no-img
پارس یونی

خواص غشاهای نانوکامپوزیت و عبوردهی گاز از آنها - پارس یونی


پارس یونی
گزارش خرابی لینک
اطلاعات را وارد کنید .

ادامه مطلب

DOC
خواص غشاهای نانوکامپوزیت و عبوردهی گاز از آنها
امتیاز 2.64 ( 14 رای )خواص غشاهای نانوکامپوزیت و عبوردهی گاز از آنها">
doc
۳۰ شهریور ۱۳۹۶
۲۰,۰۰۰ تومان
۲۰,۰۰۰ تومان – خرید
94صفحه

خواص غشاهای نانوکامپوزیت و عبوردهی گاز از آنها


چکیده :
ریچارد فایمن، متخصص کوانتوم نظری و دارنده جایزه نوبل، در سخنرانی معروف خود در سال ۱۹۵۹ با عنوان “آن پایین، فضای بسیاری هست”، به بررسی بُعد رشد نیافته‌ای از علم مواد پرداخت. اما عبارت “نانوفناوری” اولین بار توسط نوریوتاینگوچی استاد دانشگاه علوم توکیو در سال ۱۹۷۴ استفاده شد. اما در واقع باید کی‌اریک درکسلر را پدر نانوفناوری نامید چرا که نانو فناوری در سال ۱۹۸۶ در کتابی از وی با عنوان موتورهای آفرینش بسط داده شد.
در واقع تکنولوژی نانو عبارت است از به کار گیری ابزارها و سیستم ها برای کنترل، شکل و طراحی، توصیف، تولید و کاربرد ساختارها در اندازه نانومتر. اهمیت نانو مقیاس به این دلیل است که در نانو مقیاس خواص جدیدی به دست می آوردند و مواد در این مقیاس کوچک اند. مواد تولید شده در مقیاس نانو را بر اساس سه بعدی، دو بعدی و یک بعدی بودن آنها بررسی می کنند.
تکنولوژی و مهندسی در قرن پیش رو با وسایل، اندازه گیریها و تولیداتی سروکار خواهد داشت که چنین ابعاد مادون ریزی دارند. در دو دهه اخیر، پیشرفتهای تکنولوژی وسایل و مواد با ابعاد بسیار کوچک به دست آمده است و به سوی تحولی فوق العاده که تمدن بشر را تا پایان قرن دگرگون خواهد کرد، پیش می رود. درحال حاضر پروسه های در ابعاد چند مولکول قابل طراحی و کنترل است. همچنین خواص مکانیکی، شیمیایی، الکتریکی، مغناطیسی، نوری و… مواد در لایه ها در حدود ابعاد نانومتر قابل درک و تحلیل و سنجش است. با تکنولوژی نانو قادر به تغییر مواد در جهت مطلوب و رفع نقایص مواد هستیم. درست همان روشی که در طبیعت برای تولید کردن حاکم است. مجموعه های طبیعی، ترکیبی از دانه های مادون ریز قابل تشخیص با خواص مشابه و یا متفاوت با اندازه های در حدود نانو می باشد.
در بیانی کوتاه نانوتکنولوژی یک فرایند تولید مولکولی است. همانطور که طبیعت مجموعه ها را بطور خودکار مولکول به مولکول ساخته و روی هم مونتاژ کرده است، ما هم باید برای تولید محصولات جدید، با این اعتقاد که هرچه در طبیعت تولید شده قابل تولید در آزمایشگاه نیز هست، نظیر طبیعت راهی پیدا کنیم. البته منظور این نیست که چند هسته از مواد راپیدا کنیم و با رساندن انرژی و خوراک پس از چند سال یک نیروگاه از آن بسازیم که شهری را برق دهد. بلکه برای ترکیب و تکامل خودکار تولیدات مادون ریزکه به نحوی در مجموعه های بزرگتر مصرف دارد، راهی بیابیم. در اندازه های مادون ریز، روشها و ابزارآلات متعارف فیزیکی مانند تراشیدن و خم کردن و سوراخ کردن و…جوابگو نیستند.
فناوری نانوتوانایی کار کردن (اندازه گیری، مشاهده، ساخت و تولید) در مقیاس اتمی و مولکولی و مرسوم است که حیطه فناوری نانو را بین ۱/۰ تا ۱۰۰ نانومتر تعریف می کنند. فناوری نانو به ساخت چیزهایی که کوچکتر یا مقاوم ترند می پردازد: ساخت چیزهایی کاملا” نو و یا دارای ویژگیهای اضافی، یا تولید ماشین هایی که به تولید نمونه ای جدید از خود منجرخواهند شد. بصورت ساده، فناوری نانو تقریبا” همه چیز زندگی ما را تحت تأثیر قرار خواهد داد، از داروهایی که مصرف می کنیم، گرفته تا توان کامپیوترهایمان، منابع انرژی مورد نیازمان، غذایی که می خوریم، ماشینی که می رانیم، خانه هایی که در آنها زندگی می کنیم و لباسی که بر تن داریم. مهم تر آن که، در هر زمینه ای که تصور تغییری را در آن داشته باشیم، تأثیرات جدیدی نیز پدید خواهند آمد که کسی فکرشان را هم نمی کند: قابلیت های نو، محصولات نو، بازارهای جدید. فناوری نانو با این تأثیر وسیعش، در کوتاه مدت و میان مدت انقلابی کند و بطئی پدید خواهد آورد که به آرامی در چند سال آتی، در جهان اطرافش رسوخ خواهد نمود. این فناوری ما را قادر می سازد تا تقریبا با تمامی فناوری های قابل تصور چیزهای تازه ای را بسازیم. تأثیر آن بر جامعه بسیار وسیع و غیرمنتظره خواهد بود، درست مثل فناوری های دیگری همچون اینترنت، موتور احتراق داخلی و برق. بحث در مورد فناوری نانو بر خلاف این مثال ها خیلی هم آسان نیست. این فناوری قابلیتی عمومیست که بسیاری از زمینه های علم را تحت تأثیر قرار می دهد و یک فناوری چند زمینه ایست. در مقیاس نانومتری، قوانین مختلف فیزیکی (فیزیک کوانتوم) وارد صحنه می شوند، ویژگیهای معمولی مواد تغییرکرده و رفتار سطوح رفته رفته بر رفتار توده ای ماده غالب می گردد و قلمرو کاملا نوینی به رویمان گشوده می شود.
اکنون جا دارد همگام با تحولات جدید در مهندسی و علوم، دانشگاهها و مراکز تحقیقاتی بطور جدی به پژوهشهای تکنولوژی مادون ریز مشغول شوند تا حداقل ما هم بتوانیم مرزهای دانش روز را به نسلهای آینده تحویل دهیم و در تشکلهای جدید هستی سهمی داشته باشیم. باشد هرچه زودتر به خود آییم و عمق شکوهمند و معجزه آسای اندیشه بشررا دریابیم و از کوتاه بینی و افکار فرسوده موروثی فاصله بگیریم. گفته شیخ اجل سعدی در آینده مصداق واقعی تری خواهد داشت :
این تکنولوژی جدید توانایی آن را دارد که تاثیری اساسی بر کشورهای صنعتی در دهه های آینده بگذارد. در اینجا به برخی از نمونه های عملی در زمینه نانوتکنولوژی که بر اساس تحقیقات و مشاهدات بخش خصوصی به دست آمده است، اشاره می شود.

مهمترین فیاده های نانوتکنولوژی عبارتند از :
۱- کاهش مصرف انرژی
۲-تولید انرژی تجدید پذیر یا کاراکتر(با بهره وری بیشتر)
۳-کاهش مصرف منابع در فاز تولید یا مصرف
۴-کاربرد در برنامه های پاکسازی زیست محیطی
۵-کاهش اثرات زیست محیطی صنعت خودرو سازی
۶-بهبود دادن فرآیند بازیافت
هدف نانوتکنولوژی ساخت اشیاء، اتم به اتم، ملکول به مولکول و با یک رویکرد از پایین به بالا یا از بالا به پایین است.
روشهای بالا به پایین برای تولید محصول، یک ماده تود ه ای را شکل دهی و اصلاح می کنند. در حقیقت در این روش، یک ماده بزرگ را بر می داریم و با کاهش ابعاد و شکل دهی آن، به یک محصول با ابعاد نانو می رسیم. به عبارت دیگر، اگر اندازه یک ماده توده ای را به طور متناوب کاهش دهیم تا به یک ماده با ابعاد نانومتری برسیم، ازرویکرد بالا به پایین استفاده کرده ایم.این کار اغلب و نه همیشه شامل حذف بعضی از مواد به شکل ضایعات است.
در روشهای پایین به بالا محصولی از مواد ساد ه تر به وجود می آید، مانند ساخت یک موتور از قطعات آن. درحقیقت کاری که در اینجا انجام می شود، کنار هم قرار دادن اتم ها و مولکول ها که ابعاد کوچکتر از مقیاس نانو دارند برای ساخت یک محصول نانومتری است. تصور کنید که قادریم اتم ها و مولکول ها را به طور واقعی ببینیم و آنها را به طور دلخواه کنار هم قرار دهیم تا شکل مورد نظر حاصل شود.
اختراعات ثبت شده فناوری نانو بین ۱۹۶۵ تا ۲۰۰۴ از بانک اطلاعات اختراعات ISIبرای جستجوی اختراعات بخشهای مختلف استفاده شد و نتایج بدست آمده در شکل۴-۱ به صورت زیر است. که مهندی شیمی و صنایع نفت وگاز به ترتیب ۴.۵% و۱.۱% از کل اختراعات را به خود اختصاص می دهد.

فهرست مطالب
عنوان صفحه
چکیده ۱
مقدمه ۵
فصل اول-نانو فیلتراسیون ۷
۱-۱: نانو فیلتراسیون ۸
۱-۲: فرآیندهای غشایی ۹
۱-۳مزایا و معایب استفاده از غشا ۱۲
۱- ۴:دسته بندی غشاها ۱۳
۱-۵:دسته بندی غشا ها براساس عبور ذرات ۱۴
۱-۶:اسمز معکوس ۱۴
۱-۷:آلترافیلتراسیون ۱۶
۱-۸:نانوفیلتراسیون ۱۷
۱-۹:میکروفیلتراسیون ۱۸
فصل دوم-کاربرد غشا ۲۰
۲-۱:کاربرد غشا ۲۱
۲-۲: تصفیه هوا و خالص‌سازی گازها ۲۳
۲-۳:جداسازی گازهای اسیدی ۲۴
۲-۴:استفاده از فیلتر کربن بیولوژیکی ۲۷
۲-۵:غشاء الکترو شیمیایی ۲۷
۲-۶:غشاء توخالی پلی¬پروپیلن ۳۱
۲-۷:نانو فیلتراسیون در حداسازی گازهای اسیدی ۳۳
فصل سوم: اصول کلی جداسازی گاز بوسیله غشاه ۵۱
۱-۳:اصول کلی جداسازی گاز بوسیله غشاها ۵۲
۳-۲:کاربردهای غشاء در صنایع گاز ۵۷
۳-۳:حذف کربن دی اکسید از گاز طبیعی ۵۸
۳-۴:جداسازی بخار آب و هیدروژن سولفید از گاز طبیعی ۶۶
۳-۵جداسازی نیتروژن از گاز طبیعی ۷۱
۳-۶:جداسازی هوا ۷۲
۳-۷:دیگر کاربردهای غشاهای جداسازی گاز ۷۵
۳-۸:کاربرد غشا در صنایع نفت وگاز ۷۶
۳-۹:جایگاه نانو فناوری درپژوهشگاه صنعت نفت ۷۹
۳-۱۰:تحقیقات غشائی در پ‍ژوهشگاه صنعت نفت ۸۱
۳-۱۱:شبیه‌سازی فرایند ۸۲
نتیجه گیری ۸۴
Abstract ۸۵
منابع ۸۷

فهرست شکل ها
عنوان صفحه
فصل اول :
شکل۱-۱: نحوه عمل فیلتراسیون. تنها ذراتی که اندازه آنها از اندازه حفرات
فیلتر کوچک‌تر است عبور می‌کنند ۹
شکل۱-۲: ساختار غشاء ۱۰
شکل۱-۴: نحوه عمل اسمز معکوس ۱۴
شکل ۵-۱: شمالی کلی از فرآیند دیالیز خون ۱۴
شکل۱-۶: انواع مختلف فیلتراسیون ۱۶
شکل۱-۷: جداسازی مواد براساس اندازه در فرایندهای مختلف ۱۷
فصل دوم:
شکل۲-۲: شمای فرایند جداسازی گاز H2S در یک غشاء الکتروشیمیایی ۲۵
شکل۲-۳: انتخاب گری برحسب عبوردهی برای غشاهای مختلف ۲۶
شکل۲-۴: یک نمونه از غشاء حهت جداسازی گازهای اسیدی ۲۸
شکل۲-۵: انتقال جرم در نانو فیلتراسیون ۳۱
شکل۲-۶: نفوذپذیری غشاهای سیلیکونی و پلی سولفونی ۳۲
شکل۲-۷: عبور ذرات مشخص از غشاء ۳۵
شکل۲-۸: فرایند شیرین سازی گاز با استفاده از غشاء ۳۹
شکل۲-۹:انواع نانو لوله ها ۴۲
شکل۲-۱۰: روش CVD ۴۳
فصل سوم :
شکل۳-۱(a) : مدل غشای الیاف توخالی (b) یک لایه از غشای مارپیچی ۴۸
شکل ۳-۳:اثر رژیم جریان در جداسازی هوا، از مدلی توسطWalawender and Stern [21] 49
شکل ۳-۵:(a) واحد غشای تک مرحله ای (b) واحد غشای دو مرحله ای ساده (c)
یک واحد دو مرحله ای به همراه عمل آوری ۵۵
شکل۳-۹: نمونه ای از غشاء پیچشی جذب دی اکسید کربن ۶۶
شکل۳-۱۰: میزان عبور ذرات مختلف از غشاء بر اساس اندازه ذرات ۶۸
شکل۳-۱۱: شماتیک یک فرایند جداسازی با غشا برای سیال CO2 ۷۲

فهرست جداول
عنوان صفحه
فصل اول :
جدول۱-۳: معایب و مزایای استفاده از غشاء ۱۲
فصل دوم :
جدول۲-۱: مشخصات غشاهای مورد استفاده در جداسازی گازهای اسیدی ۲۲
جدول۲-۷ ۲۳
فصل سوم:
جدول ۳-۲: مقایسه ی میزان تراوایی در پلیمر های تجاری ( مراجع ۱۹و۲۰) ۴۹
جدول۳-۴: مقایسه ی حذف CO2 به وسیله ی فرآیند Monsanto Prism و تکنولوژی های ۵۳
جدول ۵-۳- مقایسه ی سه ساختار غشاء-گاز خوراک ۹۳% متان، ۷% CO2
نرخ جریان ۱۰۶×۲۰.۰ فوت مکعب در روز ۵۰
جدول ۳-۶: مقایسه ی حذف CO2 به وسیله ی فرآیند غشاء و آمین ۵۷
جدول ۳-۷: نقطه شبنم بخار آب در گازهای مختلف ۶۱
جدول ۳-۸:تولید ۱۰ tons/day از هوای غنی شده از اکسیژن ۳۵% ۶۵



موضوعات :

دیدگاه ها


دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *