تولید آلیاژ نانوساختار یوتکتیکی آلومینیوم- سیلیسیوم توسط فرآیند آلیاژسازی مکانیکی برای لحیم­کاری سخت قطعات مورد استفاده در صنایع هوایی

 

 

 

استاد راهنما:

 

دکتر حمید خرسند

 

 

 

 

 

تابستان 1393

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

برای تهیه نانوساختار یوتکتیک آلومینیوم- سیلیسیوم به عنوان فلز یا آلیاژ پرکننده برای لحیم­کاری سخت آلیاژ تیتانیوم از روش آلیاژسازی مکانیکی استفاده شد. فرآیند لحیم­کاری با اعمال یک فلز یا آلیاژ مذاب به عنوان پرکننده به سطوح اتصال موجب تشکیل پیوند متالورژیکی (نفوذی) می­­گردد. آلیاژسازی مکانیکی یک تکنیک تولید پودر است که اجازه می­دهد تا مواد همگن شکل گیرد. مطابق تحقیقات انجام شده این روش به دلیل مزایایی نسبت به روش‌های دیگر، برای تولید آلیاژ نانوساختار زمینه آلومینیومی مناسب می­باشد. پارامترهای مختلفی از جمله زمان در این فرآیند تأثیرگذار است و برای آن­که از اکسیداسیون پودرها در حین فرآیند جلوگیری شود فرآیند آلیاژسازی مکانیکی تحت گاز خنثی (آرگون) انجام گرفت. همچنین به منظور تهیه نمونه بالک از روش پرس‌گرم برای فشرده‌سازی پودرها استفاده شد. فرآیند آلیاژسازی مکانیکی در زمان­های 5، 15، 30 ، 45 و 60 ساعت با نسبت وزن گلوله به پودر 10:1 انجام شد. برای تعیین زمان رسیدن به نانوساختار و خواص ساختاری زمینه پودر تولیدی، آزمایش‌های پراش اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) مورد بررسی قرار گرفت. با برش نمونه بالک، قرص­هایی با ضخامت 7/0 میلی­متر به عنوان آلیاژ پرکننده تهیه شد. نتایج XRD نشان­دهنده آن است که در محدوده 45 ساعت کریستال­ها به نانوساختار (nm 764/44) رسیده­اند و نتایج SEM نشان­دهنده آن است که ذرات Si در زمینه Al به صورت همگن پراکنده شده است. فرآیند لحیم­کاری با درنظر گرفتن 4 دما و زمان مختلف انجام شد و در دمای ^◦C 750 به مدت  min30 به کمک کوره مادون قرمز تحت گاز آرگون خالص اتصال Ti-6Al-4V با آلیاژ پرکننده یوتکتیک برقرار شد و مشاهدات ریزساختار اتصال تمیز و نفوذ متالورژیکی و همچنین آزمون میکروسختی، سختی برابر 58/76 ویکرز را نشان­ می­دهد.

 

کلمات کلیدی:

آلیاژ آلومینیوم- سیلیسیوم، آلیاژسازی مکانیکی، نانو ساختار، لحیم­کاری سخت، ریزساختار، کوره مادون قرمز

فصل 1: مقدمه                                                                                                                                      1

فصل 2:  مروری بر منابع                                           4

2-1-          معرفی سیستم آلومینیوم- سیلیسیوم. 5

2-2-          تعیین سیستم آلیاژی.. 6

2-3-          مواد نانوساختار. 7

2-4-          فصل مشترک­ها در مواد نانوکریستال.. 8

2-5-          روش­های تولید مواد نانوساختار. 8

2-6-          خواص مواد نانوساختار. 8

2-7-          فرآیند آلیاژسازی مکانیکی.. 9

2-8-          قابلیت­های آلیاژسازی مکانیکی.. 10

2-9-          تولید مواد نانوساختار به روش آلیاژسازی مکانیکی.. 10

2-10-        مکانیزم فرآیند.. 11

2-11-        عمل آسیاب­کردن.. 16

2-11-1-   آهنگری میکرونی.. 16

2-11-2-   شکست… 17

2-11-3-   آگلومره شدن.. 17

2-12-        افزایش انحلال­پذیری در حین آلیاژسازی مکانیکی.. 18

2-13-        ترکیب مواد در آلیاژسازی مکانیکی.. 18

2-13-1-   مکانیزم سیستم نرم – نرم. 18

2-13-2-   مکانیزم سیستم نرم – ترد. 20

2-13-3-   سیستم ترد – ترد. 21

2-13-3-1-     دما 23

2-13-3-2-     مسیرهای نفوذی   24

2-13-4-   اندازه دانه. 24

2-13-5-   پارامتر شبکه. 25

2-13-6-   عوامل موثر بر روش آلیاژسازی مکانیکی. 25

2-13-6-1-     مواد خام  26

2-13-6-2-     انواع آسیاب   26

2-13-6-3-     محفظه آسیاب   28

2-13-6-4-     سرعت آسیاب‌کاری   28

2-13-6-5-     زمان آسیاب   29

2-13-6-6-     نسبت وزنی گلوله به پودر 29

2-13-6-7-     میزان پرکردن محفظه  30

2-13-6-8-     اتمسفر آسیاب   30

2-13-6-9-     عنصر کنترل‌کننده فرآیند  30

2-13-6-10-   دمای آسیاب‌کاری   31

2-14-        فرآیند لحیم کاری.. 32

2-14-1-   لحیم‌کاری سخت… 32

2-14-2-   بعضی از کاربردهای لحیم­کاری.. 34

2-14-3-   لحیم‌کاری سخت در کوره. 34

2-14-4-   آماده­سازی سطحی برای لحیم‌کاری   36

2-14-5-   آلیاژ لحیم سخت… 36

2-14-6-   اصول لحیم‌کاری سخت آلیاژهای تیتانیوم. 38

2-15-        پارامترهای لحیم‌کاری سخت تیتانیوم. 39

2-16-        انتخاب فلزات پرکننده. 39

2-17-        آلیاژهای پرکننده پایه آلومینیوم. 40

2-18-        پیشینه تحقیق.. 41

فصل 3:  مواد آزمایش و روش تحقیق                                                                                                   45

3-1-          مراحل انجام تحقیق.. 46

3-2-          مواد اولیه انجام آزمایش…. 47

3-2-1-     پودر آلومینیوم و سیلیسیوم      47

3-2-2-     اسید استئاریک…. 47

3-2-3-     دستگاه آسیاب مکانیکی.. 48

3-3-          پراش اشعه X.. 49

3-4-          تجهیزات پرس­گرم. 51

3-5-          آنالیز گرماسنج افتراقی.. 54

3-6-          آماده­سازی آلیاژ پرکننده. 54

3-7-          شرایط لحیم­کاری.. 55

3-8-          بست مکانیکی.. 56

3-9-          آزمون میکروسختی.. 57

3-10-        مشاهدات ریزساختاری.. 57

فصل 4:  نتایج آزمایشگاهی/ بحث و بررسی                59

4-1-          SEM پودرهای اولیه. 60

4-2-          بررسی فازی XRD.. 61

4-2-1-     تعیین پارامترهای ساختاری با استفاده از نتایج XRD       61

 

4-2-2-     بررسی فازی XRD زمینه. 61

4-3-          SEM پودرهای تولید شده با آلیاژسازی مکانیکی.. 67

4-4-          نتایج آنالیز حرارتی افتراقی.. 69

4-5-          آنالیز ساختاری نمونه بالک پودر Al-12%wtSi 69

4-6-          میکروسختی نمونه بالک…. 70

4-7-          لحیم­کاری سخت… 70

4-7-1-     ریز ساختار محل اتصال.. 72

4-8-          میکروسختی نمونه لحیم­سخت… 73

فصل 5:  نتیجه گیری، پیشنهادها          74

5-1-          نتیجه گیری.. 75

5-2-          پیشنهادها برای تحقیقات آتی.. 76

مراجع                77

پیوست        ……………………………………………………………………………………………………………………………………………..81

جدول ‏2‑1- شرح مشخصات آلیاژ Ti-6Al-4V [33]. 40

جدول ‏3‑1- درصد خلوص و اندازه تقریبی پودرهای اولیه. 47

جدول ‏3‑2- شرایط انجام آزمایش پرس­گرم. 54

جدول ‏3‑3- خلاصه­ای از پارامترهای مختلف آزمایش شده. 56

جدول ‏4‑1- اندازه بلورهای محلول جامد Al-Si برحسب زمان آسیاب­کاری. 64

جدول ‏4‑2- سختی نمونه بالک آلیاژ Al-12%wtSi. 70

جدول ‏4‑3- سختی فلز پایه. 73

جدول ‏4‑4- سختی آلیاژ پرکننده لحیم سخت. 73

جدول ‏4‑5- مقایسه میکروسختی قبل و بعد از لحیم­کاری. 73

شکل ‏2‑1- دیاگرام فازی دوتایی Al-12%wt Si[15]. 7

شکل ‏2‑2- تشکیل پودرهای کامپوزیتی زمینه فلزی پس از فرآیند آسیابکاری به صورت شماتیک [21]. 11

شکل ‏2‑3- برخورد گلوله‌ها با پودر و تشکیل و نازک شدن لایه‌های نفوذی [23]. 12

شکل ‏2‑4- تغییرات اندازه ذرات در برابر زمان آسیاب‌کاری [23]. 15

شکل ‏2‑5- ریز شدن اندازه ذرات با زمان آسیاب‌کاری [23]. 16

شکل ‏2‑6-تصویر میکروسکوپ الکترونی یک ذره در سیستم (Ag-Cu) [23]. 19

شکل ‏2‑7- ریزساختار به دست آمده در حین آسیاب‌کاری از پودرهای اولیه در سیستم نرم – ترد [23]. 21

شکل ‏2‑8- مکانیزم آلیاژسازی مکانیکی برای سیستم نرم – ترد [25]. 21

شکل ‏2‑9-تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری که نشان دهنده توزیع یکنواخت ذرات Er₂O₃ [23]. 22

شکل ‏2‑10- تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی که نشان‌دهنده قرار گرفتن ذرات سخت Si[23]. 23

شکل ‏2‑11- رابطه دما و مسیرهای نفوذی[27]. 24

شکل ‏2‑12- رابطه اندازه دانه با ضریب نفوذ [27]. 25

شکل ‏2‑13-  الگوی Al- 12%wt Si XRD [29]. 42

شکل ‏2‑14- تصاویر SEM برای پودر Al-20 wt% Si در زمان های مختلف [31]. 43

شکل ‏3‑1- فلوچارت مراحل انجام تحقیق. 46

یک مطلب دیگر :

شکل ‏3‑5- دستگاه آلیاژسازی مکانیکی. 48

شکل ‏3‑6- محفظه استفاده شده برای انجام فرآیند آلیاژسازی.. 48

‏3‑7- الف) شماتیک قالب پرس­گرم ب) جزئیات قالب پرس­گرم. 51

‏3‑8- الف)تصویر سیستم پرس­گرم مورد استفاده ب) سیستم کنترل دقیق دما و هیتر. 52

‏3‑9- تاثیر اعمال فشار برای حذف تخلخل­ها و افزایش مناطق تماس بین ذرات پودر و فشرده شدن پودر [47]. 53

شکل ‏3‑10- شماتیک اعمال روانکار بر سطح داخلی قالب. 53

شکل ‏3‑11- پودر Al-12%wtSi، 45ساعت آلیاژسازی شده و نمونه بالک به دست آمده از پرس­گرم. 69

شکل ‏3‑14- اره موئی و سمباده برای تهیه آلیاژ پرکننده. 55

شکل ‏3‑15- نقشه فنی کوره لحیم­کاری سخت با اشعه مادون قرمز [51]. 55

شکل ‏3‑16- الف) فیکسچر برای بستن نمونه­ها و قرار دادن درون کوره و ب) آلیاژپرکننده و فلز پایه. 57

شکل ‏3‑17- الف) پمپ خلأ و ب) کوره لحیم­کاری سخت. 57

شکل ‏3‑2- الف) پودر آلومینیوم خالص و ب) پودر سیلیسیوم خالص. 60

شکل ‏4‑1-  نمودار ویلیامسون- هال پودر Al-12%wtSi در 45 ساعت. 61

شکل ‏4‑2- الف) الگوی پراش اشعهX  پودر Al-12%wtSi تا 45 ساعت و ب) الگوی پراش… 63

شکل ‏4‑3- تابع اندازه کریستال­ها بر حسب افزایش زمان آسیاب­کاری. 64

شکل ‏4‑4- پهن شدگی پیک Al (111) در حین آلیاژسازی مکانیکی. 66

شکل ‏4‑5- تغییر مورفولوژی آلیاژ Al-12%wt Si با افزایش زمان آسیاب کاری. 67

شکل ‏4‑6- آنالیز EDS آلیاژ Al-12%wtSi، 45 ساعت آلیاژسازی شده. 68

شکل ‏4‑7- آنالیز حرارتی افتراقی Al-12%wtSi. 69

شکل ‏4‑8- عکس میکرو آلیاژ Al-12%wtSi، 45 ساعت آلیاژسازی مکانیکی شده پس از پرس­گرم. 70

شکل ‏4‑9- نمونه لحیم­کاری شده توسط کوره مادون قرمز. 71

شکل ‏4‑10- پروفیل دما- زمان: به دست آمده از لحیم سخت در دما و زمان­های مختلف.. 71

شکل ‏4‑11- تصاویر میکرو، آلیاژ پرکننده لحیم سخت شده. 72

شکل ‏4‑12- ذوب آلیاژ پس از اعمال دمای لحیم­کاری. 72

لحیم‌کاری از کهن‌ترین فرآیندهای اتصال فلزات و مواد است که جنبه‌های علمی و فنی آن همواره مورد توجه متخصصین متالورژی و علم مواد بوده است.

این روش یکی از روش‌های انجام اتصال است که با اعمال یک فلز یا آلیاژ پرکننده^[1] به عنوان ماده واسط به سطوح اتصال موجب تشکیل پیوند متالورژیکی بین اجزای اتصال می­شود. به دلیل کمتر بودن دمای لحیم‌کاری نسبت به فلز پایه، پدیده اکسید شدن فلز پایه رخ نمی­دهد. واکنش بین فلز پرکننده مذاب و اجزای جامد منجر به تشکیل پیوند در لایه نازکی از سطوح اتصال می­شود.

بطور کلی فرآیند لحیم‌کاری به دو بخش لحیم‌کاری نرم و لحیم‌کاری سخت تقسیم می­شود که وجه تمایز آن‌ها در دمای ذوب آلیاژ پرکننده می­باشد، بدین صورت که اگر دمای کاری کمتر از ^◦C 450 باشد، فرآیند لحیم‌کاری نرم و اگر بیشتر از ^◦C 450 باشد، فرآیند لحیم‌کاری سخت نام‌گذاری می­شود.

لحیم‌کاری سخت نیز به عنوان یکی از روش‌های ایجاد اتصال دائمی برای گستره وسیعی از مواد است. موانع اصلی برای پیوند مستقیم بین دو فلز متفاوت با روش جوشکاری می­تواند تفاوت در ضریب انبساط حرارتی، ایجاد فازهای ترد، کاهش مقاومت به خوردگی، کاهش چقرمگی در دمای پایین و ترک انجمادی باشد. لذا معمولاً برای این­گونه اتصالات نمی­توان از جوشکاری ذوبی استفاده کرد. امروزه از روش لحیم‌کاری در کوره تحت خلأ یا اتمسفر خنثی، به طور گسترده‌ای در صنایع هوا – فضا و صنعت خودروسازی استفاده می­شود.

امروزه در صنایع مختلف مانند صنایع خودرو و نظامی نیاز به مواد با استحکام بالا و روش تولید آسان و ارزان از اهمیت ویژه‌ای برخوردار می­باشد. همچنین با توجه به تحقیقات صورت گرفته در طی سال­های گذشته مشخص گردیده که آلومینیوم پتانسیل قابل توجهی برای کاربرد عملی در صنایع گوناگون را دارد و به دلیل مزایای آن نسبت به فولاد، وزن سبک (یک سوم فولاد)، خاصیت انعطاف‌پذیری بیشتر و نقطه ذوب کمتر مورد توجه قرار گرفته است. از این‌رو تلاش‌های زیادی در توسعه خواص آلومینیوم انجام گرفته است.

مشکل اصلی آلیاژهای آلومینیوم تریبولوژی ضعیف و پایداری حرارتی کم آن­ها می­باشد. حضور ذرات سرامیکی تقویت­کننده نانومتری در ساختار می­تواند با ایجاد مانع بر سر حرکت نابجایی­ها، این آلیاژها را برای کاربردهای سایشی و دمای بالا مناسب سازد. پودرهای نانو آلومینیوم به طور گسترده به دلیل کاربرد به عنوان اصلاح نرخ سوخت، مواد افزودنی، مواد

1-13-1-  انواع نانوکامپوزیتهای پلیمری ……………………………………………………………………………………39
1-13-2- روش های ساخت نانوکامپوزیتهای پلیمری …………………………………………………………………..41
فصل دوم- مواد و روش ها
2-1- میکروارگانیسم………………………………………………………………………………………………………………45
2-2- انتقال میکروارگانیسم از حالت یخ خشک به محیط كشت اولیه………………………………………………47
2-3- محیط نگهداری…………………………………………………………………………………………………………….47
2-4- محیط کشت تلقیح………………………………………………………………………………………………………..48
2-5- محیط کشت تخمیر……………………………………………………………………………………………………….48
2-6- آماده سازی کشت تلقیح………………………………………………………………………………………………..49
2-7- شرایط تخمیر ونمونه برداری…………………………………………………………………………………………..49
2-8-  تهیه منحنی كالیبراسیون وزن خشك سلولی- جذب…………………………………………………………..50
2-9-  تهیه منحنی­های كالیبراسیون جهت تعیین مقادیر منابع کربن…………………………………………………51
2-9-1-  طرز تهیه محلول معرف DNS…………………………………………………………………………………..51
2-9-2- رسم منحنی كالیبراسیون قندهای قابل تبدیل………………………………………………………………….51
عنوان                                                                                                        صفحه
2-10- شرایط کروماتوگراف­گازی برای اندازه­گیری پلی­هیدروکسی­آلکانوات­ها……………………….52
2-10-1- تهیه استاندارد داخلی………………………………………………………………………………………….53
2-10-2- تهیه منحنی­های کالیبراسیون متیل­هیدروکسی­بوتیرات، متیل هیدروکسی­والرات
و متیل­هیدروکسی­هگزانوات……………………………………………………………………………………………..53
2-10-3- استخراج بیوپلیمر و آماده سازی نمونه برای تزریق به دستگاه GC………………………………54
2-10-4- روش شناسائی و تایید بیوپلیمر توسط ¹³C NMR،¹H NMR ،. FT-IR…………………………..55
2-10-4-1- طیف سنجی مادون قرمز (FT-IR) …………………………………………………………………..55
2-10-4-2- طیف بینی رزونانس مغناطیسی هسته ای (NMR) ………………………………………………55
2-11- فرایند بیولوژیکی جهت تولید بیوپلیمر درون سلولی در بیوراکتور…………………………………..56
2-11-1- فرایند کشت غیرپیوسته………………………………………………………………………………………..56
2-11-2- فرایندکشت نیمه پیوسته………………………………………………………………………………………..56
2- 11- 2- 1- فرایند کشت نیمه پیوسته با خوراک دهی ثابت منبع کربن ونیتروژن………………………57
2- 11- 2- 2- فرایند کشت نیمه پیوسته با خوراک دهی متغیر  منبع کربن ونیتروژن …………………….57
2-11-3- تعیین ضریب انتقال اکسیژن در بیوراکتور………………………………………………………………..57
2-12- تولید نانو کامپوزیت پلی هیدروکسی بوتیرات هیدروکسی والرات
/هیدروکسی اپتایت………………………………………………………………………………………………………….59
عنوان                                                                                                       صفحه
فصل سوم- نتایج و بحث
3-1- میکروارگانیسم Hydrogenophaga pseudoflava DSMZ 1034…………………………62
3-1- 1- بررسی شرایط فرایند بیولوژیکی………………………………………………………………………………62
3-1-2- استفاده از گلوکز بعنوان  تنها منبع کربن……………………………………………………………………..63
3-1-3- استفاده ازفروکتوز بعنوان تنها منبع کربن …………………………………………………………………….65
3-1-3- استفاده ازآب پنیر بعنوان تنها منبع کربن …………………………………………………………………….66
3- 2- میکروارگانیسم  Cupriavidus necator DSM 545………………………………………………68
3-2-1- بررسی شرایط فرایند بیولوژیکی ……………………………………………………………………………….68
3-2-1-2- بررسی تاثیر نسبت نیتروژن به کربن ……………………………………………………………………….69
3-2-2- استفاده از گلوکز بعنوان  تنها منبع کربن……………………………………………………………………..73
3-2-3- استفاده ازفروکتوز بعنوان تنها منبع کربن…………………………………………………………………….74
3-2-4- استفاده ازملاس بعنوان تنها منبع کربن………………………………………………………………………..75
3-2-5- تاثیر استات بر رشد میکروارگانیسم و تولید بیوپلیمر……………………………………………………..77
3-2-5-1 -ترکیب ملاس و استات بعنوان منابع کربن……………………………………………………………….77
3-3- میکروارگانیسم  Azotobacter beijerinckii DSMZ 1041…………………………………..80
3-3-1- بررسی شرایط فرایند بیولوژیکی………………………………………………………………………………80
3-3-2- استفاده از گلوکز بعنوان  تنها منبع کربن…………………………………………………………………….82
3-3-3- استفاده ازفروکتوز بعنوان تنها منبع کربن……………………………………………………………………83
3-3-4- استفاده ازآب پنیر بعنوان تنها منبع کربن…………………………………………………………………….84
3-4- میکروارگانیسم Azohydromonas lata DSMZ 1123…………………………85
عنوان                                                                                                     صفحه
3-4-1- بررسی شرایط فرایند بیولوژیکی………………………………………………………………………………85
3-4-2- استفاده از گلوکز بعنوان  تنها منبع کربن……………………………………………………………………87
3-4-3- استفاده ازفروکتوز بعنوان تنها منبع کربن …………………………………………………………………..88
3-4-4- استفاده ازآب پنیر بعنوان تنها منبع کربن …………………………………………………………………..89
3-5- نتایج کلی مقایسه چهار میکرو ارگانیسم در تولید بیوپلیمر ……………………………………………….92
3-6- بررسی سینتیک رشد میکروارگانیسم در تولید بیوپلیمر……………………………………………………92
3-7- فرایند کشت غیر پیوسته در بیوراکتور………………………………………………………………………….95
3-7-1- تعیین ضریب انتقال اکسیژن در بیوراکتور ………………………………………………………………..97
3-8- فرایند کشت نیمه پیوسته  با خوراک دهی ثابت در بیوراکتور………………………………………….98
3-9- فرایند کشت نیمه پیوسته  با خوراک دهی متغیر (پله ای) در بیوراکتور……………………………….99
3-10- بازده بیومس ……………………………………………………………………………………………………..100
3-11- بهره دهی ………………………………………………………………………………………………………..102
3-12- بازده تولید ……………………………………………………………………………………………………….103
3- 13- آزمایشهای تشخیصی جهت تایید بیوپلیمر تولید شده……………………………………………………105
3-13-1- طیف سنجی مادون قرمز (FT-IR) …………………………………………………………………….105
3-13-2- طیف سنجی رزونانس مغناطیسی هسته ای (NMR) ………………………………………………….106
3-14- بررسی امکان استفاده از بیوپلیمر تولید شده در نانوکامپوزیتها………………………………………….108
عنوان                                                                                                     صفحه
 
فصل چهارم-نتیجه گیری وپیشنهادات
4-1- نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………………113
4-2- پیشنهادات……………………………………………………………………………………………………..116
مراجع …………………………………………………………………………………………………………………..117
چکیده انگلیسی ……………………………………………………………………………………………………127
پیوستها…………………………………………………………………………………………………………………128
 
عنوان                                                                                                          صفحه
شکل 1-1-شمای ختار کلی پلی هیدروکسی آلکانوآتها…………………………………………………………………..8
شکل 1-2- ساختار شیمیایی پلی­هیدروکسی­آلکانوات­ها …………………………………………………………………12
شکل 1 -3- مسیر بیوسنتز پلی­هیدروکسی­بوتیرات و پلی­هیدروکسی­بوتیرات – والرات………………………….14
شکل1-4- تغییرات موردی یک نمونه از مواد تخریب پذیر زیستی در طول زمان…………………………………….. 22
شکل 1-5- شمائی از بیوراکتور استفاده شده جهت فرایند غیر پیوسته و پیوسته …………………………………. 25
شکل 1-6- نمائی از فرایند پیوسته دو مرحله ای…………………………………………………………………………….26
شکل 1-7-  مدل های رشد میکروارگانیسم ها………………………………………………………………………………29
شکل 2-1- اندازه گیری مستقیم میزان اکسیژن انتقال یافته به محیط کشت  توسط روش دینامیک…………..58
شکل 3-1-  تاثیر سن تلقیح بر روی رشد سلولی تولید بیوپلیمردر شرایط فرایند بیولوژیکی(T = 30°C، (shaking rate = 250 rpm ………………………………………………………………………………………………62
شکل 3-2- تاثیر شدت  هم زدن بر روی رشد سلولی تولید بیوپلیمردر شرایط فرایند بیولوژیکی(T = 30°C،(seed age = 12 h ………………………………………………………………………………………………….63
شکل 3-3- تاثیر دما بر روی رشد سلولی تولید بیوپلیمردر شرایط فرایند بیولوژیکی(shaking rate =
250 rpm ، (seed age = 12…………………………………………………………………………………………….63
شکل 3-4 – بیوپلیمر تولیدشده(PHB) ومیزان رشد سلولی به ازای مصرف گلوکز به عنوان سوبسترا…….64
شکل 3- 5- بیوپلیمر تولیدشده(PHB) ومیزان رشد سلولی به ازای مصرف فروکتوز به عنوان سوبسترا…..65
عنوان                                                                                                          صفحه
شکل 3-6 – بیوپلیمر تولیدشده (PHB,PHV)  ومیزان رشد سلولی به ازای مصرف آب پنیر……………….66
شکل 3-7 – تاثیر سن تلقیح بر روی رشد سلولی تولید بیوپلیمردر شرایط فرایند بولوژیکی(T = 30°C، (shaking rate = 250 rpm……………………………………………………………………………………………….68
شکل 3-8-  تاثیر شدت  هم زدن بر روی رشد سلولی  وتولید بیوپلیمردر شرایط فرایند بیولوژیکی (T = 30°C،(seed age = 24………………………………………………………………………………………………………69
شکل 3-9- تاثیر دما بر روی رشد سلولی تولید بیوپلیمردر شرایط فرایند بیولوژیکی(shaking rate = 250 rpm ،  (seed age = 24…………………………………………………………………………………………………..  69
شکل 3-10- تاثیر نسبت نیتروژن به کربن (1 به 20) بر روی رشد سلولی وتولید بیوپلیمر………………………71
شکل 3-11- تاثیر نسبت نیتروژن به کربن (1 به 30) بر روی رشد سلولی وتولید بیوپلیمر………………………71
شکل 3-12-  بیوپلیمر تولیدشده ومیزان رشد سلولی به ازای مصرف گلوکز  با نسبت کربن به نیتروژن 40 72
شکل 3-13- تاثیر نسبت نیتروژن به کربن (1 به 50) بر روی رشد سلولی وتولید بیوپلیمر………………………73
شکل 3-14- بیوپلیمر تولیدشده(PHB) ومیزان رشد سلولی به ازای مصرف فروکتوز به عنوان سوبسترا….75
شکل 3-15- بیوپلیمر تولیدشده(PHB) ومیزان رشد سلولی به ازای مصرف ملاس به عنوان سوبسترا……76
شکل 3-16- بیوپلیمر تولیدشده ومیزان رشد سلولی به ازای مصرف ترکیب ملاس و استات با نسبت
(35 به 5) به عنوان سوبسترا…………………………………………………………………………………………………….. 77
شکل 3-17- بیوپلیمر تولیدشده ومیزان رشد سلولی به ازای مصرف ترکیب ملاس و استات بانسبت
( 30 به10 ) به عنوان سوبسترا……………………………………………………………………………………………………78
عنوان                                                                                                          صفحه
شکل 3-18- بیوپلیمر تولیدشده ومیزان رشد سلولی به ازای مصرف ترکیب ملاس و استات با نسبت
(25 به 15) به عنوان سوبسترا…………………………………………………………………………….. ……………………..79
شکل 3-19-  بیوپلیمر تولیدشده ومیزان رشد سلولی به ازای مصرف ترکیب ملاس و استات با نسبت
(20 به 20)  به عنوان سوبسترا……………………………………………………………………………………………………79
شکل 3-20- تاثیر شدت  هم زدن بر روی رشد سلولی تولید بیوپلیمردر شرایط فرایند بیولوژیکی
(T = 30°C،(seed age = 15   …………………………………………………………………………………………81
شکل 3-21- تاثیر دما بر روی رشد سلولی تولید بیوپلیمردر شرایط فرایند بیولوژیکی
(shaking rate = 250 rpm ،(seed age =15h…………………………………………………………………81.
شکل 3-22- بیوپلیمر تولیدشده(PHB) ومیزان رشد سلولی به ازای مصرف گلوکز به عنوان سوبسترا ……82

 

شکل 3-23- بیوپلیمر تولیدشده(PHB) ومیزان رشد سلولی به ازای مصرف فروکتوز به عنوان سوبسترا …83
شکل 3-24- بیوپلیمر تولیدشده(PHB) ومیزان رشد سلولی به ازای مصرف آب پنیر به عنوان سوبسترا ….85
شکل 3-25- تاثیر سن تلقیح بر روی رشد سلولی تولید بیوپلیمردر شرایط فرایند بیولوژیکی
(T = 30°C، (shaking rate = 250 rpm………………………………………………………………………….86
شکل 3- 26- تاثیر شدت  هم زدن بر روی رشد سلولی تولید بیوپلیمردر شرایط فرایند بیولوژیکی
(T = 30°C،(seed age =18 …………………………………………………………………………………………….86
شکل 3- 27- تاثیر دما بر روی رشد سلولی تولید بیوپلیمردر شرایط فرایند بیولوژیکی
(shaking rate = 250 rpm ،(seed age =18 ………………………………………………………………….87
شکل 3-28- بیوپلیمر تولیدشده(PHB) ومیزان رشد سلولی به ازای مصرف گلوکز به عنوان سوبسترا……88
عنوان                                                                                                         صفحه
شکل 3- 29- بیوپلیمر تولیدشده(PHB) ومیزان رشد سلولی به ازای مصرف فروکتوز به عنوان سوبسترا….89
شکل 3- 30- بیوپلیمر تولیدشده(PHB) ومیزان رشد سلولی به ازای مصرف آب پنیر به عنوان سوبسترا …90
شکل 3-31- برازش مدل سینتیکی مونود در فرایند تولید پلی هیدروکسی بوتیرات ……………………………..94
شکل 3- 32- برازش مدل مالتوس بر روی داده های آزمایشگاهی حاصل از فرایند تولید بیوپلیمر
توسط ……………………………………………………………………………………………………………..94C. necator
شکل 3-33 – تولید جرم سلولی وپلی هیدروکسی بوتیرات توسط C.necator در فرایند غیر پیوسته…….96
شکل 3-34 – اندازه گیری میزان اکسیژن انتقال یافته به محیط کشت بیوراکتور توسط روش دینامیک……97
شکل 3-35 –  فرایند نیمه پیوسته تولید پلی هیدروکسی بوتیرات با خوراک دهی ثابت گلوکز ونیتروژن…98
شکل 3-36 –  فرایند نیمه پیوسته تولید پلی هیدروکسی بوتیرات با خوراک متغیر  گلوکز ونیتروژن………100
شکل 3-37- طیف FT- IR از نمونه پلی هیدروکسی بوتیرات/هیدروکسی والرات تولید………………….105
شکل 3-38- طیف FT- IR از نمونه استاندارد تهیه شده پلی هیدروکسی بوتیرات/هیدروکسی والرات..106
شکل 3-39- طیف ¹HNMR حاصل از کوپلیمر  پلی هیدروکسی بوتیرات/ هیدروکسی والرات……….107
شکل 3-40- طیف ¹³CNMR حاصل از کوپلیمر  پلی هیدروکسی بوتیرات/ هیدروکسی والرات……..108
شکل 3- 41-  تصویر SEM   از سطح فیلم پلی هیدروکسی بوتیرات/ هیدروکسی والرات……………….109
شکل 3-42- تصویر SEM   از سطح فیلم  پلی هیدروکسی بوتیرات هیدروکسی والرات/
هیدروکسی اپتایت ……………………………………………………………………………………………………………..110
شکل 3-43- تصویر SEM   از سطح فیلم  پلی هیدروکسی بوتیرات هیدروکسی والرات/
هیدروکسی اپتایت تحت اواتراسونیک……………………………………………………………………………………111
عنوان                                                                                                         صفحه
شکل پ-1- منحنی كالیبراسیون وزن خشك سلولی باکتری C. necator………………………………………129
شكل پ-2- منحنی كالیبراسیون وزن خشك سلولی باکتری Hydrogenophaga pseudoflava….129
شكل پ-3- منحنی كالیبراسیون وزن خشك سلولی باکتری Azotobacter beijerinckii…………….130
شكل پ-4- منحنی كالیبراسیون وزن خشك سلولی باکتری Azohydromonas lata  …………………130
شكل پ-5- منحنی کالیبراسیون گلوکز……………………………………………………………………………………..131
شكل پ-6- منحنی کالیبراسیون فروکتوز……………………………………………………………………………………131
شكل پ- 7-  منحنی کالیبراسیون لاکتوز…………………………………………………………………………..132
شكل پ-8- منحنی کالیبراسیون 3- متیل­هیدروکسی­بوتیرات، 3-متیل­هیدروکسی­والرات و
3-متیل هیدروکسی­هگزانوات………………………………………………………………………………………………….132

یک مطلب دیگر :

شکل پ 9- نمودار کروماتوگرام GC برای استاندارد ppm 200 ………………………………………………….133
شکل پ 10- نمودار کروماتوگرام GC برای استاندارد ppm 400 ………………………………………………..134
شکل پ 11- نمودار کروماتوگرام GC برای استاندارد ppm 600 ………………………………………………..135
شکل پ 12- نمودار کروماتوگرام GC برای استاندارد ppm 800 ………………………………………………..136
شکل پ 13- نمودار کروماتوگرام GC برای استاندارد ppm 1000 ………………………………………………137
شکل پ 14- طیف حاصل از FT-IR   بیوپلیمر پلی هیدروکسی بوتیرات/هیدروکسی والرات…………….138
شکل پ 15-  طیف C NMR    کوپلیمر( پلی 3- هیدروکسی بوتیرات/ 4- هیدروکسی بوتیرات)
به دست آمده از فرایند رشدC. necator  بر روی روغن نخل…………………………………………………….139
شکل پ 16-  طیف C NMR    بیوپلیمر( پلی هیدروکسی بوتیرات به دست آمده از فرایند رشد

1. necator بر روی سوبستراهای کیک سویا و مخلوط کیک سویا  و ملاس………………………………140

شکل پ 17. طیفهایC NMR  وH NMR  کوپلیمرPHBV به دست آمده از مخمر نوترکیب……..140
شکل پ 18 . طیف H NMR    بیوپلیمر( پلی هیدروکسی بوتیرات به دست آمده از فرایند رشد
E.coli  T.V.N. ………………………………………………………………………………………………………………141
شکل پ 19. طیف H NMR  کوپلیمر PHBV به دست آمده از Comamonas sp. EB172 …..141
فهرست جداول
عنوان                                                                                                         صفحه
جدول 1-1- برخی از باکتریهای مورد استفاده در تولید پلی­هیدروکسی­آلکانوات­ها……………………………..9
جدول 1-2- میکروارگانیسم­ها و منابع مورد استفاده در تولید کوپلیمر هیدروکسی­بوتیرات – والرات……..13
جدول1-3- مقایسه برخی از خواص فیزیکی پلیمرهای تولیدی……………………………………………………….19
جدول 1-4- برخی از میکروارگانیسم­های جداسازی شده جهت تجزیه  PHAs………………………………21
جدول1-5- تعدادی از متداول ترین مدل‌های رشد غیر ساختاری……………………………………………………30
جدول 1-6- شرکتهای تولید­کننده پلیمرهای زیست­تخریب­پذیر……………………………………………………..38
جدول 2-1- اجزای محیط کشت تولید (DSMZ, Medium 81)  ……………………………………………46
جدول 3- 1-   نتایج حاصل از فرایند بیولوژیکی  تولید بیوپلیمر  توسط میکروارگانیسم ها بر روی
منابع مختلف کربنی………………………………………………………………………………………………………………..91
جدول 3- 2- مدلهای سینتیکی به کار برده شده برای تولیدپلی هیدروکسی بوتیرات با استفاده از گلوکز..93
جدول 3-3- پارامترهای سینتیکی جهت تولید پلی هیدروکسی بوتیرات از منابع کربنی مختلف…………….95
جدول 3-4- حداکثر بازدهی تولید با استفاده از ترکیبات مختلف…………………………………………………..104
مقدمه
 استفاده از پلیمرها و پلاستیك ها در اغلب وسایل انسان از ریزترین آنها گرفته تا بزرگترین آنها انكار ناپذیر است. دلیل این استفاده وافر پلیمرها و پلاستیك ها در زندگی  انسان خواص بسیار زیاد آنها می باشد. مصرف سرانه پلاستیك در اروپا 60 كیلوگرم و در آمریكا 80 كیلوگرم در سال است [1]. علیرغم فواید فراوان پلیمرها و پلاستیك ها، استفاده از آنها باعث معضلات زیست محیطی فراوان شده است و همین امر باعث شده است كه بشر به فكر تولید پلیمرهای زیست تخریب پذیر و تخریب زیستی پلیمرها و پلاستیك ها بیافتد.
مکانیسمهای درونی و توانایی خود تنظیمی طبیعت نمی توانند این آلاینده ها را تجزیه کنند چون با این مواد نا آشنا هستند. این امر موجب شده است بسیاری از کشورها شروع به توسعه پلاستیک های قابل تجزیه زیستی کنند. بر اساس یک تخمین، بیش از 100 میلیون تن پلاستیک هر ساله تولید می شوند. 40% از این مقدار به محل های دفن زباله منتقل می شود و چند صد هزار تن هر ساله به محیط های دریایی ریخته می شوند و در مناطق اقیانوسی تجمع می یابند. سوزاندن پلاستیک ها  یکی از گزینه ها در دفع پلاستیک ها می باشد؛ اما علاوه بر پرهزینه بودن خطرناک نیز می باشد[1-2].
پلاستیک هایی که کاملا تجزیه پذیرند، نسبتاٌ جدید و نوید دهنده اند که به خاطر بهره گیری از باکتریها برای تشکیل بیوپلیمر می باشد که عمدتاٌ شامل پلی هیدروکسی آلکانویت ها[1]، پلی لاکتیک اسیدها[2]، پلی استرهای آلیفاتیک[3]، پلی ساکاریدها[4]،  و یا ترکیبی از این مواد می باشند[1].
1- انواع پلیمرهای زیست تخریب پذیر

استاد راهنما:

 

دكتر داود منظور

 

 

 

استاد مشاور:

 

دکتر مهدی صادقی

 

 

 

تابستان ١٣٨٧

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چكیده

در این تحقیق در پی آن هستیم تا با استفاده از روش مدل‌سازی پویا، مدلی كلان انرژی در اقتصاد ایران طراحی نماییم. بخش‌های عمده این مدل عبارتند از بخش تولید شامل تولید ناخالص ملی، بخش مصرف شامل مصرف بخش خصوصی و دولتی، بخش مصرف انرژی شامل مصارف انرژی در بخش‌های صنعتی، كشاورزی و مسكونی و بخش سرمایه‌گذاری شامل سرمایه‌گذاری در بخش انرژی و سرمایه‌گذاری در سایر بخش‌های اقتصاد.

در مدل طراحی شده، روابط علی ـ معلولی بین بخش انرژی و بخش‌های واقعی اقتصاد با استفاده از روش مدل‌سازی پویا شبیه‌سازی شده و سپس پارامترهای مدل با روش سابقه تاریخی نتایج مطلوب، كالیبره گردیده‌اند. پس از آن از طریق سه سناریو اثرات تغییر قیمت حامل‌های انرژی بر مصارف برق، گاز و نفت و همچنین میزان سرمایه‌گذاری در بخش‌های برق، گاز و نفت و رشد اقتصاد مورد بررسی قرار گرفته است. سه سناریوی فوق عبارتند از: الف) تثبیت قیمت حامل‌های انرژی، ب) افزایش قیمت حامل‌های انرژی با توجه به نرخ تورم، ج) تعیین قیمت حامل‌های انرژی با توجه به قیمت تمام شده و افزایش آنها با توجه به تورم. هر یك از این سناریوها چه اثراتی در پی خواهند داشت؟

مقایسه نتایج این سه سناریو نشان می‌دهد كه هر سه سناریو مصرف و سرمایه‌گذاری در بخش انرژی را با شدتهای متفاوتی كاهش می‌دهند كه شدت آنها از سنایوری الف تا ج بیشتر می‌گردد.

همچنین به این نتیجه رسیدیم كه سه سناریو بر رشد اقتصاد اثرات متفاوتی دارند، بدین ترتیب كه سناریوی ب رشد اقتصاد را از دو سناریوی دیگر در بلندمدت بیشتر افزایش می‌دهد. سناریوی ج در كوتاه مدت رشد اقتصاد را بیشتر از دو سناریوی دیگر افزایش می‌دهد ولی در بلندمدت اثر كمتری نسبت به دو سناریوی دیگر دارد.

 

كلیدواژه‌ها:

مدلسازی پویا، شبیه سازی، مدل كلان اقتصادی، مدل كلان انرژی

فهرست اجمالی

فصل 1-    كلیات تحقیق.. 1

فصل 2-    آشنایی با تحلیل پویایی‌شناسی سیستمی.. 6

فصل 3-    مقایسه تحلیل پویایی‌شناسی سیستمی با اقتصادسنجی و بهینه‌سازی   31

فصل 4-    مروری بر مدل‌های کلان انرژی در جهان و ایران.. 66

فصل 5-    ساختار مدل پیشنهادیو تخمین اولیه پارامترها.. 99

فصل 6-    کالیبراسیون پارامترها، بررسی نتایج و تحلیل حساسیت مدل   132

فصل 7-    جمع بندی و پیشنهادها.. 159

فصل 8-    ضمیمه الف: مفاهیم مدل و مدل‌سازی و جایگاه روش پویایی شناسی سیستمی   167

فصل 9-    ضمیمه ب: مدل‌سازی پویایی شناسی سیستمی در نرم افزار ithink یا STELLA  183

فهرست تفصیلی

فصل 1-    كلیات تحقیق.. 1

1-1-       كلیات تحقیق.. 2

١-١-١-         تعریف مسأله  2

١-١-٢-        سؤالات اصلی تحقیق  3

١-١-٣-        سابقه و ضرورت انجام تحقیق  3

١-١-٤-        فرضیه‌ها 4

1-1-5-       هدف‌ها 4

١-١-٦-        روش انجام تحقیق  5

١-١-٦-١-        روش و ابزار گردآوری اطلاعات   5

١-١-٧-        قلمرو تحقیق (زمانی، مكانی) 5

فصل 2-    آشنایی با تحلیل پویایی‌شناسی سیستمی.. 6

2-1-       آشنایی با تحلیل پویایی‌شناسی سیستمی.. 7

2-1-1-       مراحل مختلف نظری تدوین مدل و فرایند مدل‌سازی پویایی‌شناسی سیستمی   10

2-1-2-       نمودار علّی ـ معلولی مدل‌های ساده تک حلقوی و مدل‌های چند حلقوی   15

2-1-3-       تعریف چند اصطلاح  17

2-1-4-       نحوه نمایش مدل  18

2-1-4-1-       نمودار علی ـ معلولی  18

2-1-4-2-       نمودار حالت جریان  18

2-1-4-3-       نمایش مدل به صورت ریاضی  19

2-1-5-       رویکردهای مختلف تحلیل پویایی‌شناسی سیستمی به مسأله تخمین پارامتر  19

2-1-5-1-       مکتب کلاسیک   20

2-1-5-2-       مکتب تمایل آماری  25

2-1-6-       کالیبراسیون در مدل‌های تحلیل پویایی‌شناسی سیستمی   25

2-1-6-1-       روش‌های ابتکاری کالیبراسیون  26

2-1-6-2-       بررسی تطابق مدل با رفتار تاریخی در کالیبراسیون با استفاده از آمار‌های موجود 28

2-1-6-3-       بررسی تطابق مدل با ساختار آن  28

فصل 3-    مقایسه تحلیل پویایی‌شناسی سیستمی با اقتصادسنجی و بهینه‌سازی   31

3-1-       مقایسه تحلیل پویایی‌شناسی سیستمی با اقتصادسنجی.. 32

3-2-       محدودیت‌های مدل سازی اقتصادسنجی.. 45

3-2-1-       تفاوت در منابع اطلاعاتی   52

3-2-2-       تفاوت در درجة سختی   54

3-2-3-       تفاوت در ساختار مدل  55

3-2-4-       تفاوت در نوع معادلات   56

3-2-5-       تفاوت در شکل تابع  56

3-2-6-       تفاوت در انعکاس تأخیرها 57

3-2-7-       تفاوت در تخمین پارامتر  57

3-2-8-       تفاوت در نحوه اعتبارسنجی   58

3-2-9-       تفاوت در هدف   59

3-2-10-     استفاده از تحلیل پویایی‌شناسی سیستمی در مدل‌های اقتصادی ـ آری یا خیر؟  62

فصل 4-    مروری بر مدل‌های کلان انرژی در جهان و ایران.. 66

4-1-       مروری بر تحقیقات کلان انرژی در جهان. 67

4-1-1-       سیستم مدل‌سازی ملی انرژی در آمریكا ،” NEMS”  67

4-1-1-1-       هدف مدل  67

4-1-1-2-       موضوعات قابل اجراء در مدل  68

4-1-1-3-       ساختار كلی مدل  68

4-1-1-4-       ساختار واحدی مدل  69

4-1-2-       مدل جامع مصرف نهایی آسیای اقیانوسیه”AIM”  69

4-1-2-1-       هدف   69

4-1-3-       سیستم مدل‌سازی جامع كانادایی (CIMS) 71

4-1-3-1-       هدف مدل  71

4-1-3-2-       ساختار كلی مدل  71

4-1-4-       مدل کلان‌سنجی بخش انرژی یونان  73

4-1-5-       مدل کشورهای تایلند، فیلیپین، اندونزی و مالزی   74

4-1-6-       مدل انرژی ـ اقتصاد هند  74

4-2-       مدل‌های کلان انجام شده مشتمل بر بخش انرژی در ایران. 76

4-2-1-       پروژه‌ی پیوند  77

4-2-2-       الگوی سازمان برنامه و بودجه (1) 78

4-2-3-       الگوی سازمان برنامه و بودجه (2) 78

4-2-4-       الگوهای فیروز وکیل  78

4-2-5-       الگوهای حبیب آگهی   79

4-2-6-       الگوی رابرت لونی   80

4-2-7-       الگوی سازمان برنامه و بودجه (3) 80

4-2-8-       الگوی آپادانا 81

4-2-9-       الگوی آق اولی و سیروس ساسان‌پور  82

4-2-10-     مدل برنامه اول توسعه  83

4-2-11-     الگوی بانك جهانی برای اقتصاد ایران  84

4-2-12-     الگوی وزارت اقتصاد و دارایی (نو فرستی و عرب مازار)(1) 84

4-2-13-     مدل برنامه‌ی دوم توسعه  86

4-2-14-     الگوی وزارت اقتصاد و دارایی (نوفرستی و عرب مازار) (2) 88

4-2-15-     الگوی بانک مرکزی (بیژن بید آباد) 90

4-2-16-     الگوی بانک مرکزی (کواک، مجرد و جمشیدی) 92

4-2-17-     الگوی سوم توسعه  94

فصل 5-    ساختار مدل پیشنهادیو تخمین اولیه پارامترها.. 99

5-1-       ساختار و ویژگی‌های کلی مدل. 100

٥-١-١-        ویژگی‌های ساختار مدل  100

5-2-       روابط علی و معلولی مدل. 101

5-2-1-       تعریف نمادهای استفاده شده در مدل  103

5-3-       تصریح روابط ساختاری و تخمین اولیه پارامترهای مدل. 105

5-3-1-       بخش تقاضای کل  107

5-3-1-1-       مخارج مصرفی بخش خصوصی  107

5-3-1-2-       مخارج مصرفی بخش دولتی  109

5-3-1-3-       کل سرمایه‌گذاری  111

5-3-1-4-       خالص صادرات و واردات   114

5-3-2-       بخش درآمدهای دولت   114

5-3-2-1-       مالیات   114

5-3-2-2-       درآمدهای نفتی  116

5-3-3-       بخش انرژی   117

5-3-3-1-       تقاضای نفت   117

5-3-3-2-       تقاضای گاز 119

5-3-3-3-       مصرف برق  121

5-3-3-4-       بخش سرمایه‌گذاری انرژی  126

5-3-4-       جمعیت   131

فصل 6-    کالیبراسیون پارامترها، بررسی نتایج و تحلیل حساسیت مدل   132

6-1-       كالیبراسیون پارامترها 133

6-1-1-       بیان ریاضی مدل  133

6-2-       بیان نتایج مدل. 138

6-3-       شبیه سازی در چارچوب مدل. 146

6-3-1-       تغییر قیمت حامل‌های انرژی   146

6-3-1-1-       اثر افزایش قیمت نفت   153

فصل 7-    جمع بندی و پیشنهادها.. 159

فصل 8-    ضمیمه الف: مفاهیم مدل و مدل‌سازی و جایگاه روش پویایی شناسی سیستمی   167

8-1-       مدل چیست؟. 168

8-2-       هدف از ساخت مدل چیست؟. 169

8-3-       معیارهای طبقه بندی مدل‌ها 170

٨-٣-١-        طبقه بندی براساس نحوه مدل‌سازی   170

٨-٣-٢-        طبقه بندی براساس محتوا 171

8-3-3-       طبقه بندی براساس نوع کاربرد مدل‌ها 172

8-4-       مدل‌های ریاضی.. 173

٨-٤-١-        طبقه بندی براساس درجه قطعیت پارامترها و متغیرهای مدل  173

٨-٤-٢-        طبقه بندی براساس نوع برخورد با زمان  174

٨-٤-٣-        طبقه بندی براساس نوع روابط مدل  175

8-5-       اعتبار سنجی مدل. 175

8-6-       تکنیک‌های مدل‌سازی.. 176

فصل 9-    ضمیمه ب: مدل‌سازی پویایی شناسی سیستمی در نرم افزار ithink یا STELLA  183

9-1-       مدل‌سازی پویایی شناسی سیستمی در نرم افزار ithink یا STELLA.. 184

9-1-1-       مؤلفه‌های مدل  184

9-1-2-       مدل‌سازی در ithink و STELLA  186

9-1-3-       اصول مدل‌سازی   197

9-1-4-       چهار روش کلی برای مدل‌سازی در ithink  199

9-1-4-1-       مدل‌های محرک ـ واکنش   199

9-1-4-2-       مدل خود بارگشت   202

9-1-4-3-       مدل هدف‌جو  204

9-1-4-4-       مدل‌ هدف‌ساز 206

9-1-5-       مثالها 209

9-1-5-1-       تجزیه نمایی یک جسم  209

9-1-5-2-       سردشدن تدریجی  211

9-1-6-       تابع‌ها در نرم افزار ithink  213
فهرست جدول‌ها

جدول (٢-1):               مراحل نظری مدل‌سازی.. 12

جدول (٢-2):               ویژگی‌های نمودارهای علّی ـ معلولی و حالت ـ جریان. 16

جدول (٥-1):               تخمین اولیه پارامترهای معادله مخارج مصرفی بخش خصوصی.. 109

جدول (٥-2):               تخمین پارامترهای معادله مخارج مصرفی دولت… 111

جدول (٥-3):               تخمین پارامترهای معادله کل سرمایه‌گذاری.. 113

جدول (٥-4):               تخمین پارامترهای معادله درآمدهای مالیاتی.. 115

جدول (٥-5):                    تخمین پارامترهای معادله تقاضای نفت… 119

جدول (٥-6):               تخمین پارامترهای معادله تقاضای گاز. 120

جدول (٥-7):               تخمین پارامترهای تقاضای برق بخش مسکونی.. 124

جدول (٥-8):               تخمین پارامترهای تقاضای برق بخش صنعت… 125

جدول (٥-9):               تخمین پارامترهای تقاضای برق بخش کشاورزی.. 125

 

جدول (٦-1):               نتایج مدل كلان انرژی طراحی شده 138

 

جدول (٨-1):               فهرست تابع‌های نرم‌افزار ithink. 214

 

فهرست شكل‌ها

شكل (٨-1):                نماد چهار متغیر مورد استفاده در ithink. 186

شكل (٨-2):                نماد انتقال به حالت مدل‌سازی.. 186

شكل (٨-3):                متغیر حالت… 187

شكل (٨-4):                متغیر جریان. 188

شكل (٨-5):                انتخاب نوع متغیر جریان. 189

شكل (٨-6):                ابزار مبدل و ابزار ارتباط دهنده 190

شكل (٨-7):                بازه‌های زمانی جهت اجرای مدل. 190

شكل (٨-8):                نمادهای نمودار و جدول. 191

شكل (٨-9):                ارتباط در جهت عكس…. 193

شكل (٨-10):               نمادهای جابجایی، تغییر رنگ و پاك كردناجزای مدل. 195

 

شكل (٨-11):               نماد ابزارهای متن و بخش…. 196

شكل (٨-12):               بیان ریاضی مدل رشد جمعیت… 197

شكل (٨-13):               افزایش جمعیت بدلیل مهاجرت… 200

شكل (٨-14):               بیان ریاضی رشد جمعیت بدیل مهاجرت… 202

شكل (٨-15):               مدل خود بازگشت… 203

شكل (٨-16):               مدل هدف‌جو. 205

شكل (٨-17):               مدل هدف ساز. 207

شكل (٨-18):               بیان ریاضی رشد جمعیت در مدل هدف‌ساز. 208

شكل (٨-19):               نرخ تجزیه یك جسم. 210

شكل (٨-20):               بیان ریاضی مدل تجزیه نمایی یك جسم. 211

شكل (٨-21):               مدل روند كاهش دما تا رسیدن به دمای مطلوب… 212

شكل (٨-22):               بیان ریاضی مدل كاهش دما تا رسیدن به دمای مطلوب… 213

شكل (٨-23):               مدلی جهت محاسبه میزان مبلغ قسط ماهانه یك وام. 216

شكل (٨-24):               مدلی جهت محاسبه ارزش فعلی.. 217

 

فهرست نمودارها

نمودار (٢-1):               مراحل مدل‌سازی پویایی‌شناسی سیستمی.. 11

نمودار (٢-2):               مدل چرخه سه مرحله‌ای.. 14

نمودار (٢-3):               متغیر حالت و متغیرهای نرخ.. 15

نمودار (٢-4):               زمان حایل.. 17

نمودار (٢-5):               نمودار حالت ـ جریان افزایش جمعیت… 19

 

نمودار (٤-1):               ساختار مدل مصرف نهایی AIM.. 70

 

نمودار (٥-1):               بخش Interface مدل کلان انرژی طراحی شده 101

نمودار (٥-2):            بخش مدل و روابط علی و معلولی درمدل کلان انرژی طراحی شده 102

نمودار (٥-3):               بخش شبیه سازی در مدل کلان انرژی طراحی شده 103

نمودار (٥-4):               بخشهای مجزا شده در مدل کلان انرژی طراحی شده 106

نمودار (٥-5):               بخش تقاضای کل در مدل. 107

نمودار (٥-6):               اجزای تشکیل دهنده مصرف بخش خصوصی.. 109

نمودار (٥-7):               اجزای تشکیل دهنده مصرف بخش دولتی.. 110

نمودار (٥-8):               کل سرمایه‌گذاری در اقتصاد. 112

نمودار (٥-9):               کل سرمایه‌گذاری بخش انرژی.. 112

نمودار (٥-10):               رابطه اجزای مخارج سرمایه‌گذاری معمولی.. 113

نمودار (٥-11):               بخش‌های صادرات و واردات… 114

نمودار (٥-12):               درآمدهای مالیاتی دولت… 115

نمودار (٥-13):               بیان درآمدهای حقیقی نفتی دولت بصورت تابعی از زمان. 117

نمودار (٥-14):               رابطه اجزای تشكیل دهنده تقاضای نفت… 118

یک مطلب دیگر :

نمودار (٥-15):               بیان قیمت نفت بصورت تابعی از زمان. 119

نمودار (٥-16):               رابطه اجزای تشكیل دهنده تقاضای گاز. 120

نمودار (٥-17):               مصرف کلی برق (مجموع مصرف سه بخش مسکونی، صنعتی و کشاورزی) 122

نمودار (٥-18):               تقاضای برق بخش مسکونی.. 122

نمودار (٥-19):               بیان قیمت برق مسكونی بصورت تابعی از زمان. 122

نمودار (٥-20):               تقاضای برق بخش صنعت… 123

نمودار (٥-21):               بیان قیمت برق صنعتی بصورت تابعی از زمان. 123

نمودار (٥-22):               تقاضای برق بخش کشاورزی.. 123

نمودار (٥-23):               بیان قیمت برق كشاورزی بصورت تابعی از زمان. 124

نمودار (٥-24):               کل مصرف انرژی.. 126

نمودار (٥-25):               محاسبه سرمایه‌گذاری مورد نیاز در بخش نفت… 128

نمودار (٥-26):               محاسبه سرمایه‌گذاری مورد نیاز در بخش گاز. 129

نمودار (٥-27):               محاسبه سرمایه‌گذاری مورد نیاز در بخش برق.. 130

نمودار (٥-28):               نحوه رشد جمعیت در مدل. 131

 

نمودار (٦-1):               تولید ناخالص ملی و رشد آن. 140

نمودار (٦-2):               رشد جمعیت… 141

نمودار (٦-3):               مصرف حقیقی بخش دولتی.. 141

نمودار (٦-4):               مصرف بخش خصوصی بجز انرژی.. 142

نمودار (٦-5):               سرمایه‌گذاری كل بجز بخش انرژی.. 142

نمودار (٦-6):               سرمایه‌گذاری كل بخش انرژی.. 142

نمودار (٦-7):               سرمایه‌گذاری بخش گاز. 143

نمودار (٦-8):               سرمایه‌گذاری بخش برق.. 143

نمودار (٦-9):               سرمایه‌گذاری بخش نفت… 143

نمودار (٦-10):               مصرف انرژی گاز طبیعی در اقتصاد. 144

نمودار (٦-11):               مصرف فرآورده‌های نفتی در اقتصاد. 144

نمودار (٦-12):               خالص درآمدهای مالیاتی دولت… 144

نمودار (٦-13):               مصرف انرژی الكتریسیته توسط بخش كشاورزی.. 145

نمودار (٦-14):               مصرف انرژی الكتریسیته توسط بخش صنعت… 145

نمودار (٦-15):               مصرف انرژی الكتریسیته توسط بخش مسكونی.. 145

نمودار (٦-16):               بخش شبیه سازی در مدل کلان انرژی طراحی شده 146

نمودار (٦-17):               افزایش GDP از سناریوی اول تا سوم. 148

نمودار (٦-18):               كاهش مصرف برق در بخش كشاورزی از سناریوی اول تا سوم. 148

نمودار (٦-19):               كاهش مصرف برق در بخش صنعتی از سناریوی اول تا سوم. 149

نمودار (٦-20):               كاهش مصرف برق در بخش مسكونی از سناریوی اول تا سوم. 149

نمودار (٦-23):               كاهش سرمایه‌گذاری كل در بخش انرژی از سناریوی اول تا سوم. 151

نمودار (٦-24):               كاهش سرمایه‌گذاری در بخش گاز از سناریوی اول تا سوم. 151

نمودار (٦-25):               كاهش سرمایه‌گذاری در بخش برق از سناریوی اول تا سوم. 152

نمودار (٦-26):            كاهش سرمایه‌گذاری در بخش نفت در كوتاه مدت در سناریوی سومنسبت به اول و برعكس در بلند مدت      152

نمودار (٦-27):               افزایش رشد تولید ناخالص ملی در كوتاه مدت در سناریوی سومنسبت به اول و برعكس در بلند مدت      153

نمودار (٦-28):               اعمال افزایش قیمت نفت از سال ١٣٨٤. 153

عنوان:

 

ساخت و ارزیابی كاتالیزور وانادیل پیرو فسفات حاوی كبالت  (Co-VPO)و كاربرد آن در اكسیداسیون انتخابی الكل ها

 

 

 

 

 

استاد راهنما:

 

دكتر وحید مهدوی

 

 

 

استاد مشاور:

 

دكتر ساسان شریفی

 

 

 

پاییز 1389

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                  صفحه

فصل اول – مروری بر کاتالیزور های ناهمگن

1-1- مفهوم کاتالیزور. 2

1-2- تاریخچه کاتالیزور. 3

1-3- دسته بندی کاتالیزورها 5

1-3-1- کاتالیزورهای آنزیمی. 6

1-3-2- کاتالیزورهای همگن. 7

1-3-3- کاتالیزورهای ناهمگن. 7

1-3-3-1- کاتالیزور های انباشته 8

1-3-3-2- کاتالیزور های پایه دار. 8

1-3-3-3- اهمیت کاتالیزور های ناهمگن. 9

1-4- فرآیند های کاتالیزور ناهمگن. 9

1-5- انواع کاتالیزورهای جامد ناهمگن. 11

1-5-1- اکسیدهای فلزی نشانده شده بر بستر جامد 12

1-5-2- الک های مولکولی مبادله ی یونی شده 12

1-5-3- ترکیبات لایه ای. 13

1-5-4- کاتالیزور های جامد متنوع. 13

 

 

 

 

 

عنوان                                                                                                  صفحه

1-5-5- کاتالیزور های همگن تثبیت شده بر بستر جامد 14

1-6- ویژگی های کاتالیزور های ناهمگن. 14

1-6-1- فعالیت.. 14

1-6-2- گزینش پذیری. 15

1-6-3- پایداری. 16

1-6-3-1- عوامل خارجی. 16

1-6-3-2 عوامل داخلی. 16

1-6-4- امکان بازیافت.. 18

1-6-5- تکرار پذیری. 18

1-6-6- هزینه 19

1-7- روش های تهیه کاتالیزور های ناهمگن. 19

1-7-1- فرآیند مخلوط کردن. 19

1-7-2- فرآیند تلقیح. 20

1-7-3- فرآیندهای رسوب دادن. 20

1-8- ساخت کاتالیزور های جامد 21

1-8-1- ترکیبات لازم برای ساخت کاتالیزور. 21

1-8-1-1- پایه کاتالیزور. 22

1-8-1-2- تقویت کننده ها 23

 

 

 

 

عنوان                                                                                                  صفحه

1-8-1-3- نگهدارنده ها 23

1-9- عملیات لازم برای ساخت کاتالیزور. 23

1-9-1- شست و شو. 23

1-9-2- خشک کردن. 24

1-9-3- شکل دادن. 25

1-9-4- کلسینه و فعال نمودن. 25

1-10- تهیه کاتالیزور های جامد با روش های فشار بالا و هیدروترمال. 25

1-11- جذب سطحی. 27

1-11-1- جذب فیزیکی. 27

1-11-2- جذب شیمیایی. 28

1-11-3- اختلاف جذب فیزیکی و شیمیایی. 29

1-12- تعیین مشخصات ساختاری کاتالیزور. 30

1-12-1- پراش اشعه X و تعیین اندازه ذرات.. 30

1-12-2- تکنیکSEM و تعیین مورفولوژی و اندازه ذرات.. 31

1-12-3- آنالیز حرارتی. 31

 

فصل دوم – ساختار و کاربرد کاتالیزور اکسید وانادیوم فسفر (VPO) در واکنش های اکسایش

2-1- اکسایش کاتالیزوری در فاز مایع. 32

 

 

 

 

عنوان                                                                                                  صفحه

2-1- اکسایش کاتالیزوری در فاز مایع. 33

2-2- اکسایش هیدروکربن ها 34

2-3- اکسایش الکل ها توسط کاتالیزور های همگن و ناهمگن. 35

2-4- اکسایش انتخابی بنزیل الکل به بنزآلدهید 36

2-5- تاریخچه و ساختمان کاتالیزور های اکسید وانادیم فسفر (VPO) 37

2-6- کاتالیزور VPO و ترکیب فازی آن. 37

2-7- فعالیت های انجام شده توسط کاتالیزور VPO.. 41

2-8- کاتالیزور های اکسید وانادیوم فسفر VPO)) حاوی کبالت.. 46

2-9- حالت اکسایش وانادیوم در کاتالیزور در حال واکنش.. 49

2-10- محیط کلسینه و تاثیر آن بر خصوصیات فیزیکوشیمیایی وانادیل پیرو فسفات در اکسیداسیون انتخابی n- بوتان و پروپان. 50

 

فصل سوم – مراحل تجربی

3-1- معرفی مواد شیمیایی. 52

3-1- معرفی مواد شیمیایی. 53

3-2- تهیه کاتالیزور VPO و کاتالیزور های VPO حاوی کبالت  ((Co/VPO.. 53

3-2-1- تهیه کاتالیزور  (VO)₂P₂O₇ 53

3-2-1-1- تهیه پیش کاتالیزور (VOHPO₄-0.5H₂O) 54

 

 

 

 

عنوان                                                                                                  صفحه

3-2-1-2- کلسینه کردن ((Dehydration پیش کاتالیزور  (VOHPO₄-0.5H₂O) 54

3-2-2- تهیه کاتالیزور های Co/VPO.. 55

3-3- تعیین کاراکتر و خصوصیات ساختاری کاتالیزور. 57

3-4- تست رآکتوری و انجام واکنش اکسیداسیون الکل. 57

3-5- آنالیز محصولات و شرایط آن. 58

3-5-1- ضرایب تصحیح. 59

3-6- اکسیداسیون بنزیل الکل تحت کاتالیزور های VPO   و Co/VPO.. 61

3-6-1- بررسی اثر نوع الکل در اکسایش ها توسط کاتالیزور   (3%) Co/VPO (I) 61

3-6-2- بررسی اثر نوع حلال در اکسایش بنزیل الکل توسط کاتالیزور    (3%)Co/VPO (I) 62

3-6-3- بررسی اثر مقدار کاتالیزور  Co/VPO (I) (3%) در اکسایش بنزیل الکل. 62

3-6-4- بررسی اثر تغییر نسبت اکسید کننده به ماده ی اولیه در اکسایش بنزیل الکل در حضور کاتالیزور   (3%) Co/VPO (I) 62

3-6-5- بررسی اثر خیساندن و قابلیت کاربرد مجدد کاتالیزور  (3%) Co/VPO (I) 63

3-6-6- بررسی دما در اکسایش بنزیل الکل در حضور کاتالیزور 3%) Co/VPO (I) 63

 

فصل چهارم – نتایج و بحث

4-1- تعیین کاراکتر و خصوصیات ساختاری کاتالیزورها 65

4-1-1- مطالعه پراش اشعه X  (XRD) 65

 

 

عنوان                                                                                                  صفحه

4-1-2- مطالعه ی تکنیک SEM و تعیین مورفولوژی و اندازه ذرات.. 70

4-1-3- شناسایی کاتالیزور از طریق ترموگراویمتری (TGA / DSC / DTA ) 71

4-2- تست راکتوری کاتالیزورها 72

4-2-1- بررسی واکنش اکسایش بنزیل الکل در حضور کاتالیزورهای  VPOو Co / VPO  تهیه شده از روش   I و  II 73

4-2-1-1- بررسی اثر نوع الکل دراکسیداسیون الکل ها توسط کاتالیزور I) )  (3%) Co/VPO.. 74

4-2-1-2- بررسی اثر حلال دراکسیداسیون بنزیل الکل توسط کاتالیزورI) )  (3%) Co/VPO.. 75

4-2-1-3- بررسی اثر مقدار کاتالیزور I) ) Co/VPO (3%) در اکسیداسیون بنزیل الکل  76

4-2-1-4- بررسی اثر خیساندن و قابلیت کاربرد مجدد کاتالیزور  I) )  (3%) Co/VPO.. 77

4-2-1-5- بررسی اثر تغییر نسبت اکسید کننده به ماده اولیه در واکنش اکسیداسیون بنزیل الکل توسط  کاتالیزور  I))  (3%) Co/VPO.. 79

4-2-1-6- بررسی اثر دما دراکسیداسیون بنزیل الکل توسط  کاتالیزور I) ) (3%) Co/VPO.. 80

4-3- نتیجه گیری. 81

مراجع……………………………………………………………………………………………82

چکیده لاتین

فهرست شکل ها

عنوان                                                                                                  صفحه

شکل 1-1- شمایی از مراحل انجام فرآیند کاتالیزوری. 12

 

شكل 2-1- تاثیر نسبت P/V در محلول بر خصلت بلوری پیش كاتالیزوری   (VO)₂ H₄ P₂ O₉ تهیه شده در محیط آلی  40

شکل 2-2- تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی (SME) کاتالیزور VPO که مورفولوژی ورقه ای شکل را دارا می باشد 41

شکل 2-3- نمایی از شکل ذرات کاتالیزور VPO  و نقش تغییر شکل ذرات بر روی خواص شیمیایی کاتالیزور  49

شکل2-4-  (a )کاتاالیست فعال شده در محیط بوتان.(b ) در محیط پروپان. 51

 

شکل 3-1- کروماتوگرام محصول اکسیداسیون بنزیل الکل با کاتالیزورCo/VPO به مقدار 1/. گرم 59

 

شکل 4-1- طیف XRD ترکیب (VO)₂P₂O₇ و VOHPO₄-0.5H₂O.. 65

شکل 4-2- طیف XRD ترکیب  (1%) Co / VPO ( I ) 67

شکل 4-3- طیف   XRDترکیب (3%) Co / VPO ( I ) 67

شکل 4-4- طیف XRD ترکیب (6%) Co / VPO ( I ) 68

شکل 4-5- طیف XRD ترکیب  (1%) Co / VPO (II ) 68

شکل 4-6- طیف XRD ترکیب  (3%) Co / VPO (II ) 69

عنوان                                                                                                  صفحه

شکل 4-7- طیف XRD ترکیب  (6%) Co / VPO (II ) 69

شکل 4-8-(a   SEMنمونه کاتالیست VPO  با بزرگنمایی (2000)SEM (b   نمونه کاتالیست VPO با بزرگنمایی (500) 70

شکل4-9- (a  SEMنمونه کاتالیست (3%) Co /VPO (I) با بزرگنمایی (2000)SEM (b  نمونه کاتالیست (3%) Co /VPO (I) با بزرگنمایی (1000) 70

شکل4-10- (a  SEMنمونه کاتالیست (3%) Co / VPO ( II ) با بزرگنمایی (2000)SEM (b   نمونه کاتالیست  (3%) Co / VPO ( II ) با بزرگنمایی (1000) 71

شکل 4-11- طیف  DTA  TGA/DSC/نمونه کاتالیست (3%) Co / VPO ( I ) 72

شکل 4-12- نمودار قابلیت کاربرد مجدد کاتالیزور I) ) Co/VPO (%3) 78

یک مطلب دیگر :

 

 

فهرست جدول ها

عنوان                                                                                                  صفحه

جدول 1-1- واکنش های مهم کاتالیزوری در صنعت.. 11

جدول 1-2- تفاوت های بین جذب فیزیکی و جذب شیمیایی روی جامدات.. 29

 

جدول 2-1- فازهای شناسایی شده در کاتالیزور VPO.. 39

 

جدول 3-1- مشخصات کاتالیزور های Co/VPO تهیه شده از روش I 56

جدول 3-2- مشخصات کاتالیزور های Co/VPO تهیه شده از روش II 57

جدول 3-3- روش محاسبه ضرایب FID.. 60

 

جدول 4-1- اکسایش بنزیل الکل با اکسید کننده TBHP در حضور کاتالیزورهای VPO و Co/ VPO تهیه شده از روش های   I و  II 74

جدول 4-2- بررسی اثر نوع الکل در اکسیداسیون الکل ها  توسط کاتالیزور I) ) Co/VPO (3%) 75

جدول 4-3- بررسی اثر نوع حلال در اکسیداسیون بنزیل الکل  توسط کاتالیزور  I) ) Co/VPO (3%) 76

جدول 4-4- بررسی اثر مقدار کاتالیزور I) ) Co/VPO (3%) در  اکسیداسیون بنزیل الکل. 77

جدول 4-5- قابلیت کاربرد مجدد کاتالیزور I) ) (3%) Co/VPO.. 78

جدول 4-6- بررسی اثر تغییر نسیت اکسید کننده به ماده اولیه در واکنش اکسیداسیون بنزیل الکل توسط TBHP  79

جدول 4-7- بررسی اثر تغییر دما در واکنش اکسیداسیون بنزیل الکل توسط TBHP. 80
چکیده

ساخت و ارزیابی كاتالیزور وانادیل پیرو فسفات حاوی كبالت (Co-VPO) و كاربرد آن در اكسیداسیون انتخابی الكل ها

توسط: مطهره نور محمد بیگی

در این پایان نامه، کاتالیزور وانادیل پیرو فسفات حاوی درصدهای مختلف وزنی کبالت با استفاده از روش تلقیح Impregnation)) ساخته شده و کاتالیزور بهینه VOHPO₄-0.5H₂O شامل 3 درصد وزنی از کبالت شناسایی شد. ساختار کاتالیزور از طریق تکنیک هایی همچونXRD ،SEM  و   TG/DTA/DSC شناسایی شده است. سپس اکسایش بنزیل الکل در مجاور اکسنده ی ترشیو بوتیل هیدرو پراکساید (TBHP) در حلال استو نیتریل مورد مطالعه قرار گرفت. برای آنالیز محصولات شیمیایی، از دستگاه کروماتوگرافی گازی مجهز به آشکار ساز یونش شعله ای (FID) استفاده می شود.

در این سیستم کاتالیزوری، اثر مقدار کاتالیزور، اثر دما، اثر نوع الکل، اثر خیساندن، اثر قابلیت تکرار پذیری و کاربرد مجدد، اثر نسبت مولی اکسید کننده به ماده اولیه مورد بررسی قرار گرفت و در هر مورد مقادیر مناسب و بهینه شناسایی شد. در این واکنش ها، ماده اولیه (بنزیل الکل) با استفاده از اکسنده (ترشیو بوتیل هیدرو پراکساید) اکسایش پیدا کرده و محصول اصلی واکنش که بنز آلدهید می باشد را تولید می کند، علاوه بر آن محصولاتی همچون بنزوئیک اسید و بنزیل بنزوات، در مقادیر کم به عنوان محصولات فرعی تشکیل شدند.

مفهوم کاتالیزور

کاتالیزور ماده ای است که سرعت یک واکنش شیمیایی را افزایش دهد بدون آن که در فرآورده های نهایی ظاهر شود. عبارت کاتالیزور از دو لغت یونانی تشکیل می گردد. پیشوند «کاتا» به معنی پایین و فعل «لیزین» به معنی پخش یا شکست یا بیدار کردن میل ترکیبی خفته می باشد. یک کاتالیزور نیروی طبیعی را که مانع انجام واکنش می گردد از بین می برد[1].

هنگامی که کاتالیزور به صورت محلول در محیط واکنش است کاتالیزور همگن و وقتی که کاتالیزور فازی مجزا از فاز واکنش تشکیل می دهد، کاتالیزور ناهمگن نامیده می شود. در اکثر موارد کاتالیزور ناهمگن، کاتالیزور جامدی است که از تماس با آن واکنش گر های گازی یا مایع متحول می شوند و در نتیجه بیشتر اوقات عبارت کاتالیزور تماسی برای نامیدن

۱-۵-معرفی و نقش ساختار ۴-هیدروکسی کومارین در پیرانو کرومن.. 17

۱-۵-۱- خواص بیولوژیکی دی هیدرو پیرانو[C-۲،۳] کرومن­ها 19

۱-۵-۲- تهیه دی هیدروپیرانو[C-۲،۳]کرومن با واکنش چندجزیی.. 20

۱-۶-کاتالیزگر. 21

۱-۶-۱-تعریف کاتالیزگر. 21

۱-۶-۲- دسته­بندی کاتالیزگرها 21

۱-۶-۲-۱- کاتالیزگرهای همگن.. 21

1-6-2-2- کاتالیزگرهای ناهمگن.. 21

۱-۷- شیمی و فناوری نانو. 22

۱-۷-۱- نانوذرات.. 22

۱-۷-۲- رابطه بین اندازه و فعالیت شیمیایی.. 23

۱-۷-۴-روش سنتز نانوذرات اکسید فلزی.. 24

۱-۷-۴-۱- روش فراصوت.. 25

۱-۷-۴-۲- روش سل – ژل. 26

۱-۷-۴-۳- روش رسوب­دهی.. 27

۱-۷-۴-۴-روش تجزیه حرارتی.. 28

۱-۷-۵- مشخصه یابی مواد نانو به وسیله ی: XRD،TEM،SEM.. 28

۱-۷-۵-۱- میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) 29

۱-۷-۵-۲- میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) 29

۱-۷-۵-۳- پراش پرتو ایکس (XRD) 30

۱-۸-اهداف پژوهش… 31

فصل دوم بخش تجربی                                                                                                  2- مشخصات دستگاه­ها و مواد مورد استفاده 33

۲-۱- دستگاه­های مورد استفاده 33

۲-۲- مواد مصرفی.. 34

۲-۲-۱- حلال­های مورد استفاده 34

۲-۲-۲- موادشیمیایی مورد استفاده 34

۲-۲-۳- جداسازی وشناسایی محصول­ها 35

۲-۳- روش کار آزمایشگاهی.. 35

۲-۳-۱- تهیه نانوذرات منیزیم اکسید. 35

۲-۳-۱-۱- تهیه مشتق­های بیس­کومارین با استفاده از نانوذرات منیزیم اکسید. 35

۲-۳-۱-۱- داده­های طیفی ترکیب­های تهیه شده 36

۲-۳-۱-۲- تهیه مشتق­های دی هیدروپیرانو[C-۲،۳] کرومن با استفاده از نانوذرات منیزیم اکسید. 39

فصل سوم بحث و نتیجه گیری                                                                                               3- رویکردهای مورد بحث.. 45

۳-۱-تهیه نانوذرات منیزیم اکسید. 46

۳-۱-۱- شناسایی و تعیین اندازه نانوذرات منیزیم اکسید. 46

۳-۱-۱-۱- الگوی پراش پرتوی ایکس (XRD) نانوذرات منیزیم اکسید. 46

3-2 بهینه سازی شرایط واکنش در سنتز بیس­کومارین.. 49

۳-۲-۱- بهینه سازی کاتالیزگر واکنش در سنتز  بیس­کومارین.. 49

3-2-2 بهینه سازی مقدار کاتالیزگر در سنتز بیس­کومارین.. 49

3-2-3 بهینه سازی دما در سنتز بیس­کومارین.. 50

3-2-4  بهینه سازی حلال  در سنتز بیس کومارین.. 50

۳-3 روش کلی تهیه مشتق­های بیس­کومارین با استفاده از نانوذرات منیزیم اکسید. 51

۳-3-1- سازوکار واکنش تهیه بیس­کومارین.. 52

۳-4  بررسی واثبات ساختار بیس­کومارین.. 54

۳-4-1 بررسی طیف زیر قرمز. 54

۳-4-2  بررسی طیف رزونانس مغناطیس هسته­ی هیدروژن ترکیب (a۱) 55

3-5 بهینه­سازی شرایط واکنش در سنتز دی­هیدروپیرانو[C-۲،۳]کرومن.. 56

 

۳-5-۱- بهینه­سازی کاتالیزگر در سنتز دی­هیدروپیرانو[C-۲،۳]کرومن.. 56

3-5-2 بهینه­سازی مقدارکاتالیزگردر سنتز دی­هیدروپیرانو[C-۲،۳]کرومن.. 56

3-5-3 بهینه سازی دما در سنتز دی­هیدروپیرانو[C-۲،۳]کرومن.. 57

3-5-4  بهینه سازی حلال در سنتز دی­هیدروپیرانو[C-۲،۳]کرومن.. 57

۳-6- روش کلی تهیه مشتق­های دی­هیدروپیرانو[C-۲،۳]کرومن با استفاده از نانوذرات منیزیم اکسید. 58

۳-6-1 سازوکار واکنش تهیه دی­هیدروپیرانو[C-۲،۳] کرومن.. 59

۳-7 بررسی و اثبات ساختار دی­هیدروپیرانو[C-۲،۳] کرومن.. 61

۳-7-1 بررسی طیف زیرقرمز. 61

۳-7-2 بررسی طیف رزونانس مغناطیس هسته­ی هیدروژن ترکیب(b۲) 62

۳-8  نتیجه­گیری و رهیافت.. 63

منابع. 64

پیوست ها 69

 

 

فهرست شکل ها

 

عنوان                                                                                                                  صفحه

شکل(۱-۱) طرحی از واکنش های چندجزیی.. 4

شکل (۱-2) ویژگی­های یک سنتز ایده­آل. 4

شکل(۱-3) ساختار کومارین.. 6

شکل(۱-4) ساختار برخی از مشتق­های کومارین.. 8

شکل(۱-5)مشتق­هایی از کومارین با خاصیت فلوئورسانسی.. 9

شکل(۱-6) سنتز کومارین به روش پرکین.. 10

شکل)۱-7) ساختار حدواسطه­ای پرکین.. 10

شکل)۱-8) سنتز کومارین به روش پکمن.. 11

شکل(۱-9) تهیه بیس­کومارین.. 12

شکل)10-۱)۱۱-اوودیونل ۱۲- لاپاکنول. 13

شکل(۱-11)مقایسه شدت فتوکرومیسم: (۱۳)H۳- نفتو[۲،۱-b] پیران، (۱۴) H2-نفتو[۲،۱-b] پیران. 13

شکل(12-۱) سنتز کرومن با کاتالیزگر فلزی.. 14

شکل(13-۱)فلاونون(۱۸) و3-متوکسیH2کرومن(۱۹) 15

شکل(14-۱) سنتز کرومن با استفاده از مشتق­های کومارین توسط فوکس… 16

شکل(۱-۱۵) سنتز کرومن با مشتق­های کومارین توسط پیزو. 17

شکل)۱-16)۴- هیدروکسی کومارین و برخی از مشتق های ۴-هیدروکسی کومارین.. 18

شکل(17-۱) مشتق­هایی از دی هیدروپیرانو[C-۲،۳] کرومن.. 19

شکل(18-۱) تهیه دی هیدروپیرانو[C-۲،۳] کرومن توسط هروی.. 20

شکل (۲-1) تهیه مشتق­های بیس­کومارین توسط نانو ذرات منیزیم اکسید. 36

شکل (۲-۲) ترکیب (a۱) 36

شکل (۲-3) ترکیب (a۲) 37

یک مطلب دیگر :

شکل (۲-4) ترکیب( a۳) 38

شکل(۲-5) تهیه مشتق­های­ دی هیدروپیرانو[C-۲،۳] کرومن توسط نانو ذرات منیزیم اکسید. 40

شکل(۲-6)ترکیب(b۱) 40

شکل(۲-7)ترکیب(b۲) 41

شکل(۲-8)ترکیب(b۳) 42

شکل(۳-1) الگوی پراش پرتوی ایکس (XRD) نانوذرات منیزیم. 47

شکل (۳-2) تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی برای نانوذرات منیزیم اکسید. 48

شکل(۳-۳) روش کلی تهیه مشتق­های بیس­کومارین با استفاده از نانوذرات منیزیم اکسید. 51

شکل(۳-4) سازوکارتهیه مشتق­های بیس­کومارین.. 53

شکل (3-5) طیف زیر قرمز ترکیب(a1) 54

شکل (3-6) طیف رزونانس مغناطیس هسته­ی هیدروژن ترکیب (a۱) 55

شکل(۳-8) روش کلی تهیه مشتق­های دی­هیدروپیرانو[C-۲،۳]کرومن با استفاده از نانوذرات منیزیم اکسید. 58

شکل (۳-9) سازوکار تهیه مشتق­های دی­هیدروپیرانو[C-۲،۳] کرومن.. 60

شکل (3-10) طیف زیر قرمزترکیب(b2) 61

شکل (۳-11)طیف رزونانس مغناطیس هسته­ی هیدروژن ترکیب(b۲) 62

شکل (5-1): طیف مربوط به ترکیب شماره 4 جدول(3-5) 70

شکل (5-2): طیف مربوط به ترکیب شماره 3 جدول (3-5) 71

شکل (5-3): طیف مربوط به ترکیب شماره 2 جدول (3-5) 72

شکل (5-4): طیف مربوط به ترکیب شماره 2 جدول (3-10) 73

شکل (5-5): طیف مربوط به ترکیب شماره  3 جدول(۳-۱۰) 74

شکل (5-6): طیف مربوط به ترکیب شماره 1 جدول (3-10) 75

شکل (5-7): طیف رزونانس مغناطیس هسته­ی هیدروژن مربوط به ترکیب شماره 4 جدول(3-5)………...76

شکل (5-8): طیف رزونانس مغناطیس هسته­ی هیدروژن مربوط به ترکیب شماره 1 جدول (3-10)………77

شکل (5-9): طیف رزونانس مغناطیس هسته­ی هیدروژن مربوط به ترکیب شماره 3 جدول (3-10)……..78

 

 

 

 

فهرست جدول ها

عنوان                                                                                                                  صفحه

جدول (۲-۱) انواع دستگاه­های مورد استفاده 34

جدول (۳–۱) بهینه سازی شرایط واکنش بیس­کومارین.. 49

جدول (3-۲) بهینه سازی کاتالیزگر بیس­کومارین.. 50

جدول (3-3) بهینه سازی دما بیس­کومارین.. 50

جدول (3-4) بهینه سازی حلال بیس­کومارین.. 51

جدول(۳-۵) نتایج حاصل از سنتز مشتق­های بیس­کومارین.. 52

جدول(۳-6) بهینه­سازی شرایط واکنش دی­هیدروپیرانو[C-۲،۳] کرومن.. 56

جدول (3-7) بهینه سازی مقدار کاتالیزگر دی­هیدروپیرانو[C-۲،۳]کرومن.. 57

جدول (3-۸) بهینه سازی دما دی­هیدروپیرانو[C-۲،۳]کرومن.. 57

جدول (3-۹) بهینه سازی حلال دی­هیدروپیرانو[C-۲،۳]کرومن.. 58

جدول(۳-۱۰) نتایج حاصل از سنتز مشتق­های دی­هیدروپیرانو[C-۲،۳] کرومن.. 59