چکیده چکیده
موضوع تحقیق: فروشویی زیستی لیتیوم به‌عنوان رویکردی نوآورانه و پایدار برای استخراج این فلز ارزشمند از منابع جامد، شامل کانی‌های معدنی، باتری‌های مستعمل یون‌لیتیومی و سایر پسماندهای الکترونیکی، مورد توجه قرار گرفته است. افزایش تقاضای جهانی برای باتری‌های یون‌لیتیومی، به‌ویژه در تجهیزات الکترونیکی و خودروهای الکتریکی، نیاز به بازیابی منابع لیتیوم را دوچندان کرده است. با توجه به چالش‌های زیست‌محیطی و اقتصادی روش‌های سنتی استخراج، فروشویی زیستی به‌عنوان گزینه‌ای سازگار با محیط‌زیست و مقرون‌به‌صرفه مطرح شده است.
روش تحقیق: این پژوهش بر پایه بررسی جامع منابع علمی و پژوهش‌های انجام‌شده درباره استفاده از ریزاندامگان‌ها در فروشویی زیستی لیتیوم استوار است. در این راستا، ابتدا به بررسی منابع و کاربردهای لیتیوم پرداخته شد. سپس مطالعات انجام‌شده بر فروشویی زیستی باتری‌های یون‌لیتیومی و منابع جامد دیگر و سازوکار ریزاندامگان‌های مرسوم مورد ارزیابی قرار گرفت. در انتها عوامل مختلفی نظیر شرایط محیطی، pH، دما، ترکیب محیط کشت، غلظت دوغاب و زمان فروشویی بر کارایی بازیابی فلز لیتیوم بررسی و اشاره‌ای به روش‌های نوین استفاده از هوش مصنوعی و زیست‌شناسی سامانه‌ای و سنتزی شد.
نتایج اصلی: نتایج نشان دادند فروشویی زیستی نه‌تنها منجر به بازیابی موفق لیتیوم از منابع جامد با کارایی بالا می‌شود، بلکه به‌طور قابل‌توجهی اثرات زیست‌محیطی را کاهش می‌دهد. باتری‌های یون‌لیتیومی می‌توانند به‌عنوان منبعی بسیار غنی و ارزشمند برای استخراج لیتیوم به کار گرفته شوند. استفاده از گونه‌های قارچی نظیر Aspergillus niger و باکتری‌هایی نظیر Acidithiobacillus ferrooxidans می تواند نرخ بازیابی لیتیوم را تا 100% افزایش دهد. مطالعات نشان دادند استفاده از روش‌های مختلف بهینه‌سازی سویه همچون زیست‌شناسی سنتزی و سامانه‌ای و بهینه‌سازی شرایط کشت همچون استفاده از روش‌های نوین هوش مصنوعی می‌تواند محدودیت‌های استفاده از فروشویی زیستی در صنعت را برطرف کند. همین‌طور این مطالعه بر اهمیت فروشویی زیستی در ایجاد اقتصاد چرخشی تأکید داشته و چشم‌اندازی روشن برای کاربرد صنعتی آن در بازیافت پایدار منابع لیتیوم ارائه می‌دهد.

چکیده موضوع تحقیق: تحلیل به‌هنگام به کمک ابزارهای دیجیتال، نیازمند دریافت در لحظه داده‌ها از نقاط مختلف فرایندهای شیمیایی صنعتی است. تأخیرهای زمانی در اندازه‌گیری متغیرهای فرایندی ممکن است عملکرد مؤثر راهبرد‌های کنترلی مختلف، پایداری فرایند و کارایی عملیاتی را تحت تأثیر قرار دهد و در نتیجه تحلیل، استخراج اطلاعات و تبدیل آن به تصمیم‌های قابل اجرا در لحظه را غیرممکن ‌کند. فرایند تولید مونومر وینیل‌استات (VAM) به‌عنوان فرایند پیچیده و غیرخطی در صنایع شیمیایی شناخته می‌شود. در این فرایند ترکیب درصد آب در پایین برج تقطیر آزئوتروپیک، یکی از متغیرهای مهم است که توسط دستگاه کروماتوگرافی گازی (GC) با تأخیر زمانی و هزینه زیاد اندازه‌گیری می‌شود.
روش تحقیق: حسگرهای نرم به‌طور عمده تخمین به‌هنگام متغیرهایی که اندازه‌گیری آن‌ها دشوار یا غیرممکن است را بهبود می‌بخشند. شبکه‌های عصبی به واسطه قابلیت یادگیری الگوهای غیرخطی و سرعت پیش‌بینی مناسب در توسعه حسگرهای نرم نقش مهمی را ایفا می‌کنند. این پژوهش بر روی توسعه حسگر نرم تطبیقی بر اساس مدل شبکه عصبی پیش‌خور برای تخمین به‌هنگام ترکیب درصد آب در پایین برج تقطیر آزئوتروپیک در فرایند VAM متمرکز است.
نتایج اصلی: حسگر نرم ایجاد شده به‌صورت تطبیقی در حضور عیب‌های عملیاتی مختلف به کار گرفته شده است و با خطای MSE=1.1x10^-5، رفتار GC را به صورت لحظه‌ای تخمین می‌زند. می‌توان با حفظ دقت پیش‌بینی در پیاده‌سازی تطبیقی حسگر نرم در حضور تغییرات مختلف فرایندی، سازگاری مؤثر این حسگرها را اثبات کرد. این پژوهش قابلیت حسگرهای نرم را به‌عنوان جایگزینی کارآمد و مقرون‌به‌صرفه برای نظارت به‌هنگام در فرایندهای شیمیایی پیچیده را نشان می‌دهد.

چکیده موضوع تحقیق: در این تحقیق، نانو ذرات هسته-پوسته عامل­دارشده با گلوکزآمین سنتز شد. در ادامه با به‌کارگیری روش­های مشخصه‌یابی، اطمینان از سنتز این نانو ذرات صورت پذیرفت و در نهایت نانو ذرات سنتزی برای اهداف جداسازی فلزات سنگین مورد استفاده قرار گرفت. بدین منظور، نانو ذرات هسته-پوسته مغناطیسی Fe₃O₄@SiO₂ با به‌کارگیری روش­های هم­رسوبی و اشتوبر سنتز شدند. در ادامه نانو ذرات هسته-پوسته با مولکول­های سیانوریک‌کلرید و گلوکزآمین عامل­دار شدند. نانو ذرات عامل­دارشده با مولکول­های گلوکزآمین به‌عنوان جاذبی مؤثر در حذف یون­های فلزی کادمیوم به روش استخراج فاز جامد از محلول­های آبی مورد استفاده قرار گرفتند.
روش تحقیق: ویژگی­های مورفولوژی، اندازه ذرات، خصوصیات ساختاری و رفتار مغناطیسی نانو ذرات در طول مراحل سنتز، با استفاده از روش­های تصویربرداری شامل میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (FE-SEM)، توزیع اندازه ذرات (DLS)، پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف­سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FT-IR)، آزمون توزین حرارتی (TGA)، پراش انرژی پرتو ایکس (EDX) و مغناطیس­سنج نمونه مرتعش (VSM) مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. سپس تأثیر پارامترهای مختلف از قبیل دوز جاذب، زمان تماس بر عملکرد جذبی و pH محلول بر میزان جذب مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. نتایج اصلی: نتایج نشان می­دهد که بیشینه ظرفیت جذب کادمیوم توسط جاذب (mg/g145) زمانی اتفاق می­افتد که از 15 میلی­گرم جاذب در 50 میلی­لیتر محلول (غلظت اولیه mmol/L4/0) در مدت زمان 18 دقیقه و در 7=pH استفاده شود. علاوه بر این نانوجاذب سنتزی قابلیت بازیافت و استفاده مجدد در فرایندهای جذب-واجذب متوالی برای 6 مرتبه با استفاده از مگنت مغناطیسی بدون کاهش جدی در فعالیت را دارد. نانو ذرات هسته-پوسته عامل­دارشده با گلوکزآمین با توجه به ظرفیت بالای جذب و همچنین قابلیت کاربرد در چرخه­های جذب-واجذب متوالی به‌عنوان روشی ایده­ال برای اهداف تصفیه آب و پساب پیشنهاد می­شود

چکیده موضوع تحقیق: در این پژوهش، نانو ذرات Fe₃O₄ با به کارگیری روش هم رسوبی سنتز شدند. سپس نانو ذرات هسته-پوسته Fe₃O₄@SiO₂ با استفاده از روش اشتوبر و معرف تتراتوکسی‌سیلان به‌ عنوان منبع سیلیکا سنتز شد. سپس نانو ذرات هسته-پوسته با مولکول­های تئوفیلین عامل دار شد. در نهایت، از این نانو ذرات به ‌عنوان جاذب برای حذف یون­های نیکل از محلول­های آبی به روش استخراج فاز جامد استفاده شد.
روش تحقیق: بررسی و مطالعه ساختاری، بلوری، پایداری حرارتی، مغناطیسی، مورفولوژی و اندازه نانو ذرات با استفاده از آزمون‌های پراش پرتو ایکس، طیف­سنجی فروسرخ تبدیل فوریه، توزین حرارتی، مغناطیس­سنج نمونه ارتعاشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام گرفت. در ادامه با اطمینان از سنتز نانو ساختار پیشنهادی، پارامترهای کلیدی موثر بر استخراج فاز جامد بهینه سازی شد. بدین منظور، مقادیر مختلف جاذب، زمان تماس جاذب، pH و غلظت اولیه یون نیکل بر میزان جذب از محلول­های آبی مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت.
نتایج اصلی: نتایج بررسی­ها نشان می­دهد که استفاده از mg 27 جاذب در mL 75 محلول یون نیکل با غلظت اولیه mmol/L 45/0 منجر به بیشینه ظرفیت جذب %94 و حذف یون نیکل در pH 7 در مدت زمان min 28 و در دمای محیط می­شود. نهایتاً توانایی بازیافت و قابلیت استفاده مجدد نانو جاذب در فرایند جذب-واجذب متوالی با استفاده از مگنت خارجی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت که نتایج حاکی از عملکرد عالی و مؤثر این نانو جاذب در حذف یون نیکل دوظرفیتی از محلول­های آبی است. همچنین نانو جاذب سنتزی قابلیت بازیابی و استفاده مجدد در چرخه­های متوالی جذب-واجذب را بدون کاهش در فعالیت عملکردی دارد.

چکیده موضوع تحقیق: مدلسازی فرایند جذب سطحی تناوب فشار (Pressure Swing Adsorption, PSA) در پتروشیمی کاویان که برای خالص‌سازی هیدروژن استفاده می‌شود.
روش تحقیق: در این تحقیق فرایند PSA و بهینه‌سازی متغیرهای مؤثر بر کیفیت هیدروژن با استفاده از مدلسازی فرایند به روش رانگ کاتا گیل(Rung-kutta gill) با استفاده از نرم‌افزار متلب به‌صورت نوآورانه برای واحد الفین پتروشیمی کاویان برای اولین ‌بار در ایران انجام شد و برای اولین ‌بار بهینه‌سازی فرایندها برای افزایش بهره‌وری تولید شبیه‌سازی شد.
نتایج اصلی: به‏ منظور بررسی اثر فشار برای این فرایند، فشار مرحله جذب از bar 20 تا bar 40 تغییر داده شد. نتایج نشان داد با افزایش فشار از bar 20 تا bar 25 خلوص هیدروژن به اندازه %0.53 افزایش و سپس با افزایش بیشتر فشار تا 40 بار به میزان %0.29 کاهش یافته است. تغییرات فشار بر روی بازیابی و بهره‏ وری هیدروژن نیز تأثیرگذار بود؛ به‌طوری که افزایش فشار از 20 تا 40 بار منجر به کاهش 51.27 درصدی بازیابی هیدروژن و کاهش 51.28 درصدی بهره ‏وری هیدروژن شد. براساس نتایج شبیه‌سازی، در صورتی که خلوص بالای هیدروژن مدنظر باشد فشار بهینه، 25 بار تعیین شد. اما در صورتی که بازیابی و بهره‏ وری اهمیت داشته باشد بهتر است فشار تا حد امکان پایین باشد زیرا افزایش %0.53 درصدی خلوص هیدروژن با افزایش فشار به معنای کاهش تولید هیدروژن به میزان حدوداً 5 تن به ازای هر تن جاذب در سال است. به ‏منظور اعتبارسنجی مدل، نتایج حاصل از مدل‏سازی با داده‏های صنعتی مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج حاصل از این مقایسه نشان می‏ دهد میزان خطا بین نتایج حاصل از مدل‏سازی با داده‏های صنعتی بسیار جزیی و حدود یک درصد است.

چکیده موضوع تحقیق: امروزه در تولید الیاف مصنوعی برای ایجاد کاربردها و خواص متنوع، از شکل سطح مقطع‌های عرضی مختلف رشته‌ساز استفاده می‌شود. در این پژوهش تأثیر شکل سطح مقطع عرضی نخ چندرشته­ای بر خواص فیزیکی و موجی نخ ذوب­ریسی و تکسچره شده به روش تاب‌مجازی اصطکاکی با شکل سطح ‌مقطع عرضی دایروی و مستطیلی بررسی شده است.
روش تحقیق: نخ‌های چندرشته‌ای نیمه‌آرایش‌یافته (POY)(Partially Oriented Yarns)  توسط دستگاه ذوب‌ریسی صنعتی و نخ‌های کشیده-تکسچره شده(Drawn Textured Yarns) (DTY)  به‌روش تاب‌مجازی اصطکاکی توسط دستگاه تکسچرایزینگ صنعتی در شرایط یکسان تولید شدند. برای نخ‌های POY با دو سطح ‌مقطع عرضی دایروی و مستطیلی، شکل مقطع عرضی نخ‌ها، چگالی ‌خطی، جمع‌شدگی حرارتی، میزان بلورینگی و خواص کششی (استحکام، ازدیاد طول تا پارگی و مدول) مورد بررسی قرار گرفت. همچنین برای نخ‌های DTY علاوه بر آزمون‌های مذکور، خواص موجی (جمع‌شدگی موج، مدول موج و پایداری موج)، مقدار جهندگی نخ‌ها و نسبت تنش بعد از تاب‌دهند‌ه به تنش قبل از تاب‌دهند‌ه‌ی اصطکاکی (T2/T1) نیز بررسی شد. به‌علاوه، برای آگاهی از شرایط ساختاری الیاف آزمون پراش پرتو‌ی ایکس برای نمونه‌های DTY انجام شد.
نتایج اصلی: طبق نتایج مشخص شد اختلاف خواص کششی و جمع‌شدگی گرمایی نخ‌های POY برای هر دو سطح مقطع، با وجود معناداری آماری، کم است. درصورتی‌که این اختلاف برای هر دو سطح ‌مقطع دایروی و مستطیلی در نخ‌های DTY بیشتر است. در مقایسه‌ی مقدار جهندگی نخ‌های DTY، نخ با سطح مقطع عرضی مستطیلی مقدار جهندگی بیشتری نسبت به سطح مقطع دایروی نشان داد. به‌علاوه، خواص موجی نخ DTY با سطح مقطع دایروی به‌صورت مشهودی بهتر از سطح ‌مقطع مستطیلی بود که می‌توان علت آن را میزان بلورینگی کمتر نخ DTY با سطح‌ مقطع دایروی نسبت به مستطیلی دانست.