پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر

چکیده موضوع تحقیق: در این مطالعه، نانوساختار اتصال ناهمگون بسپار/اکسید فلزی کربن‌نیترید گرافیتی (g-C₃N₄) و اکسیدمس (CuO) با هدف ارزیابی کارایی فوتوکاتالیزوری آن در تجزیه رنگ‌های آلی (مانند رودامین‌بی) و پتاسیم‌ آمیل‌ زنتات (PAX) زیر تابش نور مرئی سنتز و مطالعه شد. هدف اصلی، بهبود عملکرد فوتوکاتالیزوری از طریق ترکیب این دو نیمه‌رسانا و مطالعه عوامل مختلف مانند دمای عملیات حرارتی بود.
روش تحقیق: برای سنتز نانوساختار اتصال ناهمگون g-C₃N₄/CuO، از روش عملیات حرارتی استفاده شد. g-C₃N₄ از طریق بسپارش اوره در دمای 550 درجه سلسیوس سنتز شد و برای سنتز اتصال ناهمگون کربن‌نیترید گرافیتی/اکسیدمس مقادیر مختلفی از نانوذرات اکسیدمس با اوره ترکیب شدند و در دماهای مختلف به‌مدت 4 ساعت درون کوره حرارت داده شدند تا نانوکامپوزیت مورد نظر سنتز شود. واکاوی پراش پرتو ایکس برای شناسایی فازهای کریستالی، طیف‌سنجی مرئی-فرابنفش برای اندازه‌گیری طیف عبور نوری و FE-SEM برای تحلیل ریخت سطحی استفاده شدند. برای مطالعه آهنگ بازترکیب الکترون-حفره، از واکاوی نوررخشایی (PL) استفاده شد. در نهایت، عملکرد فوتوکاتالیزوری کامپوزیت‌ها با آزمون تجزیه رودامین‌بی و پتاسیم ‌آمیل‌ زنتات در حضور نور مرئی ارزیابی شد و با آزمون‌های مهارکننده، گونه‌های فعال در واکنش تخریب شناسایی شدند.
 نتایج اصلی: نتایج حاصل از واکاوی پراش پرتو ایکس نشان داد که اتصال ناهمگون g-C₃N₄/CuO  به‌صورت موفقیت‌آمیز تشکیل شده است. طیف مرئی-فرابنفش نشان داد که ترکیب CuO  با g-C₃N₄ باعث کاهش عبور نور مرئی نسبت به g-C₃N₄ شده است. تصاویر FE-SEM نشان‌دهنده تغییر در ریخت و کاهش ضخامت لایه‌های g-C₃N₄  در اثر تشکیل اتصال ناهمگون بودند که این ویژگی به بهبود انتقال بارهای نوری کمک می‌کند. g-C₃N₄/CuO توانست %88 از آلاینده پتاسیم‌آمیل‌زنتات را در مدت 180 دقیقه و %96 از آلاینده رودامین‌بی را در 80 دقیقه تجزیه کند، در حالی که g-C₃N₄ خالص تنها %68 برای پتاسیم‌آمیل‌زنتات و %90 برای رودامین‌بی کارایی داشت. نتایج آزمون‌های مهارکننده نیز مشخص کرد که رادیکال‌های سوپراکسید(·O₂⁻)، مهم‌ترین گونه‌ فعال در فرایند تجزیه فوتوکاتالیزوری است. این نتایج عملکرد بهبودیافته نانوکامپوزیت g-C₃N₄/CuO  در جذب نور، جدایش بارهای الکتریکی و تخریب مؤثر آلاینده‌ها را نشان می‌دهد. این کامپوزیت می‌تواند به‌عنوان فوتوکاتالیزوری کارآمد برای تصفیه پساب‌های صنعتی مورد استفاده قرار گیرد.

چکیده موضوع تحقیق: در پی احتراق ناقص متان در خودروهای گازی، توربین‌ها و ... آلاینده‌های زیست‌محیطی از جمله متان نسوخته منتشر می‌شود. بدین ترتیب به‌کارگیری فرایندهایی که احتراق کامل متان را در دماهای پایین میسر می‌سازند لازم است. احتراق کاتالیزوری فقیر متان، فرایندی موثر برای استفاده از این منبع فسیلی (سنتزی) و مهار آلاینده‌های مربوطه است. با وجود تحقیقات گسترده، تهیه کاتالیزور‌هایی با فعالیت و پایداری حرارتی بالا و دمای شروع واکنش پایین، همچنان از مسائل چالش‌ برانگیز در این زمینه محسوب می‌شود.
روش تحقیق: در این تحقیق کاتالیزور‌های مخلوط اکسیدی منگنز- آهن و منگنز-آهن ارتقا داده‌ شده با سریم در واکنش احتراق فقیر متان با نسبت اکسیژن به متان برابر 6 به 1، در محدوده دمایی ^oC 200 تا ^oC 550 مورد بررسی قرار گرفتند. کاتالیزور مخلوط اکسیدی منگنز-آهن به روش هم‌رسوبی به همراه ماده‌ی فعال سطحی CTAB و کاتالیزور مخلوط اکسیدی منگنز-آهن ارتقا داده ‌شده با سریم به روش تلقیح مرطوب تهیه شدند.
نتایج اصلی: کاتالیزور منگنز-آهن فعالیت بالایی در واکنش احتراق فقیر متان از خود نشان داد. دمای تبدیل %10، 50% و %90 متان در این کاتالیزور به‌ ترتیب ^oC 305، ^oC333 و ^oC437 به‌ دست آمد. فعالیت بالای این کاتالیزور را می‌توان به سطح ویژه بالا (m².g^-1 9/59)، حالت‌های مختلف اکسیدی این ساختار (خواص اکسایش-کاهش) و قابلیت ذخیره‌سازی اکسیژن به ‌وسیله اکسید منگنز ارتباط داد. درکاتالیزور منگنز-آهن ارتقا داده‌ شده (%5 وزنی سریم) فعالیت کاتالیزوری بهتری نسبت به کاتالیزور منگنز-آهن در دماهای بالا حاصل شد. درکاتالیزور ارتقا داده ‌شده میزان تبدیل 90% در دمای ^oC 421 حاصل شد، هرچند تغییر محسوسی در دمای تبدیل %50 و %10 متان مشاهده نشد. افزودن سریم به مخلوط اکسیدی منجر به پایداری بهتر کاتالیزور در دمای ^oC 500، پس از 5 ساعت شد. کاتالیزور ارتقا داده ‌شده با سریم پس از 5 ساعت در جریان واکنش، هیچ‌گونه افتی نشان نداد؛ درحالی‌که برای کاتالیزور مخلوط اکسیدی منگنز-آهن کمتر از %2 افت مشاهده شد.

چکیده موضوع تحقیق: روش حاضر با هدف بررسی میزان انطباق موضوع پژوهش ­های حوزه مهندسی شیمی در دانشگاه شهید چمران اهواز با ایران و جهان انجام شد. همچنین در آن، به شناسایی موضوعات برجسته مقاله های منتشر شده در حوزه مهندسی شیمی پرداخته شده است.
روش تحقیق: این پژوهش از نوع مطالعات کاربردی علم­ سنجی به شمار می­ رود. جامعه آماری آن را پژوهش­های مرتبط با رشته مهندسی شیمی درپایگاه Web of Science تشکیل داده ­اند. با در نظر گرفتن کلیدواژه های منابعی که از پایگاه Web of Science استخراج شدند، اطلاعات به برنامه PreMap منتقل و با اعمال محدودیت ­هایی، یکدست ­سازی اصطلاحات برای هر سه فایل جهان، ایران و دانشگاه شهید چمران اهواز انجام شد. به منظور بررسی همسویی موضوعی، روش خوشه­ بندی با نرم­ افزار VOSviewer انجام شد. برای تعیین میزان هم‌سویی پژوهش‌ها نیز از شاخص مشابهت ساختاری موضوعات استفاده شده­ است.
نتایج اصلی: پژوهشگران به دنبال جستجوی حوزه­ های موضوعی گروه مهندسی شیمی در دانشگاه شهید چمران، ایران و جهان بوده­ اند. با بررسی درصد مشابهت ساختاری مشخص شد که به مرور زمان موضوعات حوزه مهندسی شیمی در دانشگاه شهید چمران با ایران و جهان و همچنین ایران با جهان همسوتر شده ­اند ولی درصد همسویی با جهان کم است. برای افزایش هم ­راستایی موضوعات مهندسی شیمی می توان بسترهای اشتراک گذاری اطلاعات و یادگیری برای دانشجویان، اساتید، پژوهشگران و صاحب نظران حوزه مهندسی شیمی ایجاد کرد. همچنین رویکردی جامع برای نظارت بر فرآیندهای تحقیقاتی و ارزیابی آنها، از جمله همسویی آنها با مؤسسات تحقیقاتی پیشرو، می‌تواند بینش‌های ارزشمندی را برای بهبود سیاست‌های تحقیقاتی و تقویت نوآوری‌های علمی و فناوری به سیاست‌گذاران پژوهشی ارائه دهد.

چکیده موضوع تحقیق
تولید پروپیلن به دلیل فرآورده­ و مشتقات با ارزشی مانند پلیمرها، حلال‌ها، رنگ‌ها و ... بسیار حائز اهمیت است و یکی از مهم‌ترین بلوک‌های سازنده در صنعت شیمیایی است. فرآیندهای شکست حراتی و شکست کاتالیستی علاوه بر محدودیت‌های گزینش پذیری پایین، مصرف بالای انرژی و انتشار قابل‌توجهCO₂ ، نمی‌تواند تقاضای رو به افزایش پروپیلن را برآورده کنند. در چند دهه اخیر هیدروژن­زدایی از آلکان­های سبک، به دلیل بازده بالای پروپیلن، ایمنی و هزینه عملیاتی توجه زیادی را به خود جلب کرده‌است. کاتالیست­های Pt-Sn و CrO_x که به طور گسترده در فرآیند هیدروژن زدایی پروپان(PDH) مورد استفاده قرار می­گیرند، فعالیت هیدروژن زدایی و گزینش پذیری مطلوبی دارند؛ با این حال محدودیت‌های قیمت، غیر فعال شدن و مشکلات زیست‌محیطی جدی دارند و محققان را به بهبود پایداری در برابر کک، تف­جوشی کاتالیست های Pt و یافتن کاتالیزورهای جدید و طرفدار محیط زیست سوق داده‌است.
روش تحقیق
یکی از مسائل چالش برانگیز در فرآیند PDH دستیابی کاتالیست مناسب است. راهکارهای متعددی از جمله اصلاح پایه و معرفی مواد افزودنی برای تقویت عملکرد کاتالیستی و غلبه بر مشکلات و افزایش پایداری مقاوم کاتالیست های پلاتین و کروم پیشنهاد شده‌است. درک رابطه ساختار - عملکرد کاتالیست ها در طول واکنش PDH برای دستیابی به نوآوری در کاتالیست­های جدید با کارایی بالا ضروری است.
نتایج اصلی
این پژوهش با هدف معرفی ویژگی‌های واکنش هیدروژن زدایی، پیشرفت ایجاد شده در توسعه کاتالیست و چالش‌های موجود درک عمیقی از مکانیسم واکنش و نقش آن در توسعه و جهت‌های آتی کاتالیست برای توسعه کاربردی و صنعتی ارائه می‌دهد.

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 نانو ذرات گوتیت خالص با موفقیت با روش اکسیداسیون محلول و با استفاده از پیش­ماده­های سولفات ­آهن(II) هفت­آبه(FeSO₄.7H₂O) و هیدروکسیدسدیم(NaOH) سنتز شد. در این پژوهش با طراحی آزمایش توسط نرم افزارMinitab ، با استفاده از روش فاکتوریل کامل، در دمای ^oC۴۰، تغییرات دو پارامتر، دبی هوای دمیده شده در محلول واکنش(Q) و نسبت درصد جرمی مواد اولیه(R) (درصد جرمی سولفات ­آهن(II) به درصد جرمی هیدروکسیدسدیم)، در دو سطح (Lit/min۳/۱۳و۲Q=) و (۳و۱R=)، مورد بررسی قرار گرفتند. تحلیل کیفی نتایج آزمایشات، توسط پراش اشعه ایکس(XRD)، سنتز فاز گوتیت (α-FeOOH) اکسی­هیدروکسیدآهن را مورد تایید قرار داد و نتایج طیف­سنجی پراکندگی انرژی پرتو ایکس(EDX)، نشان داد که گوتیت سنتز شده دارای درصد خلوص نقطه­ای بالای (٪۸/۹۹≤) می­باشد. نتایج میکروسکوپ الکترونی روبشی(FESEM) برای گوتیت، ساختار بلوری میله­ای شکل، با متوسط اندازه­ی مجموعه ­ذراتی بین ​​(nm۴۳-۲۳)، بسته به میزان R و Q را گزارش داد و با تحلیل نتایج پتانسیل اکسایش-کاهش (ORP)، مشاهده شد که زمان پایان واکنش تشکیل گوتیت بین s۶۳۵ الی s۲۲۱۰ می­باشد. تحلیل آماری نتایج، توسط نرم افزار Minitab، سبب بدست آمدن روابط همبستگی[1] ،بین دو پارامتر (Q و R) دو پاسخ (زمان پایان واکنش(t) و متوسط اندازه­ی مجموعه­ ذرات(d)) در دمای محلول واکنش^oC۴۰، برای گوتیت گردید. با توجه به این روابط مشاهده شد در دمای محلول واکنش ^oC۴۰، با افزایش دبی هوا(Q) و کاهش نسبت درصد جرمی مواد اولیه(R)، زمان پایان واکنش و متوسط اندازه­ی مجموعه ­ذرات گوتیت، به طور کلی کاهش می­یابند و بالعکس. همچنین درصد تغییرات(R)، تاثیرات بیشتری نسبت به تغییرات (Q)، بر متوسط اندازه­ی مجموعه ­ذرات و زمان پایان واکنش، دارد. [1] Correlation

چکیده موضوع تحقیق: تبدیل کربن دی اکسید به هیدروکربن ها یک فرایند بالقوه است که باعث کاهش و کنترل پایدار این گاز گلخانه­ای می­شود. مطابق با اهداف توسعه پایدار از برنامه توسعه سازمان ملل متحد ، گاز مایع سوختی سازگار با محیط زیست تلقی می­شود و به طور گسترده­ای مورد استفاده قرار می­گیرد. هیدروکربن های سبک را می توان مستقیماً از هیدروژناسیون کربن دی اکسید بر روی یک کاتالیست مناسب سنتز کرد.
روش تحقیق: هدف اصلی این مطالعه بررسی سنتز مستقیم گاز مایع از هیدروژناسیون کربن دی اکسید با استفاده از کاتالیست SBA-15 اصلاح شده با نانوذرات مس و روی بود. این مطالعه در راکتور بستر ثابت با استفاده از هیدروژن و کربن دی اکسید به عنوان گاز واکنش دهنده انجام شده است و ارزیابی شرایط عملیاتی نظیر دمای واکنش و زمان اقامت مورد ارزیابی قرار گرفتند.
یافته­های تحقیق: نتایج نشان داد که با اصلاح کاتالیست با سایت های فعال مس و روی، سطح فعال کاتالیست به m².g-1 542 کاهش می­یابد. همچنین نتایج SEM نشان داد که افزودن اکسیدهای فلزیZnO و CuO منجر به توزیع یکنواخت در کانال­های درونی کاتالیست 1Cu1Zn/SBA-15 شده است و هیچ گونه تجمعی اتفاق نیافتاده است. شرایط بهینه برای تولید LPG در دمای ^oC 360 و زمان اقامت g.h.mol^-1 10 به دست می­آید. در این شرایط درصد تبدیل CO₂ و انتخاب پذیری LPG به ترتیب برابر 6/24% و 8/64% به دست آمد. با افزایش دما مقدار LPG افزایش می­یابد و سپس بعد از دمای بهینه افزایش چندانی در مقدار LPG تولیدی مشاهده نمی­شود. با افزایش زمان اقامت بعد از مقدار بهینه، درصد تبدیل CO₂ تغییر چندانی نمی­کند و این نشان­دهنده این است که واکنش در محدوده تئوری ترمودینامیکی خود می­رسد. همچنین آزمون عمر کاتالیستی 1Cu1Zn/SBA-15 نشان داد که درصد تبدیل CO₂ و انتخاب پذیری LPG تا 85 ساعت تغییری نمی کند. نتایج نشان داد که کاتالیست سنتز شده می تواند در فرایند هیدروژناسیون CO₂ به LPG عملکرد مناسبی داشته باشد.

چکیده موضوع تحقیق
در این مطالعه، به کمک های روش های مختلف مبتنی بر هوش مصنوعی، عملکرد فرآیند ریفورمینگ متانول با بخار آب بر حسب دما، فشار و نسبت بخار به متانول در خوراک ورودی مورد ارزیابی قرار گرفت.
روش تحقیق
در ابتدا، کاتالیست های Cu-Zn/ZrO₂ با استفاده از روش همرسوبی سنتز شدند و آزمایش های واکنش ریفورمینگ متانول با بخار آب در شرایط عملیاتی مختلف در محدوده 180- 500 درجه سانتی گراد ،1-11 بار و نسبت بخار آب به متانول در خوراک ورودی 75/0 – 75/3 در یک راکتور بستر ثابت انجام گرفت. سه روش فازی ممدانی نوع1، فازی ممدانی نوع2 و فازی سوگنو به کار گرفته شده است که به کمک آنها بدون نیاز به دانستن پارامترها و روابط پیچیده سینتیکی و ترمودینامیکی و تنها به کمک شهود متخصص و برخی داده های موجود، مدلسازی انجام گرفت. همچنین، ساختار مدلهای فازی با هدف بهبود دقت عملکرد و بر اساس تحلیل نتایج اولیه بهینه شد. توسعه مدلها نیازی به تعداد بالای داده های ازمایشگاهی نداشت. این ویژگی، به خصوص برای شرایطی که دسترسی به داده های آزمایشگاهی هزینه بر است و یا داده ها از دقت کافی برخوردار نیستند، مورد توجه است.
نتایج اصلی
دقت کلی و ویژگیهای سه روش مدلسازی با هم مقایسه شد و مورد بحث قرار گرفت. مدل فازی ممدانی نوع2 به دلیل ویژگی های منحصر به فرد آن بهترین عملکرد را از خود نشان داد و سه متغیر درصد تبدیل متانول، بازده هیدروژن و منوکسیدکربن را به ترتیب با دقت 67%، 91% و 83% پیش بینی کرد.

چکیده موضوع تحقیق : در سال‌های اخیر تولید پروپیلن با مقیاس صنعتی مبتنی بر روش اکسایشی هیدروژن‌زدایی پروپان به دلیل عدم محدودیت‌ های ترمودینامیکی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار بوده‌است. دراین راستا، به‌کارگیری زئولیت‌های طبیعی با فراوانی بالا و قیمت پایین از جایگاه ویژه‌ای برخوردار بوده‌است. در این مقاله زئولیت‌ طبیعی پرلیت به عنوان پایه کاتالیستی اصلاح‌شد و سپس عملکرد کاتالیست های سنتزی با فلز فعال وانادیوم در فرآیند هیدروژن‌زدایی اکسایشی پروپان در راستای تولید پروپیلن بررسی‎شد. در این فرایند خوراک مخلوط از پروپان و هوا با دبیh^-1 40000 (GHSV)، تحت فشار اتمسفریک و دمای 500 درجه سانتی‌گراد در یک راکتور کوارتزی بستر ثابت مورد استفاده قرار گرفت.
روش تحقیق: در این پژوهش پایه پرلیت طبیعی به عنوان منبعی از آلومینیوم‌اکسید (Al₂O₃) و سیلیس (SiO₂) توسط محلول یک مولار آمونیوم نیترات (NH₄NO₃) مورد تعویض یونی قرار گرفت(PERLIT-I). در ادامه به منظور بررسی تاثیر آلومنیوم‌زدایی پایه، غلظت‌های مختلف اسیدی از اسید نیتریک (HNO₃) برابر با 0.75، 1.5، و 2.25 مولار، مورد استفاده قرار گرفت (PERLIT-IA). به منظور سنتز کاتالیست های 8% وزنی، چهار پایه سنتزشده توسط وانادیوم به عنوان فلز فعال به روش تلقیح خشک نشانده‌شدند. به منظور تعیین دقیق ساختار و ارزیابی ویژگی‌های کاتالیست، آنالیز‌های پراش اشعه ایکس(XRD)، میکروسکوپ الکترون روبشی (FE-SEM)، و برنامه دمایی واجذب آمونیاک (NH₃-TPD) مورد استفاده قرار گرفتند‌.
نتایج اصلی: نتایج نشان داد میزان غلظت اسید مورد استفاده، پارامتری تاثیرگذار بر میزان درصد تبدیل و گزینش‌پذیری کاتالیست‌ها می‌باشد. در مقایسه، فعالیت متفاوت قابل توجهی بین عملکرد نمونه V/PERLIT-I نسبت به نمونه‌های V/PERLIT-IA مشاهده‌شد. مقدار بیشینه گزینش‌پذیری برای V/PERL-IA(2.25) برابر با 74 درصد نشان داده‌شد. با توجه به نتایج، پایه اصلاح‌شده پرلیت با گزینش‌پذیری مناسب می‌توانند در مطالعات بکارگیری به عنوان پایه‌صنعتی مورد توجه قرار گیرند.

چکیده موضوع تحقیق: در مطالعه حاضر، نانوکامپوزیت‌های دی‌اکسید تیتانیوم/نقره (TiO₂/Ag) به روش سل-ژل سنتز و عملکرد آنها برای حذف فوتوکاتالیستی متری‌بوزین با کاتالیزورهای TiO₂ تجاری P25 Degussa مقایسه شده‌است.
روش تحقیق: نانوکامپوزیت‌های سنتز شده با استفاده از طیف سنجی پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM)، و تجزیه و تحلیل پرتو ایکس پراکنده انرژی‌ (EDX) آنالیز شده‌اند. تأثیر پارامترهای عملیاتی شامل زمان واکنش (0-240 دقیقه)، pH (4-9)، دوز کاتالیزور (015/0 – 005/0 گرم)، دما (60-10 درجه سانتی‌گراد)، نور مرئی و تابش نور UV، غلظت اولیه متری‌بوزین (25-10 میلی گرم بر لیتر)، اثر کاتالیزور در تاریکی، و میزان نقره موجود در نانوکامپوزیت‌های TiO₂/Ag (7-10/0 درصد وزنی) بر روی حذف فتوکاتالیستی متریبوزین از محلول‌های آبی مصنوعی و واقعی مورد بررسی قرار گرفته‌است.
نتایج اصلی: بررسی‌های آزمایشگاهی نشان داد که نانوکامپوزیت TiO₂/Ag حاوی 10 درصد وزنی نقره، زمان واکنش 120 دقیقه، pH برابر 6، جرم کاتالیست 013/0 گرم، و غلظت اولیه 10 میلی‌گرم بر لیتر متری‌بوزین بهترین ویژگی‌ها برای حداکثر‌کردن حذف متری‌بوزین در حضور نور UV است. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که عملکرد این نانوکامپوزیت در تخریب علف‌کش‌ها بهتر از نانوکاتالیست TiO₂ تجاری است. علاوه بر این، روش پیشنهادی برای حذف متری‌بوزین تزریق شده به آب رودخانه‌های کارون و زهره و پساب کارخانه نیشکر در شرایط بهینه به کار گرفته شد و نتایج موفقیت آمیزی بدست آمد. همچنین نتایج حاصل از سه بار استفاده و احیای نانوکامپوزیت دی‌اکسید تیتانیوم/نقره، کارآمدی زیاد این فتوکاتالیست در حذف متری‌بوزین از نمونه‌های آبی را نشان داد. مقایسه روش‌های موجود در مقالات برای حذف متری‌بوزین با تحقیق حاضر نشان داد که روش پیشنهادی بهتر از این روش‌ها بوده و یا تفاوت چندانی با آنها ندارد.

چکیده چکیده
موضوع تحقیق: در این مطالعه از نانو ذرات سوپرپارا مغناطیس عامل‌دار شده با تیواوره به عنوان کاتالیزور ناهمگن در انجام واکنش پتاسیس- برونو- مانیخ استفاده گردید.
روش تحقیق: در مرحله نخست این مطالعه نانو ذرات Fe₃O₄@SiO₂ به عنوان نانوذرات کروی هسته-پوسته سنتز شدند به طوری که ذرات Fe₃O₄ به عنوان هسته در نظر گرفته شدند. در مرحله بعد، خصوصیات گروه‌های عاملی سطحی، ساختار بلوری، خواص مغناطیسی، اندازه و ظاهر سطحی نانوذرات و فرآیند عامل‌دار شدن ساختار به صورت لایه‌ای با استفاده از دستگاه طیف سنج مادون قرمز (FT-IR)، پراش پرتو ایکس (XRD)، مغناطیس سنج نمونه مرتعش (VSM)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، تجزیه حرارتی وزنی (TGA)، مورد بررسی، شناسایی و تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. سپس برای ارزیابی کارایی ساختار، به عنوان کاتالیزور در واکنش پتاسیس-برونو-مانیخ به کار گرفته شد جهت بررسی ساختار محصولات از آنالیزهای طیف سنجی مادون قرمز (FT-IR) و طیف سنجی رزونانس مغناطیسی هسته هیدروژن (HNMR) استفاده گردید.
نتایج اصلی: نتایج نشان داد که پیک‌های ظاهر شده درcm^-1 568 و cm^-1 670 مربوط به پیوند آهن-اکسیژن، پیک‌ها در 1092 وcm^-1 800-950 مربوط به پیوند سیلیسیم-اکسیژن می‌باشد که نشان‌دهنده تشکیل لایه سیلیسیم روی نانوذرات مغناطیسی و صحت محصولات واکنش می‌باشد. نتایج همچنین نشان داد که مقدار مغناطیس اشباع در حدود emu/g23 با افزایش لیگاند کمپلکس افزایش یافته است. آنالیز پراش پرتو ایکس پیک‌های شاخص(2θ= 21.25˚, 37.29˚, 43.73˚, 52.56˚, 65.09˚, 69.73˚, 76.81˚) نشان داد که برای اطمینان از تشکیل نانو ذرات مغناطیسی مورد نظر در فاز کریستالی استفاده شدند. نتایج آنالیز SEM ساختار نانوذرات را به شکل کروی نشان داد و آنالیز EDX وجود عناصر موجود در ساختار که شامل گوگرد بود را تایید نمود. همچنین شاخص تجزیه حرارتی وزنی، تقریبا 7٪ ضریب تجزیه را نشان داده است. اولین، دومین و سومین تجزیه به ترتیب 1٪ وزنی (60 درجه سانتیگراد)، 5٪ وزنی (200 تا 300 درجه سانتیگراد) و 1٪ وزنی (350 تا 700 درجه سانتیگراد) مشاهده شدند. بالاترین بازده به میزان 68 درصد با mg 40 کاتالیزور مربوط به استونیتریل بدست آمد. ساختار تیواوره نیز به شکل مناسب در یک نانوکاتالیزور مغناطیسی تثبیت گردید.

چکیده موضوع تحقیق:گوگرد­­­­­­­­زدایی‌ هیدروژنی یکی از روش‌های مؤثر برای حذف ترکیبات گوگردی از برش‌های نفتی و ارتقاء کیفیت سوخت‌ می­باشد. یکی از چالش­های عمده در این فرآیند دستیابی به پایه کاتالیست مناسب می­باشد که بهترین عملکرد را داشته باشد. در این میان پایه‌های اصلاح‌شده با زئولیت به دلیل قوی بودن سایت‌های اسیدی، مساحت سطح ویژه و ثبات هیدروترمال و شیمیایی بالا توجه زیادی را به خود اختصاص داده‌اند؛ اما اسیدیته و حجم مزوحفرات زئولیت‌ها نیازمند اصلاح است.
روش تحقیق: در این پژوهش ابتدا زئولیت سلسله مراتبی Y با به­کارگیری روش پسا-سنتز (آلومینیوم زدایی) و با استفاده از فرم آمونیومی زئولیت و محلول NH₄F (75/0 مولار) در دمای ºC90 به مدت 3 ساعت تحت شرایط رفلاکس تهیه شد. خصوصیات فیزیکی- شیمیایی زئولیت با آنالیزهای BET, FESEM, FTIR AAS, XRD بررسی شد. زئولیت‌های اصلاح‌شده در سنتز پایه کاتالیست فرآیند HDS بکار گرفته شد. سولفیداسیون و ارزیابی عملکرد کاتالیست‌های تهیه‌شده در سیستم میکرو-راکتوری با خوراک گازوئیل حاصل از واحد آیزوماکس پالایشگاه هدف انجام گرفت.
نتایج اصلی:نتایج نشان می‌دهد که حجم مزوپورها، مساحت سطح ویژه و نسبت SiO₂ / Al₂O₃ در زئولیت سلسله مراتبی به ترتیب به cm³ g^-1 073/0، m² g^-136/783 و 2/5 (مقادیر اولیه به ترتیب cm³ g^-1 032/0، m² g^-1 18/567 و 5/4) افزایش‌یافته است. همچنین نتایج حاصل از آنالیز زئولیت، حفظ ساختار و میزان بلورینگی طی فرآیند اصلاح زئولیت را اثبات می­کند. اثر اصلاح زئولیت به ویژه تغییرات اسیدیته، مساحت سطح ویژه و حجم مزوحفرات بر فعالیت کاتالیست­های NiMo/Zeolite+Al₂O₃ مورد ارزیابی قرار گرفت. افزایش اسیدیته و بهبود ویژگی‌های فیزیکی- شیمیایی زئولیت­ اصلاح شده، موجب افزایش عملکرد کاتالیست در فرآیند گوگردزدایی هیدروژنی گازوئیل(Conversion =90%) شده است.. بهبود فعالیت کاتالیست­ها را می‌توان به اثر مثبت زئولیت­ها بر توزیع سایت­های فلزی، مساحت سطح ویژه، اسیدیته و اندازه­ی مطلوب حفرات کاتالیست نسبت داد.

چکیده موضوع تحقیق: در ده­های اخیر روش­های بهینه‌سازی مبتنی بر پدیده­های طبیعی به دلیل عدم نیاز به انجام محاسبات سنگین ریاضی، عدم وابستگی به نقاط انتخابی اولیه و قابلیت بهینه­سازی نسبت به سایر روش­ها، در زمینه بهینه­سازی ترکیبی جایگاه ویژه­ای پیدا کرده­ است. علاوه بر این شبکه عصبی مصنوعی به‌عنوان یکی از ابزار قدرتمند هوش مصنوعی در شبیه­سازی فرایندها به‌کار برده می­شود. به­کارگیری شبکه عصبی برای مدل­سازی فرایند آلکیلاسیون متاکروزل با ایزوپروپانول و روش فرا ابتکاری در به دست آوردن شرایط بهینه برای کاتالیست و واکنش می­تواند گام موثری، در جهت انجام فرایند با بازده بالا فراهم ­سازد.
روش تحقیق: در این پژوهش شبکه عصبی برای پیش­بینی فرایند آلکیلاسیون متاکروزل با ایزوپروپانول و الگوریتم کلونی زنبورهای عسل به منظور بهینه‌سازی بازده فرایند به کار گرفته شد. شبکه عصبی طراحی شده دارای 5 نرون در لایه پنهان می­باشد. به منظور بررسی عملکرد الگوریتم پیشنهادی، شبکه عصبی مصنوعی برای پیش بینی تبدیل متاکروزل و گزینش پذیری آن به تیمول در فرایند آلکیلاسیون متاکروزل با ایزوپروپانول 120 داده استفاده شد. در این فرایند،‌ سرعت فضایی (WHSV)، فشار و دما، به‌عنوان متغیرهای ورودی و تبدیل متاکروزل و گزینش پذیری تیمول به‌عنوان متغیرهای خروجی شبکه عصبی در نظر گرفته شده است.
نتایج اصلی: سیستم شبیه­سازی طراحی شده با ضریب رگرسیون (R²) بالاتر از %97.5،‌ نشان‌دهنده دقت بالای شبکه عصبی طراحی شده برای این فرایند می­باشد. میزان بیشینه بازده این فرایند با استفاده از الگوریتم کلونی زنبورهای عسل 28.9% )با متغیرهای قابل تنظیم h^-10.062 WHSV=، فشار bar1.5 و دمای ^˚C 300( حاصل شد. هم­چنین برای دستیابی به کارایی بهتر الگوریتم بهینه سازی، مقادیر مطلوب ضریب شتاب و جمعیت زنبورها با آزمون سعی و خطا 100 و 10حاصل شد.

چکیده تبدیل گاز گلخانه­ای دی­اکسیدکربن به مواد شیمیایی با ارزش افزوده که به عنوان تکنولوژی سوخت‏های خورشیدی شناخته شده است به دلیل داشتن پتانسیل رفع همزمان مشکل گرمایش جهانی و محدودیت منابع انرژی، از آغاز قرن بیست ویکم توجه زیادی را به خود جلب کرده است. در همین راستا، در پژوهش حاضر فوتوکاتالیست دی­اکسیدتیتانیوم (TiO₂) اصلاح شده با بیسموت و مس(CuBiT)، با استفاده از روش سل ژل و تلقیح مرطوب تهیه شده و به عنوان کاتالیزور در تبدیل فوتوکاتالیستی دی­­اکسیدکربن به متان تجدیدپذیر ارزیابی گردید. نتایج آنالیز­های پراش پرتو ایکس (XRD)، تصاویر میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی (FESEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) صحت ساخت نانوذرات TiO₂ با اندازه کریستال­های حدود 20 نانومتر را تایید نمودند که با افزودن بیسموت به ساختار آن، اندازه ذرات کوچکتر شدند. همچنین، به کمک آنالیز­ های طیف سنجی انرژی پرتو ایکس (EDX) و آنالیز پراکندگی عناصر (Elemental mapping) مشخص شد که بیسموت و مس به طور یکنواخت در ساختار نانوذرات وارد شده­اند. آنالیز طیف سنجی بازتاب پخشی (DRS) نیز کوچکتر شدن گاف انرژی را در نمونه های حاوی بیسموت و مس نشان داد که موجب جذب نور در ناحیه مرئی می­شود. بعلاوه، نتایج آنالیز طیف سنجی فوتولومینسانس (PL) نیز کاهش چشمگیر نرخ بازترکیبی الکترون و حفره ها را در نانوکامپوزیت تهیه شده نشان می­دهد. نتایج آزمایش­های احیای دی­اکسیدکربن مشخص کرد که واردکردن 3 درصد وزنی بیسموت و 1.5 درصد وزنی از مس در ساختار TiO₂ میزان تولید متان را نسبت به TiO₂ خالص تا 6.3 برابر افزایش خواهد یافت. این فعالیت فوق­العاده در تولید متان را می­توان به توانایی ترکیبات بیسموت در جذب و فعال­سازی مولکول‏های دی­اکسیدکربن و جداشدن موثر حاملان بار که به وسیله مس ایجاد شده است، نسبت داد. مزید بر موارد مذکور، کوچک­تر شدن اندازه ذرات در کنار افزایش سطح ویژه کاتالیست نیز نقش مثبت قابل توجی در بهبود سرعت احیای دی­اکسیدکربن داشته است.

چکیده در سال‌های اخیر به دلیل توجه افکار عمومی به مسئله محیط‌زیست از طرفی و قوانین سخت‌گیرانه وضع‌شده برای حفاظت از محیط‌زیست از طرف دیگر، موجب شده است که روش‌های دوست‌دار محیط برای تولید نانوذرات مورد توجه قرار گیرند. از این‌رو در تحقیق پیش رو نانوذارت یک اکسید ترکیبی شامل سریم و زیرکونیم (Ce_x-Zr_1-xO₂) در محیط آب فوق‌بحرانی تولید شدند. نانوذرات تولیدشده به‌کمک آزمون‌های مختلف نظیر پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف‌سنجی فروسرخ با تبدیل فوریه (FTIR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج به‌دست‌آمده از این آزمون‌ها نشان داد که نانوذراتی ریز با متوسط اندازه nm3±13، با درجه بلورینگی بالا و توزیع اندازه ذرات و سطح ویژه مناسب با روش آب فوق‌بحرانی تولید شده است. همچنین با استفاده از آزمون کاهش برنامه‌ریزی‌شده‌ دمایی توسط هیدروژن (H₂-TPR) ظرفیت ذخیره‌سازی اکسیژن بالایی در حدود mmol O₂/g 25/1 تخمین زده شد. با توجه به این نتایج، نانوذرات به‌دست‌آمده می‌تواند گزینه مناسبی برای کاتالیست فرآیندهای اکسیداسیون و همچنین کاتالیست سه‌گانه مورداستفاده جهت کاهش آلایندگی گازهای خروجی از اگزوز خودروها باشد.

چکیده در این تحقیق، به منظور تهیه­ نانو کاتالیست HZSM-5 از سنتر سونوشیمیایی استفاده شده است. مهمترین متغیر­های موثر در فرآیند فراصوت شامل توان فراصوت، زمان تابش دهی و دمای محلول بررسی شد. برای بررسی تاثیر برهم کنش متغیر­ها بر روی بلورینگی نسبی و اندازه متوسط کریستال از روش طراحی مرکب مرکزی استفاده شد. نتایج نشان داد که با افزایش توان فراصوت، زمان تابش و دمای صوت­دهی، میزان بلورینگی نسبی، افزایش و اندازه کریستال، کاهش پیدا می­کند. حداکثر بلورینگی نسبی و حداقل اندازه متوسط کریستال­ها به ترتیب برابر با 51/55 درصد و nm 37/62 تحت شرایط بهینه­ی توان فراصوت برابر با W 231، زمان تابش دهی min 18/21 و دمای محلول°C 68/42 به دست آمد. نتایج نشان می­دهد که روش سونوشیمیایی به شکل قابل توجهی بلورینگی نسبی را افزایش و اندازه­ی کریستال­های کاتالیست را در زمان­های سنتز کوتاه­تر، کاهش داده است. روش هیدروترمال، کاتالیستی با بلورینگی کامل و اندازه متوسط کریستالی nm 893 در min 120 و h 48 کریستالیزاسیون تولید می­کند، در حالی که کاتالیست سنتز شده به روش فراصوت، با صوت دهی در حدود min 21 و حدود h 4 کریستالیزاسیون دارای 51/55 درصد بلورینگی و اندازه متوسط کریستالی nm 37/62 می­باشد. از سوی دیگر، هیچگونه فاز HZSM-5 در روش هیدروترمال با زمان پیرسازی 120 دقیقه و h 4 کریستالیزاسیون در اتوکلاو تشکیل نمی شود. نتایج این تحقیق نشان می­دهد که با استفاده از روش فراصوت به جای استفاده از مرحله پیرسازی می توان نانوکاتالیست با کریستال کوچکتر، بلورینگی و سطح بالاتر در مدت زمان کریستالیزاسیون کمتر به دست آورد.

چکیده هیدروژن زدایی از آلکان به جهت تولید آلکن یک فرایند کلیدی و مهم در صنایع پتروشیمی است. پروپیلن درواقع واسطه تولید بسیاری از پلیمرهای صنعتی به شمار می‌رود. در تحقیق پیشرو از CO2 به‌عنوان اکسنده برای تولید پروپیلن از روش هیدروژن زدایی اکسایشی استفاده گردید. نتایج به‌دست‌آمده با تحلیل‌های XRD، Raman، TEM،BET موردمطالعه قرار گرفت. آزمون‌های رامان و XRD وجود فاز آناتاز، تشکیل نانولوله‌های تیتانیا و پخش مناسب گونه های فعال وانادیوم را نشان دادند. آزمون TEM، ساختار نانولوله‌ای پایه و عدم وجود ناخالصی در آن را تائید کرد. کاتالیست وانادیم به روش تلقیح مرطوب با 5 درصد وزنی از اکسید وانادیم بر پایه‌ی نانولوله‌ی تیتانیا تهیه شد. حضور سیلیسیم در ساختار نانولوله تیتانیوم موجب افزایش پایداری حرارتی کاتالیست گردید. کاتالیست حاوی 5 درصد وزنی وانادیم و سیلیسیم توانست به درصد تبدیل %31/28 و گزینش پذیری پروپیلن برابر با 51% در دمای oC 550 دست‌ یابد. این بهبودی و راندمان بالا می‌تواند به خاطر سطح ویژه بالاتر و پخش بهتر وانادیم بر روی نمونه با پایه تیتانیای اصلاح‌شده باشد.