پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر

چکیده این مقاله مروری به بررسی پیشرفت‌های اخیر در زمینه بهبود خواص مکانیکی، حرارتی، الکتریکی و ضدخوردگی رزین اپوکسی از طریق افزودن نانوذرات اکسیدروی اصلاح‌شده می‌پردازد. هدف از این مرور، تبیین نقش نوع عامل اصلاح سطحی و درصد وزنی نانوذرات در عملکرد نانوکامپوزیت‌های اپوکسی و ارائه دیدی جامع از یافته‌های پژوهش‌های انجام‌شده در این حوزه است. در این مطالعه مروری، منابع علمی و پژوهش‌های تجربی منتشرشده در زمینه نانوکامپوزیت‌های اپوکسی حاوی نانوذرات اکسیدروی مورد بررسی و تحلیل تطبیقی قرار گرفته‌اند. مقالات منتخب بر اساس معیارهایی همچون نوع اصلاح سطح نانوذرات، روش اختلاط و پراکنش، درصد وزنی نانوذرات و اثر آن‌ها بر خواص مکانیکی و حرارتی رزین اپوکسی تحلیل شده‌اند. همچنین، یافته‌های گزارش‌شده در زمینه استفاده از ساختارهای هیبریدی و اثرات هم‌افزایی آن‌ها جمع‌بندی شده‌است. مرور مطالعات نشان داد که توزیع یکنواخت نانوذرات در ماتریس اپوکسی موجب افزایش چسبندگی بین فازها، جلوگیری از تمرکز تنش و رشد ترک‌ها و در نتیجه بهبود استحکام و دوام ساختار می‌شود. نتایج اغلب پژوهش‌ها حاکی از آن است که بارگذاری‌های پایین نانوذرات (در محدوده ۰٫۲۵ تا ۱ درصد وزنی) به پراکندگی بهتر و بهبود خواص مکانیکی منجر می‌شود، درحالی‌که مقادیر بالاتر باعث تجمع ذرات و افت عملکرد مکانیکی می‌شود. همچنین اصلاح سطح نانوذرات با گروه‌های سیلانی یا آمینی موجب افزایش سازگاری با ماتریس پلیمری، بهبود انتقال تنش و پایداری حرارتی بیشتر شده است. علاوه بر این، مطالعات اخیر نشان داده‌اند که ساختارهای هیبریدی نانوکامپوزیت‌ها با ایجاد اثر هم‌افزایی، موجب ارتقای هم‌زمان چندین ویژگی عملکردی می‌شوند. جمع‌بندی نتایج نشان می‌دهد که استفاده از نانوذرات اصلاح‌شده در رزین اپوکسی چشم‌انداز روشنی برای توسعه مواد پیشرفته در صنایع الکترونیک، نوری، دریایی، پزشکی و هوافضا فراهم کرده است.

چکیده موضوع تحقیق: سنتز و تعیین خصوصیات نانوجاذب مغناطیسی عامل‌دار (کبالت- تری‌آمینوپروپیل‌تری‌اتوکسی سیلان- کیتوزان) ، بهینه‌سازی و مدل‌سازی شرایط جذب و تعیین سینتیک حذف مونواتیلن‌گلیکول از نمونه پساب
روش تحقیق: در این تحقیق به‌منظور حذف ماده آلاینده منو‌اتیلن‌گلیکول (Mono Ethylen Glycol, MEG) از پساب، از نانوجاذب مغناطیسی عامل‌دار استفاده شده است. این جاذب از طریق اتصال کیتوزان بر روی سطح نانو ذره مغناطیسی فریت کبالت CoFe2O4 و از طریق حد واسط تری آمینو پروپیل تری اتوکسی سیلان (Aminopropyl Triethoxysilane, APTES) سنتز شد. کیتوزان به‌دلیل داشتن گروه‌های عاملی آمینو و هیدروکسیل، توانایی بالایی در جذب آلاینده‌های آلی مانند منواتیلن‌گلیکول دارد. همچنین استفاده از کیتوزان باعث افزایش سطح تماس و درنتیجه افزایش ظرفیت جاذب می‌شود. خاصیت مغناطیسی فریت‌کبالت نیز منجر به جداسازی آسان جاذب از نمونه پساب با ایجاد میدان مغناطیسی خارجی می‌شود. خصوصیات جاذب سنتز شده، با روش‌های طیف‌سنج فروسرخ تبدیل فوریه (Fourier Transform Infrared ,FTIR) آزمون مغناطیس‌سنج نمونه ارتعاشی ((Vibrating Sample Magnetometer, VSM، تحلیل وزن‌سنجی حرارتی (Thermogravimetric Analysis, TGA) و میکروسکوپ الکترونی روبشی(Scanning Electron Microscope, SEM)  بررسی شد. همچنین شرایط بهینه جذب از جمله میزان pH، زمان اشباع شدن جاذب و بازیابی جاذب ازطریق چرخه‌ی جذب و دفع تعیین گردید.
نتایج اصلی: مقدار pH بهینه جذب گلیکول از نمونه پساب توسط نانوجاذب مغناطیسی عامل‌دار برابر 6 و مدت‌زمان تماس برای تعادل ظاهری جاذب برابر 5  دقیقه تعیین شد که این زمان کوتاه جذب بیانگر در دسترس بودن مکان‌های جاذب برای گلیکول است. همچنین تغییر ظرفیت جذب پس از 10 مرحله چرخه جذب و دفع، کمتر از 21 درصد به ‌دست آمد که نشان‌دهنده قابلیت بازیابی بالای جاذب و صرفه اقتصادی آن است. داده‌های سینتیک جذب توسط سه مدل سینتیکی شبه مرتبه اول(Pseudo-first-order)، شبه مرتبه دوم(Pseudo-second-order) و نفوذ بین‌مولکولی (Intra-particle Diffusion) بررسی شد. باتوجه ‌به بالاتر بودن ضریب تصحیح (Correlation Coefficient) در مدل شبه مرتبه دوم (0.9951 =R2) می‌توان پی برد که جذب گلیکول بر روی جاذب سنتزشده با این مدل بیشترین انطباق را دارد.

چکیده موضوع تحقیق: خطوط لوله انتقال نفت و گاز جزء شریان‌های حیاتی انتقال انرژی به شمار می‌روند که در معرض تهدیدات متعددی قرار دارند. پدیده‌های طبیعی نظیر زمین‌لرزه و سیلاب و نیز خطاهای انسانی مانند حفاری‌های ناایمن و مشکلات عملیاتی، از مهم‌ترین عوامل بروز نشتی و اختلال در عملکرد این خطوط انتقال هستند. از یک رشته خط لوله ۱۶ اینچ به طول 33 کیلومتر برای انتقال 75 هزار بشکه در روز نفت خام از مرکز جمع‌آوری میدان منصوری به ایستگاه پمپاژ بوستر اهواز استفاده می‌شود. در این مطالعه افت فشار خط لوله و میزان سیال رهاشده در محیط‌زیست در اثر رخداد نشتی با ابعاد مختلف از طریق شبیه‌سازی حالت گذار سیال محاسبه شده است.
روش تحقیق: شبیه‌سازی حالت گذار جریان چندفازی به کمک شبیه‌ساز OLGA انجام می‌شود. برای ساخت مدل اولیه، از داده‌های عملیاتی و تجربی تولید استفاده شده است به‌نحوی‌که در مدل هیدرولیکی اولیه ساخته‌شده برای خط لوله، با اصلاح عامل‌هایی نظیر زبری سطح داخلی لوله، گرانروی سیال و نسبت گاز به نفت (GOR)، مدل ساخته‌شده اعتبارسنجی شده تا کمترین انحراف را از شرایط عملیاتی داشته باشد. سپس از این مدل اعتبار سنجی شده برای پیش‌بینی میزان افت فشار و دبی نشت سیال بهره گرفته شده است. از نتایج مدل‌سازی انجام‌شده در این مطالعه می‌توان در طراحی سامانه‌های تشخیص و هشداردهنده نشت از قبیل مدل‌های حالت گذار مبتنی بر واقعیت (Real-Time Transient Models: RTTM)، استفاده کرد.
نتایج اصلی: بر اساس نتایج حاصل از این مطالعه، در صورت رخداد نشتی با قطرهای 1 سانتیمتر، 10 سانتیمتر و شکستگی کامل خط، نرخ افت فشار ابتدای خط 0.0001 bar/sec، 0.06-0.28 bar/sec و 0.25-5 bar/sec خواهد بود که این مقادیر در مدلهای RTTM نقش اساسی در زمان بسته شدن خودکار خط را خواهند داشت.

چکیده چکیده
موضوع تحقیق: یکی از مشکلات معمول در خطوط انتقال گاز طبیعی گرفتگی و ایجاد افت فشار در لوله‌های انتقال گاز به علت تشکیل هیدرات‌های گازی است. هیدرات‌های گازی، ترکیبات بلوری پایداری هستند که از تماس مولکول‌های آب با برخی از مولکول‌های گازی با اندازه مناسب و تحت شرایط ترمودینامیکی مناسب (دمای پایین و فشار بالا) تشکیل می‌شوند. این ترکیبات از دو دیدگاه ترمودینامیکی و سینتیکی مطالعه می‌شوند. با وجود مطالعات فراوانی که در بخش ترمودینامیکی هیدرات صورت گرفته، سینتیک هیدرات‌ها نیازمند بررسی‌های بیشتری است.
روش تحقیق: بدین منظور برای تعیین شرایط تعادلی هیدرات گاز طبیعی، 5 آزمایش مختلف با نمونه گاز طبیعی پالایشگاه گاز و گاز‌مایع 1300 در محدوده دمایی 285/5، 281/5، 276/21 ، 275/59، 273/92 کلوین(K) و  فشار 41/1 ،28/2، 18/84 ، 13/4 ، 11/5بار(bar) در راکتوری به روش حجم ثابت انجام شد.
نتایج اصلی: بر اساس داده‌های آزمایشگاهی، ضریب انتقال جرم به‌ترتیب برابر 0/243، 0/159، 0/153، 0/094، 0/131 متر بر ثانیه و همچنین ضریب نفوذ مولکولی برابر 
 10^-9×(4/516) , 10^-9×(4/785 ), 10^-9×( 1/175 ),10^-9×(  847/ 2 ), 10^-9× (1/147), مترمربع  بر ثانیه به‌دست آمد.  این نتایج نشان می‌دهد که با افزایش دمای راکتور)فشار ثابت)، ضریب انتقال جرم کاهش و ضریب نفوذ مولکولی افزایش یافته است، همچنین با  افزایش فشار(دما ثابت)، ضریب انتقال جرم افزایش و ضریب نفوذ مولکولی کاهش یافته است که این مقادیر با معادلات تجربی همخوانی دارد. تحلیل آماری نتایج نشان داد که عامل فشار راکتور اثر بیشتری نسبت به دما بر روی ضریب انتقال جرم دارد. همچنین با بررسی آماری مشاهده شد که دما عامل مؤثرتری بر ضریب نفوذ مولکولی (DAB) گاز طبیعی در آب است.

چکیده The protective coatings and flexible packaging industries play a pivotal role in modern society. They contribute to human health, safety, comfort, and economic progress. Initially, these materials were produced from naturally occurring components; however, they have since evolved into intricate compositions designed to fulfill various performance criteria.  Currently, the majority of these materials are discarded in landfills, and their carbon content cannot be recovered or reused efficiently. In recent years, database statistics show a steady increase in research related to functional coatings, reflecting the growing interest in innovative and sustainable solutions. The global focus on reducing reliance on fossil fuel products and mitigating environmental impacts is accelerating efforts to integrate renewable resources into coating technologies. These technologies utilize bio-based raw materials, including biopolymers and natural oils, as well as biodegradable materials derived from microorganisms, plants, and animals. To address environmental concerns, leading coatings and packaging manufacturers have launched scientific and technical research to improve the sustainability of their products. Ongoing research focuses on the development of bio-derived materials, the adoption of energy-efficient manufacturing processes, the design of long-lasting products, and the use of sustainable and renewable resources. In addition, companies seek financial and competitive advantages through proactive internal initiatives. This highlights the urgent need for a circular economy model that overcomes current limitations in recycling and decomposition technologies. The authors stress the significance of comprehending society's tendency to prioritize and value sustainability, along with the financial and competitive advantages that may result from adopting proactive in-house efforts.

چکیده موضوع تحقیق: ازدیاد برداشت نفت (EOR) یکی از روش‌های کلیدی برای افزایش بازیابی نفت از مخازن است که از فنون شیمیایی، فیزیکی یا حرارتی بهره می‌برد. در میان روش‌های شیمیایی، مایعات یونی (ILs) به‌دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فردشان، از جمله پایداری در شرایط سخت محیطی مانند دما و شوری بالا و قابلیت تنظیم‌پذیری برای شرایط خاص مخزن، به‌عنوان جایگزین‌های بالقوه برای مواد سنتی مانند سطح‌فعال‌ها و پلیمرها مورد توجه قرار گرفته‌اند.
روش تحقیق: مایعات یونی می‌توانند به‌عنوان جایگزین‌های سطح‌فعال‌ها در فرایندهای ازدیاد برداشت نفت عمل کنند، اما نیاز به سنتز و توسعه مناسب دارند. پایداری زیست‌محیطی بالاتر و کاهش مصرف آب از مزایای این مواد نسبت به روش‌های سنتی است. با وجود این، تحقیقات نشان می‌دهد که تأثیر آن‌ها بر عملکرد ازدیاد برداشت نفت نسبتاً محدود است و نیاز به بهینه‌سازی و آزمایش‌های آزمایشگاهی و شبیه‌سازی بیشتری دارد. در این مقاله، با مرور جامع مطالعات پیشین صورت‌گرفته، تحقیقات سال‌های اخیر در مورد کاربرد مایعات یونی در عملیات ازدیاد برداشت نفت، با تمرکز بر ویژگی‌ها، سازوکار‌ها، نتایج تجربی، چالش‌ها و چشم‌اندازهای آینده بررسی شده است.
نتایج اصلی: بررسی نتایج مطالعات اخیر نشان می‌دهد که مایعات یونی می‌توانند کشش بین سطحی آب/نفت را به‌طور قابل‌توجهی کاهش داده و ترشوندگی سنگ مخزن را تغییر دهند که هر دو عامل کلیدی در بهبود جابه‌جایی نفت هستند. به‌عنوان مثال، مایع یونی 1-دسیل-3-متیل‌ایمیدازولیوم تریفلات توانایی کاهش چشمگیر کشش بین‌سطحی را نشان داده است. آزمایش‌ها حاکی از آن است که این مواد می‌توانند تا حدود 30 درصد از نفت اولیه موجود را بیشتر بازیابی کنند. همچنین بسیاری از مایعات یونی میل ترکیبی قوی با آسفالتین دارند و می‌توانند به‌عنوان حلال و عامل پخش‌کننده عمل ‌کنند. این ویژگی به جلوگیری از رسوب آسفالتین و رسوب در چاه و اطراف ناحیه تولیدی آن کمک می‌کند که می‌تواند جریان و تولید نفت را به‌طور قابل‌توجهی بهبود بخشد. مایعات یونی می‌توانند گرانروی نفت خام را کاهش دهند و جریان آن را در مخزن آسان‌تر کرده و گرادیان فشار را کاهش دهند. با این حال، بیشتر مطالعات روی مخازن سنگ‌های شنی انجام شده و تحقیقات در مخازن کربناته محدود است، که نیاز به بررسی‌های بیشتر را برجسته می‌کند.

چکیده موضوع تحقیق: بحران رو‌به‌رشد جهانی آب، نیاز به توسعه و پیشرفت فناوری‌های نمک‌زدایی آب را تشدید کرده است. در این راستا، روش‌های حرارتی نمک‌زدایی مانند تبخیر ناگهانی چندمرحله‌ای (MSF) و تقطیر چندمرحله‌ای (MED)، در مناطقی که منابع آب شور در مجاورت واحدهای پتروشیمی و پالایشگاهی قرار دارند، گزینه‌های مناسبی محسوب می‌شوند. علت این امر، قابلیت این روش‌ها در بهره‌گیری از منابع انرژی حرارتی کم‌کیفیت، نظیر گازهای دودکش حاصل از فرایندهای صنعتی است.
روش تحقیق: این مطالعه به بررسی و مقایسه عملکرد فناوری‌های MSF و MED در سناریوی بازیافت حرارت از گازهای دودکش می‌پردازد. بدین منظور، یک چارچوب مدل‌سازی ریاضی جامع برای هر دو سیستم توسعه داده شده است که شامل معادلات موازنه جرم و انرژی، سازوکارهای انتقال حرارت و شاخص‌های ارزیابی اقتصادی می‌باشد. به‌منظور اطمینان از قابلیت اعتماد و دقت نتایج، مدل‌ها از طریق مقایسه با داده‌های تجربی به‌دست‌آمده از واحدهای صنعتی مختلف اعتبارسنجی شده‌اند.
نتایج اصلی: نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که فناوری MSF در نرخ بازیافت ۵۰ درصد و با استفاده از گازهای دودکش به‌عنوان منبع حرارتی، دارای هزینه تولید آب در حدود 0.8 دلار به ازای هر مترمکعب است، در حالی‌که فناوری MED تحت شرایط مشابه، هزینه کمتری معادل 0.4 دلار به ازای هر مترمکعب را محقق می‌سازد. همچنین، مصرف ویژه انرژی برای MSF حدود 9/15 کیلووات‌ساعت بر مترمکعب و برای MED حدود 11.3 کیلووات‌ساعت بر مترمکعب محاسبه شده است. انتشار گازهای گلخانه‌ای در سیستم MED در همان سطح بازیافت، حدود 41 درصد کمتر از MSF برآورد می‌شود. از منظر زیست‌محیطی، شدت آلایندگی آب تغلیظ‌شده تولیدی در هر دو فناوری عملاً یکسان است. در مجموع، در چارچوب یکپارچه‌سازی بازیافت حرارت گازهای دودکش، فناوری MED به‌دلیل مصرف انرژی کمتر، هزینه بهره‌برداری پایین‌تر، کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و اثرات زیست‌محیطی محدودتر، عملکرد برتری نسبت به MSF از خود نشان می‌دهد. این مطالعه یک چارچوب عددی جامع و اعتبارسنجی‌شده ارائه می‌دهد که می‌تواند مبنایی قابل اتکا برای بهینه‌سازی مبتنی بر شبیه‌سازی سیستم‌های نمک‌زدایی حرارتی با هدف تولید پایدار آب باشد.