نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران
سال بیست و چهارم شماره 1 (پیاپی 39، تابستان 1384)

با هدف غلبه بر مشکلات زیست محیطی ناشی از تجمع پلاستیک های مصنوعی در طبیعت، فعالیت های پژوهشی گسترده ای در زمینه پلیمرهای زیست تخریب پذیر در حال انجام است. بخش عمده ای از این پژوهش ها برروی تولید پلیمرهای زیست تخریب پذیر با استفاده از منابع کربن ارزان قیمت، جداسازی ریزسازواره های جدید با سرعت رشد و تولید بالا و نیز ابداع روش های جدید استخراج با هدف کاهش قیمت تمام شده پلیمر، متمرکز است. در این مقاله علاوه بر معرفی اجمالی انواع پلیمرهای زیست تخریب پذیر، تولید پلیمر پلی هیدروکسی بوتیرات به عنوان مشهورترین عضو گروه پلی هیدروکسی آلکانوآت ها به طور خاص مورد بررسی قرار گرفته است. پس از اشاره به تاریخچه تولید آن، مروری بر انواع ریزسازواره های مولد با استفاده از منابع کربن مختلف در سامانه های پیوسته، ناپیوسته و ناپیوسته خوراک دهی شده صورت گرفته، و سامانه های یاد شده از لحاظ بهره دهی تولید و نقاط ضعف مقایسه شده اند. همچنین انواع روش های موجود برای جداسازی پلیمر معرفی و محدودیت های هر یک به طور جداگانه بیان شده است.

کشور ایران دارای ذخایر زغال سنگ فراوانی است. خواص فیزیکی و شیمیایی به ویژه خاصیت پلاستومتری بسیاری از زغال های ایرانی، به گونه ای است که می تواند در صنایع متالورژی به عنوان زغال کک شونده به کار گرفته شود. از معایب این زغال ها بالا بودن درصد گوگرد موجود در آن به عنوان یک عنصر آلاینده و مضر، است.
در این تحقیق، زغال سنگ طبس از زغال های پرگوگرد ایرانی با استخراج به وسیله محلول های سود، متانول/آب و متانول/سود، در یک راکتور ناپیوسته گوگردزدایی شده و تاثیر غلظت سود و متانول، اندازه ی ذره ها، دمای واکنش و زمان واکنش بر خواص پلاستومتری، درصد بازیافت و جداسازی خاکستر و گوگرد زغال بررسی شده است. بسته به شرایط گوگردزدایی، میزان کاهش گوگرد کل، پیریتی و آلی و خاکستر متفاوت بوده، خواص پلاستومتری و درصد بازیافت زغال تابع این شرایط است. همچنین سینتیک اکسایش گوگرد پیریتی برای زغال سنگ طبس با محلول سود بررسی شده و سرعت واکنش با مدل واکنشی پیوسته مطابقت دارد که نسبت به گوگرد پیریتی از درجه دوم است.

روغن مستعمل را می توان به روش استخراج با حلال قطبی بازیابی کرد. برای این منظور باید از حلالی استفاده کرد که روغن پایه موجود در روغن مستعمل را در خود حل کند و از طرفی ناخالصی ها و مواد تجزیه شده و غیر قابل استفاده موجود در آن را به صورت لجن جدا کند. برای این کار از دو دسته حلال های قطبی یعنی الکل ها و کتون ها استفاده شده است و قدرت جدا سازی هر کدام از آنها در مقایسه با یکدیگر و در دماهای متفاوت بررسی شده است. برای این منظور از روغن مستعمل نمونه موجود در تعمیرگاه های ایران که در حال حاضر برای کارخانه های بازیافت روغن پایه به روش اسید شویی فرستاده می شود، استفاده شده است. حلال های مورد استفاده شامل اتانول، 1 پروپانول، 1 بوتانول، بوتانون و هگزان نرمال است، که قدرت جداسازی هرکدام از آنها در دمای محیط و دمای 50 درجه سانتی گراد و برای نسبت های متفاوت از حلال به روغن مستعمل بررسی شده است. هم چنین برای 1 بوتانول و بوتانون منحنی ته نشینی در نسبت های متفاوت از حلال به روغن مستعمل رسم شده است. نتیجه های حاصل از این آزمایش نشان داده که 1 بوتانول در دمای محیط و با نسبت 3 به 1 از حلال به روغن مستعمل دارای بیشترین بازده جداسازی است، ولی به دلیل استفاده از حلال قطبی، یک پایداری الکتریکی در محیط استخراج به وجود می آید که باعث کند شدن سرعت ته نشینی ناخالصی ها می شود. این امر باعث اختلال در کاربردی کردن این روش به شکل عملی می شود. برای رفع این مشکل از ماده افزودنی پتاسیم هیدروکسید با غلظت های 1، 3 و 4 گرم در لیتر استفاده شد که به بر هم زدن این پایداری الکتریکی و تشکیل ذره هایی با اندازه و وزن قابل ته نشینی کمک می کند. با توجه به نتیجه های به دست آمده بهترین غلظت 3 گرم در لیتر است.

در این مقاله قسمت سنتز واحد اوره (بخش فشار بالا) با استفاده از ترکیب نرم افزارهای برنامه نویسی و فرایندی شبیه سازی شده است. معادله دوگانه ویلسون-گاز ایده آل با تصحیح اعمال شده بر ضریب های دوتایی به عنوان معادله حالت استفاده شده است که نتیجه های خوبی را برای کل فرایند، به جز کمپرسور به همراه دارد. در شبیه سازی کمپرسور از معادله حالت (PR (Peng-Robinson استفاده شده است. واحد های موجود در فرایند سنتز به غیر از راکتور با استفاده از مدول های استاندارد موجود در کتابخانه HYSYS شبیه سازی شده است. راکتور غیر ایده آل موجود در این فرایند با استفاده از مدل راکتورهای به طور کامل مخلوط شونده پشت سر هم شبیه سازی شده است. رابطه ثابت تعادل با دما در مورد واکنش تعادلی آمونیم کربامات با در نظر گرفتن ترکیب گاز خروجی راکتور موجود و داده های موجود در مراجع تصحیح شده است. مقایسه نتیجه های شبیه سازی قسمت های متفاوت با نتیجه های عملیاتی واحد اوره صنعتی تطابق خوبی را نشان می دهد.

فازهای(M2 Ga6 Te10 (M: Li، Na به طور مستقیم از واکنش عنصرها به شکل تک بلور و ریز بلور سیاه رنگ و هموژن به دست آمدند. طبق آزمایش های تعیین ساختار بلوری، هر دو ترکیب در گروه فضایی R32 شماره 155 (Z=2) متبلور می شوند و پارامترهای شبکه آنها (c=1759.0 (4) pm، c=1436.9 (2 برای Li2 Ga6 Te10 در K T= 180 و c=1776.1 (4) pm pm، a=1485.0 (1) برای Na2 Ga4 Te10 در K T=290 است. ساختار آنها انباشته چهاروجهی (tetrahedral close packing) از یون های Te2-، مشابه ترتیب اتم های Mn در بتا منگنز، شناسایی شد. درحالی که یون های Ga 3+ به طور منظم در 12 درصد از حفره های چهاروجهی (tetrahedral holes) پراکنده شده اند، یون های M +تمامی حفره شبه منشور (متاپریسم ها، metaprisms) را اشغال می کنند. یون های بسیار کوچک Li+ مکان های خارج از مرکز (off- center) در متاپریسم ها را اشغال می کنند. مکان های به شدت خارج از مرکز (strongest off-centering) فقط بر اساس یک مدل شکافت (split model) قابل بررسی هستند.

فازهای(M2Ga6Te10 (M: Li،Na در گروه فضایی R32 (شماره Z=2،155) متبلور می شوند و پارامترهای شبکه ی آنها (2)9/1436 (a=1463.9 (2 و c=1759.0 (4)m pm برای Li2 Ga6 Te10 در T=180K و(a=1485.0 (1 c=1776.1 (4) pm برای Na2 Ga6 Te10 در T=290K است. ساختارهای بلوری هر دو ماده بر اساس Mn، مشابه انباشته اوتکتیک متشکل از 20 اتم -Te در یک سلول شبه مکعب هستند که 12 درصد از حفره های چهاروجهی به وسیله ی Ga3+ پر شده و Li+/Na+ در همه حفره های متاپریسم قرار گرفته اند. سلول واحد در شبه مکعب (Z=2 برای M2Ga6Te10) محتوی 100 حفره چهاوجهی و 4 حفره متاپریسم است. فرض اولیه که ممکن باشد Li+ در Li2 Ga6 Te10 و Na+ در Na2 Ga6 Te10 بخشی از حفره های چهاروجهی را بدون نظم ویژه و به روش اتفاقی پرکنند (مشابه یون های بسیار متحرک Ag+ در رسانای یونی 5I 4a-RbAg)، تایید نشد. در عوض یون های Li+/Na+ مکان هایی را که مربوط به یون های غیر متحرک Rb+ در I5 a-RbAg4 هستند را اشغال می کنند. اندازه گیری های MAS-NMR و به ویژه NMR چند کوانتومی (multiple quantum NMR)امکان تشخیص دو موضع متفاوت بلورشناسی M + به وسیله ی سیگنال های تفکیک شده 7Li و 23Na را دادند. تشخیص درست سیگنال های NMR مشاهده شده، با اندازه گیری نمونه هایی که در آنها بخشی از یون های +Li به وسیله ی کاتیون های بزرگ تر (Sn2+، Pb2+) جایگزین شده بودند، تایید شد.

در این پژوهش، رفتار کاتالیست 5ZSM- و موردنیت در زمینه تبدیل کاتالیستی MTBE در دمای اتاق، از دیدگاه تولید فراورده هایی با تجزیه بیولوژیک بهتر در آب های زیرزمینی مورد بررسی قرار گرفت. بررسی فراورده های حاصل از آبکافت با استفاده از دستگاه کروماتوگراف گازی مجهز به آشکارساز یونش شعله ای(GC/FID) انجام شد. نتیجه ها گویای آن است که کاتالیست های اسیدی 5ZSM- از قابلیت آبکافت MTBE برخوردار بوده و می توان از آنها، در زمینه اصلاح در محل (in-situ) و همچنین به عنوان مانع واکنش گر کاتالیستی نفوذ پذیرPermeable Reactive Barriers (PRBs) در اطراف چاه ها و مخازن دارای نشتی استفاده کرد. این کاتالیست نه تنها به عنوان جاذب سطحی MTBE و فراورده های حاصل از آبکافت عمل می کند، بلکه به نحو موثری آبکافت MTBE به مواد با تجزیه بیولوژیک بهتر مانند ترشیری بوتیل الکل (TBA)، متانول (meoh) والکن ها را تسهیل می کند که به وسیله ی سویه های میکروبی معمولی هم قابل تجزیه بیولوژیک هستند.کاتالیست اسیدی موردنیت از نظر جذب سطحی و آبکافت MTBE به طور کامل بی اثر بود.

در تحقیق حاضر، ژل سیترات- نیترات به منظور تهیه فریت نیکل (NiFe2 O4) از آهن (III) نیترات، نیکل نیترات و سیتریک اسید به وسیله فرایند سل ژل خود احتراقی آماده شده است. تجزیه حرارتی فرایند، به وسیله روش های DTA/TGA و XRD مورد بررسی قرار گرفته است. نتیجه های حاصل نشان می دهد که ژل نیترات سیترات رفتار خود احتراقی از خود نشان می دهد. هم چنین بعد از احتراق و کلسینه شدن در دمای 1000 درجه سانتی گراد به مدت 1 ساعت، فریت نیکل (NiFe2 O4) با ابعاد نانومتر با ساختار بلوری مکعبی تولید می شود. میانگین اندازه دانه ها با استفاده از XRD و هم چنین تصاویر SEM حدود زیر 100 نانومتر را نشان می دهد.