پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر

چکیده موضوع تحقیق: روش گرمایش الکترومغناطیس یکی از روش‌های نوین ارتقا و ازدیاد برداشت نفت سنگین است. در این روش انرژی امواج الکترومغناطیس صرف افزایش دما، شکست ترکیبات سنگین، کاهش گرانروی، ارتقا و ازدیاد برداشت نفت خواهد شد.
روش تحقیق: در این پژوهش نانو ذرات اکسید آهن مغناطیسی (Fe₃O₄) به روش هم‌رسوبی سنتزشده و کارایی این نانو ذرات در فرآیند گرمایش الکترومغناطیس و ارتقا موردبررسی قرار گرفت. همچنین مقایسه‌ای بین اثر این نانو ذرات در فرآیند گرمایش الکترومغناطیس و کربن فعال صورت گرفت. در این فرآیند نمونه‌های نفت خام حاوی 1/0 درصد نانو ذرات Fe₃O₄ و یا کربن فعال، در بازه زمانی صفر تا 8 دقیقه تحت تابش امواج ماکروویو (فرکانس 54/2 گیگاهرتز و توان 400 وات) قرارگرفته و تغییرات دما و گرانروی نمونه‌ها موردبررسی قرار گرفت.
نتایج تحقیق: نتایج نشان داد تابش امواج الکترومغناطیس (ماکروویو) سبب افزایش دمای نمونه‌ها خواهد شد. دمای نمونه نفت خام، نفت خام به همراه 0.1 درصد کربن فعال، نفت خام به همراه 0.1 درصد نانو ذرات Fe₃O₄ تحت تابش امواج به مدت 8 دقیقه به ترتیب از دمای محیط تا 70، 82 و C°90 افزایش یافت. همچنین در شرایطی که نمونه‌ها به مدت 4 دقیقه تحت تابش امواج بودند، بیشترین کاهش گرانروی گزارش شد. گرانروی نمونه نفت خام (قبل از فرآیند)، نفت خام به همراه کربن فعال و نفت خام به همراه نانو ذرات Fe₃O₄ تحت تابش امواج به مدت 4 دقیقه به ترتیب از mP.a 295 تا 261، 254 و mP.a 223 کاهش یافت. به عبارتی گرانروی نمونه‌ها تحت تابش امواج به مدت ۴ دقیقه برای نمونه نفت خام، نفت خام به همراه کربن فعال، نفت خام به همراه نانو ذرات Fe₃O₄ به ترتیب 5/11، 9/13و 4/24 درصد کاهش داشته و نانو ذرات Fe₃O₄ بیشترین کارایی را در افزایش دما و کاهش گرانروی داشتند.

چکیده موضوع تحقیق: کربن فعال یک جاذب متخلخل با سطح ویژه، حجم حفرات و توزیع اندازه حفرات قابل‌قبول برای بسیاری از کاربردها ازجمله جذب سطحی هست. این ماده از منابع متعدد طبیعیِ حاوی کربن به دست می­آید. به دلیل افزایش تقاضا برای کربن فعال، پیش ماده‌های ارزان‌قیمت بسیار مورد توجه هستند. در این میان مایع سیاه که پسماند صنعتیِ حاصل از فرآیند لیگنین کرافت در کارخانجات کاغذسازی و حاوی مقادیر بالایی از کربن است، می­تواند به‌عنوان پیش ماده مناسب و ارزان‌قیمت برای تولید کربن فعال استفاده شده و ارزش افزوده بالایی ایجاد کند.
روش تحقیق: در این تحقیق، در ابتدا لیگنین از پسماند صنعتی مایع سیاه که تهیه‌شده از کارخانه صنایع چوب و کاغذ ایران است، تحت شرایط مشخص و با بررسی تاثیر pH استخراج شد و سپس کربن پودری با استفاده از روش فعال­سازی شیمیایی توسط عامل فعال­سازی شیمیایی فسفریک اسید از لیگنینِ استخراج شده سنتز شد. به‌منظور بررسی اثر پارامتر دمای فعال­سازی بر روی ساختار کربن فعال، شامل مساحت سطح ویژه، حجم حفرات و توزیع اندازه حفرات، سه دمای فعال­سازی 400 و 500 و 600 درجه سانتی­گراد در نسبت عامل فعال­سازی 2 موردبررسی قرار گرفت. جاذب­های سنتز شده به‌منظور بررسی خواص فیزیکی و مورفولوژی سطح تحت آنالیزهای FTIR، BET و SEM قرار گرفتند.
نتایج اصلی: نتایج حاکی از آن بود که بالاترین میزان لیگنین با ساختاری مشابه به لیگنینِ تخریب‌شده، در 2pH= بازیابی شد. بررسی اثر پارامتر درجه حرارت فعال­سازی نشان داد که دمای 500 درجه سانتی­گراد می­تواند دمای مناسبی برای سنتز کربن فعال با مساحت سطح ویژه بالا باشد و افزایش دمای بالاتر از 500 درجه سانتی­گراد مؤثر نیست. از میان جاذب­های سنتز شده، نمونه کربن فعالِ سنتز شده در دمای فعال­سازی 500 درجه سانتی­گراد، دارای بالاترین مساحت سطح ویژه و حجم حفرات کل به ترتیب m²/g 31/1573 و cm³/g 89/0 بود که پتانسیل بالای این پیش ماده را به عنوان جاذب کربن فعال نشان می­دهد.