معرفی گروه های عاملی روش های شناسایی

مقدمه:
پيوند كربن-كربن داراي ويژگي غيرعادي مخصوص به خود است.اگر چه اتم هاي ديگر نيزمي توانند اين ويژگي را داشته باشند ولي كاربرد پيوند كربن-كربن بسيار وسيع است .به دليل اين خاصيت منحصربه فرد بيشتر از سه ميليون تركيبات مختلف حاوي كربن به نام تركيبات آلي در كتب شيمي گزارش شده اند.در نتيجه جمع آوري دانشي كامل از خواص همه اين تركيبات عملا بسيار سخت است.پيچيدگي تركيبات آلي را مي توان تا حدودي از طريق جمع آوري اطلاعات به دست آمده از گروه هاي طبيعي اين تركيبات با خواص شيميايي مشابه تقليل داد.
اين گروه بندي ها توسط اتم يا گروهي از اتم ها كه قسمتي از مولكول آلي را تشكيل مي دهند شناسايي مي شوند.عموما اين اتم يا گره اتم را گروه عامل مي نامند.پس مي توان گروه عاملي را به صورت كامل تري تعريف كرد:
به هر يك از ويژگي هاي ساختاري كه مشخص كننده يك طبقه خاص از تركيبات آلي باشند گروه عاملي مي گويند.
هر گروه عامل نسبت به بقيه مولكول هاي آلي داراي خواص شيميايي جداگانه يافت مي شوند.....

عوامل موثر بر حلالیت اکسیژن در آب

عوامل موثر بر حلالیت اکسیژن در آب

 

مقدار هر گاز محلول در آب با فشار گاز در بالای آب مربوط است. در سطح دریا ، فشار هوا اتمسفر است. هوا ترکیبی از 78% نیتروژن و 21% اکسیژن است. بیشترین فشار اکسیژن در بالای تودۀ آب فقط 21% اتمسفر است.

اکسیژن به مقدار کمی در آب حل می شود. وقتی که یک محلول مایع در فشار 1 اتمسفر و ئرجۀ حرارت cº25 با هوا اشباع می شود ، مقدار اکسیژن موجود در محلول حدود 32/8 میلی گرم در لیتر است.

اکسیژن فقط به میزان کمی در آب حل می شود.

برای اینکه حیات موجودات در میزان معینی حفظ شود ، باید مقدار اکسیژن محلول در آب زیاد شود . بیشتر ماهیان برای بقای خود حداقل به 6-5 میلی گرم در لیتر اکسیژن نیاز دارنئ. مقدار اکسیژن محلول در آب به دو طریق محدود می شود : 1- از طریق حلالیت فیزیکی ذاتی مقدار اکسیژن محلول در آب ،2- اکثر آب ها نمی توانند به درجۀ اشباع بالا ( فوق اشباع) برسند.

 سه عامل در حلالیت ذاتی اکسیژن در آب تأثیر دارد :

1- درجه حرارت:

با افزایش درجۀ حرارت ، مقدار اکسیژن ( یا هر گاز دیگر ) محلول در آب کاهش می یابد. احتمالاً می دانید که چگونه یک نوشیدنی شیرین داغ گاز خود را نسبت به نوع سرد آن سریعاً از دست می دهد ( به علت حل شدن گاز ). اگر آب را روی اجاق گرم کنید، حباب های هوا قبل از جوشیدن در بالای سطح آب ظاهرشده و گازهای حل شده ناپدید می شوند.

همبستگی معکوس بین حلالیت اکسیژن با درجۀ حرارت آب باعث افزایش آلودگی حرارتی در محیط آب می شود. بسیاری از صنایع در فرآیندهای کار خود از آب به عنوان یک وسیلۀ خنک کننده استفاده می کنند ، که این عمل باعث تولید گرما در آب می شود. نیروگاه های تولید حرارت الکتریکی سهم عمده ای در ایجاد این مشکلات دارند ، به طوری که میلیون ها متر مکعب آب گرم سالیانه توسط صنایع تولید نیرو در رودخانه ها و جویبارها وارد می شود. مناطق شهری نیز در ایجاد آلودگی حرارتی سهیم هستند ، در هنگام بارندگی هرز آب هایی که برسطح زمین پخش می شوند در اثر تابش نور خورشید گرم می شوند. مشابه چنین گرمایشی در رودخانه یا جویبارهای کانال کشی شده نیز اتفاق  می افتد. به خصوص رودخانه ها یا جویبارها ی که سنگفرش شده ،ل سبب انتقال گرما به آب هستند.

درجۀ حرارت زیاد آب باعث کاهش مقدار اکسیژن محلول در آب می شود.

كاربرد شيمي در دنياي مدرن امروز

زندگینامه ی مندلیف

زندگینامه ی مندلیف

دیمیتری اوانوویچ مندلیف زیر و رو کننده علم شیمی و فرزند یکی از مدیران مدرسه محلی در 7 فوریه 1834 در شهر توبولسک واقع در روسیه متولد شد وی در سال 1869 دکتر علوم و استاد شیمی دانشگاه شد و در همین سال ازدواج کرد در این هنگام فقط 63 عنصر از نظر شیمی دانها شناخته شده بود مندلیف در این فکر بود که خواص فیزیکی و شیمیایی عناصر تابعی از جرم اتمی آنهاست. بدون قانون تناوبی نه پیش بینی خواص عناصر ناشناخته میسر بود و نه به فقدان یا غیبت برخی از عناصر می شد پی برد. ...

 

در آن زمان کشف عناصر منوط به مشاهده و بررسی بود بنابراین تنها یاری بخت، مداومت و یا پیش داوری منجر به کشف عناصر جدید می شد قانون تناوبی راه جدیدی در این زمینه گشود منظور مندلیف از این جمله ها آن بود که در سیر تاریخی شیمیایی، زمان حدس زدن وجود عناصر و پیشگویی خواص مهمشان فرا رسیده است. جدول تناوبی پایه ای برای این کار شد حتی ساخت این جدول نشان می داد که در چه جاهایی مکان خالی باقی می ماند که باید بعداٌ اشغال شود. با آگاهی از خواص عناصر موجود در جوار این مکانهای خالی می شد خواص مهم عناصر ناشناس را تخمین زد و چند مشخصه مقداری آنها را(جرمهای اتمی، چگالی، )نقطه ذوب ، و نقطه جوش و مانند آنها را) به کمک نتیجه گیری های منطقی و چند محاسبه ریاضی ساده، تعیین کرد.

این مطالب نیاز به تبحر کافی در شیمی داشت مندلیف از این تبحر برخوردار بود که با ترکیب آن با تلاش علمی و اعتقاد به قانون تناوبی توانست پیشگوهای درخشانی در باره وجود و خواص چندین عنصر جدید را ارائه دهد بنابراین مطابق با این فکر جدولی درست کرد و 63 عنصر شناخته شده را به ترتیب جرم اتمیشان در جدول قرار داد تعداد عناصر در سطرهای جدول یکی نبود مثلاٌ سطر پنجم 32 عنصر داشت در حالی که سطر ششم فقط شامل 6 عنصر بود ولی عناصری که خواص آنها شبیه هم بود در این جدول نزدیک هم قرار داشتند و بدین علت مقداری از خانه های خالی متعلق به عناصری است که تاکنون شاخته نشده وی این نتیجه را در سال 1869 به جامعه شیمی روسیه تقدیم کرد جدول مندلیف که پیش بینی وجود 92 عنصر را می نمود جز لوتر مایز که یک سال بعد از مندلیف جدولی مشابه با جدول مندلیف انتشار داده بود طرفداری نداشت پیش بینی های عجیب مندلیف زمان درازی به صورت مثلهای موجود در همه کتابهای شیمی در آمده بود و کمتر کتاب شیمی وجود دارد که در آن از اکاآلومینیوم و اکابود و اکاسیلیسیم یاد نشده باشد که بعدها پس از کشف به نامهای گالیوم، سکاندیوم و ژرمانیوم نامیده شدند در یمان سه عنصری که مندلیف پیش بینی کرده بود اکاسیلیسیوم بعد از سایرین کشف شد(1887) و کشف آن بیش از کشف دو عنصر دیگر مرهون یاری بخت و تصادف مساعد بود.

در واقع کشف گالیوم توسط بوابودران (1875) مستقیماٌ توسط روشهای طیف سنجی اش بود و جداکردن سکاندیوم توسط نیلسون و کلو(1879) مربوط به بررسی دقیق خاکهای نادر بود که در آن زمان اوج گرفته بود اندک اندک همه پیشگوییهای مندلیف تحقق یافتند آخرین تائید در مورد وزن محصوص سکاندیوم فلزی بود در سال 1937 فیشر شیمیدان آلمانی موق به تهیه سکاندیوم با درجه خلوص 98% شد وزن مخصوص آن 3 گرم بر سانتی متر مکعب بود این دقیقاٌ مان رقمی است که مندلیف پیش بینی کرده بود در پاییز سال 1879 انگلس کتاب جامعی به دست آورد که نویسندگانش روسکو و شورلمر بودند در آن کتاب برای نخستین بار به پیشگویی آلومینیوم توسط مندلیف وکشفش تحت تاثیر نام گالیوم اشاره شده بود در مقاله ای که بعدها انگلس در کتابی هم نقل کرده است، اشاره به مطلب آن کتاب شیمی شده است و نتیجه گرفته است که: ندلیف یا به کار بردن ناخودآگاه قانون تبدیل کمیت به کیفیت هگل، واقیعت علمی را تحقق بخشید که از نظر تهور فقط قابل قیاس با کار لوریه در محاسبه مدار سیاره ناشناخته نپتون بوده است.

علاوه بر این با اکتشاف آرگون در سال 1894 و هلیوم و اینکه رامزی نظریه جدول مندلیف وجود نئون و کریپتون و گزنون را پیش بینی نمود جدول مندلیف شهرت عجیب و فوق العاده ای کسب نمود. در یان سالها بود که تمامی آکادمی های کشورهای جهان(غیر از مملکت خویش) او را به عضویت دعوت نمودند زیرا مندلیف دو دوم فوریه 1907 در 73 سالگی در گذشت به طوری که می دانیم از هنگامی که جدول مندلیف بوجود آمد خانه های خالی آن یکی پس از دیگری با کشف عناصر پر می شد و آخرین خانه خالی جدول در سال 1938 با کشف(آکتینوم)در پاریس پر شد. 

 

عکسهای مندلیف دانشمند بزرگ شیمی

                                                                

 

 

ارزیابی نفت خام و روش های تفکیک (Condensate)

ارزیابی نفت خام و روش های تفکیک (Condensate)

نفتی که از چاه بیرون می آید همواره مقداری آب و رسوبات گازی به همراه دارد. در واحد بهره برداری هدف آن است که این مواد را از نفت خام جدا کنند . نفت خام را به پالایشگاهها می فرستند (جهت تصفیه شدن) و یا اینکه از طریق ترمینال ها آن را صادر می کنند. می دانیم که پالایشگاهها بر اساس نوع خوراک آنها طراحی می شوند.
در این واحد ابتدا یک سری آزمایشات مقدماتی مثل اندازه گیری مقدارash, N2,O2,H2O را روی نفت خام انجام می دهند. پس از آن به شناخت ترکیب نفت خام بااستفاده از ستون تقطیر و روش غیر پیوسته می پردازند.

دراین روش مقداری نفت خام را داخل Flask قرار داده و حرارت می دهند.
در بالای Flask ستون تقطیر قرار دارد و کمی بالاتر یک Condenser قرار گرفته است. در آنجا یک دماسنج قرار دارد که با استفاده از آن Cut point ها رامی توانیم بخوانیم و برش های مختلف را در زمان مناسب جدا کنیم . در مورد گازهای هیدرو کربوری سبک با استفاده از هوا مایع گازهایی مثل پروپان و بوتان را مایع می کنند. هر قدر عمل تقطیر ادامه یابد و جداسازی بیشتر صورت گیرد، هیدروکربورهای داخل سنگین تر می شوند، اما اگر دما از حد مشخص بالاتر رود عمل کراکنیگ صورت می گیرد. چون هدف ما پی بردن به تفکیک نفت خام می باشد باید به شدت مراقب باشیم تا دما از یک حدی بالاتر نرود و کراکنیگ صورت نگیرد. در ستون تقطیر آزمایشگاهی ابتدا NGL ، آب ، بنزین ، نفت سفید و گاز جدا می شوند.

 در این مرحله هیدروکربورهای باقی مانده به شدت ویسکوز شده اند و باید از فرآیندهای دیگری برای ادامه عملیات استفاده کنیم. بعد از این مراحل هریک از ترکیبات بدست آمده را به واحدهای بعدی می فرستند تا آزمایشاتی برای تعیین مشخصات هریک از آنها انجام گیرد. روغن ها را نیز برای تصفیه به سایر واحدها می فرستند. دیواره ستون تقطیر ذکرشده در فوق را دو جداره و جیوه اندود می کنند تا از هدر رفتن گرما جلوگیری شود.

اگر بخواهیم نفت خام را صادر کنیم، باید خصوصیات آن مانند API، درصد ناخالصی و ویسکوزیته آن را تعیین کنیم.

اساس تقطیر نفت خام بر مبنای اختلاف نقطه جوش است و در تقطیر نفت خام نمی توانیم یک ترکیب را بطور خالص جدا کنیم. بهمین خاطر از محدوده نقطه جوش استفاده می کنیم: مثلاً برش °C 65-15 یا برش 100-65 درجه سانتیگراد.
در این آزمایشگاه روشهای U.O.P, ASTM می توانند مورد استفاده قرار گیرند.

تقطیر بصورت batch است و دمای حمام را تا °C 20- قرارمی دهیم تاگازهایی مثل متان و اتان و.... را جدا کنیم، بعداً طبق چارت تقطیر عمل تقطیر را انجام می دهیم تا درصد رانسبت به خوراک اولیه بدست آوریم.
اگر دما را به 200 برسانیم فشار را باید پایین آوریم تا برشها Crack نشوند.بعد از تهیه برش ها آنها را به آزمایشگاه می فرستیم. مثلاً برا ی بنزین عدد اکتان مهم است و باید عدد اکتان تعیین شود.قیر و آسفالت و روغن را با دستگاه دیگری جدا می کنیم.
در این قسمت از دستگاههایی چون Separators ، Reflox و Condenser استفاده می شود.

همانطور که قبلاً اشاره شد در مورد نفت خام جداسازی مواد بصورت خالص بی معناست و فقط برشها جدا میشوند. دراینجا برای جداکردن برشهای °C 65-15 ابتدا شیرها را باز کرده و پس از جدا کردن مواد، شیرها را می بندیم و عملیات تقطیر را ( با توجه به دما ) ادامه می دهیم .
اگر هیدروکربورها خیلی حرارت ببیند، عمل کراکنیگ صورت می گیرد و چون ما نمی خواهیم این کار صورت بگیرد، در اینجا با اعمال فشارهای مختلف عمل جداسازی انجام می پذیرد.
در بخشهای دیگر ستون تقطیر عمل روغنگیری انجام می پذیرد که این عملیات در حدود فشارهای بین یک تا ده میلی متر جیوه انجام می پذیرد.
با داشتن وزن هر برش و داشتن وزن خوراک اولیه می توان درصد وزنی هر برش و درصد حجمی هر برش را بدست آورد. همچنین می توان وزن مخصوص هر برش رانیز بدست آورد.

از پارامترهای دیگر قیمت گذاری نفت خام بر اساس منحنی تقطیر(که S شکل است) صورت می پذیرد و برای هر محصول تستهای ویژه آن محصول صورت می گیرد:

        1. عدد اکتان ( gasolin)
        2. نقطه دودی (kerosine)
        3. در مورد روغنها باید عملیات تصفیه روغن صورت بگیرد.

همچنین در واحد نفت خام بخش تفکیک و ارزیابی ترکیبات C1-C 100 و ایزومرهای آنها وجود دارد. نفت خامی که گاز آن استخراج شده باشد به آن نفت مرده می گویند.
نفت پس از اینکه تصفیه شد به خطوط لوله منتقل می شود. قبل از اینکه نفت به خطوط لوله انتقال داده شوند، باید یک سری آزمایشات جهت تشخیص مشخصات نفت انجام گیرد تا شناسنامه نفت خام تعیین شود.
مـا بایـد بـه ایـن نکتـه تـوجـه داشته باشیم که نفت خام برداشت شده از مخازن به مرور زمان تغییر خاصیت می دهند و سنگین تر می شوند.
همچنین نفت خام موجود در خط لوله از ترکیب نفت مخازن مختلف است وخواص آن نیز معمولاً متفاوت است. بنابراین بررسی خواص متفاوت آن باید صورت گیرد.
در مرحله تقطیر ابتدا NGL بنزین جدا می شود و عناصر سبک دربالا جداسازی شده و عناصر سنگین در پایین ستون جمع آوری می شوند. با داشتن وزن اولیه و وزن مواد بدست آمده، درصد مواد مختلف بدست می آیند و از آنجا منحنی تقطیر رسم می شود.
روشهای آزمایشگاهی تقطیر عبارتند از:ASTM ،U.O.P و I.P

از کارهای مهمی که در بخش تقطیر نفت خام صورت می گیرد عبارتند از:

    1. تعیین وزن مخصوص
    2. تعیینAPI
    3. درصد ناخالصی ها ، نظیر گوگرد، نیتروژن و غیره
    4. تعیین ویسکوزیته نفت
    5. سبک یا سنگین بودن نفت خام
    6. تعیین درصد فرآورده های نفتی

در روش های ASTM ستون تقطیر دارای حدود 32-30 سینی می باشد. این ستون بصورت دو جداره است. ایـن واحـد بصـورت batch عمل می کند. در بـالای ستون یک دماسنج قرار دارد که دما را نشان می دهد.
محدوده برای جمع آوری محصولات متغیر است.
از دمای °C 20- برای جمع کردن گازهای سبک نظیر متان تا دمای °C 150 برای جمع آوری ترکیبات سنگین در انتهای ستون استفاده می شود.

واحد تفکیک و تقطیر نیمه صنعتی نفت خام
 

پس از بهره برداری نفت خام از چاه و انتقال آن به مراکز بررسی، باید پتانسیل های آن را مورد بررسی قرار داد، به همین علت یک سری آزمایشات دقیق روی نفت خام انجام می گیرد تا بتوانیم مشخصات و ترکیبات موجود در نفت خام را ارزیابی کنیم.
این واحد در واقع 2 کار عمده انجام می دهد.

    1. سرویس دهی به واحدهای دیگر و پتروشیمی
    2. پروژه های تحقیقاتی در مورد نفت و ترکیبات آن و سرویس دهی در مورد صادرات

نفت خام بر اساس استانداردهای موجود تقطیر وبعلاوه روی نفت خام مطالعاتی انجام می دهند و برشهای مختلف را جدا می کنند و مسائل مختلفی را نظیر درصد گوگرد، Flash point, Dew point و ... را بررسی می کنند.
در این واحد از یک دستگاه ، شبیه تقطیر استفاده می شود این دستگاه حدود 65 سینی از نوع bubble cap دارد که در فشار اتمسفر کار می کند، همچنین می توان در شرایط خلاء نیز با آن کار کرد.

اصول کار دستگاه شبیه تقطیر بر اساس اختلاف در نقطه جوش ترکیبات مختلف می باشد. چون ترکیبات نفتی دارای برشهای مختلف با نقطه جوش متنوعی هستند.
در این دستگاه ستونی وجود دارد که ستون تقطیر نام دارد دمای آن از پایین به بالا در حال افزایش تدریجی است. ترکیبات سنگین در انتهای ستون و ترکیبات گازی در بالای ستون جمع می شوند.

اساس کار دستگاههای تقطیر به 2 صورت می باشد که عبارتند از:

    قسمت پیوسته (سیستم) Continous
    قسمت (سیستم) Batch

در سیستم پیوسته (که اساس کار این دستگاه شبیه تقطیر است ) همه محصولات جدا شده و هر کدام همزمان و در یک سیستم دقیق جمع آوری می شوند. یعنی می توان در یک لحظه تمام محصولات و برشهای نفتی را جمع کرد.
در سیستم Batch با توجه به اینکه در هر دمای خاصی یک ترکیب به دمای جوش می رسد با افزایش تدریجی دما هر محصول و برش خاصی به ترتیب جمع آوری می شود، پس زمان زیادتری لازم داریم.

اصولاً جهت مطالعات روی ترکیبات و برشهای نفتی 2 روش عمده وجود دارد که عبارتند از:

    1. روش برج تقطیر
    2. روش استفاده از نرم افزار

البته استفاده از نرم افزار برای دقت محاسبه برشهای آن و خواص سیالی دقیق تر است. اما چون در صنعت به اتکای کارهای آزمایشگاهی پروژه ها را تعریف می کنند، لازم است که دریک مقیاس نیمه صنعتی این آزمایشات انجام شود تا بتوانیم نظر مسؤلین صنعت نفت را به خود جلب کنیم . مثلاً تولید 20 بشکه به 20 لیتردر یک مقیاس نیمه صنعتی .
از این ستون تقطیر برای کارهای تحقیقاتی، تولیدی و شبیه سازی و غیره استفاده می شود.
ظرفیت دستگاه حدود 15 لیتر است. در قسمت بالایی بخارات را مایع می کنیم و سپس در پایین از طریق یک گیرنده آن را جمع آوری می کنیم.
از آب و یا الکل به عنوان مایع سرد کننده در سیستم استفاده می شود. در این میان یک سری تستهای جانبی روی نفت خام و یا ‍فرآورده های نفتی انجام می دهند.
از جملـه کارهای دیگــر تعیین دقت ریـزش گازوئیل است. تعیین رنگ نفت نیز از جمله کارهای دیگر است.
از طریق دستگاه تقطیر وAD-4 یک منحنی، D-8 بدست می آید که از طریق نقطه جوش حاصل می گردد.(Automatic distillalion)

دستگاه پیلوت تقطیر
دستگاه موجود در این بخش می تواند چند شبکه تولید داشته باشد. به این شکل که به 2 صورت پیوسته و بسته کار می کند، می توان حرارت را به صورت بخار ویا به صورت الکتریکی اعمال کرد. اگر از روش پیوسته استفاده شود دستگاه با یک سرعت ثابت تغذیه می شود. در این حالت در اواسط مسیر ستون تقطیر، نیزمحصول خواهیم داشت. ولی در سیستم بسته فقط محصول بالاسری را خواهیم داشت. دستگاه دارای 15 سینی است.
ترکیبات نفتی را فقط تا حد خاصی می توان حرارت داد و اگر به حرارت بالاتری در بعضی جاها نیاز داشته باشیم می توانیم فشار خلاء را پایین بیاوریم. این سیستم این امکان را دارد که خلاء را تا 10 میلی بار پایین آورد.
5 مخزن در کنار دستگاه دیده می شود که هر یک از محصولات وارد آنها می شود. در این دستگاه به صورت یک در میان بین سینی ها دما داریم و نیز می توانیم با سرنگ نمونه برداری کنیم. به همین دلیل این دستگاه برای کارهای تحقیقاتی کاربرد زیادی دارد.
از آنجایی که سیستم بسته است ( برای کاهش امکان خطر) با استفاده از سیستم تولید هوا مایع که هوا را در دمای °C196- مایع کرده است- ترکیبات سبک ترا ز C3 را به حالت مایع در می آورند. با استفاده از سیستم هوا مایع می توان از یک سری به همراه تجهیزات الکل برای مایع کردن گازهای سبک استفاده کرد.

دستگاه CHROMPACK
برای جداسازی ترکیبات هیدرو کربوری به کار می رود.

دستگاه GC
در این بخش یافت می شود که قبلاً شرح داده شد.واحد تقطیر و تفکیک نیمه صنعتی یکی از بخشهای مکمل مهندسی نفت است.
دستگاه پیلوت تقطیر بیشتر برای کارهای تحقیقاتی استفاده می شود. برای خنک کردن بخارات سبک از یک حمام استفاده می شود که تا دمای 35 درجه زیر صفرخنک می کند.
هر قدر برگشت بیشتر باشد محصول خالص تر خواهد بود و زمان تقطیر در این صورت بیشتر می شود و تفاوت حالت Continous, batch در این است که در حالت های batch ورودی یکطرفه است و خروجی بطور پیوسته به بیرون می رود.

کاربردهای دستگاه پیلوت تقطیر (Fischer )

        1. شبیه سازی شرایط پالایشگاه
        2. تولید بعضی از محصولات ویژه درحد چند تن
        3. کارهای تحقیقاتی
        4. تحقیقات بر روی کاهش خسارت در تغییرات خوردگی
        5. پالایشگاهها

یکی دیگر از تفاوتهای روش Continous , batch این است که در روش batch ما در هر لحظه درستون تقطیر فقط یک برش داریم اما در روش پیوسته در هر لحظه در ستون تقطیر بطور همزمان چند برش نفتی خواهیم داشت .

دستگاه Automatic distillation) AD-4)
برای تبخیر هیدروکربورهای سبک به کار می رود.

انواع سینی های موجود در ستون تقطیر عبارتند از:

    1. ( perforated) : مشبک
    2. bubble cap .

آزمایشگاه تفکیک: ( separation lab.)
در این آزمایشگاه در یک دستگاه تقطیرcm³ 100 از نمونه نفت را مورد تفکیک قرار می دهند و با استفاده از منحنی ها نقطه D-86 را بدست می آورند.

آزمایشگاه تصفیه روغن
در این آزمایشگاه کارهای زیر صورت می گیرد.

1- اندازه گیری برشهای روغنی ،
2- آسفالتین ،
3- مقدار آب و نمک نفت و
4- تعیین نقاط جوش برشهای سنگین

آزمایشگاه شناسایی هیدروکربورهای نفتی
محصول بالای ستون تقطیر و ترکیبات سبک را در اینجا آنالیز می کنند. در این قسمت از دستگاه GC استفاده می شود.
یک دستگاه دیگر نیز گروههای هیدروکربوری را شناسایی می کند. اما محدودیت دمایی دارد. نام این دستگاهPIONA Analyzer است و بالای °C 220 را نمی تواند اندازه گیری کرد.
چون هر کدام از برشهای نفتی دارای خواص منحصر بفرد است، با استفاده از منحنی های مخصوص که بصورت پیک هایی است به عنوان خروجی دستگاه(GC ) محسوب می شود، می توان به این طریق برشهای نفتی را تعیین کرد.

واحد قیر و راهسازی
از قیر برای منظور های مختلفی استفاده می شود که می توان به موارد زیر اشاره کرد:

    1. در راهسازی
    2. در قطعات الکتریکی برای اینکه اتصال کوتاه اتفاق نیفتد و برای عایقکاری نیز استفاده می شود.
    3. در درزبندی معمولاً بین قطعات بتونی یک لایه قیر می ریزند تا انبساط و انقباض آنها را کنترل کند و صدمه ای وارد نشود.
    4. در پوشش زیر بدنه اتومبیل و جلوگیری ازاکسید شدن قطعات استفاده می شود.

به طور کلی قیر را به 3 طریق می توان تهیه کرد که عبارتند از:

    1. باقیمانده نفت خام در فرآیند پالایش در پالایشگاهها پس از اینکه به وسیله روشهای فیزیکی آب و مواد معدنی آنها جدا شده باشد .
    2. قیرهای طبیعی : که در اثر مهاجرت نفت خام به سطح زمین و تحت تاثیر هوازدگی و تبخیر به قیر طبیعی تبدیل می شوند.
    3. قیر زغال سنگ: قطران حاصل از عملیات کوره بلند است (قطرانCoaltar ) اگر قطران را بدون وجود اکسیژن حرارت دهند بهPeech ( قیرزغال سنگ ) تبدیل می شود.

تقریباً بدترین نفت خام، بهترین نفت خام برای تولید قیر است. برعکس بهترین نفت خام (سبک ترین)
آنها، بدترین نوع برای تولید قیر است. آنچه که در ایران تولید می شود، نفت خام حدواسط است که چندان برای تولید قیر مناسب نمی باشد.
قیر جزء سیالات غیر نیوتینی است. همچنین می دانیم که تغییرات آن نسبت به دما بسیار زیاد است. از آنجا که قیر جامد وزن مخصوص بیشتری نسبت به قیر مایع دارد، در حین فرآیند ذوب در انجام عمل Convection motion ایجاد اختلال می کند. زیرا قیر جامد در زیر قسمت ذوب شده و داغ قرار می گیرد.
قیر را معمولاً برای مصرف در حلال های نفتی حل می کنند و یا از مخلوط آن بصورت امولسیون با آب استفاده می شود. وجود آسفالتن در قیر باعث می شود که حجم قیر بالا رود و وزن مخصوص آن پایین بیاید. همچنین آسفالتن باعث بالا رفتن ویسکوزیته قیر می شود و به آن حالت شکنندگی می دهد. وجود رزین در قیر نیز باعث چسبندگی قیر می گردد.

کاربردهای قیر زغال سنگی
برای احیاء آهن از اکسید آهن استفاده می شود. زغال سنگ بدون حضور اکسیژن ( پیرولیز) به کک تبدیل می شود( حرارت حدود °C 1100 است). قیر زغال سنگ که تحت این حرارت قرار گیرد به کک تبدیل می شود. در بالای برج تقطیر این گازها قطران می گردند و دوباره جداسازی روی آنها صورت می گیرد که به اینها Core Coke Pitch می گویند.

Pitch: به هیدروکربوری گفته می شود که بدون حضور اکسیژن تحت حرارت قرارگیرد.
در ایـن واحـد هـم کارهـای تحقیقـاتـی و هـم کارهـای پروژه ای صورت می گیرد. مثلاً مشکلات موجود در پالایشگاههای داخلی مورد بررسی قرار می گیرند.
قیرها دارای مشخصاتی هستند که به آنها Penetration grade گفته می شود.
قیرهایی که بر اساس نفت خام مخلوط بدست می آیند دارای مشخصات ساختاری اند که براحتی نمی توان این مشخصات را پیدا کرد. Penetration gradeخواص قیر را به خوبی نشان نمی دهد.
معمولاً قیر رابصورت امولسیون در می آورند، امولسیون به این خاطر است که قیر و آب در هم حل نمی شوند، در اینجا ازemulsifier استفاده می شود. این دستگاه از یک طرف ذرات قیر و از طرف دیگر ذرات آب را در بر می گیرد و بدینصورت قیر بصورت امولسیون در می آید.

انواع emulsifier

        1. ionic
        2. noniomc
        3. cationic
        4. رسی

ترکیب شیمیایی : هر قدر که در ستون تقطیر پایین بیاییم مشخصات منحصر به یک محصول خاص دربرشها مشخص می شود. تعداد هیدروکربورهای موجود در هر برش فرق دارد و خصوصیات شیمیایی این برشها کاملاً با هم فرق دارند. اگر بنزین دارای 19 مولکول باشد، که این مولکولها همگی مختلفند، ممکنست خواص فیزیکی این مولکولها یکسان باشد ولی خواص شیمیایی اینها تفاوت دارند.

نظرات مختلف در مورد مواد تشکیل دهنده قیر:

دو نظریه در این مورد وجود دارد:
نظریه اول : Resin و Asphaltene
نظریه دوم : Saturate، Aromatic ، Polar Aromatic و Asphaltene

برای هرکدام از اینها یک مشخصات خاصی وجود دارد که باید در محدوده های خاص خودش از آنها استفاده نمود.
یکی دیگر از کاربردهای قیر برای پوشش لوله های فلزی گاز و نفت و ‌آب در روی زمین که مرطوب بوده و یا در زیر زمین می باشد. هر قدر نسبت C ⁄ H بیشتر باشد قیر بهتری خواهیم داشت.

آسفالتن: مولکولی است که حجم زیادی را در بر می گیرد ومانند اسفنج متبلور است.
 

برای پمپاژ کردن قیر نیاز به محاسبات ویژه و پیچیده ریاضی داریم.
ارزیابی قیر هایی که در راه سازی مصرف میشود، سه خصوصیت دارد.(80% قیر برای راهسازی استفاده می شود).

        1. Pain grade
        2. Viscosity grade
        3. Performance grading

بهترین نفت خام، نفت خام پارافینی است که برای تهیه هیدروکربورهای سبک کاربرد دارد. در آمریکا 15 پالایشگاه برای تولید قیر طراحی شده است اما در ایران متاسقانه چنین پالایشگاهی وجود ندارد.
سابقه استفاده از قیر به دروانهای قدیم بر می گردد که قیر از طریق شکستگیهای سطح زمین و درزها به سطح زمین راه پیدا می کرد. مردم از آن به عنوان 2 وسیله اصلی و عمده استفاده می کردند که عبارتند از:

        1. چسبندگی زیاد
        2. ضد زنگ بودن

از بالای برج تقطیر به پایین نسبت C/H ( نسبت کربن به هیدروژن) افزایش می یابد، یعنی ترکیبات سنگین تر را خواهیم داشت. در واقع ترکیبات آروماتیک افزایش می یابد.
در قسمت Vaccum bottom : قیرهای نفتی دارای مولکولهای خیلی زیادی هستند.
قیرهای قدیمی ایران منشاء طبیعی داشته اند و از حوالی کردستان تهیه می شده اند.

كاربرد فناوري نانو در پاكسازي محيط‌زيست

يكي از مهم‌ترين كاربردهاي فناوري نانو در محيط‌زيست، تصفيه آلاينده‌هاي آب‌هاي زيرزميني با نانوذرات nZVIا1 است كه بازده قابل توجهي دارد، اما نامشخص بودن خصوصيات اساسي اين فناوري، مشكلاتي در ارتباط با استفاده بهينه و يا ارزيابي خطرات آن از لحاظ انساني و اكولوژيكي به وجود آورده است.
در اين مقاله به سه مورد اساسي كه باعث سوء تفاهم در مورد اين فناوري مي‌شود، اشاره مي‌شود:
1. nZVIهايي كه در تصفيه آب‌هاي زيرزميني به كار مي‌روند، بسيار بزرگتر از ذراتي هستند كه تأثيرات حقيقي در اندازه نانو را نشان مي‌دهند.
2. واكنش‌پذيري بالاي اين ذرات عمدتاً حاصل سطح ويژه بالاي آنهاست.
3. تحرك nZVI تقريباً در تمامي شرايط، كمتر از چندمتر است. لذا استفاده از آن در تصفيه به حداقل مي‌رسد.
هنوز سؤالات زيادي در مورد اين فناوري وجود دارد، مثلاً اينكه چگونه nZVI به سرعت جابه‌جا خواهد شد؟ اين جابه‌جايي به سمت چه محصولاتي است؟ آيا اين مواد در محيط‌زيست قابل تشخيص هستند؟ و اينكه چگونه تغييرات سطح nZVI باعث تغيير طول عمر و تأثير آن روي تصفيه خواهد شد؟
كاربردهاي نويدبخش فناوري نانو در محيط‌زيست بسيار زياد است. اين مطلب در «پيشرفت محيط‌زيستي» به عنوان يكي از هشت زمينه پيشرو فناوري نانو كه از جانب NNI تعيين شده، منعكس شده است. در واقع، تقريباً تمام برنامه‌هاي NNI (پديده‌هاي بنيادي، مواد، روش‌ها، اندازه‌گيري و غيره) جنبه‌هاي محيطي دارند. نگراني‌هاي زيست محيطي تقريبا در تمام 11 سازمان حاضر در برنامه NNI قابل مشاهده است.
بيشتر كاربردهاي زيست محيطي فناوري نانو در سه مقوله جاي مي‌گيرند كه عبارتند از:
1. محصولات بي‌خطر براي محيط‌زيست يا محصولات با قابليت تحمل بالا، مثلاً شيمي سبز
2. تصفيه موادي كه به ذرات خطرناك آلوده شده‌اند
3. حسگرهايي براي ذرات محيطي
با اينكه معمولاً اين سه مقوله در زمره مواد شيميايي يا مواد نانوبيولوژيكي تلقي مي‌شوند، بايد توجه كرد كه اين موارد مي‌توانند در خصوص عوامل ميكروبي و مواد زيست‌محيطي نيز كاربرد داشته باشند. فناوري نانو، نقش مهمي در بهبود روش‌هاي كشف و پاكسازي عوامل زيست محيطي مضر دارد.
دو فناوري متعارف تصفيه كه در فناوري نانو نيز از آنها استفاده مي‌شود، عبارتند از: جاذبه و واكنش درجا و غيردرجا. در فناوري تصفيه جاذبه‌اي به كمك فرايند جداسازي، آلاينده‌ها و بويژه فلزات، را جدا مي‌كنند؛ در حالي كه فناوري واكنشي باعث تجزيه آلاينده‌ها مي‌شود. گاهي اوقات تمام روش‌ها به سمت توليد محصولات كم‌ضررتر است، مثلاً در مواردي كه آلاينده‌ها آلي باشند محصولاتي مثل CO2 و O H2 توليد مي‌شود.
در فناوري درجا، پاكسازي آلودگي در محل آلودگي صورت مي‌گيرد؛ در حالي كه در فناوري غيردرجا، عمليات پاكسازي پس از انتقال مواد آلوده‌كننده به مكان مطمئن، انجام مي‌شود. مثلاً، آب‌هاي زيرزميني آلوده به سطح زمين پمپ شده و پاكسازي آنها در راكتورهاي واقع در سطح زمين انجام مي‌شود.

فناوري نانو غيردرجا
مثالي برجسته از فناوري نانو براي تصفيه آلاينده‌ها از طريق جذب سطحي، تك لايه‌هاي خودآرا روي پايه ميان‌حفره‌اي يا SAMMS است. SAMMS از طريق خودآرايي يك لايه از عوامل سطحي فعال شده بر روي پايه‌هاي سراميكي ميان حفره‌اي به وجود مي‌آيد كه باعث ايجاد موادي با سطح ويژه بسيار بالا (تقريباً 1000m2/g) مي‌شود. خصوصيات جذبي اين مواد را به‌گونه‌اي مي‌توان تنظيم كرد كه آلاينده‌هاي خاص نظير: جيوه، كرومات، آرسنات، پرتكنتات، و سلنيت را جذب كند.
پليمرهاي درخت‌ساني، نوع ديگري از مواد نانوساختار هستند كه از پتانسيل تصفيه آلاينده‌ها برخوردارند. نمونه‌هاي جديد اين روش، شامل اولترافيلتراسيون بهبود يافته با درخت‌سان‌ها به منظور حذف Cu ا+2 از آب و حذف آلاينده‌هاي Pbا+2 از خاك است. اين دو نوع نانوساختار جاذب كه در فرايندهاي غيردرجا استفاده مي‌شوند، مي‌توانند مواد پرخطر را با غلظت بالاي در سطح خود جمع كنند.
تجزيه آلاينده‌ها به كمك فناوري نانو بر خلاف تصفيه از طريق جذب، مختص آلاينده‌هاي آلي است. روش رايج، تصفيه آلاينده‌هاي آلي فوتواكسيداسيون2 به وسيله كاتاليزورهاي نيمه‌رسانا (مثل TiOا2) است. قابليت فوتوكاتاليست‌هاي كوانتومي (اندازه ذره تقريباً 10 نانومتر) مدت‌هاست كه در تجزيه آلاينده‌ها شناخته شده است.
در هر حال، همان‌طور كه هنگام توضيح فناوري‌هاي جاذب گفته شد، فوتواكسيداسيون به وسيله نيمه‌هادي‌هاي نانوساختار، روشي غيردرجاست. زيرا به نور نياز دارد و بايد در يك راكتور طراحي شده براي اين كار، انجام شود.

فناوري نانو درجا
تجزيه درجاي آلاينده‌ها بر ديگر روش‌ها ارجحيت دارد زيرا از نظر اقتصادي مقرون به صرفه‌تر است. تصفيه درجا، مستلزم تداخل آلاينده‌ها با عمليات پاكسازي است و اين امر، مانع اصلي در توسعه و بسط اين نوع فناوري‌هاست.
امكان تزريق نانوذرات (واكنشي و جذبي) در محيط‌هاي متخلخل آلوده نظير خاك‌ها، رسوبات و محيط‌هاي آبي، باعث شده است تا اين روش از پتانسيل بالايي برخوردار باشد. در اين روش يكي از دو امكان زير بايد وجود داشته باشد:
1. ايجاد نواحي واكنشي درجا با نانوذراتي كه تقريباً بي‌حركت هستند
2. ايجاد توده نانوذرات واكنشي كه به سمت مناطق آلوده حركت مي‌كنند؛ البته به شرطي كه اين نانوذرات به اندازه كافي متحرك باشند (شكل 1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شكل 1: سه روش كاربرد ذرات Fe براي تصفيه آب‌هاي زيرزميني:
a) يك سر واكنشي نفوذپذير مرسوم كه از Fe گرانولي با اندازه ميلي‌متري ساخته شده است
b) يك ناحيه پاكسازي واكنشي كه به وسيله تزريق پي‌درپي نانوذرات Fe، شكل گرفته است.
c) پاكسازي آلاينده‌هاي فاز مايع بدون آب (DNAPL) به وسيله تزريق نانوذرات متحرك

در بخش‌هاي b و c، نانوذرات با نقاط سياه و نواحي تحت تأثير آنان با رنگ روشن معين شده‌اند.
در شكل b، فرض اين است كه نانوذرات در محيط‌هاي متخلخل، تحرك اندكي دارند، در حالي كه در شكل c، نانوذرات به منظور تحرك بيشتر، تغيير و بهبود يافته‌اند.
توجه كنيد كه واكنش، تنها زماني رخ مي‌دهد كه آلاينده‌ها به صورت محلول در آب‌هاي زيرزميني بوده و يا مثل DNAPL به سطوح Fe متصل باشند.
تشريح بيشتر تحرك در جاي نانوذرات، درك اين مطلب را آسان مي‌سازد زيرا تحرك در جاي نانوذرات، معمولاً باعث ايجاد سوء تفاهم در فهم مطلب مي‌شود.
گرچه در تصفيه درجا، از نانوذرات گوناگوني نظير دوقطبي غيريوني، پلي‌يورتان و يا فلزات نجيبي روي پايه آلومينا استفاده مي‌شود، اما تا به حال بيشترين توجه به نانوذرات حاوي nZVI معطوف شده است. تمايل به استفاده از nZVI براي تصفيه، باعث بهبود شيمي تصفيه و يا گزينه‌هاي توسعه آن شده است. اين امر منجر به انتقال بسيار سريع اين فناوري از مرحله آزمايشگاهي به مرحله نيمه صنعتي شده است. كاربردهاي تجاري nZVI در تصفيه، به سرعت رايج شده و بازارهاي رقابتي شديدي در زمينه مواد حاوي nZVI و تأمين‌كنندگان خدمات آن به وجود آورده است.
در مورد اصول اساسي فناوري تصفيه مبتني‌بر nZVI و كاربردهاي آن در محيط‌زيست، تصورات نادرستي وجود دارد. گرچه اين مطالب بسيار به هم وابسته‌اند، ولي ما مي‌توانيم آنها را در سه گروه تقسيم كنيم: ريخت‌شناسي ذره، واكنش‌پذيري و تحرك.
در ادامه، نكات كليدي سه دسته بالا را توضيح مي‌دهيم تا بتوانيم به يك جمع‌بندي در مورد اين فناوري دست يابيم و از اين طريق به پيشرفت‌هاي زيست محيطي فناوري كمك كنيم.

ويژگي‌هاي نانوذرات
ريخت‌شناسي
تعريف‌هاي گوناگوني در مورد اندازه نانو ارائه شده است، اما بايد به اين نظريه اشاره كرد كه اندازه نانو محدوده‌اي از اندازه مولكول‌ها و مواد است كه ذرات در اين محدوده، خواص بي‌همانند يا به‌طور كيفي، متفاوت با ذرات بزرگ‌تر از خود دارند.
بيشتر نمونه‌هاي داراي اين خواص، اندازه‌اي در محدوده كوچك‌تر از 10 نانومتر دارند زيرا در اين محدوده، اندازه ذرات به اندازه آنها در شرايط مولكولي پايدار نزديك‌تر است.
يكي از اين مثال‌ها، محدوده كوانتومي است و به اين علت به وجود مي‌آيد كه با كاهش اندازه ذرات، باند گپ3 افزايش يافته، باعث به وجود آمدن برخي ويژگي‌هاي مفيد در فوتوكاتاليست‌هاي نيمه هادي مي‌شود كه در بخش فناوري‌هاي غيردرجا توضيح داده است.
خصوصيات ديگري كه در اندازه‌هاي زير 10 نانومتر تغيير مي‌كنند، سطح ويژه است كه در شكل (2) نشان داده شده است.

 

 

 

 

 

 

 

 

شكل 2: سطح ويژه با اين فرض كه ذرات به صورت كرومي با ذره براوردي از قطر زياد دايره‌اي هندسي و چگالي 7.6g/cm3 هستند (بر پايه ميانگين چگالي‌هاي FeO وO4 Fe3 خالص).

از نظر كيفي، عوامل ديگري را نيز مي‌توان يافت كه در تعيين اين خصوصيات دخالت دارند، مثل نسبت اتم‌هاي سطحي به اتم‌هاي توده و قسمتي از حجم ذره كه شامل ضخامت محدود لايه سطحي است (حجم سطحي).
آماده‌سازي nZVI براي استفاده در كاربردهاي تصفيه‌اي، به‌طور معمول در اين محدوده- بين چند 10 تا چند 100 نانومتر- انجام مي‌شود. علاوه‌بر اين، ذرات nZVI حتي تحت شرايط آزمايشگاهي هم تمايل دارند كه به هم بپيوندند و متراكم شوند و در نتيجه مجموعه‌هايي توليد مي‌شود كه اندازه آنها ممكن است نزديك چند ميكرون شود. يعني nZVI و مواد مرتبط با آن كه در كاربردهاي تصفيه محيط‌زيست استفاده مي‌شوند، خصوصيات فوق‌العاده مورد انتظار براي نانوذرات حقيقي را از خود نشان نخواهند داد و اغلب همانند كلوئيدهاي محيط‌زيست رفتار خواهند كرد.

واكنش‌پذيري
واكنش‌پذيري زياد نانوذرات مي‌تواند حاصل سطح ويژه بالاي نانوذرات، چگالي بيشتر نواحي واكنش‌پذير روي سطوح ذره و يا افزايش واكنش‌پذيري اين نواحي بر روي سطح باشد.
اين عوامل، مجموع سه نتيجه واضح و كارا را در مورد nZVI در پي داشته است:
1. تجزيه آلاينده‌هايي كه واكنش چنداني با ذرات بزرگ‌تر نمي‌دهند، مانند پلي‌فنيل‌هاي كلرينه شده
2. تجزيه بسيار سريع‌تر آلاينده‌هايي كه پيش از اين با سرعت‌هاي مناسبي با ذرات بزرگ‌تر واكنش نشان مي‌دادند، مانند اتيلن‌هاي كلرينه شده
3. دسترسي به محصولات مطلوب‌تر با تجزيه آلاينده‌هايي كه به وسيله مواد بزرگ‌تر سريعاً تجزيه مي‌شوند، اما باعث به وجود آمدن محصولات فرعي نامطلوبي مثل تتراكلريدكربن مي‌شوند.
از اين سه دسته تأثيرات واكنشي، دومين دسته (تجزيه سريع‌تر آلاينده‌هاي قابل تجزيه) بيشتر مورد توجه قرار گرفته است. علت اين تأثير به‌رغم اينكه مسئله‌اي بسيار كاربردي، بنيادي و مهم تلقي مي‌شود، كمتر شناخته شده است.
ما براي تجزيه تتراكلريد كربن به وسيله nZVI، نسبت ثابت سرعت‌هاي نرمال شده برحسب سطح ويژه ksa را با ثابت سرعت‌هاي نرمال شده برحسب جرم km مقايسه كرديم. نتايج نشان داد كه ksa براي نانوذرات nZVI برابر اين پارامتر در ذرات ميلي‌متري nZVI است، اما km آن بزرگ‌تر از ذرات ميلي‌متري است (شكل 3). بنابراين تجزيه سريع‌تر تتراكلريد كربن به وسيله nZVI به خاطر سطح ويژه بالاي آن است، نه به خاطر بيشتر بودن فراواني نقاط واكنش‌پذير روي سطح و يا واكنش‌پذيرتر بودن اين نقاط. اين نتيجه ممكن است در مورد ساير آلايند‌ه‌هايي كه با nZVI واكنش مي‌دهند نيز صدق كند، اما اطلاعات ما در اين مورد ناكافي است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شكل 3: مقايسه ثابت‌هاي سرعت احياي CLا4 به وسيله nZVI و دو نوع Fe در اندازه‌هاي ميلي‌متري. مناطق نمودار، تقريباً برمبناي 50 داده از منابع مختلف هستند.

بايد توجه داشت كه اين تحليل شامل تركيبات دوفلزي nZVI با كاتاليزورهاي فلزات نجيب، مثل Pd، Ni و Cu نيست. اين مواد دو فلزي، معمولاً داراي مقادير ksa بالايي هستند، ولي اين افزايش در درجه اول، نتيجه تأثير خاصيت كاتاليستي فلزات نجيب است كه در مورد فلزات بزرگ‌تر نيز مشاهده مي‌شود.
اما اين مشكل وجود دارد كه افزايش واكنش‌پذيري معمولاً با كاهش انتخاب‌پذيري همراه است و موجب واكنش nZVI با مواد غيرهدف شامل اكسيژن غيرمحلول و آب و در نتيجه پايين آمدن بازده تصفيه با nZVI مي‌شود. شكل 3 منجر به پيدايش نياز به تزريق ذرات به سيستم و در نتيجه بالا رفتن هزينه عمليات خواهد بود.
با محدود كردن مواد ناخواسته (مواد غيرهدف شامل اكسيژن و آب) به وسيله گيرنده‌هاي ارزان‌تر، مي‌توان طول عمر كوتاه nZVI را مفيدتر كرد البته به اين شرط كه ذرات، تحرك قابل ملاحظه‌اي از خود نشان دهند.

حركت
نانوذرات در محيط‌هاي متخلخل، تحرك زيادي دارند زيرا اندازه آنها از اندازه سوراخ‌‌هاي محيط‌هاي متخلخل بسيار كوچك‌تر است، اما اينكه ما فرض كنيم علت تحرك نانوذرات تنها به همين مطلب ختم مي‌شود، بسيار ساده‌انگاري كرده‌ايم. معمولاً دو عامل، تعيين كننده تحرك نانوذرات در محيط‌هاي متخلخل اشباع هستند.
1. تعداد برخوردهاي نانوذرات با محيط متخلخل به ازاي واحد جابه‌جايي
2. ضريب چسبندگي (احتمال اينكه هر برخورد، منجر به حذف ذره از جريان شود)
برخورد ممكن است در نتيجه سه عامل رخ دهد: حركت براوني، بازدارنده‌ها (عواملي كه مانعي از حركت نانوذره مي‌شوند) و رسو‌ب‌گذاري گرانشي.
نانوذرات در محيط‌هاي متخلخل، اغلب حركت براوني دارند. براي ذرات بزرگتر از 400 نانومتر با چگالي بالا (مثلاً 7.68g/cm2 براي ذرات آهن خالص) تأثير جاذبه مي‌تواند عاملي بسيار مهم باشد. با استفاده از روش بازده Single- Collector كه به وسيله Tufenkji و Elimelech ارائه شده و تئوري فيلتراسيون deep-bed، اين امكان وجود دارد كه بتوان فاصله جابه‌جايي را كه در آن، 99 درصد حذف نانوذرات به عنوان تابعي از خواص سطحي و ضريب چسبندگي صورت مي‌گيرد، محاسبه كرد. شكل (4) نشان مي‌دهد كه محدوده فاصله جابه‌جايي در شرايط سطحي متعارف، از چند ميلي‌متر تا چند ده‌متر متناسب با ضريب چسبندگي است.
ضريب چسبندگي گزارش شده براي nZVI معمولي در انواع محيط‌هاي متخلخل، بين 14/0 تا يك است و اين به معني فاصله جابه‌جايي چند سانتي‌متر در محيط‌هاي متخلخل در شرايط آب‌هاي زيرزميني است (شكل 4). اين امر موجب ايجاد علاقه قابل ملاحظه‌اي براي تغيير سطح نانوذرات در جهت افزايش فاصله جابه‌جايي شده است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شكل 4: فاصله جابه‌جايي كه در آن، بيش از 99 درصد نانوذرات حذف مي‌شوند. در ضرايب چسبندگي، شرايط سطحي به شكل زير است:
تخلخل= 36.0، سرعت= 1.0m/day
اندازه ذرات خاك= 3.0 ميلي‌متر
چگالي نانوذرات= 7.6g/cm3

به اين ترتيب، ضرايب چسبندگي كوچك‌تري براي اين‌گونه نانوذرات و ساير نانوذرات گزارش شده است (001/0 براي نانوذرات Fe كه سطح آنها بهبود يافته است و 0001/0 براي نانوذرات داراي پايه كربني). اما حتي اين ضرايب چسبندگي كوچك هم به‌طور قطعي باعث تحرك بيشتر (بيش از چندمتر) نانوذرات در آب‌هاي زيرزميني نمي‌شود؛ بجز در آب‌هاي زيرزميني با سرعت حركت بسيار زياد.
خطرات
مباحث ريخت‌شناسي، واكنش‌پذيري و تحرك نانوذرات در زمينه تصفيه محيط‌زيست، نشان مي‌دهند كه دانش ما در مورد فرايندهاي پايه در اين فناوري، هنوز ناكافي است. به علاوه، خطرات احتمالي آن براي سلامت انسان و محيط‌زيست، انجام اين روش در مقياس انبوه را با مشكل مواجه كرده است. مخصوصاً با توجه به كاربردهاي درجاي nZVI (يا مواد وابسته) براي تصفيه محيط‌هاي متخلخل، هنوز تحقيقات مستقيم و قابل ملاحظه‌اي كه خطرات آن را مورد توجه قرار دهد، انجام نشده است. برخي گروه‌ها، وضعيتي احتياطي (پيشگرانه) را پذيرفته‌اند و كاربردهاي در جاي نانوذرات براي تصفيه را ممنوع كرده‌اند، اما برخي گروه‌ها آن را توصيه كرده‌اند. در واقع، تحقيقات در اين زمينه بايد به‌طور موازي صورت گيرد. اين معما كه چگونه مي‌توان از نانوذرات براي تصفيه استفاده كرد، بايد بزودي و با استفاده از نتايج تحقيقات در حال انجام، قابل حل و دسترسي باشد. مهم‌ترين اين خطرات، استنشاق ذرات ريزي است كه از طريق هوا جابه‌جا مي‌شوند.
به هر حال، مي‌توان نتيجه گرفت كه گرچه از nZVI و مواد مرتبط با آن، در كاربردهاي تصفيه‌اي در جا استفاده مي‌شود، اما يكي از مواد ويژه در دسترس ما هستند. آنها كوچك‌تر، واكنش‌پذيرتر، مقاوم‌تر و متحرك‌تر بوده و در عين حال، ممكن است براي انسان و محيط‌زيست خطرآفرين باشند.

پلی اورتان ها:

پلی اورتان ها:

از ترکیب یک ماده از گروه استرها و دی ایزوسیانات بدست می آید که در تهیه اسفنجها، الیاف مصنوعی، رنگها، چسبها، روکش ها و الاستومرها بکار برده می شود.

خواص:از بارزترین خصوصیات این گروه مقاومت در برابر سایش و ضربه پذیر بودن می باشـــد.

کاربرد: ساخت قالبهای الاستیکی، الگوبرداری از سطوحی که نیاز به وضوح کامل دارند، مدل ســازی، الگوسازی،راپید پروتوتایپ ، مراحل کم فشار در قالبهای تزریقی، قالبهای مقاوم در برابر کشش، شبیـــه سازی ترموپلاستیکی مانند پلی پروپیلن ها، وکیوم کستینگ های سنگین و بزرگ، مدل های بسیارشـفاف ،الگوبرداری از سطوح صاف ؛ تکثیر قالبهای بتنی و سرامیکی؛ قالب گیری برای مدلهایی که تکــثیر جزئیات درآنها اهمیت دارد ساخت نمونه مستر ؛ ساخت نمونه اصلی برای قالب های وکیوم فرمینــــگ ؛ ساخت قالب با مقاومت های سایشی بالا ساخت قالب های بزرگ و کوچک و ساخت قالبهای سریع تنظــیم شده جهت ریخته گری های بزرگ و ضخیم.

 

پلی اورتان های انعطاف پذیر:

سیستم با ویسکوزیته بسیار پائین آن برای قالبسازی و قسمتهایی از پروتوتایپ که باید الاستومری باشند استفاده می شود. این سیستم در برابر پارگی بسیار مقاوم است و کشسانی آن نیز بسیار بالاست.از آن درریخته گی های سطحی ، قالبهای بتونی و سرامیکی استفاده می شود و        محدودیت حجمی ندارد.

پلی اورتان های سخت فیلتردار:

سیستم پلی اورتان بی بو ودارای فیلرهای مخصوص می باشدکه به دلیل حرارت زایی کم از آن در حجم های بالا می توان استفاده کرد. همینطور از مقاومت دمایی بسیار بالایی برخوردار اسـت .
این رزین که دارای ویسکوزیته پائین است در الگوسازی کاربرد دارد و جزئیات بسیار ظریف مدل را نیز بوجود می آورد.

پلی اورتان های سخت بدون فیلتر:

سیستم پلی اورتان بی بو و بدون فیلر می باشدکه ویسکوزیته بسیار پائینی دارد. قدرت انعطاف پذیری و مقاومت دمایی آن بسیار بالاست . این رزین که دارای ویسکوزیته پائین است در الگوسازی کاربرد دارد و جزئیات بسیار ظریف مدل را نیز بوجـود می آورد.

پلی اورتان های وکیوم کستینگ:

سیستم پلی اورتان بسیار شفاف است که مقاوم به اشعه ماورای بنفش است(جیوه ندارد) و طوری طراحی شده است که مقاوم به تکانهای سخت باشد. این طراحی موجب استفاده از آن در ماشین های وکیوم کستینگ شده است.

 

نمونه ای از پلی اورتان های موجود در بازار: 

 

Land mark sealing material technology	Color	Materials
ماده اصلی آن پلی اورتان است این ماده مقاومت بالایی در برابر سایش دارد،همچنین داشتن تنش برشی بالا و خصوصیات فیزیکی خوب ،از مزیتهای آن می با شد.که قابلیت استفاده تا فشار bar400 را داراست و برای فشارهای بالاتر احتیاج به رینگ محافظ دارد. دمای کارکرد آن٣٠- تا ١١٠+ درجه سانتی گراد می باشد.	•	(پلی اورتان سبز Ecopur)
مقاوم در برابر تجزیه بوسیله آب با درجه حرارت بالا(١١٠ درجه سانتیگراد) و همچنین دارای خصوصیات فوق العاده در برابر روغنهای معدنی و مواد نفتی (مخصوصا بنزین با MTBE) است.به علت مقاومت در برابر تجزیه آب می توانددر تونل سازی و ساخت انواع ماشین پرس به کار برده شود.همچنین مقاوم در برابر آب دریا و سیالات HFA و HFB و انواع روغن نباتی و مواد غذایی است.این ماده مطابق با استاندارد FDA می باشد.	•	(پلی اورتان قرمز H-Ecopur)
این جنس به علت خاصیت خود روغنکاری دارای مقاومت بسیار بالا در برابر سایش می باشد که می توان این جنس را در محیطهای هیدرولیک با آب و نیوماتیک بدون روغن استفاده نمود.(اولین پلی اورتان ترکیب با کربن).   دمای کارکرد آن۲٠- تا ١١٠+ درجه سانتی گراد میباشد	•	S- Ecopur (پلی اورتان خاکستر)

با تشکر از دوستان عزیزم 

پلي اورتان

برخی از کاتیونهای مهم موجود در آب:

برخی از کاتیونهای مهم موجود در آب:

آلومینیماین یون در آبهای طبیعی وجود ندارد اما بر اثر مصرف سولفات آلومینیم در مرحله انعقاد در فرایند تصفیه آب ( به منظور ته نشین کردن ذره های معلق و کلوئیدی ) یا بر اثر استفاده از ظرفهای آلومینیمی در آشپزخانه و تاثیر مواد غذایی بر آلومینیم ، در آب آشامیدنی یا مواد غذایی وارد میشود و هیچ گونه اثر بدی در سلامتی انسان ، حیوان و آبزی نمی گذارد . اگر مقدار آن از 5 میلی گرم در لیتر بیشتر باشد ممکن است طعم آب آشامیدنی را تغییر دهد.

3+ Fe (آهن)چون فلز آهن ( به صورت فولاد) در ساخت لوله های انتقال وتوزیع آب بکار میرود ، بخش عمده آهنی که در آبها وجود دارد ، بر اثر واکنش آهن با گازهای محلول در آب به ویژه گاز کلر و به صورت کلرید آهن (3+) ناشی می شود. بخش دیگر آن بر اثر نمکهای آهنی که برای انعقاد و ته نشین کردن مواد معلق و کلوئیدی در فرایند تصفیه آب بکار می رود ، در آب وارد می شود .البته برخی از باکتریها نیز ترکیبهای آهن دار در آب وارد می کنند.

وجود یونهای آهن در آب آشامیدنی ؛ هیچ دشواری بوجود نمی آورد و زیادی آن دفع می شود . افزون بر این در بیماری کم خونی ، بدن نیاز بیشتری به آهن دارد و آهن در تشکیل هموگلوبین خون که نقش اساسی در رساندن اکسیژن به خون و یاخته ها , دفع گاز دی اکسید کربن به وجود آمده از سوخت و ساز یاخته ها شرکت دارد.از این رو وجود آن به مقدار معین در آب ؛ لازمه تامین سلامتی و ادامه زندگی است . البته در برخی از صنایع مانند یخ سازی و کاغذ سازی و لباس شویی ، وجود ترکیبهای آهن سبب بوجود آمدن لکه های قهوه ای رنگی میشود که از اکسید شدن ترکیبات آهن در محیط قلیایی و تشکیل اکسید یا هیدروکسید آهن (3+) ناشی میشود.

2+Ba (باریم)

ترکیبهای باریم به مقدار جزئی در آبهای سطحی و زیر زمینی و مقدار بیشتر در برخی از آبهای معدنی طبیعی وجود دارد وبه صورت کلرید باریم در پسابهای صنعتی کارخانه ها تهیه ترکیبهای باریم وارد می شود. پس از نفوذ در منبع آب ، آنها را آلوده میکند و پس از وارد شدن در بدن ، رسوبهایی دربافتهای کبد ، طحال، رگ های خونی ، عصبی و قلب بوجود می آورد و سبب تحریک و انقباض ماهیچه های روده ، خونریزی دستگاه گوارش، گرفتگی رگ های قلب ، شدید شدن ضربان قلب و بروز بیماریهای قلبی میشود .

2+ Be (برلیــــم)

ترکیبهای برلیم در آبهای طبیعی وجود ندارد . بیشتر از سوختهای فسیلی به وِیژه زغال سنگ ، پساب کارخانه ها ، تهیه این عنصر و ترکیب های آن در نیروگاههای اتمی و صنایع فضایی بوجود می آید و سپس وارد آب می شود. حد مجاز آن در آب های آشامیدنی گزارش نشده است . مصرف آبی که دارای ترکیبهای برلیم است ، مسمومیت های شدید و مزمن و گاهی سرطان بوجود می آورد.

2+ Cu( مس)

ترکیبهای مس در آبهای طبیعی به مقدار اندک وجود دارد و بیشتر بر اثر پسابهای کارخا نجات استخراج مس و ترکیبهای آن , استفاده از لوله های مسی برای انتقال آب ؛ استفاده برخی از نمکهای مس مانند سولفات مس برای از بین بردن رشد جلبکها در مخزنهای ته نشینی در فرایند تصفیه آب و در استخرهای شنا و یا به عنوان آفت کش در کشاورزی در آبهای جاری راه پیدا میکند .

مقدار اضافی مس به طور عمده از بدن خارج میشود و یکی از عنصرهای ضروری برای تامین رشد است . به طوری که مقدار 1/. میلی گرم از آن در آبهای خوراکی برای بدن لازم است زیرا کاتیون مس در تشکیل هموگلوبین ، نقش کاتالیزگر را دارد . اما مقدار زیادی آن برای برخی از ماهیها مانند قزل آلا کشنده است . طعم و مزه آب را نامطبوع میسازدو سبب پیدایش لکه های سیاه روی لباسهای سفید ، موزاییک و ...میشود.

   و اما چند روش گند زدایی آب:

شاید این اتفاق هم واسه شما افتاده باشه که عید به مکانی برید که آبی با کیفیت مطلوب نداشته باشه و تصور میکنم کم و بیش از آشنا ترین روش یعنی جوشانیدن آب استفاده کردید.

گند زدایی به روش گرمایی

این روش شاید نخستین روشی بود که بشر برای گند زدایی آب آشامیدنی از آن استفاده میکرد. اما به دلیل پرهزینه بودن ، در مقیاس انبوه امروزه متداول نیست؛ بلکه در موردهای ویژه و فوری و برای مقدارهای کم , این روش مناسبی است. زیرا باکتریها در درمای حدود 70 درجه سانتیگراد از بین می روند. از این رو، اگر آب به مدت 5 تا 20 دقیقه جوشانده شود گند زدایی میشود.

از این روش در ارودگاهها و نیز زمانی که سیستم تصفیه و توزیع آب شهری دچار اشکال شود ، در منزل ها برای ضد عفونی کردن آب آشامیدنی در کوتاه مدت استفاده میشود.

 گندزدایی به روش شیمیایی:

الف) گند زدایی آب با استفاده از سولفات مس (2+)از سولفات مس (2+)آبدار یا کات کبود برای جلوگیری از رشد جلبک ها هنگام ذخیره آب تصفیه شده منبع ها استفاده میشود. برای این منظور 2 گرم از این نمک را باید به هر متر مکعب آب اضافه شود.

ب) گند زدایی با آب آهک

های 9.5 تا 11 میتواند باکتریهای PHآهک به میزان 1 گرم در 10 لیتر آب در زمان 6 تا 24 ساعت در بیماری زای موجود در آب را از بین ببرد. از این رو اگر ماده مناسب دیگری برای گند زدایی آب در دسترس نباشد به ویژه در اردوگاهها میتوان از آهک برای گند زدایی استفاده کرد.

و اما روشهای دیگر گند زدایی استفاده از ترکیبهای کلر و یا برم و یا استفاده از گاز اوزون و نقره و یا اشعه ماورای بنفش ( که خیلی کم قابل استفاده است)

برگرفته از کتاب اصول تصفیه آب و پسابهای صنعتی

 مولفان ( دکتر محمد کاظم رفوئی – دکتر محمد رضا ملاردی " اعضای هیات علمی دانشگاه تربیت معلم تهران")

در آزمايشگاه چه نكات مهمي را بايد رعايت كنيم؟

در آزمايشگاه چه نكات مهمي را بايد رعايت كنيم؟

1- هرگز بدون روپوش، دستكش، ماسك، عينك و ساير وسايل ايمني مناسب آزمايش نكنيم.

2- شيلنگ هاي آب و گاز را هرگز بدون بست استفاده نكنيم.

3 - هرگز از وسايل معيوب و شكسته استفاده نكنيم. استفاده از اين وسايل مي تواند منجر به بروز خطرات جدي شود.

4- هرگز آزمايش در حال اجرا را بدون مراقبت رها نكنيم. در صورت نياز اجباري به ترك محل يا در مورد آزمايشهاي نيازمند به زمان طولاني، حتما توضيحاتي شامل نام آزمايش، نام آزمايشگر، تلفن تماس، مواد در حال واكنش و احتياطات لازم را در محل آزمايش در دسترس قرار دهيم.

5- هرگز ظروف حاوي مواد ومحلول ها را بدون درپوش محكم نگهداري نكنيم تا ضمن جلوگيري از آلودگي هواي آزمايشگاه، از آلودگي نمونه ها با مواد خارجي جلوگيري شود.

6- مواد مورد استفاده را فقط به ميزان مصرف در روي ميزها نگهداري و بقيه را در محل مناسب انبار نماييم.

7- خطرات موجود در آزمايشگاه را شناسايي نماييم و روشهاي مناسب مقابله با آنها را بياموزيم.

8- محل كپسول هاي آتش نشاني را شناسايي و روش استفاده از آنها را بياموزيم.

9- قبل از كار با مواد شيميايي، ابتدا با خواص آنها آشنا شده، خطرات آنها را شناسايي نموده و روش مقابله با اين خطرات را فراگيريم.

10- با علائم و هشدارهاي ايمني آشنا شويم.

11- مسيرهاي تردد در آزمايشگاه را خالي از اشياي مزاحم نگهداريم.

12- روي ميزها را خالي از تجهيزات و مواد غير لازم نگهداريم.

13- وسايل روي ميزها را بطور مناسب و بي خطر قرار دهيم.

14- حتما به هرگونه ظرف حاوي مواد و محلولها برچسب مناسب را الصاق نماييم.

 

 

15- از هرگونه خوردن و آشاميدن در محيط آزمايشگاه پرهيز كنيد. محيط آزمايشگاه آلوده به مواد سمي و خطرناك است.

16- هنگام شستشوي ظروف و وسايل شيشه اي، ابتدا شير آب را باز نموده و منتظر يكنواخت شدن جريان آب و ثابت شدن فشار آن شويد و سپس وسايل مورد شستشو را در مسير جريان آب قرار دهيد تا از رها شدن وسايل از دست (در اثر فشار ناگهاني آب) و شكستن آنها جلوگيري شود.

17- حتي الامكان در ساعات خلوت روز آزمايش نكنيم تا بتوانيم درصورت نياز از كمك ساير افراد استفاده نماييم.

18- مواد و محلولهاي خطرناك و آلاينده محيط زيست را در فاضلاب يا سطل زباله خالي نكنيم. اين مواد و محلول ها بايد جمع آوري و بطريق مقتضي دفع گردند.

بايد بخاطر داشته باشيم كه عدم رعايت هركدام از نكات ساده بالا مي تواند منجر به حادثه گردد. حوادثي كه شايد خيلي دور از ذهن باشند اما بعد از وقوع، فرصتي براي جبران نخواهد بود.

معرفي دستگاه يون كروماتوگراف

مقدمه
دستگاه كروماتوگرافي يوني روشي سودمند براي اندازه‌گيري يونهاي مختلف درنمونه‌هاي مختلف در صنعت، آزمايشگاهها، كلينكها، محيط زيست و ... مي‌باشد. اصول اين دستگاه بر مبناي جداسازي و اندازه‌گيري با دتكتور هدايت سنج مي‌باشد كه اين دتكتور به همراه يك اتو ساپرسور حد تشخيص بسيار خوبي براي آناليز يونها را دارا مي‌باشد لذا بر اين مبنا بسياري از مزاحتمها در حين آناليز حذف خواهد شد. اين روش بسيار سودمند براي آناليز يونهاي كاتيوني و آنيوني معدني مي‌باشد چرا كه هم زمان كمتر و همچنين از حد تشخيص بالاتري در مقايسه با ساير روشها برخوردار است. در بسياري از موارد نظير پايشهاي محيط زيست در محيطهاي آبي اندازه‌گيري نوترينتهايي همچون نيترات، فسفات و همچنين آنيونهايي نظير برم، كلر، فلوئور، نيتريت و سولفات و كاتيونهايي همچون سديم، پتاسيم، كلسيم، منيزيم و باريم و ... بسيار حائز اهميت مي‌باشد. با استفاده از اين دستگاه اندازه‌گيري اين مواد براحتي و در زمان كمتري در مقايسه با شيمي تر صورت مي‌گيرد. از ديگر كاربردهاي اين دستگاه به توانمندي آناليز مقادير كم آنيونهايي نظير سولفات و نيترات در حضور بالاي كلر در تركيباتي نظير شورابه مي‌توان اشاره كرد.

مشخصات دستگاه
سيستم پمپ و تزريق : مدل Alliance با اتو سمپلر 120 ويالي
اين دستگاه داراي دو حالت ايزوكراتيك و گراديان جهت شويش جريان حلال مي‌باشد لذا در جداسازي تركيباتي با ساختارهاي مشابه نظير تركيبات نفتي بسيار سودمند خواهد بود. همچنين از سيستم تزريق خودكار برخوردار بوده كه باعث حذف خطاي عملياتي مي‌گردد.

1. دتكتورها
   الف : دتكتور هدايت سنج با Auto Suppressor
   با بكارگيري اين دتكتور كليه يونهاي مختلف در مقادير پس اندك مورد آناليز كمي و كيفي قرار مي‌گيرند. سيستم الكترونيكي اين دتكتور باعث ايجاد حداقل نويز گرديده است. دقت و حساسيت دتكتورهاي مزبور به حدي است كه حتي با اليونتهاي با ضرايب بسيار بالا ميزان نويزهاي خط پايه به حداقل مقدار محسوس رسيده است.
   
   ب : دتكتور UV
   اين دتكتور با دقت و صحت فوق‌العاده زياد و با حداقل نسبت S/N در آناليز كمي و كيفي بكار مي‌رود. طراحي خاص سلهاي اين دتكتورها نماد شكست را بطور كامل از بين برده و همواره پيكهاي متقارني بدست مي‌آيد. دقت عمل آن تا حدود 0.001 AUFS كشيده شده كه خود امتياز فوق‌العاده‌اي است.
   
   ج: دتكتور Refractive Index
   با پيشرفته‌ترين و مدرن‌ترين مكانيسم كنترل حرارتي و عالي‌ترين طراحي اپتيكها با حداقل نسبت S/N، مقادير بسيار اندك اجسام مختلف را با بالاترين دقت تحت آناليز قرار مي‌دهد. لذا تركيباتي همچون كربوهيدراتها، قندها و فرآورده‌هاي قندي براحتي آناليز مي‌گردند.
   
   د: دتكتور Electrochemical
   در كروماتورگافي يوني با حساسيت بالا حتي آنيونهايي نظير S₂O₃²، OCL^- ،S،^2- SCN و CN^- براحتي با اين دتكتور آناليز مي‌شوند.
   

2. ستونهاي كاتيوني، آنيوني و C18

3. نرم افزار Millennium 3.4
   يكي از كاراترين نرم‌افزارهاي كروماتوگرافي بوده كه توانايي بسيار بالايي در پردازش داده‌ها دارد. با استفاده از اين نرم افزار براحتي مي‌توان داده‌ها را به فايلهاي خروجي ديگر تبديل و در مواقع مورد نياز بدون استفاده از نرم افزار استفاده نمود.
   

پارامترهاي قابل اندازه‌گيري
در حال حاضر و با توجه به نياز مركز تركيبات زير اندازه‌گيري مي‌شوند
الف : آنيونها
كلر، برم، نيترات، فسفات، نيتريت، سولفات، يد، كربنات و بي‌كربنات و ساير آنيونهاي ديگر
ب : كاتيونها
سديم، پتاسيم، كلسيم، منيزيم، باريم، آمونيوم و ...

توانايي دستگاه جهت اندازه‌گيري پارامترهاي ديگر
اين دستگاه با توجه به دارا بودن اكثر دتكتورها توانايي آناليز تركيباتي همچون موارد زير را دارا مي‌باشد:

1. آناليز تركيبات S₂O₃^2-، CL^-، S^2-، SCN، CN^-
2. آناليز كمي و كيفي كمپلكهايي نظير AU(CN)_2,4
3. آناليز كمي و كيفي ترياتانول آمينها در مواد منفجره و صنايع پتروشيمي
4. آناليز كمي و كيفي تركيبات آروماتيك نفتي (PAHs)
5. آناليز كمي و كيفي سموم كشاورزي و سورفكتانتها و ...

مرجع : http://nanolab.nano.ir/display_paper.php?id=43

ترکیبات جیوه

 

کارن وترهان یک پروفسور بین المللی شیمی و یک محقق ماهر در زمینه اثر فلزات سنگین بر روی سیستم های زنده و بویژه نقششان در ایجاد سرطان بود . اما خود او سرانجام قربانی یک فلز سنگین سمی شد .

او در حال مطالعه طریقه ی اثر کردن یونهای جیوه بر پروتیینهای تعمیر کننده DNA بود و Hg(CH۳)۲ را به عنوان یک ماده مرجع استاندارد برای اندازه گیری ۱۹۹Hg NMR بکار برد.

وترهان از سمی بودن بسیار جیوه آگاه بود و برای همین اقدامات احتیاطی لازم را بکار برد ،‌در حالیکه عینک ایمنی می زد و از دست کش های لاستیکی استفاده می کرد آزمایش را در زیر یک هود انجام می داد و تنها با مقادیر کوچک ماده ی جیوه ای کار میکرد.

دی متیل جیوه در یک سل شیشه ای بسته شده قرار گرفت .یکی از همکارانش برای کاهش اثر فراریت این ماده ،‌سل را در آب یخ سرد می کرد . وترهان یک نمونه ی کوچک را با پیپت به لوله NMR انتقال داد ،‌ظرف را بست ،‌لوله ها را برچسب زد و دستکش های لاستیکی اش را به خوبی شستشو داد و دور انداخت . کمتر از یکسال او به واسطه اثر جیوه ی سمی کشته شد !!!

چرا او مرد؟

وترهان بعد ها به یاد ‌آورد که یک قطره ( احتمالا بیشتر ) از دی متیل جیوه بر روی دستکشهایش ریخته است. متعاقبا آزمایشها نشان داد که این قطره توانسته از دستکش نفوذ کند و ظرف مدت ۱۵ ثانیه وارد پوستش شده است . امروزه هنگام کار کردن با ترکیبات سمی این چنینی از دستکشهایی که یک ورقه مقاوم دارند در زیر یک جفت دستکش های آستین دار نیوپرن استفاده میکنند.

در ژانویه ۱۹۹۷ وترهان از ظهور علایم معینی نظیر لرزش انگشتان دست و پا و لکنت زبان نگران شد .

سپس مشکلاتی از بابت تعادلش آغاز شد و زمینه دیدش کم شد . جیوه سمی در ۲۸ ژانویه ۱۹۹۷ تشخیص داده شد . آزمایشها معلوم کردند که میزان جیوه خون، ۴۰۰۰ میکروگرم بر لیتر است که ۸۰ برابر آستانه سمی بودن است . دو هفته بعد او به حالت اغما رفت و مرگ او در ۸ ژوین ۱۹۹۷ رخ داد .

دی متیل جیوه

دی متیل جیوه در دمای اتاق مایع است و بوی کمی شیرینی دارد . در فشار اتمسفر نقطه جوشش ۹۲ ۰C است و دانسیته اش (‌چگالی )‌۹۶/۲ گرم بر سانتیمتر مکعب است . دی متیل جیوه از نظر شکلی ساختار خطی دارد و شبیه بسیاری از سیستمهای HgX۲است . (‌طول پیوند Hg – C برابر ۰۸۳/۲ انگستروم است)

دی متیل جیوه یکی از قویترین سموم اعصاب شناخته شده است . این ماده به راحتی از سد خون – مغز می گذرد و شاید منجر به تشکیل یک کمپلکس متیل جیوه سیستیین شود . این ترکیب سبب اختلال حسی ،‌فقدان تعادلی و تغییر در حالت روانی میشود.

به طور کلی جیوه یک اسید نرم است بنابراین با اتمهای دهنده ی براحتی قطبش پذیر در بازهای نرم پیوند می شود .این به یون جیوه تمایل زیادی برای پیوند با گوگرد و لیگاندهای حاوی اتم گوگرد را می دهد .بنابراین هنگامی که وارد بدن شد به گروههای تیول آنزیمها حمله می کند و از عملکرد آنها جلوگیری میکند.

Zeise اولین لیگاند های مرکاپتان را ساخت و نامشان را بر اساس عبارت لاتین Mercurium captans (‌تسخیر کننده و اسیرکننده ی جیوه Capturing mercury ) ابداع کرد.

سنگ معدن اصلی جیوه سولفور سیماب HgS است . که از معادن مهمی نظیر Almaden در اسپانیا و Idria و Serbia و Monte Amiata در ایتالیا استخراج میشود. در زمان رومی ها جنایتکارانی که به کار در معادن جیوه محکوم میشدند به دلیل خاصیت سمی جیوه طول عمر کوتاهی داشتند. در حقیقت به نوعی این مجازات مرگ برای ایشان بود .Pliny علایم جیوه سمی را در قرن اول میلادی شرح داد .شنگرف یا سولفورسیماب بعنوان یک دانه ی رنگی و به طور گسترده در جهان باستان به کار میرفت .

موارد دیگر

در یک زمانی مردم از جیوه و ترکیباتش برای درمان سیفلیس استفاده می کردند. اگر چه موفقیت آمیز نبود اما برای یک زمان قابل توجهی رواج داشت تا اینکه پنی سیلین که یک داروی موثر برای مراحل اولیه این بیماری بود کشف شد .

یکی دیگر از موارد استفاده از جیوه استفاده از آنها در کلاه سازی بود . ۲۰۰ سال پیش خزهای بکار رفته برای ساختن قسمت پایینی کلاه های نمدی در محلول نیترات جیوه (II) به عنوان یک محافظ و برای نرم کردن موهای حیوانات غوطه ور می شدند .متاسفانه کارگرانی که در این قسمت فعالیت داشتند بدلیل جذب جیوه از طریق پوستشان دچار لرزش و لکنت زبان میشدند . به این بیماری در گذشته بیماری کلاهدوزان می گفتند . که اعتقاد داشتند از شخصیت کلاهدوز عصبانی در داستان آلیس در سرزمین عجایب الهام گرفته است .

استفاده دیگر از ترکیبات آلکیل جیوه ،‌استفاده در قارچ کش های دانه ها بو د. بین جنگ های جهانی کارگران ساخت قارچ کش های گیاهی ،‌جیوه سمی را گسترش دادند .

در سال ۱۹۴۲ دو جوان منشی کانادایی بدلیل حضور در یک انبار گمرکی در کانادا به طرز شدیدی مسموم شدند . در انبار گمرک دانه های عمل شده با جیوه وجود داشت .

در سال ۱۹۶۰ کشاورزان سویدی متوجه شدند که پرندگان به طرز اسفناکی به روی زمین می افتند و می میرند . پرندگان دانه های عمل شده با جیوه یا حیوانانی که چنین دانه هایی را مصرف کرده بودند خورده بودند و به چنین سرنوشتی گرفتار شده بودند .

ترس بیشتر از همه گیر شدن این مسمومیت بود . استفاده مردم از چنین دانه های خطرناک …

یک اپیدمی مهم و خطرناک در عراق در سالهای ۱۹۵۶ و ۱۹۶۰ اتفاق افتاد . در حالیکه به کار بردن دانه های گندم (‌که با یک مخلوطی از C۲H۵HgCl و C۶H۵HgOCOCH۳ عمل شده بودند )‌برای غذا ،‌سبب مسمویمت حدود ۱۰۰ نفر در پاکستان در سال ۱۹۶۱ شد .حوادث دیگر در سال گواتمالا در سال ۱۹۶۵ و در عراق در سال ۱۹۷۱ تا ۱۹۷۲ رخ داد که بر طبق آمار رسمی ۴۴۵۹ نفر مردند. دانه با ترکیبات متیل جیوه به عنوان یک قارچ کش به عمل می آْمد و سپس کاشته میشد و بعد از آن آسیاب شده و به نان تبدیل میشد.

حادثه ی میناماتا

در اوایل ۱۹۵۰ ماموران ساحل میناماتا در جزیره کیوشو در ژاپن متوجه رفتارهای عجیب و غریبی در حیوانات آن منطقه شدند . گربه ها حرکات عصبی از خودشان نشان می دادند و به طور ناگهانی جیغ می کشیدند ،‌پرندگان از آسمان سقوط می کردند و علایم بیماری همچنین در ماهیها هم مشاهده شد که جزء مهمی در برنامه ی غذایی قشر فقیر بود .

علایم این بیماری مرموز در انسانها در سال ۱۹۵۶ شروع شد . در سال ۱۹۵۷ ماهیگیری به طور رسمی ممنوع اعلام شد .

پس از مدتی کشف شد که شرکت چیزو _ که یک کمپانی پتروشیمی و تولید کننده پلاستیک هایی ماننده وینیل کلراید – مواد زاید فلزی سنگین را به داخل دریا خالی میکرده است . آنها ترکیبات جیوه را به عنوان کاتالیزو در سنتزهایشان بکار می بردند .احتمالا بیش از ۱۴۰۰ نفر از مردم کشته شدند و شاید ۲۰۰۰۰ نفر هم به اندازه ی کمتری مسموم شدند .

علت

متیل کبال آمین ( یک کو آنزیم از ویتامین B۱۲ )‌قادر است ترکیبات جیوه ی غیر آلی و همچنین خود جیوه را به شکل CH۳Hg+(aq) متیله کند . گونه های واقعی جیوه حاضر در محلول احتمالا CH۳HgOH بودند.

یون CH۳Hg+(aq) بوسیله پلانکتون جذب می شد .

ماهی ها این پلانکتون های آلوده را می خوردند و خیلی آرام جیوه را دفع می کردند . جیوه بدین ترتیب به تدریج در سیستم بدنشان انباشته می شد . سپس این ماهی ها توسط ماهی های بزرگتر دیگر و در نهایت توسط حیوانات و انسانها خورده می شد .و هر بار غلظت جیوه افزایش پیدا می کرد .غلظت نهایی جیوه در حیوانات و انسانها هزاران یا میلیونها برابر از غلظت جیوه در آب اصلی بیشتر بود .

****************************

جیوه با بسیاری از فلزات مخلوط های مشهور به ملغمه تشکیل می دهد . از جیوه برای استخراج طلا ی فلزی از سنگ معدن طلا در تخمین آن استفاده می شد .طلا با تقطیر از جیوه بازیافت می شود .بیشتر معدنچیان جیوه را بازیابی نمی کردند. بنابراین جیوه وارد رودخانه ها میشد که تبدیل به یون متیل جیوه می گردید . جیوه برای خالص کردن وتصفیه نقره مکزیکی در قرن شانزدهم هم بکار می رفت . استفاده های نادرست از جیوه در استخراج طلا ،‌پیامدهایی را در ناحیه آمازون آمریکای شمالی ،‌آفریقای غربی و دیگر از جاها به دنبال داشته است .

تکنولوژی DMD / DMC (مرکاپتان زدایی از محصولات پالایشی)

با استفاده از این فرایند می‌توان CS2 , D2S , COS و مرکاپتانهای موجود در محصولات میان تقطیر از قبیل نفتا، بنزین و LPG و همچنین نفت خام و میعانات گازی را حذف نمود. این تکنولوژی بسته به میزان و نوع مرکاپتانهای موجود در خوراک انواع متفاوتی دارد. بنابراین، با توجه به کاهش گوگرد و مرکاپتان در مشخصات محصولات نفتی و نفت خام و میعانات گازی مورد نیاز در بازارهای داخلی (جهت مصرف) و بازارهای خارجی (جهت صادرات) نیاز به این چنین فرایندهایی در صنعت نفت و صنایع مرتبط را اجتناب‌ناپذیر می‌نماید.
این فرایند شامل مراحل زیر می‌باشد:
1- استخراج CS2 , D2S , COS و مرکاپتانهای سبک
در این مرحله، CS2 , D2S , COS موجود در خوراک یک برج Prewash و توسط محلول کاستیک از خوراک جدا می‌شوند و مرکاپتانهای سبک نیز در یک برج استخراج (Extractor) با استفاده از محلول کاستیک استخراج می‌شوند.

2- اکسیداسیون مرکاپتانهای سنگین
مرکاپتانهای سنگین موجود در خوراک توسط کاستیک استخراج نمی‌شوند، ولی به راحتی اکسید شده و به دی‌سولفید تبدیل می‌شوند. بنابراین خوراک حاوی مرکاپتانهای سنگین پس از مرحله استخراج، وارد یک راکتور اکسیداسیون (Demercaptanization Reactor) شده و در این راکتور، مرکاپتانهای سنگین خوراک، در حضور هوای غنی از اکسیژن (هوای 60 درصد وزنی اکسیژن) و محلول کاستیک و کاتالیست IVKAZ، تبدیل به دی‌سولفید می‌شوند. دی‌سولفید تولیدی در این مرحله، بدون خاصیت خورندگی یا بوی بد در خوراک باقی می‌ماند.

3- بازیابی (Regeneration) کاستیک مصرفی در مرحله استخراج
در این فرایند، کاستیک مصرفی در مرحله استخراج مرکاپتانهای سبک نیز در مرحله Regeneration در حضور هوا و محلول کاتالیست IVKAZ اکسید شده و مرکاپتانهای موجود در کاستیک به دی سولفید تبدیل و از محلول کاستیک جدا می‌شود. کاستیک بازیابی شده در این مرحله استخراج مرکاپتانها بازگردانده می‌شود.
در گذشته، نیاز به چنین واحدهایی را تنها تکنولوژی‌های متعلق به شرکت‌های UOP آمریکا و IFP فرانسه مرتفع می‌کردند. ولی تکنولوژی DMD / DMC در مقایسه با تکنولوژیهای مشابه فوق مزایایی به شرح زیر دارد:
1- کاتالیست مورد استفاده در این فرایند، کاتالیست هموژن IVKAZ می‌باشد که در مقایسه با کاتایست‌های مشابه UOP و IFP پایداری بیشتری دارد.
2- در این فرایند، به دنبال حذف H2S ترکیب سمی و مضر Na2S در پساب خروجی از واحد ظاهر می‌شود. تکنولوژی‌های مشابه IFP و UOP بدون هیچگونه اقدامی حذف و یا خنثی‌سازی این ترکیب، Spent Caustic خروجی از واحد را به محیط زیست می‌فرستند، ولی در تکنولوژی DMD / DMC بر اساس فرایند Serox سولفید سدیم خطرناک به نمک‌های خنثی سولفات و تیوسولفات سدیم تبدیل می‌شوند. بنابراین فرایند ِDMD/DMC به همراه فرایند Serox توانایی حذف ترکیبات گوگردی سمی و خطرناک از خوراک، بدون تولید پساب خطرناک و بدون هیچگونه خطر زیست محیطی، را دارد.  

مرجع