نام پژوهشگر: سید سیاوش مداینی

ساخت غشاء پلیمری جهت جداسازی اکسیژن از هوا
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه رازی - پژوهشکده فنی و مهندسی 1388
  عنایت عنایتی   سید سیاوش مداینی

asymmetric polyethersulfone (pes) microfiltration flat sheet membranes were composed by the phase inversion method (pim) and were used as supports. composite membranes were fabricated by coating silicone rubber as selective layer. effect of different concentrations of pes and pdms and different solvent such as nmp, dmf and dms effects as pes solvents and support thickness and different coagulation bath temperature were probed on membrane performance and best one was fixed as base and then some concentration of pvdf, methanol, ethanol were served in some concentration as additives in pes solutions and also methanol and ethanol in water coagulation bath to promote the qualities of membrane for separating oxygen from nitrogen. the best polyethersulfone (pes) membranes structure for o2/n2 separation were made by adding methanol to casting solution and were used as supports of magnetic membranes. composite membranes were fabricated with coating fluidmag-pad on both sides of pes membrane surface and pes membrane coating with pdms and between two layers of this composite membrane to separate of oxygen from nitrogen. permeance and o2/n2 selectivity were evaluated in absence and presentation of external magnetic field. the coil was served for producing external magnetic field. prior to probe the influences of using the external magnetic field which changes the superparamagnetic particles to magnetic ones, the effect of this superparamagnetic surfactant, fluidmag-pad which has large surface area, on membrane performance was investigated. this results conclude from experiments: 1. support and coating concentration can control the permeance. 2. the membranes showed various performances for air separation depending on the coating applied on dense or porous layer. the latter results in superior performance. 3. thickness must be adjusted with two parameters, satisfied permeance and mechanical strength. 4. solvent is selected based on structure that is required, for instance finger-like structure with dense layer is satisfied for air separation. 5. using incompatible polymers to prepare blend membrane, compose channel-like structure that is not useful for air separation whereas increase the permeance as the result of forming dispersed phase from polymer with less concentration. 6. to achieve suitable structure, alcoholic additives were used in casting solution and coagulation bath, solubility parameter plays important role to control membrane structure. 7. the permeance changes have the direct trend with solubility parameter difference between polymer and solvent mixture, for instance when this parameter difference was lowest, lowest permeance was obtained 8. the permeance changes have the reciprocal trend with solubility parameter difference between solvent and nonsolvent mixture, for instance when this parameter difference was lowest, higher permeance was obtained. 9. coagulation bath temperature can verify membrane structure as releasing or fixing stress between the entanglements in casting film, best selectivity obtain in lowest temperature with more permeance. 10. finger-like structure with dense layer has best selectivity and suitable permeance. 11. super-paramagnetic materials such as fluidmag-pad are able to promote the membrane performances via expanding the active area as the coating layer. 12. the membranes showed various performances for air separation depending on the coating applied on dense or porous layer. the latter results in superior performance. 13. coating pdms on bottom layer and fluidmag-pad on top layer of pes asymmetric membrane resulted in higher performance.

ساخت و ارزیابی غشاهای پلیمری جهت جداسازی گازهای اتیلن ونیتروژن
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه رازی - دانشکده علوم 1388
  رضوان محمدی نوری پور   سید سیاوش مداینی

این پایان نامه ساخت و ارزیابی تعدادی از غشاءهای پلیمری را به منظور ارزیابی آن ها در فرایند جداسازی گاز را مورد بررسی.قرار میدهد. عملکرد غشاءها با استفاده از گازههای خالص اتلین و نیتروژن در فشارهای مختلف ارزیابی شد. این پایان نامه در دو بخش ارائه شده است. هدف از بخش نخست بهبود عملکرد جداسازی گاز غشاءهای پلی ایمیدی به وسیله افزودنی های مختلف است (pes, pvdf). انتخابگری ایده آل صددرصد در فشار یک بار با استفاده از غشاءهای پلی ایمیدی که شامل یک درصد وزنی pvdf بود، بدست آمد.با افزودن pes ذرات کروی گلوله ای شکلی در ساختار غشاء پلی ایمیدی پدیدار شد. بخش دوم کار تهیه غشاهای ترکیبی بر پایه pes بود.غشاهای ترکیبی از pes- pmda/oda (paa) با استفاده از محلولهای آن ها در حلال nmp تهیه شد. ترکیب درصد محلولهای اولیه اثر شاخصی در انتخابگری ایده آل غشاءهای ترکیبی دارد.انتخابگری ایده آل نزدیک به سه برای اتیلن در فشار سه بار با استفاده از غشاههای ترکیبی که در محلول اولیه شان نیم درصد وزنی paa داشتند بدست آمد. همچنین غشاههای ترکیبی pes- pmda/oda (pi) به وسیله ایمیدی شدن گرمایی از محلولهای ترکیبی بدست آمد. این غشاههای ترکیبی برای درصدهای مختلف از محلولهای ترکیبی اولیه، امتزاج ناپذیر بوده و میزان عبوردهی گاز در آنها بسیار بالا و انتخابگری ضعیفی داشتند. در این پایان نامه از طیف سنجی مادون قرمز و عکسهای میکروسکوپ الکترونی برای ارزیابی غشاهها استفاده شد.

شستشوی شیمیایی غشاءهای میکروفیلتراسیون برای فرایند استرلیزاسیون شیر
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه رازی - پژوهشکده فنی و مهندسی 1389
  حمید رضا توکلیان نوده   سید سیاوش مداینی

شیر از مقدار زیادی فرآورده های غذایی تشکیل شده است. تکنولوژی جدا سازی به وسیله غشاء، یک انتخاب مناسب و منطقی برای جدا سازی در مورد شیر می باشد. زیرا به وسیله غشاء می توان اجزاء موجود در شیر با اندازه های مختلف جدا نمود. میکرو فیلتراسیون روشی است که به وسیله آن می توان میزان زیادی از باکتری ها و میکروب های موجود در شیر را کاهش داده، بدون آن که بر مزه شیر تأثیر بگذارد و باعث بالا رفتن زمان ماندگاری آن می شود. بازده فرایندهای غشائی به وسیله گرفتگی غشاء و پلاریزاسیون غلظتی محدود می شود. گرفتگی و پلاریزاسیون غلظتی یک مشکل و موضوع مورد بحث در گسترش فرایندهای غشائی در مقیاس صنعتی است. گرفتگی در اثر ته نشینی مواد حل شده و معلق بر روی سطح خارجی غشاء است. گرفتگی غشاء منجر به پایین آمدن بازده عملکردی غشاء از قبیل شار و کاهش حجم محصول می گردد و باعث افت فشار و کاهش فلاکس شده و هزینه های عملیاتی واحد را افزایش و منتهی به تعویض غشاء می گردد. گرفتگی در غشاء یک موضوع بسیار پیچیده است که طی مکانیزم های متفاوتی ممکن است اتفاق بیفتد که از آن جمله جذب، مسدود شدن حفره ها، تشکیل لایه کیک،گرفتگی عمیق اشاره کرد. روش های مختلفی برای شستشوی غشاء موجود است. شستشوی هیدرودینامیکی که شامل شستشوی مکانیکی و شستشوی شیمیایی و شستشوی معکوس است. برای غلبه بر مشکل گرفتگی شستشوی شیمیایی بکار می رود. شستشوی شیمیایی به معنی زدودن ناخالصی ها سطح غشاء بوسیله مواد شیمیایی است. در حالت کلی بین 5 تا 20 درصد هزینه فرآیند را هزینه های شستشو تشکیل می دهد و این اهمیت تحقیقات پیوسته در این زمینه را آشکار می سازد و تحقیقات در این خصوص منجر به درک بهتر و عمیق تر از فرآیند شستشو می گردد. انتخاب بهترین ماده برای شستشوی شیمیایی غشاء به ترکیبات خوراک و لایه ته نشین شده بر روی سطح غشاء بستگی دارد و معمولاً با حدس و خطا تعیین و مشخص می گردد. این مواد باید از لحاظ شیمیایی پایدار، ایمن، ارزان و قابل شستشو بوسیله آب باشند بنابراین سرعت نفوذ که به عواملی چون اغتشاش بستگی دارد نقش مهمی در این مورد ایفا می کند. ماده شوینده ممکن است به صورت فیزیکی یا شیمیایی با عامل گرفتگی واکنش دهد. واکنش شیمیایی بین عامل شستشو و لایه کیک منجر به هیدرولیز، غیر محلول شدن و پخش شدن عامل گرفتگی در محلول شستشو می گردد و در نتیجه عامل گرفتگی از سطح غشاء پاک می گردد. واکنش شیمیایی بین عامل شستشو و عامل فولینگ مهمترین نقش را در رفع معضل گرفتگی ایفا می کند. ماده شوینده باید قابلیت بالایی در حذف انواع مواد جذب شده و ته نشین شده بر روی سطح غشاء را داشته باشد. هنگامی که ماده شوینده را انتخاب می کنید، باید به شرایط فیزیکی غشاء و محدودیت های آن سیستم توجه شود. اکثر بررسی های بهینه سازی در خلال توسعه یک فرایند یا تغییر یک عامل و ثابت نگه داشتن سایر پارامترها در یک زمان انجام می شود. از مزایای روش طراحی آزمایش ها تغییرات پیوسته و تکاملی مدل توصیف کننده فرایند می باشد، که امکان پیش بینی رفتار سامانه به صورت دقیق را فراهم می آورد. مرحله بعدی تعریف دقیق محدوده کاری متغیرها موثر بر فرایند می باشد به طور کلی دلایل استفاده از طراحی آزمایش ها را می توان به صورت زیر خلاصه کرد: بهینه کردن کیفیت و بازده فرایند، غربال کردن متغیرها، کاهش هزینه های عملیاتی، قابل قبول بودن نتایج، بهبود شرایط فرایند.

کاربرد منطق فازی در گرفتگی غشاء
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه رازی - پژوهشکده فنی و مهندسی 1389
  علی رضا کردیان   سید سیاوش مداینی

غشاءها کاربردهای فزآینده ای در فرآیندهای ضد عفونی شامل حذف ویروس ها از آب برای استفاده مجدد پیدا کرده اند. قدرت حذف ویروس از آب اخیرا بوسیله غشاءهای میکروفیلتراسیون اثبات شده است. در این مطالعه، قابلیت منطق فازی برای مدلسازی و شبیه سازی فرآیند میکروفیلتراسیون dead-end برای حذف ویروسهایibr و fmd ازآب مورد تحقیق واقع گردید. پارامترهای اصلی نشان دهنده کارایی غشاء یعنی شار و پس دهی بطور آزمایشگاهی تحت شرایط مختلف بدست آمد و با نتایج شار و پس دهی محاسبه شده توسط سیستم استنتاج فازی مقایسه گردید. الگوریتم ژنتیک که یک روش سیستماتیک و موثر است در طراحی مدل فازی برای بهینه سازی توابع تعلق پیچیده بکار رفت. الگوریتم ژنتیک ترکیبی برای بهینه سازی پارامترهایی که در توابع تعلق گوسی موجود است در بخش مقدمه و نتیجه هر قانون استفاده شد. نتایج نشان داد که سیستم استنتاج فازی پارامترهای کلیدی یعنی شار و پس دهی برای شرایط عملیاتی مختلف با یک خطای قابل قبول پیش بینی می کند. به عبارت دیگر fis قادر است به منظور مدلسازی غشاء میکرو فیلتراسیون که بصورت ریاضی مشکل و در بسیاری موارد غیر قابل پیش بینی است استفاده شود. در بخش دو یک سیستم فازی سلسله مراتبی (hfs) به علت مسئله افزایش بعد سیستم های فازی معمولی برای پیش بینی شار فرآیند میکروفیلتراسون مورد استفاده قرار گرفت. یک روش شناسایی ترکیبی بر اساس داده ها بر پایه الگوریتم برنامه ریزی درجه دو تناوبی (sqp)و ژنتیک برای تعیین پارامترهای سیستم فازی بکار رفت. مدل توسعه یافته به عنوان یک ابزار قدرتمند برای پیش بینی شار با دقت بالا ( خطای نسبی متوسط 5/1% برای داده های تست) شناخته شد. نتایج مدل توسعه یافته hfs با برخی مدلهای ریاضی مقایسه شد. شرایط عملیاتی بهینه برای ماکزیمم شار محاسبه شده بوسیله hfs توسط الگوریتم ژنتیک بدست آمد. تاثیر فشار دو طرف غشاء، دما، سرعت جریان متقاطع و حضور گلبولهای چربی روی کارایی غشاء در نقطه بهینه بررسی شد.

تهیه و مشخصات غشاءهای دو لایه کامپوزیت و نانوکامپوزیت pdms/pes برای جداسازی گاز
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه رازی - دانشکده علوم 1389
  مرجان محمدی سراب بادیه   سید سیاوش مداینی

دی اکسید کربن یک گاز اسیدی و خورنده است، که باید از جریان گاز طبیعی حذف شود. فرایندهای غشایی روش های مناسبی برای حذف co2 از گاز طبیعی هستند. غشاءهای کامپوزیت شامل یک لایه نازک گزینش پذیر که بر روی یک ساپورت متخلخل پوشش داده شده است، برای جداسازی گاز مناسب هستند. در بخش اول این تحقیق، غشاء کامپوزیت پلی اتر سولفون (pes) پوشش داده شده با پلی دی متیل سیل اکسان (pdms) تهیه می شود. دو روش پوشش دهی و غوطه وری برای ایجاد لایه گزینش پذیر pdms روی سطح ساپورت استفاده می شود. اثر چندین مرتبه تکرار پوشش دهی و غوطه وری روی نفوذپذیری و گزینش پذیری co2، ch4و n2بررسی می شود، همچنین اثر شرایط پوشش دهی شامل غلظت محلول پوشش دهی و دمای پخت بررسی می شود. زمانی که غلظت محلول پوشش دهی افزایش می یابد نفوذپذیری co2 در ابتدا به سرعت کاهش می یابد و سپس به یک مقدار نسبتاً ثابت می رسد. غلطت بهینه محلول پوشش دهی wt% 5 می شود. دمای پخت اثری روی نفوذپذیری و گزینش پذیری co2 ندارد. در روش پوشش دهی، دوبار پوشش دهی از حالت های دیگر مناسب تر است. گزینش پذیری غشاءهای کامپوزیت تهیه شده به روش غوطه وری بیشتر از روش پوشش دهی است. گزینش پذیری co2/n2 و co2/ch4 در غشاء پنج مرتبه غوطه ور شده به ترتیب به 45.5 و 9.3 می رسد. در بخش دوم این تحقیق، عملکرد غشاءهای نانوکامپوزیت دو لایه برای جداسازی گاز بررسی مشود. غشاءهای نانوکامپوزیت پلیمر- نانوذره معدنی، راهکار جالبی برای بهبود خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و جداسازی غشاءهای پلیمری نشان می دهند، چون آن ها دارای هردو مشخصه غشاءهای آلی و معدنی هستند. در این تحقیق برای اولین بار عملکرد غشاءهای نانوکامپوزیت دو لایه برای جداسازی گاز بررسی می شود. در واقع، بررسی آزمایشات نشان می دهد که کدام بخش از غشاءهای نانوکامپوزیت با نانوذرات tio2 اثر بهتری بر عملکرد غشاء برای جداسازی گاز دارد. اثر حالت های مختلف به کارگیری نانوذرات tio2، شامل ترکیب شده در لایه پوشش دهی pdms یا ساپورت pes و همچنین پوششش دهی tio2 برروی pes که سپس با pdms پوشش دهی می شود، بر عملکرد غشاء بررسی می شود. نتایج نشان می دهد که ساپورت pes پوشش دهی شده با نانوذرات tio2 اثر مطلوب تری روی جداسازی گاز دارد. اثر tio2 به صورت ترکیبی در ساپورت بهتر از پوشش دهی tio2 برروی ساپورت یا ترکیب کردن آن با pdms است. نفوذپذیری co2، و گزینش پذیری co2/n2، co2/ch4 برایpdms/pes-btio2-7 به ترتیب gpu 188.7، 8.6 و 3.4 می رسد.

کاربرد گیاهان دارای خاصیت خود پاک کنندگی در تهیه غشاهای ضد گرفتگی
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه رازی - دانشکده علوم 1389
  منره فلسفی   سید سیاوش مداینی

چکیده گرفتگی غشاء تقریبا در تمام فرآیندهای غشایی مهمترین مشکل است. تلاش های زیادی برای به حداقل رساندن گرفتگی انجام گرفته است. در این کار، ما سعی می کنیم با کنترل ویژگی های سطح غشاء، گرفتگی را کنترل کنیم. در یک بررسی، اثر پوشش سطح غشا با موم در ایجاد غشایی با خاصیت ضد گرفتگی مطالعه شد. موم از برگ های کلم استخراج می شود. پوشش سطح به وسیله نیروهای واندروالسی بین زنجیره های آلکان تشکیل دهنده موم و پلیمر روی سطح غشاء انجام می گیرد. بررسی عملکرد غشاء اصلاح شده و مقایسه آن با غشاء دست نخورده نشان می دهد علاوه بر افزایش شار، میزان پس دهی نیز افزایش می یابد. این حقیقت بیان می کند که خاصیت ضد گرفتگی به وسیله ذرات موم روی سطح غشاء ایجاد شده است. برای شناسایی غشاء پوشش داده شده با موم از میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف سنج مادون قرمز تبدیل فوریه، دستگاه تفرق اشعه ایکس و اندازه گیری زاویه تماس استفاده می شود. برای بررسی اثرعوامل مختلف روی عملکرد غشاء ضد گرفتگی، غلظت موم، دمای حرارت دهی، زمان حرارت دهی و تمیز کردن غشاء گرفته شده با آب در دو دمای 23 و 50 درجه سانتیگراد بررسی می شود. در تحقیق دیگری، ویژگی های سطحی غشاء را تغییر دادیم. در این تحقیق از سطح برگ گیاه لادن که خاصیت خود پاک کنندگی دارد با استفاده از محلول پلی اتر سولفون قالبی تهیه می شود. سپس این قالب مستقیما روی سطح غشا تجاری اسمز معکوس قرار می گیرد و با اعمال فشا و حرارت، ساختار شکل گرفته در قالب به سطح غشاء منتقل می شود. این روش که به صورت عامیانه تقلید زیستی نامیده می شود، روشی ساده و نسبتا ارزان است که زمان کمی لازم دارد. آزمایشات گرفتگی به صورت جریان متقاطع با آب پنیر انجام می شود. غشاء های زبر شده با میکروسکوپ نیروی اتمی و اندازه گیری زاویه تماس آب شناسایی می شوند.بررسی با میکروسکوپ نیروی اتمی نشان داد که سطح غشایی که قالب زده شده، زبر شده و همچنین زاویه تماس آن افزایش یافته است. غشاء های زبر شده اثر ضد گرفتگی نشان می دهند. به نظر می رسد ارتباطی بین زبری و اثر ضد گرفتگی وجود دارد: زبری سطح بیشتر باعث مقاوت بیشتر در برابر گرفتگی می شود.

تصفیه پساب با استفاده از اکسیداسیون پیشرفته و اسمز معکوس
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه رازی - دانشکده فنی و مهندسی 1389
  کامیار رضاییان   مجتبی احمدی

تحقیق حاضر مدلسازی و ارزیابی امکان سنجی اقتصادی تصفیه پساب با استفاده از فرآیند اکسیداسیون پیشرفته (aop)، فرآیند اسمز معکوس (ro) و یک روش ترکیبی متشکل از aop و ro را گزارش می کند. در تمام آزمایشات پساب از واحد تصفیه خانه پساب شهرک صنعتی فرامان واقع در کرمانشاه ( ایران ) نمونه گیری شد. برای فرآیند ro غشاء ft30 مورد استفاده قرار گرفت و فرآیند فنتن به عنوان یک aop استفاده شد. نتایج آزمایش نشان دادند که درصد حذف cod فرآیند aop، ro و روش ترکیبی به ترتیب %87، %98 و %100 بودند. همچنین نتایج محاسبه شده برای قیمت آب تولید شده برای فرآیند aop، ro و روش ترکیبی به ترتیب 0/17 $/m3، 0/5 $/m3 و 0/67 $/m3 بودند. نتایج به دست آمده نشان دادند که فرآیند پیشنهادی علی رغم قیمت های بالاتر می تواند به عنوان یک فرآیند صنعتی برای تولید آب خالص مفید باشد

ساخت و بررسی غشاءهای پیل سوختی
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه رازی - دانشکده علوم 1389
  صدیقه امیری نژاد   سید سیاوش مداینی

غشاءهای کامپوزیت غیرفلورینه همگن برپایه اختلاط پلی اتر سولفون (pes) و پلی وینیل الکل (pva) و با استفاده از دی متیل سولفوکساید به عنوان حلال تهیه شدند. غشاءها توسط روش انحلال-ریخته گری آماده شدند. فسفوتانگستیک اسید (pwa) (سوپر اسید برونشتد) برای دادن هدایت پروتونی مطلوب به غشاء انتخاب گردید. غشاءهای تهیه شده به منظور به کارگیری به عنوان غشاءهای تبادل کاتیون و تبادل پروتون درنظر گرفته شدند. اثر نسبت های مختلف مخلوط پلیمری و میزان pwa روی خصوصیات غشاءهای تهیه شده ارزیابی شدند. میزان پایداری pwaدر پلیمر و تست های تورم (sw)، جذب آب (wu)، ظرفیت تبادل یونی (iec)، غلظت یونی ثابت(fic)، پتانسیل غشاء، چگالی بار سطحی، نفوذ پذیری، عدد انتقال، مقاومت الکتریکی، هدایت پذیری پروتون، نفوذپذیری متانول، انتخابگری، مقاومت مکانیکی، dsc و tga به منظور بررسی عملکرد غشاءها انجام گردید. مقادیر sw، wu،iec ، هدایت پذیری پروتون، نفوذپذیری متانول و مقاومت مکانیکی برای غشاء نفیون 117 گزارش و با مقادیر غشاء کامپوزیت مقایسه گردید. درجه تورم با افزایش pwa و کاهش نسبت اختلاط pes/pva کاهش می یابد. با افزایش میزان pwa و کاهش میزان pes، جذب آب کاهش می یابد. با اضافه نمودن درصد pwa در غشاهای کامپوزیت، میزان iec اضافه می شود؛ درحالی که اختلاط دو پلیمر اثری روی iec ندارد. با افزایش میزان pwa به غشاء fic، چگالی بار سطحی، نفوذ پذیری، عدد انتقال و پتانسیل غشاء افزایش می یابد. روند معکوسی با افزایش میزان pes مشاهده می شود. مقاومت الکتریکی با افزایش میزان pes و کاهش میزان pwa افزایش می یابد. هدایت پذیری پروتون، نفوذپذیری متانول و مقاومت کششی با افزایش میزان pwa و pes افزایش می یابد؛ در حالی که کشش در شکست با افزایش میزان pes و کاهش میزان pwa افزایش می یابد. همگن بودن غشاءهای ساخته شده توسطdsc تأیید شد. آنالیز tga نشان داد که افزایش میزان pwa و pes به pva پایداری حرارتی غشاء را بهبود می بخشد. به علاوه، عملکرد مجموعه الکترود- غشاء در dmfc با استفاده از بهترین نمونه غشائی تهیه شده در دمای c° 80 با دو غلظت متفاوت از متانول (1و5 مولار) و اکسیژن در فشار 2 اتمسفر ارزیابی شد و با نفیون 117 مقایسه گردید.

ساخت غشاء نامتقارن نانوفیلتراسیون بر پایه اکریلو نیتریل بوتادین استایرن (abs)/ پلی وینیل پیرولیدون (pvp) و بهینه سازی فرآیند به روش رویه های پاسخ
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه رازی - دانشکده فنی و مهندسی 1389
  نیما ارست   سید سیاوش مداینی

بکارگیری غشاءهای پلیمری در فرآیندهای نانوفیلتراسیون یکی از پرکاربردترین و با صرفه ترین زمینه های فناوری نانو در امر جداسازی ریز ذرات و همچنین در تصفیه آب و پساب می باشد. هدف اصلی در این پژوهش ساخت غشاء پلیمری نانوفیلتراسیون بر پایه کوپلیمر اکریلو نیتریل بوتادین استایرن (abs) به روش مرسوم تغییر فاز مرطوب می باشد. اهمیت و اثر گذاری پارامترهای تاثیرگذاری همچون غلظت پلیمر پایه، غلظت پلیمر افزودنی و زمان ماند در حین ساخت نانو غشاءها مورد توجه قرار گرفت و بنابراین میزان تاثیر این فاکتورها به عنوان پارامترهای مستقل بر ساختار و عملکرد غشاءها به عنوان پارامتر وابسته هم بر اساس داده های آزمایشگاهی و هم بر اساس روش های آماری مورد ارزیابی قرارگرفته است. از آنجا که یکی از اهداف این پایان نامه مدلسازی و بهینه سازی فرآیند ساخت غشاءهای اکریلو نیتریل بوتادین استایرن تحت متدولوژی رویه های پاسخ (rsm) می باشد؛ با استفاده از طرح آزمایشی فاکتوریل (ffd)، آزمایشاتی از پیش برنامه ریزی شده با چیدمانی تصادفی جهت ساخت غشاءهای مذکور، تحت شرایط مختلف ساخت ارایه شده است. طراحی آزمایشات، مدلسازی و بهینه سازی فرآیند ساخت، توسط بسته نرم افزاری modde 8 انجام گرفت. بر اساس طرح آزمایش فوق اثر سطوح مختلف غلظت پلیمر پایه(abs)، 16 ، 20 و 24 درصد وزنی و سطوح مختلف غلظتی 0 ، 4 و 8 درصد وزنی پلیمر افزودنی پلی وینیل پیرولیدون (pvp) به همراه اثر زمانهای ماند 0، 5/2 و 5 دقیقه با در نظر گرفتن اثرات بر هم کنشی این فاکتورها مورد آزمایش قرار گرفتند. بدنبال بررسی ساختار نانوحفرات غشاءهای ساخته شده، با استفاده از محلول های خوراک حاوی نمک های na2so4 و nacl میزان جداسازی یون های یک ظرفیتی محلول در آب (na+,cl-) و دو ظرفیتی (so4-2) توسط غشاءهای ساخته شده مورد بررسی قرار گرفته و ثابت شد که غشاءهای ساخته شده از نوع غشاءهای نانو فیلتراسیون بوده اند. پس از اثبات نانو فیلتر بودن غشاءها بدنبال بررسی اثر پارامترهای ساخت ذکر شده بر ساختار و مورفولوژی غشاءها از تصاویر میکروسکوپ الکترونی (sem) استفاده شد و همچنین نتایج این اثرات بر میزان شار تراوشی غشاءهای ساخته شده با استفاده از دستگاه تست آزمایشگاهی موجود در مرکز تحقیقات غشاء دانشگاه رازی مورد ارزیابی قرار گرفت. شار آب خالص عبوری از غشاءهای نانوفیلتراسیون یکی از پارامترهای تعیین کننده در گزینش تجاری این نانو غشاءها می باشد. در مرحله نهایی این تحقیق، پس از مدلسازی با استفاده از روش قدرتمند رویه پاسخ (rsm)، شرایط بهینه ساخت با هدف رسیدن به بیشینه مقدار فلاکس آب خالص از غشاءهای ساخته شده محاسبه و ارایه شد.

جداسازی ترکیبات آلی با استفاده از فرایند غشائی تراوش تبخیری با غشاءهای پلیمری
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه رازی - دانشکده فنی و مهندسی 1389
  سینا زرشکی   سید سیاوش مداینی

از میان پلیمرهای گوناگون و موارد مختلف تراوش تبخیری آلی، دو پلیمر و ترکیب آنها با یک پلیمر آبدوست دیگر در دو مورد تراوش تبخیری مطالعه شد. پلی لاکتیک اسید (pla) و پلی اتر اتر کتون با گروه کاردو (peekwc)، دو پلیمر بدون هیچ سابقه استفاده در تراوش تبخیری، برای ساخت غشاءهای بدون حفره به روش خشک و با استفاده از کلروفورم به عنوان حلال مورد استفاده قرار گرفتند. این غشاءها در جداسازی مخلوط متانول/mtbe به کار رفتند. اثر شرایط عملیاتی مختلف شامل غلظت خوراک، دمای خوراک، و شدت جریان خوراک بر روی کیفیت جداسازی مطالعه شد. خواص مکانیکی و تورم غشاءها در غلظتهای مختلف خوراک نیز مورد بررسی قرار گرفت. هر دو نوع غشاء نسبت به متانول گزینشگر بودند. ولی فاکتور جداسازی به دست آمده با غشاءهای peekwc بیشتر بود. میزان تورم غشاءها خیلی زیاد نبود. غشاءهای pla در غلظتهای بالاتر mtbe بیشتر متورم شدند. در حالی که غشاءهای peekwc تورم بیشتری در غلظتهای بالاتر متانول داشتند. در نتیجه، غشاءهای pla در mtbe دچار کاهش استحکام مکانیکی و افزایش کشسانی شدند. از سوی دیگر، این رفتار مکانیکی در غشاءهای peekwc معکوس بود. فاکتور جداسازی در غلظتهای کم متانول، دماهای پایینتر، و شدت جریان بالاتر خوراک بیشتر بود. شار عبوری از غشاءها در غلظتهای بالای متانول، دماهای بالاتر، و شدت جریان بالاتر مقدار بیشتری داشت. دلایل اصلی این روند کاهش پلاریزاسیون غلظتی و دمایی در شدت جریان زیاد خوراک، و افزایش انتقال جرم و تحرک بیشتر زنجیرهای پلیمری در دماهای بیشتر است. پلیمرهای ذکر شده با غلظتهای مختلفی از پلی وینیل پیرولیدون (pvp) ترکیب شد و تغییرات ساختاری و عملیاتی آنها بررسی شد. از این غشاءها برای جداسازی اتانول از مخلوط همجوش آن با سیکلوهگزان استفاده شد. خواص مکانیکی، تورم، و جذب طیف مادون قرمز در این غشاءهای ترکیبی مطالعه شد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی ساختار اسفنجی غشاءهای ترکیبی را نشان داد. حفرات این غشاءها در غلظتهای بالاتر pvp بزرگتر می-شدند. غشاءهای ساخته شده تورم بیشتری در غلظتهای بالاتر اتانول داشتند. بعلاوه درجه تورم در غشاءهایی با pvp بیشتر افزایش یافت. این رفتار مشابه روند افزایشی آبدوستی در غشاءهای ترکیبی بود. از سوی دیگر استحکام مکانیکی غشاءها در غلظتهای بالاتر اتانول و درصد بیشتر pvp کاهش و کشسانی آنها افزایش یافت. تستهای ftir-atr با نمایش وجود pvp در غشاءها روند تغییر آبدوستی در آنها را تأیید کرد. هر دو عامل افزایش تخلخل و افزایش تمایل به اتانول سبب افزایش جذب خوراک در ساختار غشاء و متعاقباً افزایش شار عبوری غشاءهای ترکیبی خصوصاً در غلظتهای بالاتر pvp گردید. از سوی دیگر برخلاف روند معکوس معمول بین شار و گزینش پذیری، فاکتور جداسازی نیز همزمان افزایش یافت. هرچند با افزایش pvp تا مقداری مشخص، به دلیل افزایش اندازه حفرات غشاء ترکیبی، روند افزایشی گزینش پذیری متوقف شده و شروع به کاهش کرد. در همه موارد مطالعه شده غشاءهای ساخته شده از pla در مقایسه با غشاءهای ساخته شده از peekwc شار عبوری بیشتری داشتند. اما فاکتور جداسازی به دست آمده با پلیمر دوم تا حدی بالاتر بوده و جداسازی بهتری ارائه داد.

ساخت و اصلاح غشاهای مورد استفاده در سیستم دارورسانی کنترل شده
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه رازی - دانشکده علوم 1389
  سعید کوچکی   سید سیاوش مداینی

here, we report analysis of in vitro and in vivo drug release from an in situ formulation consisting of triamcinolone acetonide (tr) and poly(d,l-lactide-co-glycolide) (plga) and the additives glycofurol and hydroxyapatite nanoparticles (ha). we found that these additives enhanced drug release rate. we used the taguchi method to predict optimum formulation variables to minimise the initial burst. this method decreased the burst rate from 8% to 1.3%. plga-ha acted as a strong buffer, thereby preventing tissue inflammation at the injection site caused by the acidic degradation products of plga. characterisation of the optimised formulation by a variety of techniques, including scanning electron microscopy, x-ray diffraction, differential scanning calorimetry, and fourier transform near infrared spectroscopy, revealed that the crystalline structure of tr was converted to an amorphous form. therefore, this hydrophobic agent can serve as an additive to modify drug release rates. data generated by in vitro and in vivo experiments were in good agreement in situ forming implant (isfi) membranes are one the best technique for long term release of hydrophilic drug substances which are high soluble and high permeable. in this study, buprenorphine isfi membrane was developed and the release was modified by tween 80 and surfactant. moreover, the physicochemical properties of prepared membranes were characterized using drug release study, dsc, xrd and sem technique. drug release rates from isfi membrane exhibit a non-monotonic pattern, depending on dense structure or a porous structure membrane. tween 80 can be an attractive additive for modified release rate of drug from plga-based membrane drug delivery systems. tween miscibility into the rg752h polymer is higher than rg752s and it is because of interaction between polyether head group of tween and carboxylic acid head group of rg752h but for both polymers was limited. the pore sizes of membrane from rg752s without tween 80 are nearly the same as that with tween 80. the slower solvent diffusion rate resulted in a denser structure with rg 752s. this study also investigated the preparation of sirna–loaded, dotap-modified plga nanoparticles and subsequently the chemical and structural characterization and revolved around sirna added to the nanoparticles during the preparation, in the primary water phase of the double emulsion. the advantage of adding the sirna during the production stage, as opposed to complexation with pre-formed nanoparticles, is that the sirna is assumed to be encapsulated inside the nanoparticle matrix. the incorporation of increasing amounts of the cationic dotap into the plga matrix results in reduction in particle size and pdi. the encapsulation of sirna is also markedly affected by the presence of dotap in the polymeric matrix. the encapsulation of sirna is increasing with the addition of dotap until a concentration of 10 - 15 % (w/w) dotap after which the encapsulation efficiency is again decreasing. the increased encapsulation might be explained by electrostatic interactions between cationic dotap and anionic charges present on the sirna backbone. increasing the dotap concentration causes glassy state and increasing the stability of modified nanoparticles. در این کار تحقیقاتی در شرایط آزمایشگاهی فرمولاسیون آهسته رهش داروی تریامسینولون با استفاده از پلیمر زیست تجزیه پذیر (plga) poly(d,l-lactide-co-glycolide) مورد مطالعه قرارگرفت. مشاهده شد مواد افزودنی glycofurol و hydroxyapatite nanoparticles باعث تغییر در میزان رهش دارو در طول زمان میشوند. با استفاده از روش تاگوچی شرایط بهینه فرمولاسیون به منظور کاهش رهش ناگهانی دارو پیش بینی گردید. با استفاده از این روش میزان آزادسازی ناگهانی دارو در ساعات اولیه از 8% به 1.3% کاهش یافت. ترکیب plga-ha شبیه به یک بافر قوی عمل کرده و از التهاب در محل تزریق که ناشی از تجزیه پلیمر میباشد جلوگیری بعمل می آورد. خصوصیات فرمول بهینه شده با استفاده از روشهای دستگاهی مختلف نظیر x-ray, dsc, ftir, sem مورد مطالعه قرار گرفت. این بررسیها نشان میدهد شکل کریستالی تریامسینولون در این فرمولاسیون به شکل آمورف تغییر یافته است. نتایج حاصل از مطالعه بر روی موجود زنده بخوبی نتایج آزمایشگاهی را تایید میکند. غشای ایمپلنت درجا تشکیل شونده (isfi) یکی از بهترین روشها برای آزادسازی دراز مدت مواد مخدر آبدوست است که حلالیت و نفوذ پذیری بالایی دارند. در این مطالعه، رهش بوپرنورفین با استفاده از غشاء isfi و بهبود داده شده با توئین 80 مورد بررسی قرارگرفت. علاوه بر این ، خواص فیزیکوشیمیایی غشاء با استفاده از dsc، xrd و روش میکروسکوپ الکترونی مشخص گردید. میزان رها سازی دارو با توجه به ساختار بسیار متراکم یا غشاء متخلخل که در حضور توئین 80 تحت تاثیر قرار میگیرد بسیار متفاوت است. امتزاج توئین به پلیمر rg752h بالاتر از rg752s میباشد و آن را به دلیل تعامل بین گروه عاملی polyether از توئین و اسید کربوکسیلیک rg752h است. اما این امتزاج پذیری برای هر دو پلیمر محدود است. اندازه های منافذ غشا از پلیمر rg752s در حضور و یا عدم وجود توئین 80 تقریبا یکسان است. این مطالعه همچنین به بررسی روش تهیه نانوذرات plga اصلاح شده با dotap برای رهش sirna می پردازد. سپس خصوصیات شیمیایی و ساختاری نانوذرات در طول آماده سازی و حین افزودن sirna به فاز اولیه امولسیون دوتایی تشکیل شده بررسی میشود. استفاده از این روش برای اضافه کردن sirna در طول مرحله تولید، که برخلاف روشهای متداول پس از تشکیل کمپلکس این کار انجام میگیرد، این است که در این روش فرض میشود sirna داخل ماتریکس نانوذره محصور شده باشد. افزایش اختلاط مقدار dotap کاتیونی به plga در ماتریکس باعث کاهش اندازه ذرات و pdiمیشود. میزان بارگذاری sirna نیز بطور چشمگیری با حضور dotap در ماتریکس پلیمری تحت تاثیر قرار میگیرد بطوری که افزایش غلظت dotap تا 15 - 10 درصد وزنی باعث افزایش بارگذاری sirna و بیش از آن باعث کاهش بارگذاری میگردد. این افزایش ممکن است بدلیل فعل و انفعالات الکترواستاتیک بین dotap کاتیونی و sirna آنیونی باشد. افزایش غلظت dotap باعث ایجاد حالت شیشه ای و افزایش پایداری نانوذرات اصلاح شده میگردد. تولید نانو ذراتی بر اساس پلیمرهای زیست سازگار و زیست تخریب پذیر برای رهش پایدار sirna و توسعه استفاده بالینی امیدوار کننده است. هدف از این مطالعه بررسی توانایی تری هالوز، ساکاروز و مانیتول برای تثبیت نانوذرات plga اصلاح شده با dotap برای رهش sirna در حین فرایند فریز درایر میباشد. خواص این نانو ذرات با استفاده از روشهای pcs, sem, dsc, x-ray مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت، میزان اثر sirna آزاد شده از نانوذرات در خاموش کردن فعالیت ژن در شرایط آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. داده ها نشان میدهد که مانیتول باعث حفاظت نانوذرات در فرآیند خشک شدن میشود، و هچنین این نانوذرات تولید شده به آسانی در حضور آب مجدد سوسپانسیون میشوند. مانیتول ضمن تمایل به اتصال از طریق گروه عاملی به dotap شکل کریستالی خود را حفظ میکند. هچنین نانوذرات تولید شده قدرت خود را برای خاموش کردن فعالیت ژن در شرایط آزمایشگاهی پس از فریز دراید شدن حفظ میکنند که اثر kosmotropic این فرایند را تسهیل میکند.

مدلسازی فرایند اسمز معکوس با استفاده از شبکه عصبی و بهینه سازی آن توسط الگوریتم ژنتیک
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه رازی - دانشکده فنی و مهندسی 1389
  مجتبی شیری   سید سیاوش مداینی

چکیده: کاربردهای غشاء اسمز معکوس در فرایندهای تصفیه آب، بویژه صنایعی که نیاز به آب با خلوص بالا دارند، روز به روز در حال افزایش می باشد. با توجه به اهمیت های فرایندی و اقتصادی، فرایند نمکزدایی توسط غشاء اسمز معکوس،لزوم بهینه کردن فرایند تولید به منظور افزایش عمر مدول های ro و کمک به پایداری تولید و کاهش هزینه های تعمیراتی و از این دست امور محسوس است. در این کار ابتدا براساس داده های تهیه شده از یک فرایند صنعتی سعی شده است مدلی در جهت داشتن الگوی رفتاری فرایند بواسطه تغییرات در پارامترهای ورودی که تاثیرات خود را در خروجی های فرایند نمایش می دهند ارائه گردد. به این منظور از شبکه عصبی مصنوعی استفاده گردید. تعداد داده های مورد استفاده 474 سری داده است که هر یک شامل 6 پارامتر ورودی(index، tmp، دما، ph، feed cond.، feed flow) و 2 پارامتر خروجی (permeate cond.، permeate flow) می باشد. نتایج حاصل نشان می دهد مدل بدست آمده توانایی بالایی در پیش بینی پارامترهای خروجی براساس پارامترهای ورودی دارد. در مرحله بعد، از مدل بدست آمده در جهت بهینه سازی فرایند استفاده گردید. به این منظور الگوریتم ژنتیک که بطور خاص ابزاری برای بهینه کردن(optimization) می باشد بکار گرفته شد. با توجه به شرایط فرایند، کمینه کردن کنداکتیویته پرمیت به عنوان تابع هدف تعریف گردید.

کاربرد نانولوله های کربنی و نانوذرات tio2 در ساخت غشاهای جاذب و ضد گرفتگی
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه رازی - دانشکده علوم 1390
  سیروس زین الدینی   سید سیاوش مداینی

در کار اول با استفاد از نانولوله های کربنی و غشای pvdf غشای جاذبی برای حذف فلزات سنگین ساخته شد. در کار دوم با استفاده از نانوذرات tio2 و غشای pvdf غشایی با خاصیت ضد گرفتگی ساخته شد. در کار سوم با استفاده از نانولوله ها و غشای pvdf غشای نانوفیلتر ساخته شد.

ساخت و بررسی غشاء نانوکامپوزیت آلی - معدنی برای کاربرد دماهای متوسط در پیل سوختی پلیمری
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه رازی - دانشکده فنی و مهندسی 1389
  مهدی امیری نژاد   سید سیاوش مداینی

هتروپلی اسیدها (hpas) آنیون های اسیدی در مقیاس نانو از فلز-اکسیژن به هم چسبیده هستند که قوی تر از اسیدهای جامد متداول می باشند. در این پایان نامه، یک دسته غشاءهای نانوکامپوزیت آلی-معدنی برای عملکرد در پیل های سوختی پلیمری درحالت دمابالا/رطوبت پایین ساخته شدند. نمک های سزیم هیدروژن هتروپلی اسید شامل cs2.5h0.5pw12o40 (cspw) و cs2.5h0.5pmo12o40 (cspmo) در نفیون آمیخته گردیدند. اضافه کردن این مواد وابسته به رطوبت و هادی پروتون میزان آب را بهبود داده، اما فعالیت گرو های سولفونی ماتریس پلیمری را محدود می کنند. کلوخه شدن ذرات و پوشانندگی مکان های فعال (گروه های سولفونی)در غشاءهای نانوکامپوزیت مشاهده شدند. اسیدهای جامد نامحلول و با سطح ویژه بالای cspw و h3pw12o40/sio2 (pws) با بارگیری مختلف در کوپلیمر سولفونه فلورینه بای فنل با گروه انتهایی قابل پیوند عرضی (esf-bp) آمیخته شدند. آنالیزهای گرمایی، جذب آب، ظرفیت تبادل یونی (iec) پایداری اکسایشی، خصوصیت مکانیکی، هدایت پذیری پروتونی در شرایط مختلف و عملکرد در پیل سوختی پلیمری واحد (pemfc) برای بررسی اثر اضافه شونده hpas روی غشاءهای ساخته شده انجام گردیدند. هدایت پذیری پروتونی در شرایط دمایی و رطوبتی مختلفی اندازه گیری شدند. به دلیل خاصیت نگهداری آب یا به وجود آمدن مکان های سطحی فعال توسط hpas، هدایت پذیری برای غشاءهای نانوکامپوزیت در شرایط دمابالا و غیرمرطوب ( °c 110 و °c 120) بیشتر از پلیمر ساده بودند. مجموعه الکترود غشاءهای (meas) ساخته شده با غشاءهای نانوکامپوزیت در مقایسه با نفیون ساده در حالت مرطوب و در چگالی جریان های بالا جواب بهتری در عملیات پیل سوختی نشان دادند. در پیل نیمه مرطوب، در هردوی چگالی های جریان پایین و بالا، پیل سوختی با غشاء نانوکامپوزیت عملکرد بالایی از خود نشان داد. در پایداری پیل های منفرد تحت بار ثابت، سرعت بالای نزول ولتاژ در غشاء نفیون به واسطه پدیده خشک شدن مشاهده گردید. اثر پوشش برای ذرات cspw شدیدتر از ذرات cspmo است؛ نتیجه آن مقادیر بالاتر جذب آب، iec، هدایت پذیری و عملکرد پیل سوختی و کاهش نزول ولتاژ برای غشاء cspmo/nafion نسبت به غشاء cspw/nafion بود. نتایج پایداری اکسایشی غشاءها پایدار بودن بیشتر غشاء کامپوزیت cspw/nafion در مقابل عوامل اکسنده به واسطه پایین آوردن نفوذ h2o2 بود. اندازه گیری ft-ir برای مواد معدنی cspw، cspmo و pws ساخته شده نشان داد که ساختار اولیه keggin تقریبا بدون تغییر باقی مانده است. ساختار مولکولی کوپلیمر esf-bp ساخته شده توسط طیف nmr مشخص گردید. اضافه کردن hpas به ماتریس پلیمری esf-bp موجب افزایش دمای شیشه ای، قدرت کششی، پایداری اکسایشی، جذب آب (به میزان کم) و هدایت پذیری و کاهش iec (به مقدار کم)، دانسیته غشاء و شدت برشی می گردد. غشاء های نانوکامپوزیت کاملا جدید با روش بدون حلال بر پایه استفاده از مخلوط پلیمری پلی اتیلن اکسید (peo) و کوپلیمر پلی وینیلدن فلوراید-کلرو تترافلورو اتیلن (pvdf-ctfe) آمیخته با cspw به عنوان هادی پروتون ساخته شدند. در این نوع از غشاءها، تغییر هدایت با دما در شرایط خشک ممکن است به واسطه حرکت قطعه ای پلیمر باشد که سبب پرش پروتون از یک مکان به مکان دیگر یا افزایش فضای خالی برای حرکت پروتون باشد. در حالت کاملا مرطوب، تعادل دینامیکی میان ذرات مختلف حامل پروتون نوع هدایت پذیری را تعیین می کند که می تواند توسط مکانیسم grotthuss بیان گردد. مدلسازی pemfc توسط شبکه های عصبی مصنوعی (mlp و rbf) و anfis، نتایج نشان دهنده دقت بالای mlp و زمان پایین پاسخ توسط rbf بود. به طور ویژه، برای anfis زمان پاسخ کوتاه تر و دقت بسیار بیشتر بود.

مدلسازی فلاکس روغنهای امولسیون شونده در غشاءهای میکروفیلتراسیون با جریان متقاطع
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه رازی - دانشکده فنی و مهندسی 1390
  امیر محبی   سید سیاوش مداینی

در اغلب فرآیندهای فیزیکی یا شیمیایی با پدیده هایی مواجه هستیم که نیاز است تا با روشهای مختلف آنها را در غالب یک رابطه یا روابط ریاضی بیان کنیم .مدلسازی مجموعه روشهایی است که ما را به این هدف نایل می کند. در این پایان نامه فلاکس حاصل از میکروفیلتراسیون روغنهای امولسیون شونده با روش تحلیلی مدل شده است. روغنهای امولسیون شونده دسته ای از روغنها هستند که در صنایع فلزکاری دارای کاربرد گسترده ای می-باشند. وظیفه ی این روغنها ایجاد سرماسازی و روغنکاری بین قطعه کار و ابزار برش است. پس از آن که این روغنها مدتی مورد استفاده قرار گرفتند و عمر مفید آنها به سرآمد بایستی تعویض شوند. از آنجا که تخلیه ی پسآب این روغنها به محیط زیست, باعث ایجاد آلودگیهای فراوان زیست محیطی خواهد شد، لذا پساب آنها قبل از تخلیه به محیط زیست بایستی تصفیه شود. یکی از روشهای تصفیه پسآب این روغنها استفاده از فرآیند غشائی-میکروفیلتراسیون است که در این پژوهش مدلسازی فلاکس آن مورد مطالعه قرار گرفته است. آزمایش های مربوطه و نتایج آن قبلا توسط مهندس مهرداد کسرایی انجام شده و فقط مدلسازی آن در این کار انجام می شود. در این مدل سازی که در آن از روش تحلیلی استفاده شده بر خلاف کارهای انجام شده در قبل مقاومت های مربوط به خود غشاء و مربوط به گرفتگی های داخلی ناچیز فرض نشده و توسط یک ضریب k در مقاومت کیک در نظر گرفته می شود.با تحلیل این ضریب می توان تاثیر مقاومت های مختلف در طول فرآیند را به خوبی نشان داد.البته باید به این نکته توجه کرد که برای داشتن تحلیل درست از این ضریب باید آزمایشها به دقت انجام شود تا از خطا جلوگیری شود.

تهیه غشای نانوفیلتراسیون از آلیاژ pvc/pu و تبیین نقش افزودن نانو سیلیکا بر آن
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس 1390
  زهرا مقصود   محمد حسین نوید فامیلی

در این پژوهش ساخت غشای نانوفیلتراسیون با استفاده از آمیزه پلی وینیل کلراید/پلی یورتان به روش رسوب دهی غوطه وری انجام شد. برای بررسی نحوه تشکیل ساختار غشا در مهمترین مرحله تشکیل ساختار یعنی مرحله غوطه وری، ترمودینامیک و سینتیک سامانه مورد استفاده جهت ساخت غشا بررسی شد. بررسی ترمودینامیک با تعیین منحنی نقاط ابری سامانه ضد حلال/حلال/پلیمر انجام شد. سنتیک تشکیل غشا با مدلسازی فرایند نفوذ انجام شد که امکان محاسبه زمان رسوب و کسر حجمی اجزای سامانه تشکیل دهنده غشا با زمان را فراهم ساخت. نتایج مدلسازی نشان داد ساختار غشا (به ویژه پوسته آن) در لحظات ابتدایی غوطه وری با پارامتر ضریب تفکیک ضد حلال کنترل می شود که خود منشأ ترمودینامیکی داشته و تابع بر هم کنش حلال-ضد حلال است. به این ترتیب مدل سینتیکی یاد شده پیش بینی کیفی ساختار غشا را با استفاده از داده های ترمودینامیکی و خواصی نظیر وزن مولکولی و چگالی اجزا امکان پذیر ساخت. نتایج مدلسازی نظری ساختار غشاهای تهیه شده از آمیزه پلی وینیل کلراید/پلی یورتان را شبیه به غشای تهیه شده از پلی وینیل کلراید پیش بینی می کرد. غشاهای ساخته شده از آمیزه دو پلیمر قادر بودند رنگ محلول در آب با وزن مولکولی g/mol 02/854 را 100% حذف کنند. یکسان بودن پس زنی رنگ در غشاهای تهیه شده، نتایج مدلسازی مبنی بر تشکیل ساختار پوسته غشا در لحظات اولیه غوطه-وری و متاثر بودن آن از بر هم کنش حلال-ضد حلال را تایید کرد؛ در حالی که نتایج آزمون تراوایی حاکی از وجود یک بیشینه در نسبت 25:75 (پلی وینیل کلراید:پلی یورتان) بود. به نحوی که مقدار شار آب خالص غشا در فشار 8 بار، l/m2hr 111 بود. عدم همخوانی بین نتایج مدل و آزمون تراوایی به اهمیت یافتن پدیده-های بین سطحی با تغییر در نسبت اجزای آمیزه نسبت داده شد. در بخش دیگری از این پژوهش ساخت غشای نانوکامپوزیت پلیمری با افزودن نانو ذرات سیلیکا به غشاهای پلی وینیل کلراید/پلی یورتان انجام شد. برای این منظور از دو نوع نانو ذره سیلیکای آبدوست و آبگریز استفاده و تاثیر آن بر ترمودینامیک تشکیل غشا و خواص تراوایی و پس زنی غشا بررسی شد. نتایج بررسی ترمودینامیکی نشان داد جدایش در سامانه حاوی نانو ذرات آبدوست سریع تر از سامانه حاوی نانو ذرات آبگریز صورت می گیرد. برای بررسی سینتیک تشکیل غشا با افزودن نانوذرات، از مدلسازی سینتیکی دو بعدی استفاده شد که برای اولین بار انجام شده است. نتایج این پژوهش نشان داد در غشای نانوکامپوزیت تهیه شده از پلی وینیل کلراید، شیمی سطح نانو ذره بسیار اهمیت دارد؛ به گونه ای که نانو ذرات سیلیکای آبدوست تراوایی غشا را افزایش داده و نانو ذرات آبگریز سبب کاهش آن می شوند. نتایج مدلسازی نظری در تطابق کیفی با نتایج حاصل از افزودن نانو ذرات آبگریز به غشا بود. نتایج حاصل از آزمون تراوایی نشان داد در مورد غشاهای تهیه شده از آمیزه پلی وینیل کلراید/پلی یورتان تاثیر نانو ذرات سیلیکا بر پدیده های بین سطحی، بیش از شیمی سطح نانو ذرات، تراوایی غشا را تحت تاثیر قرار می دهد.

ساخت و ارزیابی غشاءهای پلیمری نانوفیلتراسیون جهت جداسازی سموم نیتروآروماتیکی
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه رازی - پژوهشکده فنی و مهندسی 1390
  نگین قایمی   سید سیاوش مداینی

غشاءهای نانوفیلتراسیون در جداسازی مواد آلی و سموم از آب و پساب، سالیان متمادی به عنوان یک عامل موثر مورد استفاده فراوان بوده اند. ساخت غشاءهای پلیمری در ابعاد نانو و اصلاح آنها به منظور ایجاد غشایی با خواص و عملکرد بهتر در حذف سموم نیتروآروماتیکی (پارانیتروفنول،2و4-دی نیتروفنول، 3و5-دی نیتروسالیسیلیک اسید، 2-متیل-4و6-دی نیتروفنول و 4-نیتروفنیل فسفات دی سدیم سالت هگزاهیدرات)، هدف اصلی این کار تحقیقاتی می باشد. اثرات حضور مواد آلی طبیعی (هیومیک اسید ها) در محلول آبی و فعل و انفعالات آنها با ترکیبات نیتروآروماتیکی (نیتروفنولها) بر فرآیند اولترافیلتراسیون تحت شرایط محیطی اسیدی و خنثی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج آزمایشات نشان داد که پسدهی تمام نیتروفنولها تحت تاثیر حضور هیومیک اسید تغییر کرده است. اگرچه روند تغییرات پسدهی مولکولهای پارانیتروفنول کاملا متفاوت با باقی سموم دیده شد. همچنین مشاهده گردید که بازده جداسازی حل شونده ها در حضور مواد آلی طبیعی تحت تاثیر نوع نیتروفنولها، حضور هیومیک اسید و ph محلول می باشد. تاثیرات افزایش ادیتیوهای متفاوت ((اسیدهای چرب: پالمیتیک اسید، اولئیک اسید و لینولئیک اسید) و (سورفکتنتها: سدیم دودسیل سولفات (sds) به عنوان سورفکتنت آنیونی، ستیل تری متیل آمونیوم بروماید (ctab) کاتیونی و تریتون ایکس 100 (triton) به عنوان غیر یونی)) بر مورفولوژی و عملکرد غشاء های نانوفیلتراسیون سلولزاستات (ca) تحت شرایط محیطی متفاوت مورد بررسی قرار گرفت. در نتیجه اضافه شدن ادیتیوها، آبدوستی غشاء ها به میزان قابل توجهی افزایش پیدا کرد. غشاء های اصلاح شده فلاکس آب خالص و تراوش پذیری بسیار بالاتری نسبت به غشاء اصلاح نشده نشان دادند. بعلاوه مشحص شد که پسدهی ترکیبات مورد نظر، به میزان قابل توجهی تحت تاثیر ph محلول، خواص ساختاری حل شونده ها و مشخصات غشاء های ساخته شده می باشد. در ادامه، غشاء های نانوکامپوزیت حاوی پلی اترسولفون (pes) و نانو ذرات مونت موریلونیت آلی اصلاح شده (ommt) با استفاده از ترکیبی از روشهای جدایش فازی مرطوب و پخش محلول ساخته شدند. عملکرد غشاء ها در جداسازی سموم از محلولهای اسیدی و خنثی مورد بررسی قرار گرفت. طیفهای xrd و همچنین تصاویر tem تشکیل لایه های رُس معدنی با ساختار لایه ای (intercalated) و کاملا مجزا (exfoliated) در ماتریکس پلی اترسولفون را نشان دادند. افزودن نانوذرات ommt آبدوستی، خواص مکانیکی و مقاومت حرارتی غشاء ها را به میزان قابل توجهی بهبود بخشید. بعلاوه، تراوش پذیری و پسدهی نیترو فنولها نیز آشکارا افزایش یافت. در پایان، اثرات افزودن اسیدهای آلی (آسکوربیک اسید، سیتریک اسید و مالیک اسید) بر ساخت غشاء های نانوفیلتراسیون پلی سولفون (ps) بر حسب مورفولوژی، خواص غشاء ها، تراوش پزیری و پسدهی مورد بررسی قرار گرفت. اندزه گیریهای زاویه تماس آب نشان داد که آبدوستی غشاء پلی سولفون با افزایش غلظت اسیدهای آلی در محلول پلیمری به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. همچنین افزایش اسیدهای آلی منجر به ساخت غشاء هایی با فلاکس آب خالص، تراوش پذیری و پسدهی بالاتر در مقایسه با غشاء اصلاح نشده پلی سولفون می شود. بعلاوه، مشخص گردید که پسدهی سموم به میزان قابل توجهی به ph محلول و خواص غشاء و حل شونده وابسته است.

مدلسازی ریاضی مدول پیچشی
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه رازی - دانشکده فنی و مهندسی 1390
  المیرا متولی طاهر   سید سیاوش مداینی

در این پروژه هدف اصلی، مدلسازی ریاضی مدول پیچشی است که انحنای مدول، بر خلاف کارهای انجام شده پیشین تا حد امکان در نظر گرفته می شود تا پیش بینی عملکرد مدول بهبود یابد. بدین منظور شکل هندسی مدول، سه استوانه تودرتو شامل دو کانال خوراک و یک کانال پرمیت فرض می گردد. افت فشار در دو کانال خوراک و پرمیت و همچنین تغییرات ضریب انتقال جرم و غلظت در طول کانال خوراک در نظر گرفته می شود. با استفاده از قوانین بقای مومنتم و جرم در دو کانال خوراک و پرمیت، معادلات مربوط به پارامترهای اصلی مدول از قبیل فلاکس حجمی و غلظت پرمیت، فلاکس حجمی نمک در کانال پرمیت و سرعت بالک در کانال خوراک با فرض اینکه خوراک آب نمک رقیق می باشد، در نتیجه مدلسازی حاصل شدند. در ادامه با استفاده از داده های موجود در غلظت خوراک ppm25000، ppm35000 و ppm40000، در دماهای 20، 25، 30 و 35 درجه سانتیگراد و در فشارهای 50، 55 ،60، 70 و 80 بار، مقادیر عددی پارامترهای مدول تعیین شدند. در مقایسه این نتایج با یافته های تجربی و قرابت آنها با یکدیگر، اعتبار و موفقیت مدلسازی فعلی تائید شد. همچنین در مقایسه با مقادیر مربوط به مدلسازی در حالت تخت، مشاهده می شود مدلسازی کنونی، توانائی بیشتری در پیش بینی دقیق تر عمکرد مدول دارد که این برتری نتیجه در نظر گرفتن انحنای مدول می باشد.

بهبود عملکرد گروههای عاملی در غشاهای تبادل یونی الکترودیالیز
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه رازی - دانشکده علوم 1390
  علیرضا خدابخشی   سید سیاوش مداینی

جداسازی مواد توسط غشا ها از فرایند های ضروری در صنعت و زندگی انسان به شمار می رود. در این میان غشاهای حامل گروههای عاملی باردار از انواع پیشرفته این اجزای جداسازی می باشند. این غشاها که تحت عنوان غشاهای تعویض یون نیز معروف هستند، به صورت گسترده در فرایند های موسوم به الکتروممبرین مورد استفاده قرار می گیرند. این غشاها می توانند دارای بار منفی یا مثبت وساختار متخلخل یا غیر متخلخل باشند. کار ویژه غشاهای تعویض یون جداسازی مطلوب یونها با مصرف انرژی پایین است. صرف نظر از بار الکتریکی، غشاهای تعویض یون می توانند در دو دسته بزرگ همگن و ناهمگن نیز دسته بندی شوند. مهمترین ویژگیهایی که برای یک غشاء تعویض یونی مطلوب باید مورد توجه قرار گیرد عبارتند از: انتخابگری بالا، پایداری مکانیکی و شیمیایی مناسب و مقاومت الکتریکی پایین. در این تحقیق انواع جدیدی از غشاهای تعویض یون با روش تغییر فاز تهیه شده و سعی بر این بوده است که کارایی نسبی گروههای عاملی در این سری از غشاها، برای استفاده در فرایند الکترودیالیز آزمایشگاهی افزایش یابد. بدین منظور غشاهای تعویض یونی دست ساز (هم از نوع گروه عاملی دارای بار مثبت و هم از نوع گروه عاملی دارای بار منفی) با استفاده از پلیمرهای مختلف تهیه شد و تاثیر چند عامل مهم (اولتراسونیک ، نسبت اختلاط پلیمری، درصد رزین در ساختار غشاهای ناهمگن، و نیز حضور مواد افزودنی) بر روی کارایی گروههای عاملی آنها بررسی گردید. درکار نخست با استفاده از مخلوط اس- پلی وینیل کلراید (s-pvc) و پلی کربنات تجاری(pc) در نسبتهای مختلف، غشاهای تعویض کاتیونی هتروژن تهیه شد. در غشاهای تهیه شده سازگاری بسیار خوبی بین زنجیرهای پلیمری دونوع پلیمر مشاهده شد. علاوه بر این تاثیر نسبتهای مختلف اختلاط پلیمری بر روی خواص الکترو شیمی و خواص ساختاری غشاها نشان داده شده است. در کار دوم تاثیر میزان رزین روی ساختار و خواص مکانیکی و الکتروشیمیایی غشاهای هتروژن بررسی شده است. در این کار از s-pvc و پودر رزین تعویض کاتیونی و حلال تترا هیدروفوران برای تهیه غشاها استفاده شد. همچنین خواص الکتروشیمیایی غشاهای تهیه شده در محلول الکترولیت حاوی یونهای تک ظرفیتی(سدیم کلراید) و دوظرفیتی( باریم کلراید) به منظور مشاهده انتخابگری غشاهای تهیه شده در مقابل انواع متفاوت از یونهای متضاد، مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفت. در کار بعدی تاثیر کربن فعال، به عنوان یک ماده افزودنی معدنی، و نیز اثر استفاده از امواج صوتی، بر روی ساختار و کارایی غشاهای تعویض یونی دست ساز بررسی شده است. در این کار غشاهای تعویض آنیونی هتروژن با استفاده از مخلوط پلیمری s-pvc و sbr ( استایرن بوتادی ان رابر)، پودر رزین تعویض آنیونی و حلال تتراهیدروفوران تهیه شدند. کار چهارم در ارتباط با تاثیر سدیم دودسیل سولفات (sds) به عنوان یک ماده افزودنی آلی، در ساختار و خواص غشاهای تعویض کاتیونی انجام شده است. در این بررسی مخلوط پلیمری s-pvc و sbr ، پودر رزین تعویض کاتیونی ، sds و حلال تتراهیدروفوران برای تهیه غشاهای ناهمگن تعویض یونی مورد استفاده قرار گرفت. علاوه بر این برای توزیع بهتر ذرات و جلوگیری از تجمع آنها، مخلوط حاوی ذرات رزین، sds و محلول پلیمرها قبل از کشیده شدن بر روی شیشه به مدت سی دقیقه در معرض امواج صوتی قرار گرفت. مازاد بر کارهای فوق درتهیه غشاهای ناهمگن و تلاش در جهت افزایش کارایی گروههای عاملی آنها، کار نهایی به منظور تهیه غشاهای تعویض کاتیونی همگن با خواص مناسب برای استفاده در شرایط سخت ( همچون فرایند کلرالکالی) انجام شده است. این غشاها با استفاده از پلی وینیلیدن دی فلوراید(pvdf) و سولفونیل پلی 2و6 - دی متیل 1و4- فنیلن اکسید(sppo) تهیه شد. به منظورافزایش سازگاری بین pvdf وsppo برای تهیه این نوع جدیداز غشاهای همگن، مواد شیمیایی مختلف استفاده شد. سپس غشاهای پلیمری با استفاده از pvdf اصلاح شده وsppo تهیه گردید و ویژگیهای مهم برای غشاهای تعویض کاتیونی بر روی آنها مورد بررسی قرار گرفت.

استفاده از نانوذرات در ساخت غشاءهای نانوفیلتراسیون زمینه مخلوط
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه رازی - دانشکده علوم 1391
  وحید وطن پور   سید سیاوش مداینی

عمده ترین مشکل در فرایندهای غشائی، پدیده گرفتگی می باشد که موجب کاهش عملکرد و نفوذپذیری غشاء می گردد. توسعه روشهای موثر برای کاهش گرفتگی غشاءها ضروری می باشد. استفاده از نانوذرات در ساخت غشاءهای پلیمری یکی از رویکردهای مفید برای بهبود فلاکس و خواص ضدگرفتگی غشاءها می باشد. در قسمت اول پایان نامه، ساخت و خواص ضدگرفتگی غشاءهای نانوفیلتراسیون پلی اترسولفونی مخلوط شده با نانولوله های کربنی چند دیواره اکسید شده با اسید گزارش شده است. با اضافه کردن نانولوله ها، آبدوستی غشاءها بهبود یافته است. بررسی های ساختاری غشاءهای nf تهیه شده نشان داد که حفرات بزرگی در قسمت زیرلایه غشاءها با افزودن مقادیر کم نانولوله های کربنی اصلاح شده ظاهر می گردد که موجب افزایش فلاکس آب غشاءها می گردد. آزمایشات گرفتگی غشاءهای گرفته شده با پروتئین bsa مشخص کرد که زبری سطح غشاءها نقش مهمی در مقاومت ضدگرفتگی بیولوژیکی غشاءهای مخلوط شده با نانولوله های کربنی دارد. غشاء با زبری کمتر، خصلت ضد گرفتگی بهتری نشان داد. در کار دوم، سه نوع مختلف نانوذرات دی اکسید تیتانیم (p25، pc105 و pc500) با اندازه های مختلف برای تهیه غشاءهای نانوکامپوزیتی پلی اترسولفون به منظور بررسی اثر اندازه و نوع نانوذرات tio2 در ساختار، عملکرد و کنترل گرفتگی استفاده شد. مقادیر بالای نانوذرات در محلول ریخته گری به علت بروز پدیده تجمع و کلوخه شدن نانوذرات در ماتریکس پلیمر باعث کاهش عملکرد غشاء گردید. در غلظتهای پایین نانوذرات tio2 به علت کم بودن تجمع، نانوذرات با اندازه کوچکتر موجب کاهش بیشتر گرفتگی غشاء شدند. در کار پژوهشی سوم، نانولوله های کربنی چند دیواره پوشیده شده با نانوذرات tio2 در ساخت غشاءهای نانوکامپوزیت پلی اترسولفونی استفاده شد. فلاکس آب خالص غشاءها با اضافه کردن این نانوذرات افزایش یافت. مقاومت به گرفتگی غشاءها بررسی شده با آب پنیر مشخص کرد که غشاء دارای wt% 1/0 از نانولوله های کربنی پوشیده شده با tio2 به علت زبری سطح کمتر و خواص فتوکاتالیتیکی ایجاد شده دارای بهترین خصلت ضد گرفتگی بیولوژیکی می باشد. در کار چهارم، اثر نانوذرات بوهمیت به عنوان نانوپرکننده جدید در ساخت غشاءهای زمینه مخلوط پلی اترسولفونی بررسی شد. بوهمیت یک نانوذره اکسید هیدروکسید آلومینیوم با گروههای اضافی هیدروکسیل در سطح آن می باشد. تصاویر sem نشان داد که مخلوط کردن نانوبوهمیت ساختار انگشتی زیرلایه غشاء را تغییر نمی دهد. نتایج فیلتراسیون آب پنیر نشان داد که با اضافه کردن مقادیر کم از بوهمیت، مقاومت به گرفتگی بطور زیادی افرایش می یابد. مقایسه غشاءهای مخلوط شده با نانوبوهمیت با غشائهای مخلوط شده با ?-al2o3 مشخص کرد که غشاءهای دارای نانوذرات بوهمیت عملکرد و خصلت ضدگرفتگی بالاتری دارند. در کار پژوهشی آخر، غشاء قالب یونی ni(ii) روی ساپورت متخلخل از جنس pvdf به روش ایجاد قالب یونی سطحی ساخته شد. غشاء قالب یونی دارای سایتهای شناسایی مصنوعی هستند که به طور انتخابی با یون هدف برهمکنش داده و موجب عبور آن از غشاء می گردند. پارامترهای موثر مانند ph و غلظت یونهای نیکل در ظرفیت بارگذاری غشاءها بررسی گردید. نتایج نفوذپذیری و جذب سطحی نشان داد که غشاءهای قالب یونی ni(ii) دارای توانائی ویژه در عبور انتخابی یونهای نیکل (ii) در حضور یون مشابه کبالت (ii) می باشد.

مدلسازی و مطالعه ترموسینتِک مکانیسم جذب در غشاء ها
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه رازی - دانشکده فنی و مهندسی 1391
  احسان صالحی   سید سیاوش مداینی

مکانیسم جذب نقش دو گانه ای در تکنولوژی جداسازی غشائی بازی می کند. بعنوان یک مکانیسم گرفتگی غشاء، جذب نامطلوب بوده و باید کنترل شده و محدود گردد. از سوی دیگر "غشاء های جاذب" مزیت هایی نسبت به روش های معمول جداسازی پروتئین ها و یون های سنگین نشان می دهند. از آنجا که جنبه های گفته شده مکانیسم جذب در تقابل با تکنولوژی غشائی تا کنون در متون علمی بررسی نشده است، این نوشتار به بررسی آنها می پردازد. برای تحلیل و ارزیابی پروسس جذب غشائی، روشهای ایزوترمال، ترمودینامیک و سینتیک بهمراه مدلسازی ریاضی به خدمت گرفته شده است. این نوشتار شامل پنج بخش مستقل می باشد که هر یک به موضوع خاصی در حوزه جذب غشائی می پردازد. در بخش اول این رساله، اثر هادی شدن سطح بر رفتار جذبی غشاء الترافیلتراسیون pm3 در تقابل با پروتئین bsa مورد بررسی قرار گرفت. ایزوترم های لانگمویر و ردلیش پترسون بخوبی داده های جذب تعادلی را توصیف کردند. غشاء غیرهادی ظرفیت بیشتری برای جذب پروتئین نسبت به غشاء هادی نشان داد. مطالعه سینتیک جذب نشان داد که زمان لازم برای رسیدن به تعادل برای غشاء غیرهادی کمی بیشتر است. بوجود آمدن میدان الکترواستاتیکی که بعنوان یک عامل بازدارنده علیه عبور پروتئین عمل می کند و همچنین انسداد موضعی سطح و حفرات سطحی غشاء هادی با پلیمر پلی پیرول را می توان علل خاصیت ضد گرفتگی غشاء هادی دانست. در بخش دوم این نوشتار، جذب پویای هیومیک اسید از مخلوط آن با پروتئین bsa بر غشاء های الترافیلتراسیون در حضور یون های مختلف بررسی شده است. ایزوترم ردلیش پترسون بخوبی جذب تعادلی را توصیف نمود. تاثیر برخی فاکتورها نظیر افزودن پروتئین، قدرت یونی، بار یون و سایز آبپوشی یون بر جذب هیومیک اسید توسط غشاء بررسی گردید. با افزایش قدرت یونی محلول و بار یون ظرفیت تعادلی جذب غشاء افزایش یافت. همچنین کاتیون با دانسیته بار کمتر با ارائه قدرت بیشتر برای جذب مولکول های اسید منجر به افزایش ظرفیت جذب غشاء گردید. در بخش سوم این رساله، گرفتگی غشاء های نانوفیلتراسیون pvd و nf45 بر اثر جذب کاتیون های مختلف از محلول های سنتزی و صنعتی آنها مورد بررسی قرار گرفت. روش فیلتراسیون جریان عرضی برای تولید داده های جذب دینامیکی تعادلی استفاده شد. طبیعت ناهمگن جذب با توافق بهتر ایزوترم فریوندلیچ با داده های تعادلی مشخص گردید. همچنین آنالیز ترمودینامیکی جذبی گرماگیر، خودبخودی و پیش رونده بر اثر تغییر آنتروپی را نشان داد. از کاهش انرژی آزاد گیبس با افزایش دما این نتیجه حاصل شد که با کاهش دمای خوراک می توان اثر نامطلوب گرفتگی ناشی از جذب را کاهش داد. در قسمت چهارم این نوشتار، ترموسینتیک جذب یون های نیکل و کبالت بر غشاء حک اثر شده با یون نیکل مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. ایزوترم سیپس بخوبی توانست جذب تعادلی یون ها را توصیف نماید. پارامترهای اصلی ترمودینامیکی نظیر انرژی آزاد، تغییر آنتالپی و انتروپی نشان دادند که فرآیند جذب گرماده و خودبخودی است. از طرف دیگر مطالعه سینتیک جذب نشان داد که سرعت جذب و عبور یون نیکل از درون غشاء سریعتر از یون کبالت است. در ادامه یک مدل ریاضی جدید برای توصیف رفتار جذب و عبور غشاء حک اثر شده ارائه شد. با توصیف خوب داده های تجربی توسط مدل، درک و بینش خوبی نسبت به پدیده ها و مکانیسم های درگیر در جذب غشاء های حک اثر شده با یون حاصل گردید. در بخش آخر این رساله، پلی اتیلن گلایکول (بعنوان حفره زا) و نانو لوله های کربنی بهبود یافته توسط گروه های عاملی آمین، برای ارتقاء غشاء های نازک جاذب از جنس چیتوسان و پلی وینیل الکل با هدف جذب بیشتر یون مس به کار گرفته شدند. آنالیزهای ftir, sem, afm ، نفوذپذیری، ظرفیت جذب آب و مقاومت مکانیکی برای بررسی خواص غشاء های جاذب به کار رفت. آزمایشات جذب ایستا برای بررسی اثرات افزودن نانو ذرات، اسیدیته محلول، غلظت یونی محلول و دما بر ظرفیت جذب غشاء ها انجام گرفت. غشاء های ماکروحفره با افزودن پلی اتیلن گلایکول به محلول ساخت غشاء حاصل گردید. از طرف دیگر افزودن نانولوله های کربنی حامل گروه عاملی آمین با ایجاد نانوکانال ها و مجراهای تکمیلی در ساختار متراکم غشاء چیتوسان/پلی وینیل الکل، سبب بهبود خواص جذب و نفوذپذیری این غشاها شد. مطالعات ترموسینتیکی غشاهای جاذب طبیعت گرماگیر، خودبخودی و مطلوب جذب را نشان داد. بعلاوه این مطالعات اثبات کرد که نانولوله های کربنی حامل گروه عاملی آمین نقش اساسی در افزایش سرعت جذب غشائی بازی می کنند. در نهایت غشاهای جاذب حاوی مقادیر بهینه پلی اتیلن گلایکول و نانولوله های کربنی حامل گروه عاملی آمین سنتز گردید. این غشاء ها بالاترین ظرفیت جذب، احیاپذیری و بهترین کارایی را در فرآیند فیلتراسیون ته بسته از خود نشان دادند.

ساخت و اصلاح غشاء های نانوفیلتراسیون با استفاده از روش پلیمریزاسیون سطحی و نانوذرات
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه رازی - دانشکده علوم 1392
  پریسا دارایی   سید سیاوش مداینی

فیلتراسیون غشائی یکی از مهمترین زمینه های تحقیق در تکنولوژی جداسازی به شمار می آید. غشاء به عنوان یک فاز نیمه تراوا که قادر به جداسازی مواد گوناگون است تعریف می شو و ویژگیهای منحصر به فرد غشاء ها، آنها را به یک ابزار کاربردی در بسیاری از صنایع شیمیایی بدل کرده است. پایان نامه حاضر برای معرفی ایده های جدیدی جهت ساخت و اصلاح غشاء های نانوفیلتراسیون طراحی شده است. نانوفیلترها قادر به جداسازی نمکهای دو ظرفیتی و موادی با جرم مولکولی بین 100 تا 1000 دالتون هستند. در این پایان نامه سعی بر ساخت غشاء نانوفیلتر از جنس پلی اترسولفون با نفوذپذیری بالا، خواص ضدگرفتگی بهبود یافته و طول عمر بیشتر به کمک روش پلیمریزاسیون سطحی و به کارگیری نانوذرات و نیز استفاده همزمان از این دو روش است. برای این منظور، نانومواد مختلف مانند کربن نانوتیوب ها، نانوذرات بر پایه اکسید آهن، آلوم اکسان و همچنین مشتقات اصلاح شده آنها طی مراحل ساخت غشاء به روش وارونگی فازی، به ساختار غشاء اضافه شد. همچنین، برای ارائه یک روش کارآمد برای تهیه غشائی با قابلیتهای یک نانوفیلتر از یک غشاء میکروفیلتر تجاری، یک کامپوزیت با استفاده از نانورس نسبتا ارزان قیمت و در دسترس و نیز پلیمر کیتوسان ساخته شد. کارایی کلیه غشاء ساخته شده و اصلاح شده در زمینه جداسازی و حذف آلوده کننده هایی مانند فلزات سنگین، نمکها، پروتئین ها و رنگها و همچنین خواص ضدگرفتگی و نفوذپزیری نسبت به آب مورد بررسی قرار گرفت. تکنیکهای ارزیابی مختلفی مانند میکروسکوپ الکترونی، میکروسکوپ نیروی اتمی، تفرق اشعه x ، اسپکتروسکوپی مادون قرمز، زاویه تماس آب و غیره برای مقایسه و توجیه نتایج و مشاهدات به کار برده شد. بر اساس نتایج به دست آمده، غشاء های ساخته شده بهبود محسوسی در خواصی نظیر شار آب، خاصیت ضد گرفتگی، حذف آلایندها و مورفولوژی ساختاری نشان دادند. علاوه براین، بازده پیوندزنی پلیمر بر سطح پلیمر غشاء، زمانی که یک نانو ذره مناسب قبلا به ماتریکس غشاء افزوده شده باشد به دلیل ایجاد سایتهای آغاز واکنش پلیمریزاسیون، بسیار بهتر خواهد بود. چنین روشی امکان انجام پیوند زنی پلیمر را در شرایط ملایمتری شامل غلظت پایین واکنش دهنده ها و دمای متوسط واکنش بدون نیاز به استفاده از ابزارهایی نظیر پلاسما، اشعه گاما و فرابنفش (با احتمال آسیب به غشاء پایه)، فراهم می سازد. ضمنا، محدودیتهای افزودن نانوذرات مانند تجمع آنها و انسداد حفرات غشاء و ناسازگاری نانوذرات معدنی با پلیمر غشاء به خوبی با کمک روشهای مختلط ارائه شده در این پایان نامه قابل جبران است.

ساخت، اصلاح و ارزیابی غشاهای انتقال تسهیل یافته برای جداسازی اتیلن از اتان
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه رازی - پژوهشکده فنی و مهندسی 1391
  مجید اسماعیلی   سید سیاوش مداینی

در این پایان نامه مهمترین بخشهای مطالعات کتابخانه ای، جزئیات ساخت سیستم جداسازی گاز، ساخت و ارزیابی غشاها گردآوری گردیده است. اصلی ترین بخشهای این گزارش عبارتند از: • جمع آوری اطلاعات لازمه از مقالات منتشر شده در زمینه ساخت غشاهای انتقال تسهیل یافته • معرفی مواد شیمیایی مورد نیاز برای انجام پروژه • روشهای بکار گرفته شده در ساخت غشاها • اجزای سیستم جداسازی گاز و نحوه کارکرد آن • نتایج آزمونهای انجام شده مواد شیمیایی مورد نیاز همگی از شرکتهای خارجی تهیه گردیده اند و بر سه گونه اصلی مواد پلیمری، نمکهای معدنی و حلالهای آلی دسته بندی شده اند. برای ساخت غشاها که از نوع مرکب بودند از دو روش اصلی استفاده گردیده است. از روش تغییر فاز برای تهیه غشاهای زیر لایه و از روش قالبگیری - تبخیر حلال برای ایجاد لایه فعال روی غشاها استفاده گردیده است. برای تست غشاهای استفاده شده، یک سیستم غشایی جداسازی گاز که دارای اجزای متنوعی میباشد ساخته و استفاده گردید. فشار عملیاتی تست این غشاها در محدوده 1 تا bar 4 انتخاب گردید. در این پروژه از سه ماده پلیمری پلی اتیلن اکساید، پلی وینیل پیرولیدن و پلی وینیل الکل برای ساخت غشا استفاده گردید. از نمکهای تترافلورو بورات نقره، نیترات مس و کلرید مس و همچنین نیترات نقره به عنوان سازنده سایتهای حامل در ساخت غشا استفاده گردید. از میان نمکهای مورد استفاده، تترافلوروبورات نقره بالاترین کیفیت را در جداسازی اتیلن از اتان نشان داد. نمکهای دیگر کیفیت چندان بالایی نداشتند و جداسازی چندان متاثر از مکانیسم انتقال تسهیل یافته انجام نمی شد. نمک مس نسبت به نمک تترافلوروبورات نقره کارایی ضعیفتر ولی نسبت به نمک نیترات نقره کارایی بهتری داشت. از میان پلیمرها، پلی وینیل الکل به هنگام قالبگیری محلول پلیمری و در فاصله خشک شدن غشا، فرایند احیا شدن یونهای نقره را تسریع می بخشید و غشای چندان یکدستی حاصل نمیشد. اما پلی اتیلن اکساید و پلی وینیل پیرولیدن برای ساخت چنین غشاهایی بسیار مناسب نشان دادند. غشاهای ساخته شده قبل و حین انجام آزمون تراوش پذیری مورد ارزیابی قرار گرفته اند. برای این منظور آزمایشهای متفاوتی روی غشاها انجام گردید. از جمله این آزمونها میتوان به آزمونهای طیف سنجی، آنالیز حرارتی، میکروسکوپ الکترونی، میکروسکوپ اتمی، پراکنش اشعه ایکس، و مقاومت مکانیکی اشاره کرد. در بخشی از این پروژه به طور خاص روی مشکل پایداری غشاها که نقطه عطفی در تحقیقات محققین در این زمینه است تمرکز گردیده است. امید است که مطالب جمع آوری شده بتواند زمینه ساز بکارگیری غشاهای انتقال تسهیل یافته برای جداسازی اتیلن از اتان در کشور عزیزمان باشد.