در حال حاضر در اکثر واحدهای صنعتی استحصال طلا، کربن فعال تولیدی از پوست نارگیل برای بازیابی طلا از محلول های سیانیدی استفاده می شود. این پژوهش برای امکان سنجی استفاده از جاذب های کربنی حاصل از ضایعات کشاورزی تولید شده در ایران به عنوان یک جاذب موثر برای بازیابی طلا انجام شده است. نتایج نشان می دهد. جاذب های کربنی تهیه شده از پوسته سخت هسته زردآلو و پوسته سخت پسته از نظر خواص فیزیکی و شیمیایی قابل مقایسه با نمونه های تجاری و حتی بهتر از آنها (به دلیل سطح بالا، خاکستر کم و ساختمان حفره ای مناسب ) می باشند. بررسی آزمایش های جذب طلا توسط جاذب های کربنی مختلف نشان داد، عواملی نظیر نوع جاذب مصرفی، میزان جاذب و اندازه ذرات آن، ph محلول و سرعت همزدن آن در میزان و شدت جذب طلا موثر هستند. مهمترین عامل پس از میزان جاذب، ph محلول می باشد. که با کاهش آن، شدت و ظرفیت جذب افزایش می یابد. شرایط بهینه برای جذب طلا توسط جاذب کربنی تهیه شده از پوسته سخت هسته زردآلو عبارتست از: اندازه ذرات جاذب 5/0 - 3/0میزان جاذب 20 گرم در لیتر، سرعت همزدن 400rpmو ph=10/5 آزمایش های جذب در شرایط بهینه نشان می دهند که جاذب کربنی حاصل از پوسته سخت هسته زردآلو، عملکردی قابل مقایسه با نمونه های تجاری دارد و حتی دارای شدت جذب بیشتری است برای دفع طلا از جاذب های کربنی می توان از حلال های آلی مختلف (در محدوده غلظت 40- 010/0 حجمی )در دمای محیط استفاده کرد. تاکنون از روش شبکه عصبی برای مدل سازی جذب طلا در سطح دنیا استفاده نشده است و در این پروژه برای اولین بار شبکه rbf برای مدل سازی این فرایند استفاده گردید. نتایج حاصل نشان می دهد. تطابق خوبی بین مقادیر واقعی درصد جذب و مقادیر پیش بینی شده توسط مدل وجود دارد.

ترکیبات اسیدی و گازهای فرآیندی از جمله موادی هستند که در بسیاری از فرآیندهای کاتالیستی از عناصر نامطلوب به شمار می آیند. دی اکسید کربن از جمله گازهای اسیدی می باشد که می تواند موجب خوردگی سیستمهای انتقال و ذخیره سازی شود. لذا در بسیاری از صنایع از قبیل فرآیند گاز طبیعی، بهبود بازیافت نفت، خالص سازی بیوگاز و بسیاری از صنایع دیگر واحد جداسازی گاز دی اکسید کربن وجود دارد. امروزه به علت مزایای فرآیند غشایی در مقایسه با فرآیندهای جداسازی سنتی، استفاده از غشاها در صنایع مختلف رو به رشد است. در این پروژه مقدما جداسازی گاز دی اکسید کربن از میان گازهای اسیدی و فرآیندی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور سه مجموعه پارامترهای هندسی، پارامترهای جریان و نوع حلال به کار رفته در غشا به صورت جداگانه مورد تحقیق قرار گرفت. لذا، یک برنامه رایانه ای برای مدلسازی معادلات حاکم در سیستم غشایی مسطح تدوین گردید. معادلات به صورت دو بعدی در این فضای محاسباتی با روش حجم محدود حل شد. سپس با تغییر پارامترهای میدان، اثر هر یک بررسی شد. نتایج حاصل از مدل سازی صورت گرفته نشان می دهد که کاهش نسبت ضخامت غشا به ضخامت فاز گاز، نقش بسزایی در جداسازی گاز دی اکسید کربن ایفا می کند. نوع حلال بکار رفته در سیستم غشایی در میزان جداسازی co2 بسیار حایز اهمیت می باشد، لذا در این پروژه اثر استفاده از حلال آب و آمین بررسی شد. با مقایسه مقادیر بدست آمده در استفاده از این دو حلال مشخص گردید که استفاده از جاذب آمین مقدار بیشتری گاز دی اکسید کربن را در مقایسه با حلال آب جذب می کند. علت این افزایش جذب، واکنش شیمیایی بین آمین و دی اکسید کربن می باشد. در بررسی پارامترهای جریان مشخص گردید که جریان ناهمسو عملکرد بهتری در مقایسه با جریان بصورت همسو از خود نشان می دهد. اختلاف بین جذب در هنگام استفاده از حلال آمین بین جریان ناهمسو و همسو بیشتر از حالت استفاده از حلال آب می باشد. محاسبات نشان می دهد که میزان اختلاف در حالت جریان همسو و ناهمسو بیش از دو برابر حلال آب می باشد. در بررسیهای انجام شده در زمینه سرعت سیال، این نتیجه حاصل شد که کاهش در مقدار سرعت گاز در میزان جداسازی گاز بسیار موثر است.

در پی افزایش روزافزون نیاز به کربن فعال، و رویکرد جدید استفاده از ضایعات کشاورزی و صنعتی، این تحقیق نشان می دهد که می توان از فعال سازی شیمیایی مخلوط ضایعات کشاورزی موجود در ایران (تفاله گیاه شیرین بیان و پوست سخت پسته) با کلرید روی یا اسید فسفریک، کربن های فعالی با سطح ویژه بالا تهیه کرد. در این تحقیق، آزمایش های ساخت کربن فعال طبق روش تاگوچی طراحی شده و تأثیر پارامتر های عملیاتی چون نسبت آغشتگی، نسبت وزنی تفاله شیرین بیان به پوست پسته در مخلوط اولیه، درجه حرارت فعال سازی و مدت زمان ماند در دمای نهایی بر پاسخ سیستم - عدد یدی کربن ها- و همچنین شرایط عملیاتی بهینه تعیین شد. خواص فیزیکی، شیمیایی و جذبی کربن های فعال ساخته شده از جمله عدد یدی، سطح ویژه (bet)، حجم حفرات، دانسیته بالک، محتوای خاکستر، ph، هدایت الکتریکی و درصد ساییدگی و نیز گروه های عاملی اکسیژنی سطح آنها بررسی شد. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که کربن های فعال تهیه شده از مخلوط این دو ماده لیگنوسلولزی دارای مزایا و نقاط مثبتی نسبت به کربن های فعالی هستند که تحت شرایط بهینه از هر یک از این مواد اولیه به طور جداگانه تهیه شده اند. ضمن اینکه تحت شرایط عملیاتی مورد بررسی، کلرید روی (سطح ویژه m2/g4/1492) از لحاظ توسعه تخلخل بسیار بهتر از اسید فسفریک (m2/g 6/1013) عمل می کند. با توجه به اینکه یکی از اهداف اصلی این تحقیق، ساخت جاذب کربنی با گزینش پذیری و قابلیت جذب سطحی بالا نسبت به جیوه است، و از آنجاییکه فلزات سنگینی چون جیوه تمایل شدیدی نسبت به گروه های گوگردی از خود نشان می دهند (قانون پیرسن)، ثابت شده است که یک روش بهبود راندمان جذب سطحی این جاذب ها می تواند بر اساس افزودن گوگرد به ساختار آنها باشد. لذا مواد مختلف گوگردی (از جمله سولفید سدیم، سولفیت سدیم و گوگرد) و روش های متنوعی جهت افزودن گوگرد به ساختار کربن و اصلاح آن به منظور افزایش قدرت جذب سطحی و گزینش پذیری آنها نسبت به جیوه مورد بررسی قرار گرفت. سر انجام مشاهده شد که افزودن گوگرد با استفاده از گوگرد پودری صنعتی به بهترین نتایج منجر می شود. نمونه های بهینه گوگردی و بدون گوگرد برای جذب جیوه از محلول های آبی مورد آزمایش قرار گرفتند. مشاهده شد که آغشته سازی با گوگرد ظرفیت جذب تعادلی hg(ii) را می افزاید. لازم بذکر است که در مورد کربن های فعال شده با اسید فسفریک - بر خلاف کربن های فعال شده با کلرید روی و اکثر موارد دیگری که عموماً افزودن گوگرد با کاهش سطح ویژه کربن ها همراه است- افزایش نسبت گوگرد به کربن باعث افزایش سطح ویژه کربن ها نیز می شود، که بسیار مطلوبست. در نهایت دو سری آزمایش بر روی 4 نمونه کربن فعال بهینه گوگردی و غیر گوگردی انجام شد، یک سری آزمایش های سینتیکی جذب جیوه و یک سری آزمایش های مربوط به ایزوترم های این جذب. با توجه به داده های آزمایشگاهی بدست آمده، تطابق این نتایج با چند نمونه از مدل های سینتیکی و ایزوترم های تعادلی متداول نیز مورد مطالعه قرار گرفت. میکروگراف های sem از نمونه جاذب های غیر گوگردی و گوگردی بهینه قبل و بعد از انجام آزمایش جذب سطحی جیوه تهیه شد. سرانجام تأثیر جاذب های تهیه شده بر جذب جیوه از پساب صنایع کلر- آلکالی پتروشیمی بندر امام بررسی شد. مشاهده شد که کربن فعال های ساخته شده - گوگردی یا غیر گوگردی- به مقدار قابل توجهی غلظت جیوه محلول پساب را کاهش می دهند، که البته مقدار این کاهش در مورد کربن فعال های گوگردی شده خیلی بیشتر است.

جیوه یکی از سمی ترین آلاینده های محیط زیست می باشد و بدلیل استفاده فراوان در صنایع مختلف، جداسازی آن از پسابهای صنعتی اهمیت می یابد.مهمترین روشهای جداسازی جیوه، جذب سطحی، غشایی، تبادل یونی و رسوب دهی هستند. از این میان، جذب سطحی بدلیل استفاده گسترده از اهمیت ویژه ای برخوردار است که کربن فعال از موثر ترین و رایج ترین جاذبهای مورد استفاده در فرآیند جذب سطحی می باشد. در این پایان نامه مدل سازی بستر جذب با دو روش پراکندگی و مخازن پشت سر هم انجام شده است. گرچه هدف یافتن توافق بین مدل به دست آمده و جذب جیوه از پساب های واحدهای پترو شیمی بوده است، لکن علیرغم تلاش بسیار، توفیقی در کسب نتایج تجربی برای پساب های این واحد ها حاصل نگردید، لذا مدل با نتایج تجربی مربوط به تحقیق ho و همکاران در جداسازی جیوه از فاز گاز مقایسه گردید. نتایج حاصل از مدل سازی توافق خوبی با داده های تجربی ارایه شده در مقالات دارند. مقایسه نتایج ارجحیت ایزوترم freundlich بر ایزوترم langmuir برای سیستم مورد نظر نشان می دهد. تغییرات دمای بستر بدلیل کم بودن غلظت جیوه ورودی و همچنین جذب فیزیکی بسیار اندک است. پروفایل غلظت جیوه در طول بستر، برای فاز سیال و روی سطح کربن فعال، در زمانهای مختلف به شکلs می باشد. منحنی هایs شکل در نواحی نزدیکتر به ورودی بستر، فشرده تر و با شیب بیشتر در نقطه شروع می باشند. اثر ارتفاع بستر و ثوابت ایزوترم freundlich بر زمان شکست و راندمان بستر مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصل نشان دهنده افزایش زمان شکست با افزایش ارتفاع بستر، افزایش و افزایش است. همچنین راندمان بستر با افزایش ارتفاع بستر و کاهش ، افزایش می یابد، در حالی که تغییرات تاثیری بر راندمان بستر ندارد.

با توسعه نانوتکنولوژی، تکنولوژی غشایی نیز در سال های اخیر دستخوش تحولاتی شده است که تولید غشاهای نانوکامپوزیت پلیمری، از جمله آن ها می باشد. از اثرات تولید این غشاها می توان به افزایش تراوایی و گزینش پذیری، افزایش مقاومت شیمیایی و حرارتی، افزایش مقاومت در برابر نرم شدن و همچنین کاهش مصرف انرژی در فرایندهای جداسازی غشایی اشاره کرد. بنابراین با توجه به ویژگی هایی که غشاهای مذکور دارند، می توانند در آینده جایگزین مناسبی برای غشاهای موجود باشند. در این پروژه ابتدا به معرفی غشاهای نانوکامپوزیت پلیمری، نحوه ساخت و مدل-سازی آن ها اشاره شده است، و در انتها، توانایی مدل های کلاسیک برای پیش بینی ضریب نفوذ غشاهای نانوکامپوزیت مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که با برخی اصلاحات بر روی مدل های کلاسیک، می توان از نتایج آن ها به خوبی برای این منظور استفاده کرد. در نهایت پیشنهاد می شود که از شبیه سازی مولکولی نیز برای پیش بینی خواص تراوایی غشاهای نانوکامپوزیت استفاده شود.

در این پروژه، ابتدا تولید کربن فعال از باگاس به روش فعال سازی شیمیایی با اسید فسفریک بررسی گردید. عوامل موثر بر تولید کربن فعال شناسایی گردیده و سه عامل مهم نسبت آغشتگی با اسید فسفریک، دمای فعال سازی و زمان فعال سازی برای بررسی بیشتر انتخاب شدند. با استفاده از روش طراحی آزمایش های تاگوچی، میزان تاثیر این عوامل بر کیفیت کربن فعال تعیین شده و شرایط بهینه برای تولید کربن فعال از باگاس مشخص شد. کربن فعال بهینه تولید شده دارای سطح ویژه ای برابر با 972m2/g بود . در ادامه به منظور بررسی اثر گروه های عاملی سطحی، یک کربن فعال گرانولی تجاری نیز انتخاب شده و با کلرید آمونیوم و اوره در دمای 450 درجه سانتی گراد به مدت یک ساعت تحت عملیات قرار گرفت. به منظور شناخت خصوصیات کربن فعال های مورد بررسی، از آنالیز سطح ویژه (bet)، عدد یدی، آنالیز عنصری، میکروسکوپ الکترونی (sem) و ftir استفاده شد. در ادامه جذب سینتیکی و تعادلی فنل از آب بر روی هر چهار نوع کربن فعال مذکور بررسی شد. در این مرحله نیز به منظور فهم میزان تاثیر عوامل موثر در جذب فنل، دوباره از روش طراحی آزمایش های تاگوچی استفاده گردید. اثر سه عامل مهم غلظت اولیه محلول، ph اولیه محلول و مقدار کربن بر میزان جذب فنل بررسی شدند. بیشترین مقدار ظرفیت جذب، برای کربن فعال گرانولی وبه مقدار 82 mg phenol/g c بود. در انتها به منظور بررسی ایزوترم های جذب، جذب تعادلی فنل در غلظت های مختلف بر روی کربن فعال انجام شده و ایزوترم های لانگمیر، فرندلیچ، تمپکین و هارکینز-جورا بررسی شدند. مدل ایزوترم تمپکین بهترین تطبیق را برای جذب فنل توسط هر چهار نوع کربن فعال مورد بررسی داشت .