مقدمه……………………………………………………………………………………………………………….. 2
1-2- هدف……………………………………………………………………………………………………………….. 3
1-3- پیشینه تحقیق…………………………………………………………………………………………………………. 3
1-3-1- رزین های فنولیک……………………………………………………………………………………………. 3
1-3-2- نانوکامپوزیت های گرافن…………………………………………………………………………………….. 4
1-4- روش کار و تحقیق………………………………………………………………………………………………….. 5
2- فصل دوم: مروری بر مطالعات انجام شده…………………………………………………………………………….. 6
2-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………….. 6
2-2- کامپوزیت…………………………………………………………………………………………………………… 7
2-2-1- کاربردهای کامپوزیت ها……………………………………………………………………………………… 8
2-2-2- ضرورت سبک سازی کامپوزیت ها………………………………………………………………………….. 9
2-2-3- روش های سبک سازی کامپوزیت ها………………………………………………………………………… 9
2-2-4- رزین های مورد استفاده در کامپوزیت ها…………………………………………………………………….. 9
2-3- رزین های فنولیک………………………………………………………………………………………………… 10
2-3-1- پخت رزین های فنولیک……………………………………………………………………………………. 10
2-3-2- پخت حرارتی رزول ها……………………………………………………………………………………… 11
2-3-3- خواص رزین های فنولیک…………………………………………………………………………………. 14
2-3-4- مزایای رزین های فنولیک………………………………………………………………………………….. 15
2-3-5- معایب رزین های فنولیک………………………………………………………………………………….. 15
2-3-6- کاربردهای رزین فنولیک…………………………………………………………………………………… 16
2-4- الیاف………………………………………………………………………………………………………………. 16
2-4-1- الیاف کربن…………………………………………………………………………………………………. 17
2-5- نانوکامپوزیت ها…………………………………………………………………………………………………… 18
2-5-1- تعریف نانوکامپوزیت ها…………………………………………………………………………………….. 19
2-5-2- کاربرد نانوکامپوزیت ها…………………………………………………………………………………….. 19
2-6- گرافن……………………………………………………………………………………………………………… 20
2-6-1- روش های تولید نانوکامپوزیت های گرافن…………………………………………………………………. 22
2-6-1-أ – اختلاط محلولی………………………………………………………………………………………. 22
2-6-1-ب – اختلاط مذاب………………………………………………………………………………………. 23
2-6-1-ت – پلیمریزاسیون درجا………………………………………………………………………………….. 24
2-7- خواص مختلف نانوکامپوزیت های گرافن………………………………………………………………………… 25
2-7-1- خواص مکانیکی نانوکامپوزیت های گرافن…………………………………………………………………. 25
2-7-1-أ – خواص مکانیکی کامپوزیت های کربن/کربن…………………………………………………………. 34
2-7-2- هدایت الکتریکی نانوکامپوزیت های گرافن………………………………………………………………… 36
2-7-3- خواص حرارتی نانوکامپوزیت های گرافن………………………………………………………………….. 37
2-7-3-أ – هدایت حرارتی نانوکامپوزیت های گرافن…………………………………………………………….. 37
2-7-3-ب – پایداری حرارتی نانوکامپوزیت های گرافن…………………………………………………………. 39
2-7-3-ت – اثر گرافن بر روی آنتالپی و دمای شروع پخت و دمای انتقال شیشه ای نانوکامپوزیت ها…………….. 45
2-7-4- مدل سازی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت های گرافن…………………………………………………….. 50
2-8- نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………………… 50
3- فصل سوم: مواد و روش های آزمون……………………………………………………………………………….. 51
3-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………… 51
3-2- مواد مصرفی………………………………………………………………………………………………………. 51
3-2-1- رزین فنولیک………………………………………………………………………………………………. 52
3-2-2- الیاف کربن…………………………………………………………………………………………………. 52
3-2-3- گرافن………………………………………………………………………………………………………. 53
3-3- تجهیزات و دستگاه های مورد استفاده……………………………………………………………………………… 54
3-4- روش تهیه نمونه ها………………………………………………………………………………………………… 54
3-4-1- تعیین درصد جامد رزول……………………………………………………………………………………. 55
3-4-2- تعیین زمان رسیدن به B-stage…………………………………………………………………………….. 55
3-4-3- پخش نانو ذرات گرافن در حلال و رزین…………………………………………………………………… 56
3-4-4- نحوه تهیه نمونه نهایی و ساخت نانوکامپوزیت هیبریدی رزول بر پایه الیاف کربن و گرافن………………….. 56
3-4-5- نحوه تهیه نمونه های کربنیزه شده نانوکامپوزیت رزول بر پایه الیاف کربن و گرافن………………………….. 56
3-5- آزمون های انجام شده…………………………………………………………………………………………….. 58
3-5-1- بررسی مورفولوژی نانوکامپوزیت به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)………………………… 58
3-5-2- بررسی ساختار شیمیایی رزین و نانوکامپوزیت با استفاده ازطیف سنجی زیر قرمز به روش FTIR……………. 58
3-5-3- بررسی پایداری حرارتی نانوکامپوزیت رزین فنولیک/گرافن با استفاده از آزمون گرما وزن سنجی (TGA)… 59
3-5-4- بررسی پخت نانوکامپوزیت رزین فنولیک/گرافن با استفاده از آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی (DSC)….. 60
3-5-5- بررسی نحوه پخش نانو ذرات با استفاده از آزمون طیف سنجی تفرق پرتو ایكس (XRD)…………………… 60
3-5-6- بررسی مورفولوژی نانوکامپوزیت با استفاده از آزمون میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)……………… 61
3-5-7- بررسی خواص خمشی نانوکامپوزیت رزین فنولیک/گرافن/ الیاف کربن……………………………………. 62
3-5-8- بررسی خواص استحکام برشی نانوکامپوزیت رزین فنولیک/گرافن/ الیاف کربن……………………………. 62
4- فصل چهارم: نتایج……………………………………………………………………………………………………….. 65
4-3- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………… 65
4-4- تعیین مشخصات مواد مصرفی……………………………………………………………………………………… 65
4-4-1- تعیین درصد مواد جامد و فرار رزول……………………………………………………………………….. 65
4-4-2- تعیین گرانروی رزین………………………………………………………………………………………… 66
4-4-3- بررسی ساختار شیمیایی رزین رزول IL800 با استفاده از FTIR…………………………………………….. 66
4-4-4- بررسی ساختار شیمیایی صفحات گرافن…………………………………………………………………….. 67
4-4-5- بررسی شکل و اندازه صفحات گرافن با استفاده از SEM…………………………………………………… 68
4-4-6- بررسی ریز ساختار صفحات گرافن و نانوکامپوزیت های آن………………………………………………… 70
4-4-6-أ – بررسی ریز ساختار صفحات گرافن و نانوکامپوزیت های آن با استفاده از WAXS…………………….. 70
4-4-6-ب – بررسی ساختار گرافن با استفاده از TEM…………………………………………………………… 78
4-4-6-ت – بررسی ریز ساختار نانوکامپوزیت با استفاده TEM…………………………………………………… 72
4-5- نتایج مربوط به آزمون های بررسی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت های هیبریدی رزول/ گرافن/ الیاف کربن……… 73
4-5-1- بررسی خواص خمشی نانوکامپوزیت های تهیه شده………………………………………………………… 73
4-5-2- بررسی خواص برشی نانوکامپوزیت های تهیه شده………………………………………………………….. 80
4-5-3- استحکام برشی نانوکامپوزیت های کربن/کربن……………………………………………………………… 86
4-6- بررسی ریزساختار نمونه ها به كمك SEM………………………………………………………………………… 88
4-6-1- بررسی ریزساختار رزین فنولیك و نمونه های حاوی گرافن…………………………………………………. 88
4-6-2- بررسی ریزساختار نانوکامپوزیت هیبریدی رزین فنولیک/الیاف کربن/ نانوگرافن توسط (SEM)…………….. 93
4-6-3- بررسی ریزساختار نانوکامپوزیت های کربن/کربن رزین فنولیک/الیاف کربن/ نانوگرافن توسط (SEM)…….. 98
4-6-4- بررسی پخت رزول و نانوکامپوزیت های حاصل از آن……………………………………………………. 102
4-6-4-أ – بررسی پخت به کمک FTIR……………………………………………………………………….. 102
4-6-4-ب – بررسی پخت رزین فنولیک و نانوکامپوزیت حاوی گرافن به کمک DSC………………………… 105
4-6-5- بررسی پایداری حرارتی رزین فنولیک و اثر کسر وزنی گرافن بر روی آن با استفاده از TGA…………….. 107
5- فصل پنجم: خلاصه و پیشنهادات…………………………………………………………………………………….. 110
5-1- نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………………. 110
5-2- پیشنهادات جهت ادامه کار………………………………………………………………………………………. 112
مراجع……………………………………………………………………………………………………………………………113
فهرست شکل ها
شکل ‏2‑1 ترکیبات واسط در پخت رزین فنولیک… 13
شکل ‏2‑2 ساختار رزول پخت شده 14
شکل ‏2‑3 ساختار شماتیک گرافن. 21

شکل ‏2‑4 انواع ساختارهای گرافیتی گرافن، پیچیده شدن ساختار بدون بعد توپ مانند، لوله شدن ساختار یک بعدی نانولوله ها و چسبیدن صفحات گرافن ساختار سه بعدی. 22
شکل ‏2‑5 تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) از نانوکامپوزیت 1% وزنی پلی اتیلن/ گرافن تهیه شده به روش محلولی ( aو b) و مذاب (c و d) 24
شکل‏2‑6 استحکام کششی نانوکامپوزیت های اپوکسی با درصد وزنی پرکننده 1/0%. 25
شکل ‏2‑7 مدول یانگ نانوکامپوزیت های اپوکسی با درصد وزنی پرکننده 1/0% مقایسه شده با حالت تئوری مدل هالپین تسای. 26
شکل ‏2‑8 نمودار چقرمگی شکست و انرژی شکست نانوکامپوزیت های اپوکسی با درصد وزنی پرکننده 1/0%. 26
شکل ‏2‑9 نمودار نرخ رشد ترک برحسب دامنه تنش… 27
شکل ‏2‑10 مدول کششی و استحکام کششی نهایی نانوکامپوزیت اپوکسی و صفحات گرافن اکساید. 28
شکل ‏2‑11 مدول خمشی و استحکام خمشی نهایی نانوکامپوزیت اپوکسی/ گرافن اکساید. 28
شکل ‏2‑12 چقرمگی شکست و انرژی شکست نانوکامپوزیت اپوکسی/گرافن اکساید. 29
شکل ‏2‑13 آزمون خستگیرزین اپوکسیخالص و رزین حاوی5/0% وزنی گرافن اکساید. 29
شکل ‏2‑14- الف- استحکام خمشی و ب- مدول خمشی برای نانوکامپوزیت فنولیک حاوی درصدهای مختلف از گرافن (NGP) و نانو الیاف کربن (VGCNF) 30
شکل ‏2‑15 آزمون کششی کامپوزیت رزین فنولیک با ذرات گرافیت اکساید در اندازه های مختلف… 31
شکل ‏2‑16 چقرمگی شکست رزین اپوکسی اصلاح شده با گرافن اکساید و گرافیت.. 34
شکل ‏2‑17مقاومت الکتریکی نانوکامپوزیت اپوکسی با درصدهای مختلف گرافن. 37
شکل ‏2‑18 فاکتور افزایش هدایت حرارتی بر حسب مقادیر مختلف پرکننده برای کامپوزیت های اپوکسی.. 38
شکل ‏2‑19 هدایت حرارتی نانوکامپوزیت های اپوکسی/ گرافن، اپوکسی/نانولوله های کربنی چند دیواره و اپوکسی با گرافن اصلاح شده (Py-PGMA) 39
شکل ‏2‑20 آزمون گرما وزن سنجی برای گرافن اکساید احیا شده در دماهای مختلف… 40
شکل ‏2‑21 آزمون گرما وزن سنجی رزین فنولیک پر شده با 5/0% وزنی از صفحات گرافن اکساید احیا شده در دماهای مختلف… 41
شکل ‏2‑22 آزمون گرما وزن سنجی نانوکامپوزیت با درصدهای مختلف از صفحات گرافن اکساید. 41
شکل ‏2‑23 طیف پراشاشعه ایکسالف) رزین خالص ب) نانوکامپوزیت رزین فنولیک حاوی 5/0% وزنی گرافن اکساید. 42
شکل ‏2‑24 نمودار گرما وزن سنجی مربوط به نانوکامپوزیت رزین فنولیک حاوی درصدهای مختلف از صفحات گرافن و نانو الیاف کربن 43
شکل ‏2‑25 نمودار گرما وزن سنجی کامپوزیت رزین فنولیک با ذرات گرافیت اکساید در اندازه های مختلف… 44
شکل ‏2‑26 نمودار گرما وزن سنجی مربوط به رزین فنولیک خالص و رزین فنولیک حاوی 5/0% وزنی گرافن اکساید. 45
شکل ‏2‑27 آزمون گرماسنجی پویشی تفاضلی از رزین فنولیک خالص و نانوکامپوزیت حاوی 5/0% وزنی گرافن اکساید. 46
شکل ‏2‑28 الف – نمودار DSC رزین فنولیک و نانوکامپوزیت های آن با 5/0% وزنی گرافن و نانو الیاف کربن و ب – تغییرات آنتالپی پخت با تغییر درصد گرافن و نانو الیاف کربن. 47
شکل ‏2‑29 نمودار گرماسنجی پویشی تفاضلی کامپوزیت رزین فنولیک با ذرات گرافیت اکساید در اندازه های مختلف… 48
شکل ‏2‑30 تغییرات مدول ذخیره و tan δ بر حسب دما برای رزین فنولیک و کامپوزیت رزین فنولیک/ 5/0% گرافن اکساید. 49
شکل ‏2‑31 نمودار گرماسنجی پویشی تفاضلی رزین فنولیک خالص و رزین فنولیک حاوی 5/0% وزنی گرافن اکساید. 49
شکل ‏3‑1 تصویری از دستگاه میكروسكوپ الكترونی روبشی.. 58
شکل ‏3‑2 تصویری ازدستگاه FTIR مدل Equinox 55. 59
شکل ‏3‑3 تصویری از دستگاه DSC مدل Star SW 10.00. 60
شکل ‏3‑4 تصویری از دستگاه طیف سنج تفرق پرتو ایكس… 61
شکل ‏3‑5 تصویری از میكروسكوپ الكترونی عبوری (TEM) 61
شکل ‏3‑6 انواع شکست ها در آزمون خمش با تکیه گاه کوتاه 63
شکل ‏4‑1 طیف FTIR رزول خالص پخت نشده 67
شکل ‏4‑2 طیف FTIR صفحات گرافن. 68
شکل ‏4‑3 تصویر SEM از صفحات گرافن با زیر لایه شیشه ای با بزرگ نمایی x10000. 69
شکل‏4‑4 تصویر SEM از صفحات گرافن با زیر لایه مشبک در بزرگ نمایی الف (x20000) و ب (x70000) 69
شکل ‏4‑5 سه حالت نمادین برای پرکننده های سیلیکاتی امکانپذیر برای نانوکامپوزیت های بر پایه گرافن: الف) انباشته شده، ب) بین لایه ای شده، ج) ورقه ورقه شده 70
شکل ‏4‑6 طیف WAXS صفحات گرافن و نانوکامپوزیت با درصدهای وزنی مختلف از آن. 71
شکل ‏4‑7 تصویر TEM از صفحات گرافن. 72
شکل ‏4‑8 تصویر TEM نانوکامپوزیت رزین فنولیک حاوی 1% وزنی گرافن. 73
شکل ‏4‑9 نمودار تنش-کرنش نانوکامپوزیت رزول/الیاف کربن با درصدهای وزنی مختلف از گرافن. 74
شکل ‏4‑10 مدول خمشی نمونه mm5 نانوکامپوزیت رزول/ الیاف کربن با درصدهای مختلف از گرافن. 75
شکل ‏4‑11 استحکام خمشی نمونه های mm5 نانوکامپوزیت رزول/ الیاف کربن با درصدهای مختلف از گرافن. 76
شکل ‏4‑12 کرنش در شکست نمونه های mm5 نانوکامپوزیت رزول/ الیاف کربن با درصدهای مختلف از گرافن. 77
شکل ‏4‑13 چقرمگی نمونه های mm5 نانوکامپوزیت رزول/ الیاف کربن با درصدهای مختلف از گرافن. 78
شکل ‏4‑14 مدول خمشی نمونه های mm3 نانوکامپوزیت رزول/ الیاف کربن با درصدهای مختلف از گرافن. 79
شکل ‏4‑15 استحکام خمشی نمونه های mm3 نانوکامپوزیت رزول/ الیاف کربن با درصدهای مختلف از گرافن. 80
شکل ‏4‑16 شکست برگشت ناپذیر. 81
شکل ‏4‑17 شکست برشی بین لایه ای در کامپوزیت­های رزول/گرافن/ الیاف کربن. 81
شکل ‏4‑18 جدا شدن لایه های به هم چسبیده الیاف کربن در کامپوزیت­های رزول/گرافن/ الیاف کربن. 81
شکل ‏4‑19 نمودارهای تست خمش با فاصله تکیه گاه کوتاه A (R/50CF/0G)، B (R/50CF/0.5G)، C (R/50CF/1G)، D (R/50CF/2G) و E (R/50CF/3G). 82
شکل ‏4‑20 نمودار ستونی نیروی پیش برنده شکست نمونه های با درصدهای مختلف از گرافن. 83
شکل‏4‑21 استحکام برشی نانوکامپوزیت های با ضخامت mm5 حاوی درصدهای مختلف گرافن. 85
شکل ‏4‑22 استحکام برشی نانوکامپوزیت های با ضخامت mm3 حاوی درصدهای مختلف گرافن. 86
شکل ‏4‑23 استحکام برشی نانوکامپوزیت های کربن/کربن با ضخامت mm5 حاوی درصدهای مختلف گرافن. 87
شکل ‏4‑24 استحکام برشی نانوکامپوزیت های کربن/کربن با ضخامت mm3 حاوی درصدهای مختلف گرافن. 88
شکل‏4‑25- تصویر SEM از سطح شكست رزین فنولیك خالص بدون گرافن با بزرگ نمایی x500. 89
شکل‏4‑26 تصویر SEM از سطح شکست رزین فنولیك حاوی 5/0% وزنی گرافن با بزرگ نمایی الف ( x1000) و ب (x500) 90
شکل‏4‑27 تصویر SEM از سطح شكست رزین فنولیك حاوی 1% وزنی گرافن با بزرگ نمایی الف (x500) و ب (x5000) 91
شکل ‏4‑28 تصویر SEM از سطح شكست رزین فنولیك حاوی 2% وزنی گرافن با بزرگ نمایی الف (x500)، ب (x5000) و ج (x10000) 92
شکل‏4‑29 تصویر SEM از سطح شكست رزین فنولیك حاوی 3% وزنی گرافن با بزرگ نمایی الف (x5000) و ب (x493) 93
شکل‏4‑30 تصویر SEM از سطح شكست کامپوزیت رزین فنولیك/ الیاف کربن با بزرگ نمایی های الف (x2000)، ب (x3000)، ج (x5000)، د (x14700) و ﻫ (x5000) 94
شکل ‏4‑31 تصویر SEM از سطح شكست کامپوزیت رزین فنولیك/ الیاف کربن با 5/0% وزنی گرافن با بزرگ نمایی الف x)14700) و ب (x 5000) 95
شکل ‏4‑32 تصویر SEM از سطح شكست کامپوزیت رزین فنولیك/ الیاف کربن با 1% وزنی گرافن با بزرگ نمایی های الف x)3000)، ب (x14700)، ج (x5000) و د (x5000) 96
شکل ‏4‑33 تصویر SEM از سطح شكست کامپوزیت رزین فنولیك/ الیاف کربن با 2% وزنی گرافن با بزرگ نمایی الف و ب (x5000) 97
شکل ‏4‑34 تصویر SEM از سطح شكست کامپوزیت رزین فنولیك/ الیاف کربن همراه با 3% وزنی گرافن با بزرگ نمایی الف x)3000) و ب (x5000) 98
شکل ‏4‑35 تصویر SEM از کامپوزیت کربن/کربن بدون نانو با بزرگ نمایی x1000. 99
شکل ‏4‑36 تصویر SEM از كامپوزیت كربن/كربن با 5/0% وزنی گرافن با بزرگ نمایی x1000. 99
شكل ‏4‑37 تصویر SEM از كامپوزیت كربن/كربن با 1% وزنی گرافن با بزرگنمایی x2000. 100
شكل ‏4‑38 تصویر SEM از كامپوزیت كربن/كربن با 2% وزنی گرافن با بزرگنمایی x1000. 100
شكل ‏4‑39 تصویر SEM ازكامپوزیت كربن/كربن با 3% وزنی گرافن با بزرگنمایی x1000. 101
شكل ‏4‑40 تصویر رزین فنولیك خالص كربنیزه شده 101
شكل ‏4‑41 تصویر رزین فنولیك كربنیزه شده حاوی 1% وزنی گرافن. 102
شكل ‏4‑42 طیف FTIR رزین فنولیك خالص پخت شده و پخت نشده 103
شکل ‏4‑43 شماتیک واکنش بین صفحات گرافن اکساید و رزین فنولیک… 104
شكل ‏4‑44 طیف FTIR رزین فنولیك پخت شده خالص و دارای 1% وزنی گرافن. 104
شکل ‏4‑45 مقایسه پیک FTIR ناحیه استری رزین فنولیك پخت شده خالص و دارای 1% وزنی گرافن. 105
7. 106
شکل ‏4‑47 نمودار TGA رزین فنولیک خالص و رزین فنولیک حاوی درصدهای مختلف گرافن. 108
شکل ‏4‑48 نمودار DTG رزین فنولیک خالص و رزین فنولیک حاوی درصدهای مختلف گرافن. 108
فهرست جداول
جدول ‏2‑1 مشخصات رزین فنولیک تقویت نشده 15
جدول ‏2‑2 فرمولاسیون نمونه های تهیه شده 31
جدول ‏2‑3 مدول یانگ و استحکام کششی نانوکامپوزیت فنولیک با درصدهای مختلف از گرافن اکساید. 32
جدول ‏2‑4 خواص رزین اپوکسی و نانوکامپوزیت حاصل از آن. 33
جدول ‏2‑5 خواص کششی نانوکامپوزیت های اپوکسی.. 34
جدول ‏2‑6 میزان ذغال گذاری رزین خالص و نانوکامپوزیت رزین فنولیک با درصدهای مختلف از گرافن و نانو الیاف کربن. 44
جدول ‏3‑1 مواد اولیه مورد استفاده در پروژه 51
جدول ‏3‑2 مشخصات رزین فنولیک رزول. 52
جدول ‏3‑3 مشخصات عمومی الیاف کربن. 53
جدول ‏3‑4 مشخصات نانو ذره گرافن. 53
جدول ‏3‑5 تجهیزات و دستگاه ها 54
جدول ‏3‑6 كد گذاری و تركیب درصد نمونه های گرافن/رزول/الیاف کربن. 57
جدول ‏3‑7 كد گذاری و تركیب درصد نمونه های كربنیزه شده گرافن/رزول/الیاف کربن. 57
جدول ‏4‑1 میزان گرانروی رزین فنولیک IL800 اندازه گیری شده توسط ویسکومتر چرخشی.. 66
7) 106
جدول ‏4‑3 خواص حرارتی رزین فنولیک خالص و رزین فنولیک حاوی درصدهای مختلف گرافن. 109

1-6-2- روش MPCA ………………………………. 26

1-6-3- روش الک کردن منطقه ای و محلی………………. 27

1-6-4- نتیجه گیری از بررسی روش ها………………… 27

1-7-دستورالعمل ها و ضوابط در مورد مکان یابی محل دفن مواد زائد جامد………………………………………….. 28

1-7-1-سازمان حفاظت محیط زیستایالات متحده آمریکا 28

1-7-2- معیارها و ضوابط ایالت بریتیش کلمبیا در کشور کانادا 29

1-7-3- معیارها و ضوابط ارائه شده توسطسازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور29

1-7-4- دستورالعمل ارائه شده توسط سازمان حفاظت محیط زیست ایران 30

8-1-تعاریف قانونی و قوانین مربوط به مکان یابی محل دفن پسماند 31

فصل دوم

–پیشینه تحقیق……………………………………. 34

2-1- سوابق داخلی……………………………….. 34

2-2- منابع خارجی:………………………………. 40

فصل سوم

3-1-معرفی منطقه مورد مطالعه 46

3-1-1- موقعیت شهرستان کرج 46

3-1-2- وضعیت آب و هوایی شهرستان کرج 46

3-1-3- ویژگی های جمعیتی شهرستان کرج 46

3-1-4- تعیین منطقه مورد مطالعه 47

3-2-مواد تحقیق 47

3-2-1- سخت افزار 49

3-2-2- نرم افزار 49

3-2-3- داده 50

3-2-3-1- کاربری اراضی و پوشش زمین 50

3-2-3-2- نقشه های رقومیتوپوگرافی1:50000 50

3-2-3-3- نقشه زمین شناسی 51

3-2-3-4- داده هایهواشناسی51

3-2-3-5- مراکز تاریخی و گردشگری 52

3-2-3-6- عمق آب زیرزمینی 52

3-2-3-7- نقشه خاکشناسی 52

3-2-3-8- مدل رقومی زمین( ده متری) 53

3-2-3-9- تصویر ماهواره ای IRS 53

3-2-3-10- زیستگاه های حساس 53

3-3- استانداردسازی فازی 53

3-3-1- استانداردسازی نقشه معیارها ( مشخصه ها) 53

3-3-2- استانداردسازی مشخصه ها بامنطق فازی54

3-4- مکان یابی محل دفن توسط فرایند تحلیل سلسله مراتبی 55

3-4-1- چارچوب مفهومی فرایند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) 55

3-4-2- ایجاد یک ساختار سلسله مراتب 55

3-4-3- مقایسه عناصر تصمیم گیری به صورت مقایسه زوجی 55

3-4-4- محاسبه وزن های اهمیت نسبی معیارها 56

3-4-5- بررسی سازگاری در قضاوت ها 57

3-4-7- روش مقایسه زوجی 58

3-5- وزندهی افزودنی ساده 62

3-6- تعیین حداقل مساحت مورد نیاز برای محل دفن مواد زائد جامد 64

3-6-1- میزان رشد جمعیت 64

3-6-2- تولید سالیانه مواد زائد جامد 64

3-6-3- ارتفاع و شکل محل دفن 65

فصل چهارم

1-4- تدوین معیارها 67

4-1-1- زیستگاه های حساس 67

4-1-2- کاربری و پوشش زمین 67

4-1-3- فاصله از فرودگاه 68

4-1-4- فاصله از قنات ها، چاه ها و چشمه ها 68

4-1-5- فاصله از منابع آب سطحی 68

4-1-6- فاصله از سطح آب زیرزمینی 69

4-1-7- فاصله از شبکه راه ها و راه آهن 69

4-1-8- فاصله از سکونتگاه ها 70

4-1-9- فاصله از خطوط انتقال نیرو 70

4-1-10- فاصله از صنایع و معادن 70

4-1-11- فاصله از مراکز تاریخی و گردشگری 71

4-1-12- فاصله گسل ها 71

4-1-13- آب و هوا 71

4-1-14- سیل خیزی با دوره بازگشت یکصد ساله 72

4-1-15- ویژگی های خاک 72

4-1-16- شیب زمین 73

4-1-17- قابلیت دید 74

4-1-18- جمع بندی معیارها در مکان یابی محل دفن بهداشتی برای شهر کرج 74

4-2- ساختار سلسله مراتبی 100

4-3- نتایج فرایند مکان یابی محل دفن مواد زائد جامد شهری کرج 101

4-3-1- استانداردسازی 101

4-3-2- وزن نسبی هر یک از مشخصه ها 102

4-3-4- تعیین حداقل مساحت مورد نیاز برای محل دفن مواد زائد جامد 105

4-3-5-نقشه مناسبیت و اولویت بندی محل های دفن 106

فصل پنجم

5-1- تدوین معیارهای در مکان یابی محل دفن بهداشتی برای شهر کرج 110

5-2- مکان یابی و تصمیم گیری چندمعیاره 110

5-2-1- استانداردسازی فازی و سامانه اطلاعات جغرافیایی 111

5-2-2- فرایند تحلیل سلسله مراتبی 112

5-3- مدیریت مواد زائد و دفن بهداشتی 112

5-4- خطاهای احتمالی و منابع آن 114

5-5- نتیجه گیری 115

5-6- پیشنهادها 116

منابع مورد استفاده 118

ضمیمه 123

فهرست جدول ها

جدول 1-1- تفاوت های بین تصمیم گیر ی چند هدفی با تصمیم گیری چندشاخصه 6

جدول 1-2-جدول مقایسه مراحل روش مبتنی بر مقدار و روش مبتنی بر گزینه 9

جدول1-3- مشخصات مرکز دفن باغستان 24

جدول 1-4- مشخصات مرکز دفن حلقه دره 24

جدول 1-5- وزن هر کدام از هفت معیار در روش دراستیک. 26

جدول 2-1 معیارهای به کار رفته در تحقیقات و بررسی های انجام شده 44

جدول 3-1- حالات مختلف برای مقایسه زوجی و مقادیر عددی آن 57

جدول 3-2- ماتریس مقایسه زوجی 59

جدول 3-3- انجام مراحل سه گانه برای دست آوردن وزن نسبی برای مثال ذکر شده 60

جدول 3-4- محاسبات مربوط به مرحله اول و دوم برای محاسبه نرخ سازگاری 60

جدول 3-5- رابطه بین تعداد معیارها و شاخص تصادفی بودن 61

جدول 4-1- درصد فراوانی باد در ایستگاه های هواشناسی کرج و کشاورزی کرج 86

جدول 4-2- استاندارد سازی زیر معیارهای فاصله و حریم ها 101

جدول 4-3- استاندارد سازی معیارهای ویژگی های فیزیکی سرزمین، کاربری اراضی، قابلیت دید و زیستگاه های حساس 102

جدول 4-4- وزن نسبی معیارهای اصلی و نرخ سازگاری مقایسه زوجی برای مکان یابی محل دفن پسماند 103

جدول 4-5- وزن نسبی زیر معیارهای ویژگیهای فیزیکی سرزمین و نرخ سازگاری مقایسه زوجی 103

جدول 4-6- وزن نسبی زیر معیارهای قابلیت دید 103

جدول 4-7- وزن نسبی زیر معیارهای فاصله و حریم ها و نرخ سازگاری مقایسه دوطرفه 104

جدول 4-8- وزن نسبی کاربری ها و نرخ سازگاری مقایسه زوجی 104

جدول 4-9- مساحت و امتیاز کسب شده توسط هر یک از مکان های حاصل از فرایند تحلیل سلسله مراتب 106

فهرست شکل ها

شکل 1-1- ورودی و خروجی در تجزیه و تحلیل تصمیم گیری چند معیاره مکانی 8

شکل 1-2 – چارچوب تجزیه و تحلیل تصمیم گیری چندمعیاره مکانی. 9

شکل1-3- سلسله مراتب مربوط به نمونه ای از مکان یابی 13

شکل 1-4- سلسله مراتب مولفه های مدیریت مواد زائد جامد 17

شکل 1-5- روش دفن سطحی 22

شکل1-6- روش دفن سراشیبی 23

شکل1-7- روش دفن ترانشه ای 23

شکل 3-1- موقعیت منطقه مورد مطالعه 48

شکل4-1- نقشه کاربری های موجود و پوشش زمین در محدوده مورد مطالعه 75

شکل 4-2- نقشه دشت های سیلابی در محدوده مورد مطالعه 76

شکل 4-3- نقشه فرودگاه، راه ها و سکونتگاه ها در محدوده مورد مطالعه 77

شکل 4-4- نقشه پراکنش قنات ها، چاه ها و چشمه ها در محدوده مورد مطالعه 78

شکل 4-5- نقشه منابع آب های سطحی در محدوده مورد مطالعه 79

شکل 4-6- نقشه خطوط انتقال نیرو در محدوده مورد مطالعه 80

شکل 4-7- نقشه پراکنش صنایع و معادن در محدوده مورد مطالعه 81

شکل 4-8- نقشه موقعیت گسلهای اصلی و فرعی در محدوده مورد مطالعه 82

شکل 4-9- نقشه دمای حداقل در سردترین ماه های سال در محدوده مورد مطالعه 83

شکل 4-10- نقشه بارندگی در محدوده مورد مطالعه 84

شکل 4-11- گلباد سالانه ایستگاه هواشناسی کرج 85

شکل 4-12- گلباد سالانه ایستگاه هواشناسی کشاورزی کرج 85

شکل 4-13- نقشه جهت شیب زمین در محدوده مورد مطالعه 87

شکل 4-14- نقشه شایستگی برای شیب زمین جهت مکان یابی محل دفن مواد زائد جامد شهر کرج 88

شکل 4-15- نقشه پراکنش مکان های تاریخی و گردشگری در محدوده مورد مطالعه 89

شکل 4-16- نقشه عمق آب زیرزمینی در محدوده مورد مطالعه 90

شکل 4-17- نقشه خاکشناسی در محدوده مورد مطالعه 91

شکل 4-18- نقشه شایستگی نفوذپذیری خاک برای مکان یابی محل دفن مواد زائد جامد شهر کرج 92

شکل 4-19- نقشه شایستگی عمق خاک برای مکان یابی محل دفن مواد زائد جامد شهر کرج 93

شکل 4-20- نقشه شیب زمین در محدوده مورد مطالعه 94

شکل4-21- قابلیت دید از راه ها در محدوده مورد مطالعه 95

شکل 4-22- قابلیت دید از مناطق مسکونی در محدوده مورد مطالعه 96

شکل 4-23- موقعیت منطقه مورد مطالعه بروی تصویر ماهواره ای 97

شکل 4-24- موقعیت منطقه حفاظت شده البرز مرکزی در محدوده مورد مطالعه 98

شکل 4-25- ساختار سلسله مراتبی بکار رفته در مکان یابی محل دفن مواد زائد جامد شهر کرج 100

شکل 4-26- نقشه شایستگی نهایی در محدوده مورد مطالعه 106

2-1-2-4-دستگاه ICP. 23

2-1-2-5-دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) 23

2-1-2-6-دستگاه آنالیز حرارتی (TG/DTA) 23

2-1-3-بررسی اپوکسایش آلکن­ها بوسیله ی سیستم­های کاتالیزوری ناهمگن مولیبدن تثبیت شده بر روی کربن فعال عامل­دار شده 24

2-1-3-1-عامل­دار کردن کربن فعال با گروه کربوکسیلیک اسید. 24

2-1-3-2-عامل­دار کردن کربن فعال با تیونیل کلراید. 24

2-1-3-3-تثبیت لیگاند دی­اتیلن­تری­آمین (dien) بر روی کربن فعال(AC) 25

2-1-3-4-واکنش سالیسیل آلدهید با کربن فعال عامل­دار شده 25

26

(acac) 26

(acac) 27

2-1-4-تهیه اکسنده اوره هیدروژن­پراکسید. 27

2-1-5-اپوکسایش آلکن­ها با ترشیوبوتیل هیدروژن پراکسید با کاتالیزگرAC-dien-MoO₂(acac) ……………. 29

2-1-5-1-اثر نوع حلال. 28

2-1-5-2-اثر نوع اکسنده 28

2-1-5-3-اثر زمان. 29

2-1-5-4-اثر مقدار کاتالیزگر. 29

2-1-5-5-اثر مقدار اکسنده 30

2-1-5-6-اثر مقدار حلال. 30

2-1-5-7-اثر دما 30

2-1-5-8-بازیابی کاتالیزگر ناهمگن مولیبدن در اپوکسایش سیکلواکتن.. 31

(acac) 31

(acac) 31

فصل سوم

3-1-اهمیت و هدف از انجام پژوهش… 33

(acac. 36

3-2-2-آسیله کردن کربن فعال. 36

3-2-3-آمین­دار کردن کربن فعال. 37

(acac) 38

3-2-5-لیگاند باز شیف بر روی بستر کربن فعال. 39

(acac) 40

3-2-7-بررسی مورفولوژی با میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM.. 41

3-2-8-آنالیز عنصری CHN و ICP. 43

3-2-9-آنالیز حرارتی (TG/DTA) 43

3-3-بررسی ویژگی­های کاتالیزوری کاتالیزگرهای ناهمگن تهیه شده و بهینه سازی عوامل موثر در اپوکسایش سیکلواکتن 46

3-3-1-بررسی اثر نوع حلال. 46

3-3-2-بررسی اثر نوع اکسنده 50

3-3-3-بررسی اثر زمان. 52

3-3-4-بررسی اثر مقدار کاتالیزگر. 55

3-3-5-بررسی اثر مقدار اکسنده 57

3-3-6-بررسی اثر مقدار حلال. 60

3-3-7-بررسی اثر دما 62

(acac) در اپوکسایش سیکلواکتن 65

(acac) در اپوکسایش آلکن­های دیگر 67

(acac) 70

3-4-نتیجه گیری.. 72

3-5-آینده نگری.. 74

پیوست.. 75

منابع: 76

فهرست شکل­ها

شکل 1-1: تصویری از کربن فعال پودری،گرانوله و فیبری و کربن نانوتیوب (به ترتیب از چپ به راست). 6

شکل 1-2: تصویر قطعات کربنی منحنی شکل، شامل حلقه­های پنج ضلعی، شش ضلعی، هفت ضلعی.. 7

شکل 1-3: انواع منافذ در کربن فعال. 8

شکل 1-4: مکانیسم شلدون در اپوکسایش آلکن­ها 10

شکل 1-5: مکانیسم شارپلس در اپوکسایش آلکن­ها 11

شکل 1-6: چرخه کاتالیزوری جابه جا شدن اکسیژن به اولفین­ها با اکسنده ترشیوبوتیل هیدروژن پراکسید و کاتالیزگر مولیبدن 12

شکل 1-7: مراحل آماده سازی کاتالیزگر Mo-APTS-A. 14

شکل 1-8: شمای سنتزی کاتالیزگر L1@ACox- MnII 15

@ACox- MnII 16

(acac)@DAB-MWCNT]. 17

شکل 1-12: تثبیت کمپلکسی از مس روی سطح کربن فعال اصلاح شده 19

شکل 1-13: تثبیت کمپلکسی از نیکل روی سطح کربن فعال اصلاح شده. 19

26

(acac) 34

(acac) 35

شکل 3-3 : طیف FT-IR کربن فعال آسیل کلرایددار شده. 37

شکل 3-4 : طیف FT-IR کربن فعال عامل­دار شده با دی­اتیلن تری­آمین. 38

(acac). 39

شکل 3-6 : طیف FT-IR مربوط به AC-Schiff-base. 40

(acac. 41

شکل 3-8: SEM کربن فعال با بزرگنمایی­های 50 و100. 42

(acac) با بزرگنمایی­های 50 و 100. 42

شکل 3-10: نمودار تجزیه حرارتی کربن فعال. 44

(acac) 45

(acac) 45

(acac) 46

(acac. 48

(acac. 49

(acac) 51

(acac. 52

(acac. 53

(acac. 54

(acac) در اپوکسایش 5/0 میلی­مول سیکلواکتن در 1 میلی­لیتر حلال با 4/1 میلی­مول اکسنده TBHP در دمای جوش حلال طی 30 دقیقه. 56

(acac) در اپوکسایش 5/0 میلی­مول سیکلواکتن در 1 میلی­لیتر حلال با 4/1 میلی­مول اکسنده TBHP در دمای جوش حلال طی 30 دقیقه. 57

(acac) طی30 دقیقه. 58

(acacطی 30 دقیقه. 59

(acac) طی30 دقیقه. 61

(acac) طی30 دقیقه. 62

(acac) طی30 دقیقه. 63

شکل 3-27: بررسی اثر دما در اپوکسایش کاتالیزوری 5/0 میلی­مول سیکلواکتن با 12/1 میل­مول TBHP به­عنوان اکسنده در 1میلی­لیتر حلال تتراکلریدکربن با 20 میلی­گرم کاتالیزور AC-Schiff-base-MoO2(acac) طی30 دقیقه. 64

(acac) بازیابی شده در اپوکسایش کاتالیزوری 5/0 میلی­مول سیکلواکتن با 12/1 میلی­مول TBHP به عنوان اکسنده در 1 میلی­لیتر حلال تتراکلریدکربن در دمای جوش حلال در 30 دقیقه. 66

(acac) بازیابی شده در اپوکسایش کاتالیزوری 5/0 میلی مول سیکلواکتن با 12/1 میلی­مول TBHP به عنوان اکسنده در 1 میلی­لیتر حلال تتراکلریدکربن در دمای جوش حلال در 30 دقیقه. 67

(acac) 71

فهرست جدول­ها

جدول2-1: مشخصات دستگاه کروماتوگرافی گازی ………………………………………………………………………………………………………23

جدول3-1: بررسی اثر نوع حلال در اپوکسایش 5/0 میلی­مول سیکلو­اکتن در 1 میلی­لیتر حلال با 4/1 میلی­مول اکسنده TBHP در دمای جوش حلال طی 45 دقیقه با 25 میلی­گرم کاتالیزگر AC-dien-MoO₂(acac)………………….49

(acac) 49

(acac). 50

(acac). 51

(acac). 53

(acac). 54

(acac) در اپوکسایش 5/0 میلی­مول سیکلواکتن در 1 میلی­لیتر حلال با 4/1 میلی­مول اکسنده TBHP در دمای جوش حلال طی 30 دقیقه. 55

(acac) در اپوکسایش 5/0 میلی­مول سیکلواکتن در 1 میلی­لیتر حلال با 4/1 میلی مول اکسنده TBHP در دمای جوش حلال طی 30 دقیقه. 56

(acac) طی30 دقیقه. 58

(acac) طی30 دقیقه. 59

(acac) طی30 دقیقه. 61

1-8 استراتژی های تکنولوژیکی به منظور کاهش فوران ……………………………………………………………………………………………11

1-9 استراتژیکی پیشگیری …………………………………………………………………………………………………………………………………….12

1-9-1 تغییر در پارامتر های فرآیند ………………………………………………………………………………………………………………………..12

1-9-2 تغییر در فرمولاسیون …………………………………………………………………………………………………………………………………13

1-9-3 حذف یا جایگزینی اجزا ……………………………………………………………………………………………………………………………13

1-9-4 افزودن ترکیبات ………………………………………………………………………………………………………………………………………..13

1-10 استراتژی های پس از فراوری……………………………………………………………………………………………………………………….13

1-10-1 استراتژی های حذف ………………………………………………………………………………………………………………………………14

1-10-2 پختن در ظروف در باز ……………………………………………………………………………………………………………………………14

1-10-3 حذف فیزیکی ………………………………………………………………………………………………………………………………………..14

1-10-4اشعه یونیزه کننده …………………………………………………………………………………………………………………………………….15

1-11 گزینه های کنترل…………………………………………………………………………………………………………………………………………15

1-12 قانون گذاری………………………………………………………………………………………………………………………………………………16

1-13 مروری بر تحقیقات گذشته …………………………………………………………………………………………………………………………16

فصل دوم :ریز استخراج فاز جامد با استفاده از جاذب پلیمری قالب مولکولی ………………………………………………. .19

مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 20

2-1 استخراج ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 20

2-1-1 خصوصیات حلال ……………………………………………………………………………………………………………………………….. 21

2-2 استخراج با حلال …………………………………………………………………………………………………………………………………….. 22

2-3 استخراج با فاز جامد(SPE) …………………………………………………………………………………………………………………….. 22

2-4 ریز استخراج با فاز جامد(SPME) …………………………………………………………………………………………………………… 23

2-4-1 مزایای میکرو استخراج با فاز جامد ……………………………………………………………………………………………………….. 24

2-4-2 پارامترهای بهینه سازی کردن میکرو استخراج با فاز جامد ………………………………………………………………………… 25

2-4-3 عوامل موثر بر مقدار ماده ی جذب شده ………………………………………………………………………………………………… 26

2-4-4 انواع روش های نمونه برداری ………………………………………………………………………………………………………………. 26

2-4-5 انتخاب روش استخراج ………………………………………………………………………………………………………………………… 27

2-4-6 معایب میکرو استخراج با فاز جامد …………………………………………………………………………………………………………. 27

2-4-7 انواع فایبرها ……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 27

2-4-8 انواع روش های هم زدن در میکرو استخراج با فاز جامد ………………………………………………………………………….. 29

2-4-9 عوامل موثر بر میکرو استخراج با فاز جامد ……………………………………………………………………………………………. 30

2-4-10 کاربردهای میکرو استخراج با فاز جامد ………………………………………………………………………………………………. 30

2-5 سرنگ SPME ……………………………………………………………………………………………………………………………………. 31

2-6 مروری بر تحقیقات گذشته SPME ………………………………………………………………………………………………………… 32

2-7 انواع فازهای جامد ………………………………………………………………………………………………………………………………….. 34

2-7-1 کربن(گرافیت) ……………………………………………………………………………………………………………………………………. 35

2-7-2 سیلیکاژل …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 35

2-7-3 جاذب پلیمری ……………………………………………………………………………………………………………………………………. 36

2-8 آشنایی با پلیمر و پایمریزاسیون ………………………………………………………………………………………………………………. 36

2-8-1 پلیمر چیست؟ …………………………………………………………………………………………………………………………………… 36

2-8-2 انواع پلیمر ساختاری ……………………………………………………………………………………………………………………………. 36

2-8-3 بسپارها از نظر اثر پذیری در برابر حرارت به دو دسته تقسیم می شوند ……………………………………………………….. 36

2-8-4 انواع پلیمرها بر اساس منبع تهیه ……………………………………………………………………………………………………………. 37

2-8-5 انواع روش های پلیمریزاسیون ………………………………………………………………………………………………………………. 37

2-8-5-1 پلیمریزاسیون افزایشی ……………………………………………………………………………………………………………………….. 37

2-8-5-2 پلیمریزاسیون تراکمی ………………………………………………………………………………………………………………………. 37

2-9 پلیمرهای قالب مولکولی ………………………………………………………………………………………………………………………….. 37

2-9-1 مزایای پلیمرهای قالب مولکولی ………………………………………………………………………………………………………………. 39

2-9-2 عوامل سازنده یک پلیمر قالب مولکولی …………………………………………………………………………………………………. 39

2-9-2-1 مونومر عاملی …………………………………………………………………………………………………………………………………. 41

2-9-2-2 مولکول هدف(قالب) ……………………………………………………………………………………………………………………….. 43

2-9-2-3 عامل اتصال عرضی ………………………………………………………………………………………………………………………… 43

2-9-2-4 حلال ……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 44

2-9-2-5 آغازگر ………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 45

2-9-3 انواع پلیمرهای قالب مولکولی ……………………………………………………………………………………………………………… 46

2-10 پلیمر قالب مولکولی کووالانسی ………………………………………………………………………………………………………………. 46

2-10-1 مزایای پلیمرهای قالب مولکولی کووالانسی ………………………………………………………………………………………….. 47

2-10-2 معایب پلیمرهای قالب مولکولی کووالانسی …………………………………………………………………………………………. 47

2-11 پلیمرهای قالب مولکولی نیمه کووالانسی ………………………………………………………………………………………………… 47

2-12 پلیمرهای قالب مولکولی غیر کووالانسی ………………………………………………………………………………………………… 48

2-12-1 مراحل سنتز پلیمر قالب مولکولی ……………………………………………………………………………………………………… 48

2-12-2 دلایلی که از روش غیر کووالانسی بیشتر استفاده می شود ……………………………………………………………………… 48

2-13 روش های تهیه پلیمر قالب مولکولی ……………………………………………………………………………………………………….. 48

2-13-1 پلیمریزاسیون توده ای ………………………………………………………………………………………………………………………… 49

2-13-2 روش پلیمریزاسیون رسوبی ……………………………………………………………………………………………………………….. 49

2-13-3 پلیمریزاسیون با تورم چند مرحله ای ……………………………………………………………………………………………………. 49

2-13-4 پلیمریزاسیون سوسپانسیون …………………………………………………………………………………………………………………. 50

2-13-5 روش پیوند زنی ………………………………………………………………………………………………………………………………… 50

2-14 کاربرد پلیمرهای قالب مولکولی ………………………………………………………………………………………………………………. 50

2-14-1 کاربرد پلیمرهای قالب مولکولی برای ریز استخراج با فاز جامد (SPME) ……………………………………………… 50

2-15-1 کاربرد پلیمرهای قالب مولکولی در حسگرها ………………………………………………………………………………………… 51

2-15-2 کاربرد پلیمرهای قالب مولکولی در غشاء ……………………………………………………………………………………………… 51

2-15-3 کاربرد پلیمرهای قالب مولکولی در کاتالیزگرها ……………………………………………………………………………………… 52

2-15-4 کاربرد پلیمرهای قالب مولکولی در کروماتوگرافی …………………………………………………………………………………. 52

فصل سوم : مطالعات تجربی ………………………………………………………………………………………………………………53

3-1 مواد مصرفی …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 54

3-2 دستگاه وری …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 54

3-2-1 التراسونیک ……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 54

3-2-2 pH متر ……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 54

3-2-3 بن ماری …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 54

3-2-4 کروماتوگرافی گازی GC …………………………………………………………………………………………………………………….. 54

3-2-5 آون ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 55

3-2-6 همزن مغناطیسی(هیتر) ……………………………………………………………………………………………………………………….. 55

3-2-7 سرنگ SPME …………………………………………………………………………………………………………………………………. 55

3-2-8 دستگاه (IR) ……………………………………………………………………………………………………………………………………. 56

3-3 تهیه پلیمر قالب مولکولی …………………………………………………………………………………………………………………………. 56

3-3-1 انتخاب عوامل …………………………………………………………………………………………………………………………………….. 56

3-3-1-1 آنالیت یا نمونه ………………………………………………………………………………………………………………………………. 56

3-3-1-2 مونومر عاملی مناسب ……………………………………………………………………………………………………………………… 56

3-3-1-3 عامل اتصال دهنده عرضی ………………………………………………………………………………………………………………. 57

3-3-1-4 حلال مناسب ………………………………………………………………………………………………………………………………….. 58

3-3-1-5 آغازگر ………………………………………………………………………………………………………………………………………… 58

3-3-2 روش سنتز پلیمر قالب مولکولی ……………………………………………………………………………………………………………. 59

3-4 بهینه سازی شرایط جذب فوران در روش ریز استخراج با پلیمر قالب مولکولی ………………………………………………… 60

3-4-1 تعیین ماکزیمم طول موج جذب ……………………………………………………………………………………………………………. 60

3-4-2 بررسی اثر نمک …………………………………………………………………………………………………………………………………. 60

3-4-3 بررسی اثر زمان ………………………………………………………………………………………………………………………………… 61

3-4-4 تاثیر pH محلول بر جذب پلیمر ……………………………………………………………………………………………………….. 62

3-4-5 تاثیر دما بر جذب پلیمر ……………………………………………………………………………………………………………………… 63

3-4-6 شناسایی فوران توسط دستگاه GC ……………………………………………………………………………………………………….. 63

3-4-6-1 برنامه دمایی دستگاه GC برای فوران ها …………………………………………………………………………………………… 63

فصل چهارم : بحث و نتیجه گیری …………………………………………………………………………………………………………65

4-1 سنتز پلیمر قالب مولکولی و پلیمر شاهد ……………………………………………………………………………………………………. 66

4-1-1 پلیمریزاسیون پلیمر قالب مولکولی ……………………………………………………………………………………………………….. 66

4-1-2 مکانیسم سنتز پلیمر قالب مولکولی ………………………………………………………………………………………………………….68

4-1-3 طیف های FT-IR از پلیمر MIP و NIP ……………………………………………………………………………………………….68

4-2 بهینه سازی شرایط جذب فوران توسط پلیمر قالب مولکولی …………………………………………………………………………. 70

4-2-1 اثر نمک بر جذب فوران ………………………………………………………………………………………………………………………. 70

4-2-2 اثر زمان بر جذب فوران ………………………………………………………………………………………………………………………. 71

4-2-3 اثر دما بر جذب فوران …………………………………………………………………………………………………………………………. 72

4-2-4 اثر pH محلول بر جذب پلیمر ………………………………………………………………………………………………………………. 73

4-2-5 شناسایی فوران توسط دستگاه GC ………………………………………………………………………………………………………… 74

خلاصه …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 75

پیوست………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 76

پیوست 1؛ طیف FT-IR از NIP، در محدوده 400-4000 cm^-1به روش قرص KBr ……………………………………….. 76

پیوست 2؛ طیف FT-IR از MIP، در محدوده 400-4000 cm^-1به روش قرص KBr ……………………………………….. 77

پیوست 3؛ طیف GC برای محلول 10 PPM فوران ………………………………………………………………………………………….. 78

پیوست 4؛ طیف GC برای محلول 40 PPM فوران ………………………………………………………………………………………….. 79

پیوست 5؛ طیف GC برای محلول 100 PPM فوران …………………………………………………………………………………………. 80

پیوست 6؛تصویر TEM از NIP،…………………………………………………………………………………………………………………………81

پیوست7؛تصویرTEMازMIP،………………………………………………………………………………………………………………..82

منابع ……………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………… 83

چکیده انگلیسی………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 88

فهرست اشکال

عنوان صفحه

(1_1)مکانیسم تشکیل فوران……………………………………………………………………………………………………………………………… 11

• مراحل استخراج فاز جامد ………………………………………………………………………………………………………………… 23

• نمودار پیشرفت میکرو استخراج با فاز جامد از سال 2000 …………………………………………………………………. 24

• انواع روش های نمونه برداری در میکرو استخراج با فاز جامد A)نمونه برداری به صورت مستقیم B)از فضای فوقانی …………………………………………………………………………………………………………………………………………. 27

• نمایش پوشش های پلیمری بر اساس قطبیت …………………………………………………………………………………….. 29

• سرنگ SPME ……………………………………………………………………………………………………………………………. 31

• تصویر کلی از پلیمریزاسیون فالب مولکولی ……………………………………………………………………………………….. 41

• مونومرهای رایج برای تهیه پلیمرهای قالب مولکولی …………………………………………………………………………… 42

• ساختار شیمیایی اتصال دهنده های عرضی استفاده شده در سنتز پلیمرهای قالب مولکولی ……………………….. 44

• آغازگرهای رایج مورد استفاده در سنتز پلیمرهای قالب مولکولی ……………………………………………………………. 46

• طرح شماتیک سنتز پلیمر قالب مولکولی کووالانسی …………………………………………………………………………… 47

• پلیمرهای قالب مولکولی در غشاء ……………………………………………………………………………………………………… 51

• ساختار مولکول نمونه ……………………………………………………………………………………………………………………. 57

• ساختار مونومر عاملی متاکریلیک اسید ……………………………………………………………………………………………….. 57

• ساختار اتصال دهنده عرضی اتیلن گلیکول دی متاکریلات ……………………………………………………………………. 58

• ساختار حلال مورد استفاده در این سنتز …………………………………………………………………………………………… 59

• ساختار آغازگر مورد استفاده در این سنتز ………………………………………………………………………………………….. 59

• مرحله آغاز پلیمریزاسیون افزایشی رادیکال آزاد MAA با استفاده از آغازگر AIBN ………………………………. 67

• مرحله انتشار پلیمریزاسیون افزایشی رادیکال آزاد MAA ……………………………………………………………………… 67

• مکانیسم پایان پلیمریزاسیون افزایشی رادیکال آزاد MAA به روش ترکیبی ……………………………………………. 68

• مکانیسم پایان پلیمریزاسیون افزایشی رادیکال آزاد MAA به روش تسهیم نامتناسب ………………………………. 68

• طیف FT-IR ………………………………………………………………………………………………………………………………….. 69

فهرست جداول

عنوان صفحه

مروری بر تحقیقات گذشته در زمینه اندازه گیری فوران……………………………………………………………………………………………..16

پوشش های فایبری همراه با ضخامت و کاربرد …………………………………………………………………………………………………………… 29

• انواع فازهای پیوندی …………………………………………………………………………………………………………………………………… 36

(3-1) بررسی اثر نمک بر جذب پلیمر قالب مولکولی …………………………………………………………………………………………….. 61

(3-2) بررسی اثر زمان بر جذب پلیمر قالب مولکولی …………………………………………………………………………………………….. 62

(3-3) بررسی اثر pH روی جذب ………………………………………………………………………………………………………………………….. 63

(3-4) بررسی اثر دما روی جذب ……………………………………………………………………………………………………………………………. 63

(3-5) برنامه دمایی دستگاه GC …………………………………………………………………………………………………………………………….. 63

(3-6) داده های دستگاه GC برای فوران ……………………………………………………………………………………………………………….. 64

(4-1) درصد استخراج فوران بر اساس نمک …………………………………………………………………………………………………………… 71

(4-2) درصد استخراج فوران بر اساس زمان …………………………………………………………………………………………………………….. 72

(4-3) میزان استخراج پلیمر در گستره دما ………………………………………………………………………………………………………………. 72

• میزان استخراج پلیمر در pH=4-8 ……………………………………………………………………………………………………………… 73

• داده های دستگاه GC برای فوران ……………………………………………………………………………………………………………….. 74

فهرست منحنی ها

عنوان صفحه

(4-1) درصد استخراج فوران بر اساس نمک ………………………………………………………………………………………………… 71

2-5. جذب سورفکتانت­های یونی.. 54

2-6. ساختار کف… 55

2-7. مروری بر تاریخچه پیشرفت فرآیند و کارهای انجام شده پیشین.. 58

فصل3 : شرح طراحی سامانه جداسازی جزء به جزء با کف و مراحل آزمایشگاهی.. 64

3-1. طراحی سامانه. 65

3-2. مواد اولیه مورد نیاز. 67

3-3. تجهیزات آزمایشگاهی و دستگاه­های آنالیز. 70

3-4. روش انجام آزمایش… 71

3-4-1. پیش تصفیه اسید فسفریک تر. 71

3-4-2. روش انجام آزمایش جداسازی جزء به جزء با کف… 72

3-4-3. پارامترهای مهم در ارزیابی فرآیند. 74

فصل4 : بررسی نتایج آزمایشگاهی.. 76

4-1. مقدمه. 77

4-2. نتایج حاصل از خالص سازی اولیه اسید فسفریک… 77

4-3. نتایج حاصل از آزمایشات جداسازی جزء به جزء با کف… 78

4-3-1. تأثیر غلظت سورفکتانت روی کشش سطحی محلول. 79

4-3-2. تأثیر سرعت هوای ورودی روی عمکرد سیستم. 80

4-3-3. تأثیر غلظت سورفکتانت روی عملکرد سیستم. 88

4-3-4. تأثیر زمان بر روی پارامترهای عملکردی سیستم. 90

4-3-5. انتخاب پذیری سورفکتانت­ها نسبت به هر فلز. 92

4-3-6. تأثیر نوع سورفکتانت بر روی فرآیند. 94

4-3-7. نتایج آزمایشهای دو مرحله­ای برای سورفکتانتهای SDS و SFD.. 96

4-3-8. تأثیر غلظت سورفکتانت و سرعت هوای ورودی بر روی اندازه حباب­ها 97

فصل5 : نتیجه گیری و پیشنهادها 103

5-1. نتیجه گیری نهایی.. 104

5-2. مقایسه با کارهای انجام شده پیشین.. 106

5-3. پیشنهادها 108

فصل6 : منابع و مراجع. 109

شکل1-1. ساختار شیمیایی اسید فسفریک… 2

شکل1-2. کاربردهای اسید فسفریک [1] 7

شکل2-1. طبقه بندی روش­های جداسازی به وسیله جذب روی حباب [57] 38

شکل2-2. شکل شماتیک نحوه عملکرد فرآیند جزء به جزء کردن کف… 40

شکل2-3. شماتیک یک حباب بالارونده در ستون کف [61] 40

شکل2-4. تأثیر پارامترهای مختلف در زمان تولید و پایداری کف [56] 42

شکل2-5. نمایی از ساده ترین واحد فرآیند جداسازی جزء به جزء با کف [59] 43

شکل2-6. جداسازی جزء یه جزء با کف در حالت ساده، الف) نیمه پیوسته، ب) پیوسته [55] 44

شکل2-7. حالت­های مختلف جریان پیوسته، الف) حالت عریان سازی، ب) حالت غنی سازی، پ) حالت ترکیبی [55] 44

شکل2-8. نمایی از حضور سورفکتانت­ها در توده مایع و سطح مشترک گاز- مایع [60]. 49

شکل2-9. نمودار فرضی کشش سطحی بر حسب غلظت سورفکتانت در محلول [55] 50

شکل2-10. نمایی از دولایه الکتریکی در اطراف حباب گاز در یک محلول آبی حاوی سورفکتانت یونی [60] 54

شکل2-11. ساختار سه بعدی کف [69] 56

شکل2-12. تصویر Cyro-SEM از Plateau borders [71] 56

شکل2-13. الف) ساختار کف خشک به دست آمده از آزمایش، ب) ساختار کف خشک حاصل از شبیه سازی کامپیوتری، پ) ساختار کف خیس به دست آمده از آزمایشات، ت) ساختار کف خیس به دست آمده از شبیه سازی کامپیوتری [70]. 57

شکل2-14. بالا کشیده شدن مایع از درون کف با گذشت زمان [60] 58

شکل3-1. شکل شماتیک سامانه کاربردی در فرآیند جداسازی جزء به جزء با کف… 66

شکل3-2. تصویر سامانه کاربردی در فرآیند جداسازی جزء به جزء با کف، 1) کمپرسور هوا، 2) روتامتر، 3) اسپارگر، 4) محل­های نمونه برداری یا ورود خوراک، 5) ستون کف، 6) ظرف جمع آوری کف… 67

شکل3-3. ساختار SDS. 68

شکل3-4. ساختار شیمیایی KEN10، n=10. 69

شکل3-5. ساختار شیمیایی SFD.. 70

شکل3-6. شماتیک فرآیند استخراج به عنوان مرحله پیش تصفیه اسید فسفریک… 72

شکل3-7. تصویر سامانه در حین انجام فرآیند. 73

شکل4-1. نمودار کشش سطحی محلول خوراک بر حسب غلظت سورفکتانت KEN10. 79

شکل4-2. نمودار کشش سطحی محلول خوراک بر حسب غلظت سورفکتانت SDS. 79

شکل4-3. نمودار کشش سطحی محلول خوراک بر حسب غلظت سورفکتانت SFD.. 80

شکل4-4. تأثیر سرعت هوا روی مقدار جزء مایع در کف برای سورفکتانت KEN10. 81

شکل4-5. تأثیر سرعت هوا روی درصد حذف فلزات برای سورفکتانت KEN10. 81

شکل4-6. تأثیر سرعت هوا روی نسبت غنی سازی برای سورفکتانت KEN10. 82

از دست رفته برای سورفکتانت KEN10. 82

شکل4-8. تأثیر سرعت هوا روی مقدار جزء مایع در کف برای سورفکتانت SDS. 83

شکل4-9. تأثیر سرعت هوا روی درصد حذف فلزات برای سورفکتانت SDS. 83

شکل4-10. تأثیر سرعت هوا روی نسبت غنی سازی برای سورفکتانت SDS. 84

از دست رفته برای سورفکتانت SDS. 84

شکل4-12. تأثیر سرعت هوا روی مقدار جزء مایع در کف برای سورفکتانت SFD.. 85

شکل4-13. تأثیر سرعت هوا روی درصد حذف فلزات برای سورفکتانت SFD.. 85

شکل4-14. تأثیر سرعت هوا روی نسبت غنی سازی برای سورفکتانت SFD.. 86

از دست رفته برای سورفکتانت SFD.. 86

شکل4-16. تأثیر غلظت سورفکتانت KEN10 بر روی درصد حذف فلزات، درصد اسید فسفریک از دست رفته و نسبت غنی سازی.. 88

شکل4-17. تأثیر غلظت سورفکتانت SDS بر روی درصد حذف فلزات، درصد اسید فسفریک از دست رفته و نسبت غنی سازی.. 89

شکل4-18. تأثیر غلظت سورفکتانت SFD بر روی درصد حذف فلزات، درصد اسید فسفریک از دست رفته و نسبت غنی سازی.. 89

شکل4-19. تأثیر زمان بر روی حذف فلزات برای سورفکتانت KEN10. 91

شکل4-20. تأثیر زمان بر روی حذف فلزات برای سورفکتانت SDS. 91

شکل4-21. تأثیر زمان بر روی حذف فلزات برای سورفکتانت SFD.. 92

شکل4-22. تغییرات درصد حذف فلزات با تغییر غلظت سورفکتانت KEN10. 93

شکل4-23. تغییرات درصد حذف فلزات با تغییر غلظت سورفکتانت SDS. 93

شکل4-24. تغییرات درصد حذف فلزات با تغییر غلظت سورفکتانت SDS. 94

شکل4-25. مقایسه عملکرد سه سورفکتانت در سرعت هوای ورودی و غلظت بهینه هر کدام. 95

شکل4-26. تصویر سامانه در حین انجام فرآیند. 98

شکل4-27. تصویر بزرگ­نمایی شده کف حاصل در سامانه. 99

شکل4-28. تغییرات سطح ویژه کف با تغییر غلظت سورفکتانت KEN10. 101

شکل4-29. تغییرات سطح ویژه کف با تغییر غلظت سورفکتانت SDS. 101

شکل4-30. تغییرات سطح ویژه کف با تغییر غلظت سورفکتانت SFD.. 102

جدول1-1. خصوصیات فیزیکی اسیدفسفریک [3] 2

جدول1-2. خصوصیات فیزیکی خلوص­های مختلف اسیدفسفریک [7] 4

جدول1-3. آنالیز اسید فسفریک تهیه شده به روش تر برخی از سنگ های معدن در قسمت های مختلف جهان [2]. 13

جدول1-4. تأثیر حضور ناخالصی­ها بر روی فرآیند [12] 15

جدول3-1. خواص فیزیکی اسید فسفریک تر. 68

جدول3-2. خواص فیزیکی SDS. 69

جدول3-3. خواص فیزیکی KEN10. 69

جدول3-4. خواص فیزیکی SFD.. 70

جدول4-1. مشخصات اسیدفسفریک پس از فرآیندهای جذب سطحی و استخراج.. 78

جدول4-2. نتایج آزمایشات دو مرحله­ای برای سورفکتانت­های SDS و SFD.. 96

جدول4-3. مقادیر میانگین شعاع معادل و سطح ویژه برای سورفکتانت KEN10. 99

جدول4-4. مقادیر میانگین شعاع معادل و سطح ویژه برای سورفکتانت SDS. 100

جدول4-5. مقادیر میانگین شعاع معادل و سطح ویژه برای سورفکتانت SFD.. 100

جدول5-1. مقایسه نتایج کارهای انجام شده پیشین با این پروژه 107

چکیده

اسید فسفریك دومین اسید معدنی پر مصرف در دنیا است و به عنوان ماده اولیه در تولید شوینده­ها، محصولات غذایی و دارویی به کار می­رود. بدین لحاظ خالص­سازی اسید فسفریک یکی از نیازهای ضروری صنایع مصرف کننده از آن به شمار می­رود. 95% اسید مصرفی در صنایعی که نیاز به اسید فسفریک خالص دارند به روش حرارتی و تنها 5% آن به روش تر تولید می­شود. اسید تهیه شده به روش حرارتی دارای خلوص بالا بوده ولی هزینه تولید آن بسیار بالا است. با توجه به افزایش سالانه 3/2 تا 5/2% نیاز به اسید فسفریک خالص، کاهش هزینه تولید آن یکی از نیازهای روز صنعت به شمار می­رود. برای خالص سازی اسید فسفریک تولید شده به روش تر، معمولاً روش استخراج برای حذف عمده ناخالصی­ها انجام شده و برای بالا بردن بیشتر خلوص آن از روش­هایی مانند اولترافیلتراسیون، جذب سطحی، کریستالیزاسیون و تبادل یون استفاده می­شود. این روش­ها با معایبی از قبیل سختی انجام فرآیند، هزینه بالای تأمین و نگهداری تجهیزات، هزینه بالای رزین­ و نیاز به احیای آن روبه رو هستند. همچنین فرآیندهای تبادل یون و جذب سطحی در غلظت­های پایین بازده مناسب­تر هستند.

در این پروژه به منظور حذف ناخالصی­های فلزی از اسید فسفریک تر از روش جداسازی جزء به جزء با کف استفاده شده است که روشی جدید برای انجام این فرآیند محسوب می­شود.