No category

پایان نامه ارشد رایگان با موضوع مواد معدنی، تقسیم بندی، ظرفیت جذب، دانه بندی

دسامبر 1, 2018

هیدروکربن‌های پارافینی را عبور دهند و هیدروکربن‌های‌ایزوپارافینی را عبور ندهند.
۹. جاذب‌های سنتزی پلیمری مصنوعی۱۲،
۱۰. جاذب‌های سیلیکاژل۱۳،
۱۱. غربال‌های مولکولی۱۴،
۱۲. سیلیس،
را نام برد. که هر کدام با توجه به نوع ماده‌ی جذب‌شونده و تمهیدات اقتصادی می‌توانند انتخاب شوند.
۱-۵-۲ غلظت
مقدار ماده جذب شده برای واحد جرم جذب کننده تابعی از غلظت ماده حل شده می‌باشد. معمولاً‌این کمیت را به صورت میلی‌گرم ماده‌ی جذب شده به ازای گرم جاذب گزارش می‌کنند. بررسی‌این دو کمیت در دمای ثابت منجر به بدست‌آوردن کمیت‌ایزوترم جذب سطحی می‌شود.‌این‌ایزوترم‌ها توسط افراد مختلفی بررسی‌شده‌است که از جمله مهمترین آن‌ها می‌توان به‌ایزوترم‌های فرندلیچ،‌ایزوترم تمکین،‌ایزوترم لانگمیر،‌ایزوترم دوبین-رادوشکویچ،‌ایزوترم توس،‌ایزوترم سیپز،‌ایزوترم بی ای تی اشاره کرد. در ادامه‌ی فصل۱ هر کدام از‌این‌ایزوترم‌ها را بررسی و معادلات حاکم را بیان خواهد شد.
۱-۵-۳ دما
در بسیاری از موارد، افزایش دما باعث کاهش جذب سطحی می‌شود مگر در مواردی که جذب سطحی همراه با واکنش شیمیایی باشد. در‌این صورت دمای واکنش طبق اصل لوشاتلیه طوری تأثیر بر کل واکنش می‌گذارد که کل سیستم به طرف تعادل پیش رود. به عبارت دیگر، با افزایش دما برای جذب هایی که گرماده می باشند، جذب کاهش پیدا می کند و برای فرآیندهایی که گرماگیر هستند، با افزایش دما جذب افزایش پیدا می کند.
۱-۵-۴ نوع ماده جذب شده و جاذب
نوع ماده جذب شده و جاذب در جذب سطحی تأثیر گذار است به طوری که بعضی از مواد جاذب قدرت جذب زیاد نسبت به ماده حل شده به خصوصی از خود نشان می‌دهند، در حالی که نسبت به ماده دیگر قدرت جذب کمتری دارند.
۱-۵-۵ حالت ماده جذب شده و جاذب
حالت ماده جذب شده و جاذب، همراه بودن آن با واکنش شیمیایی، برگشت‌پذیر بودن و یا برگشت‌پذیر نبودن واکنش آن‌ها نیز در جذب سطحی تأثیر گذار است.
۱-۶ ذغال‌های رنگ بر
‌این گونه از مواد، جاذب‌هایی با ظرفیت بالا و قیمت پایین بوده‌ و از جمله کاربرد‌های‌این ماده در رنگبری است. امروزه ذغال‌های رنگ بر به شکل‌های مختلف ساخته می‌شوند :
* مخلوط‌کردن مواد گیاهی با مواد معدنی مانند کلرید کلسیم، کربنیزه کردن، و شستشوی مواد معدنی[۱۲].
* مخلوط‌کردن مواد آلی مانند خاک اره با مواد متخلخل مثل سنگ آتشفشانی و حرارت دادن و کربنیزه‌کردن تا زمانی که مواد کربنی در سطح مواد متخلخل رسوب نمایند[۱۳].
* کربنیزه‌کردن چوب، خاک اره، و مشابه آن و فعال‌سازی با هوای داغ یا بخار، ازلیگنیت و ذغال بیتومینوس به عنوان مواد اولی استفاده می‌شود[۱۳].
* استفاده از اسید‌ها برای فعال‌کردن جاذب‌های ارزان [۱۴].
* استفاده از التراسونیک برای نشاندن ذرات جاذب بر روی پایه [۱۵].
از‌این مواد برای اهداف زیادی مانند رنگ زدائی محلول‌های شکر، مواد شیمیایی صنعتی، داروها و مایعات خشک شوئی، تصفیه آب، تصفیه روغن‌های گیاهی و حیوانی، و در بازیابی طلا و نقره از محلول‌های سیانور حاصل از شستشوی سنگ معدن، استفاده می‌شود.‌این ماده گرانولی و سخت است و دارای تخلخل زیادی است و از ژل رسوب شده توسط واکنش بین اسید و محلول سیلیکات سدیم بدست می‌آید. مقدار رطوبت آن قبل از استفاده از ۴ تا ۷ درصد متغیر است و معمولا برای خشک‌کردن هوا و گازهای دیگر، در ماسک‌های ضد گاز، و برای تفکیک هیدرو کربن‌ها بکار می‌رود.‌این ماده با تبخیر‌ترکیب جذب شده برای مصرف مجدد آماده می‌شود. وقتی که‌یک جاذب جامد در داخل یک مایع خالص غوطه‌ور می‌شود،‌ایجاد حرارت می‌کند که به نام حرارت خیس شدن معروف است و نشان‌دهنده جذب مایع است. اما غوطه‌ور‌سازی راه مؤثری برای اندازه‌گیری مقدار جذب نیست. تغییر حجم قابل ملاحظه ای برای اندازه‌گیری جذب شده رخ نمی‌دهد و بیرون آوردن و وزن‌کردن آن نیز تفاوت بین مایع جذب شده و مایع که به صورت همراه آمده را به دست نمی‌دهد.‌این مسئله در جذب سطحی گازها وجود ندارد، و تغییر وزن جامد بر اثر جذب قابل اندازه‌گیری است.
۱-۷ کربن فعال
کربن فعال جاذبی است با ظرفیت بالا و قیمت پایین، از جمله کاربرد‌های‌این ماده به رنگبری از فاز مایع است و رنگبری محلول شکر، تصفیه‌ی آب آشامیدنی، تصفیه‌ی پساب و تصفیه‌ی فاز گازی و بازیافت حلال می‌توان اشاره کرد. کربن‌های فعال به سه نوع کربن فعال پودری۱۵، کربن فعال گرانولی۱۶، کربن فعال فیبری۱۷ تقسیم بندی می‌شوند.
کربن فعال از پیرولیز مواد گیاهی حاوی کربن تولید می‌شود و تحت عملیات فعالسازی قرار می‌گیرد، پارامترهای مهم برای کربن فعال:
* اندازه‌ی منافذ
* شکل ذرات
از جمله مزیت‌های کربن فعال، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
* سطح تماس بالا
* ساختار منفذی شکل
* ظرفیت جذب بالا
* قابلیت فعالسازی مجدد سطح
* قابلیت استفاده شدن با مواد غیر آلی به عنوان کاتالیست
علاوه بر چوب، موادی از قبیل هسته‌ی میوه‌ها یا پلیمرهای مصنوعی از قبیل پلی اکرینونیتریل یافنولیک در مراحل بعدی تحت عملیات فعالسازی قرار می‌گیرد.
پیرولیز مواد کربنی، بدون حضور هوا، باعث تخریب مولکول‌های غیرآلی می‌شود که از حرارت دهی محصولی بدست می‌آید که در نهایت تبدیل به ماده‌ی قیری شکل حاوی مواد گازدار می‌شود و به جسم جامد کربنی تبدیل خواهد شد. جسم جامد تولید شده دارای حفره‌های فراوان و دارای سطح ویژه‌ی چندین مترمربع بر گرم خواهد بود.‌این مقدار می‌تو‌اند از m2/gr1500 تا m2/gr 2500 متغیر باشد[۵].
۱-۸ روش‌های فعالسازی
۱-۸-۱ روش فعالسازی فیزیکی
در روش فعال‌سازی فیزیکی، ابتدا ماده‌ی خام در محیطی بدون حضور هوا، کربونیزه می‌شود تا پایه‌ی اولیه‌ی کربن تشکیل شود. با‌این شرایط‌ترکیبات سلولزی و پلیمری موجود در ماده‌ی خام به ذغال تبدیل شده و ماده‌ی خامی‌نظیر ذغال سنگ، کلیه‌ی‌ترکیبات فرار خود را از دست می‌دهند، سپس پایه‌ی کربنی بدست آمده در معرض یک عامل فعالساز گازی به همراه دمای همچون بخار آب داغ، دی اکسیدکربن، اکسیژن یا مخلوط‌این‌ها قرار می‌گیرد.‌این مواد قادرند در دمای بالا با کربن(البته با بخشی از کربن) واکنش‌دهند و آن را به صورت گازی درآورند، بخشی از کربن از‌این طریق مصرف می‌شود و ساختاری تخلخل گونه‌ای‌ایجاد می‌شود. به طور شماتیک دیاگرام فعالسازی و تولید جاذب‌های گرانولی در شکل (۱-۲) نمایش داده‌ شده‌است.
شکل ۱- ۲. دیاگرام تبدیل خوراک خام و خط تولید جاذب‌های گرانولی
۱-۸-۲ روش فعالسازی شیمیایی:
یک روش تک مرحله ای است که برای تولید کربن فعال به کار می‌رود.‌این ماده‌ی فعال ساز می‌تو‌اند مواد زیر باشد.
* فلزات قلیایی: (NaOH و KOH و‌ترکیبات فلزات گروه دوم مثل کربنات سدیم و کربنات پتاسیم)
* اسیدها: مانند (اسید فسفریک، اسید سولفوریک، کلرید آلومینیم، کلرید روی)
تفاوت تخلخل‌های تولید‌ی در روش‌های فعالسازی فیزیکی و شیمیایی در شکل حفرات می‌باشد، به نحوی که در فعالسازی به روش فیزیکی شکل حفرات به صورت مخروطی است که قاعده‌ی آن در بالا قرار دارد[۱۶]. شکل حفرات برای روش فعالسازی شیمیایی به صورت بطری می‌باشد.
از کلرید روی برای فعالسازی کربن استفاده می‌شود،‌این ماده به دلیل داشتن خواصی همچون کاهش دمای لازم برای فعالسازی و افزایش سرعت آن ماده‌ی مناسبی برای فعالسازی به شمار می‌رود. با توجه به توضیحات فوق، تا‌اینجا می‌توان گفت که چگونگی تخلخل و میزان آن به عوامل متعددی نظیر موارد زیر بستگی دارد[۱۶, ۱۷].
* نوع ماده‌ی خام اولیه که به کار می‌رود،
* شرایط کربونیزاسیون،
* نوع عمل فعالساز،
* دما،
* زمان فعالسازی.
بعد از‌اینکه ماده‌ی فعالساز با ماده‌ی خام مخلوط شد، مخلوط حاصل در اتمسفر بی اثر در یک کوره حرارت می‌بیند. نقش عامل فعال ساز می‌تو‌اند به صورت زیر بیان شود.
* حذف آب از ساختار ماده‌ی اولیه‌ی موجود،
* پائین آوردن دمای لازم برای کربونیزاسیون،
* ممانعت از تشکیل قطران در حین انجام فرآیند.
به عنوان مثال برای فعالسازی پوست گردو می‌توان فرآیند زیر را انجام داد، ابتدا پوست گردو را آماده کرده و بعد از دانه بندی و تبدیل به ابعاد مناسب، با استفاده از‌ترکیب‌کردن و حرارت دادن طبق رویه‌ی خاص با مواد مناسب، به کربن فعال تبدیل کرد. اسید فسفریک و کلرید روی باعث افزایش تخلخل محصول نهایی می‌شوند.
(پوست پسته‌، گردو، یا تفاله‌ی گیاه شیرین بیان)
در حالت کلی موادی که می‌توان به عنوان خوراک برای تولید کربن فعال استفاده کرد می‌تون به سه دسته‌ی زیر تقسیم کرد.
۱. مواد خام رزینی: مانند چوب، خاک اره، هسته‌ی و پوست برخی میوه‌ها مثل نارگیل، بادام، گردو، فندق، هسته‌ی زردآلو و موادی از‌این نوع.
۲. مواد خام کربنی: نظیر ذغال سنگ، کک و ذغال چوب.
۳. مواد پلیمری: شامل انواع پلاستیک و ضایعات پلاستیکی.
در انتخاب ماده‌ی خام مناسب برای تهیه‌ی کربن متخلل، چندین فاکتور را بایستی مد نظر قرار داد که از آن جمله می‌توان به :
۱. قابلیت تولید کربن فعال با کیفیت بالا را داشته باشد.
۲. مواد غیرآلی آن حداقل باشد،
۳. هزینه‌ی پائین و موجود بودن به وفور و حجم زیاد،
۴. زیاد بودن طول عمر ذخیره‌سازی،
۵. استفاده از آن مواد اولیه عملی باشد.
۱-۹ تئوری رنگ‌ها و جذب رنگ
وقتی یک دسته امواج نورانی تکرنگ ازمحیطی وارد محیط یکنواخت دیگر می‌شود، قسمتی ازآن منعکس و قسمتی جذب محیط دوم و قسمتی هم ازمحیط دوم خارج می‌شود. رابطه بین شدت نور تابش و نور خارج شده از محیط، توسط لامبرت(Lambert) در سال ۱۷۶۰ به دست آمد.۱۸ قانون بیر یکی از قوانین اصلی در اپتیک است.‌این قانون تجربی ارتباط شدت نور جذب شده در اثر عبور از ماده همگن بدون پراکندگی را با خصوصیات مواد بیان می‌کند.‌این قانون بطور کلی بصورت معادله‌ی ۱-۱ بیان می‌شود:
(۱- ۱
که در آن شدت نور اولیه، I شدت نور عبوری و A مقدار جذب۱۹ ماده‌است که بصورت معادله‌ی ۱-۲. تعریف می‌شود:
(۱- ۲
که در آن a ضریب جذب ماده۲۰، b ضخامت و c غلظت آن است.
بر طبق قانون لامبرتت، افت نسبی شدت نور، نسبت به ضخامت محیط جاذب نور با شدت نور تابش (I) متناسب می‌باشد. چنانچه در رابطه متغیرها از یکدیگر جدا و از آن در فاصله L=0(که به‌شدت I0 و L=L سانتیمتر که با شدت I) مطابقت دارد، انتگرال بگیریم، نتایج نشان می‌دهد چه جزئی از نور تابیده‌شده ازمحیط جاذب، خارج شده که آن را مقدار شدت عبور خوانده و به صورت T 21نمایش می‌دهد. اغلب اوقات میزان عبور را برحسب % عبور (T%) معرفی می‌نمایند. (%T=100´T) لگاریتم اعشاری معکوس T و یا لگاریتم اعشاری آن را جذب می‌خوانند.
تمام مطالب گفته شده منجر به

No Comments

Leave a Reply