l 9-7 است. قبل از ورود پساب به تبخیرکننده باید آن را پیش تصفیه نمود، زیرا یون آهن باعث ایجاد رسوب در تبخیرکننده و از کار افتادن آن می شود. روشهای مختلفی برای پیش تصفیه وجود دارد که در این تحقیق از سودسوزآور برای خنثی سازی پساب و حذف آهن استفاده کردیم. سود مورد استفاده سود 3و5 نرمال می باشد، با اضافه کردن سود تقریبا تمام آهن موجود در پساب بصورت رسوب درآمده و 20- 15 درصد (4-3 مترمکعب) از پساب اولیه به لجن تبدیل می شود. پس از فیلتراسیون 17-16 متر مکعب از پساب وارد تبخیرکننده شده و پس از تبادل حرارت با بخار و کندانس شدن به آب دی ا م تبدیل شده و برای شستشوی نهایی صفحات فولادی بکار برده می شود.

با وجود آنکه دفع بهداشتی آب پنیر یک مشکل جهانی است . پس هنوز زمینه برای ارائه تکنیکی نوین وجود دارد . پژوهش حاضر مطالعه ای است بر روی روش جداسازی افرون فلوتاسیون که به منظور جداسازی ذرات پروتئینی از آب پنیر انجام شده است . در این پژوهش از دو نوع پساب محصول پنیر گودا و پساب محصول کازئینات اسیدی استفاده شده است . هر دو پساب از نظر فاکتورهایی چون محل پره همزنی که جهت ایجاد افرون بادور مشخص به کار برده می شود،ph،دما،مقدار ماده فعال سطحی ،نوع همزن طریقه افزودن ماده فعال سطحی مورد آزمایش قرار گرفته اند و در نهایت اثر این فاکتورها برروی میزان جداسازی پروتئین توسط دو روش اندازه گیری کجلدال و جذب سنجی بررسی شده است . یافته های این پژوهش در 28 جدول و 34 شکل خلاصه شده است . نتایج حاصل این پژوهش نشان می دهدکه روش به کار برده شده در امر جداسازی ذرات پروتئینی تنها با تنظیم پارامترهای ساده ای چون ph ،دما،غلظت ماده فعال سطحی (ماده افرون زا) و طریقه افزودن آن موفق خواهد بود . بطوریکه در پساب پنیر گودا با تنظیم ph در محدوده نقطه ایزوالکتریک ذرات پروتئین (4.5-5.3) و همچنین قرار دادن دمای پساب در محدوده دمای محیط با حداکثر دمای 30 درجه سانتیگراد و افزایش مقدار ماده افرون زا در شرایطی که دمای پساب 30 درجه سانتیگراد می باشد و علاوهئ برآن با افزودن تدریجی ماده افرون زا به پساب در حال فلوته شدن می توان نتایج بسیار خوبی بدست آورد. در پساب کازئینات اسیدی نیز تنها با تنظیم دمای پساب در محدوده 70-80درجه سانتیگراد و افزودن تدریجی ماده افرون زا به پساب می توان پروتئین تغلیظ یافته را در کف (بعد از قطع افرون فلوتاسیون ،مایعی از میان افرون حاصله تخلیه خواهد شد . لذا دو فاز کف و مایع شفاف به وجود خواهد آمد که پس از تنظیم پارامتر های ph و ... پروتئین تغلیظ یافته در کف به دست می آید)به دست آورد. بطوریکه راندمان تغلیظ تا 72 در صد نیز گزارش می شود . به دلیل آنکه طول عمر نگهداری پساب پنیر کوتاه است بایستی آزمایشها سریع تر صورت گیرد . پس امید است در این زمینه تحقیقات وسیع تری صورت گیرد تا این روش درسطح صنعتی به مرحله اجرا درآید.

رنگ از مهمترین عوامل آلوده کننده پسابهای کاغذ سازی است که حذف آن همواره از لحاظ کنترل پساب و بهبود شرایط زیست محیطی آن حائز اهمیت است که ترکیبات پیچیده پلیمری موجود در چوب درختان مانند لیگنین و نیز مشتقات آن مهمترین ترکیبات آلاینده و مولد رنگ پسابهای کاغذ سازی می باشند. علاوه بر لیگنین و ترکیبات آن ، دیگر ترکیبات استخراجی از چوب درختان مانند رزینها ، تانن ها ، اسیدهای چرب ، اسیدهای اروماتیک ، ترپنها ،صمعهای گیاهی و ... نیز نقش مهمی در ایجاد این آلودگی ها دارند که این ترکیبات ترکیبات قطبی و آبگریز دارای بار بسیار منفی ، شکل یونی ، وزن مولکولی بالا و گروههای هیدروکسیل و کربوکسیل هستند. که توسط کاتیونها منعقد شده و به روشهای فیزیکی به راحتی قابل جدا شدن می باشند. در کنار آنها مواد شیمیایی که در خلال فرآیند تولید مورد استفاده قرار می گیرند ، به همراه مواد افزودنی و پیگمنت ها که جهت افزایش راندمان و کیفیت تولید بکار می روند نیز عوامل عمده ایجاد آلودگی و رنگ پسابها ی کاغذ سازی می باشند. در کارخانه چوب و کاغذ مازندران از فرآیند خمیر نیمه شیمیایی سولفیت خنثی استفاده می شود. در این تحقیق با توجه به استانداردهای سازمان حفاظت محیط زیست و عملکرد واحد های مختلف سیستم تصفیه کارخانه چوب و کاغذ مازندران روشهای ممکن و معمول تصفیه پسابهای کاغذ سازی بررسی شده است و اثر منعقد کننده های مختلف نمک فازی و پلیمرهای مختلف آنیونی و کاتیونی جهت لخته ساز ی آلاینده های پساب سرریز لجن فعال واحد کاغذ سازی مازندران مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین اثر پارامترهای مختلف ( مانند غلظت منعقدکننده ها ، تنظیم ‏‎ph‎‏ و ...) برای بهینه سازی فرآیند لخته سازی ارزیابی شد ه است. برای همین منظور پسابهای کاغذ سازی با مشخصات و آنالیزهای مختلف ابتدا از نظرکمی و کیفی شناسایی شده و سپس پارامترهای موثر درارتقا کیفیت پساب مورد آزمایش و بررسی قرار گرفته است و با تعیین شرایط بهینه برای فرایند و در نظر گرفتن مسائل اقتصادی و دیگر فاکتورهای مشخصه در انتخاب هر فرآیند تصفیه بهترین ترکیب جهت بهینه سازی سیستم تصفیه و نیز چند پیشنهاد جهت بهبود عملکرد واحد تصفیه شیمیایی ارائه شده است.