تغییراتی راکه در مواد در نتیجه واکنش های شیمیایی یا الکتروشیمیایی سطحی با محیط اطراف آنها ایجاد شده و باعث تخریب تدریجی قطعات می شود خوردگی نامند مقاومت شیمیایی به عنوان قابلیت ماده از نظر ایستادگی در مقابل تخریب در اثر واکنش شیمیایی بین سطح تماس قطعه و محیط اطراف آن (اعم از مایع مانند آب ،گاز مانند( s o2 n o x Nh3 )جامد مانند ماده سوخت هسته ای و

خوردگی

تغییراتی راکه در مواد در نتیجه واکنش های شیمیایی یا الکتروشیمیایی سطحی با محیط اطراف آنها ایجاد شده و باعث تخریب تدریجی قطعات می شود خوردگی نامند. مقاومت شیمیایی به عنوان قابلیت ماده از نظر ایستادگی در مقابل تخریب در اثر واکنش شیمیایی بین سطح تماس قطعه و محیط اطراف آن (اعم از مایع مانند آب ،گاز مانند( s, o2 , n o x Nh3 )جامد مانند ماده سوخت هسته ای و جدار داخلی ظرف حاوی سوخت ) تعریف شده است ، کافی نبودن این مقاومت شیمیایی یکی از دلایل برای محدود بودن طول عمر قطعات یا ماشین آلات وتجهیزات صنعتی است . بنا بر این خوردگی واکنشی نامطلوب است که سبب جداشدن تدریجی اتمها از سطح قطعه و تخریب آن میگردد .

سرعت فعل و انفعال خوردگی بستگی به عواملی مانند درجه حرارت و غلظت محیط اثر کننده خواهد داشت . البته عوامل دیگری مانند تنش مکانیکی و فرسایش میتواند به خوردگی کمک کند .

پدیده خوردگی بیشتر در فلزات و آلیاژهای آنها ظاهر می گردد ، زیرا که اغلب فلزات و آلیاژها تمایل به ایجاد ترکیباتی با اتمها یا مولکولهایی از محیط اطراف خود ( در بسیاری از حالات محیط اکسید کننده از ناپایداری کمتری برخوردار است ) که تحت شرایط موجود از لحاظ ترمودینامیکی پایدار است ، دارد.

مواد غیر فلزی مانند مواد سرامیکی ( بویژه از نوع اکسید) و پلیمری تحت تاثیر واکنشهای الکترو شییمیایی قرار نمی گیرد ، اما تحت شرایطی واکنش های شیمیایی میتواند بطور مستقیم بر روی این مواد تاثیر نموده و موجب تخریب آنها گردد .برای مثال سرامیکهای نسوز در درجه حرارتهای بالا میتواند با نمک مذاب واکنش های شیمیایی انجام دهد . پلیمرهای آلی هم میتواند با انجام واکنش شیمیایی با حلالهای آلی تخریب گردد . بعضی

اوقات هم مولکولهای آب می تواند توسط بعضی از مواد آلی جذب شده و سبب ایجاد تغییراتی در ابعاد و خواص مکانیکی آنها گردد.

مثالهایی که می توان از مشاهدات عینی روزمره خود برای خوردگی بیان نمود عبارت است از : خوردگی لوله های آب ، خوردگی بدنه اتومبیل در هوای مرطوب، خوردگی کشتی ها ، خوردگی تجهیزات و ماشین آلات در صنایع مختلف ، بویژه صنایع شیمیایی در مجاورت هوای مرطوب و یا در مجاورت با گازها ( مانند NH3 ، Nox ، H2S ، SO2 ) خوردگی شوفاژها با آب گرم ، خوردگی تجهیزات ماشین های تولید بخار و تور بین های گازی .

1-1- خوردگی الکترو شیمیایی

فعل و انفعالات خوردگی بیشتر الکترو شیمیایی است . آبی که شامل نمکهای محلول است ( مانند آ ب دریا، آب لوله کشی ، آب باران ) یکی از مایعات الکترو لیتی است که سبب انجام بیشترین واکنش های خوردگی میگردد .برای درک بهتر این این نوع خوردگی به بیان واکنشهای الکترو شیمیایی می پردازیم .

موقعی که قطعه فلزی مانند روی در مایع الکترو لیتی مانند اسید هیدروکلریک (HCL ) قرار گیرد اتمهای این فلز در اسید حل میشود یا به عبارتی دیگر توسط اسید خورده می شود . بدین ترتیب اتمهای فلز بصورت یون از فلز جدا شده و داخل الکترولیت میشود و در نتیجه جریان الکتریکی بین فلز و الکترولیت برقرار می گردد . در اینجا واکنش شیمیایی زیر به صورت اکسیداسیون در آند انجام میگیرد :

( واکنش آندی )

Zn Zn 2+ 2e-

( بداخل فلز ) (بداخل الکترو لیت ) (درسطح فلز)

و یا واکنش آندی در تولید مس( خالص) الکترودی از مس خام ( مس آندی )

(واکنش آندی 2+ + 2e- Cu C u

و بر عکس که واکنش زیر در آن فلز با گرفتن الکترون به صورت اتم فلز آزاد میشود ، واکنش کاتدی نامیده میشود :

(واکنش کاتدی)

Cu 2+ + 2e - Cu

(یون مس موجود

( رسوب در سطح خارجی الکترود) (الکترون از فلز) در الکترولیت)

تکنیک RBS یکی از تکنیک های تجزیه ای می باشد که اجبار استفاده از شتاب دهنده را بنا کرده است این یک ابزار مهم برای تجزیه مواد و ایجاد یک روش قدرتمند برای رسیدن به توزیع عمقی عناصر ناخالص در ppm در نواحی سطحی کم از نمونه می باشد و بر مبنای پراکندگی را در ؟؟ می باشد همچنین به طور اختصار RBS هم نامیده می‌شود که همان Ruther ford Backscattering Spectrome

مقدمه:

تکنیک RBS یکی از تکنیک های تجزیه ای می باشد که اجبار استفاده از شتاب دهنده را بنا کرده است این یک ابزار مهم برای تجزیه مواد و ایجاد یک روش قدرتمند برای رسیدن به توزیع عمقی عناصر ناخالص در ppm در نواحی سطحی کم از نمونه می باشد و بر مبنای پراکندگی را در ؟؟ می باشد. همچنین به طور اختصار RBS هم نامیده می‌شود. که همان Ruther ford Backscattering Spectrometry می باشد. این روش از آنالیز بر مبنای آشکارسازی (تشخیص) ذرات باردار که به صورت الاستیک بوسیله هسته های نمونه مورد آنالیز پراکنده شده اند می باشد و می تواند بوسیله y(a,a)y نشان داد.

RBS انرژی ذرات باردار (معمولاً ) را اندازه می گیرد که از نمونه به صورت معکوس توزیع یافته (هندسه پخش ) میزان کاهش انرژی در برخورد با هسته های اتمی وابسته به عدد اتمی z هر عنصر حاضر در ماده هدف می باشد. اگرچه اندازه گیری های RBS فقط هنگامی می تواند خیلی درست و واقع گرایانه باشد که فقط در جهت وارونه (عقب) باشد در حالیکه اندازه گیری های عملی و قابل استفاده معمولاً شامل پخش در جهت وارونه به خوبی جهت جلو (به سمت جلو) می باشد و توزیع با غیر مقطع عرضی را در فون (سطوح متقاطع غیر را در ؟؟ اگر نیروهای هسته ای مهم شوند آن در انرژی های بالای برخوردی اتفاق می افتد و زوایای پراکندگی بالا و عدد اتمی پایین از ماده هدف).

بنابراین اسم RBS در برخی موارد اسم درستی انتخاب نشده است و RBS برخی اوقات پراکندگی الاستیک ذره ای (Particle Elastic Scattering) نامیده می شود.

تکنیک RBS به صورت گسترده برای آنالیز لایه نزدیک سطح جامدات بکار می رود و برای تعیین پروفایل غلظت مهم می باشد. عمق عناصر سنگین در مواد سبک به عنوان تابعی از انرژی آشکار می شود. استفاده از RBS با پرتو دوترون یک سازش مفید بین RBS پروتونی و ذرات می باشد که برای لایه های ضخیم تر اغلب در هنر و باستان‌شناسی مورد استفاده قرار می گیرد (Barfoot 1986) با استفاده از PIXE ، آنالیز چند عنصری در محدوده‌ی زیادی از عناصر در نواحی عمقی ممکن است، ولی تکنیک RBS یک نقطه مثبت نسبت به تکنیک در مواردی که توزیع عمقی یک یا عناصر بیشتر مطلوب می‌باشد، دارد ) عمق آنالیز شده (میکرومتر) برای یون های He و برای پروتونها)

روش های دیگر نمایش ناخالصی استفاده از واکنشهای هسته ای (NRA) می باشد که محدود به برخی عناصر سبک می شود.

سینماتیک:

برای تفرق (پراکندگی) در سطح نمونه تنها مکانیزم از دست دادن انرژی مومنتم که به اتم هدف منتقل شده می باشد نسبت انرژی اتم‌های پرتاب شونده قبل و بعد از برخورد عامل سینماتیکی گفته می شود.

مقدار بیشتری جدایی بین انرژی های اجزای به طور معکوس توزیع یافته از اجزاء سبک نسبت به اجزاء سنگین وجود دارد. بخاطر اینکه یک مقدار قابل توجه از مغتم جابجا شده از جزء برخوردی به اتم هدف سبک هنگامیکه جرم اتم هدف افزایش پیدا می کند، مغتم کمتری به اتم هدف منتقل می شود و انرژی اجزاء به طور معکوس توزیع یافته به صورت جانبی به انرژی اجزاء برخوردی نزدیک می شود. به این معنی است که RBS برای تشخیص بین دو جزء سبک خیلی مفیدتر از تشخیص بین دو عنصر سنگین است.

RBS قدرت تفکیک جرمی خوبی برای اجزای سبک دارد اما برای اجزای و عناصر سنگین وضوح و جرمی خوبی ندارد که برای رسیدن به وضوح جرمی خوب در پایان راه حلی آورده شده است.

برای مثال زمانی که به اجزاء سبک برخورد می کند (O,N,C) یک جزء قابل توجه از انرژی برخورد کننده (پرتاب شونده) به اتم هدف منتقل می شود و انرژی ثبت شده برای رویداد توزیع یافتگی به صورت معکوس خیلی کمتر از انرژی پرتو می باشد. معمولاً ممکن است که C ، N ، p و Si را از همدیگر مجزا کرد ولو اینکه این عناصر در جرم فقط در حدود 1amV باهم تفاوت دارند. بهرحال هنگامیکه جرم اتمی که به آن برخورد وارد می شود (یعنی جرم اتمی جزء نمونه) افزایش یابد جزء کمتر و کمتری از انرژی جزء پر تاب شده در طول برخورد به جزء هدف منتقل می شود و انرژی اتم به طور معکوس توزیع یافته شده به صورت مجانب ؟؟ پرتو نزدیک می شود.

ممکن نیست که W را از Ta و یا Fe را از Ni مجزا قرار داد زمانیکه این عناصر در یک عمق مساوی از نمونه قرار داشته باشند ولو اینکه این عناصر سنگین همچنین در جرم نیز فقط در حدود 1amV تفاوت دارند یک موضوع وابسته مهم این است که He نمی تواند به صورت وارونه از اتم های H یا He در یک نمونه پراکنده شود. عناصری سبک یا سبک تر از عناصر پرتاب شده در عوض می توانند در مسیر رو به جلو با انرژی قابل توجه پراکنده شوند. بنابراین، این عناصر نمی توانند با استفاده از RBS کلاسیک کشف شوند. اگرچه با جایگذاری یک آشکارساز بطوریکه این رویدادهای پراکندگی به سمت جلو می تواند ثبت شود، این عناصر می توانند به صورت کمی بوسیله یک اصل شبیه RBS اندازه گیری شوند.

با آنکه واکنشهای مورد استفاده در تهیه پلی مرها معمولاً با واکنشهایی که در سنتز مولکولهای کوچک به کار می روند یکسان هستند، وزن مولکولی بالا در محصولات پلی مری و نتیجه فیزیکی اندازه و بر هم کنشهای زنجیر، باعث می شود که پلی مرها خواص ویژه خود را داشته باشند از این رو آنها اغلب به روشهای کاربردی و شناسایی ویژه ای نیاز دارند که کاملاً متفاوت با روشهای

تهیه، ساخت و شناسایی پلی مرها

با آنکه واکنشهای مورد استفاده در تهیه پلی مرها معمولاً با واکنشهایی که در سنتز مولکولهای کوچک به کار می روند یکسان هستند، وزن مولکولی بالا در محصولات پلی مری و نتیجه فیزیکی اندازه و بر هم کنشهای زنجیر، باعث می شود که پلی مرها خواص ویژه خود را داشته باشند. از این رو آنها اغلب به روشهای کاربردی و شناسایی ویژه ای نیاز دارند که کاملاً متفاوت با روشهای مربوطه در مولکولهای کوچک است.

فنون تهیه و استفاده از پلی مرها

علاوه بر روشهای آزمایشی مرسوم، فنون ارائه شده زیر، گسترده ای در سنتز آزمایشگاهی پلی مرها دارند.

استفاده از حمامهای با دمای ثابت

گاهی گرم کردن مخلوط واکنشهای پلی مر شدن، در یک دوره زمانی طولانی و در یک دمای ثابت ضرورت پیدا می کند. یکی از مرسومترین راههای این کار، استفاده از حمام بخار است (شکل 2-1).

یک لوله آزمایش بزرگ ( اینچ) را تا حدود یک چهارم پر می کنند و سپس آن را تا مرحله جوشیدن گرما می دهند. این لوله گرم شده در بخارها معلق می شود و به زودی به دمای ثابت می رسد.

جدول 2-1 فهرست ناکاملی از موادی است که به عنوان حمامهای بخار به منظور کنترل دماها مورد استفاده قرار می گیرند. اگرچه بیشتر این مواد، به کار رفته اند و موثر بودن آنها مسلم شده است، ولی پایداری آنها در درازمدت، دستخوش تغییر می شود. چون برخی از این مواد در طول مدت استفاده به سوی ابر گرم شدن گرایش پیدا می کنند، توصیه می شود که دمای واقعی بخار همه روزه وارسی می شود.

حمامهای مرسوم ثابت – دما، که به روش الکتریکی گرم و کنترل می شوند، معمولاً برای دماهای پایینتر از دماهای خاص مناسب حمامهای بخار، مورد استفاده قرار می گیرند. بطریهای لیوانی و تکان دهنده ها، برای پلی مر کردن تعداد نسبتاً زیادی از نمونه ها در دمای یکنواخت در دسترس بوده و اغلب برای همه برنامه های پژوهشی وسیع ضروری هستند. بطریهای لیوانی به صورت دوازده تایی یا بیشتر و یا بطریهای آب سودای کوچک، به صورت پیرایش پذیر (قابل اصلاح)، در بازار وجود دارند.

خالص سازی واکنشگرها

اگرچه خالص سازی واکنشگرها تنها مختص شیمی پلی مر نیست، ولی برای توفیق عملی در پلی مر کردن یک امر اساسی به شمار می رود. جامدات باید تبلور مجدد شوند تا به نقطه ذوب ثابت و دقیقی برسند و مایعات باید تقطیر جزء به جزء شوند تا محصولی بدهند که در کروماتوگرافی گازی حتی الامکان تنها یک پیک بدهد. با این همه، ملاک نهایی خلوص، پلی مر شدن موفقیت آمیز است. فنون ویژه مربوطه در جای مناسب عنوان خواهند شد.

در مثالهای سنتزی، ملاحظه خواهد شد که معمولاً از یک گاز بی اثر به منظور پاکسازی ابتدایی واکنشگاه یا برای پوشش دادن یا روفتن پیوسته سیستم تهیه پلی مر استفاده می شود. علت این است که اکسیژن ممکن است مستقیماً در واکنش پلی مر شدن دخالت کند یا باعث تخریب پلی مر یا واکنش دهنده گردد. بنابراین لازم است محتوای اکسیژن گاز بی اثر مورد استفاده آن قدر پایین باشد که عملاً از این مشکلات پیشگیری شود. آرگون با درجه خلوص بالا عموماً یکی از گازهای تجارتی موجود است که دارای پایینترین محتوای اکسیژن بوده و از هوا چگالتر است؛ برای پوشش دادن واکنشها و دفع اکسیژن از سیستم یک انتخاب عالی نیز هست. البته این گاز واقعاً گران است و بنابراین اغلب برای استفاده متداول و گسترده انتخاب نمی شود. نیتروژن «از نوع مصرفی در لامپها» که برای استفاده مستقیم در بسیاری از این کاربردها تهیه و خریداری می شود، محتوی قدری اکسیژن باقیمانده (حدود ) است و تنها از تأثیر بسیار اندکی در سرعت یا جنبه های دیگر پلی مر شدن برخوردار است. در جایی که از نیتروژن به مدت طولانی و در دمای بالا برای پاکسازی یک سیستم استفاده می شود، حتی مقدار اندک اکسیژن نیز ممکن است باعث تخریب گردد. برای خارج کردن قسمت زیادی از اکسیژن باقیانده در نیتروژن تجارتی، اغلب بهتر است آن را از درون محلولی از یک آلومینیم آلکیل در حلالی با نقطه جوش بالا و یا از روی مارپیچ مسی که تا گرم شده است، عبور دهند. در روش اول، باید از یک آلومینیم آلکیل با وزن مولکولی بالا استفاده شود، زیرا برای استفاده ایمنی بیشتری دارد. بهترین انتخاب، تری آلکین آلومینیم حاصل از پیشرفت واکنش تری اتیل آلومینیم و اتیلن است که در یک توزیع پواسون از 2 تا بالای 18 ، متوسط طول آلکیل آن 12 کربن است.

تقطیرروشی برای جداسازی مواد شیمیائی براساس تفاوت های بین آنها ازنظرعمل تبخیردرترکیب نقطه جوش مواد است تقطیرتشکیل دهنده یک مرحله بزرگ تر شیمیائی است و بنابراین به یک عمل واحد اشاره می کند ازنظرتجاری تقطیرکاربردهای فراوانی دارد این امربرای جداسازی نفت خام به ترکیباتش برای کاربردهای خاص مانند حمل و نقل ، تولیدنیرو(برق) و گرما است آب درجهت جداسازی نا

موضوع:

تقطیر

تقطیرروشی برای جداسازی مواد شیمیائی براساس تفاوت های بین آنها ازنظرعمل تبخیردرترکیب نقطه جوش مواد است. تقطیرتشکیل دهنده یک مرحله بزرگ تر شیمیائی است و بنابراین به یک عمل واحد اشاره می کند. ازنظرتجاری تقطیرکاربردهای فراوانی دارد. این امربرای جداسازی نفت خام به ترکیباتش برای کاربردهای خاص مانند : حمل و نقل ، تولیدنیرو(برق) و گرما است. آب درجهت جداسازی ناخالصی های آن تقطیرمی کنیم این ناخالصی ها شامل : نمک ازآب دریا است. هوا مورد تقطیرقرارمی گیرد که درجهت جداسازی ترکیبات آن است .

معمولاً اکسیژن ، نیتروژن و آرگون برای کاربرد درمصارف صنعتی است. هم چنین تقطیرحل شده های تخمیرشده نیزمورد استفاده قرارمی گیرد که ازگذشته های دوربرای تولید آشامیدنی های تقطیری با میزان الکل زیاد کاربرد داشته است.

مفاهیم

تاریخچه

کاربردهای تقطیر

مدل ایده ال (مطلوب) تقطیر

1-3- تقطیردسته ای(گروهی)

2-3- تقطیرمداوم

3-3- بهبودهای کلی

4- تقطیردرمقیاس آزمایشگاهی

1-4- تقطیرساده

2-4- تقطیرتکه تکه اجزاء

3-4- تقطیربخار

4-4- تقطیرخلأ

5-4- تقطیرخلأحساس به هوا

6-4- تقطیرکوتاه مدت ( مسیر)

7-4- انواع دیگر

5- تقطیرایزوتوپ ها

1-5- شکستن ایزوتوپ با فشاریک جانبه

2-5- تقطیرحرکت( گریز) فشار

6- تقطیرصنعتی

7- تقطیردرتولید موادغذائی

1-7- تقطیرآشامیدنی ها

8- منابع

9- ارتباطات خارجی

10- مجموعه

تاریخچه

اولین روش ها و مراحل تقطیرخالص برای تولید مواد خالص شیمیائی توسط شیمیدانان مسلمان عرب برای مصارف واهداف صنعتی انجام شد،مانند: جداسازی عطرهای طبیعی و تولید الکل خاص بود. اگرچه، اشکال جدید تقطیردرحدود 2میلیون سال قبل ازمیلاد مسیح توسط کیمیاگران شهربابل دربین النهرین شناخته شد.

بعد ازتقطیرتوسط کیمیاگران یونانی درقرن یکم میلادی شناخته شد و توسعه های بعدی ازتقطیردرمقیاس عظیم درپاسخ به درخواست های مشروبات الکلی اتفاق افتاد.اسکندراولین دستگاه تقطیررااختراع کرد و اولین توضیحات دقیق درمورد دستگاه تقطیرتوسط الکساندریا درقرن چهارم داده شد.

درقرن8 شیمی گران مسلمان اولین افرادی بودند که مراحل تقطیرخالص که مواد شیمیائی را کاملاً خالص کند اختراع کردند. درمیان اینها ( عربها ) جبیردرعراق در800سال پیش بودند که تعداد زیادی ازدستگاه های تقطیرومراحل آن رااختراع کردکه هنوزمورد استفاده قرارمی گیرند. به ویژه دستگاه پالشگراولین دستگاه درپاسخ که کاملاً می تواند مواد شیمیائی را خالص کند.

یک دیگ درون یک حباب شیشه ای و طراحی آن به عنوان مدلی برای دستگاه های مدرن درمقیاس بزرگ به کارمی رود. مانند : دستگاه hickman . مواد نفتی برای اولین بارتوسط شیمی گرمسلمان دیگربه نام الاراضی مورد تقطیردرقرن نهم قرارگرفت که برای تولید نفت بود ، درحالی که تقطیربخارتوسط Avicenna در اوایل قرن11 انجام شد که برای تولید مواد نفتی اصلی استفاده شد.

همانطورکه کیمیاگری به علم شیمی تکامل یافت ، مسیرها ( رگ ها ) که قرع نامیده می شد برای تقطیرمورد استفاده قرارگرفت.هم دستگاه تقطیرهم قرع ظروف شیشه ای هستند که لوله بلند که دریک نقطه درگوشه پائین مثلث که به عنوان خنک کننده هوا مورد استفاده قرارمی گیرد که منجربه چکیده شدن قطرات به سمت پائین برای جمع شدن می شود.

در رشته مکانیک خاک و مهندسی پی یا ( ژئوتکنیک ) ، تعیین مشخصات خاک تعریفی از چگونگی رفتار و ویژگیهای خاک از اهمیت زیادی برخوردار است در کارهای عمومی که غالباً با خاک سروکار داشته و مجبور به تصرف در وضعیت موجود آن هستیم ، لازم است توانایی خاک برای تحمل بارهای وارده از سوی ما و نیز قابلیت آن به عنوان یک مصالح در روبرو شدن با حالات و شرایط متفاوت مور

تعیین مشخصات خاک (ژئوتکنیک )

مقدمه

در رشته مکانیک خاک و مهندسی پی یا ( ژئوتکنیک ) ، تعیین مشخصات خاک تعریفی از چگونگی رفتار و ویژگیهای خاک از اهمیت زیادی برخوردار است . در کارهای عمومی که غالباً با خاک سروکار داشته و مجبور به تصرف در وضعیت موجود آن هستیم ، لازم است توانایی خاک برای تحمل بارهای وارده از سوی ما و نیز قابلیت آن به عنوان یک مصالح در روبرو شدن با حالات و شرایط متفاوت مورد بررسی و ارزیابی قرار گیرد . تمام این مطالب ما را به تعریف آزمایشهایی برای تعیین خواص مکانیکی و مقاومتی خاک و نیز احیاناً ویژگیهای فیزیکی آن رهنمون می سازد کشورهای مختلف سعی کرده اند آزمایشهای لازم را بصورتی ثابت تعریف کنند تا قابل استفاده در محلهای مختلف باشد و بتوان از نتایج آن برای مقایسه و نیز انجام کارهای پژوهشی سود و نیز از خطاهای دستگاهی و ... احتراز جست . اکنون تقریباً این آزمایشها به صورت ثابتی تعیین شده اند ، اگر چه ، پیشرفت تکنیک حساسیت ، دقت و یا سرعت آنها افزایش یافته است ولی تغییرات زیادی پیدا نکرده اند . البته ممکن است برای موارد خاصی ، آزمایشهای خاصی نیز ابداع شود . به هر حال در این کتاب با توجه به نیازهای پروژه های عمرانی درگیر با خاک بهتعیین ویژگیهای مقاومتی خاک ، آزمایشهایی ذکر شده است . این آزمایشها عمدتاً آزمایشگاهی و بنابراین کوچک مقیاس بوده و برروی نمونه های کوچکی از خاک انجام شده و مشخصات لازم را تعیین می کنند . در کنار این آزمایشها ، آزمایشهای صحرایی نیز وجود دارند که در پروژه های مهم و حساس وجود آنها ناگزیر و به طور کلی نتایج اطمینان بخش تری را به ما خواهند داد .

هر چند هزینه انجام آنها قابل مقایسه با نمونه ها‌ی آزمایشگاهی نیست .

در این کتاب دانشجو با این آزمایشها آشنا خواهد شد و با تمرین و انجام آنها به توانایی نسبتاً خوبی در انجام آزمایش و تحلیل نتایج آن دست خواهد یافت . البته دانشجو باید چگونگی استفاده از این نتایج را در امر طراحی نیز بیاموزد . کتب نظری مکانیک خاک و مهندسی «‌پی » تا حدود زیادی وی را در این امر یاری خواهند کرد .

اساس این کتاب بر محور کتابی است از Braja M.Das به نام

Soil Mechanics Laboratory Manual

که سه فصل (18.19.20) بر‌آن افزوده شده است . ضمناً با توجه به وجود نرم افزار کامپیوتری در کتاب فوق تصمیم گرفته شد که بهمراه این کتاب در صورت تمایل نرم افزار مذکور نیز در اختیار علاقه مندان قرار گیرد .

امید است این تلاش مورد استفاده دانشجویان محترم و عزیز این مرز و بوم الهی قرار گیرد و در ارتقاء دانش آنها موثر و مفید افتد .

آزمایشهای آزمایشگاهی و تهیة گزارش

آزمایشهایی که در آزمایشگاه برروی خاک برای تعیین خواص فیزیکی آنها انجام می شود ،بخش لازمی برای طراحی و اجرای پی سازه ها ، تعیین ویژگی و نیز بهبود این خواص و کنترل مشخصات و میزان تراکم خاک محسوب می شوند . باید به خاطر داشت که خواص فیزیکی رسوبات طبیعی خاک در فاصله حتی چند صد متر یا فوت تغییرات عمده‌ای دارند . روابط تئوریک و تجربی اساسی و اصلی که در مکانیک خاک استفاده می شوند در کارهای عملی نیز صرفاً وقتی استفاده می شوند که پارامترهای فیزیکی مورد اشاره ای که باید در این روابط به کار روند ، در آزمایشگاه به دست آمده باشند . لذا ، اطلاع و آموختن روش انجام این آزمایشها برروی خاک در آزمایشگاه ، نقش مهمی در حرفة مهندسی ژئوتکنیک دارد .

استفاده از دستگاه ها و وسایل آزمایشگاهی

از حیث قیمت ، قیمت این دستگاه همواره متغیر بوده است . برای آنکه نتایج خوبی داشته باشیم باید این دستگاه ها به خوبی نگهداری شوند . کالیبره کردن اجزای آنها مانند ترازوها و حلقه های بارگذاری ، باید بطور مداوم کنترل شود . لازم است تمام وسایل قبل و بعد از استفاده تمیز باشند . این امر در بهتر شدن نتایج نقش با اهمیتی دارد .

ثبت اطلاعات

در هر آزمایش ، همواره عادت به ثبت اطلاعات در جدولی مناسب بلافاصله بعد از انجام آزمایش کاری لازم محسوب می شود بعضی اوقات ، دانشجو روی کاغذ با دستخط ناخوانا این اطلاعات را می نویسد ، در حالی که این کاغذ ممکن است گم شود یا به دور افکنده شود این کار ممکن است موجب آن شود که آزمایش تکرار شود و یا حتی نتایج ناصحیحی به دست آید .

تهیة‌گزارش

در کلاس درس بسیاری از آزمایشهایی که شرح داده می شود باید توسط گروه های کوچک(3.2 نفره ) انجام شود ولی هر گزارش باید توسط یک یک دانشجویان تهیه شود .

تعیین وزن اتمی منیزیم منیزیم منیزیم عنصری فلزی به رنگ سفید نقره ای است که در گروه 2 جدول تناوبی قرار دارد این عنصر در سال 1808 توسط humphrey davy دانشمند انگلیسی کشف گردیداز الکترو لیز نمک کلرید منیزیم و همچنین از آب دریا بدست می آید منیزیم و ترکیبات آن مدت زمان مدیدی است که شناخته شده هستند منیزیم هشتمین عنصر از نظر فراوانی در پوسته زمین به حساب

تعیین وزن اتمی منیزیم

تعیین وزن اتمی منیزیم منیزیم : منیزیم عنصری فلزی به رنگ سفید نقره ای است که در گروه 2 جدول تناوبی قرار دارد .این عنصر در سال 1808 توسط humphrey davy دانشمند انگلیسی کشف گردید.از الکترو لیز نمک کلرید منیزیم و همچنین از آب دریا بدست می آید. منیزیم و ترکیبات آن مدت زمان مدیدی است که شناخته شده هستند .منیزیم هشتمین عنصر از نظر فراوانی در پوسته زمین به حساب می آید .این عنصر در نهشته های عظیم در کانیهای مگنزیت ،دولومیت ودیگر کانی ها یافت می شود. این عنصر از الکترولیز کلرید منیزیم ناشی از اب های نمک دار ،چاه ها و آب دریا ها حاصل می شود . منیزیم عنصری سبک به رنگ سفید نقره ای است این عنصر به راحتی در درجه حرارت بالا می سوزد و شعله سفید رنگ وتابناکی در موقع سوختن نمایان می کند . موارد استفاده این عنصر شامل مواد محترقه و منفجره شامل بمب های آتش زا می باشد . حدود یک سوم ترکیبات الو مینیومی و آلیاژهای ضروری برای هواپیما ها و موشکها از این عنصر استفاده می شود .این عنصر دارای خاصیت جوش خوردگی بهتر از آلومینیوم می باشد که برای عناصر آلیاژی مورد استفاده قرار می گیرد . همچنین برای تولید گرافیتهای حلقه ای چدنی کاربرد دارد. همچنین این عنصر یک عامل کاهنده در تولید اورانیوم خالص و نمکهای فلزی است. هیدروکسید ،کلرید،سولفات و سیترات منیزیم در دندانپزشکی استفاده می شود . به علت اشتعال پذیری بالای این عنصر برای سوخت کوره های کارخانه ها استفاده می شود . ترکیبات آلی منیزیم نقش حیاتی در زندگی گیاهی و جانوری دارند . کلرفیل گیاهان دارای منیزیم است. به علت اشتعال پذیری بالای منیزیم موقع استفاده از این عنصر باید دقت لازم را به عمل بیاوریم. در موقع سوختن منیزیم نباید از آب استفاده کرد. روش کار : ابتدا درون یک ارلن تمیز،به مقدار کمی آب می ریزیم وسپس در حدود 15ml Hcl غلیظ به آن اضافه میکنیم (باید توجه داش که در هنگام برداشتن Hcl غلیظ از عینک ایمنی استفاده کنی) و سپس به ارلن آب اضافه کرده تا ارلن پر شود(تا وسط گردنه ارلن) . سپس یک تکه نوار منیزیم را وزن کرده،(m=0.024 gr ) آن را درون بشر انداخته و درپوش ارلن را که لوله ی شیشه ای از وسط آن می گذرد ،می گذاریم. در انتهای لوله شیشه ای یک بشر می گذاریم .در درون ارلن واکنش زیر اتفاق می افتد: 2HCl + Mg MgCl2 + H2 با پیشرفت واکنش حجم گاز H2 موجود در ارلن بیشتر شده ،با بالا رفتن فشار به سطح مایع درون ارلن فشار می اید، از لوله شیشه ای بالا آمده و درون بشر می ریزد.واکنش تا جایی پیش می رود که منیزیم به طور کامل با HCl واکنش دهد. یک دما سنج درون بشر می گذاریم تا دمای مایعی که از ارلن به بشر می ریزد بدست آید.دما را یادداشت می کنیم (T1=297.5k ) . مایع موجود درون بشر را به یک استوانه مدرج منتقل کرده تا حجم مایع بدست آید(V1=138ml ).این حجم در واقع همان حجم گاز هیدروژنی است که از واکنش منیزیم با محلول HCl تولید شده است. فشار آزمایشگاه را نیز (p1=750 mmHg ) در نظر می گیریم .شرایط استاندارد را نیز در نظر می گیریم،(T2=273 K وp2=760 mmHg ). مقادیر فوق را در فرمول زیر جایگزین کرده تا حجم گاز H2 در شرایط استاندارد بدست آید (v2 ). P1 V1 / T1 = P2 V2 / T2 750×138/297.5 = 760×V2/273 V2=124.96 ml با توجه به اینکه 1 mol از هر گازی 22.4L حجم دارد تعداد مول H2 بدست می آید: mol H2 = 0.12496L .(1mol / 22.4L) = 5.578×10-3 mol H2 از آنجایی که در فرمول واکنش ضرایب H2 وMg برابر هستند ،در نتیجه: Mol H2 = mol Mg = 5.578×10-3 با استفاده از فرمول زیر وزن اتمی منیزیم بدست می آید: M = m / n = 0.24 / 0.005528 = 43.021 محاسبه ی درصد خطا: 100 × مقدار واقعی /مقدار تجربی - مقدار واقعی=درصد خطا 24.3050-43.021/24.3050 × 100 = 77% =درصد خطا دلایل خطای آزمایش: عواملی که باعث خطا در ازمایش شده 1. مقداری از محلولی که از ارلن بالا امده در لوله باقی مانده که در اندازه گیری حجم گاز H2 محاسبه نشده.(هوای درون لوله در اندازه گیری حجم H2 لحاظ نشده). 2. بشر بر روی میز کار که از جنس سنگ است قرار داده شده بود که از نظر دما عایق نبود در نتیجه دمای محلول ما دارای خطا شده است. 3. اشکال فنی ترازویی که با آن وزن Mg را اندازه گیری کردیم.

آزمایش تیتر کردن اسید و باز

تئوری آزمایش

در روش تیتر کردن سلولی با غلظت مشخصی به محلول دیگر اضافه می‌شود تا واکنش شیمیایی بین دو ماده حل شده کامل گردد. محلولی که غلظت آن مشخص باشد، محلول استاندارد است. در عمل تیتر کردن ، محلول استاندارد را از یک بورت به محلولی که باید غلظت آن اندازه گرفته شود، می‌افزایند و این عمل تا وقتی ادامه دارد که واکنش بین محلول استاندار تیتر شونده کامل شود. پس با استفاده از حجم و غلظت محلول استاندارد و حجم محلول تیتر شونده ، غلظت محلول تیتر شونده را حساب می‌کنند.

وسایل لازم

* بورت 50 میلی لیتر* بالون ژوژه 100 میلی لیتری و 50 میلی لیتری* ارلن مایر 250 میلی لیتری* بشر 100 میلی لیتری* ترازوی دقیق مواد شیمیایی لازم* تیتر ازول کلریدریک اسید 0،1 نرمال* سود* اگزالیک اسید خالص* فنل فتالئین روش آزمایشبخش اول : تعیین نرمالیته سود مجهولنمونه مجهول سود (NaOH) در بالون ژوژه 100 میلی لیتری را با آب مقطر به حجم رسانده ، هم می‌زنیم. پس یک بورت 25 میلی لیتری را ابتدا با آب مقطر سپس با محلول سود تهیه شده شستشو می‌دهیم و توسط گیره به پایه متصل می‌کنیم. داخل بورت ، محلول سود ریخته ف محلول را در صفر تنظیم می‌کنیم.* در نوک بورت نباید حباب هوا وجود داشته باشد. در صورت وجود داشتن هوا در نوک بورت باید شیر بورت را کمی باز کرد تا نوک بورت از مایع پر شود.* در موقع خواندن بورت ، چشم باید در امتداد سطح مایع بوده و عدد مقابل خط زیر سطح مقعر مایع خوانده شود.حال یک ارلن مایر که پیپت 10 میلی لیتری و با کلریدریک اسید 0،1 نرمال شستشو داده ایم، 10 میلی لیتر کلریدریک اسید 0،1 نرمال می ریزیم. سپس 2 قطره فنل فتالئین اضافه می‌کنیم. ارلن را زیر بورت قرار داده ، با دست چپ بشر بورت را باز می‌کنیم تا قطره قطره محلول سود به محلول اسید اضافه شود و با دست راست ، ارلن را به‌آهستگی حرکت دورانی می‌دهیم. طی این عمل ، محلول داخل ارلن ، رنگ ارغوانی (صورتی رنگ) می‌شود و این نشانگر بازی شدن محلول داخل ارلن است. افزایش سود را متوقف کرده و حجم سود مصرفی را از روی بورت می‌خوانیم.

بررسی روش های تصفیه آب خانگی و کاربرد آنها دستگاههای تصفیه آب خانگی برای حذف یا کاهـش مواد زائد آب آشامیدنی بکار میروند این مواد عمدتا عبارتند از الف) سختی آب ب) کلر و ترکیبات بیماریزای کلر ج) فلزات سنگین د) آلودگی های میکربی در زیر به بررسی این پارامترها و روشهای تصفیه آن ها می پردازیم

تصفیه آب

بررسی روش های تصفیه آب خانگی و کاربرد آنها دستگاههای تصفیه آب خانگی برای حذف یا کاهـش مواد زائد آب آشامیدنی بکار میروند. این مواد عمدتا عبارتند از : الف) سختی آب ب) کلر و ترکیبات بیماریزای کلر ج) فلزات سنگین د) آلودگی های میکربی در زیر به بررسی این پارامترها و روشهای تصفیه آن ها می پردازیم : 1)مواد زائد آب الف) سختی آب [1] املاح موجود در آب موجب بالا رفتن سختی آب می شوند تماس آب با ترکیبات آهکی موجود در زمین باعث ورود عوامل سختی در آب ها شده و معمولا آب های زیرزمینی از سختی زیادتری نسبت به آب های سطحی برخوردارند. سختی آب، عملا شاخص میزان فعل و انفعال آب با صابون است و برای شستشو با آب های سخت تر به صابون زیادتری نیاز است. سختی آب به مجموعه املاح کلسیم و منیزیم موجود در آب بر حسب میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم اطلاق میشود. طبقه بندی آب ها از نظر سختی بشرح زیر میباشد : ـ آب های سبک : 60-0 میلی گرم در لیتر ـآب های با سختی متوسط : 120-60 میلی گرم در لیتر ـ آب های سخت : 180-120 میلی گرم در لیتر ـ آب های خیلی سخت : بیشتر از 180 میلی گرم در لیتر ـ آب های سخت در درجه حرارت بالا در جداره کتری و دیگ های بخار رسوبات کربنات کلسیم ایجاد میکند. مطالعات اخیر نشان داده که مصرف آب های سخت تر بعلت وجود منیزیم و کلسیم مرگ های ناگهانی ناشی از امراض قلبی و عروقی را به شدت کاهش میدهد. در حال حاضر هیچگونه رابطه ای میان پیدایش سنگ کلیه و سختی آب گزارش نشده است. علاوه بر این وجود کلسیم و منیزیم در آبهای آشامیدنی سخت مانع جذب فلزات سنگین نظیر سرب، کادمیوم، روی و مس و رسوب آنها در استخوانها می شود. در عین حال در نقاطی از روسیه که از آب های نسبتا سخت استفاده می کنند به مواردی از پیدایش سنگ در مجاری ادرار برخورده اند. این موضوع تقریبا در آب های با سختی 500 میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم به اثبات رسیده است. از سوی دیگر در نقاطی که از آب های نرم تر استفاده می شود، به فشار خون، وجود چربی و کلسترول در خون برخورده اند که هر دوی این عوامل میتواند در مرگ های ناگهانی بسیار مؤثر باشد. به طور کلی میتوان گفت که در نقاطی که آب سخت مصرف می شود امراض قلبی کمتر از نقاطی است که ساکنین آنها آب های سبک تر مصرف می کنند. به علاوه بروز سکته های قلبی در نقاط با آب های سخت تر به مراتب کم تر از نقاط با آب های سبک تر است . ب) کلـر [2] برای میکرب زدایی، در تصفیه خانه های شهری کلر به آب افزوده میشود کلر و ترکیبات آن برای ضدعفونی آب آشامیدنی در تصفیه خانه ها به آب اضافه میگردد. در سالهای اخیر تحقیقات بعمل آمده نشان داده اند که مواد آلی موجود در آب با کلر ترکیب شده و ایجاد تری هالومتان ها، کلرات و سایر ترکیبات جانبی مضر و سمی می نمایند که باعث بروز انواع بیماریهای صعب العلاج در انسان میگردند. ج) فلزات سنگین [3] فلزات سنگین از طریق نفوذ پساب صنعتی در آب آشامیدنی به انسان منتقل میشود فلزات سنگین با توجه به توسعه شهرنشینی و صنایع که منجر به افزایش میزان فاضلاب و پساب تولید گردیده است، عمدتا از طریق دفع نادرست و غیربهداشتی فاضلاب شهری و پساب صنعتی وارد محیط زیست می گردد. مرگ و میرهای آبزیان در اثر تخلیه پساب های محتوی فلزات سنگین در دنیا و ایران بی سابقه نیست. سبزیجات اطراف تهران نیز که با فاضلاب آبیاری میشود از این آلودگی ها بی بهره نمیباشد. فلزات سنگین شامل سرب، جیوه، روی، نیکل، کرم، کادمیوم و غیره میباشد. وجود فلزات سنگین در غلظت بیش از استاندارد در آب شرب باعث عوارض مختلف نظیر مسمومیت، حساسیت شدید، ضایعات کروموزومی، عقب افتادگی ذهنی، فراموشی، پارکینسن، سنگ کلیه، نرمی استخوان و انواع سرطان منجمله سرطان پروستات میگردد. یکی از کارشناسان محیط زیست، آلودگی محیط مخصوصا آب با فلزات سنگین را بعنوان بزرگترین گناهی که بشر در طبیعت انجام میدهد ارزیابی نموده است.. د) میکرواورگانیزم های بیماری زا میکربها از طریق نفوذ فاضلاب انسانی در آب آشامیدنی به انسان منتقل می شوند امراض مختلفی بوسیله آب به انسان منتقل می شوند. از جمله این امراض می توان وبا، حصبه، اسهال میکربی و خونی، هپاتیت، سل، دیفتری، انگلهای خونی و کبدی را نام برد. عوامل بروز این بیماریها که شامل تک یاخته ها، ویروس ها، باکتری ها، کرم ها و انگلها می باشند، از طریق نفوذ فاضلاب در آب آشامیدنی به انسان منتقل می شود. بیماری های ناشی از آب آلوده سالانه نزدیک به یک میلیارد انسان را در روی کره زمین مبتلا می کند و باعث مرگ حدود 10 میلیون نفر می شود. 2) منشاء آب ? آب لـوله کشی آب تهران که از سدهای کرج، لار و لتیان تامین می گردد دارای کیفیت بالائی بوده و از

در این تحقیق بر روی تجزیه فوتوشیمیایی سولفانیلیک اسید در محلول‌های مائی کار شده است این ماده به مقادیر قابل توجهی در صنعت بکار رفته و درصدی از آن وارد پساب می‌شود یک واکنشگاه دو جداره همراه با جریان چرخشی و با تابش بدون واسطه نور فرا بنفش استفاده و اطلاعات تجربی پس از تنظیم pH و دمای محلول حاصل شده است پیشرفت واکنش با اندازه‌گیری غلظت توسط دستگاه

تجزیه فوتوشیمیایی محلول‎های محتوی سولفانیلیک اسید با استفاده از تابش مستقیم نور فرابنفش

چکیده

در این تحقیق بر روی تجزیه فوتوشیمیایی سولفانیلیک اسید در محلول‌های مائی کار شده است. این ماده به مقادیر قابل توجهی در صنعت بکار رفته و درصدی از آن وارد پساب می‌شود. یک واکنشگاه دو جداره همراه با جریان چرخشی و با تابش بدون واسطه نور فرا بنفش استفاده و اطلاعات تجربی پس از تنظیم pH و دمای محلول حاصل شده است. پیشرفت واکنش با اندازه‌گیری غلظت توسط دستگاه اسپکتروفوتومتر فرا بنفش- مرئی تعقیب گردیده و اثر زمان تابش نیز مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که در pH حدود 4 بیشترین میزان تجزیه حاصل می‌شود. این مقدار در حدود pH محلول بازای غلظت اولیه ppm 10 می‌باشد و یک زمان 30 دقیقه‌ای برای محو کامل این ماده کافی است. کاهش قابل ملاحظه معیار COD و محو نوار‎های مربوط به پیوندهای دو گانه کربن- کربن در طیف FT-IR موید آنست که معدنی شدن ماده آلی (تبدیل حلقه بنزنی به دی اکسید کربن و آب، تبدیل گروه سولفیت به سولفات و تبدیل گروه آمین به نیترات) انجام گرفته و این روش برای کاربرد صنعتی مفید است.

واژه‌های کلیدی: تجزیه فوتوشیمیایی، واکنشگاه با جریان چرخشی، سولفانیلیک اسید، COD

Photochemical Decomposition of Solutions Containing Sulfanilic Acid Using Direct UV Irradiation

J. Saen and A. Amisama

Department of Chemistry, University of Bu Ali, Hamadan

Abstract

This investigation is concerned with photochemical degradation of sulfanilic acid. This substance is largely used in textile and dye industries, a part of which is discharged in the wastewater. A jacketed circulating reactor, equipped with direct imposed irradiation has been designed and used in this work. The concentrations of substrate have been determined using an ultraviolet-visible spectrophotometer. The experimental data has been obtained for each run after adjustment of pH and temperature of operation. The irradiation time has also been controlled. There is an optimal pH≈4 (close to substrate concentration of 10 ppm) for which the maximum conversion is obtained. A 30 min irradiation time, for example, was sufficient for complete removal of substrate with 10 ppm initial concentration. The significant decrease of COD and the significant removal of the carbon – carbon double bonds observed in the FT-IR spectrum indicate that the degradation is consistent with mineralizing of the organic substrate (conversion of benzene ring to carbon dioxide and water, conversion of sulfite group to sulfate and conversion of amine group to nitrate). The method of degradation of sulfanilic acid could therefore have useful industrial applications.

 

Keywords: Photochemical decomposition, Circulating reactor, Sulfanilic acid, COD

مقدمه

تصفیه فوتوشیمیایی پسابها روشی موثر برای از بین بردن آلودگیهاست. به‎تازگی توجه ویژه‌ای به آلاینده‎های آروماتیک و آلیفاتیک محلول در پسابها معطوف شده است. در این رابطه، فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته (AOPs)، روش‌هایی برای تصفیه آب هستند که سبب معدنی شدن آلاینده‌های آلی بوسیله عوامل اکسید‎کننده قوی می‌گردند (1-3). یکی از سودمندترین این روشها که در تصفیه شیمیایی، آلودگی ثانوی ایجاد نمی‌کند، تابش نورفرا بنفش به محلول حاوی مواد آلاینده است. استفاده از اکسید کننده‌های موثری نظیر آب اکسیژنه و اوزون نیز در این فرآیند رایج بوده است، بعنوان مثال کاربرد این روش برای تصفیه پساب داروسازی و باستناد معیار COD، توسط هر دو فرآیند H₂O_{2/UV و O3/UV انجام شده است (4).}

سولفانیلیک اسید در تهیه رنگها، در صنایع رنگرزی و بعنوان یک ماده حد واسط در تهیه تعدادی از رنگهای آزو مصرف می‌شود. همچنین در تولید برخی آفت‌کشها و مواد ساختمانی نیز بکار می‌رود. این ماده بصورت پودر یا کریستال به رنگ سفید، زرد یا خاکستری مایل به سفید وجود دارد. فرمول ساختمانی سولفانیلیک اسید در شکل یک ارایه شده است. سولفانیلیک اسید در آب سرد، الکل و اتر به مقدار کم حل می‌شود. اما در آب گرم و اسید کلریدریک غلیظ محلول است. حلالیت این ماده در ‏‏آب سرد، یک گرم در هر 100 میلی لیتر آب است.

شکل1: فرمول گسترده سولفانیلیک اسید

سولفانیلیک اسید جزو ترکیبات نسبتاً خطرناک است و برای کار با آن احتیاط‎های لازم بکار می‌رود. استنشاق این ترکیب موجب تحریک و سوزش مجاری تنفسی و سپس سرفه و عطسه می‌شود. وجود این ماده در دستگاه گوارش، باعث تهوع و اختلال در کار معده می‌شود. میزان سمیت این ترکیب برابر LD_{50=12300 mg/kg است (5).}

این ماده دارای مقاومت زیاد زیست هضمی درون آب و زمین بوده و تاکنون مقاله‌ای در متون راجع به تجزیه فوتوشیمیایی این ترکیب, بروشی مشابه این کار گزارش نشده است.

در این کار جهت تحقیق در زمینه تجزیه فوتوشیمیایی این ماده, یک واکنشگاه دوجداره مجهز به جریان چرخشی (circulating stream) همراه با لامپ فرا بنفش بکار برده شده است. تابش نور فرا بنقش بدون واسطه به محلول انجام می‌شود. با استفاده از این واکنشگاه تاثیر غلظت اولیه، pH و دما مورد بررسی و تحلیل قرار می‌گیرند. نتایج آزمایشگاهی بوسیله داده‌های بدست آمده از طیف‌سنج فرابنفش- مرئی، اعمال روش استاندارد اندازه‌گیری مقدار اکسیژن مورد نیاز برای تجزیه مواد آلی (Chemical Oxygen Demand, COD) (6) و طیف مادون قرمز (FT-IR) حاصل شده است.

کارهای تجربی

الف- وسایل و مواد

واکنشگاه فوتوشیمیایی استفاده شده از جنس شیشه پیرکس و دوجداره می‌باشد. بدنه اصلی آن مخروطی شکل وعمودی است که دهانه پهن آن در بالا و دهانه باریک در پایین (محل ورود جریان چرخشی) قرار دارند. تمام محلول در معرض لامپ فرابنفش قرار گرفته بدون اینکه فضای مرده‎ای بوجود آید. در صورت استفاده از کاتالیزور، این واکنشگاه مشابه یک واکنشگاه فورانی (spouted reactor) (7) عمل می‎نماید که در آن قسمت اعظم ذرات جامد کاتالیزور در فضای واکنشگاه بطور معلق باقی می‎مانند.

گنجایش واکنشگاه بکار رفته در این کار حدود یک لیتر است. یک لامپ فرابنفش (از نوع جیوه با تابش در محدوده UV-A) طول موج با توان 400 وات به صورت عمودی در محلول داخل واکنشگاه قرار گرفته و از بالا توسط سیم و گیره نگهداری شده است. واکنشگاه مجهز به یک جریان چرخشی است که از بالای واکنشگاه درون یک مجرا خارج و به ورودی یک پمپ که جریان را به پایین واکنشگاه ارسال می‌کند، جاری می‌شود. جریان چرخشی موجب همزدن و یکنواخت شدن محیط گردیده و امکان تماس با لامپ را برای همه ذرات محلول فراهم می‌نماید. شدت جریان چرخشی با تنظیم یک شیر که در خروجی پمپ قرار دارد، تنظیم می‌گردد. بمنظور از بین بردن اثر غلظت اکسیژن در روند اکسیدآسیون، از یک پمپ هوا دهی استفاده شده است که جریان هوا را توسط لوله ای به قطر تقریبی 5 میلیمتر به قسمت پایین واکنشگاه و زیر لامپ هدایت می‌کند. تغییر در شدت جریان هوا در محدوده شرایط بکار موجب تغییر قابل ملاحظه‌ای در پیشرفت واکنش نشده است، لیکن قطع جریان هوا باعث کاهش در میزان پیشرفت واکنش می‌شود. از طرفی افزایش زیاد شدت جریان هوا باعث اغتشاش در هیدرودینامیک و حرکت محلول در واکنشگاه می‌شود. دلیل این امر افزایش مقدار هوا در محلول داخل واکنشگاه و در محیط پمپ و سپس دو فازی شدن سیال می‌شود. تاثیر افزایش اکسیژن در افزایش واکنش تجزیه فوتوشیمیایی در موارد مختلف از جمله تجزیه فوتوشیمیائی ماده 4-ترشیو اکتیل فنل در محلول آبی گزارش شده است (8). جداره دوم واکنشگاه محتوی آب جاری است که دمای محلول موجود در واکنشگاه را در مقدار مطلوب تنظیم می‌نماید.

سولفانیلیک اسید با خلوص بیش از 99 درصد محصول شرکت مرک برای تهیه محلول‌های مختلف بکار رفته است. جهت تنظیم pH از محلول‌های یک مولار اسید کلریدریک و سود سوزآور استفاده شده است.

روغن معدنی یا نفت که به انگلیسی آن را پترولیوم (Petroleum) و به فرانسه پترول (Petrol) می گویند از دو کلمه لاتین پتروس و اولئوم یعنی روغن سنگ ترکیب شده است در زبان اوستائی کلمه (نپتا) به معنی روغن معدنی است که کلدانیها و عربها آن را از فارسی گرفته و نفت خوانده اند ولی دوتن از مستشرقین غربی به نامهای پرفسورهرتزفلد(Hertz fled) وپرفسوربیلی(Bailey) معت

تاریخچه نفت:

روغن معدنی یا نفت که به انگلیسی آن را پترولیوم (Petroleum) و به فرانسه پترول (Petrol) می گویند. از دو کلمه لاتین پتروس و اولئوم یعنی روغن سنگ ترکیب شده است. در زبان اوستائی کلمه (نپتا) به معنی روغن معدنی است که کلدانیها و عربها آن را از فارسی گرفته و نفت خوانده اند ولی دوتن از مستشرقین غربی به نامهای پرفسورهرتزفلد(Hertz fled) وپرفسوربیلی(Bailey) معتقدند که کلمه نفت از فعل "ناب" فارسی به معنی ضد رطوبت گرفته شده است.

مواد نفتی از قدیم شناخته شده و از ابتدای شناسائی تا به امروز قدم به قدم براهمیت آن افزوده گردیده است. تاریخ هردوت که حدود 450 سال قبل از میلاد مسیح نوشته شده نشان می دهد که از نفت و مشتقات آن از چهار هزار سال پیش از میلاد مسیح استفاده می شده است و همچنین اسناد تاریخی گویای این واقعیت است که دو هزار سال پیش در اروپا بخصوص جزیره سیسیل مردم با نفتی که از سطح زمین بالا آمده و به صورت چشمه ای کوچک در می آمده آشنائی کامل داشته و از آن استفاده می کرده اند.

از اواسط قرن نوزدهم میلادی که اولین کاوشهای علمی برای دست یابی به نفت آغاز شد تا به امروز این ماده انرژی زا و سیال سرمنشاء دگرگونیهای بسیاری در زندگی بشر گردیده که همگی آنها قابل تعمق و بررسی می باشند.

نفت از یک طرف جهش برق آسای صنعت و تکنولوژی راموجب گردید و از طرف دیگرمحور بسیاری از برخوردها و تصادمات بین المللی و تصمیم گیریهای سیاسی قرار گرفت. سیاستمداران با توجه به نقش ارزنده نفت و نیاز مبرمی که به این ماده حیاتی دارند مهمترین نقشهای اقتصاری خود را بر پایه غارت و چپاول منابع کشورهای صاحب نفت قرار داده اند. آنها به خوبی می دانند که هر چه منابع نفتی دنیا را بیشتر در اختیار داشته باشند از یک طرف کشورهای محتاج به نفت را تحت سلطه خود داشته باشند از طرف دیگر صنایع سنگین شان را تغذیه کرده و به سرعت بازارهای جهانی را به خود اختصاص می دهند. بدین ترتیب به منابع نفتی کشورهای غیر صنعتی صاحب نفت توسط نفت خواران جهانی استثماری را جان بخشیده و جایگزین شیوه های قبلی زور گویان تاریخ گشته است.

..... و اما در ایران

در نگرشی به تاریخ تحولات نفتی در ایران می بینیم از زمانیکه در سال 1280 شمسی اولین امتیاز استخراج منابع نفتی توسط مظفرالدین شاه قاجار به یک انگلیسی بنام ویلیام دارسی داده شد نفت طلای سیاه بلای ایران و سرمنشاء تمامی نگون بختی ها گردید. از آن پس بود که نفت و مسائل مربوط به آن ترجیع بند کلیه تغییرات و نابسامانیها گردید.

براساس این قرارداد که مطالعه متونش چیزی جز لعن و نفرین بر جا نمی گذارد ویلیام دارسی انگلیسی متعهد گردید در مقابل بهره برداری از منابع نفتی جنوب ایران سالیانه فقط شانزده درصد به عنوان حق الامتیاز از منابع حاصله به دولت ایران بپردازند.تلاش دارسی پس از هفت سال بالاخره در سال 1287 در مسجد سلیمان به ثمر رسیده و چاهی که در این ناحیه حفر شده بود به نفت برخورد.

به دنبال این موفقیت ناگهان انگلیس روی کار آمده و بر امتیاز دارسی چیره شد و تمام امور را بدست گرفت بالاخره در سال 1330 بدنبال مبارزه ای سخت و طولانی و در اثر مجاهدتهای رهبران مذهبی و سیاسی وقت و حمایت بی دریغ مردم از آنان نفت ایران ملی شد.

کاشف نفت:

مصرف نفت در گذشته به علت عدم دسترسی به این ماده حیاتی اختصاص به یک نوع مصارف جزئی داشت یعنی در نقاطی که نفت به صورت خود جوش یا حفریت ابتدائی بدست می آمد در حد همان منطقه و در مصارفی کم اثر خلاصه می شد. اما با روی کار آمدن حفاری های علمی مصرف نفت بالا گرفت و با بالا رفتن مصرف ارزشهای

آن هم بیشتر شناخته شد.

بهمین خاطر اولین عملیات حفاری را که در سال 1859 صورت گرفت باید بعنوان نقطه عطف در تاریخ صنعت نفت بحساب آورد.

منشاء نفت و تشکیل مخازن نفتی:

می دانیم که سنگهای متشکله پوسته زمین را دو دسته بزرگ تشکیل می دهند.یکی از سنگهای آتش فشانی که به صورت گداخته ازاعماق زمین خارج شده و پس از سرد شدن به صورت فعلی باقی مانده و دیگری سنگهای رسوبی که توسط آب باران و جریان رودخانه ها به داخل دریاها رانده شده و طی سالهای زیاد طبقه طبقه روی هم انباشته و بر اثر فشار طبقات متراکم گشته اند. امروزه اکثر دانشمندان معتقدند که نفت باقیمانده حیوانات و نباتاتی است ذره بینی با اسم "پلانگتون" که اجساد آنها در لابلای رسوبات گفته شده باقیمانده و سپس بر اثر فشار و حرارت و فعل و انغعالات شیمیائی بصورت نفت تغییر یافته و میان خلل و فرج برخی از لایه های زمین محبوس مانده اند.

نفت خام از ترکیبات بیشمار هیدروژن و کربن بوجود آمده که معمولا" هیدروکربن نامیده می شود. در ترکیبات نفت خام مقادیر بسیار کمی از عناصر دیگر نیز وجود دارند که ناخالصی آنرا تشکیل می دهند.این هیدروکربورها بنابر نسبت ترکیب کربن و هیدروژن دارای خواص متفاوت بوده و از لحاظ رنگ و شکل,سبکی یا سنگینی با یکدیگر متفاوت هستند. بعضی خیلی سبک بوده به صورت گاز می باشند و برخی مایع و پاره ای کاملا" جامد هستند مانند آسفالت و قیر. بنابراین هیدروکربورها بر حسب شرایط اولیه در هر نقطه از زمین به صورتهای مختلفی یافت می شود. نفت خام که معمولا" مقداری آب شور و گاز بهمراه دارد در حفره های بسیار ریز قسمتهای مناسبی از قشر زمین که

اصطلاحا" آنها را تله های نفت گیر (Oil Traps) مینامند در طول سالیان دراز انبار شده

اند.

چگونگی تشکیل و منشاء بسیاری از مواد معدنی منجمله نفت بوسیله آزمایشهای شیمیایی و ذره بینی معلوم می گردد. مثلا" با آزمایش ذره بینی زغال سنگ و تحقیق در چگونگی تشکیل لایه های مجاور معدنی آن معلوم می شود که منشاء زغال سنگ درختهایی است که در سواحل دریاهای قدیم می روئیدند و سپس در زیر لایه های متعدد زمین مدفون گشته و پس از گذشت زمان بصورت رگه های زغال سنگ درآمده اند. اما طرز تشکیل نفت را نمی توان با آزمایشهای ذره بینی و یا آزمایش سنگی که در آن جمع شده معلوم ساخت زیرا نفت مایعی روان که از نقطه ای به نقطه دیگر جریان یافته و در نتیجه ممکن است در جایی غیر از محلی که بوجود آمده است جمع گردد.

نفت بصورت دریاچه یا رود در انبار زیرزمینی قرار نگرفته بلکه در بین قسمتی از منافذ ریز و خلل و فرج لایه های مخصوص زمین یافت می شود و بقیه فضای این خلل و فرج را آب گرفته است. لایه هایی که نفت در آن جا گرفته بیشتر سنگ های آهکی و منفذدار و متخلخل است.

در این لایه های منفذدار آب و نفت و گاز با هم جای گرفته اند, منتها به ترتیب وزن مخصوص آنها, آب که از همه سنگین تر است در زیر نفت و گاز در بالای آن.

هجرت نفت:

بطور کلی می توان نفت و گاز به صورت قطرات یا حبابهای بسیار کوچکی تشکیل یافته و قسمتی از خلل و فرج لایه ای که در آنجا بوجود آمده اشغال می کند. قسمت دیگر این خلل و فرج را معمولا" آب نمک دریا که در آنجاگیر افتاده است می گیرد. لایه های رسوبی را که قطرات نفت در آنجا بوجود می آید اصطلاحا" مادر سنگ یا لایه نفت زا می گویند. قطرات نفت به ندرت در همان محل و لایه ای که تشکیل یافته می مانند,بلکه براثر عواملی از آنجا حرکت کرده و در لایه دیگری بنام مخزن جمع می شوند این حرکت و تغییر محل را در اصطلاحا" هجرت نفت می گویند.

هجرت نفت شامل دو مرحله جداگانه است:

یک حرکت نفت آب و گاز از لایه اصلی یا مادر سنگ مخزن که آن را هجرت نخستین گویند و دیگر حرکت آن درون سنگ مخزن که در نتیجه جدا شدن گاز و نفت و آب و قرار گرفتن آنها بصورت وزن مخصوص صورت می گیرد, این را هجرت دوم می نامند. طی این مرحله است که در سنگهای مخصوصی بنام نفت گیر به دام می افتد و از همین جاست که نفت استخراج می شود. البته حرکت یا هجرت نفت به کندی صورت می پذیرد و سرعت آن معادل سی تا شصت سانتی متر در سال است و اینجا معلوم می گردد که میلیونها سال گذشته تا منابع امروزی نفت در اعماق زمین تشکیل یابد.

ترکیبات نفت خام:

قسمت اعظم نفت خام از هیدروکربنهایی تشکیل شده است که عموما" از مقادیر کمی اکسیژن،گوگرد،ازت،وانادیوم و غیره در آن یافت می شود. عملیات فیزیکی در پالایش نفت مانند تقطیر تابع خواص هیدروکربنهای موجود آن و عملیات شیمیایی مانند تصفیه و گوگرد،ازت و غیره می باشد.

انواع گوناگون هیدروکربنهای نفت خام را در سری های مختلف می توان طبقه بندی نمود که از آن جمله مهمترین آنها پارافین ها،نفتین ها،آروماتیک هاو الفین ها می باشند.

پارافین ها:

اتمهای کربن با اتصال به اتمهای هیدروژن در طول یک خط ساختمان زنجیری پارافینهای نرمال را تشکیل می دهند ساده ترین پارافین که هیدروکربنی بسیار سبک است متان(CH4) نام دارد. پارافین بعدی در این سری اتان (C2H6) می باشد. متان و اتان از آنجائیکه در شرایط معمولی مایع نمی شوند به گاز خشک معروفند. مولکولهای بعدی این سری پروپان(C3H8) و بوتان(C4H10) می باشد اگرچه در شرایط متعارفی بصورت گاز هستند ولی به راحتی مایع شده و در مخلوط های مناسب به عنوان گاز مایع مصرف می شوند. مولکول بعدی که اولین پارافین مایع در شرایط متعارفی است پنتان(C5H12) نام دارد. پارافینهای نرمال می توانند از متان شروع شده و به پلیمرهایی شامل هزاران کربن در طول یک زنجیر ساده خطی ختم می شوند.

ایزوپارافین ها(ISO-ParaffinS):

ایزومرهای پارافین های نرمال هستند که در آن هر اتم کربن می توانند به یک و یا چهار اتم کربن دیگر بپیوندد.در پارافین ها با افزایش اتمهای کربن نقطه جوش بالا می رود ولی عموما" در تعداد مساوی کربن ایزوپارافین نسبت به پارافینها دارای نقطه جوش و ذوب پائین تر و عدداکتان بالاتر هستند فرمول کلی پارافینها CnH2n+2 می باشند که در آن n برابر تعداد کربن است.

نفتین ها:

نفتین ها شکل دیگری از هیدروکربنهای پارافین هستند که تقریبا" در همه انواع نفت خام وجود دارند. در این سری کربنها با پیوند با هم تشکیل یک حلقه بسته می دهند به این دلیل گاهی هم آنها را سیکلوپارافین (Cyclo-Paraffin) می نامند. ساده ترین نوع اشباع شده این سری سیکلوپروپان می باشد که در آن سه اتم کربن و شش اتم هیدروژن تشکیل مثلث را داده اند.

رزین های تعویض یونی ذرات جامدی هستند که می توانند یون های نامطلوب در محلول را با همان مقدار اکی والان از یون مطلوب با بار الکتریکی مشابه جایگزین کنند در سال 1850 یک خاک شناس انگلیسی متوجه شد که محلول سولفات آمونیمی که به عنوان کود شیمیایی بکار می رود، در اثر عبور از لایه های ستونی از خاک، آمونیم خود را از دست می دهد بگونه ای که در محلول خروجی از

1- تاریخچه رزین های تعویض یونی

رزین های تعویض یونی ذرات جامدی هستند که می توانند یون های نامطلوب در محلول را با همان مقدار اکی والان از یون مطلوب با بار الکتریکی مشابه جایگزین کنند.

در سال 1850 یک خاک شناس انگلیسی متوجه شد که محلول سولفات آمونیمی که به عنوان کود شیمیایی بکار می رود، در اثر عبور از لایه های ستونی از خاک، آمونیم خود را از دست می دهد بگونه ای که در محلول خروجی از ستون خاک، سولفات کلسیم در محلول ظاهر می شود.

این یافته توسط دیگران پیگیری شد و متوجه شدند که سیلیکات آلومینیوم موجود در خاک قادر به تعویض یونی می باشد. این نتیجه گیری با تهیه ژل سیلیکات آلومینیوم از ترکیب محلول و سولفات آلومینیم و سیلیکات سدیم به اثبات رسید. بنابراین اولین رزین مصنوعی که ساخته شد سیلیکات آلومینیوم بود.

به رزین های معدنی، زئولیت می گویند و در طبیعت سنگهای یافت می شوند که می توانند کار زئولیت های سنتزی را انجام دهند. این مواد، یون های سختی آور آب ( کلسیم و منیزیم) را حذف می کردند و بجای آن یون سدیم آزاد می کردند از اینرو به زئولیت های سدیمی مشهور شدند که استفاده از آن در تصفیه آب مزایای زیادی داشت چون احتیاج به استفاده از مواد شیمیایی نبود و اثرات جانبی هم نداشتند. اما زئولیت های سدیمی دارای محدودیتهایی بودند. این زئولیت ها می توانستند فقط سدیم را جایگزین کلسیم و منیزیم محلول در آب نمایند و آنیونها بدون تغییر باقی می ماندند. از این رو آب تصفیه شده با زئولیت های سدیمی به همان اندازه آب خام، قلیاییت، سولفات، کلراید و سیلیکاتت دارند.

واضح است که چنین آبی برای صنایع مطلوب نیست. مثلاً بی کربنات سدیم محلول در آب می تواند مشکلاتی را در مراحل بعدی برای دیگ بخار بوجود آورد. زیرا در اثر حرارت به سود و گاز دی اکسید کربن تبدیل می شود. سود یکی از عوامل مهم در خوردگی موضعی در نیروگاههاست که بحث مفصل تر آن در مباحث آینده خواهد آمد. گاز دی اکسید کربن موجود در بخار آب در اثر میعان بخار به صورت اسید کرینیک در می اید که باعث خوردگی لوله های برگشتی می شود که بخار آب خروجی از توربین را به کندانسور (چگالنده) می برند.

یکی دیگر از اشکلات مهم استفاده از زئولیت ها ی سدیمی، عدم کاهش غلظت سیلیس در آب تصفیه شده می باشد که یکی از خطرناکترین ناخالصی های آب تغذیه دیگ بخار در فشارهای زیاد می باشد.

تحقیقات برای رفع عیوب زئولیت های سدیمی ادامه یافت تا آنکه در اواسط دهه 1930 در هلند زئولیت هایی ساخته شد که بجای سدیم فعال، هیدروژن فعال داشتند . این زئولیت ها که به تعویض کننده های کاتیونی هیدروژنی معروف شدند، می توانستند تمام نمکهای محلول در آب را به اسیدهای مربوط تبدیل کنند. بعنوان مثال بی کربناتهای کلسیم و منیزیم به اسید کربنیک تبدیل می شوند که اسید کربنیک بی دی اکسید کربن و آب تجزیه می شود.

دی اکسید کربن تولید شده را می توان توسط هوادهی یا هوازدایی از محیط حذف کرد. لذا با این روش تمام قلیاییت بی کربناتی حذف می شود. رزین های کاتیونی هیدروژنی جدید، سیلیس نداشته و علاوه بر این قادرند همزمان هم سختی آب را حذف کنند و هم قلیاییت آب را کاهش دهند.

آب خروجی از تعویض کننده کاتیونی هیدروژنی، اسیدی است و باید خنثی شود. این کار با اضافه کردن قلیا (‌باز) یا مخلوط کردن خروجی تعویض کننده کاتیونی هیدروژنی با خروجی تعویض کننده سدیمی (زئولیت ) امکان پذیر است.

تعویض کننده های کاتیونی هیدروژنی هم دارای محدودیت هایی هستند. هنوز آنیونها، مثل سولفات کلراید و سیلیکات حذف نمی شوند.

برای بهبود تکنولوژی تصفیه آب گام های اساسی در سال 1944 برداشته شد که باعث تولید رزین های تعویض یونی آنیونی شد. (3) رزین های کاتیونی هیدروژنی تمام کاتیونهای آب را حذف می کنند و رزین های آنیونی تمام آنیونهای آب از جمله سیلیس را حذف می نمایند. در نتیجه می توان با استفاده از هر دو نوع رزین، آب بدون یون تولید کرد. پیشرفت های بعدی که در دهه 1950 حاصل شد منجر به اختراع و تولید رزین های تعویض یونی ضعیف گردیدکه صرفه جویی قابل توجهی در مصرف مواد شیمیایی مورد نیاز برای احیاء رزین ها را باعث شد.

2- شیمی رزین ها

همانگونه که می دانید محلول های الکترولیت دارای یون های مثبت (‌کاتیون) و یونهای منفی (آنیون) هستند و از نظر بار الکتریکی خنثی هستند. یعنی مجموع آنیون ها و مجموع کاتیون ها از نظر بار الکتریکی با هم برابرند.

رزین های تعویض یونی شامل بار مثبت کاتیونی و بار منفی آنیونی می باشند به گونه ای که از نظر الکتریکی خنثی هستند. اما تعویض کننده ها با محلول های الکترولیت این تفاوت را داند که فقط یکی از دو یون، متحرک و قابل تعویض است. بعنوان مثال یک تعویض کننده کاتیونی سولفونیک دارای نقاط آنیونی غیر متحرکی است که شامل رادیکال های آنیونی می باشد که کاتیون های متحرکی مثل H+ یا Na+ می توانند به آن متصل باشند. این کاتیون های متحرک می توانند در یک واکنش تعویض یونی شرکت کنند و به همین صورت یک تعویض کنده آنیونی دارای نقاط کاتیونی غیر متحرکی است که آنیون های متحرکی مثل هیدروکسیل یا کلراید می توانند به آن متصل باشند.