<
X
تبلیغات
پیکوفایل
سه‌شنبه 30 مهر‌ماه سال 1387 @ 22:59

ترکیبات شیمیایی انگور

ترکیبات شیمیایی

 

کلیه قسمت های درخت انگور قابل استفاده دارویی است . بنابراین هر قسمت را جداگانه بررسی می کنیم .

1. برگ مو: دارای ساکارز ، لوولز Levulose ، اینوزیت Inosite ، مواد نشاسته ای و تعدادی اسیدهای آلی است .

2. دم خوشه انگور : دارای تانن ، مواد رزینی ، تارتارات پتاسیم و اسید های آلی است .

3. غوره ک میوه سبز رنگ و نارس انگور است که دارای طعم ترش می باشد . غوره دارای اسیدهای آلی مانند اسید مالیک ، اسید فرمیک ، اسید سوکسینیک Succinique Acid ، اسید اگزالیک ، اسید گلوکولیک Glucolique Acid و قند می باشد .

4. انگور رسیده : در صد گرم حبه انگور مواد زیر موجود است :

آب                                  75 گرم

پروتئین                            1/3  گرم

مواد قندی                       20 گرم

کلسیم                           12 میلی گرم

فسفر                           0/4 میلی گرم

آهن                             0/4  میلی گرم

سدیم                          3 میلی گرم

پتاسیم                        175 میلی گرم

ویتامین آ                      100 گرم

ویتامین ب 1                 0/05 میلی گرم

ویتامین ب 2                  0/03 میلی گرم

ویتامین ب 3                 0/3 میلی گرم

ویتامین ث                    4 میلی گرم

5. پوست انگور دارای تانن ، تارتارات پتاسیم ، اسید های آزاد و مواد معدنی می باشد .

6. هسته انگور : در هسته انگور مقدری روغن و تانن موجود است . روغن هسته انگور Grape seed oil برنگ زرد مایل به سبز است . این روغن فاقد بو و دارای طعمی مطبوع می باشد . روغن هسته دارای تری گلیسیرید ، اسید اولئیک ، اسید پالمتیک ، اسید لینولئیک ، اسید استئاریک و اسید آراشیک می باشد . 

با تشکر از نویسندگان محترم وبلاگ کیمیاگران

سه‌شنبه 30 مهر‌ماه سال 1387 @ 11:28

زباله های هسته ای مهم ترین خطر...



تصویر
زباله‌های هسته‌ای ، مشکل بزرگ محیط زیست

مقدمه 

راکتورهای هسته‌ای زباله‌های رادیواکتیوی تولید می‌کنند که از خود ، ذرات آلفا ، بتا و اشعه گاما متصاعد می‌کند. ذرات آلفا را می‌توان بوسیله یک صفحه کاغذ و یا چند سانتی‌متر هوا و ذرات بتا را می‌توان بوسیله فلز نازک و یا چند متر هوا متوقف کرد. در حالی‌که اشعه‌های گاما بوسیله چندین سانتی‌متر سرب و یا حتی سپر سنگی اضافه متوقف می‌شوند، چون ذرات آلفا از همه بزگترند، بیشترین آسیب را می‌رسانند. امّا اشعه گاما بیشترین نفوذ را دارد.

معمولا زباله‌ها را برحسب منشآ آنها دسته‌بندی می‌کنند و عبارتند از گازها ، محلولهای رقیق و جامدات. گرچه زباله‌های هسته‌ای غیر نظامی در مقایسه با دیگر زباله‌های هسته‌ای حجم بسیار کمتری دارد، اما ایزوتوپهایی
مانند Sr__ است که در ساختمان ماده به جای کلسیم می‌نشیند و ضایعات ناشی از تشعشع را در یک نطقه متمر کز می‌کند . نیم عمر بسیاری از این ایزوتوپهای زباله‌های هسته‌ای آنچنان طولانی است که باید برای هزاران سال عایق‌سازی شود تا در اثر واپاشی هسته‌ای به سطح ایمنی قابل قبولی برسد.

عایق‌سازی زباله‌های هسته‌ای

بطور کلی ، مشکل عایق‌سازی زباله‌های هسته‌ای را در دو پرسش می‌توان خلاصه کرد: اول بهترین شکل زباله‌ها چیست و دوم اینکه در کجا باید آنها را نگهداری کرد؟ ابتدا تصور بر آن بود که از راه باز فرآوری سوخت مصرف شده می‌توان پلوتونیوم را استحصال کرد و در راکتورهای مولد مورد استفاده قرار داد و اینکه بدین ترتیب تمام زباله‌ها باید به صورت محلول در آورده شود تا موجب تسهیل باز فرآوری شود.

بدلیل نگرانی‌هایی که در مورد سمّی بودن و ایمنی پلوتونیوم در امریکا وجود داشت، برنامه بازیابی سوختهای هسته‌ای در ایالات متحده در سال 1972، باطل شد و راکتورهای نیروگاه‌های برق این کشور از این ماده بهره‌مند نشد. در بهترین حالت ، منطق این تصمیم‌گیری سئوال‌برانگیز است. پلوتونیوم از کادمیوم ، سرب و یا آرسنیک که با واپاشی هسته‌ای از بین نمی‌رود، کمتر سمی است. حداکثر خطر پلوتونیوم زمانی است که بوسیله انسان استشمام شود که بدین ترتیب ذرات آلفا به بافت‌های ریه‌ها صدمه زده ، ممکن است باعث سرطان شود.

افزون برآن ،همانگونه که زباله‌های راکتورهای تجاری در اغلب کشورهای اروپایی بازیابی می‌شود، حجم زیادی از پلوتونیوم موجود در زباله هسته‌ای دفاعی ایالات متحده نیز بازیابی می‌شود. با این وجود ، هنوز در ایالات متحده و کانادا ، سوخت مصرف شده راکتورهای تجاری را عمدتا" در مخازن آب در محل راکتورها نگهداری کرده ، منتظر تصمیم‌گیری در خصوص شکل و محل نهایی دفع آنها هستند. ارسال سوخت هسته‌ای بازیابی شده غنی از پلوتونیوم از فرانسه به ژاپن درسال 1992، بانگرانی‌های زیاد عموم همراه شد.
<>تصویر

شکل دفع زباله‌های هسته‌ای

شکل دفع زباله‌هایی با سطح بالای تشعشع ، تقریبا" بطور یقین نوعی جامد خواهد بود؛ زیرا هم فشرده‌تر است و هم اینکه ایزوتوپها را از آبکره و زیست کره جدا نگه می‌دارد. روش مهر و موم کردن زباله‌ها در محفظه‌ای از سیمان ، شیشه ، سرامیک و یا سنگ و یا کانی مصنوعی ساخته شده ، بیشترین توجه را به خود جلب کرده است.

در سیستم‌های دفع زباله فرانسه از شیشه ای از جنس سیلیکات استفاده می‌کنند. سوئدی‌ها برخی از زباله‌های هسته‌ای خود را در بشکه‌های مسی نگهداری می‌کنند، زیرا مصنوعات باستان شناسی که از
مس آزاد ساخته شده است، هزاران سال است که سالم مانده‌اند، هر چند نگرانی‌هایی ابراز گردیده است مبنی بر آنکه ممکن است برای جوامعی که دستشان از منابع معدنی تهی است، مس هدف جذابی باشد.

محل دفع زباله‌های هسته‌ای

محل دفع زبالهای هسته‌ای ، سالهای متمادی مورد مطالعه قرار گرفته است و توجه کلی از از دفع کمتر محتمل آنها در اقیانوس و یا در زیر کلاهکهای یخ قطبی به این سو جلب شد که بایستی زباله‌ها را دوباره در سنگهایی قرار دهیم که از آنجا امده‌اند. محلهای سنگی دفع زباله‌ها مناسب است، زیرا شانس بهتری دارد که هزاران سال دست نخورده باقی بماند و فرصت لازم برای عایق‌سازی زباله‌ها و در نتیجه واپاشی هسته‌ای آنها به سطح تشعشع قابل قبول را فراهم اورد.

<>تصویر

این گونه انبارهای سنگی باید از تخلخل و تراوایی ناچیزی برخوردار بوده ، به دور از زمین‌لرزه و یا حوادث طبیعی دیگر باشد. این مطالعات انجام شده بر روی ذخیره اورانیوم اکلو در گابن ، گویای آن است که این محل برای چنین کاری مناسب است. نسبت (U (235 در مقداری از اورانیوم کان‌سار اکلو ، بسیار کمتر از میزان آن در اورانیوم معمولی است و میزان آن در اورانیوم معمولی است و دلیل آن ظاهرا" این است که درحدود 2میلیارد سال پیش هنگامی که هنوز در عمق زیادی قرار داشته ، واکنشهای طبیعی شکافت روی داده و U 235 را به‌مصرف رسانده است.
این مسئله موجب تشکیل یک آزمایشگاه طبیعی برای مطالعه واکنشهای فراورده‌های حاصل از شکاف هسته‌ای در سنگ شده است. گرچه نمی‌توان اکلو را کاملا با راکتورهای تجاری مقایسه کرد، اما بر اساس داده‌های بدست آمده ، فراورده‌های غیر گازی شکافت در آن بر روی سطح کانی‌ها رسیده ، سایر کانی‌های سنگین اطراف جذب شده ، فاصله زیادی را از منبع خود نمی‌پیمایند و این نتیجه برای تبدیل کردن آن به یک محفظه سنگی زباله‌های هسته‌ای دلگرم کننده است.  
منبع
سه‌شنبه 30 مهر‌ماه سال 1387 @ 07:36

کروماتوگرافی ستونی

کروماتوگرافی ستونی

در کروماتوگرافی ستونی جسم بین فازهاى مایع و جامد پخش میشود. فاز ساکن جسم جامدی است و این جسم اجزای مایعی را که از آن میگذرد به طور انتخابی در سطح خود جذب میکند و آنها را جدا میکند. اثرهایی که باعث جذب سطحی میشوند همان اثرهایی هستند که موجب جذب در مولکولها میشوند. این اثرها عبارتند از: جاذبه الکترواستاتیکی، ایجاد کمپلکس، پیوند هیدروژنی، نیروی واندروالس و غیره.

برای جدا کردن یک مخلوط با کروماتوگرافی ستونی، ستون را با جسم جامد فعالی (فاز ساکن) مانند آلومینا یا سیلیکاژل پر میکنند و کمی از نمونه مایع را روی آن میگذارند. نمونه ابتدا در بالای ستون جذب میشود. سپس حلال استخراج کننده ای را در داخل ستون جریان میدهند. این فاز مایع متحرک، اجزای مخلوط را با خود میبرد. ولی به علت نیروی جاذبه انتخابی فاز جامد، اجزای مربوط میتوانند با سرعتهای مختلفی به طرف پایین ستون حرکت کنند. ترکیبی که با نیروی کمتری جذب فاز ساکن شود سریعتر خارج میشود زیرا که درصد مولکولی آن در فاز متحرک از ترکیبی که با نیروی زیادتری جذب فاز ساکن میشود بیشتر است.

اجزای تفکیک شده را میتوان مجددا به دو روش به دست آورد:

1) مواد جامد ستون را میتوان خارج کرد و قسمتی از آنرا که حاوی باند مورد نظر است برید و با حلال مناسب استخراج کرد.

2) چون باندها با زمانهای مختلفی خارج میشوند میتوان آنقدر حلال را از ستون عبور داد تا باندها از انتهای آن خارج شوند و در ظرف جداگانه ای بریزند.

معمولا روش دوم کاربرد بیشتری دارد.

در مورد اجسام رنگین میتوان باندهایی را که به طرف پایین ستون می آیند مستقیما مشاهده کرد.

 اما در مورد اجسام بیرنگ نمیتوان تغییرات را مستقیما مشاهده کرد. با این حال بسیاری از اجسام در هنگام تابش نور ماورای بنفش فلوئورسانس پیدا میکنند و در چنین مواردی از این خاصیت جهت مشاهده باندها استفاده میشود. معمولا برای پی بردن به جریان عمل کروماتوگرافی ستونی حجمهای کوچک و ثابتی (مثلا 25 میلی لیتر) از محلول استخراج شده را جمع آوری میکنند. سپس حلال آنها را تبخیر میکنند تا ببینند جسمی در آنها وجود دارد یا خیر. گرچه ممکن است یک جسم در چند ظرف پخش شود، ولی اگر حجم هر جزء نسبتا کم گرفته شود (مثلا کمتر از 10% حجم ستون) معمولا باندهای مختلف در ظروف مختلف جمع آوری میشوند. روش دیگری که برای پی بردن به وضع تفکیک مناسب است آن است که محلول استخراج شده در فاصله زمانی مختلف با کروماتوگرافی لایه نازک مورد بررسی قرار گیرد.

تعدادی از جاذبهای جامدی که عموما مصرف میشوند عبارتند از: آلومینا، سیلیکاژل، فلورسین، زغال چوب، منیزیم اکسید، کلسیم کربنات، نشاسته و شکر. معمولا شیمیدانهای آلی از آلومینا، سیلیکاژل و فلورسین بیشتر استفاده میکنند.

آلومینا (Al2O3) ترکیب قطبی بسیار فعالی است که قدرت جذب زیادی دارد و به سه صورت موجود است: خنثی، شسته شده با اسید و شسته شده با باز. آلومینای بازی برای ترکیبهای اسیدی و آلومینای اسیدی برای ترکیبهای بازی قدرت تفکیک خوبی نشان میدهد. در ترکیبهایی که به شرایط اسیدی و بازی حساسیت دارند و واکنش شیمیایی دارند باید از آلومینای خنثی استفاده کرد. آلومینا با قطبیت زیادی که دارد ترکیبهای قطبی را به شدت جذب میکند و در نتیجه ممکن است استخراج آنها از ستون را مشکل کند. فعالیت (قدرت جذب) آلومینا را میتوان با افزایش کمی آب کاهش داد، درجه فعالیت آلومینا با درصد وزنی آب موجود مشخص میشود. سیلیکاژل و فلورسین هم قطبی هستند ولی قطبیت آنها از آلومینا کمتر است.

برای اینکه جاذبهای جامد نیروی موثر تری داشته باشند، باید اندازه ذرات آنها یکنواخت و سطح مخصوص آنها زیاد باشد. چنین سطحی باعث تسریع تعادل جسم در دو فاز میشود. این حالت در ایجاد باندهای باریک اهمیت دارد.

در تعیین شرایط یک تجربه کروماتوگرافی باید به ماهیت فاز مایع (حلال) مصرفی توجه کرد. حلال نیز میتواند در جسم جامد جذب شود و به این وسیله برای جذب مواضع جذبی که در سطح جامد وجود دارند، با جسم حل شده رقابت کند. چنانچه حلال قطبی تر باشد و شدیدتر از اجزای مخلوط جذب شود، تقریبا تمام اجزاء در فاز مایع متحرک باقی میمانند و تفکیکی که در ضمن تجربه صورت میگیرد ناچیز خواهد بود. در نتیجه برای این که تفکیک خوب انجام شود باید قطبیت حلال استخراجی به طور قابل ملاحظه ای کمتر از اجزای مخلوط باشد. به علاوه باید اجزای مخلوط در حلال حل شوند، زیرا در غیر این صورت اجزا به طور دایم در فاز ساکن ستون جذب میشوند و در آن باقی میمانند. قدرت استخراجی حلالهای مختلف (یعنی توانایی آنها در انتقال یک جسم معین به پایین ستون) بترتیب زیر از بالا به پایین زیاد میشود:

هگزان

کربن تترا کلرید

تولوئن

بنزن

دی کلرومتان

کلروفرم

اتیل اتر

اتیل استات

استون

پروپانول

اتانول

متانول

آب

در یک کروماتوگرافی ستونی ساده نمونه را در بالای ستون میگذارند و در طول تفکیک از حلال واحدی استفاده میکنند. بهترین حلال انتخابی، حلالی است که بیشترین فاصله را در باندها ایجاد کند. چون احتمالا بهترین حلال در اثر تجربه بدست می آید، گاهی راحتتر است که در انتخاب حلال برای کروماتوگرافی ستونی از روش کروماتوگرافی لایه نازک استفاده شود. تعداد زیادی از تجربه های کروماتوگرافی لایه نازک را میتوان با استفاده از حلالهای مختلف، در زمان نسبتا کوتاهی انجام داد. معمولا بهترین حلال یا مخلوط حلالی که به این روش به دست می آید برای کروماتوگرافی ستونی مناسب است.

معمولا از روشی که به استخراج تدریجی (یا جزء به جزء) معروف است استفاده میشود. در این روش برای ظهور کروماتوگرام از یک سری حلالهایی استفاده میکنند که قطبیت آنها مرتبا رو به افزایش میرود. در شروع با یک حلال غیر قطبی (معمولا هگزان) ممکن است یک باند به طرف پایین ستون حرکت کند و از آن خارج شود و در این حال باندهای دیگر در نزدیکی ابتدای ستون باقی بمانند. سپس حلالی که قطبیت آن اندکی بیشتر است به کار میبرند. در حالت ایده آل باید یک باند دیگر خارج شود و در این حال بقیه باندها در عقب آن باقی بمانند. چنانچه قطبیت حلال یکباره زیاد بالا رود، ممکن است تمام باندهایی که باقی مانده اند یکباره از ستون خارج شوند. بنابر این باید در هر مرحله قطبیت حلال به مقدار کم و با قاعده معینی افزایش یابد. بهترین راه انجام این کار آن است که از حلالهای مخلوط استفاده شود و تعویض کامل حلال چندان مناسب نسیت.

طریقه پر کردن ستون بسیار اهمیت دارد زیرا ستونی که خوب پر نشود اجزاء را هم خوب تفکیک نمیکند. جسم پرشده باید همگن باشد و در آن هوای محبوس یا حباب بخار وجود نداشته باشد.

آماده سازی ستون کروماتوگرافی

یک بورت 50 میلی لیتری را در حالت عمودی به گیره ای ببندید. شیر بورت باید بسته و چرب نشده باشد. بورت را با اتر نفت (60-30 درجه ) تا نزدیکی درجه 40 میلی لیتری آن پر کنید و به کمک یک لوله شیشه ای طویل کمی پشم شیشه را به انتهای بورت فرو برید. درون بروت به حدی شن بریزید تا ارتفاع 1 سانتی متری بالای پشم شیشه را بپوشاند. پس از خروج کامل حبابهای درون شن، در حالی که به آرامی به دیواره بورت ضربه میزنید 15 گرم آلومینا را به داخل لوله بریزید. هنگام پایین رفتن آلومینا ستون را تکان دهید. این اعمال به پر شدن یکنواخت ستون کمک میکنند. جدار داخلی بورت را که آلومینا به آن چسبیده با اتر نفت اضافی بشویید. برای محافظت از آلومینای پر شده یک لایه 1 سانتی متری شن در بالای ستون قرار دهید. شیر بورت را باز کنید و بگذارید تا حلال خارج شود و درست به بالای لایه شن بالایی برسد. حال ستون برای قرار دادن نمونه مخلوط مورد تفکیک آماده است. 

 منبع

سه‌شنبه 30 مهر‌ماه سال 1387 @ 07:23

کروژن چیست

کروژن چیست

کروژنها مواد آلی رسوبی شکننده‌ای هستند که در حلالهای مواد آلی غیرمحلول هستند و دارای ساختمان پلیمری می‌باشند. مواد آلی شکننده‌ای که در حلالهای آلی محلول باشند، بیتومن نامیده می‌شوند. ولی کروژنها را می‌توان توسط اسیدهایی مانند HCL و HF از سنگهای رسوبی باز پس گرفت. همچنین ممکن است توسط روش دانسیته و استفاده از مایعات سنگین بتوان کروژن را جد اساخت. چون کروژن نسبت به کانیهای دیگر سبک بوده و وزن مخصوص کمتری دارد.

روشهای مطالعه کروژن
تمرکز کروژن بوجود آمده را می‌توان با میکروسکوپهای با نور عبوری یا انعکاسی مورد بررسی قرار داد و هویت بیولوژیکی و منشا و نحوه بوجود آمدن اولیه آنها را مطالعه نمود. همچنین با استفاده از میکروسکوپهای با نور ماورای بنفش و مشاهده کردن رنگهای فلورسانس ، اجزا اصلی تشکیل دهنده کروژنها را مشخص ساخت و از اسپکتروسکوپهای مادون قرمز نیز جهت بررسی ترکیب شیمیایی و ساختمانی کروژنها کمک گرفت.

تجزیه کروژن
مولکولهای بزرگ و پیچیده کروژن به سختی قابل تجزیه بوده ولی در اثرحرارت دادن در اتمسفر به ذرات کوچکتری شکسته می‌شوند که بعدا آنها را می‌توان توسط دستگاههای کروماتوگرافی گازی و اسپکترومترهای جرمی تجزیه نمود.

ادامه مطلب ...
دوشنبه 29 مهر‌ماه سال 1387 @ 11:12

تاریخچه ی اختراع کبریت

روزگاران گذشته برای افروختن آتش از سنگ آتشزنه (چخماق) استفاده می کردند. در برخی مناطق نیز با سایش طنابی کنفی بر روی قطعه چوبی خشک آن را به آتش می کشیدند. امروزه هیچکدام از این روش ها به کار برده نمی شود . اغلب مردم با کبریت یا فندک اتش روشن می کنند. کبریت، وسیله ای ساده برای روشن کردن آتش است. البته در بسیاری از واکنش های شیمیایی ، گرما و آتش تولید می شود، اما کبریت اختراعی نسبتا جدید است. داستان اختراع کبریت چنان پیچیده و پردردسر بوده است که اگر روزی، تمدن بشری به پایان برسد و شما بر روی زمینی سرد و یخبندان قرار بگیرید مایل به تکرار این اختراع نخواهید بود! امروزه، مواد مصرفی در ساخت کبریت عموماً مطمئن و ایمن هستند اما در گذشته چنین نبوده است

.

در سال 1669 ، کیمیاگری از شهر هامبورگ به نام«هنیگ براند» مشهور به دکتر «توتونیکوس» ، ضمن تلاش برای تبدیل فلزات دیگر به طلا، موفق به کشف فسفر سفید شد. این کشف را می توان سرآغاز اختراع کبریت دانست. روش براند برای تهیه فسفر سفید به این صورت بود که از تبخیر مقدار زیادی ادرار، جسمی خمیری به دست آورد که در اثر حرارت دادن آن با ذغال و هدایت بخار حاصل به داخل یک حباب وارونه شده در آب، ماده ای سفید و مومی شکل به دست آورد که در تاریکی می درخشید. به این ترتیب عنصر فسفر کشف شد. البته در آن زمان تعداد عناصر شمیایی شناخته شده بسیار کم بود و به طلا، نقره، مس، جیوه، آهن، سرب و چند عنصر دیگر محدود می شد.براند سعی کرد فرایند تهیه فسفر را به صورت یک راز نزد خود نگهدارد، اما بعدها کشف خود را به یک کیمیاگر آلمانی به نام «کرافت» فروخت. کرافت با تهیه مقداری فسفر سفید راهی شهرهای مختلف اروپا شد تا درخشندگی و نور افشانی این ماده را به نمایش بگذارد. سرانجام، راز تهیه فسفر سفید از ادرار برملا شد. دشواری این روش «کانکل» و «بویل» را بر آن داشت تا در سال 1678 روش کارآمدتری برای تهیه فسفر از سدیم فسفیت پیدا کنند. رابرت بویل ورقی از کاغذ را به فسفر سفید آغشته کرد و قطعه چوبی آغشته به گوگرد را روی آن کشید. در اثر سایش آتش پدید آمد و کاغذ مشتعل شد. در آن روزگار، تهیه فسفر کاری سخت بود به همین دلیل کشف بویل در حد یک کنجکاوی باقی ماند. روش بویل برای تهیه و خالص سازی فسفر، به مراتب بهتر از روش براند بود.در سال 1826 «جان والکر» قطعه چوبی را برای هم زدن مخلوطی از آنتیموان سولفیت، پتاسیم کلرات، صمغ و نشاسته به کار برده بود. او مشاهده کرد چوب آغشته شده به این مواد، پس ازخشک شدن، در اثر مالش آتش می گیرد. به این ترتیب ، او برای نخستین بار کبریت مالشی را کشف کرد. والکر کشف خود را به مردم نشان داد ولی آن را به ثبت نرساند.

شخصی به نام «ساموئل جونز» که نمایش آتش گرفتن کبریت جان والکر را مشاهده کرده بود، اقدام به تولید و فروش نوعی کبریت به نام «لوسیفرس» در ایالت های جنوبی و غربی آمریکا کرد. اشتعال این کبریت ها با انفجار همراه بود گاهی اوقات جرقه های تا فاصله نسبتاً دور پرتاب می کردند و بوی شدید موادآتش بازی می دادند. در سال 1830 «چارلز سائوریا» فرمول کبریت را با استفاده از فسفر سفید تغییر داد و به این ترتیب بوی شدید آن از بین رفت. اما خود فسفر ماده ای سمی و خطرناک بود. بسیاری از مردم دچار نوعی بیماری به نام «فاسی جو» می شدند. کارگران کارخانه فسفر سازی نیز در معرض بیماری استخوان قرار می گرفتند. یک قوطی از این کبریت ها برای کشتن یک انسان کافی بود! بالا خره ، در سال 1892 «جاشیوا پوسی» کبریت بغلی را اختراع کرد که در آن، سطح مالش چوب کبریت ها در قسمت داخلی و در مجاورت سر چوب کبریت ها قرار داشت. در اثر وارد آمدن فشار بر بسته کبریت، امکان اشتعال همزمان تمام چوب کبریت ها وجود داشت. شرکت کبریت سازی «دیاموند» اختراع پوسی را خرید و سطح مالش کبریت ها را به قسمت بیرونی بسته منتقل کرد. در سال 1910 به علت فشار های اجتماعی برای ممنوع ساختن کبریت های فسفر سفید، شرکت دیاموند اختراعی برای ساخت کبریت های غیر رسمی به ثبت رساند که در آن، از نوعی فسفر سولفید استفاده شده بود . در همین زمان، کنگره آمریکا مالیاتی سنگین بر کبریت های فسفر سفید وضع کرد. در روزگار ما، فندک های گازی که با گاز بوتان پر می شوند، در بخش وسیعی از جهان جای کبریت را گرفته اند. اما کبریت هنوز ساخته می شود. به عنوان نمونه شرکت کبریت سازی دیاموند سالانه بیش از 12 میلیارد قوطی کبریت می سازد

مرجع

دوشنبه 29 مهر‌ماه سال 1387 @ 07:51

ارائه نظر

با سلام به عزیزان بازدید کننده، خواهشمند است با نظرات 

 

 سازنده خود ما را یاری فرمایید. 

 

با تشکر - احمد دیانت.

دوشنبه 29 مهر‌ماه سال 1387 @ 07:43

پلیمرهای تراکمی:پلی استرها وپلی آمیدها

تمام الیاف، پلیمرهایی از یک نوع یا بیشترمی باشند. به عنوان مثال پنبه سلولز است و سلولز یک پلیمر طبیعی گلوکز می باشد. ابریشم و پنبه پلیمرهایی طبیعی آمیواسیدها هستند. هدف اولیه مخترعین و کارآفرین ها، تولید الیاف از سایر پلیمرهای طبیعی بوده آن ها ابتدا سعی کردند الیاف کوتاه سلولز بدست آمده از چوب را به روش شیمیایی طوری اصلاح کنند که بتوانند شبیه پنبه و ابریشم عمل کنند. این کوشش ها موفقیت آمیز بود و الیاف حاصل از سلولز اصلاح شده، با نام عمومی ریون، از اواخر قرن نوزدهم به وسیله انواع تکنیک ها تولید شدند.

دومین روش شامل سنتز مستقیم پلیمرها به وسیله پیوند مولکول های مناسب و کوچک به یکدیگر، برای تشکیل یک زنجیر طویل می باشد. در سال 1938شرکت ای. آی. دو پونت دِنمورس توسعه نایلون، اولین پلیمر سنتزی رشته ای را اعلام کرد. شخصی که بر کوشش های دوپونت نظارت می کرد والاس اچ کاروتر بود، او عقیده داشت که می تواند با ساخت یک زنجیر پلیمر که مشابه ابریشم ، پیوندهای آمیدی داشته باشد خصوصیات ابریشم را تولید کند. پیوندهای آمیدی مورد نیاز به وسیله حرارت دادن یک کربوکسیلیک اسید با یک دی آمین تشکیل می شوند. هگزان دی اوئیک اسید( آدیپیک اسید) و 6،1 – هگزان دی آمین ( هگزا متیلن دی آمین) با هم واکنش داده و نمکی به وجود می آورند که در اثر حرارت یک پلی آمید به نام نایلون 66 تولید می کند. پیوند های آمیدی به وسیله یک واکنش تراکمی حاصل شده، و نایلون 66 مثالی از یک پلیمر تراکمی است.  

لطفا به ادامه مطلب مراجعه فرمایید

ادامه مطلب ...
یکشنبه 28 مهر‌ماه سال 1387 @ 10:02

Chemistry in Polymer and Material

  

لطفا به این لینک مراجعه فرمایید

یکشنبه 28 مهر‌ماه سال 1387 @ 07:23

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

                                                                

 

 

شنبه 27 مهر‌ماه سال 1387 @ 10:21

پیوند هیدروژنی و نقش آن در زندگی

پیوند هیدروژنی و نقش آن در زندگی

وقتی اتم هیدروژن به دو یا چند اتم دیگر پیوند شده باشد، یک پیوند هیدروژنی وجود دارد. این تعریف اشاره بر این دارد که پیوند هیدروژنی نمی‌تواند یک پیوند کووالانسی عادی باشد.


وقتی اتم هیدروژن به دو یا چند اتم دیگر پیوند شده باشد، یک پیوند هیدروژنی وجود دارد. این تعریف اشاره بر این دارد که پیوند هیدروژنی نمی‌تواند یک پیوند کووالانسی عادی باشد، زیرا اتم هیدروژن تنها یک اوربیتال (۱S) در سطح انرژی به قدر کافی پایین دارد که درگیر تشکیل پیوند کووالانسی شود.
● جاذبه بین مولکولی و پیوند هیدروژنی
جاذبه بین مولکولی در برخی از ترکیبات هیدروژن‌دار بطور غیر عادی قوی است. این جاذبه در ترکیباتی مشاهده می‌شود که در آنها بین هیدروژن و عناصری که اندازه کوچک و الکترونگاتیوی زیاد دارند، پیوند هیدروژنی وجود دارد. در این ترکیبات ، اتم عنصر الکترونگاتیو چنان جاذبه شدیدی بر الکترونهای پیوندی اعمال می‌کند که در نتیجه آن ، هیدروژن دارای بار مثبت قابل ملاحظه +&#۹۴۸; می‌گردد.
هیدروژن در این حالت ، تقریبا به صورت یک پروتون بی‌حفاظ است، زیرا این عنصر فاقد الکترون پوششی است. اتم هیدروژن یک مولکول و زوج الکترون غیر مشترک مولکول دیگر ، متقابلا همدیگر را جذب می‌کنند و پیوندی تشکیل می‌شود که به پیوند هیدروژنی مرسوم است. هر اتم هیدروژن قادر است تنها یک پیوند هیدروژنی تشکیل دهد.
● نقطه جوش و پیوند هیدروژنی
ترکیباتی که پیوند هیدروژنی دارند، خواص غیر عادی از خود نشان می‌دهند. تغییرات نقاط جوش در مجموعه ترکیبات SnH۴ , GeH۴ , SiH۴ , CH۴ مطابق روال پیش بینی شده برای ترکیبات است نیروهای بین مولکولی آنها منحصر به نبروهای لاندن است. نقطه جوش در این مجموعه با افزایش اندازه مولکولی ، زیاد می‌شود. ترکیبات هیدروژنی عناصر گروه چهار اصلی ، مولکولهای ناقطبی هستند. اتم مرکزی هر مولکول فاقد زوج الکترون غیر مشترک است. در گروههای پنج ، شش و هفت اصلی نیروهای دو قطبی - دوقطبی به نیروهای لاندن در چسباندن مولکولها به یکدیگر کمک می‌کند. ولی نقطه جوش نخستین عنصر هر مجموعه (NH۳,H۲O , HF) بطور غیر عادی بالاتر از نقاط جوش سایر اعضای آن مجموعه است. پیوند هیدروژنی در هر یک از این سه ترکیب ، جدا شدن مولکولها را از مایع مشکلتر می‌کند.
● سایر خواص غیر عادی مربوط به پیوند هیدروژنی
ترکیباتی که مولکولهای آنها از طریق پیوند هیدروژنی به همدیگر پیوسته‌اند، علاوه بر دارا بودن نقاط جوش بالا ، بطور غیرعادی در دمای بالا ذوب می‌شوند و آنتالپی تبخیر ، آنتالپی ذوب و گرانروی آنها زیاد است.
● شروط تشکیل پیوند هیدروژنی قوی
مولکولی که پروتون را برای تشکیل پیوند هیدروژنی در اختیار می‌گذارد (مولکول پروتون دهنده) باید چنان قطبیتی داشته باشد که بار +&#۹۴۸; اتم هیدروژن نسبتا زیاد باشد. افزایش قدرت پیوند هیدروژنی به ترتیب N-H.....N<O_H_O
اتم مولکول پروتون گیرنده که زوج الکترون لازم برای تشکیل پیوند هیدروژنی را در اختیار می‌گذارد، باید نسبتا کوچک باشد. پیوند هیدروژنی واقعا موثر یا قوی فقط در ترکیبات فلوئور ، اکسیژن و نیتروژن تشکیل می‌شوند. ترکیبات کلر پیوند هیدروژنی ضعیف تشکیل می‌دهند و این خصلت ، با توجه به تغییر جزئی نقطه جوش HCl پیداست. الکترونگاتیوی کلر تقریبا با نیتروژن برابر است. ولی چون اتم کلر بزرگتر از اتم نیتروژن است، پراکندگی ابر الکترونی در اتم کلر بیش از اتم نیتروژن می‌باشد
● مقایسه پیوند هیدروژنی در آب و هیدروژن فلوئورید
تاثیر پیوند هیدروژنی به نقطه جوش آب بیش از هیدروژن فلوئورید است. اگر چه قدرت پیوند O−H…O در حدود ۲.۳ قدرت پیوند F_H…F است، ولی تاثیر فوق مشاهده می‌شود. بطور متوسط ، تعداد پیوندهای هیدروژنی به ازای هر مولکول در H۲O دو برابر آن در HF است. اتم اکسیژن در هر مولکول آب ، با دو اتم هیدروژن پیوند دارد و دارای دو زوج الکترون آزاد غیر مشترک است. اتم فلوئور در مولکول هیدروژن فلوئورید ، سه زوج الکترون آزاد دارد که می‌توانند با اتمهای هیدروژن پیوند تشکیل دهند ولی فقط دارای یک اتم هیدروژن است که می‌تواند با ان پیوند هیدروژنی تشکیل دهد.
● پیوند هیدروژنی و بلور یخ
پیوند هیدروژنی در آب به مقدار خیلی زیاد بر روی سایر خواص آن نیز تاثیر می‌گذارد. آرایش چهار وجهی اتمهای هیدروژن و زوج الکترونهای غیر مشترک اکسیژن در آب ، سبب می‌شوند که پیوندهای هیدروژنی بلور یخ دارای چنین آرایشی باشد و منبع به ساختار گشوده بلور یخ می‌شوند. به همین علت چگالی یخ نسبتا کم است. در نقطه انجماد آب ، مولکولها به هم نزدیکترند و به همین علت و بطور غیر متعارف چگالی آب بیشتر از چگالی یخ است. باید توجه داشت که مولکولهای H۲O در حالت مایع توسط پیوندهای هیدروژنی به هم پیوسته‌اند ولی میزان این پیوستگی و استحکام آن در حالت مایع کمتر از جامد (یخ) است.
● پیوند هیدروژنی و انحلال پذیری ترکیبات مختلف
با توجه به پیوند هیدروژنی می‌توان انحلال پذیری غیر منتظره برخی ترکیبات حاوی اکسیژن ، نیتروژن و فلوئور را در برخی حلالهای هیدروژن‌دار بویژه آب ، توجیه کرد. مثلا آمونیاک (NH۳) و متانول (CH۳OH) با تشکیل پیوندهای هیدروژنی در آب حل می‌شوند. علاوه بر این ، برخی آنیونهای اکسیژن‌دار (مانند یون سولفات ، ۴۲+SO) ، با تشکیل پیوند هیدروژنی در آب حل می‌شوند.
● نقش پیوند هیدروژنی در سیستمهای زنده
پیوند هیدروژنی در تعیین ساختار و خواص مولکولهای سیستمهای زنده نقش اساسی دارد. اجزای مارپیچ آلفا در ساختار پروتئینها و اجزای مارپیچ دوگانه در ساختمان DNA توسط پیوند هیدروژنی به هم می‌پیوندند تشکیل و گسسته شدن پیوندهای هیدروژنی در تقسیم یاخته و سنتز پروتئینهای آن دارای اهمیت اساسی است.
● کشش سطحی
حتما تاکنون ایستادن حشرات را در سطح آب رودخانه‌ها دیده‌اید. علت این امر و پیوند هیدروژنی بین مولکولهای آب سطح رودخانه و ایجاد کشش سطحی و در نتیجه یک لایه به هم پیوسته و تور مانند در سطح آب است که وزن پاهای نازک حشرات را می‌تواند تحمل کند. 

نویسنده: جناب آقای رضا موسوی ( با تشکر از ایشان به خاطر ارسال این مطلب)

شنبه 27 مهر‌ماه سال 1387 @ 07:50

هیدروکربنها

ساختار متان

 

هر یک از چهار اتم هیدروژن بوسیله پیوند کووالانسی ، یعنی با یک جفت الکترون اشتراکی به اتم کربن متصل شده است. وقتی کربن به چهار اتم دیگر متصل باشد، اوربیتالهای پیوندی آن (اوربیتالهای sp3 که از اختلاط یک اوربیتال s و سه اوربیتال p تشکیل شده‌اند) ، به سوی گوشه‌های چهار وجهی جهت گیری کرده‌اند.

این آرایش چهار وجهی ، آرایشی است که به اوربیتالها اجازه می‌دهد تا سر حد امکان از یکدیگر فاصله بگیرند. برای اینکه همپوشانی این اوربیتالها با اوربیتال کروی اتم هیدروژن به گونه ای موثر صورت پذیرد و در نتیجه ، پیوند محکم‌تری تشکیل شود، هر هسته هیدروژن باید در یک گوشه این چهار وجهی قرار بگیرد.

ساختار چهار وجهی متان بوسیله پراش الکترونی که آرایش اتمها را در این نوع مولکولهای ساده به روشنی نشان می‌دهد، تایید شده است. بعد شواهدی که شیمیدانها را خیلی پیش از پیدایش مکانیک کوانتومی REDIRECT (نام صفحه) یا پراش الکترونی d ، به پذیرش این ساختار چهار وجهی رهنمون شد، بررسی خواهیم کرد.

ما به طور معمول ، متان را با یک خط کوتاه برای نمایش هر جفت الکترون مشترک بین کربن و هیدروژن نشان خواهیم داد. برای آنکه توجه خود را بر روی الکترونها بطور انفرادی متمرکز کنیم، گاهی ممکن است یک جفت الکترون را بوسیله یک جفت نقطه نشان دهیم. سرانجام ، وقتی بخواهیم شکل واقعی مولکول را نمایش دهیم، از فرمولهای سه بعدی استفاده می‌کنیم.
برای دریافت اطلاعات بیشتر به ادامه مطلب مراجعه فرمایید

ادامه مطلب ...
پنج‌شنبه 25 مهر‌ماه سال 1387 @ 14:47

معرفی روش های جدید حفاظت از خوردگی کف مخازن نفت و مایعات گازی

خوردگی کف مخازن را می توان با به کارگیری همزمان حفاظت کاتدی و ممانعت کننده خوردگی از نوع فاز بخار و یا تنها با به کارگیری وی سی آی (VCI) تحت کنترل قرار داد.

خوردگی کف مخازن نفتی یکی از مشکلات مهم ذخیره سازی نفت خام و مایعات گازی است. نشست مخازن بزرگ نفتی موجب آلودگی آب های زیرزمینی و وارد آمدن خسارت های جبران ناپذیر به محیط زیست می شود. در گذشته کف مخازن (قسمت بیرونی مخزن که با زمین در ارتباط است) با به کارگیری حفاظت کاتدی نتوانسته است به طور کامل مانع از نشت و جلوگیری از خوردگی کف مخازن ذخیره نفت شود.

در این مقاله دلایل ناتوانی سیستم حفاظت کاتدی در جلوگیری از خوردگی کف مخازن نفتی و آخرین روشهای مورد استفاده برای حفاظت کف مخازن بررسی می شود.

به کارگیری سیستم حفاظت کاتدی، بازدارنده های خوردگی از نوع فاز بخار و به کارگیری همزمان حفاظت کاتدی و بازدارنده های خوردگی فاز بخار از جمله روش های حفاظت از خوردگی کف مخازن است.

مشکلات روش های حفاظت کاتدی:
نتایج تجربی نشان می دهد سیستم حفاظت کاتدی به تنهایی قادر به حفاظت خوردگی کف مخازن نیست و در موارد متعدد دچار نشت شده است. این درحالی است که کف مخازن در پتانسیل حفاظت کاتدی قرار دارد.

یکی از روش های توزیع مناسب پتانسیل حفاظت کاتدی در کف مخازن به کارگیری بستر آندی است. به گونه ای که موجب توزیع پتانسیل حفاظت کاتدی در کف مخازن شود که شامل، به کارگیری آندهای کم عمق در اطراف مخزن، آندهای افقی و سیمی در زیر کف مخزن است.

در روش اول به علت تخلیه جریان حفاظت کاتدی در لایه سطحی زمین، باعث افزایش ضریب حفاظتی (Over protection) در خطوط لوله مدفون در خاک و مجاور مخازن می شود، بنابراین از این روش نمی توان در پالایشگاه ها استفاده کرد. در روش دوم آندهای سیمی به صورت مارپیچ در فونداسیون کف مخزن قرار می گیرد و این روش برای مخازن موجود قابل استفاده نیست.

یکی دیگر از روش های توزیع پتانسیل حفاظت کاتدی در کف مخزن عایق سازی الکتریکی هر یک از مخازن از یکدیگر است. در این روش هر یک از مخازن توسط فلنچ عایقی به همراه مقاومت الکتریکی از یکدیگر جدا می شوند.

به کارگیری پوشش در کف مخزن ها نیز یکی دیگر از روش هایی است که در توزیع حفاظت کاتدی در کف مخزن استفاده می شود. به دلیل مشکلات اجرایی اعمال پوشش بر روی ورق فولادی کف مخازن نفتی و گازی امکان پذیز نمی باشد. حرارت ناشی از جوشکاری صفحات کف مخزن، باعث از بین رفتن پوشش آنها می شود، در نتیجه پوشش مناسبی برای حفاظت از این نواحی نیست.

بنابراین به جای پوشش دادن ورق فولادی کف مخزن، محل نصب مخزن به خوبی پوشش داده می شود و اطراف مخزن را به خوبی آب بند می کنند. پوشش مزبور چسبندگی به کف مخزن ندارد، در چنین شرایطی این پوشش در حکم سپر برای جریان حفاظت کاتدی عمل می کند و اگر به دلایلی الکترولیک به ناحیه بین پوشش و کف مخزن نفوذ کند، حفاظت کاتدی قادر به مقابله با خوردگی آن نخواهد بود.

به دلیل آن که پوشش مزبور حالت سپر الکتریکی دارد، اندازه گیری پتانسیل کف مخزن چنین حالتی را نشان نمی دهد و  کف مخزن در محدوده پتانسیل حفاظت کاتدی قرار دارد ولی خوردگی در کف آن اتفاق می افتد.

از طرف دیگر اگر کف مخزن مستقیما بر روی فونداسیون بتنی قرار گیرد، کلیه نواحی کف مخزن قادر به ایجاد ارتباط الکتریکی مناسب با فونداسیون بتنی نخواهد بود و بنابراین حفاظت کاتدی نمی تواند به خوبی کف مخزن را تحت حفاظت خود قرار دهد.

نتایج تجربی موجود نشان می دهد مخازن نفتی با وجود حفاظت کاتدی کف آنها دچار خوردگی می شود و نشت مواد نفتی به آبهای زیر زمینی موجب ایجاد خسارت های زیادی به آب های زیر زمینی شده است.

روش های جدید حفاظت خوردگی کف مخازن
امروزه می توان خوردگی کف مخازن را با به کارگیری همزمان حفاظت کاتدی و ممانعت کننده خوردگی از نوع فاز بخار و یا تنها با به کارگیری وی سی آی (VCI) تحت کنترل قرار داد.

مواد وی سی آی، ممانعت کننده فاز بخار، می توانند در محیط بسته سطح فلز را در برابر عوامل خورنده مثل آب، بخار، کلریدها، سولفید هیدروژن و مواد خورنده دیگر در محیط های صنعتی حفاظت کنند.

فشار بخار مواد مذکور کم است، بنابراین در فشار اتمسفر و دمای محیط بخار می شوند. در محیط بسته بخارهای ایجاد شده بر روی سطح میعان کرده و توسط مولکول های سطح قطعات جذب شده و منجر به توقف یا تاخیر در انجام واکنش های خوردگی می شوند. روش مذکور به عنوان یکی از روش های استاندارد محافظت کف مخازن نفتی مطرح شده است.

روش دیگر تزریق مداوم وی سی آی از طریق شبکه ای از لوله های سوراخ دار است. این لوله ها در زیر مخزن و در داخل فندانسیون بتنی کف قرار می گیرند. مواد بازدارنده خوردگی از طریق لوله های مزبور در کف مخزن تزریق می شود. بدیت ترتیب با توزیع وی سی آی در کف مخزن، از خوردگی آن جلوگیری می شود.

برای جلوگیری از ایجاد جرقه در نتیجه تمرکز الکتریسیته ساکن، باید مقاومت سطح پوشش درونی مخزن کمتر از ۱۰۸ اهم باشد.

سیستم های پوشش دهنده درون مخازن ذخیره نفت:
جهت دیواره و کف از پوشش اپوکسی فنولیک با هاردنر آمین و با خاصیت آنتی استاتیک استفاده شود. که این پوشش به دلیل ایجاد کراس لینک (Cross-linK) بالا، منجر به ایجاد پوشش سخت و مقاوم خواهد شد.

روش دیگر استفاده از پوشش پلی اورتان با خاصیت آنتی استاتیک که برای دیواره مخازن استفاده می شود. چنانچه کف مخزن توسط کامپوزیت کلاس اپاکسی (Glass-Epoxy) یا کلاس پلی استر (Glass-Polyester) روکش شده است، لازم است ژل کت سطحی آن دارای خاصیت آنتی استاتیک باشد.

مقاومت پوشش ها در حدود ۱۰ اهم است و چنین مقاومتی تنها مانع از بروز جرقه توسط انباشته شدن الکتریسیته ساکن می شود و از لحاظ الکتریکی چنین موادی تقریبا در ردیف مواد نیمه رسانا قرار دارند.

آندهای فدا شونده که در داخل مخازن به کار می روند علاوه بر جلوگیری از خوردگی، عامل تخلیه بارهای الکتریسته ساکن نیز محسوب می شود.

به طور کلی مخازن نفتی زیادی در کشور دچار نشت شده است. این موضوع ضررهای اقتصادی جبران ناپذیری به محیط زیست وارد کرده است. با توجه به اهمیت بالای حفظ محیط زیست و نیز جلوگیری از هدر رفتن نفت خام و مایعات گازی لازم است روش های جدید مقابله با خوردگی کف مخازن نفتی مورد توجه قرار گیرد. 

منبع

چهارشنبه 24 مهر‌ماه سال 1387 @ 10:34

کاربرد فناوری نانو در پاکسازی محیط‌زیست

  

یکی از مهم‌ترین کاربردهای فناوری نانو در محیط‌زیست، تصفیه آلاینده‌های آب‌های زیرزمینی با نانوذرات nZVIا1 است که بازده قابل توجهی دارد، اما نامشخص بودن خصوصیات اساسی این فناوری، مشکلاتی در ارتباط با استفاده بهینه و یا ارزیابی خطرات آن از لحاظ انسانی و اکولوژیکی به وجود آورده است.
در این مقاله به سه مورد اساسی که باعث سوء تفاهم در مورد این فناوری می‌شود، اشاره می‌شود:
1. nZVIهایی که در تصفیه آب‌های زیرزمینی به کار می‌روند، بسیار بزرگتر از ذراتی هستند که تأثیرات حقیقی در اندازه نانو را نشان می‌دهند.
2. واکنش‌پذیری بالای این ذرات عمدتاً حاصل سطح ویژه بالای آنهاست.
3. تحرک nZVI تقریباً در تمامی شرایط، کمتر از چندمتر است. لذا استفاده از آن در تصفیه به حداقل می‌رسد.
هنوز سؤالات زیادی در مورد این فناوری وجود دارد، مثلاً اینکه چگونه nZVI به سرعت جابه‌جا خواهد شد؟ این جابه‌جایی به سمت چه محصولاتی است؟ آیا این مواد در محیط‌زیست قابل تشخیص هستند؟ و اینکه چگونه تغییرات سطح nZVI باعث تغییر طول عمر و تأثیر آن روی تصفیه خواهد شد؟
کاربردهای نویدبخش فناوری نانو در محیط‌زیست بسیار زیاد است. این مطلب در «پیشرفت محیط‌زیستی» به عنوان یکی از هشت زمینه پیشرو فناوری نانو که از جانب NNI تعیین شده، منعکس شده است. در واقع، تقریباً تمام برنامه‌های NNI (پدیده‌های بنیادی، مواد، روش‌ها، اندازه‌گیری و غیره) جنبه‌های محیطی دارند. نگرانی‌های زیست محیطی تقریبا در تمام 11 سازمان حاضر در برنامه NNI قابل مشاهده است.
بیشتر کاربردهای زیست محیطی فناوری نانو در سه مقوله جای می‌گیرند که عبارتند از:
1. محصولات بی‌خطر برای محیط‌زیست یا محصولات با قابلیت تحمل بالا، مثلاً شیمی سبز
2. تصفیه موادی که به ذرات خطرناک آلوده شده‌اند
3. حسگرهایی برای ذرات محیطی
با اینکه معمولاً این سه مقوله در زمره مواد شیمیایی یا مواد نانوبیولوژیکی تلقی می‌شوند، باید توجه کرد که این موارد می‌توانند در خصوص عوامل میکروبی و مواد زیست‌محیطی نیز کاربرد داشته باشند. فناوری نانو، نقش مهمی در بهبود روش‌های کشف و پاکسازی عوامل زیست محیطی مضر دارد.
دو فناوری متعارف تصفیه که در فناوری نانو نیز از آنها استفاده می‌شود، عبارتند از: جاذبه و واکنش درجا و غیردرجا. در فناوری تصفیه جاذبه‌ای به کمک فرایند جداسازی، آلاینده‌ها و بویژه فلزات، را جدا می‌کنند؛ در حالی که فناوری واکنشی باعث تجزیه آلاینده‌ها می‌شود. گاهی اوقات تمام روش‌ها به سمت تولید محصولات کم‌ضررتر است، مثلاً در مواردی که آلاینده‌ها آلی باشند محصولاتی مثل CO2 و O H2 تولید می‌شود.
در فناوری درجا، پاکسازی آلودگی در محل آلودگی صورت می‌گیرد؛ در حالی که در فناوری غیردرجا، عملیات پاکسازی پس از انتقال مواد آلوده‌کننده به مکان مطمئن، انجام می‌شود. مثلاً، آب‌های زیرزمینی آلوده به سطح زمین پمپ شده و پاکسازی آنها در راکتورهای واقع در سطح زمین انجام می‌شود.

فناوری نانو غیردرجا
مثالی برجسته از فناوری نانو برای تصفیه آلاینده‌ها از طریق جذب سطحی، تک لایه‌های خودآرا روی پایه میان‌حفره‌ای یا SAMMS است. SAMMS از طریق خودآرایی یک لایه از عوامل سطحی فعال شده بر روی پایه‌های سرامیکی میان حفره‌ای به وجود می‌آید که باعث ایجاد موادی با سطح ویژه بسیار بالا (تقریباً 1000m2/g) می‌شود. خصوصیات جذبی این مواد را به‌گونه‌ای می‌توان تنظیم کرد که آلاینده‌های خاص نظیر: جیوه، کرومات، آرسنات، پرتکنتات، و سلنیت را جذب کند.
پلیمرهای درخت‌سانی، نوع دیگری از مواد نانوساختار هستند که از پتانسیل تصفیه آلاینده‌ها برخوردارند. نمونه‌های جدید این روش، شامل اولترافیلتراسیون بهبود یافته با درخت‌سان‌ها به منظور حذف Cu ا+2 از آب و حذف آلاینده‌های Pbا+2 از خاک است. این دو نوع نانوساختار جاذب که در فرایندهای غیردرجا استفاده می‌شوند، می‌توانند مواد پرخطر را با غلظت بالای در سطح خود جمع کنند.
تجزیه آلاینده‌ها به کمک فناوری نانو بر خلاف تصفیه از طریق جذب، مختص آلاینده‌های آلی است. روش رایج، تصفیه آلاینده‌های آلی فوتواکسیداسیون2 به وسیله کاتالیزورهای نیمه‌رسانا (مثل TiOا2) است. قابلیت فوتوکاتالیست‌های کوانتومی (اندازه ذره تقریباً 10 نانومتر) مدت‌هاست که در تجزیه آلاینده‌ها شناخته شده است.
در هر حال، همان‌طور که هنگام توضیح فناوری‌های جاذب گفته شد، فوتواکسیداسیون به وسیله نیمه‌هادی‌های نانوساختار، روشی غیردرجاست. زیرا به نور نیاز دارد و باید در یک راکتور طراحی شده برای این کار، انجام شود.

فناوری نانو درجاتجزیه درجای آلاینده‌ها بر دیگر روش‌ها ارجحیت دارد زیرا از نظر اقتصادی مقرون به صرفه‌تر است. تصفیه درجا، مستلزم تداخل آلاینده‌ها با عملیات پاکسازی است و این امر، مانع اصلی در توسعه و بسط این نوع فناوری‌هاست.
امکان تزریق نانوذرات (واکنشی و جذبی) در محیط‌های متخلخل آلوده نظیر خاک‌ها، رسوبات و محیط‌های آبی، باعث شده است تا این روش از پتانسیل بالایی برخوردار باشد. در این روش یکی از دو امکان زیر باید وجود داشته باشد:
1. ایجاد نواحی واکنشی درجا با نانوذراتی که تقریباً بی‌حرکت هستند
2. ایجاد توده نانوذرات واکنشی که به سمت مناطق آلوده حرکت می‌کنند؛ البته به شرطی که این نانوذرات به اندازه کافی متحرک باشند (شکل 1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل 1: سه روش کاربرد ذرات Fe برای تصفیه آب‌های زیرزمینی:
a) یک سر واکنشی نفوذپذیر مرسوم که از Fe گرانولی با اندازه میلی‌متری ساخته شده است
b) یک ناحیه پاکسازی واکنشی که به وسیله تزریق پی‌درپی نانوذرات Fe، شکل گرفته است.
c) پاکسازی آلاینده‌های فاز مایع بدون آب (DNAPL) به وسیله تزریق نانوذرات متحرک


در بخش‌های b و c، نانوذرات با نقاط سیاه و نواحی تحت تأثیر آنان با رنگ روشن معین شده‌اند.
در شکل b، فرض این است که نانوذرات در محیط‌های متخلخل، تحرک اندکی دارند، در حالی که در شکل c، نانوذرات به منظور تحرک بیشتر، تغییر و بهبود یافته‌اند.
توجه کنید که واکنش، تنها زمانی رخ می‌دهد که آلاینده‌ها به صورت محلول در آب‌های زیرزمینی بوده و یا مثل DNAPL به سطوح Fe متصل باشند.
تشریح بیشتر تحرک در جای نانوذرات، درک این مطلب را آسان می‌سازد زیرا تحرک در جای نانوذرات، معمولاً باعث ایجاد سوء تفاهم در فهم مطلب می‌شود.
گرچه در تصفیه درجا، از نانوذرات گوناگونی نظیر دوقطبی غیریونی، پلی‌یورتان و یا فلزات نجیبی روی پایه آلومینا استفاده می‌شود، اما تا به حال بیشترین توجه به نانوذرات حاوی nZVI معطوف شده است. تمایل به استفاده از nZVI برای تصفیه، باعث بهبود شیمی تصفیه و یا گزینه‌های توسعه آن شده است. این امر منجر به انتقال بسیار سریع این فناوری از مرحله آزمایشگاهی به مرحله نیمه صنعتی شده است. کاربردهای تجاری nZVI در تصفیه، به سرعت رایج شده و بازارهای رقابتی شدیدی در زمینه مواد حاوی nZVI و تأمین‌کنندگان خدمات آن به وجود آورده است.
در مورد اصول اساسی فناوری تصفیه مبتنی‌بر nZVI و کاربردهای آن در محیط‌زیست، تصورات نادرستی وجود دارد. گرچه این مطالب بسیار به هم وابسته‌اند، ولی ما می‌توانیم آنها را در سه گروه تقسیم کنیم: ریخت‌شناسی ذره، واکنش‌پذیری و تحرک.
در ادامه، نکات کلیدی سه دسته بالا را توضیح می‌دهیم تا بتوانیم به یک جمع‌بندی در مورد این فناوری دست یابیم و از این طریق به پیشرفت‌های زیست محیطی فناوری کمک کنیم.

ویژگی‌های نانوذراتریخت‌شناسی
تعریف‌های گوناگونی در مورد اندازه نانو ارائه شده است، اما باید به این نظریه اشاره کرد که اندازه نانو محدوده‌ای از اندازه مولکول‌ها و مواد است که ذرات در این محدوده، خواص بی‌همانند یا به‌طور کیفی، متفاوت با ذرات بزرگ‌تر از خود دارند.
بیشتر نمونه‌های دارای این خواص، اندازه‌ای در محدوده کوچک‌تر از 10 نانومتر دارند زیرا در این محدوده، اندازه ذرات به اندازه آنها در شرایط مولکولی پایدار نزدیک‌تر است.
یکی از این مثال‌ها، محدوده کوانتومی است و به این علت به وجود می‌آید که با کاهش اندازه ذرات، باند گپ3 افزایش یافته، باعث به وجود آمدن برخی ویژگی‌های مفید در فوتوکاتالیست‌های نیمه هادی می‌شود که در بخش فناوری‌های غیردرجا توضیح داده است.
خصوصیات دیگری که در اندازه‌های زیر 10 نانومتر تغییر می‌کنند، سطح ویژه است که در شکل (2) نشان داده شده است.

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل 2: سطح ویژه با این فرض که ذرات به صورت کرومی با ذره براوردی از قطر زیاد دایره‌ای هندسی و چگالی 7.6g/cm3 هستند (بر پایه میانگین چگالی‌های FeO وO4 Fe3 خالص).


از نظر کیفی، عوامل دیگری را نیز می‌توان یافت که در تعیین این خصوصیات دخالت دارند، مثل نسبت اتم‌های سطحی به اتم‌های توده و قسمتی از حجم ذره که شامل ضخامت محدود لایه سطحی است (حجم سطحی).
آماده‌سازی nZVI برای استفاده در کاربردهای تصفیه‌ای، به‌طور معمول در این محدوده- بین چند 10 تا چند 100 نانومتر- انجام می‌شود. علاوه‌بر این، ذرات nZVI حتی تحت شرایط آزمایشگاهی هم تمایل دارند که به هم بپیوندند و متراکم شوند و در نتیجه مجموعه‌هایی تولید می‌شود که اندازه آنها ممکن است نزدیک چند میکرون شود. یعنی nZVI و مواد مرتبط با آن که در کاربردهای تصفیه محیط‌زیست استفاده می‌شوند، خصوصیات فوق‌العاده مورد انتظار برای نانوذرات حقیقی را از خود نشان نخواهند داد و اغلب همانند کلوئیدهای محیط‌زیست رفتار خواهند کرد.

واکنش‌پذیری
واکنش‌پذیری زیاد نانوذرات می‌تواند حاصل سطح ویژه بالای نانوذرات، چگالی بیشتر نواحی واکنش‌پذیر روی سطوح ذره و یا افزایش واکنش‌پذیری این نواحی بر روی سطح باشد.
این عوامل، مجموع سه نتیجه واضح و کارا را در مورد nZVI در پی داشته است:
1. تجزیه آلاینده‌هایی که واکنش چندانی با ذرات بزرگ‌تر نمی‌دهند، مانند پلی‌فنیل‌های کلرینه شده
2. تجزیه بسیار سریع‌تر آلاینده‌هایی که پیش از این با سرعت‌های مناسبی با ذرات بزرگ‌تر واکنش نشان می‌دادند، مانند اتیلن‌های کلرینه شده
3. دسترسی به محصولات مطلوب‌تر با تجزیه آلاینده‌هایی که به وسیله مواد بزرگ‌تر سریعاً تجزیه می‌شوند، اما باعث به وجود آمدن محصولات فرعی نامطلوبی مثل تتراکلریدکربن می‌شوند.
از این سه دسته تأثیرات واکنشی، دومین دسته (تجزیه سریع‌تر آلاینده‌های قابل تجزیه) بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. علت این تأثیر به‌رغم اینکه مسئله‌ای بسیار کاربردی، بنیادی و مهم تلقی می‌شود، کمتر شناخته شده است.
ما برای تجزیه تتراکلرید کربن به وسیله nZVI، نسبت ثابت سرعت‌های نرمال شده برحسب سطح ویژه ksa را با ثابت سرعت‌های نرمال شده برحسب جرم km مقایسه کردیم. نتایج نشان داد که ksa برای نانوذرات nZVI برابر این پارامتر در ذرات میلی‌متری nZVI است، اما km آن بزرگ‌تر از ذرات میلی‌متری است (شکل 3). بنابراین تجزیه سریع‌تر تتراکلرید کربن به وسیله nZVI به خاطر سطح ویژه بالای آن است، نه به خاطر بیشتر بودن فراوانی نقاط واکنش‌پذیر روی سطح و یا واکنش‌پذیرتر بودن این نقاط. این نتیجه ممکن است در مورد سایر آلایند‌ه‌هایی که با nZVI واکنش می‌دهند نیز صدق کند، اما اطلاعات ما در این مورد ناکافی است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل 3: مقایسه ثابت‌های سرعت احیای CLا4 به وسیله nZVI و دو نوع Fe در اندازه‌های میلی‌متری. مناطق نمودار، تقریباً برمبنای 50 داده از منابع مختلف هستند.

باید توجه داشت که این تحلیل شامل ترکیبات دوفلزی nZVI با کاتالیزورهای فلزات نجیب، مثل Pd، Ni و Cu نیست. این مواد دو فلزی، معمولاً دارای مقادیر ksa بالایی هستند، ولی این افزایش در درجه اول، نتیجه تأثیر خاصیت کاتالیستی فلزات نجیب است که در مورد فلزات بزرگ‌تر نیز مشاهده می‌شود.
اما این مشکل وجود دارد که افزایش واکنش‌پذیری معمولاً با کاهش انتخاب‌پذیری همراه است و موجب واکنش nZVI با مواد غیرهدف شامل اکسیژن غیرمحلول و آب و در نتیجه پایین آمدن بازده تصفیه با nZVI می‌شود. شکل 3 منجر به پیدایش نیاز به تزریق ذرات به سیستم و در نتیجه بالا رفتن هزینه عملیات خواهد بود.
با محدود کردن مواد ناخواسته (مواد غیرهدف شامل اکسیژن و آب) به وسیله گیرنده‌های ارزان‌تر، می‌توان طول عمر کوتاه nZVI را مفیدتر کرد البته به این شرط که ذرات، تحرک قابل ملاحظه‌ای از خود نشان دهند.

حرکتنانوذرات در محیط‌های متخلخل، تحرک زیادی دارند زیرا اندازه آنها از اندازه سوراخ‌‌های محیط‌های متخلخل بسیار کوچک‌تر است، اما اینکه ما فرض کنیم علت تحرک نانوذرات تنها به همین مطلب ختم می‌شود، بسیار ساده‌انگاری کرده‌ایم. معمولاً دو عامل، تعیین کننده تحرک نانوذرات در محیط‌های متخلخل اشباع هستند.
1. تعداد برخوردهای نانوذرات با محیط متخلخل به ازای واحد جابه‌جایی
2. ضریب چسبندگی (احتمال اینکه هر برخورد، منجر به حذف ذره از جریان شود)
برخورد ممکن است در نتیجه سه عامل رخ دهد: حرکت براونی، بازدارنده‌ها (عواملی که مانعی از حرکت نانوذره می‌شوند) و رسو‌ب‌گذاری گرانشی.
نانوذرات در محیط‌های متخلخل، اغلب حرکت براونی دارند. برای ذرات بزرگتر از 400 نانومتر با چگالی بالا (مثلاً 7.68g/cm2 برای ذرات آهن خالص) تأثیر جاذبه می‌تواند عاملی بسیار مهم باشد. با استفاده از روش بازده Single- Collector که به وسیله Tufenkji و Elimelech ارائه شده و تئوری فیلتراسیون deep-bed، این امکان وجود دارد که بتوان فاصله جابه‌جایی را که در آن، 99 درصد حذف نانوذرات به عنوان تابعی از خواص سطحی و ضریب چسبندگی صورت می‌گیرد، محاسبه کرد. شکل (4) نشان می‌دهد که محدوده فاصله جابه‌جایی در شرایط سطحی متعارف، از چند میلی‌متر تا چند ده‌متر متناسب با ضریب چسبندگی است.
ضریب چسبندگی گزارش شده برای nZVI معمولی در انواع محیط‌های متخلخل، بین 14/0 تا یک است و این به معنی فاصله جابه‌جایی چند سانتی‌متر در محیط‌های متخلخل در شرایط آب‌های زیرزمینی است (شکل 4). این امر موجب ایجاد علاقه قابل ملاحظه‌ای برای تغییر سطح نانوذرات در جهت افزایش فاصله جابه‌جایی شده است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل 4: فاصله جابه‌جایی که در آن، بیش از 99 درصد نانوذرات حذف می‌شوند. در ضرایب چسبندگی، شرایط سطحی به شکل زیر است:
تخلخل= 36.0، سرعت= 1.0m/day
اندازه ذرات خاک= 3.0 میلی‌متر
چگالی نانوذرات= 7.6g/cm3

به این ترتیب، ضرایب چسبندگی کوچک‌تری برای این‌گونه نانوذرات و سایر نانوذرات گزارش شده است (001/0 برای نانوذرات Fe که سطح آنها بهبود یافته است و 0001/0 برای نانوذرات دارای پایه کربنی). اما حتی این ضرایب چسبندگی کوچک هم به‌طور قطعی باعث تحرک بیشتر (بیش از چندمتر) نانوذرات در آب‌های زیرزمینی نمی‌شود؛ بجز در آب‌های زیرزمینی با سرعت حرکت بسیار زیاد.
خطرات
مباحث ریخت‌شناسی، واکنش‌پذیری و تحرک نانوذرات در زمینه تصفیه محیط‌زیست، نشان می‌دهند که دانش ما در مورد فرایندهای پایه در این فناوری، هنوز ناکافی است. به علاوه، خطرات احتمالی آن برای سلامت انسان و محیط‌زیست، انجام این روش در مقیاس انبوه را با مشکل مواجه کرده است. مخصوصاً با توجه به کاربردهای درجای nZVI (یا مواد وابسته) برای تصفیه محیط‌های متخلخل، هنوز تحقیقات مستقیم و قابل ملاحظه‌ای که خطرات آن را مورد توجه قرار دهد، انجام نشده است. برخی گروه‌ها، وضعیتی احتیاطی (پیشگرانه) را پذیرفته‌اند و کاربردهای در جای نانوذرات برای تصفیه را ممنوع کرده‌اند، اما برخی گروه‌ها آن را توصیه کرده‌اند. در واقع، تحقیقات در این زمینه باید به‌طور موازی صورت گیرد. این معما که چگونه می‌توان از نانوذرات برای تصفیه استفاده کرد، باید بزودی و با استفاده از نتایج تحقیقات در حال انجام، قابل حل و دسترسی باشد. مهم‌ترین این خطرات، استنشاق ذرات ریزی است که از طریق هوا جابه‌جا می‌شوند.
به هر حال، می‌توان نتیجه گرفت که گرچه از nZVI و مواد مرتبط با آن، در کاربردهای تصفیه‌ای در جا استفاده می‌شود، اما یکی از مواد ویژه در دسترس ما هستند. آنها کوچک‌تر، واکنش‌پذیرتر، مقاوم‌تر و متحرک‌تر بوده و در عین حال، ممکن است برای انسان و محیط‌زیست خطرآفرین باشند.

سه‌شنبه 23 مهر‌ماه سال 1387 @ 12:48

ایمنی در آزمایشگاه

ایمنی در آزمایشگاه آزمایشگاه شیمی محلی است که در آن احتمال خطر وجود دارد. این محل محتوی مایعات قابل اشتعال، ظروف شیشه ای شکننده و مواد شیمیایی خورنده و سمی است. با این حال اگر پیشگیری و دقت به عمل آید از یک آشپزخانه خطرناک تر نیست. معمولترین خطرات در یک آزمایشگاه شیمی عبارتند از: 1- آتش سوزی و انفجار 2- مواد شیمیایی 3- ظروف شیشه ای پیشگیری از آتش سوزی و انفجار 1- در صورت امکان از بکار بردن شعله در آزمایشگاه اجتناب کنید. 2- چنانچه لازم است از شعله استفاده کنید پیشگیری های زیر را به عمل آورید: الف) هرگز یک مایع قابل اشتعال را در ظرف باز حرارت ندهید. ب) هنگامی که مایع قابل اشتعالی را در حالت تقطیر یا رفلاکس حرارت می دهید اطمینان حاصل کنید که تمام رابطها محکم و عاری از فشار باشند. ج) هرگز مایعات قابل اشتعال را در نزدیکی شعله از ظرفی به ظرف دیگر منتقل نکنید. د) هرگز نگذارید که یک محصول تقطیر قابل اشتعال، در نزدیکی شعله آزادانه از خنک کننده به ظرف گیرنده ای که چند اینچ پایین تر از آن است بچکد. 3- هرگز دستگاه بسته ای را که در برابر فشار مسدود شده، حتی اگر خنک کننده هم داشته باشد حرارت ندهید. 4- هنگامی که واکنش گرما زایی را انجام می دهید یک حمام آب سرد یا آب یخ تهیه کنید که اگر واکنش بخواهد از کنترل خارج شود از آن استفاده کنید. 5- محل نزدیکترین کپسول آتشنشانی را یاد بگیرید. 6- هیچگاه به یک مایع جوشان سنگ جوش یا جامد دیگری اضافه نکنید. 7- محلولهای اتری را تا مرحله خشک شدن حرارت ندهید. پیشگیری های قابل توجه تا جایی که ممکن است نگذارید مواد شیمیایی با پوست شما تماس پیدا کند. و در صورت تماس موضع تماس را با مقدار زیاد آب یا هر ماده شستشو دهنده مناسب بشویید. همواره روی ظروف معرفها بر چسب نصب کنید . بر روی برچسب نام, فرمول , غلظت معرف را ثبت کنید. در محیط آزمایشگاه جدی باشید. از شوخی اجتناب کنید. هرگز در آزمایشگاه چیزی نخورید و نیاشامید حتی آدامس نجوید. عادتهایی هم چون جویدن ناخن و مالیدن قلم به دهان را قطعا ترک کنید. با دستکش از محل کار خارج نشوید. هرگز برای کشیدن مواد آزمایشگاهی توسط پیپت از دهان استفاده نکنید. همواره قبل از بازکردن درب ظروف مواد سمی, هود را روشن کنید. همواره الکل, اتر, استون و سایر مواد قابل اشتعال را از شعله دور و در مکان های مخصوص خود قرار دهید. برای تهیه محلول رقیق اسید ها همواره اسید را آهسته آهسته با احتیاط به آب اضافه کنیم .از ریختن آب در اسید جدا خود دار ی کنید . همواره درب ظروف حاوی معرفها را خوب ببندید همواره از تماس دستها با الکل متانول خودداری کنید .الکل متانول به سرعت از طریق پوست جذب می شود بخارات الکل متانول سمی است در صورت تماس دستها را با آب بشویید. همواره محیط آزمایشگاه را تمیز نگاه داشته . وسایل اضافی را از توی دست و پا دور کنید. ورود حیوانات , حشرات را به آزمایشگاه کنترل کنید. هرگز ماده شیمیائی که اضافه آمده جهت صرفه جوئی به ظرف اصلی بر نگردانید. هرگز مواد را جهت وزن کردن مستقیم در کفه ترازو نریزید. هرگز دو ماده مختلف شیمیائی را قبل از آگاهی کامل از نتیجه واکنش با هم مخلوط نکنید. هرگز درب دستگاه سانتریفیوژ ر ادر هنگام چرخش باز نکنید .هرگز با دست از سرعت دستگاه سانتریفیوژ نکاهید. همواره جهت ساختن محلول های شیمیائی از آب مقطر استفاده کنید. در پایان کار, خود را ملزم بدانید وسایل و مواد را در جای خود قرارداده سطح میز کار خود را خوب تمیز کنید.

سه‌شنبه 23 مهر‌ماه سال 1387 @ 07:48

اسمز معکوس چیست؟

اسمز معکوس [reverse Osmosis (RO)] صنایع امروز برای تصفیه آب مورد استفاده در بخشهای تولید بخار و فرآیند خود از سیستم اسمز معکوس استفاده فراوانی می برند. اساس کار این دستگاهها بر عبور ملکولهای غیریونی مثل آب از یک غشاء با روزنه های بسیار ریز بنا شده است. این غشاءها به صورتی ساخته شده اند که ملکولهای خنثی را براحتی از خود عبور می دهند. به همین دلیل آب ورودی به سیستم، که دارای املاح مختلف است به آب تقریبا خالص تبدیل می گردد. در سیستم اسمز معکوس، جریان ورودی یا خوراک (Feed) به دو جریان آب تصفیه شده (Permeate) و پساب غلیظ (Reject) یا (Brine) تبدیل می شود.

اساس کار اسمز معکوس
فرض کنید دو ظرف مطابق شکل 1 ،یکی حاوی آب نمک (1) ودیگری حاوی آب خالص (2) توسط یک لوله به یکدیگر متصل بوده وهر دو دارای ارتفاع مساوی از آب و در یک سطح قرار داشته باشند. جهت برقراری تعادل در غلظت یونهای سدیم و کلراید از ظرف آب نمک، یونهای نمک به صورت نفوذ مولکولی به ظرف آب خالص انتقال یافته تا تعادل غلظت بین هر دو ظرف برقرار گردد. اما اگر بین این دو ظرف و در مسیر جریان آب یک غشاء قرار گیرد که فقط اجازه دهد مولکولهای آب از آن عبور کنند، یونهای نمک اجازه عبور نخواهند داشت. لذا برای برقراری تعادل در غلظت، آب خالص از ظرف شماره (2) به ظرف شماره (1) انتقال می یابد و این عمل تا آنجا ادامه می یابد که افزایش ارتفاع حاصله در ظرف آب نمک، فشار مضاعف ایجاد کرده و اجازه انتقال آب از ظرف شماره (2) به ظرف شماره (1) را ندهد. این فشر را فشار اسمزی می گویند و طبق قانون Vant Hoff تابعی است از غلظت نمک در هر دو ظرف غشاء.
 

(با عرض پوزش به خاطر عدم امکان ارائه تصاویر.جهت مشاهده به منبع مراجعه فرمایید)F : فشار اسمزی                                                         F = (Cs1 – Cs2) RT

در معادله فوق Cs1 غلظت نمک در ظرف شماره (1) (محلول خوراک)، Cs2 غلظت نمک در ظرف شماره (2) (آب تصفیه شده) و R ثابت گازهاست و T درجه حرارت بر اساس درجه کلوین میباشد.

بر طبق شکل بالا در صورتی که بخواهیم جریان را بر عکس کرده یعنی از ظرف شماره (1) به ظرف شماره (2) انتقال دهیم لازم است فشاری بیش از فشار اسمزی به محلول آب نمک وارد آوریم. این فشار را فشار عملیاتی گفته و با P نمایش می دهند. لذا مقدار فشار خالص که باعث می گردد آب از ظرف آب نمک به ظرف آب خالص انتقال یابد برابر است با P – F و فشار محرکه یا Driving Pressure نامیده می شود. (شکل زیر)


مثال مذکور فرآیند اسمز معکوس به صورت Batch را ارائه میکرد. اما در صنعت لازم است تصفیه آب به صورت پیوسته صورت پذیرد و اگر بخواهیم مطابق با این مثال عمل تصفیه را انجام دهیم، افزایش غلظت نمک در ظرف خوراک (1) باعث ازدیاد فشار اسمزی گشته لذا بایستی دائما فشار عملیاتی را زیاد کرده و برای جلوگیری از این مشکل همواره جریانی از قسمت محلول غلیظ از دستگاه خارج کنیم تا غلظت ثابت بماند. بنابراین همواره جریان Permeate کمتر از مقدار جریان خوراک میباشد.

انتخاب غشاء (Membrane Selection)
در سیستم اسمز معکوس غشاء مهمترین و حساسترین قسمت دستگاه می باشد. زیرا فشار عملیاتی مورد نیاز ارتباط مستقیم با ضخامت غشاء و قطر سوراخهای آن دارد. همچنین غشاء به علت تماس مداوم با مواد شیمیایی افزوده شده به آب، بایستی مقاوم بوده و با مواد بازدارنده و ضد زسوب گذار و زیست کشها (Biocides) واکنش ندهد.


عوامل مؤثر در مقایسه غشاءها عبارتند از:
     1. قطر سوراخها
     2. ضخامت
     3. مقاومت در مقابل مواد شیمیایی
     4. قیمت
     5. افت فشار
     6. شرکت سازنده


سعی می شود آب قبل از ورود به دستگاه اسمز معکوس، حتما تصفیه مقدماتی گردد. ولی با این حال لازم است پیش از انتخاب غشاء عملیت پایلوتی صورت پذیرد. به علت کیفیت بسیار عالی آب خروجی از سیستم اسمز معکوس امروزه بیشتر صنایع از این روش، بجای بکارگیری سیتمهای تعویض یونی استفاده می کنند. زیرا مبادله کننده های یونی به علت مصرف زیاد مواد شیمیایی و رزین، دارای هزینه راهبری و نگهداری زیادی می باشند.  

منبع

دوشنبه 22 مهر‌ماه سال 1387 @ 07:47

گاز کروماتوگرافی ( GC )

گاز کروماتوگرافی  ( GC )

از گاز کروماتوگرافی ( GC ) برای شناسایی و تعیین مقدار انجام می شود. در گاز کروماتوگرافی ( GC ) با دو فاز سر و کار داریم : فاز ساکن و فاز متحرک ، فاز متحرک یک گاز است و فاز ساکن می تواند مایع یا جامد باشد. فاز متحرک هیچ نقشی در جداسازی ندارد و یکی از تفاوت های GC با HPLC همین موضوع است. در HPLC فاز متحرک یک مایع است که در جداسازی نقش دارد. تنها نقش فاز متحرک در GC حمل مواد به جلو و خارج کردن آنها از ستون است. به همین دلیل کیفیت جداسازی در HPLC بهتر است از GC.

ابتدا نمونه را توسط سرنگ داخل injector تزریق می کنیم. نمونه پس از ورود به injector به بخار تبدیل شده و با فاز متحرک مخلوط شده ، وارد ستون می شود. نمونه جذب ستون می شود و در زمانهای مختلف به وسیله گاز بی اثر از ستون بیرون می آید و وارد دتکتور می شود. ستون قلب دستگاه است زیرا عمل اصلی که جداسازی است در آنجا انجام می شود. دتکتور شناسایی را انجام می دهد جهت شناسایی مواد با GC از Rt) Retention time ) استفاده می شود. Retention time  زمانی است که طول می کشد تا جسم از دتکتور بیرون بیاید ، یعنی از زمان تزریق نمونه تا زمان ظاهرشدن پیک ها روی دستگاه که برای یک ماده تحت شرایط ثابت ، مقداری ثابت است. بنابراین از مقایسه Rt معلوم با Rt مجهول، می توان اجزای موجود در مجهول را تشخیص داد.
اگر مجهول و استاندارد، Rt یکسان داشتند، می توان نتیجه گرفت که هر دو نمونه یکی هستند.

پارامتر مهم دیگر در GC ، سطح زیر منحنی ( AUC ) است. رکوردر به ما کروماتوگرامی می دهد که در راس هر پیک Rt  را می نویسد و AUC مربوط به آن را هم می دهد پس کروماتوگرام حاوی دو اطلاع ارزنده است:
1- Rt برای شناسایی کیفی جسم
2- AUC برای تعیین مقدار کمی جسم

گاز حامل : یک گاز بی اثر است (He,( H2, N2 ، He از همه بهتر است ولی چون گران است کاربرد کمی دارد. نگهداری H2 هم خطرناک است چون قابلیت انفجار دارد، بنابراین N2 استفاده می شود.

اجزاء و قسمتهای مختلف دستگاه GC

سلیندر: حاوی گاز حامل، در بیشتر دستگاه ها از گاز ازت که گازی خنثی، ارزان و در دسترس است استفاده می شود.

فلومتر:
توسط این قسمت از دستگاه تنظیم فشار گاز حامل صورت می گیرد که اگر نمونه سریعتر بیرون بیاید ممکن است دو پیک روی هم بیفتند. هر چه فلو بیشتر باشد، مواد سریعتر از ستون خارج می شوند. . فلو برحسب ml/min است. ( در کار با GC باید نوع گاز حامل و flue آن ذکر شود ).

محل تزریق نمونه  (injector) :
دو محل تزریق در بالا و پائین وجود دارد که نمونه را به سرعت و توسط یک سرنگ در یکی از آنها بسته به اینکه از ستون بالایی یا پایینی استفاده می کنیم تزریق می کنیم. با GC می توان نمونه های با حجم های بسیار کم تا دهم های میکرولیتر را اندازه گیری نمود.

ستون (column) :
ستون نقش اصلی جداسازی را به عهده دارد که از جنس های مختلف می باشد:ستون فولادی،مسی ، شیشه ایی یا استیل باشد که سخت پر می شود و حتما باید توسط کارخانه سازنده پر شود.
ستون مسی انعطاف پذیری خوبی دارد و به راحتی پر می شود زیرا می توان آن را به صورت مستقیم پر کرد و سپس به صورت مارپیچ در آورد. ولی عیب آنها تشکیل اکسید مس در جداره ستون می باشد که می تواند برخی واکنش ها را کاتالیز کند. در حالی که ستون های فولادی این عیب را ندارند.
ستون های شیشه ای که مزیت آنها این است که داخل آنها را می توانیم مشاهده کنیم بنابراین اگر هوا گرفته باشد متوجه می شویم و عیب آنها شکننده بودنشان است. ستون های فولادی خیلی مستحکمند و باید در کارخانه بصورت مارپیچ در آیند ، بنابراین پرکردن آنها مشکل است و احتیاج به دستگاه ویبراتور داریم. یک ویژگی مهم و تاثیر گذار در ستون ها پلاریته آنهاست که توسط کارخانه سازنده مشخص می شود که بر این اساس می توان ستون های مشابه را انتخاب کرد.
برای فاز مایع از خاکه آجر یا chromosorb p که بی اثر است برای تثبیت مایع استفاده می کنند آن را پر می کنند. و مایع دیرجوش را روی خاکه آجر می دهند و تثبیت می کند که معمولا پارافین یا silicon greas است.

Oven :
Oven قسمت گرم کننده است. سه قسمت از دستگاه باید گرم شوند. Injector, oven و Column (که دو عدد هستند و در بالا و پایین oven قرار می گیرند) و نیز Detector قرار دارد.
دمای ستون باید چند درجه بالاتر از نقطه جوش دیر جوش ترین جزء موجود در نمونه باشد مثلا اگر بالاترین نقطه جوش ۱۵۰ درجه سانتیگراد باشد، دمای ستون ۱۷۰ درجه سانتیگراد باشد. دمای injector باید چند درجه بالاتر از ستون و دمای دتکتور هم چند درجه بالاتر از injector باشد با ستون با دو برنامه دمایی می توان کار کرد: اگر روش کار ایزوترمال باشد به oven یک دمای ثابت می دهیم اما اگر به روش برنامه ریزی کار کنیم ، باید به آن برنامه دمایی بدهیم.

روش Isothermal :
در این روش با یک دمای ثابت کار می کنیم  ، بیشتر زمانی استفاده می شود که در نمونه فقط یک ماده مورد شناسایی وجود دارد یا اگر چند ماده وجود دارد، نقطه جوش آنها نزدیک به هم است.

روش برنامه ریزی دمایی (programming) :
در مواقعی استفاده می شود که مواد موجود در نمونه Range وسیعی از نقطه جوش دارند و اگر ابتدا دمای Oven را بالاتر از نقطه جوش دیر جوش ترین ماده قرار دهیم ، مواد با نقطه جوش کمتر تجزیه خواهد شد و نمی توان آنها را شناسایی کرد. بنابراین طوری دما را تنظیم می کنیم که با سرعت مشخصی از چند درجه بالاتر ازمواد به ترتیب نقطه جوش از ستون بیرون می آیند یعنی هر چه تعداد کربن های ماده بیشتر باشد دیرتر بیرون می آیند و پیک آنها دیرتر ظاهر می شود. وقتی نمونه ای حاوی چند جزء با طیف وسیع BP است نمی توان از روش ایزوترمال استفاده کرد زیرا با داشتن فقط یک دما ، ممکن است یک جزء خیلی سریع بیرون بیاید و از دست برود یا بیرون آمدن آن ، زمان طولانی ببرد. بنابراین باید از روش Programming استفاده کنیم ، یعنی از چند Oven استفاده کرده و به هر یک ، دمایی خاص می دهیم.

آشکارساز (Detector) :دتکتور بر اساس پاسخی که می دهد به دو دسته تقسیم می شود :
دتکتور انتگرالی ، که پاسخ انتگرالی می دهد. که امروزه منسوخ شده است.
دتکتور تفکیکی ، پاسخ این دتکتور به این صورت است که وقتی گاز حامل به تنهایی می آید، خط صاف و وقتی به همراه نمونه می آید یک پیک می دهد.
یکی از دتکتورهای تفکیکی که در GC استفاده می شود Flame Ionization Detector (FID)می باشد. نمونه ها بعد از اینکه از ستون خارج می شوند وارد دتکتور می شوند. نمونه ها در شعله دتکتور می سوزند و ایجاد یون و الکترون می کنند. آنچه مهم است الکترون هایی است که تولید می شوند. الکترونها جریانی را که از FID عبور می کند افزایش می دهند و غلظت نمونه متناسب با افزایش میزان جریان است.
برای تشکیل شعله از سوخت هیدروژن با اکسیژن هوا استفاده می شود. برای تامین اکسیژن هم از کپسول هوا استفاده می شود.
نشانه روشن بودن دستگاه دتکتور این است که بخار آب از آن خارج شود. FID حساسیت بالایی دارد و عیب آن تخریب نمونه است. ( نوع دتکتور هم باید در کار تحقیقاتی ذکر شود ).
 
رکوردر :چگونگی تنظیم دما:
دمای ستون را چند درجه بالاتر از نقطه جوش دیر جوشترین جزء موجود در نمونه قرار می دهیم و دمای injector را چند درجه بالاتر از ستون و نیز دمای دتکتور نیز چند درجه بالاتر از دمای injector قرار می دهیم.

برنامه دمایی ایزوترمال:
70 درجه سانتیگراد  = oven
۹0 درجه سانتیگراد  = Injector
۱۰۰ درجه سانتیگراد = Detector
mLit = مقدار تزریق   

علت استفاده از استاندارد داخلی :در روش AUC باید از استاندارد داخلی استفاده کنیم که علت استفاده از استاندارد داخلی ، حذف خطای حاصل از حجم تزریق می باشد. زیرا حجم تزریق کم است و احتمال اشتباه زیاد می باشد و برای استفاده کمی و حذف این خطا از یک استاندارد داخلی که از لحاظ ساختمان شیمیایی نزدیک به نمونه باشد استفاده می کنیم مثلا برای تعیین مقدار اتانول ، از بوتانول به عنوان استاندارد داخلی استفاده می کنیم زیرا از لحاظ ساختمان شیمیایی نزدیک به نمونه اتانول است بنابراین ضمن اینکه پیک های مربوط به هر کدام جدا می باشد، خیلی هم از هم فاصله ندارند. 

منبع

یکشنبه 21 مهر‌ماه سال 1387 @ 07:30

MOLECULAR SIEVES

MOLECULAR SIEVES

Molecular sieves are crystalline metal aluminosilicates having a threedimensional interconnecting network of silica and alumina tetrahedra. Natural water of hydration is removed from this network by heating to produce uniform cavities which selectively adsorb molecules of a specific size.

A 4 to 8-mesh sieve is normally used in gasphase applications, while the 8 to 12-mesh type is common in liquidphase applications. The powder forms of the 3A, 4A, 5A and 13X sieves are suitable for specialized applications.

Long known for their drying capacity (even to 90°C), molecular sieves have recently demonstrated utility in synthetic organic procedures, frequently allowing isolation of desired products from condensation reactions that are governed by generally unfavorable equilibria. These synthetic zeolites have been shown to remove water, alcohols (including methanol and ethanol), and HCl from such systems as ketimine and enamine syntheses, ester condensations, and the conversion of unsaturated aldehydes to polyenals

Type

3A

Composition

0.6 K2O: 0.40 Na2O : 1 Al2O3 : 2.0 ±

Description

The 3A form is made by substituting potassium cations for the inherent sodium ions of the 4A structure, reducing the effective pore size to ~3Å

Major
Applications

Commercial dehydration of unsaturated hydrocarbon streams, including cracked gas, propylene, butadiene, acetylene; drying polar liquids such as methanol and ethanol. Adsorption of molecules such as NH3 and H2O from a N2/H2 flow. Considered a general-purpose drying agent in polar and nonpolar media.

Type

4A

Composition

1 Na2O: 1 Al2O3: 2.0 ±

Description

This sodium form represents the type A family of molecular sieves. Effective pore opening is 4Å, e.g., propane

Major
Applications

Preferred for static dehydration in closed liquid or gas systems, e.g., in packaging of drugs, electric components and perishable chemicals; water scavenging in printing and plastics systems and drying saturated hydrocarbon streams.Adsorbed species include SO2, CO2, H2S, C2H4, C2H6, and C3H6. Generally considered a universal drying agent in polar and nonpolar media.

Type

5A

Composition

0.6 K2O: 0.40 Na2O : 1 Al2O3 : 2.0 ±

Description

Divalent calcium ions in place of sodium cations give apertures of ~5Å, e.g., all 4-carbon rings, and iso-compounds.

Major
Applications

Separation of normal paraffins frombranched-chain and cyclic hydrocarbons; removal of H2S, CO2 and mercaptans from natural gas

Type

13X

Composition

1 Na2O: 1 Al2O3 : 2.8 ±

Description

The sodium form represents the basicstructure of the type X family, with an effective pore opening in the 910¼ r range. Will not adsorb(C4F9)3N, for example.

Major
Applications

Commercial gas drying, air plantfeed purification (simultaneous H2O and CO2 removal) and liquid hydrocarbon/natural gas sweetening (H2S and mercaptan removal).

(Regeneration activation)

Regeneration in typical cyclic systems constitutes removal of the adsorbate from the molecularsieve bed by heating and purging with a carrier gas. Sufficient heat must be applied to raise the temperature of the adsorbate, the adsorbent and the vessel to vaporize the liquid and offset the heat of wetting the molecular-sieve surface. The bed temperature is critical in regeneration. Bed temperatures in the 175-260° range are usually employed for type 3A. This lower range minimizes polymerization of olefins on the molecularsieve surfaces when such materials are present in the gas. Slow heatup is recommended since most olefinic materials will be removed at minimum temperatures; 4A, 5A and 13X sieves require temperatures in the 200-315 °C range.

After regeneration, a cooling period is necessary to reduce the molecularsieve temperature to within 15° of the temperature of the stream to be processed. This is most conveniently done by using the same gas stream as for heating, but with no heat input. For optimum regeneration, gas flow should be countercurrent to adsorption during the heatup cycle, and concurrent (relative to the process stream) during cooling. Alternatively, small quantities of molecular sieves may be dried in the absence of a purge gas by oven heating followed by slow cooling in a closed system, such as a desiccator.

مرجع: http://www.molecularsieve.org/Molecular_Sieve.htm.

یکشنبه 21 مهر‌ماه سال 1387 @ 07:22

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")

شنبه 20 مهر‌ماه سال 1387 @ 07:33

آنالیز بنزین از نفت

نفت ، مخلوطی پیچیده از آلکانها ، سیلکو آلکانها و هیدروکربنهای آروماتیک است. در نفت خام ، هزاران ماده مرکب وجود دارد و ترکیب درصد واقعی نفت بسته به جاهای متفاوت ، تغییر می‌کند. مثلا نفت های خام پنسیلوانیا ، بیشتر از هیدروکربنهای زنجیری است، در حالی‌که نفت خام کالیفرینا ، بیشتر ترکیبات آروماتیک دارد. ترکیب درصد نفت را می‌توان بر حسب گستره‌های نقطه جوش طبقه‌بندی کرد. هر یک از برش‌های حاصل ، کاربردهای مهمی دارد. پالایش نفت ، جداسازی اجزایی با گستره نقطه جوش معینی است که بوسیله فرایند تقطیر جزء به جزء صورت می‌گیرد.

<><>
جز هیدروکربنیگستره اندازه ملکولهاگستره نقطه جوش C˚کاربرد
گازC1-C4-160 تا 30سوخت گازی ، تولید H2
بنزین دست اولC5-C1230 تا 200سوخت موتور
نفت سفیدC12-C18180 تا 400سوخت دیزل ، سوخت کوره
نفت سوختکراکینگ
روان کننده‌هاC17 به بالا350 به بالاروان کننده‌ها
پارافین‌هاC20 به بالا مواد جامد با نقطه ذوب کمشمع - کبریت
آسفالتC36 به بالا باقیمانده صمغیتسطیح جاده‌ها

مراحل فرآیند تقطیر جزء به جزء

نفت خام را تا حدود ˚400C گرم می‌کنند تا بخاری داغ و مخلوطی سیال تولید کند که وارد برج تقطیر می‌شود. در این برج ، بخارها بالا می‌روند و در نقاط مختلف در طول برج ، متراکم و به مایع تبدیل می‌شوند. اجرایی که نقطه جوش کمتری دارند (یعنی آنها که فرارترند)، بیشتر از اجزایی که نقطه جوش بیشتری دارند، به حالت گازی باقی می‌مانند. این تفاوت در گستره‌های نقطه جوش امکان می‌دهد که اجزای نفت از هم جدا شوند، به همان طریق که در یک تقطیر آب و الکل ، بطور جزئی از هم جدا می‌شوند.

بعضی از گازها ، مایع نمی‌شوند و از بالای برج بیرون می‌روند. باقیمانده تبخیر نشده نفت نیز در ته برج جمع می‌شود. محصولاتی که از جدا سازی نفت بدست می‌آیند، به این ترتیب است.
بنزین دست اول که از تقطیر جزء به جزء نفت بدست می‌آید، عمدتا شامل هیدروکربنهای خطی است که به‌سرعت می‌سوزد و به‌عنوان سوخت برای وسائل نقلیه موتوری مناسب نیست. آتشگیری سریع این ماده ، سبب کوبش یا صدای تق‌تق در موتور می‌شود که توان موتور را کم می‌کند و به آن آسیب می‌رساند.

<> 

درجه اکتان بنزین

  • برای درجه بندی خواص کوبش نسبی بهترین‌ها مقیاس دلخواه معین شده است. هپتان نرمال که از نوع بنزین اول است و کوبش زیادی دارد و به‌عنوان بنزین در نظر گرفته شده است و درجه اکتان آن صفر است. از طرف دیگر به 2 ، 2 ، 4-تری متیل پنتان (ایزو اکتان) که از این لحاظ بسیار عالی است، درجه اکتان 100 نسبت داده شده است.
  • برای تعیین تعیین درجه اکتان نوعی بنزین ، آن را در یک موتور استاندارد بکار می‌گیرند و خواص کوبشی آن را ثبت می‌کنند. در این عمل ، رفتار مخلوط‌هایی از n- هپتان و ایزواکتان را با رفتار بنزین مورد نظر مقایسه می‌کنند. درصد ایزواکتان مخلوطی را که خواص کوبش یکسانی با رفتار بنزین مورد آزمایش دارد، درجه اکتان آن بنزین می‌نامند.
  • درجه اکتان بنزین دست اول با تبدیل کاتالیزوری و اکتان افزاینده‌ها ، زیاد می‌شود. فرآیند تبدیل کاتالیزوری برای تولید هیدروکربن‌های شاخه‌دار و آروماتیک بکار می‌رود. هیدروکربنهای خطی با عدد اکتان کم را می‌توان تحت تاثیر کاتالیزورهای خاص ، مانند پلاتین بسیار ریز شده ، به ایزومرهای زنجیری شاخه‌دار ، که عدد اکتان بالاتری دارند، تبدیل کرد. تبدیل کاتالیزوری برای تولید هیدروکربنهای آروماتیک مثل بنزین و تولوئن نیز بکار رود. در این عمل ، از کاتالیزور‌های متفاوت و مخلوط‌های نفت استفاده می‌شود. مثلا هرگاه بخاری‌های نفت ، نفت سفید و اجزای نفتی سبک را از روی کاتالیزور مس در دمای ˚650C عبور دهیم، درصد زیادی از مواد اصلی ، به مخلوطی از هیدروکربنهای آروماتیک تبدیل می‌شود. از این مخلوط از تقطیر جزء به جزء ، بنزین ، تولوئن ، کسیلن و موادی نظیر آنها جدا می شود.
  • عدد اکتان مخلوط معینی از بنزین را می‌توان با افزایش عوامل ضد کوبش یا اکتان افزاینده‌ها بالا برد. پیش از سال 1975 ، متداول‌ترین عامل ضد کوبش ، تترااتیل سرب ، C2H3) 4Pb) بود. افزایش 3g تترااتیل سرب در هر گالن ، عدد اکتان را 10 تا 15 درجه بالا می‌برد و پیش از آنکه سازمان حفاظت محیط زیست (EPA) کاهش محتوای سرب بنزین را ضروری بداند، هم بنزین معمولی و هم بنزین سوپر در هر گالن بطور متوسط 3g تترااتیل سرب یا تتراامتیل سرب ، C2H3) 4Pb) ، داشت.

افزودنی‌های بنزین

ترکیبات سربدار فوق‌العاده سمی هستند و نقطه جوش کم تترااتیل سرب بر این خطر می‌افزاید. اما بر اثر دو اقدامی که از طرف سازمان محیط زیست به عمل آمد، میزان سرب در محیط بطوری موثر کاهش یافت. نخستین اقدام ، تصمیم گیری درباره استفاده از مبدل‌های کاتالیزوری پلاتین‌دار بود که صدور منوکسید کربن و اکسیدهای نیتروژن‌دار را کاهش دهد، ولی در این صورت لازم بود که بنزین‌های عاری از سرب مصرف شود، زیرا سرب ، کاتالیزور پلاتین را از فعالیت می‌اندازد.

در آغاز سال 1975 ، اتومبیل‌های جدید مجبور به استفاده بنزین‌های عاری از سرب شدند تا مبدل کاتالیزوری آنها محفوظ بماند و مقدار سرب تولید شده در هوا نیز کاهش یابد. برنامه کاهش سرب در بنزین به این نتیجه انجامید که مقدار آن به 0.1g در هر گالن برسد و هدف نهایی بنزینی کاملا عاری از سرب بود. با کم شدن مصرف تترااتیل سرب ، لازم بود اکتان افزاینده‌های دیگری به بنزین افزوده شود تا درجه اکتان آن بالا رود. این مواد اکتان افزاینده عبارتند از تولوئن ، 2 - میتل- 2- پروپانل ، میتل – ترشیوبوتیل اتر (MTBE) ،
متانول و اتانول ، در سال 1984 متداول‌ترین اکتان افزاینده MTBE بود که برای نخستین بار در فهرست 50 ماده شیمیایی عمده اضافه شد.

<> 

بهینه سازی سوخت بنزین

مخلوط‌های از بنزین شامل متانول و اتانول نیز به‌عنوان سوخت مصرف می‌شوند. سازمان حفاظت محیط زیست و تمام کارخانه‌های اتومبیل سازی آمریکا ، مصرف مخلوط‌های بنزین _اتانول را که تا 10% اتانول داشته باشند، پذیرفته‌اند. ولی متانول بیشتر مورد توجه است، زیرا به‌عنوان افزاینده اکتان چند مزیت دارد.

متانول وقتی بطور مناسبی با بنزین مخلوط شده باشد، اقتصادی‌تر است، درجه اکتان بالاتری دارد و صدور میزان ذرات ، هیدروکربنها ، منوکسید کربن و اکسید‌های نیتروژن را می‌کاهد. ولی بزرگترین عیب متانول به رطوبت مربوط می‌شود. مقدار کمی رطوبت ، مخلوط اتانول – بنزین را ناپایدار می‌کند و
خوردگی فلز موتور مسئله‌ای جدی می‌شود.

مسئله رطوبت اتانول با استفاده از الکل دیگری (اتانول ، پروپانول‌ها) به‌عنوان کمک حلال در مخلوط‌های متانول ، حل شد. سازمان حفاظت محیط زیست ، چند مخلوط متانولی را که با استاندارد‌های صدور مواد از وسایل نقلیه موتوری مطابقت داشت و بنزینی با اکتان بالا بود، تصویب کرد. غالب مخلوط‌های متانولی حدود 2.5% متانول ، 2.5% ترشیو – بوتیل الکل ، 95%
بنزین و یک ماده بازدارنده خورندگی دارند.

پنج‌شنبه 18 مهر‌ماه سال 1387 @ 08:27

برندگان جایزه نوبل در رشته شیمی

نوبل شیمی به خاطر کشف و گسترش پروتئین درخشان سبز (GFP) به اسامو شیمومورا (Osamu Shimomura) از آزمایشگاه بیولوژیکی دریایی، مارتین چالفای (Martin Chalfie) از دانشگاه کلمبیا و راجر.وای. تیسین (Roger Y. Tsien) از دانشگاه کالیفرنیا تعلق گرفت. 

منبع

   1       2    >>