1-11-2 رنگ‌های بازی یا کاتیونی………………………………. 16
1-11-3 رنگ‌های خنثی………………………………………….. 17
1-12   ایزوترم‌های جذب…………………………………………. 18
1-12-1 ایزوترم فرندلیچ…………………………………………… 18
1-12-2 مدل‌ایزوترم لانگمیر……………………………………… 19
1-12-3 مدل‌ایزوترم BET………………………………………….
1-12-4 مدل‌ایزوترم دوبین-رادوشکویچ…………………………. 21
1-12-5 ایزوترم تمکین……………………………………………. 22
1-12-6 مدل‌ایزوترم توس………………………………………… 22
1-12-7 مدل‌ایزوترم سیپز………………………………………… 22
1-12-7 رادکه-پراودنیتز…………………………………………….23
1-13   تخمین پارامترهای‌ایزوترم جذب با استفاده از خطی‌سازی…23
1-14   تصـفیـه آب………………………………………………. 24
1-15   جذب سطحی…………………………………………. 24
1-16   کاربرد‌های فرآیند جذب سطحی در صنعت تصفیه آب….26
1-17   اهداف تحقیق…………………………………………… 27
فصل دوم: مروری بر سوابق مطالعاتی و پژوهشی…………. 29
2-1  مروری بر تحقیقات انجام شده در حذف آلاینده، بخصوص رنگ‌ها از محیط‌های آبی….29
2-2 انواع جاذب‌ها……………………………………………….. 30
2-2-1   استفاده از جاذب‌های سنتزی………………………… 30
2-2-2   استفاده از جاذب‌های طبیعی………………………… 31
2-3  حذف رنگ‌های کاتیونی و آنیونی………………………… 32
2-4  روش‌های تبدیل مواد به جاذب کربنی…………………… 34
2-5 نانوبیوکامپوزیت سلولز باکتریایی/سیلیکا جایگزین سلولزهای گیاهی….38
2-6 استفاده از جاذب‌های گیاهی و ارزان قیمت به جای جاذب‌های گران……39
فصل سوم: مواد و روش‌ها……………………………………… 41
3-1 جاذب به کار رفته برای جذب در‌این تحقیق………………. 41
3-2 ترکیبات شیمیایی………………………………………….. 42
3-3 فرمول شیمیایی آلاینده‌ی رنگی به کار رفته…………….. 42
3-4 شکل مولکولی……………………………………………… 43
3-5  نانو فیبر سلولز…………………………………………….. 43
3-6 شرایط آزمایشگاه……………………………………………. 45
3-7 تجهیزات و دستگاه‌ها……………………………………….. 46
3-8  مواد لازم…………………………………………………….. 46
3-9 روش آماده‌سازی جاذب…………………………………….. 48
3-9-1   تهیه‌ی جاذب و مش بندی آن………………………….. 48
3-9-2 تهیه جاذب خاکشیر در ابعاد نانو با استفاده از آسیاب فوق ریز کننده‌ی دیسکی….48
3-10   تهیه‌ی محلول رنگ به عنوان پساب رنگی……………. 49
3-11   مراحل بهینه‌کردن جذب…………………………………. 50
3-12   بررسی‌های جاذب به کار رفته…………………………. 50
3-13-1 شکل شناسی ذرات(ریخت شناسی) ………………50
3-13-2 بررسی گونه‌های موجود در ساختار با استفاده از آزمون FTIR………
3-13-3 روش جداسازی رنگ بریلیانت‌گرین………………….. 51
3-13-4 روش تعیین غلظت رنگ در محیط آبی………………. 52
3-13   روش محاسبه‌ی میزان حذف…………………………. 53
3-14بررسی و تعیین‌ایزوترم یا‌ایزوترم‌های جذبی حاکم بر فرآیند جذب…..54
3-15   بررسی سنتیک جذب………………………………… 54
3-16-1 مدل سنتیک شبه درجه اول………………………… 54
3-16-2 مدل سنتیک شبه درجه دوم……………………….. 55
3-16-3 مدل سنتیک نفوذ درون ذره‌ای……………………… 56

3-16-4 مدل سنتیک بنگهام…………………………………. 56

فصل چهارم: نتایج آزمایشگاهی…………………………….. 57
4-1 بهینه‌کردن جاذب………………………………………….. 57
4-1-1   انتخاب pH بهینه……………………………………… 57
4-1-2 زمان تماس…………………………………………….. 59
4-1-3   مقدار گرم جاذب(دُز جاذب) …………………………..60
4-1-4 غلظت اولیه‌ی محلول………………………………….. 62
4-1-5 بررسی دما……………………………………………. 63
4-1-6  دور همزن……………………………………………… 64
4-1-7 اسیدی‌کردن جاذب……………………………………. 65
4-1-8   تأثیر اندازه جاذب بر میزان حذف……………………. 66
4-2 ایزوترم‌های حاکم بر فرآیند جذب……………………….. 67
4-2-1 مدل فرندلیچ……………………………………………. 67
4-2-2 مدل‌ایزوترم لانگمیر……………………………………..68
4-2-3   ایزوترم تمکین………………………………………… 70
4-2-4 نانوژل و جداسازی آن از محیط آبی پس از فرآیند حذف…..71
4-3  شکل‌‌شناسی (شکل‌شناسی یا ریخت‌شناسی جاذب)….72
4-4  آزمایش FTIR برای بررسی گونه‌های موجود در ساختمان شیمیایی جاذب…..78
4-5 تخمین پارامتر‌های ترمودینامیکی……………………….. 82
4-5-1 مدل سنتیک شبه درجه اول…………………………… 82
4-5-2   مدل سنتیک شبه درجه دوم………………………… 82
4-5-3   مدل نفوذ درون ذره‌ای………………………………… 83
4-5-4   مدل بنگهام……………………………………………. 84
4-6 مقایسه جداسازی رنگ بریلیانت‌گرین از محلول آبی با استفاده از جاذب‌های مشابه با شرایط یکسان….86
4-7 بررسی مقاومت‌های انتقال جرم………………………… 87
فصل پنجم: نتیجه‌‌گیری و پیشنهادات………………………… 90
5-1 نتیجه‌گیری………………………………………………….. 90
5-2 پیشنهادت………………………………………………….. 92
مراجع…………………………………………………………….. 93
پیوست 1. فهرست اسامی‌لاتین…………………………….. 100
پیوست 2. کالیبراسیون دستگاه اسپکتروفوتومتر………….. 103
پیوست 3. شبیه سازی جذب………………………………… 104
پیوست 4. گرمای جذب و تغییرات انرژی آزاد گیبس و تغییرات آنتروپی……105
فصل اول: مقدمه و تئوری تحقیق
1-1- مقدمه
در چند سال اخیر، توسعه‌ی پایدار و توجه به نسل‌اینده، باعث شده‌است تا محققان بر روی روش‌هایی کار کنند که به کمک آن‌ها تخریب‌های زیست محیطی را کاهش داده و گسترش آلودگی‌ها کمتر شود، اما هرچه صنایع گسترده‌تر و بزرگتر می‌شوند، آلودگی‌های ناشی از فعالیت آن‌ها محیط‌‌زیست را بیشتر تهدید می‌کند.
رنگ‌ها یک دسته مهم از آلاینده‌ها می‌باشند که می‌تو‌اند توسط چشم انسان تشخیص داده‌شوند. هرچند که ادر منابع آب با ارزش باید اجتناب شود، با‌این حال، برای حل‌این مشکل فن آوری‌های مختلف و فرآیندهای مختلفی به کار برده می‌شوند. با‌این حال در میان روش‌های مختلفی که برای حذف رنگ وجود دارد، جذب سطحی جایگاه برجسته ای به خود گرفته‌است. تقاضا برای روش‌های کارآمد و کم هزینه برای جذب در حال رشد است و اهمیت جاذب‌های ارزان قیمت[1] برای جایگزینی با جاذب‌های گران را افزایش داده‌است[1].

بررسی‌های جامع بر ادبیات کارهای گذشته نشان می‌دهد که جاذب‌های ارزان قیمت علاوه بر‌اینکه در دسترس باید باشند، بایستی ظرفیت جذب بالایی را نیز از خود نشان‌دهند. در کارهای گذشته بر شرایط بهینه‌ی جذب و نوع ماده‌ی جذب شده و شرایط محیط‌های مناسب برای جذب و قابلیت تبدیل شدن جاذب مورد نظر به کربن فعال، مورد بحث و بررسی قرار گرفته‌است[1].

این مطلب را هم بخوانید :

انتشار آلودگی‌های رنگی به داخل آب‌های سطحی و زیر زمینی نیز مشکلات عمده ای بوجود آورده‌است. صنایع نساجی، مسئول رهاسازی رنگ‌های گوناگون به داخل منابع طبیعی آب‌ها هستند، دلیل آن را می‌توان در نبود بازدهی کافی در تکنیک‌های رنگ رزی دانست. بیش از 15% رنگ‌ها ممکن است موقع استفاده از رنگ‌های واکنشی مستقیما وارد آب شوند[2].
در عملیات جذب سطحی انتقال یک جزء از فاز گاز یا مایع به سطح جامد صورت می‌گیرد. از کاربرد‌های‌این فرایند می‌توان به رنگبری شربت قند و تصفیه روغن‌های صنعتی یا خوراکی و حذف مواد آلاینده از هوا یا مخلوط گازهای دیگر اشاره کرد. شکل 1-1. نمودار خوشه ای تقسیم بندی کلی مواد آلاینده را نشان می‌دهد.
واژه جذب سطحی برای تشریح‌این حقیقت بکار می‌رود که غلظت مولکول‌های جذب شده در سطح تماس جامد بیشتر از فاز گاز یا محلول است. جذب روی یک سطح جامد به علت نیروی جاذبه اتم‌ها یا مولکول‌ها در سطح آن جامد است. در عمل جذب سطحی نیروهای مختلفی اعم از فیزیکی و شیمیایی مؤثرند و مقدار آن بستگی به طبیعت ماده جذب شده و جسم جاذب دارد و به‌این دلیل می‌توان مثلا ماده ای را که در یک مخلوط وجود دارد جدا نمود[3, 4].
چند مثال که در ادامه بیان شده‌، نمایانگر طبیعت عمومی‌جداسازی‌ها خواهد بود و کاربرد‌های اصلی آن را نشان می‌دهد. در حالت جداسازی‌های گازی از فرایند جذب، در رطوبت زدائی‌ها هوای خشک و دیگر گازها، بوزدائی و جداسازی ناخالصی‌ها از گازهای صنعتی مثل دی اکسید کربن، بازیابی حلال‌های پر ارزش از محلول رقیق آن‌ها با هوا یا گاز‌های دیگر، و جداسازی مخلوطی از هیدرو کربن‌های گازی مانند مخلوطی از متان، اتیلن، اتان، پروپیلن و پروپان استفاده می‌شود[5].
از فرایند‌های جداسازی مایع می‌توان رطوبت زدائی بنزین، رنگ زدائی محصولات نفتی و محلول‌های آبکی قندی، بوزدائی و طعم زدائی آب، و جداسازی هیدرو کربن‌های آروماتیکی و پارافینی، را نام برد که

2-7- اندازه­گیری ظرفیت جذب سطحی غربال­های مولکولی …………………………………….  28
فصل سوم: بررسی طیف­سنجی 31P NMR  و 27Al NMR محلول­های آلومینوفسفات در محیط­های آبی و الکلی…31
3-1- کلیات ……………………………………………………………………………………………. 32
3-2- بخش تجربی ……………………………………………………………………………………. 37
3-2-1- مواد و روش تهیۀ محلول­ها ……………………………………………………………….  37
3-2-2- دستگاهوری ………………………………………………………………………………..  38
3-3- بحث و نتیجه­گیری …………………………………………………………………………….  40
3-3-1- بررسی طیف­های 27Al NMR و 31P NMR در محیط آبی …………………………………  40
3-3-1-1- بررسی طیف 27Al NMR محلول آلومینات و محلول با Al/P برابر یک ………………  40
3-3-1-2- بررسی طیف 27Al NMR و 31P NMR محلول­های آلومینوفسفات با 1 ≤Al/P  …….
3-3-1-3- بررسی طیف 27Al NMR و 31P NMR محلول­های آلومینوفسفات با 1 ≥Al/P   ……
3-3-1-4- بررسی طیف 27Al NMR و 31P NMR سل- ژل آلومینوفسفات ……………………..  49
3-3-2- بررسی طیف­های 27Al NMR و 31P NMR در محیط­های الکلی ………………………….  54
3-3-2-1- بررسی طیف 27Al NMR محلول­های آلومینوفسفات متانولی ……………………….  54
3-3-2-2- بررسی طیف 31P NMR محلول­های آلومینوفسفات متانولی ……………………….  55
3-3-2-3- بررسی طیف­های 27Al NMR و 31P NMR محلول­های آلومینوفسفات اتانولی ………  62
3-4- نتیجه­گیری …………………………………………………………………………………….  64
فصل چهارم: سنتز و توصیف غربال­های مولکولی آلومینوفسفات ……………………………….  65
4-1- کلیات ……………………………………………………………………………………………  66
4-1-1- آلومینوفسفات­های شبکه خنثی (1=  Al/P) ……………………………………………..  66
4-1-2- آلومینوفسفات­های شبکه آنیونی (1 > Al/P) ……………………………………………..  68
4-1-3- الگوهای پیوندی در آلومینوفسفات­ها ……………………………………………………….  68
4-2- بخش تجربی …………………………………………………………………………………..  70
4-2-1- مواد مورد استفاده …………………………………………………………………………. 70
4-2-2- روش تهیۀ غربال­های مولکولی آلومینوفسفات …………………………………………. 71
4-2-3- دستگاه­های مورد استفاده ……………………………………………………………….. 72
4-3- بحث و نتیجه­گیری ……………………………………………………………………………. 73
4-3-1- اثر منبع آلومینیوم …………………………………………………………………………… 73
4-3-2- اثر قالب ­دهنده ……………………………………………………………………………… 74
4-3-3- اثر نسبت مولی آلومینیوم به فسفر ……………………………………………………. 77
4-3-4- اثر تابش ریزموج …………………………………………………………………………… 78
4-3-5- اثر مخلوط کردن با فراصوت ……………………………………………………………… 81
4-4- نتیجه­گیری …………………………………………………………………………………. 83
فصل پنجم: سنتز و توصیف غربال­های مولکولی نیکل فسفات …………………………..  84
5-1- کلیات …………………………………………………………………………………………  85
5-2- بخش تجربی ………………………………………………………………………………..  89
5-2-1- مواد مورد استفاده ……………………………………………………………………….. 89
5-2-2- روش تهیۀ غربال­های مولکولی نیکل فسفات VSB-5 ………………………………..
5-3- بحث و نتیجه­گیری …………………………………………………………………………  90
5-3-1- اثر زمان هیدروترمال در تشکیل VSB-5 ………………………………………………
5-3-2- اثر قالب­ دهنده ………………………………………………………………………….. 96
5-3-3- اثر نسبت مولی نیکل به فسفر ……………………………………………………… 98
5-3-4- اثر همزدن با روش فراصوت …………………………………………………………… 100
5-3-5- اثر اتیلن­ گلیکول به­عنوان حلال کمکی …………………………………………….. 102
5-3-6- اثر پلی­اتیلن گلیکول به­عنوان حلال کمکی ………………………………………….. 104
5-3-7- سنتز کبالت- نیکل فسفات ……………………………………………………………. 106
5-4- نتیجه­گیری …………………………………………………………………………………. 107
فصل ششم: سنتز و توصیف غربال­های مولکولی روی فسفات …………………………..  109
6-1- کلیات ……………………………………………………………………………………..  110
6-2- بخش تجربی …………………………………………………………………………….  113

6-2-1- مواد مورد استفاده ……………………………………………………………………. 113

6-2-2- روش تهیۀ غربال­های مولکولی روی فسفات ……………………………………….. 113
6-3- بحث و نتیجه­گیری ………………………………………………………………………… 115
6-3-1- سنتز روی فسفات در محیط آبی ………………………………………………….. 115
6-3-2- سنتز روی فسفات در محیط غیرآبی ………………………………………………… 118
6-3-2-1- سنتز روی فسفات در مخلوط اتیلن گلیکول- آب …………………………………. 118
6-3-2-2- تجزیه و تحلیل طیف FT-IR ………………………………………………………
6-3-2-3- اثر نسبت حجمی اتیلن گلیکول به آب ……………………………………………. 122
6-4- نتیجه­گیری ………………………………………………………………………………… 124
فصل هفتم: استفاده از غربال­های مولکولی و نانوذرات نیکل فسفات جهت بررسی واکنش­های الکتروکاتالیزوری…125
7-1- کلیات ……………………………………………………………………………………….  126
7-2- بخش تجربی ………………………………………………………………………………  129
7-2-1- مواد مورد استفاده و روش تهیۀ محلول­ها ……………………………………………  129
7-2-2- سنتز غربال­های مولکولی و نانوذرات نیکل فسفات ………………………………….  130
7-2-3- دستگاهوری ……………………………………………………………………………  131
7-2-4- نحوۀ تهیه الکترودها ……………………………………………………………………… 132
7-3- بحث و نتیجه­گیری …………………………………………………………………………. 133
7-3-1- تبلور غربال­های مولکولی نیکل فسفات ………………………………………………. 133
7-3-2- بررسی فرآیند الکتروکاتالیز اکسایش متانول در محیط­های قلیایی………………….. 134
7-3-2-1- بررسی رفتار الکتروشیمیایی الکترودهای اصلاح شده ……………………………. 134
7-3-2-2- بررسی الکتروکاتالیز اکسایش متانول در سطح الکترود خمیرکربن اصلاح شده ….. 137
7-3-2-3- اثر سرعت روبش پتانسیل بر فرآیند الکتروکاتالیز اکسایش متانول …………………. 140
7-3-2-4- تأثیر غلظت متانول بر الکتروکاتالیز اکسایش متانول ………………………………… 140
7-3-3- اندازه­گیری داروهای PAR، PHE و CLP با حسگر الکتروشیمیایی Ni-NP2/CPE …….
7-3-3-1- فرآیند کلی آزمایش …………………………………………………………………….. 143
7-3-3-2- رفتار ولتامتری داروها …………………………………………………………………. 143
7-3-3-3- اثر پارامترهای مؤثر …………………………………………………………………… 146
7-3-3-4- محاسبه گسترۀ خطی، حد تشخیص و تکرارپذیری روش …………………………. 147
7-3-3-5- اثر مزاحمت داروهای دیگر ………………………………………………………… 147
7-3-3-6- اندازه­گیری داروها در نمونه­های تجاری ……………………………………………. 149
7-4- نتیجه­گیری …………………………………………………………………………………… 150
فصل هشتم: اندازه­گیری همزمان مواد دارویی با استفاده از طیف­سنجی UV-Vis  به کمک روش­های درجه­بندی چند­متغیره….151
8-1- کلیات ………………………………………………………………………………………. 152
8-1-1- درجه­بندی ………………………………………………………………………………. 153
8-1-1-1- روش مستقیم حداقل مربعات کلاسیک (CLS) یا تحلیل چند جزئی مستقیم (DMA)…155
8-1-1-2- روش­های درجه­بندی غیرمستقیم ………………………………………………….. 156
8-1-1-3- روش­های پیش­پردازش اطلاعات طیفی ………………………………………………. 162
8-1-2- تعیین تعداد فاکتورهای بهینه ………………………………………………………….. 164
8-1-3- کمیت­های آماری  برای ارزیابی توانایی پیش­بینی مدل ………………………… 165
8-1-4- ارقام شایستۀ تجزیه­ای …………………………………………………………….. 166
8-2- بخش تجربی ……………………………………………………………………………..  169
8-2-1- مواد مورد استفاده و روش تهیۀ محلول­ها ……………………………………….. 169
8-2-2- دستگاه و نرم­افزارهای مورد استفاده …………………………………………….. 171
8-2-3- مراحل آزمایش برای اندازه­گیری همزمان ویتامین­ها ……………………………… 171
8-2-4- مراحل آزمایش برای اندازه­گیری همزمان داروها ………………………………… 174
8-3- بحث و نتیجه گیری ……………………………………………………………………… 177
8-3-1- اندازه­گیری همزمان ویتامین­های سیانوکوبال آمین، متیل­کوبال آمین و کوآنزیم B12…..
8-3-1-1- نتایج درجه­بندی و ارزیابی ………………………………………………………. 178
8-3-1-2- اندازه­گیری ارقام شایستۀ تجزیه­ای ………………………………………….. 184
8-3-1-3- اندازه­گیری غلظت ویتامین­ها در نمونه­های مصنوعی و مجهول ……………… 185
8-3-2- اندازه­گیری همزمان داروهای پاراستامول، فنیل افرین هیدروکلرید و کلرو فنیر آمین مالئات…188
8-3-2-1- نتایج درجه­بندی و ارزیابی ………………………………………………………. 189

8-3-2-2- اندازه­گیری ارقام شایستۀ تجزیه­ای ……………………………………………. 194

این مطلب را هم بخوانید :

8-3-2-3- اندازه­گیری غلظت دارو­ها در نمونه­های مصنوعی و مجهول ……………….. 195
8-4- نتیجه­گیری ………………………………………………………………………………. 197
فصل نهم: نتیجه­گیری نهایی …………………………………………………………………. 199
پیشنهادات برای کارهای آینده ………………………………………………………………. 203
مراجع ………………………………………………………………………………………… 204
مقالات چاپ شده در مجلات علمی ………………………………………………………. 217
مقالات ارسال شده به مجلات علمی ……………………………………………………… 218
مقالات ارائه شده در کنفرانس­های بین­المللی ……………………………………………. 219
مقالات ارائه شده در کنفرانس­های داخلی …………………………………………………… 220
چکیده:
در این رساله، از طیف­سنجی 27Al NMR و 31P NMR برای شناسایی توزیع کمپلکـس­های آلومینوفسـفات در محلول­های آبی و الکلی استفاده شد. کاتیون­های آلومینوفسفات محلول از واکنش هگزا آکوا آلومینیوم، [A1(H2O)6]3+، با لیگاندهای فسفات (نظیر H3PO4، H2PO4– و دیمر اسید H6P2O8، H5P2O7–) حاصل می­شوند. در محیط آبی پنج پیک جداگانه توسط  طیف­سنجی 31P NMR مشاهده شدند، اما در مخلوط متانول- آب و اتانول- آب، نه پیک مشاهده گردید. چهار پیک جدید در موقعیت­های ppm 4/6-، 1/13-،1/18- و 6/20- در محلول­های الکلی آلومینوفسفات مشاهده شدند که شدت آنها با تغییر نسبت­های حجمـی الکل- آب دستخـوش تغییر شد. در سیستم سل- ژل آبی، دو پیک جدید توسـط طیـف­سنجی 31P NMR آشکارسازی شدند که مربوط به گونه­های {(OH)2–P–[O–Al(H2O)5]2}5+ و {(OH)–P–[O–Al(H2O)5]3}8+ می­باشند. می­توان بیان نمود که این گونه­ها به­عنوان واحدهای ساختـاری اولیه جهـت تشکـیل غربال­های مولکولی آلومینوفسـفات عمل می­کنند و این اطلاعات می­تواند برای فهم بهتر مکانیسم سنتز غربال­های مولکولی آلومینوفسفات جدید استفاده شود.
غربال­های مولکولی آلومینوفسفات با استفاده از فرآیند هیدروترمال معمول (CH) و هیدروترمال کمک­دهی شده با ریزموج (MAH) در حضور قالب دهنده (2- هیدروکسی اتیل) تری­متیل آمونیوم سنتز شدند. اثر نسبت مولی Al به P، اثر ترکیب شیمیایی سل- ژل اولیه و پارامترهای دیگر نظیر منبع آلومینیوم، زمان تابش­دهی ریزموج و اثر مـخلوط کننده فراصوت مورد مطالعه قرار گرفت. ریخت­شناسی و ترکیب غربال­های مولکولی سنتز شده با استفاده از فنون SEM، XRD و FT-IR مورد مطالعه قرار گرفتند.
چندین نوع غربال­های مولکولی نیکل فسفات با استفاده از روش­­های CH و MAH سنتز شدند. برای اولین بار در این کار، سنتز نیکل فسفات (با ریخت VSB-5) در حضور قالب دهنده (2- هیدروکسی اتیل) تری­متیـل آمونیـوم هیـدرروکسید (2-HETMAOH)  با زمان سنتز هیدروترمال 72 سـاعت انجام شد و یا با استفاده از روش MAH، به­مـدت یک ساعـت تابش­دهی ریز­موج و با زمان سنتز هیدروترمال 48 ساعت انجام شد. فرآیند تبدیل فاز با تغییر زمان سنتز هیدروترمال مشاهده گردید. فازهای بلوری VSB-5 به همراه Ni2P4O12، α-Ni2P2O7 و فازهای ناشناخته دیگر با تابش­دهی ریزموج یک ساعت به همراه 24 ساعت هیدروترمال تشکیل شدند، اما با افزایش زمان هیدروترمال تا 48 ساعت و بیشتر کلیه این فازها به فاز پایدار ترمودینامیکی یعنی VSB-5 تبدیل شدند. در مقادیر بالای نیکل، مخلوطی از فازهای α-Ni2P2O7، Ni2P4O12 و مقدار کمی بلورهای VSB-5 حاصل شد، امـا در مقادیر پایین­تر نیکل فازهای VSB-5 خالص به­وجود آمدند و فازهای دیگر ناپدید شدند. زمان سنتز هیدروترمال با نیم ساعت همزدن فراصـوت و یک ساعت تابش­دهی ریزموج از 48 به 24 ساعت کاهش یافت. نانوذرات کروی شکل نیکل فسفات با قطر متوسط 80 نانومتر در حضور قالب دهنده تترا پروپیل آمونیوم هیدروکسید سنتز شدند. همچنین نانوذرات کروی شکل نیکل فسفات با قطر متوسط 90 نانومتر در نسبت حجمی 1 : 1 از پلی اتیلن گلیکول به H2O و در حضور قالب دهنده2-HETMAOH  تهیه شدند.
الکترودهای خمیر کربن توسط غربال­های مولکولی و نانوذرات نیکل فسفات اصلاح شدند و رفتار الکتروشیمیایی این الکترودهای اصلاح شده با استفاده از ولتامتری چرخه­ای و پالس ولتـامتری تفاضلی مورد مطالعه قرار گرفت. این الکترودهای خمیر کربن اصلاح شده برای الکتروکاتالیز اکسایش متانول و اندازه­گیری برخی داروها استفاده گردید.
غربال­های مولکولی روی فسفات با استفاده از روی کلرید، فسفریک اسید و 2-HETMAOH به­عنوان قالب دهنده جدید سنتز شدند. ریخت و اندازۀ بلورهای سنتزی با استفاده از همزدن فراصوت مورد بررسی قرار گرفت که ذرات بلوری بزرگتر با اعمال فراصوت حاصل شدند. علاوه بر این، بلورهای میله­ای شکل β−Zn3(PO4)2.4H2O در حضور اتیلن گلیکول به­عنوان حلال کمکی تهیه شدند.
در فصل هشتم اندازه­گیری همزمان ویتامین B12 (VB12)، متیل­کوبال آمین (MCA) و کوآنزیم B12 (B12Co) توسط روش درجه­بندی چند­متغیره-1 (MVC1) (نظیر مدل­های PLS1،OSC/PLS ، PCR و HLA) با کمترین پیش آماده­سازی نمونه و بدون جداسازی اجزاء نمونه با استفاده از داده­های استـخراج شده از طیف­های UV-Vis انجام شد. بهترین مقدار ضریب همبستگی مربوط به پیش­بینی (R2Pred) برای VB12 برابر 979/0 توسط مدل PLS1، برای MCA برابر 995/0 توسط مدل OSC/PLS و برای B12Co برابر 982/0 توسط مـدل HLA به­­­دست آمد. همچنین مـقدار کمـینه RMSEP برای VB12، MCA و B12Co به ­ترتیب توسط مدل­های PLS1، OSC/PLS و HLA به­­دست آمد. مـدل­های ساختـه شده برای اندازه­گیری همزمان ویتامین­های فوق در نمونه­های مصنوعی و فرمولاسیون دارویی به­­کار برده شدند. در یک مجموعه آزمایشات دیگر، اندازه­گیری همزمان داروهای پاراستامول (PAR)، فنیل افرین هیدروکلرید (PHE) و کلرو فنیر آمین مالئات (CLP) توسط روش MVC1 (نظیر مدل­های PLS1، PCR و HLA) بدون جداسازی اجزاء نمونه انجام شد. مدل­های ساخته شده برای اندازه­گیری همزمان این داروها در نمونه­های مصنوعی و یک قرص ترکیبی با نام بایولنول کولد فورت به­کار برده شدند. مـقادیر مـیانگین درصد بازیافت خوب برای نمـونه­های مصنوعی و مجهول نشان دهندۀ دقت و صحت خوب مدل­های ساخـته شده برای هر سه دارو می­باشد که مدل­های PLS1، PCR و HLA به­­ترتیب برای داروهای PAR، PHE و CLP بهترین نتایج با کمترین خطای پیش­بینی را ارائه دادند. در مقایسه با کارهای قبلی نظیر روش­های جداسازی، روش MVC1 به­­کار برده شده می­تواند یک روش سـریع، دقیق، صحیح و ارزان برای اندازه­گیری همزمان ترکیبات فوق در فرآیندهای کنترل کیفی معمول در آزمایشگاه­های داروسازی فراهم کنند.
فصل اول: مقدمه
1-1- تاریخچه پیدایش زئولیت
زئولیت­­ها به­طور معمول ترکیبات آلومینوسیلیکات بلوری هستند که ساختار چهار وجهی TO4  Si) و Al  (T = به­­­صورت شبکۀ سه ­بعدی چهار اتصالی دارند و اکثراً دارای ابعاد مولکولی با اندازۀ حفره­های یکنواخت هستند [1،2]. تاریخچه زئولیت با کشف مادۀ طبیعی استیلبیت[1] در سال 1765 میلادی توسط کرونستد[2] شروع شد که با گرمادهی مواد سیلیکاتی مشاهده نمود که جوش خورده و در شعله ذوب می­شوند. با این مشاهدات کرونستد نام زئولیت که مشتق از لغات یونانی ”زئو“[3] به معنای جوشیدن و ”لیتوس“[4] به معنای سنگ می­باشد را برای این مواد انتخاب نمود [3]. اولین زئولیت سنتزی تحت شرایط هیدروترمال در سال 1862 میلادی توسط دویل[5] با نام لواینیت[6] تهیه شد [4]. در سال 1948 میلادی بارر[7] مقاله­ای را در مورد سنتز و خواص جذب سطحی زئولیت­ها گزارش نمود و در سال 1955 کاربید[8] تعدادی از شکل­های کاتیونی زئولیت سنتزی مثل زئولیت A و X را گزارش نمود که نوع X شکل فوجاسیت[9] (FAU) مواد کمیاب معدنی می­باشد. موبیل[10] در 1955 استفاده از زئولیت­های سنتزی به­عنوان جاذب سطحی و کاتالیزور را گزارش نمود و استفاده از زئولیت X به­­عنوان کاتالیزور جهت هیدروکراکینگ مواد نفتی و گازی را ارائه نمود.
سنتز مواد با ساختار پیکره- باز[11] به­­عنوان یک بحث جالب و کاربردی در فناوری­های صنعتی نظیر استفاده در فرآیندهای کاتالیزوری، جذبی، تعویض یونی و جداسازی حائز اهمیت می­باشد [5]. علاوه بر زئولیت­های آلومینوسیلیکاتی که به­عنوان بهترین مواد پیکره- باز محسوب می­گردند، شبکه­های معدنی دیگری که با گروه­های آلی شکل­دهی می­شوند نیز مفید و کاربردی هستند [6]. در سال 1982 میلادی سنتز اولین خانوادۀ غربال­های مولکولی[12] بدون سیلیکا به­نام آلومینوفسفات­ها توسط ویلسون[13] و همکاران [7]  گزارش گردید که زمینۀ جدیدی در مورد سنتز مواد معدنی پیکره- باز به­­وجود آمد [8]. غربال­های مولکولی، اکسیدهای بلوری میکرومتخلخل هستند که دستۀ بزرگ مواد پیکره- باز با ساختار بلوری سه­ بعدی را شامل می­شوند و پل­های اکسیژنی در شبکۀ خود دارند.
ساختار آلومینوفسفات­ها (AlPO4-n) بر پایۀ یک تناوب چهار وجهی AlO4 و PO4 برای تولید سیستم پیکره- باز می­باشد که اتم­های آلومینیوم و فسفر موجود در شبکه می­توانند توسط سیلیس و عناصر دیگر نظیر Li، Be، B، Mg، Fe، Mn، Co، Zn، Ge، Ga، As و Ti برای تولید موقعیت­های اسید برونستد[14] و یا مراکز فعال کاتالیزوری جایگزین شوند [9،10]. در سال 1984 میلادی با وارد کردن سیلیس در هنگام سنتز غربال­های مولکولی آلومینوفسفات، نوع جدیدی از غربال­های مولکولی به­نام سیلیکوآلومینوفسـفات[15] (SAPO-n) تهیه شد که در این مواد با جانشینی P5+ توسط Si4+ بار شبکۀ زئولیت منفی می­شود و خواص مبادلۀ کاتیونی و کاتالیزوری اسید ضعیف تا متوسط را می­یابد [11]. خانوادۀ آلومینوفسفات­های فلزی[16] (MeAlPO-n) و سیلیکوآلومینوفسفات­های فلزی[17] (MeAPSO-n) نیز تهیه شدند. بعد از این سنتزها، فسفات­های فلزی مثل بریلیوم فسفات­ و ­روی فسفات با ساختار مشابۀ زئولیت­ها که بدون آلومینیوم بودند، تهیه شدند. هاروی[18] و همکاران [12] پنج نوع بریلیوم فسفات با ساختار مشابۀ زئولیت­های آلومینوسیلیکاتی و با ساختار جدید سنتز نمودند. استاکی[19] و همکاران [13] در سال 1991 میلادی غربال­های مولکولی بریلیوم فسفات، ­روی فسفات، بریلیوم آرسنات و روی آرسنات هیدراته با ساختار مشابه آلومینوسیلیکات­ها گزارش نمودند. این مواد در گسترۀ وسیعی از pH و در دمای سنتزی پائینتری نسبت به آلومینوفسفات­ها تهیه می­شوند. غربال­های مولکولی دیگر نظیر بریلیوم سیلیکات و روی سیلیکات، گالیم آرسنات و فسفات، بور سیلیکات و گالیم سیلیکات [18-14] نیز تهیه شدند. گویلو[20] و همکاران [19] با به­­کار بردن عنصر واسطۀ نیکل به­­جای آلومینیوم در شبکه آلومینوفسفات در حضور دی­آمین­ها به­­عنوان قالب ­دهنده[21]، نوع جدیدی از غربال­های مولکولی پیکره- باز به­نام نیکل فسفات با ریخت­VSB-1 [22] و VSB-5 را سنتز نمودند [20،21]. از غربال­های مولکولی دیگر که پایۀ فسفاتی دارند، می­توان به روی فسفات اشاره نمود که اولین بار توسط استاکی و همکاران [13] سنتز شد. این ترکیب دارای خواص جالبی نظیر تعویض یون، کاتالیزور نوری، رسانایی یونی، جداسازی و ذخیره کنندۀ گازهایی نظیر هیدروژن می­باشند [22،23]. یک دسته­بندی از غربال­های مولکولی در شکل 1-1 نشان داده شده است.
2-1- سنتز غربال ­های مولکولی به روش هیدروترمال معمول (CH)
معمولاً تبلور غربال­های مولکولی در حالت هیدروترمال در دمای پائین و در فشار خود­تولیدی[1] انجام می­شود. ژل اولیه حاوی منبع عناصر شبکه، آب و ترکیبات آلی و یا کاتیون­های معدنی به­­عنوان عوامل جهت دهندۀ ساختار[2] (SDAs) می­باشد. تشکیل غربال­های مولکولی به منبع اولیۀ عناصر شبکه، حلال، منبع کاتیون معدنی یا ترکیب آلی، ترکیب ژل اولیه، زمان و دمای سنتز بستگی دارد [25]. دو مکانیسم برای سنتز غربال­های مولکولی پیشنهاد شده است: در مکانیسم اول گونه­ها در حالت محلول هستند و در اثر واکنش با هم هسته­زایی و رشد بلورها انجام می­شود. در مکانیسم دوم که انتقال در فاز جامد می­باشد، ساختار غربال مولکولی از هیدروژل جامد تشکیل می­شود [26].
3-1- سنتز غربال ­های مولکولی توسط ریزموج (MW)
امواج در ناحیۀ ریزموج برای تسریع سنتز در واکنش­های آلی استفاده می­شوند. این امواج می­توانند بدون هیچ مشکلی گرما را از طریق دیوارۀ ظرف انتقال دهند و مخلوط واکنش را به سرعت و به­طور یکنواخت گرم کنند، به نحوی که سرعت گرمـادهی 2-1 درجۀ سانتیـگراد بر ثانیه برای 100 گـرم نـمونه به­وجود آورد. اثر گرمادهی تابش ریزموج از طریق فرآیند فقدان دی­الکتریک[1](ε)  ظاهر می­گردد [29-27]. مایعات و جامدات با هدایت بالا نظیر سوسپانسیون و مایعات قطبی فقدان دی­الکتریک بالایی نشان می­دهند، در حالی­که هیدروکربن­ها و حلال­های با قطبیت پائین اثرات گرمایی کمی را نشان می­دهند [30].
سنتز غربال­های مولکولی با ریزموج در مقایسه با هیدروترمال معمول دارای مزیت زمان واکنش کم و تبلور یکنواخت می­باشد. گرمادهی سریع و ایجاد نقاط داغ باعث کاهش قابل توجهی در زمان سنتز می­شود و هسته­زایی تحت گرمادهی ریزموج تقریباً ده مرتبه سریعتر می­باشد [31]. حل شدن سریع ژل سنتزی زئولیت باعث کاهش زمان تبلور در طی گرمادهی ریزموج می­شود و انرژی ریزموج می­تواند بدون تغییرات

2-3- تئوری ساختار الكترونی………………………………………………………………………21
2-3-1- روش‌های نیمه تجربی……………………………………………………………………21
2-3-2- روش‌های آغازین (Ab initio)…………………………………………………………21
2-3-3- روشهایی بر پایه نظریه تابعیت چگالی(DFT)………………………………………..21
2-4- مجموعه پایه………………………………………………………………………………….21
2-5- تئوری تابعیت چگالی(DFT)………………………………………………………………….22
2-5-1- قضیه هوهنبرگ – کوهن…………………………………………………………………23
2-5-2- نظریه کوهن – شم………………………………………………………………………..25
2-5-2- تابعیت­های تبادل – همبستگی…………………………………………………………..26
2-6- تقریب های مورد استفاده در محاسباتDFT…………………………………………..
2-6-1- تقریب دانسیته محلی(LDA)……………………………………………………………27
2-6-2- تقریب شیب تعمیم یافته (GGA)……………………………………………………….29
2-6-3- روش پیوستگی آدیاباتیک (ACM)………………………………………………………..30
2-7- پتانسیل مؤثر هسته (ECP)…………………………………………………………………32
فصل سوم اشکال و جداول
3-1- اهمیت نانو لوله های کربنی (CNT)………………………………………………………..35
3-2- برنامه های محاسباتی مورد استفاده…………………………………………………….35
3-3- جزئیات محاسباتی……………………………………………………………………………36
3-4- شکل ساختارهای بهینه شده کمپلکس ها………………………………………………36
3-5- جداول…………………………………………………………………………………………45
فصل چهارم نتایج و بحث
4-1- بررسی نتایج بدست آمده برای کمپلکس [CNT-Ln(H2O)n]……………………………..60
4-1-1- بررسی طول پیوندی و انرژی برهمکنش کمپلکس[CNT-Ln(H2O)n] ………………..60
4-1-2- بررسی هدایت الکتریکی کمپلکس [CNT-Ln(H2O)n]………………………………….62
4-1-3- بررسی نتایج بدست آمده از آنالیز QTAIM در کمپلکس [CNT-Ln(H2O)n]………….66
4-1-4- بررسی نتایج بدست آمده از آنالیز NBO در کمپلکس [CNT-Ln(H2O)n]………………68
4-2- بررسی نتایج کمپلکس [CNT-Ln(H2)n]……………………………………………………..70
4-2-1- بررسی طول پیوندی و انرژی برهمکنش برای کمپلکس  [CNT-Ln(H2)n]…………….70
4-2-2- بررسی هدایت الکتریکی کمپلکس  [ CNT-Ln(H2)n]…………………………………..72
4-2-3- نتایج بدست آمده از آنالیز QTAIM در کمپلکس [CNT-Ln(H2)n]………………………..75
4-2-4- نتایج آنالیز NBO در کمپلکس [CNT-Ln(H2)n]………………………………………………76
4-3- بررسی ناخالصی اتم لانتانیدی در نانولوله های BC3, BC2N…………………………..

4-3-1- بررسی ناخالصی اتم لانتانیدی در هدایت الکتریکی نانولوله BC3…………………..

4-3-2- بررسی ناخالصی اتم لانتانیدی در هدایت الکتریکی نانولوله BC2N……………….
4-4- نتیجه گیری……………………………………………………………………………………..84
4-5- پیشنهادات………………………………………………………………………………………84
منابع…………………………………………………………………………………………………..85
چکیده:
در این پایان نامه، به بررسی نظری اثر حضور ناخالصیهای لانتانیدی بر روی ساختار الکترونی نانولوله­های کربنی(CNT)  و نانولوله­های BC3،BC2N  پرداخته شده است. همچنین اثر کاتیونهای لانتانیدی (La3+,Eu3+,Lu3+) دکره شده در فرآیند جذب H2O و  H2در کمپلکس­های [CNT-Ln(H2O)n] و
[CNT-Ln(H2)n] بررسی گردیده است. محاسبات شیمی کوانتومی در سطح نظریه تابعیت چگالی، برای این کمپلکس­ها با استفاده از روش محاسباتی B3LYP و از مجموعه پایه ECP/7s 6p 5d برای اتمهای لانتانیدی و هم چنین از مجموعه پایه 6-31G* برای سایر اتم­ها انجام شده است. انرژی برهمکنش، آنالیز اتم­ها در مولکولها(AIM)  و آنالیز اوربیتال­های طبیعی پیوندی (NBO) در کمپلکس­های [CNT-Ln(H2O)n] و [CNT-Ln(H2)n] مطالعه شده­اند. با جایگزین کردن کاتیون لانتانیوم در کمپلکسهای [BC3-La] و  [BC2N-La] نتایج محاسبات نشان داد که شکاف انرژی نسبت به نانولوله اولیه تغییر یافته و به ترتیب باعث کاهش و افزایش رسانایی در این کمپلکس­ها شده است.
فصل اول: نانولوله های کربنی
1-1- مقدمه

شیمی­فیزیک[1] دانشی از علم شیمی است که به بررسی ماهیت شیمیایی سیستم های شیمیایی، از نظر اصول و قوانین نظری فیزیکی می­پردازد. در واقع شیمی فیزیک رابطه میان دو علم شیمی و فیزیک را برقرار می­کند و به دانش فیزیک بسیار نزدیک است. رشته­هایی مانند نانو شیمی، شیمی سطح، شیمی کوانتوم، طیف سنجی مولکولی، 

این مطلب را هم بخوانید :

ترمودینامیک، شیمی هسته­ای همه بیانگر ارتباط شیمی فیزیک به دانش فیزیک است ]1[.

2-1- نانو چیست؟
قرن بیست و یکم قرن فناوری نانو، پدیده ای بزرگ است که در تمامی گرایش­های علمی راه یافته است. فناوری نانو از کلمه یونانی به معنی “کوتوله” سرچشمه گرفته است. نانو فقط یک مقیاس است، یک میلیاردم یک متر و یا حدود یک صد هزارم ضخامت تار موی انسان است.
در بعد نانو خصوصیات فیزیکی و شیمیایی اتم ها، مولکول ها با خصوصیات توده ماده فرق دارد و همین مشخصات باعث پیدایش دستاوردهای جدیدی در علوم پزشکی و مهندسی شده است ]2[.
3-1- تاریخچه فناوری نانو
ایده فناوری نانو برای اولین بار در سال 1959 توسط فیزیکدان معروف ریچارد فاینمن[1] که در بحث خود با عنوان “فضای زیادی در سطوح پایین وجود دارد” مطرح شده است. او در بحث خود، امکان سنتز از طریق دستکاری مستقیم اتم ها و مولکول ها، در آینده را ارائه داد. اصطلاح فناوری نانو اولین بار توسط نوریو تایونگوچی2 در سال 1974 جهت دستیابی به اندازه­هایی در حدود یک نانومتر مورد استفاده قرار گرفت. چشم انداز های فاینمن انقلابی در راه اندازی مسابقه جهانی فناوری نانو بود.
در سال 1981 اریک درکسلر3 اولین مقاله خود را در مورد نانو تکنولوژی مولکولی ارائه داد ]3و4[.

زیست تخلیه می شوند صورت نپذیرد این مهم می تواند اثرات نامطلوبی به دنبال داشته باشد. اثرات زیست محیطی هیدروکربنها و مواد سمی موجود در آب تولیدی بر روی اکوسیستم، گیاهان، جانوران و انسان در این بین از مهمترین موضوعات خواهد بود. امروزه توسعه روز افزون آگاهی عمومی درباره محیط زیست در فرایند تولید از چاههای نفت و گاز باعث توجه شرکتها و خریداران به این مهم شده است، بطوریكه مسائل زیست محیطی نقش تعیین كننده ای را در انتخاب تجهیزات و همچنین استفاده از تكنولوزی های جدید برای دفع این مواد و به حداقل رساندن آلودگی، ایفا می كند.
یکی از مهمترین عوامل در کاهش اثرات منفی زیست محیطی آب تولیدی مدیریت صحیح آن می باشد، بگونه ای که برخی مواقع هزینه های مورد نیاز در حذف آلودگیهای یک پسماند و یا کنترل انتشار آلودگی آن با اعمال مدیریتی صحیح و ابتکاری به میزان چشمگیری کاهش پیدا خواهد کرد.
با توجه به توسعه روز افزون صنعت نفت و گاز در کشور ما و اینکه به طور معمول با گذشت زمان و به دلایل مختلف، تولید آب همراه نفت و گاز روز به روز افزایش می یابد، در نظر گرفتن تمهیدات لازم جهت کاهش این صدمات و پیشگیری از آن ضروری به نظر می رسد.
با توجه به این ضرورت و اینکه بحث محیط زیست در طی سالهای اخیر جایگاه خوبی را در شرکت های نفتی پیدا کرده است، این پژوهش به بررسی مسائل مختلف آب تولیدی، روشهای تصفیه آب تولیدی و انتخاب روش مناسب جهت تصفیه آب همراه در سکوهای تولید نفت و گاز در دریا پرداخته است. شایان ذکر است این پایان نامه تحت حمایت شرکت نفت فلات قاره ایران و با همکاری واحد پژوهش و توسعه این شرکت انجام شده است.
فصل اول: کلیات
1-1- آب تولیدی همراه نفت (PW)
سنگ‌های رسوبی كه در حال حاضر شامل لایه‌های رسوبی مختلفی است، در ابتدا از ته‌نشین شدن رسوبات اقیانوس‌ها، ‌دریاها، دریاچه‌ها و جریان‌های دیگر حاصل شده‌اند. این رسوبات به طور طبیعی شامل مقدار زیادی آب هستند. این آب همچنان با این رسوبات دفن می‌شود و باقی می‌ماند و میلیون‌ها سال بعد به عنوان (Connate water) مورد توجه قرار می‌گیرد. بسیاری از لایه‌های رسوبی بزرگ، در ابتدا با آب های اقیانوس‌ها و دریاها همراه بوده‌اند، بنابراین در اینگونه رسوبات، آب همراه در اصل آب دریاها بوده است. بهرحال، در طی سال‌های مختلف رویدادهایی رخ می‌دهد كه طی آنها نفت كه از مواد‌آلی ته‌نشین شده با این رسوبات تشكیل شده است از جایی كه سنگ مبداء نامیده می‌شود به سمت سنگ‌های رسوبی با نفوذپذیری و تراوایی بیشتر مهاجرت می‌كند. نفت دارای دانسیته‌ای كمتر از آب بوده و لذا به سمت سطح آب آمده و آب در لایه‌های زیرین قرار می‌گیرد و این آب، آب حوزه‌های نفتی نام می‌گیرد که به صورت ناخواسته هنگام استخراج نفت یا گاز به سطح آورده می شود. شکل (1-1) نحوه قرارگیری گاز، نفت و آب در یک مخزن را نشان داده است.
طبق منابع موجود می‌توان گفت حدود سال 1938 بود كه وجود شكاف‌ها و حفره‌هایی در مخازن هیدروكربوری كه شامل آب هستند، شناخته شد. Fettke اولین كسی بود كه وجود آب را در مخازن تولید كنندة نفت گزارش داد. اما وی گمان می‌كرد كه این آب ممكن است در حین عملیات حفاری وارد حفره‌های مخزن شده باشد.

در بیشتر سازندهای حاوی نفت اینگونه گمان می‌رود كه سنگ مخزن قبل از اینكه توسط نفت اشغال شود، كاملاً به وسیله آب اشباع شده بوده است. هیدروكربن‌های با دانسیته كمتر به سمت موقعیت‌های تعادل دینامیكی و هیدرواستاتیكی مهاجرت می‌كنند،‌ و سپس آب را از قسمت اعظم سنگ مخزن جابجا می‌كنند و جای آنرا می‌گیرند. 

البته نفت تمام آب را جابجا نخواهد كرد بنابراین سنگ مخزن به طور معمول شامل هیدروكربن‌های نفتی و آب می‌باشد.

به تدریج با انجام آزمایشات مختلف مشخص شد كه كیفیت این آب از لحاظ تركیبات شیمیایی حل شده در آن از یك مخزن هیدروكربنی به مخزن هیدروكربنی دیگر تفاوت دارد. همچنین با افزایش برداشت از یك مخزن هیدروكربنی مقدار آب تولیدی نیز افزایش می‌یابد. در سال‌های گذشته آب تولیدی هنگام استخراج منابع هیدروكربنی به عنوان بخشی از مواد زاید تولید شده در عملیات تولید مورد توجه قرار گرفته است.
در واقع آب تولیدی جزء جدا نشدنی فرآیند بازیابی هیدروكربن‌هاست و در حوزه‌های نفتی توسعه یافته مقدار آب تولیدی به مراتب بیشتر است.

آب تولیدی كه به آن آب شور (Brine) نیز گفته می‌شود می‌تواند شامل آب سازند، آب تزریق شده به مخزن، مقدار كمی آب میعان یافته و مقادیر كمی از تركیبات شیمیایی استفاده شده در عملیات تولید باشد. آب تولیدی بیشترین حجم مواد زاید تولیدی در عملیات تولید مواد هیدروكربنی را تشكیل می‌دهد. این جریان مواد زاید را می‌توان مواد زاید با حجم زیاد و سمیت كم فرض كرد. حجم آب تولیدی از مخازن گازی به مقدار قابل توجهی كمتر از مخازن نفتی بوده ولی آلودگی آلی آن در مقایسه با چاههای 

این مطلب را هم بخوانید :

نفتی بیشتر می باشد. خصوصیات آب تولیدی نظیر شوری، دانسیته، فلزات و محتوای آلی آن از یك حوزة به حوزة دیگر تفاوت دارد.

تولید جهانی آب تولیدی همراه نفت حدود 250 میلیون بشکه به ازای 80 میلیون بشکه تولید نفت در روز تخمین زده می شود. این رقم نشان می دهد سرعت آب تولیدی به نفت تولیدی 3 به 1 می باشد.

1-3-3 انواع روش­های شیمیایی اصلاح سطح الکترودها ……10
1-3-3-1اصلاح الکترود توسط ترکیبات نانوساختار …………..10
1-3-3-2 اصلاح الکترودها توسط تک لایه­ های خود انباشته…10
1-3-3-3 اصلاح سطح الکترودها توسط روش سل- ژل……… 12
1-3-3-4 اصلاح الکترودها توسط مواد پلیمری……………….. 12
1-4 فناوری نانو…………………………………………………. 14
1-5 نانوساختارها………………………………………………. 14
1-5-1 نانوذرات………………………………………………….. 14
1-5-2 عملکرد نانوذرات در الکتروشیمی…………………….. 15
1-5-2-1 تثبیت زیستمولکول ها در سطح الکترود………….. 16
1-5-2-2 کاتالیز واکنش­های الکتروشیمیایی…………………. 16
1-5-2-3 تسریع انتقال الکترون……………………………….. 16
1-5-2-4 نشانه‌گذاری زیست­مولکول­ها …………………………16
1-5-2-5 نانوذرات به عنوان واکنش­گر عمل می­کنند…………. 16
1-5-3 سیستم دوفلزی-آلیاژی نانوذرات……………………. 18
1-6 حسگرها………………………………………………….. 19
1-6-1 حسگرهای الکتروشیمیایی………………………….. 20
1-6-2 خصوصیات حسگرها …………………………………..21
1-7 گرافن………………………………………………………. 21
1-7-1 گرافن تقویت شده ……………………………………..23
1-8 پلاتین……………………………………………………… 23
1-8-1الکتروکاتالیست آلیاژی پلاتین…………………………. 24
1-9 پیل سوختی………………………………………………. 25
1-9-1 مزایای پیل سوختی…………………………………… 27
1-9-2 انواع پیل های سوختی……………………………….. 27
1-9-3 غشاهای تبادل پروتون بری کاربرد در پیل سوختی…..29
1-10 اهداف پروژه حاضر……………………………………….. 31
فصل دوم: مواد و تجهیزات مورد استفاده، سنتز و شناسایی نانوکامپوزیت­ها و جزئیات روش­ها وآزمایش­های انجام شده
2-1 مواد شیمیایی مورد استفاده……………………………. 33
2-2- دستگاه­های مورد استفاده……………………………… 34
2-3- سنتز Pt/N-Gr…………………………………………….
2-4- روش تهیه الکترودهای کربن شیشه­ای اصلاح­شده با گرافن دوپه­شده با نیتروژن و پلاتین (Pt/N-Gr)…36
2-4-1- آماده سازی الکترود…………………………………… 36
2-4-2- اصلاح الکترود GC با گرافن……………………………. 36
2-5- سنتزنانوذرات دوتایی Pt-Fe……………………………..
2-5-1 اصلاح الکترود GC بانانوذرات Pt-Fe…………………….
فصل سوم: بحث و نتیجه گیری
3-1 بررسی رفتار الكتروشیمیایی هیدرازین روی الکترود کربن شیشه­ا­ی اصلاح­شده با گرافن دوپه­شده با نیتروژن و پلاتین….40
3-1-1-مقدمه………………………………………………….. 40
3-1-2 بهبود پاسخ الکترود کربن شیشه­ای توسط اصلاح با نانو کامپوزیت Pt/N-Gr…….
3-1-3 بررسی اثر غلظت هیدرازین در رفتار الکتروکاتالیزوری الکترود اصلاح­شده با نانوکامپوزیت Pt/N-Gr……..
3-1-4  محاسبه حدتشخیص، حساسیت، و محدوده خطی الکترد اصلاح­شده با استفاده ازروش آمپرومتری….43
3-1-5 بررسی میزان پایداری پاسخ الکتروکاتالیزوری الکترود GC-Pt/N-Gr برای اکسیداسیون هیدرازین…….46
3-1-6 بررسی اثر سرعت روبش پتانسیل………………. 47
3-1-7 بررسی انتخاب­پذیری الکترود اصلاح­شده………….. 48
3-1-8 کاربرد تجزیه­ای الکترود………………………………. 49
3-1-9 نتیجه ­گیری…………………………………………… 52
بخش دوم: طراحی پیل زیست سوختی گلوکز/اکسیژن…53
3-2-1 اکسیداسیون الکتروشیمیایی گلوکز با استفاده از الکترود کربن شیشه­ای اصلاح­شده با نانوذراتFe-Pt
3-2-2 به کارگیری نانوکامپوزیت Pt/N-Gr برای احیای اکسیژن….53

3-2-3 به کارگیری الکترود کربن شیشه­ای اصلاح­شده با نانوذرات Fe-Pt به عنوان آند پیل زیستی سوختی…54

3-2-3-1 بهبود پاسخ الکترود کربن شیشه­ای اصلاح با نانو ذرات  Fe-Pt نسبت به الکترود کربن شیشه­ای اصلاح­شده با کربن-پلاتین تجاری برای اکسیداسیون گلوکز…………………54
3-2-3-2 بررسی اثر غلظت گلوکز در رفتار الکتروکاتالیزوری الکترود اصلاح­شده با نانو ذراتFe-P……
3-2-3-3 محاسبه سطح فعال آند (الکترود کربن شیشه­ای اصلاح­شده با نانوذرات Fe-Pt)….56
3-2-3-4 بررسی پایداری الکترود اصلاح­شده با نانوذرات Fe-Pt…….
3-2-3-5 بررسی اثر مزاحمت اکسیژن برای اندازه­ گیری گلوکز در آند……58
3-2-4 به­کارگیری الکترود کربن شیشه­ای اصلاح­شده با/N-Gr  Pt به عنوان کاتد پیل  زیست­ سوختی…..58
3-2-4-1 بهبود پاسخ الکترود کربن شیشه­ای اصلاح­شده با نانو کامپوزیت  Pt/N-Gr نسبت به الکترود کربن شیشه­ای اصلاح­شده با کربن-پلاتین تجاری برای احیای اکسیژن………58
3-2-4-2 محاسبه سطح فعال کاتد (الکترود کربن شیشه­ای اصلاح­شده با Pt/N-Gr)…..60
3-2-4-3 بررسی مکانیسم احیای الکتروکاتالیزوری اکسیژن به روش ولتامتری هیدرودینامیک….61
3-2-4-4 بررسی پایداری الکترود اصلاح­شده با Pt/N-Gr………….
3-2-5کاربرد آند و کاتد طراحی شده جهت ساخت پیل زیست­سوختی گلوکز/ اکسیژن…..63
3-2-5-2 آماده سازی غشای نافیونی……………………….. 64
3-2-5-3 نتایج حاصل از بستن پیل گلوکز/ اکسیژن……….. 64
3-2-5-4 نتیجه­ گیری……………………………………………67
چکیده:
از میان روش­های متنوعی که برای تعیین کمی آنالیت­ها توسعه داده شده­اند روش­های الکتروشیمیایی به دلیل سادگی و حساسیت بالا دارای کاربردهای بسیار زیادی هستند اما اغلب واکنش اکسیداسیون و احیای مستقیم آنالیت در سطح الکترود معمولی، برگشت­ناپذیر بوده و نیاز به اضافه ولتاژ بالایی دارند. نانومواد به عنوان گزینه­های بسیار عالی برای اصلاح الکترودها معرفی شده­اند، بنابراین در این کار نانوکامپوزیت­های جدیدی ساخته شد و از آن­ها برای ساخت حسگرهای الکتروشیمیایی استفاده شد.

در قسمت اول کار برای اولین بار الکترود اصلاح­شده با نانو کامپوزیت Pt/N-Gr به طور موفقیت آمیز برای اندازه­گیری هیدرازین در پتانسیل­های کاهش یافته بکار گرفته شد. الکترود کربن شیشه­ای اصلاح­شده با    Pt/N-Gr فعالیت الکتروکاتالیزوری بسیار خوبی نسبت به اکسیداسیون هیدرازین در اضافه پتانسیل کاهش یافته نشان می­دهد(4/0- ولت نسبت به الکترود مرجع Ag/AgCl در محلول بافر فسفات با pH 9 ).  فعالیت الکتروکاتالیزی الکترود اصلاح­شده در برابر هیدرازین به وسیله ولتامتری چرخه­ای ارزیابی شد. برای دستیابی به بهترین پارامترهای کاتالیتیکی مانند حد تشخیص و گستره دینامیک خطی تکنیک آمپرومتری هیدرودینامیک مورد 

این مطلب را هم بخوانید :

استفاده قرار گرفت و گستره­ی دینامیکی 1/0 تا 555 میکرومولار با حدتشخیص 66 نانومولار و حساسیت694/0 برای هیدرازین در الکترود اصلاح­شده با نانوکامپوزیت Pt/N-Gr به­دست آمد. سپس، انتخاب­پذیری الکترود اصلاح­شده، در حضور گونه­های خارجی مختلف موجود در محلول آنالیت، آزمایش شد. نتایجِ حاصل، نشان دهنده­ی انتخاب­پذیری قابل قبول برای این الکترود می­باشد. در ضمن از آن­جا که هیدرازین یکی از سوخت­های بکار رفته در طراحی پیل­های سوختی است، این الکترود می­تواند به عنوان آند در پیل­های سوختی بکار گرفته شود. در نهایت، کاربرد موفقیت­آمیز الکترود در نمونه حقیقی (آب بویلر) مورد بررسی قرار گرفت و صحت قابل قبولی به­دست آمد.

در قسمت دوم این پروژه، از الکتروکاتالیست نانوذرات آلیاژی Fe-Pt استفاده شد که قابلیت کاتالیزوری آن برای اکسیداسیون گلوکز در محلول بافر فسفات با 7=pH بسیار زیاد است و به طور قابل توجهی شدت جریان اکسیداسیون را افزایش داد.
الکترود کربن شیشه­ای اصلاح­شده باPt/N-Gr  فعالیت الکتروکاتالیزوری خوبی برای احیای اکسیژن نشان داد. بنابراین پیل زیستی گلوکز/اکسیژن را با بکارگیری الکترود کربن شیشه­ای اصلاح­شده با نانوکامپوزیت  Pt/N-Gr  به عنوان کاتد و الکترود کربن شیشه­ای اصلاح­شده با نانوذرات آلیاژی  Fe-Pt به عنوان آند طراحی شد.
پتانسیل پیل فوق mV700 ، دانسیته جریان mA.cm-2 31/0و توان خروجیmW.cm-2  85 به دست آمد.
فصل اول: مقدمه و تئوری
1-1- الکتروشیمی تجزیه
الکتروشیمی تجزیه­ای، شاخه­ای از مجموعه وسیع شیمی تجزیه است که راه­های تجزیه­ای مبتنی بر فرآیندهای الکتروشیمیایی را مورد بررسی قرار می­دهد. برگزیدگی واکنش­های الکتروشیمیایی و دقت بالایی که با آن می­توان پارامترهای مرتبط با این واکنش­ها را اندازه گرفت، روش­های الکتروشیمیایی تجزیه را در ردیف حساس­ترین و انتخابی­ترین روش­های تجزیه­ای تشخیص و تعیین مقدار قرار می­دهد.
یکی از ویژگی­های کم­نظیر روش­های الکتروشیمیایی تجزیه­ای، گسترش دامنه کارایی آن­هاست، به طوریکه علاوه بر امکان کاربرد آن­ها به صورت روش­های مستقل، می­توان از آن­ها برای آشکارسازی نتایج بسیاری