امروزه فرایندهای مختلف مورد استفاده دارای محدودیت هایی هستند. فرایند جذب سطحی کربن فقط در غلظت های کم ترکیبات آلی فرار اقتصادی بوده و لزوم احیای کربن ، فرایند را برای غلظت های بالای آلودگی غیر مناسب می سازد. غیر فعال شدن میکروارگانیسم به علت تماس با آلودگی های ترکیبات آلی فرار در طول فراورش بیولوژیکی و کم بودن دانش ما از مکانیسم آن ، این فرایند را از نظر عملیاتی پیچیده می سازد. فرایند هوادهی در برج های آکنده یک فرایند شناخته شده ولی با کاربردهای محدود می باشد. استفاده از این فرایند محدود به حذف ترکیبات غیر قطبی و نسبتا فرار (با ضریب هنری بالا) می باشد و برای ترکیبات با حلالیت بالا ( با ضریب هنری کم ) برج هایی با ارتفاع زیاد لازم است. جداسازی غشایی بر پایه تراوش تبخیری با توجه به سطح غشای مورد نیاز بالای برای مقیاس های بزرگ ، هنوز یک فرایند چالش انگیز می باشد. به نظر می رسد که یک فرایند هیبریدی شامل یک برج هوادهی آکنده و در ادامه یک واحد تراوش تبخیری می تواند نقص هر فرایند به صورت جداگانه را از بین ببرد. در این تحقیق مزایای استفاده از یک فرایند هیبریدی هوادهی-تراوش تبخیری ، به صورت تئوری بوسیله یک مدل رِیاضی بررسی شده است. پروفایل غلظت در برج هوادهی با استفاده از معادلات دیفرانسیل ساده بر پایه موازنه جرم اجزا در شرایط دما ثابت مدل شده، در حالیکه مدل مقاومت های سری با در نظر گرفتن مقاومت در فاز غشا و لایه مرزی مایع برای توصیف انتقال جرم در فرایند تراوش تبخیری استفاده شده است. با استفاده از تعادل مایع-بخار مناسب و ضرایب انتقال جرم ، معادلات مدل هوادهی حل شدند تا بازده برج تحت شرایط عملیاتی مختلف مانند فشار ، دما و نسبت های حجمی هوا به آب تخمین زده شود. نتایج مدل مطابق با داده های تجربی بود و آنالیز حساسیت مدل، نشان داد که حتی در شرایط عملیاتی بهینه یک برج خیلی بلند ، برای رسیدن به بازده حذف بالا برای ترکیباتی با ثابت هنری کم مورد نیاز می باشد. از طرف دیگر ، بررسی های مدل تراوش تبخیری نشان داد که فقط در غلظت های ورودی بالا و شدت جریان های بالای آب استفاده از یک واحد تراوش تبخیری تنها برای حذف می تواند قانع کننده باشد. در هر حال ، در غلظت های کم با توجه به سطح غشای مورد نیاز بالا اقتصادی نمی باشد. نتایج بدست آمده از امتحان مدل هیبریدی هوادهی-تراوش تبخیری نشان داد که حذف آلودگی های ترکیبات آلی فرار ، با استفاده از یک برج آکنده در یک اندازه اقتصادی و باقیمانده ترکیبات در واحد تراوش تبخیری با سطح خیلی کوچکتر غشا، امکان پذیر می باشد. با توجه به هزینه های یک واحد غشایی در مقایسه با برج های هوادهی آکنده ، استفاده از یک فرایند هیبرید برای این شرایط توصیه می شود.

در این تحقیق، فرایند تولید مایکوفنولیک اسید توسط پنی سیلیوم بروی کامپکتوم در فلاسک و بیوراکتور آزمایشگاهی به صورت ناپیوسته و پیوسته انجام شد. نمودارهای تغییرات تراکم توده سلولی وغلظت های گلوکز و مایکوفنولیک اسید در هر سه فرایند، ترسیم و شار تولید یا مصرف این ترکیبات در بیوراکتور پیوسته در شرایط پایا اندازه گیری شد. سینتیک رشد قارچ و مصرف سوبسترا بر اساس پنج مدل سینتیکی مختلف بررسی شده و بیشترین انطباق با مدل کونتویس به دست آمد. یک مدل شبکه متابولیکی برای بیوسنتز مایکوفنولیک اسید در پنی سیلیوم بروی کامپکتوم طراحی شده و معادلات استوکیومتری، معادلات موازنه جرم تمامی متابولیت ها و همچنین ماتریس ضرایب استوکیومتری تعیین شدند. مقایسه شارهای محاسبه شده در مدل فوق معین با معادلات موازنه جرم، تطابق قابل قبولی را میان مدل و داده های تجربی نشان داد.کاربرد روش تجزیه و تحلیل شارهای متابولیکی نشان داد که به طور تئوری، واکنش های شماره 59 (تبدیل ایزوپنتیل دی فسفات به فارنسیل دی فسفات)،58 (تبدیل ایزوپنتیل دی فسفات به گرانیل دی فسفات)، 43 (تبدیل متیونین به اس- آدنوزیل متیونین) و 56 (تبدیل موالونات-5- دی فسفات به ایزوپنتیل دی فسفات) دارای بیشترین تاثیر مثبت و واکنش های شماره 66 (تبدیل فارنسیل دی فسفات به ارگوسترول) و10 تا 16 (مسیر پنتوز فسفات) دارای بیشترین تاثیر منفی بر تولید مایکوفنولیک اسید در این مدل می باشند. با توجه به مواد فعال کننده یا بازدارنده فعالیت آنزیمهای موثر در واکنش های فوق، ترکیباتی برای بررسی آزمایشگاهی این موضوع انتخاب شدند. کازئین تجزیه شده آنزیمی، گلیسین، استات سدیم، آرژنین، لیزین، متیونین، فلوئورید پتاسیم و ایزولوسین به ترتیب165، 112، 68، 41، 35، 29، 28 و 20 % تاثیر مثبت برتولید مایکوفنولیک اسید داشتند.

در این مطالعه جذب متیلن کلراید و تولوئن به عنوان نمونه ای از دو دسته مهم از ترکیبات آلی فرار یعنی هیدروکربن های کلرینه شده و آروماتیک ها به طور تجربی مورد بررسی قرار گرفت. مطالعات برای تعیین جذب تعادلی در یک سیستم ناپیوسته و نیز تعیین منحنی رخنه در یک ستون آکنده پیوسته انجام شد. مطالعات جذب تعادلی این دو ماده آلی فرار بر روی کربن های فعال دانه ای در سه دمای مختلف در آزمایشگاه مورد تحقیق قرار گرفت. داده های تجربی با مدل های فیزیکی جذب سطحی برازش گردید . نتایج جذب سطحی نشان داد که جذب سطحی دی کلرومتان با مدل لانگمیر انطباق دارد، در حالی که جذب سطحی تولوئن به وسیله مدل هیبرید لانگمیر- bet بهتر توضیح داده می شود. طبق مدل لانگمیر، حداکثر میزان جذب برای تولوئن در دما های 293، 303 و 313 به ترتیب برابر با 0216/0، 02303/0 و mol/kg 04565/0 و برای متیلن کلراید در دماهای298 ، 303 وk 313 به ترتیب برابر با 04391/0، 05631/0 و mol/kg 06287/0 بدست آمد. استفاده از نتایج بدست آمده، گرمای جذب از شیب معادله کلازیوس- کلاپیرون محاسبه گردید که مثبت بودن این شیب نشان دهنده آن است که فرایند جذب سطحی هر دو ماده گرماگیر می باشد. در سیستم پیوسته نیز تاثیر پارامتر های غلظت اولیه، شدت جریان، ارتفاع ستون و دما بر روی زمان رخنه متیلن کلراید و تولوئن بررسی گردید. با افزایش غلظت اولیه و افزایش شدت جریان و همین طور کاهش ارتفاع ستون و دما رخنه سریع تر اتفاق افتاد. همچنین منحنی های رخنه بدست آمده با مدل های توماس و یان و یون-نلسون برازش گردید.

هدف از انجام این مطالعه تولید بیوپلیمر پلی هیدروکسی آلکانوآتها با استفاده از منابع کربنی گلوکز، فروکتوز، ملاس و آب پنیر توسط میکرو ارگانیسم های azohydromonas lata dsmz 1123، azotobacterbeijerinckii dsmz 1041 ، cupriavidus necator dsmz 545، hydrogenophaga pseudoflava dsmz 1034 بوده است. در مرحله نخست جهت غربالگری میکروارگانیسم ها وانتخاب میکرو ارگانیسم هدف برای تولید بیوپلیمر، شرایط مناسب دما، سن تلقیح و شدت هم زدن برای هر میکروارگانیسم مشخص گردید. در شرایط بهینه هر یک از منابع کربنی به تنهایی مورد استفاده قرار گرفتند تا نوع و میزان بیوپلیمر تولیدی توسط هر یک تعیین گردد. با توجه به نتایج به دست آمده c. necator به لحاظ دارا بودن شرایط مطلوب (رشد مناسب وموثر بر روی محیطهای مورد نظر،ثبات فعالیت بیولوژیکی نسبت به سایر میکروارگانیسم های مورد بررسی وبازده تولید قابل ملاحظه بیوپلیمر ) به عنوان میکروارگانیسم مناسب جهت ادامه تحقیق انتخاب شد . در فرایند غیر پیوسته تولید بیوپلیمر در فلاسک با استفاده از c. necator بر روی منابع گلوکز، فروکتوز و ملاس ، میزان تولید بیوپلیمر پلی هیدروکسی بوتیرات به ترتیب 3/3 ، 9/5 ، 3/1 گرم بر لیتر ومیزان بهره دهی بهترتیب 07/0 ، 08/0 ، 03/0 گرم بر لیتر بر ساعت بوده است . علاوه براین از استات ( استات سدیم با غلظت بهینه 10 گرم بر لیتر ) به عنوان مکمل منبع کربنی به همراه ملاس جهت تولید بیوپلیمر استفاده شد که منجر به تولید میزان 2/7 گرم برلیتر کوپلیمر پلی هیدروکسی بوتیرات/ هیدروکسی والرات شد. از کوپلیمر تولید شده میزان پلی هیدروکسی بوتیرات و پلی هیدروکسی والرات به ترتیب 9/6 و 32/0 گرم بر لیتر بود. در مرحله دوم با بررسی سینتیک رشد در فرایند غیر پیوسته وپیش بینی روند رشد و تولید محصول، فرایند غیر پیوسته و نیمه پیوسته در بیوراکتور جهت تولید بیوپلیمر مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا در فرایند غیر پیوسته بر روی گلوکز، میزان پلی هیدروکسی بوتیرات 2/4 گرم بر لیتر به ازای مصرف 16 گرم بر لیتر منبع کربنی بود و ضریب انتقال اکسیژن 16/0 بر ثانیه وشدت رشد ویژه میکروارگانیسم 17/0 بر ساعت به دست آمد. سپس فرایند نیمه پیوسته با استفاده از دو روش خوراک دهی ثابت و متغیر پله ای منبع کربن و نیتروژن در غلظتهای 300 و 10 گرم بر لیتر بررسی شد. میزان تولید پلی هیدروکسی بوتیرات در خوراک دهی ثابت 2/8 گرم بر لیتر و در خوراک دهی متغیر 8/11 گرم بر لیتر به دست آمد که حدود 40 درصد افزایش یافت . میزان بهره دهی فرایند های غیر پیوسته و نیمه پیوسته با خوراک دهی ثابت و متغیر به ترتیب 04/0 ، 085/0 ، 137/0 گرم بر لیتر بر ساعت بود. در مرحله سوم امکان تولید نانوکامپوزیتهای پلیمری با استفاده از بیوپلیمر تولید شده مورد بررسی قرار گرفت . با استفاده از روش تثبیت در حلال ، محلول کوپلیمر پلی هیدروکسی بوتیرات/ هیدروکسی والرات در کلروفرم به همراه نانوذرات هیدروکسی اپتایت قرار گرفت.نتایج حاکی از آن بود که تولید نانوکامپوزت با استفاده از اولتراسونیک نتیجه بهتری در بر داشت و نانوذرات بصورت یکنواخت بر روی سطح بیوپلیمر تثبیت گشتند.

به دلیل اهمیت فرایند حذف دی اکسید کربن از گاز طبیعی و گاز سنتز در فصل اول این پایان نامه به معرفی این فرایند و بررسی روش های متداول مورد استفاده در صنعت پرداخته شد و دلایل انتخاب روش غشایی به این منظور و معرفی مشخصات غشاها از جمله غشاهای زئولیتی و کاربردهای آنها دراین فصل مورد بررسی قرار گرفت. فصل دوم این پایان نامه به بررسی فعالیت ها و تحقیقات انجام شده توسط دیگر محققین در زمین? موضوع مورد بحث اختصاص یافته است. در جمع آوری این مطالب، خلاصه ای از تحقیقات انجام شده و نتایج بدست آمده در مورد رفتار جذبی، نفوذی و انتقالی گازهای دی اکسید کربن، متان و هیدروژن و همچنین خواص مخلوط دی اکسید کربن و متان و دی اکسید کربن و هیدروژن از میان غشاها بخصوص انواع غشاهای زئولیتی مورد توجه قرار گرفته است. در فصل سوم در ابتدا مروری بر روش های دستوربندی فرایندهای نفوذ چند جزئی از جمله قانون فیک تعمیم یافته و فرمولاسیون استفان-ماکسول صورت می گیرد. سپس چگونگی مدل سازی فرآیند جداسازی گازها توسط غشاهای زئولیتی، با استفاده از فرمولاسیون استفان-ماکسول به عنوان روش منتخب مورد توصیف قرار می گیرد. در این فصل، ایزوترم های جذب و ضرائب نفوذ اجزاء خالص، به عنوان اولین گام در این مدل سازی تعیین شده و میزان گزینش پذیری جذبی غشاء در حالت ایده آل و مخلوط محاسبه و بررسی می شود پس از آن چگونگی بدست آوردن روابطی برای بیان میزان شار اجزاء در حالت مخلوط به طور مفصل توضیح داده شده است همچنین بررسی میزان و اهمیت دو کوپل سینتیکی و ترمودینامیکی، مورد توجه قرار گرفته است. امتحان مدل بررسی شده در فصل سوم برای مخلوط گازهای دی اکسید کربن و متان روی غشای زئولیتی سیلیکالیت-1 موضوعی است که در فصل چهارم بدان پرداخته شده است و نتایج حاصل از حل این مدل توافق قابل قبولی را با اطلاعات آزمایشگاهی نشان می دهد. همچنین میزان و اهمیت بر هم کنش های سینتیکی و ترمودینامیکی برای این سیستم مورد بررسی قرار گرفت. در فصل پنجم، سیستم مخلوط گازهای دی اکسید کربن و هیدروژن با استفاده از مدل ارائه شده مورد بررسی قرار خواهد گرفت و محاسبات مربوط به این سیستم انجام و کارائی مدل مورد امتحان قرار گرفته و میزان و اهمیت بر هم کنش های سینتیکی و ترمودینامیکی اجزاء در حالت مخلوط دیگر موردی است که در این فصل مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. فصل ششم به جمع بندی موضوع، نتیجه گیری کلی و ارائه پیشنهادات جهت تکمیل پژوهش صورت گرفته اختصاص یافته است.

در این پروژه تلاش شده است تا شرایط رشد دو میکروارگانیسم azotobacter beijerinckii و azohydromonas lata در محیط کشت حاوی مواد لازم برای تولید پلی هیدروکسی بوتیرات (phb ) بهینه شود. تأثیرات دما، سرعت همزن، سن تلقیح، غلظت منبع کربن و نیتروژن بر روی رشد سلولی و تولید phb مورد بررسی قرار گرفتند. گلوکز و آمونیوم کلراید به ترتیب به عنوان منبع کربن و نیتروژن مورد استفاده قرار گرفتند. شرایط بهینه تخمیر برای میکروارگانیسم azotobacter beijerinckii نشان داد که دمای بهینه برای رشد سلولی و تولید phb، دمای 30 درجه سانتی گراد بود. سن تلقیح و سرعت همزن بهینه به ترتیب 15 ساعت و rpm250 بدست آمد. تخمیر تحت شرایط کنترل شده و زمان تخمیر 72 ساعت انجام شد. غلظت های گلوکز 30، 40، 50 و 60 گرم بر لیتر و غلظت های نیتروژن 0، 5/0، 1، 5/1و 2 گرم بر لیتر به عنوان منبع کربن و نیتروژن مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج نشان داد که پلی هیدروکسی بوتیرات در غلظت گلوکزg/l 50 و غلظت نیتروژن g/l 5/1 به بیشترین مقدار خود رسید. بیشترین مقدار بایومس و پلی هیدروکسی بوتیرات بدست آمده برای میکروارگانیسم azotobacter beijerinckii تحت شرایط بهینه به ترتیب برابرg/l 3/17 و g/l 4/6 بود. بررسی ها برای میکروارگانیسم azohydromonas lata نیز انجام شد. شرایط بهینه تخمیر بدست آمده برای رشد سلولی و تولید phb به قرار، دما معادل30 درجه سانتی گراد، سن تلقیح برابر با 18 ساعت و سرعت همزن به میزان rpm 250 بوده است. غلظت های گلوکز 30، 40، 50 و 60 گرم بر لیتر و غلظت های نیتروژن 0، 5/0 ، 1، 5/1و 2 گرم بر لیتر به عنوان منبع کربن و نیتروژن مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج نشان داد که رشد سلولی و تولید پلی هیدروکسی بوتیرات در غلظت گلوکز g/l 40 و غلظت نیتروژن g/l 1 به بیشترین مقدار خود رسید. پس از گذشت زمان تخمیر 72 ساعت بیشترین مقدار بایومس و پلی هیدروکسی بوتیرات بدست آمده برای میکروارگانیسم azohydromonas lata تحت شرایط بهینه به ترتیب برابرg/l 5/12 و g/l 8/3 بود.تحت بهترین شرایط برای میکروارگانیسم azotobacter beijerinckii بعد از 64 ساعت، پلی هیدروکسی بوتیرات %36 وزن خشک سلولی را شامل شد. بازده تولید بایومس نسبت به گلوکز، kg/kg 55/0 بود. همچنین برای میکروارگانیسم azohydromonas lata بعد از گذشت 40 ساعت و در شرایط بهینه ، پلی هیدروکسی بوتیرات %30 وزن خشک سلولی را شامل شد که بازده تولید بایومس نسبت به گلوکز، kg/kg 47/0 بوده است.

حذف فنول بوسیله باکتری های ترکیبی کشت داده شده از لجن تصفیه خانه کارخانه چوب و کاغذ ساری مورد مطاله قرار گرفت. باکتری های ترکیبی در محیط بی هوازی، در دمای 30 درجه و ph برابر با 7 کشت داده شده بود. تاثیر افزایش غلظت اولیه فنول بر نرخ حذف در فرایند های پیوسته و ناپیوسته مورد مطالعه قرار گرفت. آزمایش های نا پیوسته در ارلن های 250 سی سی صورت گرفت. غلظت فنول در این ارلن ها از 100 تا 1000 میلی گرم بر لیتر متغیر بوده است. آزمایشات بمدت 15 روز انجام گرفت. نمونه برداری از این ارلن ها بمنظور بررسی حذف فنول هر 24 ساعت صورت می گرفت. نرخ حذف فنول با افزایش غلظت از 100 به 400 میلی گرم بر لیتر افزایش می یافت. با افزایش غلظت فنول به 700 و 1000 میلی گرم بر لیتر، نرخ حذف بعلت بازدارندگی فنول کاهش می یابد. با افزایش غلظت فنول طول مدت فاز تاخیری نیز افزایش می یابد. بعلت اینکه فنول یک ماده بازدارنده بشمار می رود، از مدل های سینتیک رشد هلدن و لوجستیک برای بررسی رشد میکروارگانیسم استفاده گردید. مدل های لوجستیک و هلدن به خوبی با داده های آزمایشگاهی منطبق گشتند. ضریب بازده رشد برای سوبسترای فنولی برابر با 12/0 میلی گرم بیومس بر میلی گرم سوبسترا بوده است. تصفیه پیوسته فنول در راکتور بستر آکنده بی هوازی با جریان رو به بالا انجام گرفت. در طول مرحله راه اندازی راکتور با زمان ماند هیدرولیکی 24 ساعت و دمای 30 درجه سانتی گراد شروع به کار کرد. دوره راه اندازی در 4 فاز به مدت 150 روز انجام گرفت. در این فاز های غلظت فنول بترتیب برابر با 100، 400، 700 و 1000 میلی گرم بر لیتر بوده است. در فاز 1، راکتور در روز 8 با راندمان حذفی برابر با 8/96% و تولید بیوگاز برابر با 42/1 لیتر در روز به حالت پایدار رسید. با افزایش غلظت فنول در فاز 2 به 400 میلی گرم بر لیتر راندمان حذف به 2/57% کاهش یافت. روند مشابهی در فاز های 3 و 4 نیز مشاهده شد. بدلیل بازدارندگی بالای فنول کاهش شدیدی در راندمان حذف و تولید بیوگاز مشاهده شد. راندمان حذف در حالت پایدار بترتیب در فاز های 3و 4 برابر با 4/98 و 98% بوده است. حداکثر تولید بیوگاز در روز 130 به میزان 57/3 لیتر در روز بدست آمد. تاثیر زمان ماند هیدرولیکی بر راندمان حذف نیز مورد بررسی قرار گرفت. با کاهش زمان ماند از 48 ساعت به 12 ساعت راندمان حذف و نرخ تولید بیوگاز کاهش یافت.

در این تحقیق حذف فنل توسط باکتری های ترکیبی در دو مرحله آزمایش، ناپیوسته و پیوسته در شرایط بی-هوازی بررسی شد. به جهت عادت دهی میکروارگانیسم ها به فنل، میکروبها را به مدت دو ماه در معرض فنل به عنوان منبع کربنی و مواد مغذی قرار دادیم. غلظت های مختلف فنل از mg/l 50 تا 1000 انتخاب شد. هدف از آزمایش ناپیوسته تعیین پارامترهای سینتیکی با استفاده از تعیین رابطه میان سرعت رشد میکروبی و غلظت فنل با گذشت زمان می باشد. پارامترهای سینتیکی توسط معادله مونود و هالدن جهت ارزیابی رفتار رشد سلولی، تعریف شد. این پارامتر ها که برای مدل مونود و هالدن بدست آمده به ترتیب برای مدل مونودh-1 099/0?_max= و mg/l 85/18k_s= و برای مدل هالدن h-1 067/0 ?_max= و mg/l32/25 k_s= وmg/l 200 k_i= می باشد. پارامترهای بیوسینتیکی برای پیش بینی نمودار فنل مورد استفاده قرار گرفتند که مطابق با نتایج آزمایشگاهی بود. هالدن، اثر بازدارندگی را با قرار دادن ثابت k_s در معادله اش در نظر گرفت و از آن جا که فنل سوبسترایی بازدارنده است مدل هالدن بهتر از معادله مونود برای فنل جوابگوست. ضریب باردهی سلول و ضریب خودتخریبی به ترتیب 08/0 y= وh-1 0012/0- 0008/0 k_d= بدست آمد. مرحله دوم آزمایشات در شرایط پیوسته انجام شد. در این مرحله از راکتور acstr استفاده شد. در رآکتور acstr آزمایشها در سه زمان ماند مختلف و در غلظتهای mg/l 100 تا 1000 انجام شد. و انواع مختلفی از پارامترها مورد بررسی قرار گرفت. در بین سه زمان ماند بررسی شده بالاترین راندمان حذف cod درزمان ماند96 ساعت و در(mg cod)/ld 4/269 olr= برابر با 64/55% درصد بدست آمد. همچنین بالاترین راندمان حذف فنل در زمان ماند 96 ساعت برای فنل در غلظت mg/l100 و برابر 89% بدست آمد. سایر پارامترها از قبیل میزان ph، میزان mlss، نرخ تولید بایوگاز و نسبت f/mتعیین شد. نتایج نشان می دهد که باکتری ترکیبی قادر به حذف فنل در غلظت های بالا بودند و همچنین رآکتور acstr می تواند یک فرآیند خوب و قابل تضمینی برای تصفیه موثر فاضلابهای حاوی مواد بازدارنده و مقاوم در صنایع باشد

با توجه به استفاده گسترده از نیتروسلولز در صنایع نظامی و غیر نظامی، میزان تولید پسماند این ماده بسیار زیاد می باشد. انهدام این مواد زائد باید توسط یک فرایند خوگرفته با محیط زیست انجام شود. البته در مورد این ماده روش های سنتی سوزاندن و منفجر نمودن مناسب نمی باشد. از میان روش های متفاوت برای تصفیه این مواد زائد به نظر می رسد که روش هیدرولیز قلیایی روشی ساده، آسان و کم هزینه می باشد که از محصول این هیدرولیز می توان به طور مستقیم و یا بعنوان سوبسترای بیولوژیکی استفاده نمود. همچنین بدست آوردن یک ماده با ارزش بعنوان محصول این فرایند بسیار مطلوب می باشد تا فرایند را مقرون به صرفه نماید. در این پروژه روشی بسیار ساده برای هیدرولیز قلیایی نیتروسلولز استفاده گردید. تأثیر متغیرهای غلظت هیدروکسید سدیم، دما و زمان واکنش برروی هیدرولیز قلیایی نیتروسلولز و پیشرفت نیتروژن زدایی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین برای بهینه سازی شرایط آزمایش از نرم افزار design expert استفاده شد. شرایط بدست آمده از این نرم افزار با شرایط بهینه در تولید محصول سلولزی مقایسه گردید و شرایط بهینه برای انجام فرایند غلظت 5/1 مولار سود و دمای c55? بدست آمد. همچنین سینیتک واکنش نیتروژن زدایی مورد بررسی قرار گرفت و میزان انرژی فعال سازی آن به مقدار (j/mol) 8/13195 بدست آمد. شکل ساختار مولکولی و ویژگی محصول بدست آمده بوسیله تصویر برداری سطحی میکروسکوپ الکترونی sem وطیف سنج ftir مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از این آزمون ها نشان داد که واکنش هیدرولیز روی داده و ساختار نیتروسلولز هیدرولیز شده کاملاً متفاوت است و همچنین ویژگی های ساختاری محصول بدست آمده با سلولز تجاری مطابقت داشته است.

جاذب جدیدی با استفاده از 60 درصد وزنی خاکستر و 40 درصد وزنی خاک مخلو گشته با دستگاه قرص ساز و پرس جاذبهای استوانه ای ساخته و در کوره با دمای 800 درجه سانتیگراد خشک گردید و باملاس نمونه در یک برج 1.4 لیتری از غلظتهای 6 ال 12 گرم بر لیتر با مدت زمانای مختلف مورد ازمایش قرار گرفت که بهترین جذب با زمان 7 ساعت برای غلظت 6 گرم بر لیتر با جذب 90در صدی بدست امد.جاذب مورد استفاده دوباره خشک گردید و مورد استفاده مجدد قرار گرفت که نتایج مشابه جاذب اولیه با حفظ 90 درصدی قدرت جذب را نشان میداد.

تجزیه بیولوژیکی فنل در محیط ناپیوسته و پیوسته مورد مطالعه قرار گرفت. در محیط های کشت، از جمعیت میکروبی مختلط کشت شده از مخلوط پساب و لجن تصفیه خانه کارخانه چوب و کاغذ ساری و نیز پساب کارخانه ذوب آهن استفاده شد. جمعیت میکروبی مختلط در محیط بی هوازی، دمای اتاق (حدود ?c25) و ph اولیه 7 کشت شده بود. اثر غلظت اولیه فنل بر تجزیه بیولوژیکی آن در محیط ناپیوسته مورد بررسی قرار گرفت. در این آزمایشات از میکروارگانیسم های معلق و تثبیت شده استفاده گردید. آزمایشات ناپیوسته با میکروارگانیسم های معلق در ارلن های 250 میلی لیتر و با میکروراگانیسم های تثبیت شده در بطری های سرم صورت گرفت. در این آزمایشات غلظت فنل بین 25 تا 1000 میلی گرم در لیتر متغیر بود. مدت زمان این آزمایشات بین 15 تا 30 روز در نظر گرفته شد. در ابتدا میکروارگانیسم ها توانایی حذف 400 میلی گرم در لیتر فنل را در مدت 26 روز داشتند. در حضور 1800 میلی گرم در لیتر گلوکز به عنوان منبع کربنی مکمل، توانایی میکروارگانیسم ها در حذف فنل افزایش یافت به طوریکه توان حذف فنل 600 میلی گرم در لیتر را در مدت 30 روز با بازده حذف بیش از 98% به دست آوردند. پس از طی یک دوره خودهی طولانی مدت، میکروارگانیسم ها توانستند غلظت 700 میلی گرم در لیتر فنل را در مدت 12 روز حذف نموده و بر نرخ تجزیه فنل نیز افزوده شد. با تثبیت میکروارگانیسم های خو یافته، سرعت تجزیه فنل افزایش پیدا کرد و به مقدار 65/2 میلی گرم در لیتر به ازای هر ساعت در 700 میلی گرم در لیتر فنل رسید. تحت این شرایط بازدهی حذف فنل 1000 میلی گرم در لیتر به حدود 40% افزایش یافت. مدل هیلدن با ضریب همبستگی بیش از 9/0 سینتیک رشد میکروبی را مدل نمود. ضریب بازده سنتز سلولی 16/0 میلی گرم بیومس به ازای میلی گرم در لیتر غلظت فنل مصرف شده به دست آمد. دوره راندازی در 5 مرحله به مدت 65 روز به طول انجامید. در این دوره غلظت فنل اولیه فنل برابر با 100 بود که به 300، 500، 700 و 1000 میلی گرم بر لیتر افزایش یافت. افزایش غلظت فنل زمانی انجام می شد که بازده بیش از 96% در حذف آن در حالت پایدار مشاهده می گردید. در پایان این دوره، بیوراکتور به راندمان 84 و 79% به ترتیب در حذف فنل و cod در غلظت ورودی 1000 میلی گرم بر لیتر فنل رسید. در مقایسه با سیستم ناپیوسته، بازده حذف فنل با غلظت حدود mg/l 1000 در سیستم پیوسته به میزان قابل توجهی افزایش یافت. بیشینه نرخ حجمی تولید بیوگاز حدود l/l.d 55/4 در پایان دوره راه اندازی اندازه گیری شد. با کاهش hrt از 3 روز به 15/0 روز سیستم عملکرد خوبی از خود نشان داد. در این دوره راندمان حذف فنل 98-93% به دست آمد. در زمان ماند هیدرولیکی 1/0 روز (4/2 ساعت) عملکرد سیستم دچار ناپایداری و شکست شد.

تقاضای انرژی در سال های اخیر توجه زیادی را برای استفاده از منابعی غیر از منابع فسیلی به خود معطوف ساخته است. انرژی تجدید پذیر یک نقش مهم را برای این منظور حاصل کرده است. پیل سوختی میکروبی یک تکنولوژی جدیدی است که به عنوان انرژی تجدید پذیر در نظر گرفته شده است. پیل سوختی میکروبی یک بیوراکتوری است که انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند، ازطرفی دیگر چنین وسیله ای قادر به تصفیه نیز می باشد.پیل سوختی میکروبی از 2 محفظه آندی وکاتدی با میکروارگانیسم ها یا آنزیم ها که می توانند سوبسترا را اکسید کرده و الکترون و پروتون تولید نمایند تشکیل شده است. الکترون ها ازطریق یک مدار خارجی حرکت می کنند درحالیکه پروتون ها از میان غشا عبورمی کنند. الکترون ها وپروتون ها با اکسیژن در محفظه کاتدی واکنش می هند.چندین ساختار از پیل سوختی میکروبی ساخته شده ولی تحقیقات محدودی روی پیل سوختی میکروبی بدون غشا پرداخته شده است. دراین مطالعه یک پیکربندی جدید از پیل سوختی میکروبی بدون غشا ساخته شده است. ولتاژ مدار باز 490 میلی ولت حاصل گردیده است. ماکزیمم توان وجریان حاصله از این پیل سوختی میکروبی بدون غشا 129/80 میلی وات بر متر مربع 0022/270 میلی آمپر بر متر مربع است. ومیزان سوبسترا 7/0 میلی لیتر بر دقیقه به کار گفته شده است.

پسابهای صنعتی از جمله ذوب آهن، پتروشیمی و آفت کش ها حاوی مقادیر زیادی ترکیبات فنلی هستند و بدلیل مقاومت بالای این ترکیبات به تجزیه، اثرات سوء زیادی بر روی محیط زیست دارند. در این تحقیق، میزان تجزیه پذیری فنل به کمک گلوکز به عنوان سوبسترای آسان تجزیه پذیر و لجن تصفیه خانه کارخانه چوب و کاغذ، در راکتور بیهوازی پره دار (abr) در مقیاس آزمایشگاهی و در سیستم ناپیوسته مورد بررسی قرار گرفت. همچنین، اثر افزایش غلظت فنل در بازده حذف فنل و cod بررسی شد و پارامترهای سینتیکی نیز در سیستم ناپیوسته در مدل های هلدن، تیسر و هان- لونسپیل اندازه گیری شد. از بین مدل های بررسی شده، مدل تیسربا ضریب همبستگی برابر با 965/0 بهتر از سایر مدل ها قادر به پیش بینی مدل رشد میکروارگانیسم ها بود. در سیستم پیوسته نیز در بیشترین غلظت فنل mg/l 800 ( معادل g cod/l/d 5/0 ) و با زمان ماند هیدرولیکی(hrt) 6 روز و بازده حذف 96% ، راکتور قادر بود پساب خروجی با غلظت فنل mg/l 28 بدهد.

کلستریدیوم لانگالی یک باکتری استوژن به شدت بی هوازی است که می تواند روی اجزای گاز سنتز یعنی co و h2/co2 رشد کرده و در دما و فشار محیطی آنها را به اتانول و استات تبدیل کند. در طی این فرایند باکتری مسیر متابولیکی پیچیده ای از خود نشان می دهد که هر دو فاز استوژنیک (تولید اسید) و سالونتوژنیک (تولید حلال) را شامل می شود. در فرایند رشد هتروترفیک این باکتری تاثیر سوبستراهای آلی مختلف (فروکتوز، گلوکز، اتانول و استات) روی آغاز شیفت متابولیکی به سمت فاز تولید الکل بررسی گردید. نتایج فرایند تخمیر ناپیوسته نشان داد که استفاده از فروکتوز به عنوان سوبسترای آلی منجر به تولید نسبت مولی یکسان از اتانول (1/27 میلی مول در لیتر) و استات (3/26 میلی مول در لیتر) شد. در فرایند رشد اتوتروفیک باکتری با گاز سنتز به منظور کم کردن پتانسیل کاهشی محیط کشت و تغییر مسیر جریان الکترونها به سمت فاز تولید الکل، محلولهای کاهنده متفاوت (سدیم سولفید و/ یا سیستئین اسیدی با غلظتهای مختلف) در ph های اولیه مختلف (8/6 یا 9/5) محیط کشت در بیوراکتورهای ناپیوسته استفاده شدند. بیشترین نسبت مولی تولید اتانول به استات (65/0) در محیط کشت حاوی 07/5 میلی مول در لیتر سیستئین اسیدی و در ph اولیه 9/5 حاصل گردید که این مساله احتمالا به حضور الکترونهای بیشتر در این محیط مربوط می شد. برای تعیین پارامترهای بیوکینتیکی مربوط به نرخ رشد، مصرف سوبسترا و تولید محصول فرایند تخمیر گاز سنتز در بیوراکتورهای ناپیوسته با فشارهای مختلف گاز سنتز انجام گرفت. برای توصیف کینتیک نرخ رشد باکتری روی اجزای گاز سنتز (co و h2) یک مدل رشد کینتیکی بر اساس سوبسترای دوتایی با استفاده از مدل لانگ برای co و مونود برای h2 بسط داده شد. این مدل همچنین می توانست اثرات بازدارندگی co در فشارهای بالا را روی رشد سلولها پیش بینی کند. مدلهای کینتیکی ولترا، اندرو و گمپرتز اصلاح شده نیز برای توصیف رشد سلول، مصرف سوبسترا و تولید محصول استفاده شدند. فرایند پیوسته تخمیر گاز سنتز در بیوراکتور همزده دو لیتری انجام گرفت. تاثیر پارامترهای عملیاتی مختلف همچون نرخ رقیق سازی مایع، شدت جریان گاز سنتز به درون بیوراکتور و دور همزن روی عملکرد محیط کشت بررسی شد. بیشترین نرخ تولید ویژه (0048/0 مول بر گرم سلول بر ساعت)، بازده محصول (178/0 مول محصول به ازای هر مول سوبسترا) و نسبت مولی تولید اتانول به استات 73/0 (با 30 و 41 میلی مول در لیتر اتانول و استات) در نرخ رقیق سازی مایع 018/0 (بر ساعت)، شدت جریان گاز 12 (میلی لیتر بر دقیقه) و دور همزن 500 (rpm) حاصل گردید.

یک پیل سوختی میکروبی بیوراکتوری است که در آن انرژی شیمیایی پیوندهای شیمیایی مواد آلی در طی واکنش های کاتالیستی توسط میکروارگانیسم ها تحت شرایط بی هوازی، به انرژی الکتریکی تبدیل می شود و معمولا شامل بخش آند و کاتد است که در واقع آند اکوسیستمی مهندسی شده است و جمعیت میکروبی در ارتباطی تنگاتنگ با یک سطح جامد رسانا قرار می گیرد. الکترودها با متابولیسم انرژی میکروبی تداخل دارند و فشاری گزینشی که بطور نرمال در اکوسیستمهای زیست محیطی وجود ندارد اعمال می نمایند. نانولوله های کربنی به دلیل خواص عالی الکتریکی و مکانیکی می توانند در چنین سیستم های الکتروشیمیایی مورد استفاده قرار گیرند. در این پروژه جهت استفاده از نانولوله ها در سیستم الکتروشیمیایی پیل سوختی میکروبی، ابتدا زیست فعالی این نانو ذرات مورد بررسی قرار گرفت و با اعمال واکنش های شیمیایی و فیزیکی زیست فعالی آن افزایش پیدا کرد، به طوری که اثر افزایش زیست فعالی با تعریف گروه های عاملی بر سطح خارجی این ذرات لوله ای شکل با قطر نانومتری موجب رشد بیشتر میکروارگانیسم مورد مطالعه (ساکارومایسس سرویزیه) شد. عامل دار نمودن نانولوله ها باعث پایداری، در پخش نانولوله ها در محیط آنولیت به مدت چند ماه شد که از این خاصیت برای بهبود مکانیسم انتقال الکترونی خارج سلولی الکترون از غشا مخمر به سطح الکترود استفاده شد. با افزایش 25/0% درصد نانولوله به محیط آنولیت و ایجاد نانوآنولیت، افزایش 68 درصد در ولتاژ مدار باز بدست آمد. برای تثبیت واسطه انتقال الکترونی، جهت بهبود خواص الکتروشیمیایی سطح الکترود، از نانولوله های کربنی به عنوان پوشش و ایجاد لایه ای با ساختار متخلخل بر سطح الکترود استفاده شد. آزمایش ها حاکی از افزایش 83% درصد در سطح ویژه در الکترود پوشش خورده با 25/0% درصد نانولوله کربنی است. آزمایش سطوح پوشش خورده در پیل سوختی میکروبی نیز افزایش ولتاژ مدار باز را به میزان 47% با بار پوششی 25/1% درصد نانولوله کربنی نشان داد.

چکیده در جداسازی مخلوطهای گازی با استفاده از فرایند غشائی تراوش گاز، غشاءهای پلیمری شیشه ای مناسبتر از دیگر غشاءها هستند. این مناسب بودن ناشی از گزینش پذیری بر اساس نرخ نفوذ و پایداری شیمیائی میباشد. تعیین تراوائی اجزای یک مخلوط چند جزئی از میان غشاء و گزینش پذیری به دلیل بر همکنشهای سینتیکی و ترمودینامیکی پیچیده میگردد. از میان مدلهای مرسوم، مدل انتقال دو جذبی برای مدلسازی انتقال گازها از میان غشاءهای پلیمری شیشه ای کاربرد بیشتری دارد. با این وجود ناکارآمدی این مدل در پیش بینی تراوائی و گزینش پذیری اجزا در بسیاری از موارد به اثبات رسیده است. در این تحقیق یک مدل فیزیکی جدید بر اساس فرمولاسیون استفان ماکسول برای جداسازی توسعه داده شده است که در آن برهمکنشهای سینتیکی و ترمودینامیکی با بهره گیری از مدل انحلال دوجذبی هنری لانگمیر و نفوذ چندجزئی استفان ماکسول به خوبی توصیف گردیده است. داده های مربوط به جذب و تراوائی اجزای خالص از مراجع استخراج گردید. پارامترهای مدل دو جذبی و نیز ضرایب نفوذ مربوط به اجزای خالص از برازش غیرخطی دادهای جذب و تراوائی آنها بدست آمده و در مدل توسعه یافته جهت توصیف ماتریس ترمودینامیکی و نفوذ چندجزئی مورد استفاده قرار گرفت. امتحان مدل در مورد جداسازی دی اکسیدکربن از متان والفینها از پارافینها، توافق بسیار خوبی بین مقادیر گزینش پذیری پیش بینی شده به وسیل? مدل و داده های تجربی را نشان داده است. این مسئله بیانگر این نکته است که این مدل میتواند پیش بینی های معتبری را حتی در فشارهای بالا ارائه دهد.

اسیدلاکتیک یک اسید آلی است که کاربردهای گسترده ای در صنایع غذایی، دارویی، چرم سازی و ... دارد و با روش شیمیایی و بیولوژیکی تولید می شود. در روش بیولوژیکی یا فرآیندهای تخمیری، اسیدلاکتیک توسط باکتری های مولد اسیدلاکتیک تولید می شود. در این پروژه اسیدلاکتیک در فرآیند تخمیر ناپیوسته از آب پنیر دپروتئینه و توسط باکتریهای لاکتوباسیلوس به عنوان باکتری مولد اسیدلاکتیک، تولید شد. به منظور بهینه سازی فرآیند، تاثیر منابع نیتروژنی مختلف بر بازدهی تولید اسیدلاکتیک یررسی شد. در طی این مطالعه منابع نیتروژنی مانند عصاره مخمر، سولفات آمونیوم، اوره و پپتون به منظور مقایسه و مشخص کردن موثر و کارآترین منبع نیتروژنی مختلف، مورد استفاده قرار گرفتند. عصاره مخمر بیشترین بازدهی را در تولید اسیدلاکتیک داشته است. همچنین غلظت لاکتوز با رقیق سازی آب پنیر مورد بررسی قرار گرفت و غلظت بهینه برای تولید اسیدلاکتیک به دست آمد. حداکثر اسیدلاکتیک تولید شده و بازدهی در محیط کشت حاوی gl-1 45 لاکتوز و gl-15 عصاره مخمر، به ترتیب gl-1 2/23 و 52/0 % بوده است. برای تولید اسیدلاکتیک در تخمیر بی هوازی، فرآیند در مدت زمان انکوباسیون 96 ساعت و بدون کنترل ph، انجام شد. دمای بهینه به منظور حداکثر رشد سلولی و تولید اسیدلاکتیکc ?32 و ph مناسب برای محیط رشد، در محدوده 5/6-6 تعیین گردید.

بزودی منابع سوخت های فسیلی مانند نفت، زغال سنگ و گاز طبیعی پایان می پذیرد و بشر برای تأمین منابع انرژی خود، باتوجه به بحران انرژی در دنیا، نیازمند رو آوردن به منابع جدید دیگر به خصوص منابع تجدیدپذیر می باشد. از طرف دیگر، با توجه به آلودگی های زیست محیطی دراثر مصرف سوخت های فسیلی و همچنین گرم شدن زمین در اثر گازهای گلخانه ای، تولید بیواتانول از منابع زیستی به عنوان سوخت مناسب جایگزین بنزین و یا مکمل آن بسیار مورد توجه قرار گرفته است. فرآیندهای سنتی تخمیر اتانول معایب زیادی را به دنبال دارد مانند: نیاز به فرآیندهای پایین دستی به منظور تخلیص و یا تغلیظ اتانول تولیدشده، هزینه بالای تجهیزات و کارگران، عدم امکان استفاده مجدد از میکروارگانبسم ها و مهمترین آن ها بهره دهی پایین اتانول به دلیل ممانعت بیولوژیکی منبع قندی (سوبسترا) و تجمع اتانول در محیط کشت داخل بیوراکتور که خود باعث ممانعت در رشد میکروارگانیسم ها و تولید محصول بیشتر می شود. بنابراین بهبود بهره دهی، نیازمند حذف همزمان محصول (اتانول) از محیط داخل بیوراکتور همزمان با تشکیل آن است. تکنولوژی غشایی یکی از کاراترین و اقتصادی ترین فرآیندها در تولید بیواتانول می باشد. تلفیق جداسازی غشایی با یک فرآیند بیولوژیکی در یک واحد منفرد، یکی از جالب ترین آرایش ها برای واکنش هایی است که در آن زدودن پیوسته محصول بیولوژیکی به محض تشکیل آن، برای دستیابی به بهره دهی بالا نیاز است. این طراحی باعث کاهش ممانعت بیولوژیکی سوبسترا و محصول، افزایش رشد و غلظت سلولی، افزایش بهره دهی محصول (ااتانول)، حذف فرآیند پایین دستی، سادگی عملکرد سیستم و درنهایت اقتصادی تر شدن فرآیند می گردد. در این تحقیق به بررسی تولید بیواتانول با استفاده از بیوراکتور غشایی پرداخته شد. بدین منظور، ابتدا بهترین شرایط تولید اتانول با استفاده از منبع کربنی گلوکز تعیین گردید. درادامه طراحی و ساخت یک بیوراکتور غشایی و یک واحد تراوش تبخیری با استفاده از غشای ترکیبی pdms انجام شد. سپس به بررسی تولید بیواتانول به صورت ناپیوسته و پیوسته در بیوراکتور غشایی پرداخته و نتایج عملکرد آن با بیوراکتور سنتی تحت شرایط عملیاتی یکسان مقایسه گردید. نتایج نشان داد که در فرآیند ناپیوسته، بهره دهی اتانول تولیدی در بیوراکتور غشایی 83/26% و در فرآیند پیوسته 22%-7% نسبت به بیوراکتور سنتی افزایش یافت. همچنین، غلظت اتانول در سمت تراوشی 6 تا 7 برابر غلظت آن در داخل بیوراکتور بوده است. در ادامه با تعیین معادلات سینتیک رشد در هر دو سیستم، حداکثر رشد ویژه سلولی در بیوراکتور غشایی بیشتر از بیوراکتور سنتی حاصل شد. به علاوه، نتایج نشان داد که بیوراکتور غشایی قادر به تولید بیواتانول حتی در غلظت های بالای منبع قندی، افزایش غلظت سلولی، رفع ممانعت بیولوژیکی سوبسترا و محصول و افزایش بهره دهی تولید اتانول می باشد.

باتوجه به محدودیت ها و مضرات سوخت های فسیلی، امروزه یافتن منابع جدید برای تولید بیواتانول (که آن راسوخت نسل آینده گویند) وروش های افزایش دهنده مقدار این تولید در دستور کار بسیاری از کشورهای صنعتی قرار گرفته است. در این پروژه یک منبع جدید(دانه های سورگوم جارویی) برای تولید بیواتانول و یک روش جدید (تولید اتانول از دانه های سورگوم جارویی در بیوراکتورغشایی) برای افزایش کمیت و کیفیت اتانول معرفی شده است. در این پروژه ابتدا با انجام پیش تیمارهای لازم و انجام موفقیت آمیز هیدرولیز آنزیمی، شرایط بهینه هیدرولیز بوسیله نرم افزار design expert بدست آمد که این شرایط عبارتست از غلظت 48 گرم درلیتر از دانه های سورگوم جارویی که در شرایط هیدرولیز با مقادیر 76/0 گرم درلیتر از آنزیم آلفاآمیلاز و 48/0 گرم در لیتر از آنزیم آمیلوگلوکوزیداز تلفیق و هیدرولیز می شود. همچنین ثوابت سینتیکی هیدرولیز آنزیمی فوق نیز با معادله میکاییلس منتن و استفاده از برازش خطی به روش لین ویوربرک بادقت بالایی بدست آورده شدند. پس از پایان این مرحله و با افزودن مخمر ساکارومایسس سروسیه عملیات تخمیر جهت تولید بیواتانول را آغاز کردیم. شرایط بهینه این تولید را بدست آورده که در این شرایط موفق به تولید اتانول با غلظت 1/8 گرم در لیتر (از محلول 48 گرم در لیتر از دانه های سورگوم جارویی) گردیده و در ادامه به تولید بیواتانول از دانه های سورگوم جارویی در بیوراکتورغشایی پرداختیم. با انجام این فرآیند از هر 48 گرم در لیتر دانه های سورگوم جارویی به تولید اتانولی معادل 35 گرم در لیتر در کلدترپ بیوراکتور غشایی و 15 گرم در لیتر در راکتور بیوراکتور غشایی دست یافتیم که مقادیر قابل توجهی است. با توجه به جدید بودن منبع تولید استفاده شده و مقادیر قابل توجه تولید اتانول، امیدواریم این پژوهش کمک شایانی به تولید این سوخت جایگزین در کشور عزیزمان نماید.

هدف از این مطالعه بررسی جذب سطحی فنل بر روی کربن فعال در دو سیستم ناپیوسته و پیوسته بوده است. در سیستم ناپیوسته اثرات پارامترهایی چون دما، میزان جاذب مصرفی بهینه، ph، غلظت اولیه و زمان تماس لازم برای رسیدن به تعادل مورد مطالعه قرار گرفت تا مقدار این پارامترها برای داشتن جذب حداکثری مشخص شود. آزمایشات ناپیوسته در سه دمای 20، 30 و 0c40 در محدوده غلظتی 100-1000 میلی گرم بر لیتر، برای تعیین اثر دما انجام شد و مشخص گردید، ظرفیت جذب و درصد حذف با افزایش دما کاهش می یابد. طوریکه بیشترین ظرفیت جذب و درصد حذف در دمای 0c20 بدست آمد و می تواند دلیلی بر گرمازا بودن فرایند باشد. در این مطالعه سه مدل همدما شامل فرندلیچ، لانگمیر و لانگمیر-فرندلیچ برای توصیف داده های جذب تعادلی مورد استفاده قرار گرفتند. که مدل لانگمیر-فرندلیچ ضریب همبستگی بالاتری نسبت به دو ایزوترم دیگر داشت. برای تشخیص مدل سینتیکی مناسب، از دو مدل شبه درجه اول و شبه درجه دوم استفاده شد و مشخص گردید مدل شبه درجه دوم با داده های تجربی تطابق بهتری دارد. از مدل نفوذ درون ذره ای برای تشخیص مرحله کنترل کننده سرعت و مکانیسم فرایند استفاده گردید. محاسبات ترمودینامیکی برای تعیین میزان آنتروپی، آنتالپی و انرژی آزاد گیبس انجام گرفت و معین گردید میزان ?g منفی نشان از خودبخودی بودن واکنش دارد و ماهیت گرمازای فرایند نیز با مقدار منفی تعییرات آنتالپی تایید شد. آزمایشات پیوسته نیز برای تعیین رفتار جذب در ستون بستر ثابت و تعیین منحنی رخنه صورت گرفت. اثر پارامترهایی چون، دبی جریان، غلظت اولیه محلول، ارتفاع بستر و دمای محلول بررسی گردید و شکل منحنی رخنه تحت شرایط عمیاتی مختلف بدست آمد. معین شد با افزایش غلظت اولیه، زمان رخنه و خستگی در ستون و درصد حذف کاهش، و میزان جذب افزایش می یابد. همچنین با افزایش دبی جریان درصد حذف کاهش می یابد و میزان جذب با افزایش دما کم می شود. برای مدل سازی ریاضی رفتار ستون، مدل های یان و توماس مورد استفاده قرار گرفت. هر دو مدل تطابق خوبی با داده های تجربی داشتند. مدل یان در لحظات ابتدایی عملیات مناسب تر به نظر می رسد و دارای ضریب همبستگی بالاتری می باشد، اما میزان جذب پیش بینی شده توسط مدل توماس به مقادیر تجربی نزدیکتر است.

این مطالعه اولین ارزیابی توانایی فرآیندهای بیولوژیکی نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون همزمان در لجن گرانوله برای حذف ترکیبات کربن، نیتروژن و فسفر از فاضلاب صنایع لبنی است. در مرحله اول طی آزمایشات ناپیوسته آزمایشات براساس چهار متغییر مستقل (mlss ، نسبتcod:n:p ، زمان هوادهی و طول دوره آزمایش) انجام و مقدار نه متغییر وابسته اندازه گیری شد. با انجام بهینه سازی، بهترین حذف مواد مغذی در سطح مطلوبیت 995/0 در مقادیر mlss mg/l 84/4499، نسبت cod:n:p 98/24، زمان هوادهی min/h 40 و طول دوره آزمایشی h 11/30 به دست آمد. در این شرایط مقدار متغییرهای وابسته 44/88 % cod ، 70 % tkn ، 41/87 % po43- ، 22/82 % no3- ، no3- خروجی mg/l 81/1 و tn خروجی mg/l 81/76 بودند. مرحله دوم در بیورآکتور حاوی لجن گرانوله (uaasb) متغییرهای مستقل در مقادیر cod:n:p: p 5/80/1000، olr kg/m3.h 08/0، زمان هوادهی min/h 60/40 ، mlss mg/l7500، نسبت f: m kg cod/kg mlss.d 0286/0 و hrt h 33 /6 برای حذف مواد مغذی و آلی از فاضلاب مطلوب بودند. در شرایط بهینه تصفیه متغییرهای وابسته mg/l mlss 3610، mg/l mlvss 2450، ml/g svi 8/110، کدورت ntu 82/29، حذف cod 26/71 %، حذف tkn 88/95 % و حذف po43- 53/96 % بودند. با نتایج فوق سیستم های تصفیه ناپیوسته و رآکتور uaasb پیوسته با استفاده از لجن گرانوله حذف مواد مغذی و آلی را در حد بالایی انجام می دهند که پس از تصفیه قابل رها سازی به جریان های آبی خواهد بود. فاضلاب لبنی، درصد حذف مواد مغذی، بهینه سازی، rsm ، رآکتور uaasb

مواد لیگنوسلولزی را می توان از طریق آبکافت و تخمیر به اتانول تبدیل نمود. زمانیکه این دو فرآیند بصورت متوالی انجام شوند، به آن فرآیند آبکافت و تخمیر جداگانه گویند و در صورتیکه هر دو فرآیند بصورت همزمان انجام شوند آن را فرآیند آبکافت و تخمیر همزمان نامند. در کار حاضر ابتدا تولید اتانول از سلولز خالص در شرایط متفاوت بررسی شد. سپس اثر سه فرآیند: آبکافت و تخمیر جداگانه، آبکافت و تخمیر همزمان و آبکافت و تخمیر شبه همزمان (یک مرحله پیش آبکافت و یک مرحله آبکافت و تخمیر همزمان) بر روی تولید اتانول مطالعه شد. بالاترین غلظت، بازده نظری و میزان بهره وری اتانول به ترتیب 39/8 (گرم بر لیتر)، 8/29% و 155/0 (گرم بر لیتر. ساعت) از روش آبکافت و تخمیر شبه همزمان بدست آمد. برای توصیف آبکافت آنزیمی سلولز خالص در غلظت های اولیه متفاوت از آنزیم، از یک مدل سینتیکی بر مبنای غیرفعال شدن آنزیم استفاده شد. آزمایش ها نشان دادند که غلظت گلوکز با افزایش غلظت اولیه آنزیم افزایش می یابد. همچنین جهت مدل سازی فرآیند آبکافت و تخمیر همزمان سلولز خالص از یک مدل ریاضی که دربردارنده چهار معادله دیفرانسیل است، استفاده شد. پارامترهای مدل با استفاده از برنامه نوشته شده در محیط matlab و بر اساس نتایج آزمایشگاهی بدست آمده، تعیین شدند. بررسی سرعت های واکنش اجزاء مختلف نشان داد که واکنش تبدیل سلولز به سلوبیوز، مرحله کنترل کننده سرعت در فرآیند آبکافت و تخمیر همزمان است. در تحقیق حاضر از ساقه سورگوم جارویی و شلتوک برنج (از ضایعات کشاورزی شمال ایران) پیش تیماری شده با هیدروکسید سدیم، به عنوان مواد اولیه برای تولید بیواتانول به روش آبکافت و تخمیر همزمان استفاده شد. شرایط عملیاتی پیش تیماری هیدروکسید سدیم بر روی ساقه سورگوم و شلتوک برنج بهینه سازی شد. در شرایط عملیاتی بهینه برای پیش تیماری هر یک از این مواد، بیش ترین مقدار برای بازده گلوکز و زایلوز به ترتیب برای ساقه سورگوم 86/98% و 02/65% و برای شلتوک برنج 82/68% و 56/51% بدست آمد. مشابه قبل اثر سه حالت از آبکافت و تخمیر بر روی اتانول حاصل از ساقه سورگوم و شلتوک برنج بررسی شد. بالاترین میزان اتانول برای سورگوم و شلتوک برنج به ترتیب 92/15 و 22/10 (گرم بر لیتر) از فرآیند آبکافت و تخمیر شبه همزمان حاصل شد. در ادامه یک مدل ریاضی جدید برای مدل سازی فرآیند آبکافت و تخمیر همزمان مواد لیگنوسلولزی ارائه شد. در این مدل اثر لیگنین بر روی غیرفعال شدن آنزیم و اثر بازدارندگی اتانول بر روی فرآیند آبکافت و تخمیر همزمان معرفی شد. پارامترهای مدل با استفاده از برنامه نوشته شده در محیط matlab و نتایج آزمایشگاهی بدست آمده از آبکافت و تخمیر همزمان ساقه سورگوم و شلتوک برنج تعیین شدند. پارامتر آماری ضریب تعیین و میانگین مربع خطا برای هر یک از اجزاء مدل محاسبه شد که بالا بودن ضریب تعیین و کوچک بودن مقدار خطا حاکی از دقت مدل ارائه شده است.

در این پروژه، تجزیه فنل موجود در پساب کارخانه روغن زیتون با استفاده از باکتری سودوموناس پوتیدا در سیستم ناپیوسته مورد مطالعه قرار گرفت. در این آزمایش ها از باکتری های معلق و تثبیت شده روی پایه کیتوزان- کلسیم آلژینات استفاده شد. حذف غلظت های مختلف فنل برابر با 50، 100، 150 و 200 میلی گرم بر لیتر در شرایط مختلف شامل حذف فنل توسط باکتری های معلق، حذف فنل در حضور سوبسترای مکمل (گلوکز) توسط باکتری های معلق، حذف فنل توسط باکتری های معلق خویافته و حذف فنل توسط باکتری های تثبیت شده مورد آزمایش قرار گرفت. در ابتدا باکتری ها توانایی حذف غلظت های مختلف فنل را در مدت زمان 11 تا 22 روز داشتند. در این حالت بیشترین رشد باکتری در غلظت 200 میلی گرم بر لیتر بدست آمد که برابر با 131 میلی گرم بر لیتر بود. در حضور 2000 میلی گرم بر لیتر گلوکز به عنوان منبع کربنی مکمل، توانایی باکتری در حذف فنل افزایش یافت. پس از طی دوره خودهی، باکتری ها توانستند غلظت های فنل 50، 100، 150 و 200 میلی گرم بر لیتر را به ترتیب در مدت زمان 6، 9، 13 و 15 روز حذف نمایند. در این حالت بیشترین رشد باکتری برابر با 170 میلی گرم بر لیتر در غلظت 200 میلی گرم بر لیتر بدست آمد. با تثبیت باکتری ها، سرعت تجزیه فنل افزایش پیدا کرده و غلظت های مختلف فنل 50 تا 200 میلی گرم بر لیتر در مدت زمان بین 2 تا 7 روز حذف شدند.

چکیده در سال های اخیر همراه با پیشرفت تکنولوژی و رشد جمعیت جامعه ی بشری با بحران انرژی روبه رو شده است. اکثر انرژی های مورد نیاز به وسیله ی سوخت های فسیلی تامین می شود. استفاده از سوخت های فسیلی منجر به آلودگی جدی محیطی شده است. علاوه براین تخمین زده شده که ذخیره ی سوخت های فسیلی در حدود پنجاه سال دیگر به اتمام می رسد. توجه ویژه به منابع انرژی تجدید پذیر، زیست تخریب پذیر، غیر سمی و دارای قابلیت تثبیت دی اکسید کربن (co2) ضروری به نظر می رسد. بیودیزل یکی از این منابع تجدیدپذیر می باشد که می تواند مقدار زیادی از co2 اتمسفری را کاهش دهد. از میان منابع مختلف تولید بیودیزل، میکروجلبک ها به دلیل دارا بودن میزان روغن بیشتر، رشد سریع تر، عدم نیاز به زمین حاصلخیز برای رشد و تولید محصولات جانبی ارزشمند علاوه بر بیودیزل، توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. تولید بیودیزل از میکروجلبک ها به میزان اسیدهای چرب و ترکیبات اسیدهای چرب سنتز شده توسط میکروجلبک بستگی دارد. در این پروژه کشت میکروجلبک سندسموس تخلیص شده از آب دریای خزر در فتوبیوراکتور استوانه ای حباب دار ساخته شده مورد مطالعه قرار گرفته است. چندین فاکتور مهم از جمله شوری، ph، انواع لامپ ها با نورهای متفاوت و منابع مختلف آبی که بر روی رشد میکروجلبک سندسموس تاثیرگذار می باشد مورد بررسی قرار گرفت. غلظت های بیومس در مقادیر ph 7، 5/7، 8، 5/8 و9 به ترتیب843/0، 816/0، 227/3، 902/0 و g/l 6688/1 به دست آمد. همچنین 227/3، 62/2، 707/3، 6/2، 17/1 و g/l 12/1 مقادیر غلظت های بیومس بوده اند که به ترتیب در مقادیر شوری 0، 8/1، 6/3، 4/5، 2/7 و psu 9 به دست آمد. غلظت های بیومس میکروجلبک در محیط کشت تهیه شده با آب مقطر، آب لوله کشی و آب دریای رقیق شده (با شوری psu 6/3) به ترتیب 227/3، 21/ 1 و g/l 707/3 شده است. غلظت های بیومس میکروجلبک تحت نوررسانی با لامپ های تنگستن، لامپ های فلورسنت و لامپ های فلورسنت فشرده به ترتیب 227/3، 355/0 و g/l 129/0 شده است. با توجه به نتایج به دست آمده میکروجلبک سندسموس در فتوبیوراکتور استوانه ای حباب دار ساخته شده تحت نور لامپ های تنگستن، شوری psu 6/3 و 8=ph بیشترین مقدار رشد را داشته است (g/l 707/3). برای برازش منحنی رشد میکروجلبک از مدل لاجستیک استفاده شده است. نتایج حاصل نشان داد که مدل لاجستیک مدل سینتیکی مناسبی برای برازش داده های آزمایشگاهی به دست آمده می باشد. 31/30% وزن خشک میکروجلبک را روغن تشکیل داده است. طبق نتایج حاصل از آنالیز با روش کروماتوگرافی گازی 71/43% روغن آن حاوی پالمتیک اسید و 48/40% روغن آن حاوی اولئیک اسید می باشد که نشان می دهد میکروجلبک سندسموس پتانسیل بسیاری برای تولید بیودیزل دارد.

چکیده باتوجه به محدودیت ها و مضرات سوخت های فسیلی، امروزه یافتن منابع جدید وارزان قیمت برای جایگزینی این سوخت ها و روش های افزایش دهنده مقدار آن در دستور کار بسیاری از کشورها قرار گرفته است. دراین پایان نامه یک کاتالیزور ناهمگن جدید و ارزان قیمت برای تولید بیودیزل ومقایسه آن با یک کاتالیزور همگن ارائه شده است. در این پروژه ابتدا خاک سرخ هندی مورد نظر که مواد اولیه (کاتالیست) برای تولید بیودیزل بود با استفاده از آنالیز xrfشناسایی شد و با انجام عملیانی بروی آن، سنتز کاتالیست قرصهای زئولیتی نانومتخلخل انجام گرفت. بعد از سنتز قرص زئولیتی وکلسیناسیون آن، در طی فرآیند سل-ژل نانوپودرهای گاما آلومینا تولید شده و به عنوان پوشش بروی قرص ها قرار گرفت. بعد از سنتز این دو کاتالیست، جهت آنالیزهای ,xrd sem ,ftirو betبکار گرفته شده اند. نتایج کلی آنالیز ها بدین شرح بود: قرص های زئولیتی بطور عمده حاوی سیلیس بوده و دارای تخلخل هایی در مقیاس نانو می باشد. نتایج حاصل ازآنالیز پودر گاما آلومینا حاکی از آن است که نمونه عمدتاً حاوی اکسید آلومینیوم بوده وعکس ها نشان می دهند پودرها سطح قرص ها را پوشانده اند و اندازه ذرات آن در حد نانومتر وسطح ویژه آن بالاست. در مراحل بعد این کاتالیست ها به همراه کاتالیزور اسید سولفوریک وهیدروکسید پتاسیم برای تولید بیودیزل بکار گرفته شدند. برای تولید بیودیزل، ضایعات روغن تصفیه شده و به عنوان ماده اولیه برای تولید بیودیزل استفاده شد. نتایج حاصل از آنالیز محصول به این صورت است که بیشترین درصد بیودیزل حاصل از فرآیند ترانس استریفیکاسیون با کاتالیزوری قرص زئولیتی با 25 گرم از روغن وشرایط بهینه شده در 6/2% از نسبت وزنی کاتالیست به روغن، در نسبت وزنی 6/0 متانول به روغن در دمای 343 کلوین و زمان 6 ساعت از شروع واکنش، 66/46 بوده است. بیشترین درصد بیودیزل حاصل از فرآیند با کاتالیزوری قرص زئولیتی پوشیده شده با گاما آلومینا با 25 گرم از روغن، 2/2% از نسبت وزنی کاتالیست به روغن در نسبت وزنی 6/0 متانول به روغن در دمای 338 و زمان 4 ساعت از شروع واکنش، 43/86% بوده است. در مرحله سوم برای مقایسه بین کاتالیزور های همگن وکاتالیزورهای ناهمگن، استریفیکاسیون وبه دنبال آن ترانس استریفیکاسیونی انجام گرفت که بدلیل حساسیت کاتالیزورهای بازی به محتوای اسید چرب آزاد بالا،ابتدا پارامترها در فرآیند استریفیکاسیون بهینه شدند و ترانس استریفیکاسیون در مقادیر مشخصی که از مقاله ها استخراج شده بود انجام گرفت. بنابراین فرآیند استریفیکاسیون با 25 گرم از روغن، 4 ~ 64/3% از نسبت وزنی کاتالیست به روغن در نسبت مولی 8 به ا متانول به روغن در دمای 355 کلوین و زمان 3 ساعت از شروع واکنش بهینه شده و درصد تبدیل اسید چرب آزاد 87% بوده است، فرآیند ترانس استریفیکاسیون در با 25 گرم از روغن، 1% از نسبت وزنی کاتالیست به روغن در نسبت مولی 6 به 1 از متانول به روغن در دمای 338 کلوین و زمان 90 دقیقه از شروع واکنش انجام شد که بازده آن 66/96% بوده است.

در این پایان نامه روش های تولید هیدروژن از واکنش زیستی جابجائی آب گاز مطالعه و مقایسه شده است. سپس با مطالعه و بررسی نتایج آزمایشگاهی فاز ناپیوسته حاصل از کار دکتر نجف پور و همکاران بر روی باکتری رودوسفیریلیوم روبروم، و همچنین بررسی راکتورهای زیستی به کار گرفته شده برای واکنش جابجائی آب گاز، اثر عوامل مختلف از جمله نوع و غلظت سوبسترای کربنی، شدت نور، سرعت همزدن و ph، بر رشد باکتری و تولید هیدروژن تعیین شده است. در ادامه کار روش های مدلسازی برای تعیین ضریب انتقال جرم و نحوه مصرف سوبسترا با زمان به کار گرفته شده است. نتایج تئوری حاصل در موارد اشاره شده با نتایج تجربی سازگاری قابل قبولی دارند.

با افزایش جمعیت، نیاز به منابع انرژی برای بشر نیز افزایش یافته است. دیزل به عنوان یک سوخت موثر، نیاز به سوخت مورد نیاز حمل و نقل را در جهان برآورده می سازد. بیودیزل که یک سوخت تجدید پذیر محسوب شده و اثرات مخرب زیست محیطی کمتری به وجود می آورد، از منابع گوناگونی تولید می شود که از آن میان می توان به گیاهان روغنی خوراکی نظیر روغن آفتاب گردان، سویا، زیتون و ...، پسماندهای کشاورزی و ریز جلبک ها اشاره نمود. در تحقیق حاضر، تولید بیودیزل از جلبک مد نظر قرار گرفته است چرا که، جلبک ها در مقایسه با سایر منابع هم میزان لیپید بیشتری در توده زیستی خود تولید می کنند و هم به عنوان منبع غذایی بشر مورد استفاده قرار نمی گیرند. در این تحقیق گونه ریز جلبک سندسموس به دلیل فراوانی آن در آب دریای خزر و در دسترس بودن آن مورد بررسی قرار گرفت. ریز جلبک ها در محیط کشت tmrl کشت داده شدند و اثر نور و کاهش منبع نیتروژنی بر رشد آن ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که میزان نیتروژن اضافی تأثیری بر رشد ریز جلبک ندارد. اما، هنگامی که از شدت نور کم استفاده می شود کاهش میزان نیتروژن محیط کشت ترفندی جهت افزایش میزان توده زیستی به شمار می رود. مدل لجستیک با موفقیت برای پیش بینی منحنی رشد و حداکثر میزان توده زیستی مورد استفاده قرار گرفت. پس از روغن گیری از ریز جلبک های کشت داده شده که محتوای روغن آن ها 8/25% وزن خشک آن ها محاسبه شد، آنالیز روغن با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی گازی صورت پذیرفت. نتایج نشان داد که در حدود 84/81% از کل اسیدهای چرب موجود در روغن ریز جلبک از اسید چرب های خانواده c16 و c18 تشکیل شده که برای تولید بیودیزل با کیفیت مناسب می باشد. در مرحله بعد سنتز کاتالیست انجام گرفت و مشخصات آن ها با استفاده از آزمون های ftir، xrd، bet، sem و tem تعیین شد. سطح ویژه کاتالیست های گاما آلومینا زیرکونیا، آلومینای آمورف و زیرکونیا به ترتیب برابر بود با: 389، 312 و 148 متر مربع بر گرم. اندازه حفره ها نیز به ترتیب 243/21، 991/18 و 664/20 نانومتر محاسبه شد که نشان دهنده ساختار مزوپور کاتالیست های سنتز شده می باشد. به منظور یافتن حداکثر بازده تولید بیودیزل ابتدا پارامترهای نسبت مولی الکل به روغن، مدت زمان انجام واکنش، دمای واکنش و مقدار کاتالیست بهینه شدند. پس از یافتن شرایط بهینه، واکنش ترانس استریفیکاسیون در حضور کاتالیست های مختلف و در شرایط: نسبت مولی الکل به روغن برابر با 12، مدت زمان 4 ساعت، دمای 70 درجه سانتی گراد، مقدار کاتالیست 2% وزنی روغن، دور همزن مکانیکی 600 دور در دقیق و نسبت حجمی هگزان به متانول 2 به 5، انجام گرفت. بازده تولید بیودیزل در این شرایط برای کاتالیست های گاما آلومینا زیرکونیا، آلومینای آمورف و زیرکونیا به ترتیب برابر است با: 8/97، 6/94 و 5/81%. کاتالیست های گاما آلومینا زیرکونیا و آلومینای آمورف پس از فرایند احیا قادرند حداقل 5 بار مورد استفاده مجدد قرار گیرند.

در پی افزایش جهانی بهای فراورده های نفتی و فزونی مشکلات و مسائل زیست محیطی ناشی از مصرف گسترده سوخت های فسیلی و مکمل های زیان بار در مصرف اینگونه سوخت ها، امروزه بهره جستن از سوخت های تجدید پذیر و سالم همچون بیواتانول که از منابع زیستی و در اغلب موارد ضایعات و دور ریزها تولید می شود، مورد توجه کارشناسان قرار گرفته است. یکی از این منابع زیستی ساقه سورگوم جارویی است. ساقه سورگوم، منبعی تجدید پذیر، ارزان و به بطور گسترده در منطقه شمال در دسترس است که معمولا درو ریخته و سوزانده می شود. هیدرولیز ساقه سورگوم با از بین بردن ضایعات باعث تولید محصولات با ارزشی می شود که راندمان اقتصادی فرایند را افزایش می دهد. در این پروژه از ساقه دور ریز سورگوم جارویی برای تولید بیواتانول و روش هیدرولیز اسید رقیق برای کاهش هزینه های تولید، استفاده شد. در این پروژه، ابتدا با انجام پیش تیمار قلیایی و انجام هیدرولیز اسیدی، شرایط بهینه هیدورلیز بدست آمد که عبارت است از : غلظت g/l50 ساقه سورگوم جارویی که در دمای °c75 و تحت اسید هیدروکلریک 7% هیدورلیز شد. بیشترین میزان قند استحصال شده تحت شرایط بهینه مقدار g/l 47/19 بود. پس از پایان مراحل هیدرولیز، با افزودن مخمر ساکارومایسیس سروسیه فرایند تخمیر برای تولید بیو اتانول آغاز گردید که با احتساب 95% بازده تئوریک، میزان اتانول تولید شده در این پژوهش g/l 45/9 بدست آمد.

پیل های سوختی میکروبی رسوبی قادر به تبدیل طیف وسیعی از مواد آلی موجود در رسوبات اکوسیستم های آبی به جریان الکتریسیته می باشند. در این تحقیق به بررسی پتانسیل بالقوه 4 منبع رسوبی مختلف شامل: دریا، حوضچه پرورش ماهی، چشمه محلی و رودخانه محمود آباد به عنوان مولد جریان الکتریسیته پرداخته شد. رسوبات حاصل از رودخانه در مقایسه با سایر رسوبات مورد آزمایش قرار گرفته بالاترین دانسیته توان (mw/m2 09/37 ) را از خود نشان داده است. در راستای افزایش توان خروجی و بهبود عملکرد پیل رودخانه، در بخش کاتولیت هوادهی انجام شد و توان خروجی بهبود %134 را نشان داد . تاثیر افزایش رسانایی کاتولیت بر عملکرد پیل رودخانه با دو نمک nacl وkcl و در غلظت های مختلف آن ها مورد بررسی قرار گرفت. بهترین عملکرد پیل با استفاده از nacl حاصل شد و در غلظت بهینه m 2/1 به ترتیب دانسیته توان و جریان بیشینه ای برابر mw.m-2 76/32 و ma.m-2 330 به ثبت رسید. پس از بررسی اثر فاکتورهای فوق بر توان تولیدی حاصل از رسوبات رودخانه، جهت کاربردی کردن سیستم smfc در سطح وسیع تر، رسوبات دریا برای مطالعه انتخاب شد. در ادامه با آشفته کردن کاتولیت دانسیته توان تولیدی با بهبود 25درصدی از mw/m2 08/43 به mw/m2 85/53 افزایش یافت. بهترین عمق دفن آند بررسی و در cm 3 زیر سطح مشترک رسوب / آب بالاترین دانسیته توان و جریان بدست آمد (mw/m2 156/42 و ma/m2 92/281). همچنین تاثیر حضور بیوکاتد مطالعه و با افزایش جلبک بومی دریای خزر بیشینه توان mw/m2 156/46 حاصل شد.

عملکرد ساختار شیمیایی آگارز-نیکل به عنوان سری جدیدی از ساختار پایه ی جاذب های بستر توسعه یافته در جذب پروتئین و نانوذرات بررسی و با ساختار تجاری streamline مقایسه شد. برای این منظور، لیگند میل ترکیبی reactive green 19(rg19) ، برای تهیه ی جاذب میل ترکیبی، بر روی هر دو ساختار آگارز-نیکل و ماده ی تجاری تثبیت شد. جاذب های تثبیت شده با rg19 در آزمایش های جذب پروتئین آلبومین سرم گاوی (bsa) و لیزوزیم به عنوان پروتئین های مدل، در سیستم های ناپیوسته و بستر توسعه یافته (پیوسته) بررسی شدند. اثر پارامترهایی چون ph و قدرت یونی محلول پروتئینی بر عملکرد جذب به دست آمده و در آزمایش های جذب اعمال شد. آزمایش های جذب در سیستم ناپیوسته، در مقایسه با جاذب های تجاری (4/24 میلی گرم بر میلی لیتر جاذب) بیشینه ی ظرفیت جذب تعادلی بالاتری (4/31 میلی گرم بر میلی لیتر جاذب) نشان دادند در حالی که بررسی اثر زمان تماس بر میزان جذب، نشان داد که جاذب های آگارز-نیکل مانند جاذب تجاری سرعت جذب بالایی (70 درصد جذب در 30 دقیقه ی اول فرآیند) دارند. داده های تعادلی آزمایشگاهی با دو مدل هم دمای لانگمیر و فرندلیچ آنالیز شده و با مدل لانگمیر مطابقت بهتری داشت. هم چنین مدل های سینتیکی شبه درجه ی اول و شبه درجه ی دوم برای توصیف رفتار سینتیکی جذب استفاده شدند. در آزمایش های جذب در بستر توسعه یافته اثر پارامترهایی چون غلظت اولیه و سرعت جریان خوراک ورودی بر عملکرد جذب در بستر توسعه یافته، با استفاده از مطالعات منحنی های رخنه بررسی شد. نتایج نشان داد که ظرفیت جذب دینامیکی با افزایش سرعت جریان و کاهش غلظت اولیه ی محلول ورودی کاهش یافت. در مقایسه با جاذب تجاری، جاذب های آگارز-نیکل رفتار رخنه ی قابل قبولی داشته و بررسی منحنی های رخنه در سرعت ثابت 170 سانتی متر بر ساعت، ظرفیت جذب دینامیکی بالاتری را برای جاذب آگارز-نیکل (98/9 میلی گرم بر میلی لیتر جاذب) نشان داد که حدود 90 درصد ظرفیت جذب تعادلی تی باشد. به علاوه با افزایش سرعت جریان تا حدود دو برابر (350 سانتی متر بر ساعت) این نسبت 66 درصد محاسبه شد که نتیجه ی مطلوبی برای فرآیندهای بستر توسعه یافته است. در ادامه جذب نانوذرات پروتئینی bsa با استفاده از جاذب آگارز-نیکل در شرایط عملیاتی مشابه بررسی شد. نتایج سرعت جذب و ظرفیت جذب بالاتری(97/22 میلی گرم بر میلی لیتر جاذب) را در مقایسه با جذب خود bsa، نشان دادند. هم چنین بررسی بازیابی پروتئین و نانوذرات bsa در بستر توسعه یافته نتایج مطلوبی نشان داد. در ادامه ی این تحقیق اثر اندازه ی ذرات جاذب آگارز-نیکل بر عملکرد بستر توسعه یافته از لحاظ ویژگی های هیدرودینامیکی در خوراک های ویسکوز و ویژگی های جذب با استفاده از پروتئین لیزوزیم به عنوان پروتئین مدل، بررسی شد. نتایج این بررسی ها نشان داد که جاذب های کوچک تر دارای پایداری هیدرودینامیکی بیش تر و بازدهی بالاتر در فرآیندهای جذب در بستر توسعه یافته می باشند.

یکی از مشکلات عمده در صنعت تصفیه آب و فاضلاب ، کدورت آب می باشد. در این تحقیق حذف کدورت از آب به وسیله گرانول خاکستر مورد بررسی قرار گرفته است. با علم به این مطلب که خاکستر در حذف کدورت و رنگ از آب مثبت عمل می کند اما چگونگی نگه داشتن این ماده در سیستمی که کاربردی باشد و خود خاکستر در محیط آبی پخش نشود کمتر مورد بررسی قرار گرفته است. فلذا ابتدا ساخت گرانول خاکستر با مواد مختلف بررسی شد که در نهایت گرانول خاکستر با استفاده از خاک رس (بعنوان نگهدارنده خاکستر) با قطر cm2 ساخته شد. از مهمترین مشخصه این گرانول می توان به جذب رطوبت بالا (معادل 44% وزن گرانول) که اشاره کرد. هدف دیگر ساخت گرانول خاکستر دستیابی به سطح زیاد آن در حجم اندک بود. گرانول ساخته شده گرانولها را در ستونی به ارتفاع 1 متر و قطر cm6 قرار داده شد و 2 نوع جریان برگشتی و غیر برگشتنی از پایین به بالا پمپ گردید. محلول شیر و آب بعنوان آب کدر انتخاب گردید. زمان ماند، ph ، و غلظتهای مختلف کدورت پساب شیر بعنوان مولفه های اصلی ، تاثیراتشان مورد مطالعه قرار گرفت. تاثیر غلظتهای بالا تردر جذب بهتر بود. بیشترین جذب 96% مربوط به غلظتml/lit 25427 با زمان ماند (245+68) دقیقه بدست آمد. بیشترین میزان جذب زمانی رخ می دهد که برای اولین بار گرانولها با پساب شیر برخورد می کنند. تاثیر احیای جاذب نیز به وسیله حرارت دادن مجدد گرانولها آزمایش شد. نکته جالب توجه در زمینه کاربردی این گرانولها عدم حساسیت آنها به میزان بار ورودی می باشد. نتایج مثبت ساخت گرانول خاکستر در حذف کدورت از آب ادامه این شیوه را برای مطالعه بیشتر پیرامون این ماده فراوان در جهت کاربرد بیشتر آن هموار می کند.

امروزه بحران انرژی و گازهای گلخانه ای به عنوان دو چالش زیست محیطی در جهان در نظر گرفته می شوند. این مشکلات به دلیل رشد سریع صنعت، مصرف سوخت های فسیلی و از بین رفتن جنگل ها روز به روز در حال افزایش است. اتانول، به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر در بازار سوخت جهانی شناخته شده است. مواد اولیه لیگنوسلولزی به عنوان مثال بقایای کشاورزی (کاه برنج) از فراوان ترین و کم هزینه ترین ضایعات برای تولید اتانول در جهان محسوب می شود. در مطالعه حاضر، هیدرولیز اسیدی سبوس برنج به عنوان یک منبع زیست توده لیگنوسلولزی برای تولید بیواتانول مورد بررسی قرار گرفت. قبل از مرحله هیدرولیز اسیدی، سبوس برنج با محلول هیدروکسیدسدیم m 5/0 در دمای 121 درجه سانتی گراد پیش ‍ تیمار شد. هیدرولیز اسیدی سبوس برنج پیش تیمار شده با غلظت های مختلفی از اسیدهای سولفوریک، هیدروکلریک و فسفریک (2-6 درصد) در دمای 121 درجه سانتی گراد انجام شد. حداکثر غلظت قند استحصال شده در غلظت اسید 6 درصد برای اسید سولفوریک، هیدروکلریک و فسفریک به ترتیب 12/36 ، 33/31 و 77/13 گرم بر لیتر به دست آمد. بهترین زمان هیدرولیز در زمان استفاده از اسید سولفوریک 40 دقیقه و اسیدهای هیدروکلریک و فسفریک 60 دقیقه تعیین شد.

چکیده در این پژوهش ، بررسی فرایند تولید اسید لاکتیک با استفاده از چند سویه باکتریایی متفاوت در کشت غوطه ور ناپیوسته بر روی آب پنیر و محیط کشت سنتزی مورد مطالعه قرار گرفته است. آمپول های لیوفیلیزه لاکتوباسیل ها از بخش کلکسیون میکروبی سازمان پژوهش های علمی و صنعتی ایران تهیه شد. این آمپول ها در شرایط کاملا استریل، روی محیط مایع ام آر اس کشت داده شده و سپس در محیط کشت سنتزی تلقیح شدند.درصدهای مختلفی از مایع تلقیح به محیط کشت اضافه شدند و در دمای 37 درجه سانتیگراد و 170 دور در دقیقه ، گرماگذاری شدند. میزان تولید اسیدلاکتیک ، مصرف لاکتوز و وزن خشک سلول با سه تکرار اندازه گیری شد و به بررسی رفتار سینتیکی سویه های لاکتوباسیل و میزان انطباق این رفتار با مدل سینتیکی مونود پرداخته شد براساس نتایج به دست آمده ، در محیط تولید دارای 50 گرم در لیتر لاکتوز ، سویه میکروبی لاکتوباسیلوس بولگاریکوس با تولید 6/26 گرم بر لیتر اسیدلاکتیک و بازده واکنش 60/0 و سویه لاکتوباسیلوس کازئی با تولید 1/24 گرم بر لیتر اسیدلاکتیک و بازده واکنش 57/0 به عنوان بهترین سویه های تولیدکننده اسیدلاکتیک مشخص شدند. رگرسیون نمودار خطی رشد لاکتوباسیلوس دلبروکی برابر با 9731/0 بوده که با بررسی ثوابت سینتیکی می توان نتیجه گرفت که رفتار سینتیکی این باکتری با معادله مونود انطباق بیشتری دارد. سویه های لاکتوباسیلوس بولگاریکوس ولاکتوباسیلوس کازئی با تولید مقادیر مناسب اسیدلاکتیک برای استفاده در صنایع غذایی و دارویی و تدوین دانش فنی تولید در شرایط نیمه صنعتی به عنوان نگهدارنده غذایی ، ارزشمند هستند. واژه¬های کلیدی: اسید لاکتیک ، سویه های لاکتوباسیلوس ، کشت غوطه ور ناپیوسته بر روی آب پنیر ، مدل سینتیکی مونود

امروزه با پیشرفت تکنولوژی، مواد آلی فرار (voc) یکی از آلاینده های مهم در فاضلاب و آب های سطحی به شمار می روند و به دلیل به خطر انداختن سلامت انسان ها حذف آن ها از آب بسیار مورد توجه قرار گرفته است. به دلیل مصرف بالای انرژی روش های مرسوم از قیبل تقطیر، استخراج مایع- مایع، کربن فعال و هوادهی مقرون به صرفه نبوده و به همین خاطر جداسازی به روش تراوش تبخیری کاربرد بسیاری پیدا کرده است. در این پژوهش، سیستم تراوش تبخیری به منظور جداسازی اتانول از آب طراحی و راه اندازی شد. پلی دی متیل سیلوکسان (pdms) با توجه به تراوایی بالای آن نسبت به جداسازی ترکیبات آلی (voc) از آب به عنوان غشاء مناسب برای این فرآیند انتخاب شده است. پذیرفته شده ترین مدل برای انتقال اجزاء از میان غشاء متراکم، مدل انحلال- نفوذ است. برای توصیف انحلال اجزاء در پلیمر (برهم کنش ترمودینامیکی) از مدل فلوری- هاگینز استفاده گردید که پارامترهای مدل در حالت خالص از نتایج تجربی استخراج و برای پیش بینی جذب چند جزئی مورد استفاده قرار گرفت که نتایج پیش بینی شده توافق نزدیکی با داده های تجربی نشان می دهد. و ضرائب نفوذ اجزاء نیز به کمک قانون فیک محاسبه و مدل شد. افزایش فشار سمت تراوش یافته باعث کاهش شار عبوری از غشاء گردیده به طوری که در کمترین میزان فشار مورد آزمایش ( 5/0) برای مواد خالص، میزان شار عبوری برای اتانول 19/181 وآب 78/13 بدست آمده است. این نتایج نشان دهنده ی تراوایی بیشتر غشاء pdms نسبت به اتانول می باشد. در حالت خوراک مخلوط، با افزایش درصد وزنی اتانول باعث افزایش شار و کاهش گزینش پذیری غشاء نسبت به اتانول گردید که این امر به علت تورم غشاء می باشد. بر طبق نتایج تجربی، ماکزیمم گزینش پذیری در 3 اتانول، برابر 83/7 می باشد.که تقریبا برابر مقادیر نتایج در گزارش های مشابه است. بر اساس معادلات بدست آمده از مدلسازی حلالیت، ضریب برهم کنش اتانول و شبکه ی پلیمری 85/2= و برای آب و شبکه ی پلیمری 84/4= محاسبه شده که موید انحلال پذیری بهتر اتانول در غشاء می باشد. ضرائب نفوذ متوسط اجزاء برای آب 9-10*48/3 و برای اتانول10-10*60/1 گزارش شده است.

آنزیم ها کاتالیزور واکنش های بیوشیمیایی هستند که سرعت فرایند های را افزایش می دهند. در میان آنزیم ها، آنزیم لیپاز (تری آسیل گلیسرول هیدرولاز) بعنوان آنزیمی لیپولیتیک کاربرد وسیعی در صنعت شامل: صنایع غذایی، دارویی، شوینده، چرم و تولید بیودیزل دارد. در این پژوهش آنزیم لیپاز بیرون سلولی در حالت تخمیر بستر جامد از سوبسترای سپوس برنج به کمک میکروارگانیسم aspergillus niger ncim584 در بیوراکتور سینی دار تولید شد. اثر پارامترهای عملیاتی، شامل: دوره زمانی تخمیر، دمای بیوراکتور، رطوبت داخلی بیوراکتور ، رطوبت اولیه سوبسترای جامد، ضخامت بستر سوبسترای جامد و اندازه ی ذرات سوبسترای جامدو نوع سوبسترای جامد و همچنین غنی سازی سوبسترای مورد نظر با منابع کربنی، نیتروژنی و روغن زیتون برای بهینه سازی تولید آنزیم لیپاز در تخمیر حالت جامد، مورد بررسی قرار گرفت. بیشترین فعالیت لیپازاستخراج شده پس از 96 ساعت با استفاده از سپوس برنج، در دمای °c35 بیوراکتور، رطوبت 90% بیوراکتور،ضخامت 1.5 سانتی¬متر بستر جامد، اندازه ذرات mm335/0-18/0 سوبسترا، رطوبت اولیه 50% سوبسترای جامد و غنی سازی با مخلوط مخمر وپپتون به عنوان منابع نیتروژنی و همچنین استفاده از روغن زیتون به عنوان محرک بدست امد که میزان متوسط فعالیت برای سینی اول و دوم تحت شرایط اپتیمم به ترتیب عبارت بودند از: u/gds099/126، u/gds 319/111، u/gds 349/111، u/gds692/140، u/gds 848/237، u/gds883/262، u/gds 933/227، u/gds 806/233 و u/gds646/237 . همچنین پایداری حرارتی انزیم تولید شده و اثر ph بر ان مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان میدهد آنزیم تولید شده در دمای °c50 و ph برابر 5/6 بیشترین فعالیت را داشته است که به ترتیب عبارت بودند از: u/gds889/240 ،u/gds 396/195.

اسیدلاکتیک یک ماده با ارزش و پرکاربرد است که هم به روش شیمیایی و هم به روش بیولوژیکی قابل تولید است. البته روش بیولوژیکی پرکاربردتر است. علیرغم پتانسیل زیاد برای تولید این ماده و نیز کاربردهای فراوان آن، هزینه تولید زیاد اسیدلاکتیک با خلوص بالا همواره یکی از چالش های اصلی تولید این ماده بوده است. در این تحقیق به بررسی تولید اسیدلاکتیک با استفاده از بیوراکتور غشایی پرداخته شده است. بدین منظور، ابتدا بهترین شرایط تولید اسیدلاکتیک از آب پنیر در سیستم ناپیوسته تعیین گردید. از میان چهار باکتری بررسی شده، باکتری لاکتوباسیلوس بولگاریکوس برای تبدیل منبع کربنی لاکتوز به اسید لاکتیک انتخاب گردید. پس از انتخاب این باکتری، سایر پارامترهای عملیاتی ازجمله دما، درصد مایع تلقیح، منبع نیتروژن و غلظت منبع کربنی بهینه سازی شد. حداکثر مقدار تولید اسیدلاکتیک از آب پنیر در سیستم ناپیوسته در شرایط بهینه، g/l 5/23 بوده است. درادامه یک بیوراکتور غشایی مجهز به همزن مکانیکی، سیستم کنترل و تنظیم دقیق دما با قابلیت تعویض سریع و آسان غشا، طراحی و ساخته شد. سپس به بررسی تولید پیوسته اسیدلاکتیک در بیوراکتور غشایی پرداخته و نتایج عملکرد آن با بیوراکتور سنتی تحت شرایط عملیاتی یکسان مقایسه گردید. به منظور انتخاب غشای مناسب، پنج غشای تجاری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد غشای nf-1 بهترین عملکرد را در جداسازی اسیدلاکتیک داشته است. بنابراین این غشا به عنوان غشای برگزیده در بیوراکتور غشایی مورد استفاده قرار گرفت. تولید اسید لاکتیک از آب پنیر به صورت پیوسته در شدت رقیق سازی 04/0 تا h-1 32/0 در بیوراکتور سنتی و غشایی انجام گرفت. حداکثر غلظت اسیدلاکتیک تولید شده در بیوراکتور پیوسته سنتی g/l 5/22 و در بیوراکتور غشایی g/l 5/40 در شدت رقیق سازی h-1 04/0 بدست آمد. حداکثر بهره دهی در بیوراکتور سنتی و پیوسته به ترتیب 4/3 و g/l.h 6/6 بوده است. تولید اسیدلاکتیک در غلظت های بالای منبع کربنی نیز مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان داد غلظت بحرانی لاکتوز در بیوراکتور سنتی g/l 120 و در بیوراکتور غشایی g/l 150 بوده است و پس از این غلظت خاصیت بازدارندگی مشاهده شد. در مرحله آخر یک غشای لایه نازک پلیمری با روش پلیمریزاسیون در فصل مشترک ساخته و مورد ارزیابی قرار گرفت. مورفولوژی و توپوگرافی غشا با استفاده از آنالیزهای sem و afm مورد بررسی قرار گرفت. همچنین عملکرد غشا در جداسازی اسیدلاکتیک نیز مورد ارزیابی قرار گرفت و در نهایت از این غشا در بیوراکتور غشایی به منظور تولید اسیدلاکتیک استفاده گردید. حداکثر غلظت اسیدلاکتیک تولید شده برابر g/l 5/38 و حداکثر بهره دهی نیز g/l.h 9/5 بدست آمد. نتایج این تحقیق نشان داد استفاده از بیوراکتور غشایی سبب افزایش بهره دهی اسیدلاکتیک تولیدی، افزایش غلظت سلولی، رفع ممانعت بیولوژیکی سوبسترا و محصول و افزایش میزان تولید اسیدلاکتیک می گردد. همچنین بیوراکتور غشایی در غلظت های بالای منبع کربنی، قادر به تولید اسیدلاکتیک می باشد.

در بخش اول این تحقیق، کوره الکتریکی عمودی و راکتور استیل ساخته شد. ابتدا ppms توسط کلرید روی به صورت شیمیایی فعال سازی شد. شرایط کربنیزاسیون و فعال سازی فیزیکی با توجه به سطح ویژه موثر بدست آمده از تست bet در دمای ها و زمان های مختلف کربنیزاسیون و دمای های مختلف فعال سازی فیزیکی بهینه شدند. بهینه سازی فرایند با استفاده از روش شناسی سطح پاسخ (rsm) از طریق نرم افزار design expert انجام شد. در بخش دوم این تحقیق، پتانسیل جذب کربن فعال تولید شده با پایه ppms برای حذف ترکیبات فنلی (فنل، 2-کلروفنل و 4-نیتروفنل) در شرایط مختلف ph ، دما و غلظت روی جذب ترکیبات فنلی بررسی شد. ظرفیت جذب به ترتیب به صورت 4-نیتروفنل> 2-کلروفنل> فنل ارزیابی شد. چهار نمونه از معادله ایزوترم مشهور( لانگمیر،فرندلیچ، تمکین و سیپس) برای توصیف داده های تعادلی بدست آمده در دماهای مختلف به کار گرفته شدند. مدل سیپس بیشترین انطباق را با داده های تجربی نشان داد. پارامترهای ترمودینامیکی در محدوده دمایی oc 20-50 ارزیابی شدند. در بخش سوم این تحقیق، دینامیک جذب ترکیبات فنلی در شرایط مختلف کلیدی مانند: ارتفاع ستون، دبی حجمی خوراک، غلظت ورودی و دما بررسی شد. از تکنیک شبکه عصبی مصنوعی (ann) به همراه دو مدل تجربی ( توماس و یان) برای ارزیابی منحنی رسوخ استفاده شد.

بررسی تولید بیودیزل با استفاده از روغن تری اولئین و روغن سویا وکاتالیست آنزیمی لیپاز تهیه شده ازporcine pancreas در سیستم ناپیوسته می باشد.

پروتئازهای قلیایی مهمترین آنزیم های صنعتی محسوب می شوند که در سال های اخیر تحقیقات گوناگونی در زمینه تولید این آنزیم به دلیل کاربرد گسترده آن در صنعت صورت گرفته است.در این پژوهش، پساب صنعتی و ضایعات کشاورزی به عنوان منابع کربن و نیتروژن جهت رشد باکتری باسیلوس سوبتیلیس 1254ptcc برای تولید آنزیم پروتئاز قلیایی استفاده شدند. حداکثر تولید آنزیم u/ml 43/117در محیط حاوی 25% حجمی پساب و g/l 2 تفاله نیشکر به عنوان منبع کربن و g/l 4 سبوس ذرت به عنوان منبع نیتروژن و g/l 1 cacl2 حاصل شد. پارامترهای محیطی دما، ph ، زمان انکوباسیون، سرعت همزدن و اندازه مایه تلقیح بهینه برای تولید آنزیم به ترتیب °c 37، 9، rpm 150 و 4% تعیین شدند. خواص آنزیم پروتئاز قلیایی تولید شده بررسی شد. این آنزیم توانایی حذف لکه خون از پارچه کتان و هیدرولیز ژلاتین از فیلم x-ray را از خود نشان داد.

پروتئازها گروهی از پروتئین ها هستند که در زیر گروه هیدرولازها و گروه اصلی آنزیم ها قرار گرفته اند. آنزیم های پروتئولیتیک مهم ترین آنزیم ها در میان آنزیم های تجاری هستنداستفاده از این آنزیم ها در صنایع مختلف مانند صنایع غذایی، دارو، چرم، شوینده و ... به سرعت رو به افزایش است.در مطالعه حاضر تولید پروتئاز قلیایی تحت تخمیر غوطه ور با استفاده از پساب صنعتی مورد بررسی قرار گرفت و از bacillus sp. pttc1538 برای تولید آنزیم پروتئاز قلیایی استفاده شد. شربت ذرت خیسانده (csl) یک محصول جانبی خیساندن مرطوب ذرت است و بسیاری از ترکیبات مهم و ریز مغذی ها جهت رشد میکروارگانیسم را داراست. در واقع پساب به عنوان منبع کربن و نیتروژن در نظر گرفته شد و از سبوس گندم ( g/l 6) و عصاره مخمر (g/l 2) جهت بهبود تولید آنزیم استفاده شد. به این ترتیب با بهره گیری از پساب و ضایعات کشاورزی هزینه های محیط تولید تا حد زیادی کاهش پیدا کرد. علاوه بر منبع کربن و نیتروژن تولید آنزیم پروتئاز قلیایی به شدت تحت تاثیر پارامترهای فیزیکی مانند زمان، دما، ph، اندازه مایه تلقیح و دور انکوباسیون قرار دارد. بنابراین اثر این پارامترها نیز مورد بررسی قرار گرفت و در نهایت بیشترین تولید آنزیم بعد از 72 ساعت با ph اولیه ی 8 و 5% مایه تلقیح و انکوباسیون در دور rpm 150 و دمای °c 37 بدست آمد. در نهایت به دلیل اثر تثبیت کننده ی یون کلسیم روی تولید آنزیم اثر این ماده نیز مورد بررسی قرار گرفت و به این ترتیب حداکثر فعالیت آنزیم u/ml 7/100 تولید شد. در نهایت خواص آنزیم پروتئاز تولیدی مانند دما و ph بهینه فعالیت، پایداری ph و پایداری حرارتی آنزیم هم مورد بررسی قرار گرفت.

تری گلیسرید استری متشکل از گلیسرول و سه اسید چرب است که نقش مهمی را در متابولیسم سلولی به عنوان منبع انرژی بازی می کند و به علت اهمیت کلینیکی آن اندازه گیری سطح آن در خون بسیار حیاتی می باشد. میزان متعارف تری گلیسرید خون بین 40 تا 190 میلی گرم در دسی لیتر می باشد. مقادیر بیش از این محدوده، می تواند باعث رسوب چربی ها روی دیواره داخلی رگ و بیماری های قلبی و عروقی مختلف گردد. اغلب بیوسنسورهای آنزیمی تعیین میزان تری گلیسرید از یک سیستم سه آنزیمی متشکل از لیپاز، گلیسرول کیناز و گلیسرول 3 فسفات اکسیداز بهره می برند. با توجه به قیمت بالای هریک از این آنزیم ها ، هدف این پروژه ساخت یک نانوبیوسنسور آنزیمی با یک سیستم تک آنزیمی بوده است تا در کنار سرعت و دقت پاسخ مناسب یک بیوسنسور مقرون به صرفه ارائه شود. ضمن اینکه برای تثبیت آنزیم از مواد ارزان قیمتی همچون کربن فعال و کیتوسان استفاده شد.

در این پروژه تولید آلفاآمیلاز پایدار حرارتی با فعالیت بالا از ضایعات لیگنوسلولزی با استفاده از باکتری bacillus amyloliquefaciencمورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از محلول های هیدرولیز سبوس گندم، سبوس برنج و باگاس جهت تولید آنزیم استفاده شد. بیشترین میزان رشد میکروارگانیسم و تولید آنزیم در محیط حاوی محلول هیدرولیز سبوس گندم حاصل شد. برای بهینه سازی ترکیبات محیط کشت و شرایط عملیاتی به منظور بالا بردن تولید آنزیم آلفا آمیلاز از روش تغییر یک فاکتور در یک زمان استفاده شد. بر اساس این روش مقدار بهینه پارامترهای غلظت مایه تلقیح، زمان انکوباسیون، دما، ph، مکمل کربنی، منابع نیتروژنی و یون های فلزی تعیین شدند. میزان فعالیت آنزیم در محیط کشت بهینه شده نسبت به محیط کشت بهینه نشده بیش از دو برابر افزایش یافته بود. خصوصیات آلفا آمیلاز تولیدی و پارامترهای سینتیک واکنش آنزیمی kmو vmax نیز تعیین شد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

جداسازی چربی شیرخام اولیه با استفاده از سپراتورها بدلیل حساسیت شیر به حرارت استفاده می شود، دمای بهینه برای بازیابی چربی و خامه از شیرخام اولیه پنجاه و پنج درجه سانتی گراد و ذرات چربی به قطر سه میکرون می باشد. قطر ذرات چربی شیر در استان خراسان یک تا پنج میکرون در فصل زمستان اندازه گیری شده است . درصد بازیابی چربی شیر با استفاده از توربوسپراتورها در دوره های بین سه هزار تا هفت هزار دور در دقیقه، بیش از نود و نه درصد بوده که استحصال بسیار مطلوبی را نشان می دهد. بهینه دور سپراتور طراحی شده در مرکز تحقیقات مهندسی جهاد خراسان چهارهزار و پانصد دور بر دقیقه می باشد. شیب مناسب دیسکهای سپراتور پنجاه و سه درجه منظور گردید و تعداد دیسکها ده عدد با فاصله بیست و پنج صدم میلیمتر می باشد. شعاع خروجی خامه سپراتور پایلوتی دوازده میلیمتر منظور شده است . فرآیند جدایش چربی خامه از شیر خامه اولیه نشان می دهد که اختلاف وزن مخصوص شیر پس از چرخ با خامه استحصال شده بین شصت تا یکصد و سی و پنج کیلوگرم بر مترمکعب می باشد. ضریب گرانروی بهینه نیز در دمای پنجاه و پنج درجه سانتی گراد بدست آمده است ،ذ که میزان آن هشتاد و پنج هزارم نیوتن بر متر مربع بر ثانیه می باشد.

بخش عمده عناصر جزئی را در طبیعت فلزات سنگین تشکیل می دهند، که برخی از این فلزات از نظر تغذیه دارای ارزش حیاتی هستند نظیر آهن در حالیکه حضور برخی از آنها در بافت زنده مضر می باشد نظیر کروم لذا شناخت و اثرات بهداشتی آنها از اهمیت خاصی برخوردار است . با افزایش جمعیت و توسعه تمدن و پیشرفت صنایع، منابع آب بیش از پیش در معرض آلودگیهای مختلف قرار گرفته و از این جهت معیارهائی برای کیفیت آب آشامیدنی در سطح بین المللی تهیه شده است . بنابراین بررسی دقیق وضعیت آبهای هر منطقه از نظر میزان فلزات سنگین بسیار ضروری و حائز اهمیت می باشد. در این مجموعه در مورد فوائد و مضرات فلزات سنگین و استانداردهای آب آشامیدنی و در ادامه روشهای تصفیه آب و اثرات منعقد کننده و کمک منعقد کننده ها و روشهای جداسازی فلزات سنگین و در نهایت معرفی روشهای اندازه گیری فلرات سنگین خصوصا روش جذب اتمی با شعله بطور کامل توضیح داده شده است . آزمایشات و نتایج حاصل از آن درباره هشت حلقه از چاههای آب شرب منطقه چالوس می باشد. فلزات سنگین مورد بررسی عبارتند از: آهن-مس -سرب -کبالت -کروم و روی می باشد.

هدف از اجرای این طرح تولید دی اتیل اتر از اتانل به طریق کاتالیست هتروژن در فاز گاز می باشد برای این منظور ابتدا کاتالیستهای مختلف در دماهای متفاوت مورد آزمایش قرار گرفت . در نهایت کاتالیست y-al2o3 به عنوان بهترین کاتالیست و دمای 285 0c به عنوان دمای بهینه انتخاب گردید. بعد از این آزمایشهایی به شرح زیر در یک راکتور دیفرانیل برای معرفی معادله سرعت انجام شد: -1 بررسی و تعیین محدوده تاثیر نفوذ خارجی در واکنش -2 تعیین حداقل دبی برای حالت فوق -3 استفاده از خوراک با کسر مولیهای مختلف در دماهای گوناگون برای تعیین ضرایب جذب که با انتخاب معادله ای از مدل لانگمیر هینشل وود و تبدیل آن به یک معادله خطی و تعیین ضرایب ثابت آن با استفاده از روش حداقل مربعات و حل دستگاه چند معادله و چند مجهول امکانپذیر گردید. سرانجام نتایج آزمایشگاهی با معادله سرعت که براساس مدل لانگمیر هینشکل وود بیان دشه بود مقایسه گردید و مطابقت شد که نتایج حاصل تطبیق بسیار خوبی را با مبانی تئوری نشان داده است .