بر اساس مطالعات انجام شده و آمارهای ارائه شده توسط مراکز بهداشتی-درمانی در دنیا درصد آمار مرگ و میر ناشی از بیماری دیابت نوع دوم و بیماری های ناشی از آن از جمله نارسایی و از کار افتادگی کلیه ها ، کاهش بینایی و در نهایت نابینایی کامل و خطرات جانی برای مادر باردار و جنین به دلایل مختلف مانند تغذیه نا مناسب، زندگی همراه با استرس و عدم توجه به فعالیتهای مناسب جسمانی هر ساله رو به افزایش بوده و متاسفانه این معضل در کشور ما نیز علیرغم هشدارهای وزارت بهداشت و درمان و دیگر مراکز ذیربط روند هشدار دهنده صعودی دارد. متاسفانه بسیاری از این بیماران به علت بیماری مزمن طولانی مدت به انسولین مقاوم شده و دیگر تزریق آن تاثیر مناسبی در کاهش قند خون ندارد. با وجودگونه های مختلف گیاهان دارویی، گیاه گالگا آفیسینالیس (galega officinalis) پتانسیل بسیار مناسبی جهت تولید داروی گیاهی مورد استفاده در درمان بیماران دیابتی را دارا است. گالگا گیاهی است علفی و عاری از کرک به ارتفاع نیم تا یک متر از تیره نخود . قسمت هوایی این گیاه به دلیل آنکه حاوی مجموعه ای از مواد کاهنده قندخون می باشد، به عنوان ضد دیابت نوع دوم کاربرد دارد. نکته بسیار مهم در این ارتباط این است که یکی از مشتقات گوانیدین در این گیاه به نام گالگین همان ماده ای است که بر اساس ساختمان شیمیایی آن بی گوانید (متفورمین) تهیه شده و در درمان دیابت مصرف می شود. در این پایان نامه استخراج عصاره از برگ گیاه گالگا آفیسینالیس به دو روش استخراج با حلال آلی (سوکسله) و استخراج به وسیله سیال فوق بحرانی مورد مطالعه و ارزیابی قرار گرفت. استخراج با سیال فوق بحرانی بر مبنای طراحی آزمایشات آماری به روش طراحی مرکب مرکزی(ccd) با استفاده از نرم افزار minitab 15.1 انجام شد. چهار متغیر موثر بر این فرایند دما ، فشار ، شدت جریان سیال(دی اکسیدکربن فوق بحرانی) و زمان استخراج دینامیک می باشند که طراحی آزمایشها بر اساس آن ها در 5 سطح انجام گرفته است. مدل بازده استخراجی به صورت رابطه درجه دومی از 4 فاکتور اشاره شده، حاصل شد. آنالیز رویه پاسخ نشان داد که داده های آزمایشگاهی به خوبی به وسیله یک مدل چند جمله ای مرتبه دوم برازش می شوند. در مدل آماری ارائه شده معیار معنادار بودن، در محدوده %95 اطمینان بود. نتایج نشان داد ترم های خطی دما، فشار و زمان دینامیک ، ترم های درجه دوم دما، فشار و شدت جریان و اثرات متقابل دما-شدت جریان و دما- زمان دینامیک دارای اثر قابل توجهی(05/0>p) بر میزان استخراج هستند. بررسی ها همچنین نشان داد که مقدار بهینه پارامترهای استخراج در محدوده ی آزمایش، فشار23mpa ، دما3/42 درجه سانتیگراد، دبی جریان ml/min 1/15 و زمان استخراج دینامیک 150دقیقه می باشد که تحت این شرایط میزان بیشینه استخراج گالگینmg/g dry leaves) 3/398) خواهد بود. در این پایان نامه همچنین مدل سازی ریاضی فرآیند انجام گرفت و نتایج نشان داد که مدل ریاضی به خوبی قادر به پیشگویی داده های آزمایشگاهی با محدوده خطای بسیار کم می باشد. نتایج مدل نشان داد که 90 درصد حجم ستون استخراج و 89 درصد شدت جریان ورودی به ستون استخراج به طور فعال در فرایند استخراج شرکت می کنند. در پایان نتیجه گیری شد که مزیت استخراج با سیال فوق بحرانی این است که استخراج در حداقل زمان انجام شده، مقدار حلال مصرفی کم و سازگار با محیط زیست می باشد و در صورت وجود تجهیزات، امکان استفاده دوباره از آن وجود دارد؛ همچنین راندمان آن با روش سنتی استخراج مانند سوکسله که در آن میزان استخراج گالگین mg/g 3/44 در مدت 8 ساعت بود، قابل مقایسه است.

چکیده استخراج با سیالات فوق بحرانی (sfe) تکنیک قدرتمند و جدیدی در فرآیند های جداسازی است و از لحاظ زیست محیطی از روش های کریستالیزاسیون، جذب سطحی، کروماتوگرافی و تبخیر بسیار مناسب تر است. در این تحقیق دو روش استخراج با حلال آلی و استخراج با دی اکسید کربن فوق بحرانی از گیاه آلوئه ورا انجام و با یکدیگر مقایسه گردید. در این آزمایش ها استخراج آنتی-اکسیدان های آلفا توکوفرول از ژل و بتا کاروتن از پوست برگ آلوئه ورا مد نظر قرار گرفت همچنین مدل سازی ریاضی استخراج فوق بحرانی و بهینه سازی شرایط عملیاتی آن از اهداف این تحقیق می باشد. به منظور بهینه سازی پارامتر های عملیاتی استخراج از جمله دما، فشار، شدت جریان co2 ، زمان دینامیک از الگوریتم ژنتیک و همچنین بهینه سازی حاصل از طراحی آزمایش به روش رویه پاسخ (rsm)استفاده شد. در آزمایش ها ژل و پوست برگ آلوئه باربادنسیس میلر سه ساله به کار برده شد. در استخراج سوکسله از پودر ژل خشک شده آلوئه ورا با استفاده از حلال آلی(%98 هگزان+ % 2 اتانول )، میزان 87/2 از آلفا-توکوفرول حاصل شد همچنین از استخراج سوکسله پودر پوست خشک شده آلوئه ورا با استفاده از حلال پترولیم اتر 86/33 از بتا کاروتن بدست آمد. به منظور طراحی آزمایش های مربوط به استخراج از ژل آلوئه ورا از نرم افزار minitab 15 و روش رویه پاسخ مرکب مرکزی (ccd) با در نظر گرفتن 4 فاکتور دما، فشار، شدت جریان co2 و زمان دینامیک استفاده شد.مدل های بازده عصاره استخراجی و درصد وزنی بازیابی آلفا توکوفرول، هریک به صورت رابطه درجه دومی از 4 فاکتور اشاره شده، حاصل شدند. طراحی آزمایش ها در محدوده شرایط عملیاتی: دما 40-60°c، فشار 200-320bar، شدت جریان 0/5-1/5 ml co2/min و زمان دینامیک 60-140 min، با در نظر گرفتن 5 سطح برای هر یک از فاکتور ها انجام شد همچنین از زمان استاتیک بهینه شده 15 min و اندازه ذره 0/6 mm استفاده گردید. نتایج نشان داد که شدت جریان co2 اثر مهمی بر بازده عصاره استخراجی و درصد بازیابی آلفا توکوفرول از ژل آلوئه ورا ندارد. شرایط عملیاتی بهینه برای حصول حداکثر میزان درصد بازیابی آلفا توکوفرول از ژل آلوئه ورا در دمای°c 60، فشار 320 bar ، شدت جریانmin / ml co25/0 و زمان دینامیک 140 min حاصل شد همچنین دمای°c 79/57، فشار 320 bar ، شدت جریان دی اکسید کربنmin / ml5/1 و زمان دینامیک 140 min، شرایط عملیاتی است که برای حصول بیشینه بازده وزنی عصاره استخراجی از ژل آلوئه ورا حاصل شد. مدل ریاضی هسته کوچک شونده برای استخراج آلفا توکوفرول از ژل و بتا کاروتن از پوست برگ آلوئه ورا به کار برده شد. نتایج حاصل از مقایسه مدل و داده-های تجربی حاکی از آن است که مدل با دقت خوبی رفتار سیستم را پیش بینی می کند. الگوریتم ژنتیک شرایط عملیاتی بهینه برای بیشینه بازده استخراج بتا کاروتن از پوست آلوئه ورا را در دمای 323/15 k ، فشار 29 mpa ، شدت جریانmin / ml co21 و زمان دینامیک 260min نشان داد همچنین شرایط عملیاتی بهینه به منظور استخراج آلفا توکوفرول از ژل آلوئه ورا همانند نتایج بهینه سازی حاصل از روش rsm است. تشخیص آلفا توکوفرول توسط کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا (hplc) و تشخیص بتا کاروتن از طریق اسپکتوفتومتر uv انجام شد. به طور کلی استخراج با دی اکسید کربن فوق بحرانی، به ویژه در صنایع داروسازی و غذایی، در مقایسه با روش های کلاسیک همانند استخراج با حلال های مایع سمی با مدت زمان عملیات زیاد مناسب تر است. واژگان کلیدی: استخراج با دی اکسید کربن فوق بحرانی، آلوئه ورا،آلفا توکوفرول، بتا کاروتن، رویه پاسخ، مدل سازی ریاضی، الگوریتم ژنتیک

هیدروژن به عنوان یک سوخت پاک و ماده ی اولیه برای تولید مواد شیمیایی مانند آمونیاک و متانول، از اهمیت ویژه ای برخودار است. هدف از این پایان نامه، مدل سازی و بهینه سازی واحد تولید هیدروژن، بر پایه ی فرآیند ریفرمینگ با بخار آب گاز طبیعی، مستقر در شرکت فولاد مبارکه اصفهان، با ظرفیت تولید نامی 250 نرمال متر مکعب است. در این راستا، ابتدا واحد مورد نظر با استفاده از نرم افزار تجاری اسپن هایسیس شبیه سازی شده است. با توجه به محدودیت های شبیه سازی، در این پایان نامه، یک روش جایگزین مبنی بر استفاده از شبکه ی عصبی مصنوعی برای مدل سازی واحد، مورد استفاده قرار گرفته است. پارامترهای دبی تولید محصول و مقدار انرژی مصرفی به عنوان پارامترهای خروجی مدل در نظر گرفته شده اند و دو شبکه ی عصبی مجزا برای پیش بینی این دو پارامتر با استفاده از 20 پارامتر عملیاتی به عنوان ورودی، در نظر گرفته شده است. به منظور مدل سازی با استفاده از شبکه ی عصبی مصنوعی، داده های ثبت شده در واحد به مدت 8 ماه، که شامل 690 مقدار است، برای ورودی ها و خروجیهای شبکهی عصبی جمعآوری شده است. این دادهها به طور تصادفی به دو دستهی دادههای مدلسازی و دادههای آزمون تقسیمبندی شدهاند. با استفاده از دادههای مدل سازی، دو شبکهی عصبی مجزا برای پیشبینی تولید هیدروژن و مصرف گاز طبیعی ایجاد شده است. هر دو شبکه دارای یک لایهی ورودی (با 20 نرون برای هر شبکه)، یک لایهی پنهان (با تعداد نرون 30 برای شبکهی اول و 32 نرون برای شبکهی دوم) و یک لایهی خروجی (با یک نرون) است. بر طبق نتایج حاصل از این پایاننامه، خطای متوسط مطلق (aae)، خطای متوسط نسبی (are) و خطای احتمالی (pe) بین داده های واقعی کارخانه و پیشبینی حاصل از مدل برای دادههای مدلسازی، به ترتیب برابر با 14/2، 21/1 و 9/2 برای شبکهی اول و 37/0، 84/0 و 55/0 برای شبکهی دوم حاصل شده است. بعد از مدلسازی فرآیند و ایجاد مدل مناسب، به منظور بررسی عملکرد و تعیین دقت مدل برای دادههایی به جز دادههای مدلسازی، دادههای آزمون (90 گروه داده) به عنوان پارامترهای ورودی به مدل، در نظر گرفته شده و پارامترهای خروجی متناظر با پارامترهای ورودی توسط شبکههای عصبی آموزش دیدهی قبلی، پیشبینی شدهاند. مقادیر aae، are و pe در این حالت به ترتیب برابر با 12/4، 39/3 و 47/6 برای شبکهی عصبی مصنوعی اول و 88/0، 01/2 و 15/1 برای شبکهی عصبی مصنوعی دوم به دست آمده است. به منظور بررسی تأثیر پارامترهای مختلف ورودی بر پیشبینی مدل، آنالیز حساسیت با استفاده از روش statsoft انجام شده است. بر طبق نتایج حاصل از آنالیز حساسیت، دمای گاز سنتز خروجی از ریفرمر، بیشترین ضریب حساسیت را برای شبکهی عصبی مصنوعی اول و دبی جریان گاز اتلافی به عنوان تأثیرگذارترین پارامتر بر میزان مصرف انرژی واحد شناخته شدهاند. پس از مدلسازی واحد و به منظور تعیین شرایط بهینهی عملیاتی واحد، از الگوریتم ژنتیک به منظور یافتن شرایط عملیاتی بهینه استفاده شده است. بدین صورت که سود ناخالص حاصل از فرآیند به عنوان تابع هدف در نظر گرفته شده است و پارامترهای عملیاتی بهینه به منظور دستیابی به حداکثر سود فرآیند با استفاده از الگوریتم ژنتیک تعیین شدهاند. بر طبق نتایج حاصل از بهینهسازی، حداکثر سود حاصل از فرآیند (در ظرفیت 75 درصد) برابر با 56/42 دلار بر ساعت است که 25 درصد بیشتر از میانگین سود واحد در شرایط غیر از بهینه است.کلمات کلیدی: هیدروژن، فرآیند ریفرمینگ با بخار آب گاز طبیعی، مدل سازی، شبکه ی عصبی مصنوعی، آنالیز حساسیت، بهینه سازی، الگوریتم ژنتیک

امروزه افزایش تقاضای محصولات نفتی و محدود بودن ذخایر سوختهای حاصل از آن در نواحی خاصی از جهان، توجه محققان را به سوختهای جایگزین با منشأ گیاهی معطوف داشته است. دی اکسید کربن فوق بحرانی جهت استخراج روغن از بذر گیاه جاتروفا بکار گرفته شد. در کار حاضر، طراحی آزمایشها برای انجام فرآیند جداسازی در شرایط عملیاتی متفاوت، توسط روش رویه پاسخ و طرح مرکب مرکزی صورت گرفت. بدین منظور اثر چهار متغیّر دما، فشار، شدت جریان سیال فوق بحرانی و زمان دینامیک به ترتیب در محدوده های 60-40 درجه سانتی گراد، 300-200 بار،2-1 میلی لیتر بر دقیقه و160-40 دقیقه بر بازدهی و میزان بازیابی استخراج بررسی شده است. برای تولید بیودیزل از روغن حاصل از استخراج، از روش ترانس استری استفاده گردید، که به موجب آن اسیدهای چرب تحت تاثیر کاتالیست به متیل استر اسیدهای چرب تبدیل میشوند. در این مطالعه دو نوع کاتالیست اسیدی و بازی بکار گرفته شد، که استفاده از کاتالیست قلیایی در واکنش ترانس استری بیشترین بازدهی را نشان داد. نتایج حاصل از فرآیند استخراج و روش ترانس استری در قالب بازده استخراج، درصد بازیابی روغن و بیودیزل (مجموع متیل استر اسیدهای چرب) ارائه شده است. مقدار ضریب تشخیص اصلاح شده(r2adj) برای مدل درجه دوم مربوط به درصد بازیابی روغن، 6/97% محاسبه شد. همچنین این مقدار برای مدل مربوط به درصد بازیابی متیل استر اسیدهای چرب پالمتیک، استئاریک، اولئیک، لینولئیک و بیودیزل به ترتیب، 5/90، 4/92، 0/92، 5/92 و 2/95% مشخص گردید. علاوه بر طراحی و تحلیل داده های آزمایشگاهی، بهینه سازی شرایط عملیاتی نیز توسط روش رویه پاسخ انجام گرفت، که براساس آن با تنظیم شرایط دما، فشار، دبی جریان و زمان به ترتیب در مقادیر55 درجه سانتی گراد، 300 بار،74/1 میلی لیتر بر دقیقه و 160 دقیقه بیشترین میزان بازیابی روغن70/82% بدست آمد. همچنین در دمای 52 درجه سانتی گراد، فشار 300 بار،دبی جریان64/1 میلی لیتر بر دقیقه و زمان160 دقیقه مقدار بهینه برای درصد بازیابی متیل استر اسیدهای چرب (پالمتیک، استئاریک، اولئیک و لینولئیک) و بیودیزل به ترتیب، 74/94، 88/75، 94/75، 74/77 و 38/79% حاصل شد. افزون بر مدل ارائه شده توسط روش رویه پاسخ، یک مدل ریاضی مبتنی بر موازنه جرم دیفرانسیلی نیز برای هر دو فاز سیال و جامد انجام گرفت و با استفاده از روش تفاضل محدود پسرو، مرکزی و پیشرو حل گردید. مدل توسعه یافته شامل یک رابطه خطی تعادلی در حفره های جاتروفا و سه پارامتر از جمله ضریب انتقال جرم فیلمی، ضریب نفوذ موثّر، ضریب پراکندگی محوری میباشد. پیش بینی های مدل با داده های آزمایشگاهی مقایسه شد، که صحّت مدل را به سبب تطابق نزدیک آن (967/0= r2) نشان داد.

بیودیزل به عنوان یک نوع سوخت برای موتورهای دیزلی، شامل آلکیل استر اسیدهای چرب زنجیره بلند بوده که توسط انجام یک واکنش شیمیایی بین روغن گیاهی یا چربی حیوانی با یک الکل مانند متانول بدست می آید. بیودیزل یک سوخت غیر سمی و زیست تجزیه پذیر بوده و اشتعال پذیری کمتری نسبت به دیزل معمولی دارد. همچنین به طور کلی بیودیزل دارای گوگرد و آروماتیک ها نبوده و آلودگی کمتری نسبت به دیزل معمولی تولید می کند. به نظر می رسد به دلیل قیمت بالای روغن های گیاهی مانند کانولا، سویا و ذرت، تجاری سازی تولید بیودیزل از روغن های گیاهی به صرفه ی اقتصادی نباشد؛ درحالیکه استفاده از روغن پسماند خوراکی به عنوان ماده اولیه که دارای قیمت بسیار کمتری نسبت به روغن های خام است، می تواند هزینه ی تولید بیودیزل را کاهش دهد. علاوه برآن تبدیل روغن پسماند خوراکی به سوخت می تواند مانع از اثرات مخرب ناشی از رهاسازی آن به محیط زیست شود. ترانس استریفیکاسیون یا الکل دار کردن واکنش بین یک روغن یا چربی با یک الکل به منظور تولید بیودیزل و گلیسرول است. واکنش ترانس استریفیکاسیون می تواند توسط کاتالیست های قلیایی، اسیدی یا آنزیمی انجام شود. فرآیندهای کاتالیستی قلیایی و اسیدی همگن نیاز به مراحل جداسازی و خالص سازی پیچیده ای داشته که عموماً با مصرف انرژی زیادی نیز همراه است. روش متانول فوق بحرانی فرآیندی برای انجام واکنش ترانس استریفیکاسیون بدون حضور کاتالیست در محیط واکنش است. عدم حضور کاتالیست در فرآیند، سبب ساده تر شدن فرآیندهای جداسازی و خالص سازی بیودیزل خواهد شد. اضافه کردن کمک حلال هایی مانند دی اکسیدکربن، پروپان و هگزان می تواند دما و فشار عملیاتی و همچنین مقدار الکل مصرفی را کاهش دهد. به منظور بررسی اثر چهار متغیر مستقل (نسبت مولی متانول به روغن، دما، فشار و زمان انجام واکنش ) بر روی بازده تولید بیودیزل به روش متانول فوق بحرانی، روش سطح پاسخ استفاده شد. از دی اکسیدکربن همزمان به عنوان کمک حلال و عامل افزاینده فشار استفاده گردید. روغن پسماند خوراکی به عنوان ماده اولیه برای تولید بیودیزل استفاده شده و واکنش ترانس استریفیکاسیون در یک راکتور ناپیوسته در شرایط فوق بحرانی الکل انجام شد. برای رسیدن به ماکزیمم بازده تولید بیودیزل از طرح مرکب مرکزی دوران پذیر استفاده شد. مقادیر بهینه ی متغیرهای عملیاتی، توسط روش سطح پاسخ و الگوریتم ژنتیک محاسبه گردید. نسبت مولی متانول به روغن 8:1/33، دمای °c 1/271، فشار mpa 1/23 و زمان واکنش 4/20 دقیقه به عنوان شرایط بهینه عملیاتی برای رسیدن به ماکزیمم بازده پیش بینی شده ی تولید بیودیزل (% 27/95) محاسبه شدند. آنالیز سطح پاسخ نشان داد که مدل درجه دوم می تواند به خوبی داده های تجربی را برازش کند (%60/98 = ). تمام ترم های خطی، مربع و ترم های متقابل نسبت مولی-زمان و دما-زمان به عنوان متغیرهای تأثیرگذار بر بازده تولید بیودیزل در نظر گرفته شدند. علاوه برآن یک مدل سینتیکی واکنش درجه اول برگشت ناپذیر برای انجام واکنش ترانس استریفیکاسیون متانول فوق بحرانی جهت پیش بینی رفتار سیستم، به کار گرفته شد که توانست به خوبی داده های تجربی را برازش کند. مقادیر ضریب تابع نمایی (k0) و انرژی فعالسازی واکنش مربوط به معادله ی آرنیوس به ترتیب s-1 37/3 و kj/mol 71/31 محاسبه شدند.

استخراج با سیالات فوق بحرانی (sfe) تکنیک قدرتمند و جدیدی در فرایندهای جداسازی است و از لحاظ زیست محیطی از روش های کریستالیزاسیون، جذب سطحی، کروماتوگرافی و تبخیر بسیار مناسب تر می باشد. استخراج با دی اکسیدکربن فوق بحرانی (sc-co2) به دلیل دارا بودن مزیت هایی چون آتش گیر نبودن، غیر سمی بودن، خلوص بالا و قیمت پایین و عدم وجود باقیمانده ی حلال در دهه های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. کروسین و سافرانال دو نمونه از اجزای فعال زعفران بوده که برای درمان انواع بیماری ها به ویژه بیماری آلزایمر مفید هستند. بیماری آلزایمر معمولی ترین معلولیت در افراد سالخورده می باشد. این بیماری باعث تخریب سلول مغز ی، ایجاد مشکلات حافظه، یادگیری، تفکر، شناخت و رفتار می شود. بر اساس تاکید سازمان جهانی سلامت (who)، محققان معاصر تلاش می کنند از گیاهان دارویی برای درمان آلزایمر استفاده نمایتد. از این رو، کروسین و سافرانال این پتانسیل را دارند که به عنوان داروی طبیعی جدید معرفی گردند. در این مطالعه، کروسین بوسیله دی اکسید کربن فوق بحرانی به همراه متانول به عنوان جز همراه و سافرانال نیز تنها توسط سیال فوق بحرانی استخراج شد و در نهایت نتایج به دست آمده با روش سوکسله به عنوان استخراج 100% مقایسه گردید. نمونه های استخراجی به وسیله کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (hplc) آنالیز شد و پارامتر های استخراج به کمک روش رویه پاسخ بهینه سازی گشت. تاثیرات دما، فشار، نرخ جریان co2 و زمان استخراج بر روی بازیابی کروسین و سافرانال در بازه ی oc 55- 35 (oc 105-35 برای سافرانال)mpa 30- 10 و ml/min 5/1- 3/0 و min 150- 30 به ترتِب مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج بازیابی کروسین و سافرانال نشان داد که داده های آزمایشگاهی به خوبی به وسیله ی یک مدل چند جمله ای مرتبه دوم برازش می شوند. r2 و r2 اصلاح شده مدل برای کروسین 11/97 و 58/94 و برای سافرانال 52/97 و 35/95 به تریتب به دست آمد. پیش بینی شد که شرایط عملیاتی برای استخراج بهینه کروسین در محدوده آزمایش ها بایستی فشار استخراج mpa3/19 و دمایoc 9/43 و نرخ جریانml/min 1 و زمان دینامیک min 110 با بازیابی 67/32 % باشد. و بازیابی سافرانال نیز نشان داد که بیشترین بازیابی 76/91 %در شرایط عملیاتیmpa 4/92 وoc 3/21 وml/min 87/0 و min 122 (زمان استخراج دینامیک) به دست می آید. همچنین، در مطالعه حاضر، مدل سازی ریاضی برای استخراخ کروسین و سافرانال از زعفران با استفاده از دی اکسید کربن فوق بحرانی انجام شد. در مدل به کار رفته تاثیر پراکندگی محوری در فاز سیال، مقاومت انتقال جرم فیلمی و نفوذ حفره ای در داخل ذرات در نظر گرفته شده است. پارامترهای مدل شامل ضریب نفوذ موثر، ضریب انتقال جرم فیلمی، پراکندگی محوری و پارامتر حلالیت می باشند. سه پارامتر اول از طریق روابط تجربی محاسبه گردیده و رابطه ی هنری برای بیان حالت تعادلی بین فاز جامد و سیال داخل حفره ها استفاده شده است. برای محاسبه مقادیر بهینه ی ثابت هنری از الگوریتم ژنتیک استفاده شد به گونه ای که خطای میانگین مطلق (aad) میان نتایج مدل و داده های تجربی حداقل گردد. مقادیر خطای میانگین مطلق در این تحقیق در محدوده 23/2 تا 69/8 قرار داشت که بیانگر سازگاری و دقت مناسب مدل استفاده شده می باشد. در نهایت تطابق خوبی بین دو روش بهینه سازی مشاهده گردید ( الگوریتم ژنتیک و rsm).

کاهش اندازه ذرات دارویی باعث افزایش سطح تماس و افزایش انحلال آن ها در بدن می شود. در نتیجه قابلیت جذب آن ها بالا می رود و میزان مصرف پایین می آید. روش های تولید نانو ذرات دارویی با استفاده از سیال فوق بحرانی به علت توانایی کنترل اندازه و توزیع اندازه ذرات و درجه خلوص بالای محصول مورد توجه بسیار قرار گرفته است. اندازه ذرات و توزیع اندازه ذرات با تغییر پارامترهای عملیاتی مثل فشار، دما، غلظت اولیه حل شونده و شدت افزودن ضد حلال کنترل می شود. روش ضد حلال فوق بحرانی یکی از روش های تولید نانو ذرات دارویی به وسیله سیال فوق بحرانی است که در آن از سیال فوق بحرانی به عنوان ضد حلال استفاده می شود. با استفاده از این روش می توان نانو ذراتی با توزیع اندازه ذرات کنترل شده داشت که تغییر ماهیت نداده و عاری از حلال است. هدف از این رساله، تولید نانو ذرات آمپی سیلین از خانواده آنتی بیوتیک ها و 5 فلوروراسیل به عنوان ضد سرطان با روش ضد حلال فوق بحرانی بود. فرآیند ترسیب با روش ضد حلال فوق بحرانی در هر شرایط دما و فشار صورت نمی گیرد. جهت تعیین این شرایط بررسی مدل سازی ترمودینامیکی ضروری است. مدل سازی ترمودینامیکی این دو ماده جهت تعیین شرایط بهینه آزمایش مورد بررسی قرار گرفت. تغییرات حجم مولی مایع و جزء مولی بررسی شد. مدل ترمودینامیکی سیستم سه جزئی دی اکسید کربن- دی متیل سولفوکسید- آمپی سیلین نشان داد که فشار فرآیند باید بالاتر از mpa 3/7 در دمای k 308، mpa 8 در دمای k 313 و بالاتر از mpa97/8 در دمای k 319 باشد. آزمایشاتی جهت ترسیب نانو ذرات آمپی سیلین و 5 فلوروراسیل و بررسی پارامترهای موثر بر ترسیب همانند سرعت افزودن ضد حلال، فشار، دما و غلظت اولیه حل شونده بر روی توزیع اندازه ذرات و متوسط اندازه ذرات صورت گرفت. تاثیر شدت افزودن ضد حلال در سه سطح (6/1، 2 وml/min 4/2)، دما (34، 40 و c? 46)، غلظت حل شونده (20، 60 و mg/ml100) و فشار (9، 12 وmpa 15) بر روی اندازه و توزیع اندازه ذرات مطالعه شد. نتایج آزمایشات نشان داد که متوسط اندازه ذرات با افزایش سرعت افزودن ضد حلال و افزایش فشار کاهش می یابد. در صورتیکه دما و غلظت اولیه حل شونده تاثیر برعکس بر روی ذرات داشت یعنی با افزایش دما و غلظت اولیه حل شونده اندازه ذرات افزایش یافت. معادلات موازنه جرم و جمعیت جهت تعیین پارامترهای سینتیکی و توزیع اندازه ذرات در نظر گرفته شد. ترکیبی از روش های عددی کرانک نیکلسون و لاکس واندروف جهت حل معادله موازنه جمعیت استفاده شد. صحت مدل با مقایسه نتایج پیش بینی شده توسط مدل با داده های آزمایشگاهی هنگامیکه پارامترهای سینتیکی بهینه شده بودند مورد بررسی قرار گرفت. تطابق بسیار خوب نتایج مدل با داده های آزمایشگاهی (99/0 = r2) نشان داد که مدل به دست آمده به خوبی قابلیت پیش بینی روند آزمایشات را در تولید نانو ذرات با روش ضد حلال فوق بحرانی دارد.

چکیده در این تحقیق نانو ذرات اکسید تنگستن با روش سل ژل سنتز شد. سل ژل روشی برای تولید نانو ذرات است و این روش این امکان را فراهم می سازد که نانو ذراتی با اندازه تقریبا یکسان بدست آوریم. مواد اولیه این روش نمک هیدراته یا کلرید فلزات که ارزان و فراوان هستند، می باشد. در این کاراز تنگستن دی کلرید دی اکسیدcl2 wo2، اتانول با خلوص بسیار بالا، آب مقطر، سیکلو هگزان و تری متیلن اکساید ( tmo ) به عنوان عامل ژلاسیون استفاده شد، سپس ژل شده با اتانول خالص به مدت 3 روز و سیکلو هگزان به مدت 2 شستشو داده شد. بعد ژل های حاصله به مدت 3 روز در آون خلا در دمای c°210 و فشارmbar 10 خشک شدند. بر روی پودر حاصله آزمایشات میکروسکوپ الکترونی عبوری (sem)، میکروسکوپ الکترونی انتقالی(tem)، آنالیز حرارتی (tga) و پراش اشعه ایکس (xrd) انجام شد، با انجام این آزمایش ها مشخص شد که ذرات کریستالی شده و دلالت بر حضور ) wo3اکسید تنگستن) به صورت ? یا ? دارد، تقریبا تمام پیک های نمودار xrd مربوط به اکسید تنگستن بوده و ترکیب بیشتر شامل ?-wo3 می باشد، خلوص نانو اکسید مطابق آزمون آنالیز حرارتی tga حدود 94% است و با انجام آزمایش میکروسکوپ الکترونی عبوری (sem) مشخص شد ذرات اکسید تنگستن سنتز شده در دمای 210 درجه سانتی گراد بصورت گوشه دار و مکعبی هستند. پس از سنتز نانو اکسید تنگستن، نانو کامپوزیت انرژی زا (ترمیت) سنتز شد.مواد انرژی زا موادی هستند که انرژی شیمیایی را در یک حجم ثابت ذخیره می کنند، مواد انفجاری آتش زا مثال هایی از مواد انرژی زا هستند. واکنش از طیق تحریک مکانیکی یا حرارتی شروع می شود و انرژی را بصورت گرما آزاد می کند. مواد ترمیت شامل سوخت و اکسیدایزر (اکسید کننده) هستندکه با هم مخلوط می شوند. در این آزمایش نانو اکسید سنتز شده با روش سل ژل با با نانو ذرات آلومینیم با اندازه ذرات حدود 30 نانومتر از طریق دستگاه مخلوط کننده ماورا صوت (اولتراسونیک) پروب دار به مدت 3 دقیقه در سیکلو هگزان مخلوط شدند و با این اکسیدایزر (نانو اکسید تنگستن) سه حالت نسبت استوکیومتری، سوخت کمی غنی و سوخت غنی تهیه و بررسی شد. آزمایشات میکروثکوپ الکترونی عبوری (sem)، میکروسکوپ الکترونی انتقالی (tem) ،آنالیز حرارتی (tga)، آنالیز حرارتی dta و پراش اشعه ایکس(xrd ) جهت بررسی نحوه پراکنده شدن، مورفولوژی و سایز ذرات، دمای واکنش و محصولات نهایی واکنش انجام شد. نتایج تست sem نشان می دهد ذرات سنتز شده در مقیاس نانو متر بوده و از یکپارچگی بالایی برخوردار می باشند. با انجام تستtem ، که از ساختار داخل نمونه عکس گرفته می شود، مشخص می گرددکه سایز ذرات سنتزشده در دمای c °210، زیر nm 100 بوده و شکل های مکعبی و گوشه دار را تشکیل می دهند. با آزمون آنالیز حرارتیdta ، مشخص می شود دمای واکنش نانوآلومینیم با اکسیدایزر بینc? 600-550 است و محصولات اصلی واکنش، تنگستن و اکسید آلومینیم ارزیابی می شوند. کلمات کلیدی: سل ژل – نانو اکسید تنگستن- نانو آلومینیم – ترمیت

در حال حاضر انرژی هسته ای از شکافت هسته ای اورانیوم حاصل می شود. لذا استخراج اورانیوم بسار حائز اهمیت است. فرایند استخراج مایع- مایع یکی از روشهای مهم جداسازی در صنعت هسته ای در تولید و فرآوری سوخت هسته ای می باشد و جایگاه ویژه ای در چرخه سوخت هسته ای دارد. استخراج مایع- مایع روشی برای جدا کردن ترکیبات بر اساس حلالیت نسبی، در دو مایع غیر قابل امتزاج می باشد. در تحقیق حاضر از محلول فروشویی شده کارخانه تولید کیک زرد بندرعباس به عنوان محلول آبی ناخالص منبع اورانیوم استفاده شده است و برای دفع اورانیوم موجود در آن از سدیم کربنات استفاده شده است. در این پژوهش ابتدا به تعیین عناصر مزاحم در دفع اورانیوم و سپس به شناسایی این عناصر در محلول آبی مورد نظر پرداخته شد و با استفاده از آنالیز عنصری، مقدارهر عنصراز جمله اورانیم تعیین گردید. در فراینددفع، حلال تری اکتیل آمین حاوی اورانیوم (محصول مرحله استخراج در فرایند خالص سازی محلول فروشویی شده) فاز پراکنده و محلول کربنات سدیم، فاز پیوسته فرایند استخراج مایع- مایع را تشکیل می دهند. اثر غلظت محلول دفع کننده، نسبت فازآلی به آبی و شدت ضربان بر روی فرایند دفع اورانیوم بررسی شد و شرایط بهینه هر یک از این عوامل به دست آمد.غلظت حجمی 100 گرم بر لیتر محلول کربنات سدیم، نسبت فاز آلی به آبی برابر چهار و شدت ضربان سه سانتی متر بر ثانیه به عنوان حالت بهینه تعیین شد.این پروژه نتایج حاصل از آزمایش بر روی یک ستون استخراج ضربه ای پرشده در مقیاس نیمه صنعتی می باشد. ستون های ضربه ای پرشده یکی از دستگاه های مهم مورد استفاده در استخراج مایع- مایع می باشندکه به خاطر راندمان بالا و فضای کم مورد نیاز، در صنایع هسته ای، پتروشیمی و غذایی کاربرد فراوان یافته اند. بازده یک ستون استخراج مایع- مایع به درجه آشفتگی وارد بر سیستم و سطح موجود برای انتقال جرم بستگی دارد. عملکرد این ستون ها با ضربه به فاز پیوسته بهبود می بخشد. اگر چه ستون های ضربه ای هم به صورت آکنده و هم به صورت سینی دار استفاده می شوند، ولی بیشتر تحقیقات بر روی ستون های سینی دار انجام شده است. مطالعاتی در زمینه تاثیر پارامترهای عملیاتی بر روی طغیان و موجودی فاز پراکنده ستون ضربه ای پرشده صورت گرفت. پارامترهای بررسی شده عبارتند از: شدت ضربه، دبی فاز پیوسته، دبی فاز پراکنده و نسبت فازها که اثر آنها بر سرعتهای طغیان و همچنین میزان موجودی فاز پراکنده مورد بررسی قرار گرفته است. موجودی فاز پراکنده یکی از پارامترهای مهم در طراحی ستون های ضربه ای می باشد و در محاسبه سطح ویژه انتقال جرم و سرعت فازها به کار می رود. تاکنون هیچ مطالعه ای در مورد تاثیر ارتفاع بر موجودی فاز پراکنده در ستون های ضربه ای پرشده صورت نگرفته است. تغییرات موجودی فاز پراکنده با ارتفاع مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به نتایج به دست آمده از آزمایش ها مشخص گردید که با افزایش پارامترهای شدت ضربه و دبی های فاز پیوسته و پراکنده، سرعت طغیان در ستون کاهش یافته و در اثر افزایش شدت ضربه و دبی های فاز پیوسته و پراکنده، موجودی فاز پراکنده افزایش می یابد

ستون های ضربه ای پرشده یکی از دستگاه های مهم مورد استفاده در استخراج مایع – مایع می باشند که به خاطر راندمان بالا و فضای کم مورد نیاز، در صنایع هسته ای، دارویی،پتروشیمی و غذایی کاربرد فراوان یا فته اند.در این پژوهش از یک ستون ضربه ای پر شده با مقیاس نیمه صنعتی استفاده گردید. در ستون های استخراج ضربه ای انرژی ورودی از طریق پالس های مکانیکی تامین می-شود. پالس ورودی نقش همزن مکانیکی را ایفا کرده و ضمناً قطرات با قطرهای کوچکتر تولید می نماید که متعاقب آن بازده ستون افزایش می یابد. از ویژگی های برجسته برج های استخراج ضربه ای میتوان به موارد زیر اشاره نمود: بازده بالا در جداسازی، طراحی نسبتاً ساده، عملیات مطمئن و پایدار، نداشتن قسمت متحرک و عملیات مناسب با محلول های رادیو اکتیو و خورنده اشاره کرد. در این پروژه از محلول لیچ لیکور کارخانه تولید کیک زرد بندر عباس به عنوان منبع اورانیوم استفاده شده است. در بسیاری از معادن اورانیوم از جمله معدن گچین بندر عباس، پس از عملیات خردایش با استفاده از اسید سولفوریک عملیات فروشویی روی سنگ معدن حاوی اورانیوم انجام می پذیرد. سپس اورانیوم با حلال های مختلف بویژه تری اکتیل آمین از محلول لیچ لیکور استخراج می گردد. این فرایند تحت عنوان آمکس سالیان طولانی است که مورد استفاده قرار می گیرد که در این پروژه، برای اولین بار توسط ستون پرشده ضربه ای، این فرایند انجام می شود. آزمایش ها تحت شرایط مختلف عملیاتی از جمله: شدت ضربان های مختلف و دبی های مختلف فاز آبی و فاز آلی انجام خواهد شد. مطالعات گذشته حاکی از آن است که حالت بهینه، غلظت 4 درصد حجمی تری اکتیل آمین درنفت سفید(نفت بی بو) به عنوان رقیق کننده و ph=1 می باشد که در نسبت فازی آلی به آبی یک ، به استخراج 98درصد می توان رسید. در این پروژه استخراج اورانیوم در ستون پرشده ضربه ای در شرایط بهینه مورد بررسی قرار گرفته است. بعد از هر آزمایش، پس از رسیدن سیستم به حالت پایدار، از شیرهای یک، چهار و هفت تعبیه شده بر روی قسمت فعال ستون و نیز خروجی فاز پیوسته، برای آنالیز فاز آبی، نمونه گیری می شود تا درصد استخراج اورانیوم مشخص شود. در ضمن از سه مقطع مختلف از ستون، برای اندازه گیری متوسط قطر قطرات، توسط دوربین، عکس برداری می شود. قطر قطرات در اثر برخورد با پرکن ها و انتقال جرم از فاز پیوسته به فاز پراکنده، از پایین به بالای ستون کوچکتر می شوند که باعث افزایش موجودی فاز پراکنده می شود. در فرایند استخراج، لیچ لیکوار حاوی اورانیوم فاز پیوسته و محلول تری اکتیل آمین فاز پراکنده دستگاه ستون ضربه ای پرشده را تشکیل می دهند. همچنین مطالعاتی در زمینه تاثیر پارامترهای عملیاتی بر روی طغیان و موجودی فاز پراکنده ستون ضربه ای پرشده صورت گرفت . موجودی فاز پراکنده یکی از پارامترهای مهم در طراحی ستون های ضربه ای می باشد و در محاسبه سطح ویژه انتقال جرم و سرعت فازها کاربرد دارد.

موسیلاژها گروهی از پلیمرهای طبیعی پایه گیاهی هستند که در صنایع غذایی برای تهیه ی ژل، به عنوان پایدارکننده و عامل سوسپانسیون و در صنایع داروئی به عامل پخش کننده ی دارو در تهیه ی قرص استفاده می شوند. در این پژوهش به توسعه و بهبود روش های موجود بر پایه ی دی اکسیدکربن فوق بحرانی، جهت فرآوری موسیلاژ دانه ی ریحان، به عنوان یک پلی ساکارید زیست تخریب پذیر و فراوان در طبیعت، جهت استفاده های پزشکی (تولید ساختار پلیمری متخلخل و ترسیب دارو جهت رهایش کنترل شده) پرداخته شده است. از تصویربردای با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) جهت بررسی کیفی و مشاهده ی ساختار محصولات، آنالیز ftir جهت بررسی ساختار شیمیایی محصولات، تست bet جهت تعیین سطح ویژه، تست های hplc و جذب uv جهت تعیین میزان بارگذاری دارو و zetta sizer جهت تعیین توزیع اندازه ذرات استفاده شده است. ماتریس های پلیمری در این پژوهش با استفاده از روش جایگزینی آب با حلال آلی و خشک نمودن با استفاده از آون و دی اکسیدکربن فوق بحرانی تهیه و با هم مقایسه شده اند. از دو حلال استون و اتانول به عنوان عامل جایگزین کننده استفاده شده است. تصاویر sem محصولات نشان می دهد ساختار تولید شده با استفاده از اتانول به عنوان عامل جایگزین کننده، تخلخل بیشتری نسبت به سایر محصولات دارد. نتایج حاصل از تست جذب آب با استفاده از روش تی بگ نشان می دهد که میزان جذب تعادلی آب برای تمامی نمونه ها یکسان و در حدود 100 گرم آب به گرم پلیمر خشک است. اما میزان جذب آب در ده دقیقه ی ابتدائی و به خصوص در سی ثانیه ی اول برای نمونه ها متفاوت است. بیشترین مقدار جذب آب در 30 ثانیه ی ابتدائی در دمای 25 درجه ی سانتیگراد و 7=ph مربوط به محصول فرآیند جایگزینی آب با اتانول و خشک کردن با استفاده از دی اکسیدکربن فوق بحرانی (67/10 گرم آب بر گرم پلیمر خشک) و کمترین مقدار، مربوط به محصول خشک شده در آون با هوای گرم (2/2 گرم آب به گرم پلیمر خشک) است. همچنین نتایج نشان می دهد استفاده از سیال فوق بحرانی نسبت به هوای گرم به منظور خشک نمودن نمونه هایی که با استفاده از روش جایگزینی آب با حلال آلی فرآوری شده اند، باعث افزایش سطح ویژه و حجم ویژه ی محصولات به ترتیب تا 65 و 33 درصد می گردد. از روش وارونگی فاز سیال فوق بحرانی برای تولید غشاء متخلخل از موسیلاژ استفاده شده است. نتایج نشان می دهد ساختار نانومتریک یکنواخت (با سطح ویژه 78 مترمربع بر گرم و میانگین قطر حفره های برابر با 92 نانومتر) با استفاده از 5/2 درصد متانول به عنوان کمک حلال در فاز بحرانی به دست آمده است. آنالیز ftir محصولات نشان می دهد که استفاده از سیال فوق بحرانی به عنوان عامل خشک کننده، باعث تغییر در ساختار شیمیایی موسیلاژ نمی شود. از داروی ضدسرطان پکلیتاکسل به عنوان داروی مدل، جهت بررسی امکان استفاده از موسیلاژ به عنوان بستر ترسیب و حامل دارو استفاده شده است. به منظور ترسیب ذرات دارو در پلیمر از روش نوآورانه، بر اساس ترکیب روش های ضدحلال فوق بحرانی و وارونگی فاز سیال فوق بحرانی استفاده شده است. در این روش از دی متیل سولفوکساید هم زمان به عنوان کمک حلال دفع آب و حلال دارو استفاده شده است. اثر نسبت کمک حلال به آب، فشار و دبی سیال فوق بحرانی بر توزیع اندازه ذرات و بازده بارگذاری دارو بررسی شده است. نانو ذرات پکلیتاکسل با اندازه ی میانگین 117 تا 200 نانومتر بسته به شرایط عملیاتی تولید شده است. بازده بارگذاری دارو در موسیلاژ بین 56 تا 78 درصد حاصل شده است. نتایج نشان می دهد با افزایش نسبت کمک حلال، افزایش فشار و افزایش دبی دی اکسیدکربن، قطر میانگین ذرات و بازده بارگذاری دارو کاهش می یابد. آئروژل متخلخل موسیلاژ دانه ی ریحان حاوی نانوذرات پکلیتاکسل با افزودن حلال ثانویه و استفاده از روش بهبود داده شده بر اساس ترکیب روش های ضدحلال فوق بحرانی و وارونگی فاز سیال فوق بحرانی تولید شده است. قطر میانگین اندازه ذرات پکلیتاکسل در این روش 82 تا 128 نانومتر و بازده بارگذاری دارو در پلیمر بین 43 تا 68 درصد حاصل شده است. نتایج ftir پلیمر حاوی پکلیتاکسل، ترسیب دارو در پلیمر را تأیید می نماید. نتایج تست برون بدنی رهایش دارو نشان می دهد که مقدار رهایش دارو از ماتریس پلیمری در 24 ساعت ابتدائی برای محصول با کوچک ترین میانگین اندازه ذرات (82 نانومتر) برابر با 27/9 درصد و برای محصول با بزرگ ترین میانگین اندازه ذرات (200 نانومتر) برابر با از 66/7 درصد است.

کمبود اطلاعات تجربی به ویژه در زمینه ضرایب کلی حجمی انتقال جرم جهت طراحی ستون های استخراج ضربه ای پرشده با استفاده از پرکن های منظم و نامنظم یکی از موارد تحقیقاتی مهم و پیش روی محققین می باشد. استفاده از روابط دیگر محققین در مورد دیگر پرکن های نامنظم که در زمینه ضرایب کلی حجمی انتقال جرم و پارامترهای هیدرودینامیکی ارایه شده است به دلیل داشتن خطاهای بسیار بالا هرگز علمی و منطقی نمی باشد و این منجر به انتشار خطای بیش تر و به دست آوردن نتایج غیر واقعی می-شود. هم چنین در زمینه پرکن های منظم تاکنون رابطه ای جهت محاسبه ضرایب کلی حجمی انتقال جرم و پارامترهای هیدرودینامیکی ارایه نشده است و بیش تر روابط ضرایب کلی حجمی انتقال جرم موجود در منابع علمی مربوط به ستون های ضربه ای سینی دار است. هدف از انجام این تحقیق ارایه روابط تجربی جهت محاسبه ضرایب کلی حجمی انتقال جرم در یک ستون ضربه ای پرشده با در نظر گرفتن تأثیر پارامترهای عملیاتی (شدت ضربه، دبی حجمی فازهای پیوسته و پراکنده)، پارامترهای ساختاری پرکن ها (تخلخل و مساحت سطح ویژه پرکن) و خواص فیزیکی سیستم های مایع - مایع (کشش بین فازی، دانسیته و ویسکوزیته فازهای پیوسته و پراکنده) برای دو نوع پرکن شامل پرکن منظم smv و پرکن نامنظم زین اسبی سرامیکی و با استفاده از دو سیستم شیمیایی مایع - مایع شامل آب/استون/تولوئن با کشش بین فازی زیاد و سیستم آب/استون/بوتیل استات با کشش بین فازی متوسط می باشد که با استفاده از مدل پراکندگی محوری ضرایب کلی حجمی انتقال جرم فاز پیوسته محاسبه و روابط تجربی قابل قبولی ارایه گردیده است. لازم به ذکر است که تاکنون هیچ گونه گزارش علمی در زمینه ضرایب کلی حجمی انتقال جرم برای پرکن های فوق ارایه نشده است. هم چنین اثر پارامترهای عملیاتی شامل شدت ضربه، دبی فازهای پیوسته و پراکنده و نیز اثر نوع پرکن و کشش بین فازی بر موجودی فاز پراکنده و ضرایب کلی حجمی انتقال جرم فاز پیوسته مورد بررسی قرار گرفته است. دامنه تغییر مقادیر پارامترهای عملیاتی فوق به ترتیب برای شدت ضربه بین (cm/s)1 تا (cm/s)3، دبی فاز آبی بین (lit/hr)8 تا (lit/hr)25 و برای دبی فاز آلی بین (lit/hr)10 تا (lit/hr)25 می باشد. بر اساس نتایج به دست آمده مقدار موجودی فاز پراکنده برای پرکن منظم فلزی smv بین 2% تا 6% و برای پرکن نامنظم زین اسبی سرامیکی بین 4% تا20% تغییر می کند. هم چنین ضرایب کلی حجمی انتقال جرم فاز پیوسته برای پرکن منظم فلزی smv به ترتیب برای سیستم آب/استون/تولوئن بین (s-1)4-10×62/1 تا (s-1)4-10×5 و برای سیستم آب/استون/بوتیل استات بین (s-1)4-10×11/1 تا (s-1)4-10×75/2 و برای پرکن نامنظم زین اسبی سرامیکی به ترتیب برای سیستم آب/استون/تولوئن بین (s-1)4-10×09/4 تا (s-1)4-10×73/8 و برای سیستم آب/استون/بوتیل استات بین (s-1)4-10×87/1 تا (s-1)4-10×70/6 تغییر می کند. بر اساس نتایج به دست آمده افزایش شدت ضربه و دبی ها منجر به افزایش موجودی فاز پراکنده و ضرایب کلی حجمی انتقال جرم فاز پیوسته برای هر دو سیستم و هر دو نوع پرکن خواهد شد. نتایج نشان می دهد در شرایط عملیاتی یکسان پرکن نامنظم زین اسبی سرامیکی با میزان تخلخل کم تر دارای موجودی فاز پراکنده و ضرایب کلی حجمی انتقال جرم بیش تر می باشد. هم چنین برای سیستم با کشش بین فازی زیاد نسبت به سیستم با کشش بین فازی متوسط در شرایط عملیاتی یکسان برای هر دو نوع پرکن موجودی فاز پراکنده کم تر و ضرایب کلی حجمی انتقال جرم بیش تر است. بررسی و مقایسه روند تغییر مقادیر موجودی فاز پراکنده و ضرایب کلی حجمی انتقال جرم در این کار تحقیقاتی با نتایج علمی دیگر محققین در زمینه ستون های ضربه ای پرشده توافق خوبی را نشان می دهد. در پایان روابط تجربی مناسب و قابل قبولی بر اساس روش کم ترین مجموع مربعات جهت پیش بینی ضرایب کلی حجمی انتقال جرم بر اساس تابعی از گروه های بدون بعد ارایه شده است. از مقایسه نتایج پیش بینی شده از روابط فوق با نتایج تجربی به دست آمده از این پژوهش علمی به ترتیب برای پرکن زین اسبی سرامیکی خطای نسبی مطلق میانگین برابر 7/18% و برای پرکن منظم smv برابر 1/19% است که این مطابقت خوبی را میان نتایج تجربی و روابط ارایه شده بیان می کند.

بیماری پریودنتال نوعی عفونت باکتریایی است که لثه و استخوان های اطراف دندان را شامل می شود و همچنین اثرات منفی بر روی بیماری های قلبی و عروقی، کلیوی، دیابت و بیماری های تنفسی دارد. لینولنیل الکل به عنوان یکی از ترکیبات گیاه آوندل در تضعیف و نابودی باکتری های مولد پریودنتال اثر مثبت دارد. در این پژوهش اسانس گیاه آوندل و همچنین لینولنیل الکل به عنوان یکی از ترکیبات این اسانس به وسیله دی‏اکسیدکربن فوق بحرانی اصلاح شده استخراج گردید. استخراج بر مبنای طراحی آزمایشات آماری به روش طراحی رویه پاسخ انجام شد. چهار متغیر موثر بر این فرآیند دما (?c60-40 )، فشار (mpa 30-10) ، شدت جریان سیال دی اکسیدکربن فوق بحرانی (ml/min 7/1-5/0) و زمان استخراج دینامیک (150-30 دقیقه) در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که داده های آزمایشگاهی به خوبی به وسیله ی یک مدل چند جمله ای مرتبه دوم برازش می شوند و مقادیر بهینه ی پارامترهای استخراج برای کل عصاره، فشار mpa 43/13، دمای c° 40، دبی جریان 7/1 و زمان استخراج 150 دقیقه و برای لینولنیل الکل فشار mpa 30، دمایc° 84/43، دبی جریان 57/1و زمان استخراج 127دقیقه می باشد. تحت این شرایط میزان بازیابی عصاره و لینولنیل الکل به ترتیب %8577/. جرمی و %77/22مولی پیش بینی می شود. فرآیند استخراج با استفاده از یک مدل ریاضی مدل سازی گردید. پارامترهای مدل شامل ضریب نفوذ موثر، ضریب انتقال جرم فیلمی، پراکندگی محوری و پارامتر حلالیت می باشند. سه پارامتر اول از طریق روابط تجربی محاسبه گردیده و رابطه ی هنری برای بیان حالت تعادلی بین فاز جامد و سیال داخل حفره ها استفاده شده است. برای بررسی این حالت تعادل نیز از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. در نهایت تطابق خوبی بین نتایج حاصل از مدل سازی ریاضی و داده های تجربی مشاهده گردید.

چکیده امروزه یکی از دغدغه های دانشمندان درزمینه پزشکی و داروسازی کاهش عوارض ناشی از مصرف داروهای مختلف است که این امر بدلیل عدم انتخابی بودن داروها و جذب دارو توسط بافت های غیرمرتبط صورت می گیرد. محققان درتلاش اند با استفاده از شیوه های گوناگون راهکارهای مناسب و دقیقی جهت رساندن دارو به بافت و اندام موردنظر بیابند. ازجمله این راهکارها ایجاد سیستم های دارو رسانی می باشدکه شامل محلول های دارو-پلیمر، میسل های پلیمری، نانوذرات، لیپوزوم ها و میکروذرات هستند. در این میان میکرو و نانو ذرات از اهمیت بیشتری برخوردارند زیرا روش تولید آسان تری دارند و از طریق پلیمرهای زیست سازگار هم قابل دسترسی اند، همچنین به دلیل ابعاد کوچکشان سیستم دفاعی را تحریک نمی کنند. نانوذرات استفاده شده برای انتقال دارو دارای ساختارهای متفاوت با اندازه، شکل و مواد مختلف هستند که هرکدام ظرفیت بارگیری دارو، آزادسازی، هدفگیری سلولی و پایداری متفاوت دارند. جهت تهیه نانو ذرات روش های متعددی همچون: روش تبخیر/امولسیون حلال، نفوذ حلال، جابجایی حلال، نانو رسوب زایی، تبخیر حلال، چند امولسیونی، تغییر فاز نانو کپسولی، روش تهیه با استفاده از مایع فوق بحرانی، پلیمریزاسیون و خشک کردن افشانه ای برای مواد پلیمری استفاده می شود که هرکدام دارای مزایا و معایبی هستد. در این میان روش تهیه با استفاده از انبساط سریع دی اکسیدکربن فوق بحرانی دارای خصوصیات ویژه ای ازجمله: انجام عملیات در دمای کم و عاری شدن نانو ذرات در انتهای فرآیند بدون نیاز به مرحله ای دیگر است. این روش شامل حل شوندگی محصول موردنظر در سیال فوق بحرانی و سپس عمل کاهش فشار این محلول به طور ناگهانی از درون یک نازل مناسب است که منجر به هسته زایی سریع ماده حل شونده درون محلول می گردد. در این پژوهش پلیمر کیتوزان که به عنوان پایه دارویی به کار می رود در فرآیند دی اکسید کربن فوق بحرانی نقش حل شونده را ایفا نموده و با استفاده از دستگاه ress طراحی شده توانستیم به طور موفقیت آمیزی میکرو و نانو ذرات این پلیمر را تولید نماییم. همچنین اثر پارامترهایی همچون فشار (در بازه 220 – 70 بار)، دما (در محدوده 60 – 30 درجه سانتی گراد)، قطرنازل (1200-500 میکرومتر) و حلال کمکی استون بر روی ریز ذرات به شرح ذیل مشاهده گردید: افزایش فشار منجر به کاهش محسوسی در قطر ذرات و افزایش حلالیت ماده حل شونده گردید ، همچنین افزایش قطر نازل در تمامی حالات باعث افزایش قطر متوسط ذرات حاصله شد، حلال کمکی استون نیز به طور چشمگیری باعث افزایش حلالیت پلیمر قطبی کیتوزان در کربن دی اکسید فوق بحرانی گردید و در نهایت رفتار دوگانه دما در تشکیل مواد حاصل از فرآیند به صورت کاهنده اندازه ذرات تا دمای 64 درجه سانتیگراد و فزاینده ابعاد آن در دماهای بیش از 64 درجه بود. تصویر اندازه ذرات بوسیله میکروسکوپ الکترونی تعیین گردید. از نرم افزار design expert8.0 نیز جهت طراحی و آنالیز نتایج و همچنین بهینه سازی شرایط آزمایش استفاده شد. در نهایت شرایط بهینه جهت دستیابی به ریزترین قطر متوسط ذرات گزارش گردید.

توجه به نانوفناوری به دلیل وسعت دامنه ی کاربردی آن در دهه های اخیر به صورت چشمگیری در مجامع علمی افزایش یافته است.یکی از این کاربرد ها، استفاده از نانوذرات در سیستم های دارویی و درمانی است.استفاده از مواد دارویی به صورت سنتی علاوه بر نداشتن بازده درمان بالا موجب بر جای گذاشتن آثار جانبی مضر برای بدن انسان می شود که این موضوع درمان بسیاری از بیماری ها مانند سرطان را با مشکل مواجه کرده است. به همین دلیل اخیرا استفاده از نانوذرات بسیار مورد توجه قرار گرفته است.در این تحقیق از نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن به عنوان نانوحامل دارویی هوشمند برای حمل کردن داروی فلوفنامیک اسید (ffa) که یک داروی ضد التهاب مفاصل است، استفاده شد. برای عامل دار کردن نانوذرات مگنتیت fe3o4 و همچنین جلوگیری از به هم چسبیده شدن آن ها، سطح ذرات با مواد پلیمرهای زیست سازگار و زیست تخریب پذیر کیتوزان(cs) و پلی اتیلن گلایکول (peg) پوشش دهی شدند. به همین منظور ابتدا نانوذرات fe3o4 با استفاده از نمک های آهن و به روش شیمیایی هم رسوبی سنتز شدند.سپس سطح آن ها با پوشش های پلیمری پوشانده شد و در نهایت نیز ماده دارویی ffa جذب این نانوذرات شد. به منظور مشخصه یابی نانوذرات سنتز شده، این ذرات توسط آنالیز های ftir ، fesem، vsm و فلوروسنس مورد بررسی قرار گرفتند. با مشاهده و مقایسه طیف های حاصل از آنالیز ftir ، سنتز موفقیت آمیز نانوذرات اکسید آهن و همچنین عمل پوشش دهی ذرات مورد تایید قرار گرفت. آنالیز fesem نیز اندازه ذرات fe3o4 ، cs fe3o4- ، peg4000 fe3o4-cs- و peg6000 fe3o4-cs- را مشخص کرد که به ترتیب دارای اندازه ای برابر با 54 ، 97 ، 93 و 101 نانومتر بودند. این آنالیز نشان داد که ذرات سنتز شده دارای اندازه ی مطلوبی بوده (زیر 100 نانومتر) و در مقیاس نانو قرار دارند. برای تعیین میزان خاصیت مغناطیسی ذرات نیز از آنالیز vsm استفاده شد که نتایج حاصل از این آنالیز خاصیت مغناطیسی بالای ذرات سنتز شده را نشان داد. خاصیت مغناطیسی اشباع بدست آمده از این آنالیز برای نانوذرات fe3o4 ، fe3o4-cs و -peg -cs fe3o4 به ترتیب برابر با 60، 53 و 46 emu g-1بدست آمد که این مقدار خاصیت مغناطیسی اشباع نشان از بالا بودن خاصیت مغناطیسی در ساختار ذرات سنتز شده داشت. کاهش یافتن مقدار خاصیت مغناطیسی اشباع پس از پوشش دهی نیز تاییددیگری بر موفقیت آمیز بودن عملیات پوشش دهی بود.پس از مشخصه یابی نانوذرات سنتز شده، آزمایش های جذب و رهایش داروی فلوفنامیک اسید در محیط برون تن و به کمک دستگاه uv spectrophotometer انجام گرفت.آنالیز فلورسانس پرتوی ایکس (xrf) نیز حضور ماده دارویی بر سطح نانوذرات مغناطیسی پوشش داده شده را نشان داد.نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد استفاده از نانوذرات مغناطیسی می تواند تاثیر بسزایی را در محقق شدن امر دارورسانی هدفمند و رهایش کنترل شده مواد دارویی داشته باشد.

استخراج با سیال دی‏اکسید‏کربن فوق بحرانی اصلاح شده بر مبنای طراحی آزمایشات آماری به روش طراحی رویه پاسخ با استفاده از نرم افزار minitab 17 انجام شد. پنج متغیر موثر بر این فرایند دما (?c65-45)، فشار (mpa 34-10)، شدت جریان سیال دی اکسید کربن فوق بحرانی ( ml/min2-8/0)، زمان استخراج دینامیک (120-40 دقیقه) و غلظت متانول در کمک حلال دوتایی آب-متانول (0-100%) می باشند که طراحی آزمایش ها بر اساس آن ها انجام گرفته است. آنالیز رویه ی پاسخ نشان داد که داده های آزمایشگاهی به خوبی به وسیله ی یک مدل چند جمله ای مرتبه دوم برازش می شوند. علاوه بر این مشخص شد که ترم های خطی فشار و زمان از اهمیت بسیار بالایی در پاسخ مدل (درصد بازیابی) برخوردار هستند در حالی که دبی دی اکسید کربن و غلظت متانول در کمک حلال دوتایی اهمیت نسبتاً بالایی دارند. ترم های مربع تمام متغیر ها به جز دبی جریان دی اکسید کربن نیز از اهمیت بسیار بالایی در پاسخ مدل برخوردار هستند. تمام ترم های متقابل بین متغیر ها نیز در مدل پیشنهادی بر اساس متغیرهای کدگذاری شده اهمیتی ندارند. ضریب تشخیص (r2) در مدل برابر با 05/98 درصد و ضریب تشخیص اصلاح شدهr^2 (adj) برابر 51/94 درصد می باشد و مقادیر بهینه ی استخراج در محدوده ی آزمایش با این روش، دمای 68 درجه سانتی گراد، فشارmpa 6/29، نرخ جریان 2 میلی لیتر بر دقیقه، زمان دینامیک 108 دقیقه و غلظت متانول در کمک حلال دو تایی آب- متانول، 46% حجمی با میزان بازیابی 544/0 بدست آمد. همچنین در این تحقیق مدل سازی ریاضی فرآیند برای استخراج گلیسیریزیک اسید از ریشه ی شیرین بیان با استفاده از کمک حلال آب نیز انجام گرفت. پارامترهای مدل شامل ضریب نفوذ موثر، ضریب انتقال جرم فیلمی، ضریب پراکندگی محوری و ضریب توزیع می باشند. سه پارامتر اول از طریق روابط تجربی محاسبه گردید و ضریب توزیع نیز با محاسبه حلالیت با به کار بردن روش الگوریتم ژنتیک برای تعیین مقادیر بهینه ی ضریب توزیع در هر یک از شرایط عملیاتی و استفاده از روش طراحی رویه ی پاسخ به دست آمد و در مدل ریاضی جایگذاری گردید. نتایج نشان داد که مدل ریاضی به خوبی قادر به پیشگویی داده های آزمایشگاهی است و خطای مطلق متوسط حدود 6% بدست آمد که نشان از محدوده خطای کم آن می باشد. در ادامه پارامترهای عملیاتی برای رسیدن به استخراج بیشتر به کمک الگوریتم ژنتیک بهینه شدند که مقادیر بهینه پارامترهای عملیاتی برای دستیابی به بیشترین میزان بازیابی 338/0، فشار 19/27 مگاپاسکال، دمای 68 درجه سانتیگراد، دبی 96/1 میلی‏لیتر بر دقیقه و زمان دینامیک 199 دقیقه بدست آمد. در انتها نیز فرایند به کمک شبکه ی عصبی mlp مدل سازی شد. شبکه های عصبی با 3 تا 8 نورون در لایه مخفی به همراه الگوریتم های مختلف آموزش شبکه به منظور تعیین بهترین شبکه ی عصبی آزمایش شدند و نهایتاً تعداد بهینه نورون ها 6 نورون در لایه ی مخفی و الگوریتم یک مرحله ای متقاطع پس انتشار (oss) برای آموزش شبکه بهترین عملکرد را دارا بود و نتایج نشان داد که شبکه به خوبی آموزش داده شده و تطابق مناسبی بین میزان بازیابی بدست آمده از شبکه آموزش داده شده و مقادیر بدست آمده از آزمایشات وجود دارد.