سیاوش مداینی

نام پژوهشگر: سیاوش مداینی

حذف فلزات سنگین از آب توسط غشاهای میکروفیلتراسیون و الترافیلتراسیون عامل دار شده

پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه رازی - دانشکده علوم 1389
فرهاد حیدری سیاوش مداینی

در بخش اول پایان نامه، از یک غشای میکروفیلتراسیون حاوی گروههای 8-هیدروکسی کینولین برای جداسازی یون های فلزات سنگین (کادمیم ونیکل) از محلول های آبی استفاده گردید. غشاهای عامل دار شده توسط ftir-atr، تصاویر میکروسکوپ الکترونی و آنالیز edax به ترتیب برای بررسی حضور گروههای عاملی، ساختار فیزیکی غشا و ذرات قرار گرفته بر روی سطح غشا مورد مطالعه قرار گرفتند. متغیرهای مختلف تاثیرگذار بر کارایی غشا مانند غلظت 8-هیدروکسی کینولین، غلظت اولیه یون های فلزی در محلول خوراک، ph و دمای محلول بررسی گردیدند، که غشای اصلاح شده میزان حذف بالاتری برای cd+2 در مقایسه با ni+2 نشان داد. میزان حذف یون های فلزی با افزایش غلظت لیگاند از 5/0 تا 2 درصد وزنی افزایش یافت. امّا 5/2 درصد وزنی تغییرات قابل ملاحظه ای در میزان حذف فلزات در مقایسه با غشای اصلاح شده با 2 درصد وزنی 8-هیدروکسی-کینولین مشاهده نشد. راندمان حذف یون های کادمیم و نیکل با افزایش غلظت یون های فلزی در خوراک کاهش و با افزایش ph افزایش یافت. تغییر دمای محلول در محدوده 23 تا 28 درجه سانتیگراد اثر زیادی روی میزان حذف فلز نداشته، امّا دماهای بالاتر کاهش راندمان حذف را بهمراه دارد. در بخش دوم، گروههای دی آلدهیدی توسط اکسیداسیون با پریدات در سطح غشای الترافیلتراسیون از جنس سلولز احیا شده قرار گرفتند. سپس گروههای دی آلدهیدی توسط واکنش شیف-باز با دی اتیلن تری آمین (deta) به گروههای نیتروژن دار تبدیل شدند. غشاها توسط ftir-atr، تصاویر میکروسکوپ الکترونی، edax و آنالیز عنصری مورد بررسی قرار گرفته و غشاهای اصلاح شده برای فیلتراسیون محلول های حاوی یون سرب به کار برده شدند. پارامتر های مختف موثر بر جداسازی یون سرب شامل زمان اکسیداسیون، غلظت deta، غلظت یون فلزی در خوراک و ph محلول مطالعه شدند. بازده فرآیند جداسازی با افزایش زمان اکسیداسیون تا یک مقدار مشخص (2 تا 7 ساعت) افزایش یافته، امّا در زمان اکسیداسیون 9 ساعته کاهش شدیدی در راندمان جداسازی سرب به علت تخریب ساختار غشا مشاهده گردید. میزان حذف یون سرب با افزایش ph و غلظت deta افزایش و در مورد خوراک های غلیظ تر، کاهش یافت. همچنین احیای غشای استفاده شده با موفقیت توسط محلول 1/0 مولار hno3 صورت پذیرفت و مشاهده گردید که بعد از 4 مرحله فیلتراسیون محلول حاوی یون سرب و احیای غشا، تغییری در قابلیت حذف یون سرب در مقایسه با اولین فیلتراسیون ایجاد نگردید.

پیش بینی عملکرد غشاء و پدیده گرفتگی با استفاده از شبکه های عصبی

پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه رازی - دانشکده فنی و مهندسی 1389
ناصر توجهی حسن کیاده سیاوش مداینی

در این تحقیق سه سیستم متفاوت غشایی با استفاده از شبکه های عصبی و شاخه ای دیگر هوش مصنوعی مدل شد. در قسمت اول پروسه ساخت غشاء به طور موفقیت آمیزی با کمک شبکه عصبی مدل شد. در قسمت آزمایش پلی اتر سولفون و پلی سولفونی که به روش ترسیب غوطه وری در حلال های مختلف نظیر دی متیل استامید و غیر حلال هایی نظیر2-پروپانول و افزودنی هایی از قبیل پلی ونیل پیریودین آماده شد. خواص مکانیکی شیمیایی و حرارتی پلیمرها حلال ها افزودنی ها وغیر حلال ها به عنوان ورودی شبکه عصبی در نظر گرفته شد. تاثیر غلظت پلیمر و افزودنی بر روی عملکرد غشا توسط شبکه عصبی بررسی شد. غلظت بهینه به منظور داشتن حد اکثر فلاکس برای سیستم های چهار تایی (پلی اتر سولفون/ پلی ونیل پیریودین/ دی متیل استامید/آب به همراه 2-پروپانول) و (پلی سولفون/ پلی ونیل پیریودین/ دی متیل استامید/آب به همراه 2-پروپانول) به وسیله الگوریتم ژنتیک تعیین شد. برای غشاء از جنس پلی اتر سولفون توافق خوبی بین نتایج آزمایشگاهی تصاویر sem و مقادیر پیش گویی شده توسط شبکه عصبی وجود دارد بطوریکه خطای نسبی برای فلاکس و پس دهی به ترتیب 1 و 5 درصد می باشد. یک چنین توافقی در خوبی در مورد غشاء از جنس پلی سولفون هم مشاهده شد. در قسمت دوم فرآیند تصفیه شیمیایی غشاء های که طی میکروفیلتراسیون شیر دچار گرفتگی شده اند در شرایط عملیاتی متفاوت به وسیله شبکه عصبی و منطق فازی مدل شد. مدل های ارائه شده ابزار سودمندی برای پیش بینی فلاکس بازیافتی راندمان تصفیه شیمیایی آنالیز تاثیر پارامتر های مختلف در فرایند تصفیه شیمیایی و بهنه سازی فرایند می باشند. این قسمت از تحقیق نشان می دهد که شبکه عصبی و منطق فازی به خوبی می توانند تاثیر شرایط عملیاتی بر روی فلاکس بازیافتی را نشان دهند. در قسمت آخر غشاء هایی که در پیل های سوختی از نوع مبادل پروتون استفاده می شوند به وسیله شبکه های عصبی و ساختار نرو فازی مدل شد.از بین مدل های مختلف توسعه داده شده با مقایسه بر اساس میانگین مربعات خطا و ضریب همبستگی بهترین مدل انتخاب شد. اگرچه ساختار های مختلف شبکه عصبی به خوبی رفتار سیستم را پیش بینی کردند اما ساختار نرو فازی نسبت به این مدل ها دقت بالاتری داشت. در قسمت بعد تاثیر پارامتر های مختلف بر روی سیستم توسط ساختار نرو فازی بررسی شد.

مقایسه اقتصادی روشهای متفاوت تغلیظ آبمیوه ( تبخیرکننده و غشا)

پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه رازی - دانشکده فنی و مهندسی 1390
حسنا رضاویسی سیاوش مداینی

در این تحقیق به بررسی اقتصادی جایگزینی تبخیرکننده در فرآیند تغلیظ آبمیوه با غشاء پرداخته شده است. امروزه صنایع تبدیلی در زمینه مواد غذایی بسیار حائز اهمیت می باشند زیرا سبب می شوند از دست رفتگی مواد غذایی در اثر ماندگی و فساد زودهنگام آنها کاهش یابد. شایان ذکر است صنایع تبدیلی در صورتی ارزشمند هستند که خواص مواد غذایی را حفظ نمایند. در صنعت تولید کنسانتره و آبمیوه عملیات تغلیظ با تبخیر حرارتی سبب از بین رفتن مواد حساس به حرارت نظیر ویتامین ها و مواد معطر شده و رنگ و عطر و طعم طبیعی آبمیوه را تغییر می دهند و باعث می-شوند آبمیوه مزه پخته داشته و در مقایسه با آبمیوه تازه کمتر مورد استقبال مصرف کنندگان قرار گیرد. بررسی جنبه های فنی و اقتصادی جایگزینی تبخیر کننده با غشاء حائز اهمیت می باشد. با جایگزینی فرآیند غشائی ترکیبی uf و ro به جای تبخیرکننده میزان سرمایه گذاری ثابت کاهش می یابد، هزینه سالیانه سوخت کاهش یافته اما هزینه برق مصرفی افزایش می یابد. هزینه های تولید کاهش یافته و میزان سرمایه گذاری کل نیزکاهش می یابد. با محاسبه نسبت های سودآوری و مالی این نسبت ها بهبود می یابند و قیمت تمام شده هر پاکت آبمیوه نیز کاهش می یابد. با تکرار محاسبات اقتصادی برای ظرفیت های مختلف تولید مشاهده می شود در ظرفیت های بالاتر میزان قیمت تمام شده هر پاکت آبمیوه کاهش یافته و نسبت های سودآوری و مالی نیز بهبود می یابند.