در این پژوهش غشاهای زئولیتی سیلیکالیت-1 (زئولیت بدون آلومینیوم از خانواده mfi) و zsm-5 بر روی پایه های آلفا آلومینا با استفاده از دو روش مستقیم و رشد ثانویه سنتز شدند. برای سنتز غشاهای سیلیکالیت-1 به روش مستقیم، پایه ها در محلول شفاف قرار گرفتند و تحت شرایط هیدروترمال لایه ای از زئولیت بر روی پایه ها تشکیل شد. در این حالت غشاهایی با یک، دو و سه بار تکرار مرحله سنتز هیدروترمال تهیه شدند. غشاء تهیه شده با دو بار تکرار مرحله سنتز هیدروترمال در بین غشاهای تهیه شده به روش مستقیم از کارآیی بهتری در خصوص تراوش پذیری و انتخاب گری ایده آل گازها برخوردار بود. برای ساخت غشاهای zsm-5 و سیلیکالیت-1 به روش رشد ثانویه، ابتدا نانو زئولیت هایی در اندازه متوسط nm 45 از یک محلول شفاف سنتز شد. به کمک محلول کلوئیدی از نانو ذرات زئولیتی بدست آمده، پایه های آلومینا جوانه نشانی گردید. سپس پایه های جوانه نشانی شده، در محلول رقیق قرار گرفت و کریستال های روی سطح آن ها رشد نمود تا یک فیلم یکنواخت حاصل شد. در این قسمت غشاهای زئولیتیzsm-5 با میزان متفاوت از منبع آلومینیوم و زمان های مختلف سنتز و غشاهای سیلیکالیت-1 با تغییر زمان سنتز تهیه شدند. اثر این تغییرات بر روی پوشش تشکیل شده بر سطح غشاها به وسیله تصاویر sem گرفته شده، بررسی شد. غشاها و پودر سنتز شده، جهت تعیین مشخصات ساختاری توسط آنالیزهای xrd ،dsc، edx وtga بررسی شدند. به منظور اطلاع از ابعاد پودر سنتز شده تصویر tem کریستال های زئولیت سیلیکالیت-1 تهیه شد. غشاهای سنتز شده جهت بررسی ضخامت فیلم زئولیتی تشکیل شده توسط دستگاه sem مورد مطالعه قرار گرفتند. عملکرد غشاها توسط آزمایشات تراوش پذیری و با خوراک های گازی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. میزان تراوایی گاز خالص برای بهترین غشاء ساخته شده جهت گازهای co2، n2 و ch4 به ترتیب 7-10×8/4، 7-10×91/0 و 7-10×4/1 به دست آمد.

در این تحقیق، نانوذرات مزوپروسmcm-41 با استفاده از تترا اتوکسی سیلان (teos) به عنوان منبع سیلیکا و ستیل تری متیل آمونیوم برمید (ctab) به عنوان عامل ساختار دهنده، ساخته شدند. سطح نانوذرات مزوپروس mcm-41به منظور توزیع بهینه آنها در ماتریس پلیمر پلی سولفون و همچنین سازگاری مناسب بین آنها و شبکه پلیمر توسط دو ماده tmcsو aptesتحت عملیات اصلاحی قرار گرفت. حذف ماده فعال سطحی(ctab)نمونه ی اصلاح نشده توسط کلسیناسیون و حذف این ماده در نمونه های اصلاح شده توسط عملیات استخراج صورت پذیرفت. تعیین مشخصات ذرات ساخته شده توسط چندین روش شاملxrd، tem، آنالیز اندازه ذرات، جذب نیتروژن و tga انجام شد. سه گروه غشا توسط این سه نوع نانو ذرات، اصلاح نشده کلسینه شده، اصلاح شده با tmcs و اصلاح شده با aptes با درصد های وزنی 10، 20 و40 از mcm-41 در ماتریس پلیمرpsf ساخته شدند. sem و tga به ترتیب به منظور بررسی کیفیت پوشش دهی و همچنین پایداری حرارتی نانو ذرات مورد استفاده قرار گرفتند. تست های تراوایی گازها به منظور تعیین کارایی غشاهای سنتز شده به کار گرفته شدند و افزایش تراوایی را برای تمامی غشاهای تست شده در قیاس با psfخالص نشان دادند. پلیمرpdms برای پوشش دهی نقایص ممکنه در سطح غشاهای نانوکامپوزیت سنتز شده، به کار رفت. بعد از پوشش دهی سطح غشاء، sem و تست های تراوایی دوباره به منظور بررسی کارایی غشا به کار گرفته شدند. تست های تراوایی پس از پوشش-دهی کاهش نسبی را در تراوایی گازها و همچنین افزایش انتخاب-پذیری co2/ch4 و o2/n2 را برای نمونه های اصلاح شده نشان دادند. اما با وجود این کاهش نسبی در تراوایی غشاهای پوشش دهی شده نسبت به غشاهای بدون پوشش، غشاهای پوشش دهی شده دارای تراوایی و همچنین انتخاب پذیری بالاتری برای گازهای ذکر شده،نسبت به غشای پلی سولفون خالص می باشند.

با افزایش دمای خوراک گاز اسیدی? دمای کوره واکنش کاهش یافته است. حالت بهینه دمای بسترهای کاتالیستی? نسبت tail gas و نوع بسترهای کاتالیستی به ترتیب در حالت های حداقل دمای ممکن? نسبت 2.0 و بستر hydrolyzing بدست آمد. وقتی که دبی گاز اسیدی ورودی به کوره واکنش (حاصل از ag splitter) افزایش پیدا کند دمای کوره واکنش تا یک مقدار ماکزیمم افزایش و سپس با شیب های مختلف بسته به غلظت اکسیژن موجود درهوا کاهش پیدا کرده است. هنگامی که کسر دبی گاز اسیدی ورودی به ag splitter افزایش پیدا کرد دمای کوره واکنش درهر سه غلظت اکسیژن تا یک مقدار ماکزیمم افزایش و سپس کاهش پیدا کرد. در حالی که اگر سه پارامتر(غلظت h2s? نسبت h2s/co2 و دبی هوا (دیگر افزایش پیدا کنند دمای کوره واکنش به طور یکسره افزایش پیدا می کند. البته این افزایش بسته به غلظت اکسیژن دارای شیب های مختلف است. اما با افزایش دمای خوراک گاز اسیدی? دمای کوره واکنش کاهش پیدا می کند. اگر نسبت h2s/so2 موجود در tail gas? دما و نوع بسترهای کاتالیستی به ترتیب ?2.0 حداقل دمای ممکن و نوع hydrolyzing باشند حداکثر میزان بازیافت گوگرد حاصل شده است. با این بهبودسازی ها میزان بازیافت گوگرد از 96.67% تا 98.67% افزایش یافته است. ماکزیمم میزان بازیافت گوگرد حاصل شده مطابق با نسبت های مختلف h2s/co2 برابر با 98.58% (21% مولی اکسیژن)? 98.64% (50% مولی اکسیژن) و 98.66% (85% مولی اکسیژن) می باشد. به علاوه با افزایش کسر گاز خروجی از ag splitter? میزان بازیافت گوگرد تا یک مقدار مینیمم کاهش و سپس با شیب های مختلف افزایش پیدا می کند. اگر 70-80% دبی گاز اسیدی وارد کوره واکنش شود میزان بازیافت گوگرد بهینه تری نسبت به سایر دبی ها حاصل می شود. در غلظت 30% مولی h2s? میزان بازیافت گوگرد به طور یکسره افزایش پیدا می کند در حالی که در غلظت های 50 و 90 درصد مولی h2s میزان بازیافت گوگرد تا یک مقدار ماکزیمم افزایش و سپس با شیب تند کاهش پیدا کرده است.

استفاده از گاز طبیعی در نتیجه افزایش مستمر قیمت نفت، نیاز به انرژی های متنوع و امن، مسائل زیست محیطی و توسعه تکنولوژی های جدید، به عنوان یک منبع انرژی جهانی در سالهای اخیر رواج بسیاری یافته است. روشهای گوناگونی برای انتقال گاز طبیعی از حوزه های گاز و نفت به بازارهای مصرف وجود دارد، که شامل روشهایی نظیر خطوط لوله (png)، گاز طبیعی مایع شده (lng)، فناوری گاز متراکم (cng)، فناوری هیدرات گاز طبیعی (ngh) و تبدیل گاز به سوخت مایع (gtl)، می باشند. انتخاب روش مناسب برای انتقال گاز وابسته به انتخاب نوع تکنولوژی، ظرفیت گاز و فاصله مبداء تا مکان انتقال که بر اقتصاد طرح تاثیر گذارند، می باشد. در این پروژه انتقال گاز طبیعی در دبی 450mmscfd از بندر عسلویه در جنوب ایران به بازارهای مصرف در خارج از کشور (صادرات دریایی) توسط تکنولوژی هایlng, gtl, cng, png و nghمورد بررسی و مقایسه اقتصادی قرار گرفته است. بدین منظور ابتدا اطلاعات کامل مرتبط با هر یک از روش های انتقال گاز طبیعی جمع آوری شده اند. سپس جهت انجام مطالعات، فلوشیت فرآیندهای مورد نیاز برای تبدیل گاز طبیعی به محصول مطلوب ابتدا شبیه سازی و سپس طراحی شده اند و در انتها با استفاده از یک مدل اقتصادی هزینه های مرتبط با تولید و انتقال در هر یک از روشها به صورت تابعی از فاصله (40000، 6000، 8000، km10000) برآورد شده اند. نتایج حاصل از این مطالعات نشان می دهد برای فواصل کمتر از km3500 روش cng و png، بین km3500 و km5500 روش png، بین km5500 و km7500 روش lng و بیشتر از km7500 روش gtl از نظر اقتصادی کمترین هزینه های سرمایه گذاری و عملیاتی را دارند. همچنن به ترتیب برای فواصل بیشتر از 9000 و km1000 انتقال به روش ngh به ترتیب نسبت به روش های cng و png مناسب تر می باشد. قابل ذکر است رتبه های بعدی مناسب از لحاظ اقتصادی در هر یک از محدوده های انتقال، بین دیگر روش ها با تغییر فاصله انتقال جا به جا می شوند.

در این تحقیق یک مدل ریاضی از عملکرد راکتور غشائی لوله ای برای دی هیدروژناسیون سیکلوهگزان که در آن غشاء زئولیتی fau به کار رفته نشان داده شده است. سه نوع راکتور بستر ثابت، غشائی و هیبریدی در این تحقیق مطرح شده و عملکرد راکتورها در شرایط تبدیل سیکلوهگزان به محصول، مورد مطالعه قرار گرفته است. مشاهده شدکه میزان تبدیل راکتور غشایی بیشتر از راکتور هیبریدی و راکتور هیبریدی بیشتر از راکتور بسترثابت است. مطالعه شبیه سازی برای دو نوع شرایط خوراک، هیدروژن دار و بدون هیدروژن انجام شده است. تاثیرات جداسازی و افزودن هیدورژن به خوراک، تغییرات سرعت جریان گاز جاروب کننده و نسبت رقیق سازی در تبدیل سیکلوهگزان به تفصیل مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد حداکثر افزایش درصد تبدیل سیکلوهگزان درمقایسه با راکتوربستر ثابت، درراکتور غشایی دردمایk466 و درراکتورهیبریدی دردمایk481 می باشد و مقدار بهینه برای سرعت جریان گاز جاروب کننده (mol/s) 5-10× 5 /4 مشخص شد همچنین مشاهده شدکه میزان تبدیل بستگی کامل با جداسازی و افزودن هیدروژن به خوراک دارد و رقیق سازی خوراک با گاز بی اثر سبب افزایش درصد تبدیل می شود.

دراین تحقیق، تاثیر نانوذرات mgo و افزایش آن بر ساختار، تراوایی و انتخاب پذیری غشاء پلی سولفون مورد بررسی قرار گرفته است. غشاهای نانوکامپوزیت به روش اختلاط محلولی ساخته شدند. توزیع یکنواخت نانوذرات ازمهمترین پارامترهای تاثیرگذار بر عملکرد و مورفولوژی غشای نانوکامپوزیت است. تغییرات مورفولوژی و ساختار شبکه ی پلیمر، توزیع نانو ذرات و توده های تشکیل شده در شبکه ی پلیمر توسط آنالیز sem نشان داده شده است. پیوندهای موجود در غشاهای تهیه شده، با روش طیف سنجی تبدیل فوریه ی مادون قرمز (ftir) مورد ارزیابی قرار گرفتند. همچنین توسط روش حرارتی وزن سنجی(tga) و گرما سنجی دیفرانسیلی (dsc)، تغییرات وزنی نمونه های غشایی نسبت به دما و نحوه ی تغییرات دمای گذار شیشه ای (tg) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. نتایج حاصل از ارزیابی غشاها نشان داد که اضافه کردن نانوذرات mgo به ساختار غشای پلیمری سبب افزایش تراوایی غشای نانوکامپوزیت برای گازهای هیدروژن، متان ? دی اکسید کربن و نیتروژن می گردد به عنوان مثال تراوایی گازهای h2 و ch4 به ترتیب از 10/81 و 0/22 بارر در غشای پلی سولفون خالص به 16/41 و 0/72 بارر در غشای حاوی 30% وزنی نانوذرات افزایش می یابد. درعین حال انتخاب پذیری غشاها روند کاهشی دارد بطوریکه انتخاب پذیری h2/n2 و co2/ch4 به ترتیب از 41/57 و 26/04 در غشای پلیمری خالص به 20/25 و 12/8 در غشای شامل 30% وزنی نانوذرات کاهش می یابد. علت این امر را می توان به خاطر ایجاد حجم خالی اضافی و حفرات غیرانتخابی درساختار غشای نانوکامپوزیت دانست.

در این پروژه نانو ذرات (uop zeolitic material- five) uzm-5 با استفاده از ترکیب دو ماده تشکیل دهنده ساختار، سنتز شد و به منظور تأیید این عملیات آنالیز xrd بر روی نمونه انجام شد. در ادامه به منظور رفع نقایص استفاده از uzm-5 اصلاح نشده، سطح این ذرات توسط ماده اصلاح سطح آمینو پروپیل دی اتوکسی متیل سیلان یا apdems اصلاح شد و به منظور مقایسه با نوع اصلاح نشده آن و تأیید عملیات اصلاح سطح آنالیزهای جذب نیتروژن، اندازه ذرات، وزن سنجی گرمایی (tga)، ftir و آنالیز عنصری انجام گرفت و نتایج مورد انتظار تأیید شد. در تست جذب نیتروژن، با مقایسه نمودارهای جذب نمونه های uzm-5 اصلاح نشده و اصلاح شده مشخص شد که نمونه اصلاح شده مقدار نیتروژن کمتری جذب می کند. با ذرات اصلاح نشده و اصلاح شده uzm-5 و با استفاده از سلولز استات به عنوان پلیمر، غشاهای نانوکامپوزیت با درصدهای وزنی 10، 20 و 30 از نانو ذرات ساخته شد و به منظور مقایسه دو نوع غشا نانوکامپوزیت ساخته شده آنالیزهای tga، ftir، sem و تراوایی گاز بر روی هر دو نوع غشا انجام شد. با بررسی نمودارهای tga مشخص شد که غشاهایی که از ذرات uzm-5 اصلاح شده ساخته می شوند پایداری گرمایی بهتری از خود نشان می دهند. نتایج sem نیز پراکندگی بهتر ذرات uzm-5 اصلاح شده را در شبکه پلیمری نسبت به ذرات uzm-5 اصلاح نشده نشان می دهند. نتایج گاز تراوایی نیز نشان می دهد که تراوایی هر دو نمونه غشاهای نانوکامپوزیت ساخته شده با سلولز استات به عنوان پلیمر و ذرات uzm-5 اصلاح نشده و اصلاح شده از غشا سلولز استات خالص بیشتر است. انتخاب پذیری غشاهای نانوکامپوزیت ساخته شده با ذرات اصلاح نشده uzm-5 از نوع پلیمری خالص آن کمتر است، اما انتخاب پذیری غشاهای نانوکامپوزیتی که از ذرات اصلاح شده uzm-5 ساخته می شوند نسبت به نوع پلیمری خالص آن بیشتر است

هیدروژن گاز با ارزشی در صنعت و پالایشگاه به شمار می رود به طوری که امروزه بیش از گذشته، به احداث واحد های جدید برای تولید آن، نیاز می باشد. بازیابی هیدروژن از جریان off-gas پالایشگاه یکی از ارزان ترین روش های تولید هیدروژن به شمار می رود. این جریان علاوه بر هیدروژن حاوی گاز های متان، اتان، پروپان، بوتان، پنتان و هگزان می باشد. از این رو به یک فرآیند جداسازی جهت حذف ناخالصی ها از این جریان، نیاز می باشد. فرآیند های psa ، غشای پلیمری و جذب با حلال، سه فرآیند معمول برای خالص سازی هیدروژن به حساب می آیند. در فرآیند psa، جریان حاوی هیدروژن با عبور از دو جاذب سیلیکاژل و کربن فعال خالص می شود. در فرآیند غشایی هیدروژن با عبور از غشای پلی ایمیدی خالص می گردد و در فرآیند جذب توسط برج سینی دار، ناخالصی ها تحت شرایط دمایی زیر صفر درجه و فشار خوراک، جذب حلال مایع می شوند در نتیجه هیدروژن خالص به دست می آید. در این تحقیق، بازیابی هیدروژن از off-gas پالایشگاه تهران با استفاده از شبیه سازی فرآیند های psa و جذب با حلال و همچنین مدل سازی و شبیه سازی فرآیند غشای پلیمری، مطالعه شده است. برای شبیه سازی فرآیند psa از نرم افزار aspen adsorption استفاده شد. نتایج نشان داد که در فرآیند psa محصول هیدروژن با خلوص 99/4 درصد و بازیافت هیدروژن 78/9 درصد به دست آمد. در این فرآیند پروفایل خلوص اجزای مختلف در طول بستر جذب مورد بررسی قرار گرفته است. به علاوه، اثر فشار جذب روی خلوص هیدروژن و بازیافت محصول مورد بررسی قرار گرفته است. برای شبیه سازی فرآیند غشایی از نرم افزار acm استفاده شد. با استفاده از شبیه سازی یک مرحله غشای پلی ایمیدی، جریان محصول با خلوص هیدروژن 98/3 درصد و مقدار بازیافت 95 درصد به دست آمد. همچنین پروفایل دبی و جزء مولی در دو سمت تراوا و ناتراوا بررسی شد. سپس اثر فشار خوراک و تراوا و مساحت غشا روی خلوص و مقدار بازیافت هیدروژن تولیدی مطالعه شد. برای شبیه سازی فرآیند جذب با حلال از نرم افزار aspen hysys استفاده شد. در شبیه سازی فرآیند جذب با حلال، از بنزین به عنوان حلال استفاده شده است و محصول هیدروژن با خلوص 95 درصد و مقدار بازیافت 94/2 درصد به دست آمد. همچنین اثر دبی حلال، دما و فشار فرآیند جذب، بر روی خلوص و مقدار بازیافت هیدروژن تولیدی مورد مطالعه قرار گرفت. در نهایت این سه فرآیند به صورت اقتصادی مقایسه شده اند. نتایج اقتصادی نشان می دهد که فرآیند psa با هزینه جداسازی 1/26 دلار به ازای یک کیلوگرم هیدروژن تولیدی از دو فرآیند دیگر اقتصادی تر است. آنالیز حساسیت نشان داد که نرخ کاهش هزینه ها بر حسب تابعی از دبی خوراک، در فرآیند psa بیشتر از دو فرآیند دیگر بوده است. به عبارت دیگر هزینه فرآیند psa حساسیت بیشتری به تغییر دبی داشته است.

فناوری غشایی یکی از روش هایی است که درسال های اخیر به دلیل مصرف انرژی کمتر و اطمینان عملکردی بالاتر و همچنین نیاز به فضا و هزینه اولیه کمتر، از اهمیت ویژه ای برخوردار است و در این میان غشاهای پلیمری بیشتر مورد توجه قرارگرفته اند. در این پژوهش، یک گروه پلی یورتان با قطعه ی نرم شامل پلی تترامتیلن گلایکول (ptmg) با وزن مولکولی 2000 گرم بر مول و قطعه های سخت متفاوت متشکل از هگزامتیلن دی ایزوسیانات (hdi) ، 1و4 بوتان دی ال (bdo) و نسبت 1/1 از 1و4 بوتان دی آمین(bda)/ 1و4 بوتان دی ال (bdo) سنتز شدند. نسبت مولی همه پلی یورتان های سنتز شده از دی ایزوسیانات:زنجیرگسترنده:پلی-ال، 1:2:3 می باشد. نمونه های پلی یورتان ها توسط آزمون هایtga، ftir، sem و xrdمورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده از آزمون هایxrd و ftir نشان داد که بلورینگی و جدایش فازی قطعه نرم و سخت، با افزودن bda در قطعه سخت، افزایش می یابد که ناشی از افزایش اتصالات هیدروژنی گروه های کربونیل یورتانی با گروه های n-h می باشد. آزمون تراوایی غشاهای پلی یورتان و زمینه مختلط پلی یورتان/زئولیت به روش جدایش فازی گرمایی تهیه گردید و مورد ارزیابی تراوایی گازهای خالص متان، اتان و پروپان در دما 30 درجه سلسیوس و فشار ثابت 2بار قرار گرفتند. نتایج تراوایی نشان می دهد که با افزایش گروه دی آمینی در ساختار (مقدارbda در قطعه سخت)، تراوایی و گزینش پذیری گازها افزایش می یابد. تراوایی متان، اتان و پروپان از 13/3، 11/5 و 66/7 در پلی یورتان حاوی نسبت 0/100 از bdo/bda به 59/5، 48/9 و 30/14 بارر در پلی یورتان حاوی نسبت 50/50 از bdo/bda (در قطعه سخت) افزایش می یابدو در نتیجه گزینش پذیری c2h6/ch4 و c3h8/ch4 افزایش می یابد. پس از انتخاب پلیمر مناسب، به منظور بهبود خواص جداسازی تاثیر نوع و مقدار زئولیت بر عملکرد جداسازی گازی، تراوایی غشاهای پلی یورتان- زئولیت 4a و zsm-5 بررسی شد. اثر نانوذرات بر ساختار و نحوه توزیع آن در پلی یورتان ها توسط آزمون های ftirو sem مورد بررسی قرار گرفت که نتایج بیانگر توزیع مناسب در بستر پلیمربود. افزودن ذرات زئولیت 4a در پلی یورتان منجر به اقزایش تراوایی گاز متان و کاهش گزینش پذیری c2h6/ch4 و c3h8/ch4 در هر دو نمونه پلی یورتان شدند. در حالی که ذرات zsm-5 در دو نمونه پلی یورتان منجر به افزایش گزینش پذیری c2h6/ch4و c3h8/ch4 شدند. به طوری که با افزایش درصد زئولیت zsm-5 از 5 تا 20 درصد میزان انتخابگری برای c2h6/ch4 از 84/1 به 21/2 و برای c3h8/ch4 از 91/2 به 634/3 در نمونه پلی-یورتان حاوی bda/bdo افزایش پیدا کرد.

در این پروژه، سنتز و مشخصه یابی زئولیت نانوساختار uzm-5 و اصلاح سطحی آن به وسیله ی محلول های متفاوت از ماده ی فعال سطحی کاتیونی hdtmabr معرفی شد. کارایی زئولیت اصلاح شده uzm-5 (smu) برای حذف نیترات از محلول های آبی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. اثر غلظت محلول های ماده فعال سطحی بر میزان جذب آن روی زئولیت سنتز شده uzm-5 به وسیله آنالیز xrd، ftir، tga و تست جذب/دفع نیتروژن مورد بررسی ومطالعه قرار گرفت. با استفاده از نتایج آنالیز جذب/دفع نیتروژن، میانگین اندازه ی قطر حفره های uzm-5 سنتز شده در حدود nm 83/3 بدست آمد که این امر اجازه می دهد مولکول های ماده ی فعال سطحی به درون حفره ها نفوذ کند همچنین نتیجه های بدست آمده از تست جذب/دفع نیتروژن کاهش شدید در مساحت سطح، حجم کلی حفره ها در نتیجه ی انسداد حفره ها و فواصل بین صفحات زئولیت پس فرایند اصلاح سطحی، مشاهده شد. آنالیز ftir نمونه smu با بیش ترین میزان جذب ماده فعال سطحی نشان داد که نحوه ی اتصال مولکول های جذب شده روی سطح uzm-5 به صورت منظم و trans می باشد. نتایج آنالیز tga نشان داد که جذب ماده ی فعال سطحی روی زئولیت uzm-5 به صورت دولایه است و نیروهای الکترواستاتیکی مکانیسم اصلی جذب ماده ی فعال سطحی روی سطح زئولیت هستند. جذب ناپیوسته ی نیترات بر روی جاذب سنتز شده smu به عنوان تابعی از دما، غلظت اولیه، زمان تماس، غلظت جاذب، ph و وجود آنیون های مزاحم مورد مطالعه قرار گرفت. داده های تعادلی به وسیله ی همدما های لانگمویر، فرندلیچ و دوبینین-رادوسکویچ مطابقت داده شد. بیش ترین میزان ظرفیت جذب نیترات بر روی smu در درجه حرارت k 298 سیستم و محدوده ی غلظت mg/l 140-30 در حدود mg/g 47/22 بدست آمد. نتایج آزمایش های جذب نیترات در زمان های متفاوت نشان داد که مدل سینتیکی شبه درجه دوم به خوبی با داده های آزمایشگاهی مطابقت می کند. پارامترهای ترمودینامیکی متفاوت مانند انرژی استاندارد گیبس، آنتالپی و آنتروپی استاندارد جذب نیترات بر روی smu محاسبه شد و نتایج نشان داد که فرایند جذب نیترات خودبخودی و به طور ذاتی گرماده است. جذب نیترات بر روی smu وابسته به ph و در مجاورت آنیون های دیگر کاهش می-یابد.

در این پایان نامه، سنتز جاذب مزوپور mcm-41 و اصلاح سطح آن به وسیله ی نمک فلزی zncl2 به منظور حذف یون hg(ii) از محلول های آبی انجام شد. سنتز mcm-41 به روش هیدروترمال در حضور اتانول به عنوان حلال و ماده فعال سطحی کمکی و در محیط قلیایی انجام پذیرفت. جاذب معدنی zncl2-mcm-41 به روش پیوند کووالانسی با توزیع مواد در حلال تولوئن و از اندرکنش بین ذره های zncl2 با گروه های سیلانول روی دیواره ی حفره های mcm-41 تهیه شد. تعیین مشخصات این ذره ها با استفاده از آزمایش های جذب نیتروژن، xrd، طیف سنجی ftir، وزن سنجی حرارتی tga و sem انجام شد. سطح فعال mcm-41 بر اساس معادله bet 1-g2m1099 بدست آمد که پس از تثبیت ذره های zncl2 روی سطح mcm-41 این مقدار به 1-g2m602 کاهش یافت. یکی از پارامترهای مهم در بررسی میزان جذب یون جیوه به وسیله ی جاذب معدنی سنتز شده، مقدار zncl2 تثبیت شده روی سطح mcm-41 است که با بررسی مقدارهای متفاوت این نمک فلزی روی mcm-41، بیشترین میزان جذب برای نسبت g mcm-41 1/ zncl2 mmol 4 بدست آمد. هم چنین اثر پارامترهای دما، ph، زمان تماس، غلظت اولیه ی یون جیوه، غلظت جاذب، قدرت یونی و یون های مزاحم روی میزان جذب یون جیوه بررسی گردید. در بین یون های مزاحم، یون cl^- بیش از سایر یون ها بر روی جذب یون جیوه تأثیر گذاشته و میزان جذب آن را شدیدأ کاهش داده است. ایزوترم های جذب لانگ مویر، فروندلیچ و دوبینین-رادوشکوویچ و هم چنین سینتیک جذب یون جیوه نیز بررسی شد. شرایط بهینه برای انجام آزمایش های جذب، دمای ? 20 ، ph برابر با 10 و زمان min 30 به دست آمد. ایزوترم جذب لانگ مویر بهتر از دو ایزوترم دیگر رفتار داده های تجربی را پیش بینی نمود که نشان دهنده ی جذب تک لایه و همگن یون جیوه روی جاذب معدنی سنتز شده بوده است. در شرایط بهینه، بیش ترین ظرفیت جذب یون جیوه با استفاده از ایزوترم جذب لانگ مویر 1-mgg 204 تعیین شد. بررسی سینتیک فرایند نشان داد که جذب یون جیوه روی جاذب zncl2-mcm-41 را مدل شبه مرتبه دوم بهتر از سایر مدل ها پیش بینی نموده است. انرژی آزاد با توجه ایزوترم دوبینین- رادوشکوویچ 1-kjmol 1/9 بدست آمد که بیانگر شیمیایی بودن مکانیسم جذب یون جیوه روی جاذب سنتز شده است.

در این پروژه، به منظور ساخت غشاهای زمینه مختلط، از چارچوب های آلی-فلزی (mof-5) به عنوان پرکن در فاز پلیمری استفاده شده است. به همین منظور ابتدا نانو کریستال های mof-5 مکعبی (c-mof-5) و چهاروجهی (t-mof-5) به ترتیب به روش نفوذ و اختلاط مستقیم سنتز شده اند. سپس هر دو نمونه به کمک ارزیابی های xrd،tga ، ftir، dls و psd تعیین مشخصات شده اند. به منظور اثر افزودن نانو کریستال های c-mof-5 و t-mof-5، به درون غشای پلی اترایمید خالص، غشاهای نانوکامپوزیت pei/ c-mof-5 و pei/t-mof-5 با درصد های وزنی 0، 5، 15 و 25 درصد ساخته و با ارزیابی های ftir و sem تعیین مشخصات شده اند که نتایج بیانگر توزیع مناسب در بستر پلیمر می باشد. به منظور بررسی اثر افزودن درصد های مختلف نانوکریستال های mof-5 مکعبی و چهاروجهی، خواص گاز تراوایی و عملکرد جداسازی گازهای هیدروژن، دی اکسید کربن، متان و نیتروژن توسط واحد آزمایشگاهی آزمون تراوایی گازهای خالص در فشار مطلق 7 بار و دمای °c 25 مورد مطالعه قرار گرفت و با غشای پلیمری پلی اترایمید خالص مقایسه شدند. همچنین ضریب نفوذ گازهای دی اکسید کربن، متان و نیتروژن به کمک روش زمان-تاخیر محاسبه شدند. نتایج بدست آمده برای نمونه های mof-5 نشان داد که نمونه چهاروجهی نسبت به نمونه مکعبی دارای سطح کمتر، تخلخل کمتر، اندازه حفرات کوچک تر، مقدار بنزن و co2 (لیگاند) کمتر و مقدار کریستال zno (خوشه) بیشتر می باشد. متوسط اندازه حفرات بدست آمده در ساختار mof-5 مکعبی و چهاروجهی به ترتیب 67/8 و? 3/6 بدست آمده است. در این پروژه، هدف اصلی بررسی عملکرد جداسازی co2/ch4، h 2/co2 وh2/ch 4 غشاها می باشد. افزودن mof-5 مکعبی به پلی اتر ایمید، منجر به افزایش بیشتر تراوایی گاز دی اکسیدکربن نسبت به بقیه گازها شده است. این در حالی است که افزودن mof-5 چهاروجهی به پلی اتر ایمید، تراوایی دی اکسیدکربن را به مقدار کمتری افزایش خواهد داد. به طوری که با افزایش درصد c-mof-5 از 5 تا 25 درصد میزان انتخابگری برای co2/ch4 از 17/19 به 43/23 و میزان تراوش پذیری co2 از 1/0 ± 3/2 بارر به 2/0 ± 39/5 بارر افزایش پیدا کرد. همچنین با افزایش درصد t-mof-5 از 5 تا 25 درصد میزان انتخابگری برای co2/ch4 از 18 به 57/22 و میزان تراوش پذیری co2 از 1/0 ± 89/1 بارر به 3/0 ± 98/2 بارر افزایش یافته است. همچنین با افزایش درصد t-mof-5 از 5 تا 25 درصد میزان انتخابگری برای h-2/co2 از 99/6 به 45/8 و میزان تراوش پذیری h 2از 2/1 ± 22/13 به 3/1 ± 17/25 افزایش پیدا کرد. این در حالیست که، با افزایش درصد c-mof-5 از 5 تا 25 درصد میزان انتخابگری برای h 2/co2 از 13/6 به 25/5 کاهش یافته و میزان تراوش پذیری h 2 از 5/1 ± 09/14 بارر به 1/1 ± 32/28 بارر افزایش پیدا کرد. در مورد h2/ch 4 هم می توان گفت، با افزایش درصد t-mof-5 از 5 تا 25 درصد میزان انتخابگری برای h2/ch 4 از 9/125 به 02/208 و میزان تراوش پذیری h 2نیز /1 ± 09/14 به 1/1 ± 32/28 افزایش پیدا کرد. این در شرایطی است که با افزایش درصد c-mof-5 از 5 تا 25 درصد میزان انتخابگری برای h2/ch 4 از 42/117 به 13/123 و میزان تراوش پذیری h 2 نیز از 5/1 ± 09/14 به 1/1 ± 32/28 افزایش پیدا کرد. مقایسه نتایج تراوش پذیری-انتخاب پذیری بدست آمده با منحنی های سال 1991 و 2008 رابسون نشان داد که استفاده از نمونه mof-5 مکعبی نسبت به mof-5 چهاروجهی در پلی اتر ایمید در دما و فشار عملیاتی این پژوهش، راندمان جداسازی co2/ch4 را افزایش خواهد داد و باعث نزدیک شدن به منحنی رابسون 1991 شده است. همچنین با مقایسه داده های تراوش پذیری گاز هیدروژن در مقابل انتخاب پذیری این گاز نسبت به دی اکسیدکربن و متان با منحنی 1991 و 2008 رابسون مشخص شد که استفاده از نمونه mof-5 مکعبی نسبت به mof-5 چهاروجهی در پلی اتر ایمید در دما و فشار عملیاتی این پژوهش، باعث تراوش پذیری بیشتر گاز هیدروژن خواهد شد اما انتخاب پذیری h 2/co2کاهش خواهد یافت و در مقابل h2/ch 4 تغییر نخواهد کرد. برای mof-5 چهاروجهی نتایج نشان داد که داده های انتخاب پذیری-تراوش پذیری برای h-2/co2 در mof-5 چهاروجهی از منحنی 1991 رابسون عبور کرده و به منحنی 2008 رابسون نزدیک شده است.

مواد رنگی موجود در پساب صنایع نساجی یکی از آلاینده های اساسی و مشکلات مهم در آلودگی محیط زیست می¬باشد. صنعت نساجی مقادیر بالایی آب(حدودا 200 تا۲۰۰۰ مترمکعب در روز) مصرف می¬کند. خروجی این صنعت حاوی مواد رنگی و غلظتهای بالای نمک و مواد آلی می¬باشد؛که در صورت عدم تصفیه مناسب وتخلیه به محیط زیست مشکلات فراوانی را ایجاد می¬کند. استفاده از غشا یکی از روش های ایده آل و مناسب برای تهیه آب مطابق با استانداردهای محیط زیستی می باشد. در این پروژه ابتدا غشای اولترافیلتراسیون نانوکامپوزیت پلی اتر ایمید-tio2 ساخته و با روش های مرسوم مانند sem، tga، fesem، edx، زاویه ی تماس، آزمون محتوای آب و آزمون کشش تعیین مشخصات شد. در ادامه، توانایی غشاهای ساخته شده برای جداسازی رنگ های مستقیم موجود در پساب کارخانجات رنگرزی پنبه و الیاف ویسکوز، در یک واحد آزمایشگاهی جداسازی غشایی در فاز آبی مورد ارزیابی قرارگرفت. آزمون دفع موادرنگی به وسیله ی تعیین غلظت در خروجی با استفاده از اسپکتروفوتومتر فرابنفش، شار و گرفتگی برای غشاهایی با مقادیر مختلف tio2 در غلظت های 1، 2، 3 و % 5 در دو فشار 2 وbar 3 انجام گرفت که به منظور بهبود توزیع نانوذرات در غشا tio2 با محلول عامل فعال سطحی sdbs اصلاح سطحی شد. نتایج حاکی از موثر بودن اصلاح نانوذرات می باشد به طوری که بهبود توزیع ذرات اصلاح شده در مقایسه با نانوذرات اصلاح نشده نه تنها در عکس های sem و fesem، بلکه در تمامی آزمون های گرفته¬شده مشاهده شد. آب دوستی تمامی غشاها در اثر افزودن tio2 افزایش یافت. درغشاهای حاوی نانوذرات اصلاح نشده در غلظت بیش از %2 کارآیی غشا به دلیل تجمع نانوذرات کاهش یافته و این درحالیست که در غشاهای حاوی نانوذرات اصلاح شده در تمامی غلظت ها افزایش کارآیی دیده شد. افزایش فشار موجب افزایش شار و کاهش میزان دفع گردید. درصد دفع با افزایش جرم مولکولی رنگ افزایش یافت. تمامی غشاهای حاوی نانوذرات اصلاح نشده درصد دفعی بالای 86 و %80، برگشت شار اولیه بالای 80 و %77، کاهش کدورت بالای 84 و %96 و تمامی غشاهای حاوی نانوذرات اصلاح شده درصددفعی بالای 93 و %91، برگشت شار اولیه بالای 87 و %82 و کاهش کدورتی بالای 95، %91 به ترتیب در فشار 2 و bar 3 از خود نشان دادند.

به دلیل وجود منابع محدود از آب آشامیدنی در سطح کره زمین تصفیه آب از اهمیت بسیاری برخوردار است. از میان آلوده کننده های آب هیومیک اسید به عنوان یک ماده خطرناک دسته بندی می شود. چندین روش برای حذف هیومیک اسید از آب وجود دارد که به عنوان مثال به فرایندهای جداسازی غشایی، ازن زنی، بیوفیلتراسیونو جذب می توان اشاره کرد. استفاده از غشا یکی از روش های ایده آل و مناسب برای تهیه آب مطابق استانداردهای محیط زیستی می باشد. در این پروژه، غشای نانوکامپوزیت نامتقارن سلولز استات و ommt با استفاده از ترکیب دو روش پراکندگی محلول و روش وارونگی فازی تهیه شد. اثر حضور ommt بر روی خواص و عملکرد غشاهای نانوکامپوزیت تهیه شده بررسی شد. غشای نانوکامپوزیت تهیه شده توسط آزمون های پراش پرتو ایکس(xrd) ، طیف سنجی مادون قرمز (ftir)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، گرماوزنی (tga)، زاویه تماس و تخلخل، قدرت مکانیکی و جذب هیومیک اسید مورد ارزیابی قرار گرفت. شار آب خالص و ضریب دفع هیومیک اسید توسط ستاپ آزمایشگاهی الترافیلتراسیون مورد مطالعه قرار گرفت. مطابق نتایج xrd با افزایش در غلظت ommt ساختار درج شده بیشتر از ساختار ورقه ورقه شده در غشا قابل مشاهده است. نتایج مربوط به آزمون ftir نشان داد که بین ommt و فاز پلیمری برهمکنش و پیوند برقرار شده است. با افزایش غلظت ommt در فاز پلیمری، زاویه تماس به طور قابل توجهی از 78 /52 به 5/37 درجه کاهش پیدا کرد که نشاندهنده افزایش آبدوستی می باشد. به علاوه حضور این نانوذرات ترد شوندگی غشاها را افزایش و قدرت مکانیکی آنها را کاهش داد. شار آب با افزایش در میزان ommt از مقدار l/m².h 46/138 برای سلولز استات خالص به l/m².h59/239 برای غلظت 5% وزنی از ommt افزایش پیدا کرد . با افزایش درصد وزنی ommt در فاز پلیمری، ضریب دفع هیومیک اسید از 54/94% برای غشای خالص سلولز استات به مقدار 85/91% برای غلظت 2% وزنی از ommt کاهش یافت اما با افزایش درصد وزنی ommtبه میزان 5%، ضریب دفع به مقدار 047/95% افزایش یافت.

در این رساله نوع جدیدی از غشا نانوکامپوزیت لایه نازک (tfn) برای کاربرد در نانوفیلتراسیون حلال¬های آلی ساخته و تعیین مشخصات گردید. پژوهش در سه مرحله شامل ساخت لایه نگهدارنده مقاوم در برابر حلال، بررسی آماری شرایط لایه نشانی پلی آمید و افزودن نانوذرات زئولیت به لایه پلی آمید برای تهیه غشا نانوکامپوزیت لایه نازک انجام شد. بر این اساس در مرحله اول غشا نانوکامپوزیت پلی اتر ایمید/ سیلیکای آمین دار شده به عنوان لایه نگهدارنده جهت ساخت غشا کامپوزیت استفاده شد. ساختار و پایداری حرارتی، شیمیایی و مکانیکی لایه نگهدارنده شامل درصدهای مختلف از سیلیکای اصلاح شده (% wt. 0 تا 20) ارزیابی گردید. نتایج حاصل نشان داد که لایه نگهدارنده حاوی % .wt 5 سیلیکای اصلاح شده بهترین گزینه برای تهیه غشا کامپوزیت لایه نازک است. بنابراین در مرحله دوم، غشا کامپوزیت لایه نازک (tfc) به کمک پلیمریزاسیون بین سطحی مونومر m-فنیلن دی آمین و تری مسویل کلراید روی لایه نگهدارنده نانوکامپوزیت بهینه ساخته شد. برای تعیین شرایط لایه نشانی بهینه، روش طرح عامل دو سطحی مورد استفاده قرار گرفت. همچنین عملکرد غشا در جداسازی متیل اتیل کتن و تولوئن از روغن موم زدایی شده (جرم مولکولی da 560) بررسی شد. شار تراوه l/(m2.h) 4/10 و ضریب دفع روغن % 72/94 نشان می¬دهد که غشا جدید ساخته شده پتانسیل کاربرد در جداسازی حلال-های موم زدایی از روغن را دارد. علاوه براین، اثر تغییرات فشار عملیاتی بر عملکرد غشا در محدوده 10 تا bar 20 بررسی شده و نتایج حاصل نشان داد که غشا ساخته شده حتی تحت فشار نیز پایداری شیمیایی خود را حفظ کرده است. در مرحله سوم به منظور بهبود عملکرد غشا کامپوزیت لایه نازک، نانو ذرات آمین دار شده زئولیت uzm-5 به شبکه پلی آمید طی فرآیند پلیمریزاسیون بین سطحی افزوده شد. بر این اساس، غشا نانوکامپوزیت لایه نازک در درصدهای مختلف از نانوزئولیت (w/v % 2/0 -0) ساخته شد. خواص سطحی و ساختاری غشاهای ساخته شده به کمک آزمون¬های میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ نیروی اتمی، طیف سنجی مادون قرمز و تعیین زاویه تماس ارزیابی گردید. نتایج ارزیابی نشان داد که ساختار غشا، زبری و آب دوستی سطح غشا نانوکامپوزیت لایه نازک با میزان بارگذاری زئولیت تغییر می¬کند. بررسی عملکرد غشاهای tfn ساخته شده نشان داد که زئولیت uzm-5 در غلظت پایین (w/v % 02/0) سبب افزایش شار تراوه و ضریب دفع به ترتیب به l/(m2.h) 85/13 و % 27/96 می-شود.

در این پروژه نانو ذرات mof-5 (metal organic framework5) مکعبی و چهاروجهی با استفاده از روش نفوذ و اختلاط مستقیم سنتز شدند و به منظور تایید این عملیات آنالیز xrd بر روی نمونه ها انجام شد. به منظور مقایسه دو نمونه مکعبی و چهاروجهی آنالیزهای جذب نیتروژن، اندازه ذرات و وزن سنجی گرمایی (tga) انجام گرفت و نتایج مورد انتظار تایید شد. در تست جذب نیتروژن، با مقایسه نمودارهای جذب نمونه ها مشخص شد که نمونه مکعبی از مساحت سطح مخصوص بیشتری برخوردار است. با استفاده از ذرات mof-5 مکعبی و چهاروجهی و با استفاده از سلولز استات به عنوان فاز پلیمری، غشاهای نانو کامپوزیت با درصدهای وزنی 6، 9 و 12 از نانو ذرات ساخته شد و با استفاده از آنالیزهای tga، ftir، sem، fesem و تراوایی گاز تعیین مشخصات شدند. با بررسی نمودارهای tga مشخص شد که پایداری گرمایی غشاهای نانوکامپوزیت ساخته شده نسبت به نمونه خالص سلولز استات به میزان اندک کاهش داشت. نتایج طیف سنجی غشاهای ساخته شده تشکیل پیوند جدیدی در ساختار غشا نانوکامپوزیت ساخته شده را نشان نمی دهد. نتایج sem وfesem نیز حضور و پراکندگی ذرات mof-5 را در شبکه پلیمری نشان می دهند. خواص گاز تراوایی و عملکرد جداسازی غشاهای نانوکامپوزیت ساخته شده برای گازهای هیدروژن، دی اکسید کربن، متان و نیتروژن توسط واحد آزمون تراوایی گازهای خالص در فشار مطلق 5 بار و دمای c° 25 مورد مطالعه قرار گرفتند و با غشا سلولز استات خالص مقایسه شدند. افزودن mof-5 مکعبی و چهاروجهی به سلولز استات، تراوایی گازهای هیدروژن، متان و نیتروژن را افزایش داد. به طوری که با افزایش mof-5 مکعبی تا 12 درصد میزان تراوایی h2 از 52/0± 3/4 برر به7/0± 95/14 برر، ch4 از003/0 ± 098/0 برر به 4/0± 36/3 برر و n2 از004/0± 078/0 برر به 4/0± 69/2 برر افزایش پیدا کرد. همچنین با افزایش mof-5 چهاروجهی تا 12 درصد میزان تراوایی h2 از52/0± 3/4 برر به7/0± 9/13 برر، ch4 از003/0± 098/0 برر به3/0± 99/1 برر و n2 از004/0± 078/0 برر به4/0± 55/1 برر افزایش پیدا کرد. درمقابل تراوایی گاز دی اکسید کربن در دو نمونه حاوی 6 و 9 درصد mof-5 نسبت به سلولز استات خالص کاهش یافت. به طوری که برای mof-5 مکعبی در میزان بار 6 درصد تراوایی co2 از64/0 ± 9/3 برر به5/0 ± 37/3 برر و در میزان بار 9 درصد از64/0± 9/3 برر به 5/0±64/3 برر کاهش یافت. برای mof-5 چهاروجهی نیز در میزان بار 6 درصد تراوایی co2 از64/0± 9/3 برر به 5/0± 69/2 برر و در میزان بار 9 درصد از64/0± 9/3 برر به 1/0± 19/3 برر کاهش یافت. علاوه بر این میزان انتخاب پذیری برای co2/ch4 و h2/n2 با افزودن mof-5 کاهش پیدا کرد.

در این پژوهش، سنتز و مشخصه یابی نانوساختارهای mcm-41 وα-fe2o3/mcm-41 انجام پذیرفت. اصلاح سطحی mcm-41 توسط گروه های آمینی، به صورت همزمان و در حین سنتز mcm-41 و قرار دادن نانوذرات α-fe2o3 درون ساختار آن از روش بارور سازی مرطوب، توسط نمک نیترات آهن و سپس کلسیناسیون نمونه در دمای ℃550 انجام گرفت. بررسی اثر حضور نانوذرات α-fe2o3 درون حفرات mcm-41، به وسیله آنالیزهایtga ,ft-ir ,xrd، tem و تست جذب و دفع نیتروژن مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. تست جذب و دفع نیتروژن نشان داد که جاذبα-fe2o3/mcm-41 سنتز شده در آزمایشگاه در دسته میان حفره¬ها (مزوپورها) قرار می¬گیرد و متوسط قطر حفره های آن nm 37/2 می¬باشد. همچنین سطح ویژه جاذب سنتز شده1.g-2m 5/507 است. پس از تثبیت نانوذرات α-fe2o3 درون ساختارmcm-41، قطر متوسط حفره ها کاهش یافته که این امر بیانگر این است که میزان قابل توجهی از نانو ذرات اکسید آهن درون حفرات mcm-41 تشکیل شده اند. جذب ناپیوسته آرسنیک بر روی جاذب سنتز شده، به عنوان تابعی از زمان تماس، غلظت اولیه محلول، دما، ph و حضور گونه های آنیونی دیگر مورد بررسی قرار گرفت. داده¬های آزمایشگاهی به دست آمده با ایزوترم های جذب لانگمویر و فروندلیچ مطابقت داده شدند. بیشترین ظرفیت جذب بر روی α-fe2o3/mcm-41 در دمای k 298، بازه¬ی غلظت ppm200-2، برای یون آرسنیت 1-mg.g 9/136 و برای یون آرسنات 1-mg.g 1/101 بدست آمد. نتایج آزمایش های جذب در زمان های متفاوت نشان داد که مدل سینتیکی شبه مرتبه اول مطابقت چندانی با داده های تجربی نشان نمی دهد اما مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم به خوبی بر داده های آزمایشگاهی منطبق است. تغییر دمای فرایند و محاسبات ترمودینامیکی نشان داد که فرآیند جذب آرسنیک بر روی α-fe2o3/mcm-41 خودبه¬خودی و با ماهیت گرماده است و میزان جذب با افزایش دما کاهش یافته است. جذب آرسنیک توسط α-fe2o3/mcm-41 شدیدا به ph محلول وابسته است و حضور آنیون ¬های مزاحم در محلول، میزان جذب را تحت تاثیر قرار می¬دهد

محلول آمونیاک، جاذب امیدوار کننده ای برای جداسازی بهینه ی اقتصادی co2 ازگاز دودکش است. آمونیاک در مقایسه با دی اتانول آمین دارای مزایایی چون ظرفیت جذب بالا، انرژی کم مورد نیاز برای بازیابی و مقاومت در برابر خوردگی و تخریب حرارتی می باشد. در این مطالعه، از یک مدل ریاضی دو بعدی برای تحلیل جذب دی اکسید کربن موجود در مخلوط گازی توسط محلول آبی آمونیاک، با استفاده از تماس دهنده ی غشایی الیاف توخالی که تحت شرایط خشک و خیس شده ی جزیی کار می کند استفاده گردیده است. مجموعه ای از معادلات دیفرانسیل جزیی برای فازهای مایع، غشا و گاز توسط روش تفاضل محدود ضمنی حل شده و اعتبار نتایج حاصل از مدل، توسط مقایسه با اطلاعات آزمایشگاهی موجود در مقالات، بررسی گردیده است. نتایج نشان می دهند که در جذب شیمیایی، شار دی اکسید کربن شدیدا تحت تاثیر سرعت گاز ورودی قرار می گیرد. در حالی که سرعت مایع تاثیر اندک و محدودی بر شار جذب دارد. مقایسه ای که میان محلول آمونیاک و دی اتانول آمین، تحت شرایط خشک و خیس شده ی جزیی انجام گرفت نشان می دهد که آمونیاک در شرایط این مدلسازی (فشار atm 1 و دمای 25 ) میزان شار جذب دی اکسید کربن بیشتری ارائه می دهد. با در نظر گرفتن سایر مزایای محلول آمونیاک نسبت به آمین ها مانند قیمت پایین تر و بازیابی آسان تر، آمونیاک می تواند انتخاب مناسبی برای جذب co2 با تماس دهنده ی غشایی الیاف توخالی باشد.

در این پروژه جذب یون های فلزی دو ظرفیتی جیوه توسط کامپوزیت نانولوله های کربنی چنددیواره ی پوشش دهی شده با نانوذرات اکسید منگنز بررسی گردیده است. کامپوزیت نانو اکسید منگنز/ نانولوله کربنی (mno2/mwcnt) به روش هیدروترمال ساخته شده و سپس برای شناخت ساختار و شکل جاذب تحت آنالیز-های مختلف پراش اشعه ی ایکس(xrd )، آزمایش جذب و دفع نیتروژن، آنالیز وزن سنجی حرارتی (tga)، طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (ftir) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem ) قرار گرفته است. آنالیز xrd تشکیل نانوذرات اکسید منگنز با ساختار بیرنسیت را بر روی سطح نانولوله نشان داد. سطح ویژه ی نمونه ی 91m2/g cnt و سطح ویژه ی mno2/mwcnt ، 110m2/g از طریق آنالیز bet به دست آمده است. تاثیر پارامترهایی چون دمای محلول، زمان تماس، غلظت اولیه ی یون جیوه در محلول، غلظت جاذب، ph و حضور دیگر فلزات سنگین در میزان جذب جیوه بررسی شده است. داده های آزمایشگاهی با ایزوترم های فروندلیچ و لانگ مویر در بررسی های تعادلی مورد تجزیه و بررسی واقع شدند. شرایط بهینه برای جذب یون جیوه توسط جاذب سنتز شده در دمای 50 ، ph برابر 5 تا 7 و زمان تماس 80 دقیقه به دست آمده است. در تحلیل داده های تجربی، ایزوترم فروندلیچ و لانگمویر اصلاح شده تناسب بهتری نسبت به دیگر ایزوترم ها از خود نشان دادند. حداکثر میزان جذب از طریق رابطه ی لانگمویر8/58 به دست آمده است. با مقایسه ی این مقدار با ظرفیت جذب نانولوله های کربنی، بیش از دو برابر افزایش ظرفیت جذب در جاذب کامپوزیت مشاهده شده است. مدل سینتیکی شبه درجه دوم، سینتیک فرآیند را نسبت به دیگر مدل ها با ضریب همبستگی بالاتری پیش بینی می کند. انرژی آزاد فرآیند جذب سطحی با استفاده از مدل ایزوترم دوبینین- رادوشکویچ7.07 به دست آمده استدر بررسی حاضر، این نتیجه حاصل شد که جاذب نانوکامپوزیت mno2/mwcnt یک جاذب کارآمد با بازدهی جذب بالا در زمینه ی جذب یون جیوه از محلول های آبی می باشد.

هدف این مطالعه ساخت و تعیین مشخصات غشا اولترافیلتراسیون نانوکامپوزیت pvdf/pvc/f-mwcntsمی باشد. غشاهای خالص pvdf و pvc و غشاهای ترکیبی pvdf/pvc ساخته شدند و باروش های مرسوم مانند sem، زاویهی تماس، تخلخل، متوسط اندازه ی حفرات وآزمون کشش تعیین مشخصات شدند. عملکرد غشاهای ساخته شده با انجام تست شار آب خالص، شار محلول دکستران و درصد دفع دکستران در یک واحد آزمایشگاهی جداسازی غشایی مورد ارزیابی قرارگرفت. نتایج نشان داد که غشاهای ترکیبی ساخته شده دارای زاویه تماس، تخلخل، متوسط اندازه ی حفرات و استحکام کششی کمتری در مقایسه با غشای pvdf خالص بودند و همچنین با افزودن pvc به محلول پلیمری شار آب خالص کاهش و درصد دفع دکستران افزایش پیدا کرد. غشای ترکیبی (pvdf/pvc) با نسبت وزنی (50/50) انتخاب و اثر افزودن نانولولههای چند دیواره عامل دار شده به شبکه مخلوط پلیمر مورد بررسی قرار گرفت. آزمون های ftir، fesem، استحکام کششی، زاویه تماس، اندازه ی حفرات و تخلخل از غشاهای نانوکامپوزیت pvdf/pvc/f-mwcnts گرفته شده و هم چنین عملکرد آنها در جداسازی دکستران بررسی شد. نتایج نشان داد که غشا نانوکامپوزیت دارای % wt. 0/5 نانولوله ی کربنی عامل دار شده دارای بیشترین شار آب خالص و غشای دارای %wt.3/0 نانولوله ی کربنی عامل دار شده دارای بیشترین درصد دفع دکستران بود.

در این مطالعه ساخت غشای پلیمری ترکیبی و اصلاح آن به وسیله ی مواد مختلف برای جداسازی پروتئین مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج حاصل از شار آب خالص و خوراک پروتئین بیان شده است. غشاهای ساخته شده نیز بوسیله ی آزمون های متفاوت مانند تصاویر sem و fesem مورد بررسی قرار گرفته است.

هدف از این مطالعه ساخت، اصلاح و تعیین مشخصات غشای نانوفیلتراسیون ‏نانوکامپوزیت ‏psf/pebax/f-mwcnts‏ ‏می باشد. نتایج ‏ftir، تثبیت ‏f-‎mwcnts‏ در ماتریس ‏پلیمر را تایید نمود. تصاویر ‏sem‏ نشان داد که با ‏افزودن ‏f-mwcnts‏،‏ نقاط سفید روی ‏سطح (نانولوله ها)، افزایش می یابد. ‏افزایش مقدار ‏f-mwcnts‏ زاویه تماس را کاهش و ‏تخلخل و متوسط ‏اندازه حفرات را افزایش می دهد. افزایش ‏f-‎mwcnt‏، استحکام کششی و ‏پایداری حرارتی را بهبود بخشید. برازش داده های آزمایشگاهی نشان داد ‏که بهترین مدل ‏برای پیش بینی گرفتگی، تشکیل ‏لایه کیک می باشد.‏ شار آب ‏خالص با افزایش ‏f-mwcnts‏ و افزایش فشار، افزایش می یابد. با افزایش ‏‏10 تا ‏bar‏ 15 فشار شار افزایش و ‏با افزایش از 15 تا ‏bar‏ 20 از شیب افزایش ‏‏فلاکس کاسته می شود. با افزایش مقدار ‏f-mwcnts‏ شار افزایش و سپس ‏کاهش ‏می یابد. درصد دفع در فشارهای پایین تر، بیشتر است اما با افزایش ‏فشار، درصد دفع کاهش می یابد. درصد دفع با افزایش ‏f-mwcnts، ‏افزایش می یابد.‏‏

در این پژوهش، با استفاده از کریستال zif-11، متعلق به دسته ای از چارچوب های آلی- فلزی به نام چارچوب های زئولیتی ایمیدازولات (zif)، و پلیمر تجاری pebax 2533، غشاهای زمینه مختلط ساخته شد. بدین منظور، کریستال zif-11 سنتز، و صحت ساختار کریستالی و پیوندهای شیمیایی آن توسط آزمون های تعیین مشخصات xrd، ftir، sem و tga مورد تأیید قرار گرفت. غشاهای زمینه مختلط zif-11/pebax 2533، شامل 10، 30، 50 و 70 درصد وزنی zif-11، به همراه غشای pebax 2533 خالص، به صورت متقارن و چگال ساخته شدند. غشاهای ساخته شده توسط روش های تعیین مشخصات sem، ftir، tga و آزمون مقاومت مکانیکی مورد بررسی قرار گرفتند. تراوایی گازهای هیدروژن، نیتروژن، متان و دی اکسید کربن در این غشاها اندازه گیری شده و قابلیت آن ها در جداسازی گازها بررسی شد.

چکیده در این پروژه سعی شده است غشاء سرامیکی نانوفیلتراسیون آلومینا - تیتانیا بر پایه آلفا آلومینا به روش سل - ژل ساخته شود. برای این منظور ابتدا پایه سرامیکی تهیه شد و سپس با روش سل – ژل محلول ترکیبی آلومینا – تیتانیا آماده شد. لایه غشائی با روش غوطه وری بر روی پایه سرامیکی شکل گرفت و بعد از خشک شدن، کلسینه شد. برای مشخصه یابی غشاء مورد نظر عکس برداری میکروسکوپ الکترونی (sem) برای بررسی مورفولوژی سطحی، میکرو ساختاری و اندازه گیریی ضخامت غشاء شکل گرفته بر روی لایه نگهدارنده انجام گرفت. آنالیز xrd، tga و tem برای بررسی خواص ساختاری مواد غشائی انجام شد. آنالیز جذب/دفع نیتروژن برای مشخصه یابی توزیع اندازه حفرات و سطح فعال صورت گرفت. این غشاء دارای روزنه هایی بین 1-3 نانومتر، ضخامت 4 میکرومتر و ضخامت پایه 3 میلی متر می باشد.

در این تحقیق، غشاهای نانوکامپوزیتی ایمید-سیلوکسان/سیلیکا با استفاده از واکنش های پلیمریزاسیون تراکمی، ایمیدی کردن و سل-ژل ساخته شدند. از روش های پوشش دهی چرخشی و فروبری برای پوشش دادن غشاها بر روی پایه ها استفاده شد. مواد نانوکامپوزیتی با استفاده از دو نوع سازنده شبکه سیلیکا، تترامتوکسی سیلان و تترااتوکسی سیلان تهیه شدند. دو نوع آمینوآلکوکسی سیلان، آمینو پروپیل تری متوکسی سیلان و آمینو پروپیل متیل دی اتوکسی سیلان به عنوان عامل اتصال دهنده مورد استفاده قرار گرفتند. خواص مولکولی و کارآیی حرارتی این مواد به وسیله طیف سنجی مادون قرمز و آنالیز تجزیه حرارت وزنی تعیین گردید. وجود نواحی کریستالی درون فیلم های هیبرید با استفاده از پراش پرتو ایکس مورد بررسی قرار گرفت. از میکروسکوپ الکترونی عبوری برای تعیین اندازه ذرات سیلیکا استفاده شد. کیفیت پوشش ها با به کارگیری میکروسکوپ الکترونی روبشی تعیین گردید. تراوش پذیری غشاهای نانوکامپوزیت با استفاده از گازهای n2، co2 و ch4 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج، وجود پیوند های ایمید و si-o-si در طیف این مواد را تأیید کردند و نشان دادند که دو فاز متقابلاً بر یکدیگر تأثیر می گذارند. با افزایش مقدار سیلیکا، پایداری حرارتی و کاهش وزن نهایی مواد، به ترتیب افزایش و کاهش یافت. فیلم های هیبرید آمورف بودند و وجود عامل اتصال دهنده موجب پراکندگی ذرات ریز سیلیکا در زمینه گردید. به طور کلی، خواص مواد نانوکامپوزیت وابسته به نوع سازنده شبکه سیلیکا، نوع عامل اتصال دهنده و مقدار سیلیکا بود.