انواع راکتورهای شیمیایی

تقسیم بندی راکتورهاراکتورها براساس نوع واکنش انتخاب می شوند. بر اساس یک تقسیم بندی راکتورها به دو دسته به صورت زیر تقسیم می گردند:
1- مداوم مخزنی (Continuous) شکل مجهز به همزن و لوله ای شکل
2-غیر مداوم ((non-continuous
بر اساس نوع دیگر تقسیم بندی راکتورها را به دو دسته زیر تقسیم می کنند:
1-واحدی (Stagewise)
2-دیفرانسیلی(Differential)

راکتورهای واحدی(Stagewise) در این نوع راکتورها شرایط ذر تمام حجم سیستم به صورت یکنواخت باقی می ماند. اگرازهرنقطه راکتور نمونه برداری کنیم، از نظر ترکیب نسبی و دما یکسان است و هیچ تفاوتی ندارد و موازنه جرم و انرژی رادر تمام راکتور برقرار می نماییم.

راکتورهای دیفرانسیلی (Differential)
شرایط درهرنقطه از راکتور یکسان نبوده و به صورت دیفرانسیلی تغییر می کند. ممکن است با زمان تغییر ننماید، ولی از هر نقطه به نقطه دیگر متفاوت است. برای برقراری موازنه جرم و انرزی باید یک جزء دیفرانسیلی در نظر گرفت.تفاوت راکتورهای واحدی و دیفرانسیلی
این است که در راکتورهای دیفرانسیلی بین غلظت ورودی و خروجی، تمام مقادیر را داریم ولی در راکتورهای واحدی نمی توانیم غلظت را به طور پیوسته داشته باشیم و غلظت به طور پله ای تغییر می کند.

راکتور ناپیوسته (Batch)
در یک راکتور ناپیوسته ورود و خروج جرم وجود ندارد. به عبارت دیگر ترکیب شوندگان را که ابتدا وارد ظرف کرده اند به شدت مخلوط می کنند تا واکنش به مدت معینی انجام گیرد. از دیدگاه تاریخی راکتورهای ناپیوسته از آغاز صنعت شیمیایی مورد استفاده بوده است و هنوز هم به صورت وسیعی در تولید مواد شیمیایی با ارزش افزودنی بالا نظیر دارو سازی مورد استفاده می باشد. راکتورهای نا پیوسته در موارد ذیل استفاده میگردد:

1-تولید در مقیاس های کوچک صنغتی
2-برای محصولاتی که تولید صنعتی آنها در شرایط مداوم مشکل است
3-تولید صنعتی محصولات گران قیمت
4-آزمایش کردن فرایند های نا شناخته

امتیاز راکتورهای ناپیوسته (Batch) در این است که با دادن زمان لازم برای انجام واکنش مواد اولیه با درصد تبدیل بالا به محصولات موردنظر تبدیل می گردند. در حالی که استفاده از این نوع راکتورها محدود به واکنش های متجانس فاز مایع می باشد. از دیگر محدودیت های این نوع راکتورها بالا بودن هزینه تولید در واحد حجم محصول تولید شده می باشد. همچنین تولید صنعتی در مقیاس بالا در این گونه راکتورها مشکل است. لازم به ذکر است که در یک راکتور نا پیوسته کامل (ایده آل) اختلاف درجه حرارت یا غلظت درون حجم سیستم وجود ندارد . هر چند به علت انجام واکنش غلظت اجزاء با زمان تغییر خواهد کرد ولی در هر لحظه در تمام نقاط سیستم غلظت یکسان خواهد بود و در نتیجه سرعت واکنش نیز در تمام نقاط یکسان و برابر سرعت متوسط سیستم می باشد.

راکتورهای نیمه پیوسته
در این گونه راکتورها قسمتی از مخزن راکتور با یک یا چند ماده واکنش دهنده تا اندازه ای پر شده و مواد اضافه شونده به صورت پیوسته وارد راکتور می شوند و حجم و ترکیب مخلوط واکنش دهنده با زمان تغییر می کند وهنگامی که میزان تبدیل مطلوب حاصل گردد راکتور برای انجام فرایند بعدی تخلیه می گردد.

راکتور مخلوط شونده(CSTR)
راکتور مخلوط شونده در شرایطی که یک واکنش شیمیایی احتیاج به همزدن شدید داشته باشد مورد استفاده قرار می گیرد.
راکتورهای مخلوط شونده یا به تنهایی و یا به صورت پشت سرهم متصل می گردند.
کنترل حرارتی در این نوع راکتورها به آسانی انجام می گیرد. یکی از محدودیتهای این نوع راکتورها درصد تبدیل پایین در مقایسه با سایر راکتورها می باشد. به همین دلیل حجم راکتور مذکور باید بزرگ انتخاب شود، تا به درصد تبدیل بالا دست یافت. راکتورهای Mixed یا CSTR
برای اغلب واکنش های متجانس در فاز مایع استفاذه می شود.
در راکتورهای اختلاط کامل به علت وجود داشتن همزن خوراک ورودی به سرعت در سرتاسر ظرف پراکنده شده و غلظت در هر نقطه درون ظرف تقریبا یکسان است . لذا سرعت واکنش در تمام نقاط درون سیستم تقریبا یکسان می گردد. بطور کلی در راکتورهای اختلاط کامل (ایده آل) تغییرات مکانی غلظت (یا خواص فیزیکی) درون راکتور و یا در خروجی آن وجود ندارد و خواص درون سیستم یکنواخت می باشد.

راکتورهای لوله ای(Plug)
در صنایع شیمیایی برای فرایند های با مقیاس بزرگ معمولآ از راکتورهای لوله ای استفاده می شود. زیرا نگهداری سیستم راکتورهای لوله ای آسان می باشد (چون دارای قسمتهای متحرک نیستند) ومعمولا بالاترین درصد تبدیل مواد اولیه در واحد حجم راکتور را در مقایسه با سایر راکتورهای سیستم جاری دارا هستند. از محدودیت این نوع راکتورها مشکل حرارتی برای واکنشهای گرمازاست که بسیار سریع عمل میکنند و نهایتآ منجر به تشکیل نقاط داغ (Hot Spot) می گردند. اغلب واکنشهای متجانس گازی در این نوع راکتورها انجام می گیرند.
در جریان Plug سرعت کلیه ذرات یکسان است. هیچ ذرهای از ذره دیگر سبقت نمی گیرد و عقب هم نمی ماند. هیچگونه تداخلی هم در جریانها نداریم ولی در بیشتر موارد الگوی جریان متفاوت است. دلیل این است که همواره در جهت حرکت سیال یک جریان برگشتی (معکوس) داریم. حرکت معکوس سیال را Back Mixing (پس آمیزی یا اختلاط متقابل) می گویند. درون
راکتورهای Plug غلظت از نقطه ای به نقطه ذیگر تغییر می کند. چنین سیستمهایی توزیع شده (Distributed) نامیده می شوند و تجزیه تحلیل معادله عملکرد آنها در شرایط پایدار مستلزم حل معادلات است.

راکتورهای دوره ای (Recycle Reactor)
در این نوع راکتور مخلوط واکنش خروجی از راکتور بدون عبور از مراحل جدا سازی و بازیافت به ورودی راکتور برگشت داده می شود. این نوع برگشت در راکتور Mixed وجود دارد واز این نظر امری عادی می باشد. یعنی استفاده از جریان برگشتی برای یک راکتور Mixed اثری روی بازدهی ندارد. باید توجه داشت که استفاده از جریان برگشتی برای یک راکتور با جریان Plug معمولآ بازدهی را کاهش می دهد و آن را به سمت بازدهی یک راکتور Mixed سوق می دهد.
لذا معمولآ در شرایط زیر از راکتورهای دوره ای استفاده می کنیم:
1-برای واکنشهای اتوکاتالیزوری و واکنشهایی که احتیاج به همزن خاصی دارند. مثلآ اگر واکنشی احتیاج به درصد معینی از همزن (کمتر از الگوی اختلاط راکتور مخلوط شونده و بیشتر از الگوی اختلاط در راکتور لوله ای) داشته باشد از راکتور دوره ای استفاده می کنیم.
2-برای واکنشهایی که باید در شرایط هم دما انجام بگیرند.
3-برای واکنشهایی که متشکل از چند واکنش سری یا موازی رقابتی هستند، برای رسیدن به تولید بهینه (ماکزیمم) از محصول مورد نظر (Selectivity)، از راکتورهای دوره ای استفاده می کنیم.

منبع:irche.com

نفت سفید

نفت سفید یا کروزن، برشی از نفت خام است که حدود نقطه جوش آن 180 الی 275 درجه سانتیگراد و دانسیته آن 780/0 می‌باشد. قسمت اعظم نفت سفید شامل هیدروکربورهایی است که مولکول آنها دارای 11 تا 15 اتم کربن است.

نفت سفید (کروزن)

نفت سفید یا نفت چراغ که در ایران به طور معمول نفت می‌نامند، مایعی بیرنگ و کمی سنگین تر از بنزین است که بوی مخصوص آن پس از تبخیرشدن از بین می‌رود. نفت سفید از آغاز پیدایش صنعت نفت تا 50 سال ، مهمترین فراورده نفتی بود. نخست بعنوان روغن چراغ بکار می‌رفت و هنوز هم در مواردی برای تولید روشنایی بکار می‌رود. چگالی نفت در حدود 780/0 است که افزایش چگالی آن معرف وجود درصد بیشتری از هیدروکربورهای نفتنی ومعطره است و کیفیت آن بستگی به نوع اجزاء تشکیل دهنده آن و حدود نقطه جوش آن دارد.

نقطه اشتعال

نقطه اشتعال یک مایع نفتی حداقل درجه حرارتی است که ، بخار حاصل از آن در مجاورت شعله برای چند لحظه مشتعل گردد. به عبارت دیگر نقطه اشتعال درجه حرارتی است که در آن درجه حرارت به اندازه کافی بخار تولید می‌شود که با عوامل موجود در مقابل شعله قابل اشتعال گردد. نقطه اشتعال مواد نفتی معرف مقداری مواد سبک موجود در آن است، و بنابراین به کمک آن می توان با درنظر گرفتن حد انفجار ، احتمال انفجار در مخازن نفتی را پیش بینی کرد. نقطه اشتعال نفت سفید نباید از 100 درجه فارنهاریت پایین تر باشد. پایین بودن نقطه اشتعال به علت وجود هیدروکربورهای ردیف بنزین می‌باشد که باید در هنگام پالایش همواره کنترل گردد.

نقطه دود (SMOKE POINT)
حداکثر طول شعله چراغ فتیله ای استاندارد آزمایشگاهی قبل از دود کردن ، بر حسب میلی‌متر، نقطه دود هیدروکربور نامیده می شود. نقطه دود نفت سفید بستگی به هیدروکربورهای متشکله آن دارد و نقطه دود آن نباید از میلی‌متر کمتر باشد. برای بالابردن نقطه دود هیدروکربورهای معطره آن را به روش استخراج جدا می‌کنند.
مقدارذغال شدن (CHARVAIUE)
این آزمایش برای تعیین مقدار کربن باقی مانده که از سوختن نفت چراغ در 24 سرعت تولید می‌گردد، می‌‌باشد و از روی آن می‌توان مرغوبیت نفت سفید را بررسی کرد. روشهای مختلفی جهت تعیین مقدار کربن حاصل از سوختن نفت سفید وجود دارد که براساس روشهای IP یا ASTM می باشد.
مهمترین خواص دیگر نفت سفید از نظر تجارتی عبارتند از: چگالی ، ارزش حرارتی ، مقدار گوگرد ، بو ، و یسکوزیته و غیره.
تصفیه شیمیایی نفت سفید
برشهای مختلف حاصل از تقطیر نفت خام از جمله: نفت سفید ، نفت کوره ، روغن‌ها و گازوئیل دارای ناخالصیهایی مانند: هیدروکربورهای غیر اشباع ترکیبات اکسیژنه (اسیدهای نفتنی و ترکیبات آسفالتی) ، ترکیبات گوگردی (سولفونه و سولفوره) و ازته و همچنین ناخالص فلزی می‌باشد. این ناخالصیها علاوه بر اینکه از مرغوبیت محصولات می کاهند، باعث خوردگی دستگاهها مورد استفاده می‌گردند. در بسیاری از موارد ، لازم است که این ناخالصیها از محصولات حذف گردند تا به مواد با ویژگی‌های استاندارد و قابل مصرف تبدیل گردند. هدف و روشهای خالص سازی به طبیعت محصول نفتی و کاربرد بعدی آن بستگی دارد.
عمل تصفیه به روشهای مختلف صورت می‌پذیرد که در زیر به تعدادی از آنها اشاره می شود:

تصفیه با سود
این روش بیشتر به منظور شستشوی ترکیبات اسیدی موجود در برش های نفتی به کار گرفته می شود که مهمترین این ترکیبات مرکاپتانها ، هیدروژن سولفوره ، گاز کربنیک تیوفنل ها ، آلکیل فنل ها ، اسید سیانیدریک ، اسیدهای‌چرب و اسیدهای نفتنی می باشند.

تصفیه با اسید سولفوریک
اسید سولفوریک با هیدروکربورهای آروماتیک ، اولفین‌ها ، ترکیبات اکسیژنه ، اسیدها ، مواد رنگی و سولفوره ترکیب می شود. اسید دکانته شده، به علت داشتن رزین‌ها (حاصل از پلیمریزاسیون در مجاورت اسیدسولفوریک) سیاه رنگ می‌باشد. برای اینکه نفت رنگ زرد نداشته باشد، باید مقدار اسید نیتروی موجود در اسید سولفوریک کمتر از 1/0 درصد باشد اغلب جهت حذف ذرات اسیدی اضافی ، عمل شستشو با یک محلول سود و سپس با آب انجام می‌گیرد.

روش دکتر
انواع بنزین و ترکیبات سنگین تر مانند برش نفتا و کروزن را می توان به کمک این روش مورد ترتمان قرار داد. به علت اینکه قسمتی از مواد شیمیایی ، در حین استخراج مصرف می شود، یک روش نیمه رژنراتیو می‌باشد یعنی نصف مواد دوباره احیا می گردد. در این روش از محلول قلیایی پلمبیت سدیم (Na2PbO2) جهت ترتمان استفاده می‌شود.

روش هیپوکلریت
از هیپوکلریت ، اغلب به عنوان عامل اکسیدکننده، برای کاهش بو و نیز کاهش مقدار مرکاپتانها در برشهای مختلف نفتی ، استفاده می‌شود. این روش می‌تواند، یک روش تکمیلی برای ترتمان برشها با سود باشد.
تصفیه نفت سفید بوسیله انیدرید سولفوره (روش ادلینو"Edeleanu")
با توجه به اینکه انیدرید سولفوره‌ی مایع (SO2) به راحتی هیدرکربورهای اشباع نشده از کربن و ترکیبات آروماتیک را در خود حل می کند، لذا از آن برای جدا کردن ناخالصی های نفت سفید و تصفیه آن استفاده می‌شود. در این روش تصفیه نفت سفید که به روش ادلینو (Edeleanu) معروف است، ابتدا ماده نفتی را از روی یک لایه کلرور سدیم و کلرورکلسیم خشک به نسبت 2 به 1 عبور می دهند تا کاملا خشک شود. بعد به وسیله دستگاههای تبادل حرارتی در یک ظرف آهنی تا دمای (10-) درجه سانتگراد سرد میکنند، سپس انیدرید سولفوروی مایع با (10-) درجه سانتیگراد را بدون هم زدن به صورت قطرات خیلی ریز در داخل طشتک بر روی ماده نفتی می‌پاشند. مقدار انیدرید سولفوردی مایع لازم در این عملیات بیش از یک چهارم مقدار مایع نفتی است. مایع داخل طشتک پس از مدتی به دو فاز تبدیل می‌شود که قشر بالایی آن ماده نفتی یا کروزن اشباع از انیدرید سولفورو است. فاز پایینی انیدسولفوردی مایعی است که هیدروکربورهای غیر اشباع سنگین و سایر ناخالصی‌ها را در خود حل کرده است. به وسیله عمل دکانتاسیون ، دوفاز را از هم جدا می‌کنند و آنها را از دستگاههای تبادل حرارتی عبور می‌دهند تا در اثر گرما، انیدریدسولفورو به صورت گاز خارج گردد. گازهای حاصل را بوسیله کمپرسورها می‌مکند و در اثر برودت به مایع تبدیل می‌کند که مجددا از آن در عملیات بعدی استفاده می‌شود. در این عملیات، حدود 3/0 درصد انیدرید سولفورو در لایه فوقانی باقی می‌ماند، که به وسیله شستشو با آب از بین می‌رود. از مواد باقی مانده در لایه زیرین، بعد از جداکردن انیدرید، می توان اساس تربالتین و روغنهای سنگین تهیه کرد. در این عملیات ، در حدود 5/0 درصد انیدررید سولفورو از بین می‌رود.
موارد کاربرد نفت سفید

* روشنایی: از کروزن جهت روشنایی و همچنین برای علامت دادن به کمک آتش استفاده می شود چون نقطه اشتعال کروزن بالاتر از 35 درجه است لذا از نظر آتش سوزی خطری ندارد.
* بعنوان سوخت: کروزن سوخت اغلب تراکتورها و ماشین های مورد استفاده در کشاورزی و همچنین بعنوان منبع نیرو در برخی توربینهای هواپیماها و موتورهای جت هواپیماها می‌باشد.

مشخصات مهم نفت سفیدتفکیک نفت سفید از نفت خام

نفت خام را پس از استخراج  به پالایشگاه منتقل میشود تا در آنجا پالایش و به ترکیبات مفید و قابل استفاده تبدیل شود زیرا نفت خام را به همان صورت اولیه نمی‌توان استفاده کرد. نفت خام مخلوطی از هیدروکربورهای مختلف بوده که در آن مواد سبک مانند بنزین و مواد سنگین مانند قیر وجود دارد که در هم حل شده اند. برای استفاده باید این مواد از هم تفکیک گردند و به این جهت لازم است که عمل تفکیک روی نفت خام انجام گیرد.
تفکیک نفت خام در دو مرحله صورت می‌گیرد: اول تفکیک جزء به جزء همه نفت خام در فشار اتمسفر، و سپس ارسال باقیمانده دیرجوش این مرحله به دستگاه تفکیک دیگری که تحت خلا شدید عمل می‌کند. بنابراین ، نفت خام پس از حرارات در کوره در برج تقطیر اتمسفری به فراورده های زیر تفکیک می شود: گازهای سوختی (که عمدتا شامل متان و اتان است) ، گازهای سبکتر (شامل پروپان ، بوتان وهمچنین متان و اتان است) ، نفتای سبک ، نفتای سنگین ، نفت سفید ، نفت گاز یا گازوئیل و باقیمانده خام برج تقطیر اتمسفری. در برج تقطیر در خلا نیز باقیمانده برج تقطیر اتمسفری به جریان نفت گاز خلا و باقیمانده برج تقطیر در خلا تفکیک می‌شود. نفت گاز سبک ، نفت گاز اتمسفری و نفت گاز خلا را غالبا برای تولید بنزین ، سوخت هواپیما و سوخت دیزل به واحد هیدروکراکینگ یا کراکینگ کاتالیزوری می‌فرستند. باقیمانده برج خلا را نیز می توان در واحدهای گرانروی شکن ، کک سازی . یا آسفالت زدایی برای تولید نفت کوره سنگین و یا خوراک واحد کراکینگ و یا مواد خام روغن روانسازی پالایش کرد باقیمانده نفت خامهای آسفالتی را می توان برای تولید آسفالت جاده سازی و یا پشت بام ، مورد عملیات پالایش دیگری قرار دارد.

کاتالیست های عمل آوری شده با هیدروژن

کاتالیست های عمل آوری شده با هیدروژن

---

کاتالیست های ابداعی برای عمل آوری با هیدروژن عبارتند از اکسیدهای کبالت و مولیبدن آلومین پایه و نیکل اکسید تیومولیبدات سولفیدهای تنگستن و نیکل و وانادیم اکسید. امروزه کاتالیست های اکسید های کبالت و مولیبدن آلومین پایه بیشترین کاربرد را دارند زیرا مشخص شده است که بسیار گزینش پذیرند و به سهولت بازیابی می شوند و در مقابل سموم مقاومند. آنها باید از طریق تبدیل فلزات عمل آوری با هیدروژن از شکل اکسیدی به شکل سولفیدی فعال شوند.
با وجود این چنانچه حذف نیتروژن حائز اهمیت باشد کاتالیست هایی که از ترکیبات نیکل – کبالت – مولیبدن یا نیکل – مولیبدن آلومین پایه باشند. از کارایی بیشتری برخوردارند. معمولا حذف نیتروژن از جریان های هیدروکربنی دشوارتر از حذف گوگرد است و هر عملی که بتواند مقدار اضافی نیتروژن را به حد مطلوب کاهش دهد قادر خواهد بود به طرز موثرتری مقدار اضافی گوگرد را حذف کند. معمولا کاتالیست های حاوی نیکل را پیش از رساندن به دمای واکنش فعال می کنند. این عمل به روش پیش سولفیدی کردن آن ها با کربن دی سولفید مرکاپتان یا دی متیل سولفید انجام می شود. ولی بعضی پالاشگرها این کاتالیست را از طریق تزریق مواد شیمیایی سولفید کننده در خوراک نفتی به هنگام راه اندازی فعال می کنند. واکنش سولفیدی شدن به شدت گرما زاست و باید دقت کرد که از دماهای بالا در طول فعالسازی اجتناب شود.
کاتالیست های کبالت – مولیبدن برای گوگردزدایی و کاتالیست های نیکل – مولیبدن برای نیتروژن زدایی مناسب هستند ولی هر دو کاتالیست می توانند گوگرد و نیتروژن را جدا کنند. کاتالیست های نیکل و مولیبدن برای هیدروژن دار کردن فعالتر از کاتالیست های کبالت – مولیبدن می باشند. که در شرایط عملیاتی مشابه بیشتر به سیر کردن حلقه های آروماتیکی می پردازند. به طور خلاصه اگر هدف کاهش گوگرد کاتالیست های کبالت – مولیبدن در مقایسه با کاتالیست های نیکل مولیبدن می توانند شرایط عملیاتی ملایمتر و با مصرف هیدروژن کمتر مقدار گوگرد را تا حد مورد نظر کاهش دهد. اگر کاهش نیتروژن یا سیر کردن حلقه های آروماتیکی در مد نظر باشد کاتالیست نیکل مولیبدن ترجیح داده می شود.

کاربرد نانوکاتالیزورها در حذف آلودگی‌های زیست‌محیطی

کاربرد نانوکاتالیزورها در حذف آلودگی‌های زیست‌محیطی

---

محققان دانشگاه رایس با هدف توسعه، ارزیابی و استفاده از کاتالیزورهای نانومقیاس جدید برای حذف آلاینده‌های زیست‌محیطی تحقیق جامعی را ترتیب داده‌اند. سیستم‌های غشایی، بخش مهم سیستم‌های تصفیه آبی را تشکیل می‌دهند و در حالت غیر فعال می‌توانند آلاینده‌ها را از آب جدا کرده و از بین ببرند.

ذرات کاتالیزوری چه به صورت همگن در محلول پراکنده شده یا روی ساختارهای غشایی رسوب داده شده باشند؛ می‌توانند ما را از تجزیه شیمیایی آلاینده‌ها و اینکه به نقطه دیگری نمی‌روند؛ مطمئن سازند. توجه عمده این تحقیق به تصفیه کاتالیزوری آب‌های آلوده‌ای که کارایی فناوری‌های موجود برای آنها ضعیف بوده و یا هزینه‌های بالایی دارد، اختصاص دارد. پس از چندین سال تلاش، سرانجام این تحقیق به مجموعه‌ای از سیستم‌های نانوکاتالیزوری منجر می‌شود که باید از بین آنها کاتالیزور مناسب برای سیستم‌های تصفیه آب، مطابق‌ با نیازهای خاص هر منطقه انتخاب شود. در این تحقیق توجه خاص محققان به حذف تری‌کلرواتیلن و آلاینده‌های آروماتیک آلی، عمدتاً حشره‌کش‌ها، از آب‌های زیرزمینی است. هر سیستمی به کاتالیزور متفاوت و راهبرد خاص خود نیاز دارد؛ اما به هر حال مهندسی نانومقیاس مواد، امکان طراحی سیستم‌های کارآمدتر را فراهم می‌کند.
اثر افزودن فلزات مختلف در بهبود فعالیت کاتالیزوری شناخته شده است و این دانشمندان از آن در حذف تری‌کلرواتیلن (TCE) از آب‌های زیرزمینی استفاده کرده‌اند. ذرات کاتالیزوری زیست فلزی قرار داده شده روی یک سطح آلومینا، چهار تا پنج برابر بازدهی بیشتری نسبت به فلزات خالص که به تنهایی در این فرایند به‌کار می‌رفتند؛ از خود نشان دادند.
همچنین برای حذف آروماتیک‌های آلی از آب‌های زیرزمینی، نوع دیگری از کاتالیزورها لازم است. به این منظور از مواد کاتالیزوری نوری مانند تیتانیا که با نور فعال می‌شوند، برای اکسیداسیون این آلاینده‌ها استفاده شود.
این مواد تحت تابش اشعه فرابنفش، قابلیت اکسیداسیون نوری بسیاری از مولکول‌ها را پیدا می‌کند. این گروه روش جدیدی توسعه داده‌اند که طی آن نانوبلورهای تیتانیوم با سطح ویژه بالا
(بیش از (250 m2/gm برای حذف آروماتیک‌های آلی تولید می‌شوند. آنها مشخصات دقیق این سیستم‌ها را اندازه‌گیری کردند. و دریافتند که وجه (101) بلور تیتانیا در سیستم‌های شبه ‌میله‌ای، چهار تا پنج برابر بهتر از دیگر وجه‌های بلوری دیگر آن عمل می‌کند. تولید رادیکال آزاد توسطC60 متراکم در آب، امکان تجزیه آلاینده‌ها را فراهم می‌کند. همچنین C60 کاتالیزور نوری بسیار خوب است که کارایی آن صدها و بلکه هزارها برابر بیش از تیتانیای موجود در بازار است.

تصاویر TEM کاتالیزورهای نوری نانوبلورهای تیتانیای تهیه شده تحت شرایط هیدروترمال به ترتیب بدون سورفکتانت، با غلظت پایین سورفکتانت، و با غلظت بالای سورفکتانت

شناسایی عناصر در ترکیبات آلی (ذوب قلیایی)

شناسایی عناصر در ترکیبات آلی (تجزیه کیفی مواد آلی به روش ذوب قلیایی جهت تشخیص ازت، گوگرد و هالوژنها)

1- مقدمه

          برای تشخیص عناصر موجود در ترکیبات آلی (عناصر موجود در ترکیبات آلی معمولی عبارتند از: کربن، هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن، گوگرد و هالوژنها) ابتدا باید آنها را به ترکیبات معدنی یونیزه که قابل شناسایی باشد تبدیل کرد.

این تبدیل ممکن است به روشهای مختلف صورت گیرد ولی بهترین روش ذوب ترکیبات با فلز سدیم است. در این روش سیانید سدیم (NaCN)، سولفید سدیم (Na₂S) و هالید سدیم (NaX) تشکیل میشود که به آسانی قابل تشخیص هستند.

در شکل ماده (1) ترکیب آلی است

          معمولا سدیم به مقدار اضافی به کار برده میشود. در غیر اینصورت اگر گوگرد و نیتروژن هردو وجود داشته باشند. احتمالا تیوسیانات سدیم (NaSCN) تشکیل میشود. در این صورت در تشخیص نیتروژن به جای آبی پروس رنگ قرمز مشاهده میشود زیرا بجای یون (CN^-)، یون (SCN^-) خواهیم داشت. اما با سدیم اضافی تیوسیانات تشکیل شده تجزیه میشود و جواب درست به دست می آید.

به مخلوط حاصل آب اضافه کرده مخلوط قلیایی را صاف نموده و سپس به آن (FeSO₄) اضافه کنید در این صورت فروسیانید سدیم تشکیل میشود.

وقتی محلولهای قلیایی نمکهای فروی بالا جوشانده میشود بر اثر اکسیژن هوا کمی یون فریک تشکیل میشود. (بر اثر سولفوریک اسید رقیق هیدروکسیدهای فرو و فریک تشکیل شده حل میشوند) فروسیانیدها با نمک فریک تشکیل فروسیانید فریک (آبی پروس) میدهند.

برای اسیدی کردن محیط نباید از (HCl) استفاده کرد زیرا به علت تشکیل (FeCl₆) رنگ زرد در محیط ایجاد میشود و به جای آبی پروس رنگ سبز ظاهر میشود. به همین دلیل کلرید فریک نیز نباید اضافه شود. همانطوری که قبلا ذکر شده است بر اثر اکسیداسیون به وسیله هوا در محیطهای قلیایی گرم به مقدار کافی یونهای فریک تشکیل میشود بنابراین نیازی به افزایش یون فریک نیست، افزایش مقدار کمی محلول رقیق فلئورید پتاسیم ممکن است به تشکیل آبی پروس در محلول که به آسانی قابل صاف شدن است کمک نماید (Fe³⁺ با F^- تولید FeF₆^3- میکند که پایدار است و باعث خارج شدن Fe³⁺ از محیط عمل میشود).

گوگرد به صورت یون سولفید را میتوان به وسیله استات سرب و استیک اسید و یا به و سیله پلمبیت سدیم (محلول قلیایی استات سرب) به صورت رسوب سولفید سرب (PbS) سیاه رنگ تشخیص داد.

رسوب سیاه رنگ

برای تشخیص یونهای هالوژن (Cl, Br, I) از اثر محلول نیترات نقره در محیط اسید نیتریکی استفاده میشود در این صورت هالید نقره به صورت رسوب حاصل میشود.

نانوتکنولوژی و صنعت نفت

نانوتکنولوژی و صنعت نفت

علم نانو یک تحول بزرگ در مقیاس بسیار کوچک بسیاری از محققان و سیاستمداران جهان معتقدند که علم نانو می‌تواند تحولات اساسی در صنعت جهانی ایجاد نماید صنعت نفت نیز از پیشرفت این تکنولوژی بهره‌مند خواهد گشت.

علم نانو می‌تواند به بهبود تولید نفت و گاز با تسهیل جدایش نفت وگاز در داخل مخزن کمک نماید. این کار با درک بهتر فرآیندها در سطوح مولکولی امکانپذیر می‌باشد. با توجه به اینکه نانو مربوط به ابعادی در حدود متر می‌باشد، نانوتکنولوژی به مفهوم ساخت مواد و ساختارهای جدید توسط مولکول‌ها و اتم‌ها در این مقیاس می‌باشد.

خوشبختانه کاربردهای عملی نانو در صنعت نفت جایگاه‌ ویژه‌ای دارند. نانوتکنولوژی دیدگاه‌های جدید جهت استخراج بهبودیافتة نفت فراهم کرده است. این تکنولوژی به جدایش موثرتر نفت و آب کمک می‌کند . با افزودن موادی در مقیاس نانو به مخزن می‌توان نفت بیشتری آزاد نمود. همچنین می‌توان با گسترش تکنیک‌های اندازه‌گیری توسط سنسورهای کوچک،‌ اطلاعات بهتری دربارة مخزن بدست آورد.

مواد نانو

صنعت نفت تقریباً در تمام فرآیندها احتیاج به موادی مستحکم و مطمئن دارد. با ساخت موادی در مقیاس نانو می‌توان تجهیزاتی سبکتر، مقاومتر و محکم‌تر از محصولات امروزی تولید نمود. شرکت نانوتکنولوژی GP در هنگ‌کنگ یکی از پیشگامان توسعة کربید سیلیکون، یک پودر سرامیکی در ابعاد نانو می‌باشد.

با استفاده از این پودرها می‌توان مواد بسیار سختی تولید نمود. این شرکت در حال حاضر مشغول مطالعه و تحقیق بر روی سایر مواد مرکب می‌باشد و معتقد است که می‌توان با نانوکریستال‌ها تجهیزات حفاری بادوامتر و مستحکم‌تری تولید کرد. همچنین متخصصان این شرکت یک سیال جدید حاوی ذرات و نانوپودرهای بسیار ریز تولید نموده‌اند که به‌طور قابل توجهی سرعت حفاری را بهبود می‌بخشد. این مخلوط آسیب‌های وارده به دیوارة مخزن در چاه را حذف نموده و قابلیت استخراج نفت را افزایش می‌بخشد.

آلودگی

آلودگی توسط مواد شیمیایی و یا گازهای آلاینده یک مبحث بسیار دشوار در تولید نفت و گاز می‌باشد. نتایج بدست‌آمده از تحقیقات دانشمندان حاکی از آن است که نانوتکنولوژی می‌تواند تا حد مطلوبی به کاهش آلودگی کمک کند. در حال حاضر فیلترها و ذراتی با ساختار نانو در حال توسعه می‌باشند که می‌توانند ترکیبات آلی را از بخار نفت جدا سازند. این نمونه‌ها علیرغم اینکه اندازه‌ای در حدود چند نانومتر دارند، دارای سطح بیرونی وسیعی بوده و قادر به کنترل نوع سیال گذرنده از خود می‌باشند. همچنین کاتالیست‌هایی با ساختار نانو جهت تسهیل در جداسازی سولفید هیدروژن، آب، مونوکسیدکربن، و دی‌اکسید کربن از گاز‌طبیعی در صنعت نفت بکار گرفته می‌شوند. در حال حاضر مطالعاتی بر روی نمونه‌هایی از خاک رس در ابعاد نانو و جهت ترکیب با پلیمرهایی صورت می‌پذیرد که بتوانند هیدروکربن‌ها را جذب نمایند. بنابراین می‌توان باقیمانده‌های نفت را از گل حفاری جدا نمود.

سنسورهای هیدروژن خود تمیز کننده

خواص فوتوکاتالیستی نانوتیوب‌های تیتانیا در مقایسه با هر فرمی از تیتانیا بارزتر می‌باشد، بطوری‌که آلودگی‌های ایجادشده تحت تابش اشعة ماوراء بنفش به‌طور قابل توجهی از بین می‌روند. تا اینکه سنسورها بتوانند حساسیت اصلی خود نسبت به هیدروژن را حفظ نماید. تحقیقات انجام‌گرفته در این زمینه حاکی از آن است که نانوتیوب‌های تیتانیا دارای یک مقاومت الکتریکی برگشت‌پذیر می‌باشند، بطوری‌که اگر هزار قطعه از آن‌ها در مقابل یک میلیون‌ اتم هیدروژن قرار بگیرند، مقاومت الکتریکی آن در حدود یکصد میلیون درصد افزایش می‌یابد.

سنسورهای هیدروژن بطور گسترده‌ای در صنایع شیمیایی، نفت و نیمه‌رساناها مورد استفاده قرار می‌گیرند. از آنها جهت شناسایی انواع خاصی از باکتری‌های عفونت‌زا استفاده می‌گردد. به‌ هر حال محیط‌هایی نظیر تأسیسات و پالایشگاه‌های نفتی که سنسورهای هیدروژن از کاربردهای ویژه‌ای برخوردار می‌باشند، می‌توانند بسیار آلوده و کثیف باشند این سنسورهای هیدروژن نانوتیوب‌های تیتانیا هستند که توسط یک لایة غیرپیوسته‌ای از پالادیم پوشانده شده‌اند. محققان این سنسورها را به مواد مختلفی نظیر اسید استریک ( یک نوع اسید چرب )‌، دود سیگار و روغن‌های مختلفی آلوده نمودند و سپس مشاهده کردند که تمام این آلوده‌کننده‌ها در اثر خاصیت فوتوکاتالیستی نانوتیوب‌ها از بین می‌روند. حد نهایی آلودگی‌ها زمانی بود که دانشمندان این سنسورها را در روغن‌های مختلفی غوطه‌ور ساخته و سنسورها توانستند خواص خود را بازیابند. محققان سنسورها را در دمای اتاق به مقدار هزار قطعه در مقابل یک میلیون ‌اتم هیدروژن در معرض این گاز قرار دادند و مشاهده نمودند که در طرح‌های اولیة سنسور مقاومت الکتریکی آن به میزان 175000 درصد تغییر می‌کند. سپس سنسورها را توسط لایه‌ای به ضخامت چندین میکرون از روغن موتور پوشاندند تا بطور کلی حساسیت آن‌ها نسبت به هیدروژن از بین برود. سپس این سنسورها را در هوای عادی به ‌مدت 10 ساعت در معرض نور ماوراء بنفش قرار دادند و پس از یک ساعت مشاهده نمودند که سنسورها مقدار قابل توجهی از حساسیت خود را بدست آورده‌ و پس از گذشت 10 ساعت تقریباً بطور کامل به وضعیت عادی خود بازگشتند.

علیرغم قابلیت بازگشتی بسیار مناسب این سنسورها نمی‌توانند پس از آلودگی به انواع خاصی از آلوده‌کننده‌ها حساسیت خود را باز یابند برای مثال روغن WQ -40 به علت دارابودن مقداری نمک خاصیت فوتوکاتالسیتی نانوتیوب‌ها را تا حد زیادی از بین می‌برد.

با افزودن مقدار اندکی از فلزات مختلف نظیر قلع، طلا، نقره، مس و نایوبیم، یک گروه متنوعی از سنسورهای شیمیایی بدست می‌آیند. این فلزات خاصیت فوتوکاتالیستی نانوتیوب‌های تیتانیا را تغییر می‌دهند. به هر حال سنسورها در یک محیط غیرقابل کنترل در دنیای واقعی توسط مواد گوناگونی نظیر بخار‌های آلی فرار، دودة کربن و بخارهای نفت و همچنین گرد و غبار آلوده می‌گردند. قابلیت خودپاک‌کنندگی این سنسورها طول عمر آن‌ها را افزایش و از همه مهمتر خطای آنها را کاهش می‌دهد.

سنسورهای جدید در خدمت بهبود استخراج نفت

براساس آخرین اطلاعات چاپ شده توسط سازمان انرژی آمریکا، استخراج نفت در حدود دو سوم از چاه‌های نفت آمریکا اقتصادی نمی‌باشد. با توجه به دما و فشار زیاد در محیط‌های سخت زیرزمینی، سنسورهای قدیمی الکتریکی و الکترونیکی و سایر لوازم اندازه‌گیری قابل اعتماد نمی‌باشند و در نتیجه شرکت‌های استخراج‌ کنندة‌ نفت در تهیة ‌اطلاعات لازم و حساس جهت استخراج کامل و مؤثر نفت از مخازن با برخی مشکلات مواجه می‌باشند.

در حال حاضر محققان در آزمایشگاه فوتونیک دانشگاه صنعتی ویرجینیا در حال توسعة یک‌سری سنسورهای قابل اعتماد و ارزان از فیبرهای نوری جهت اندازه‌گیری فشار، دما، جریان نفت و امواج آکوستیک در چاه‌های نفت می‌باشند. این سنسورها به‌علت مزایایی نظیر اندازة کوچک ،‌ایمنی در قبال تداخل الکترومغناطیسی ، قابلیت کارآیی در فشار و دمای بالا و همچنین محیط‌های دشوار، مورد توجه بسیار قرار گرفته‌اند. از همه مهم‌تر اینکه امکان جایگزینی و تعویض این سنسورها بدون دخالت در فرآیند تولید نفت و باهزینة‌ مناسب فراهم می‌باشد. در حال حاضر عمل جایگزینی و تعویض سنسورهای قدیمی در چاه‌های نفت میلیون‌ها دلار هزینه در پی دارد. سنسورهای جدید از نظر تولید بسیار مقرون ‌به صرفه بوده و اندازه‌گیری‌های دقیق‌تری ارائه می‌دهند.

انتظار می‌رود که تکنولوژی این سنسورها تولید نفت را با ارائه اندازه‌گیری‌های دقیق و قابل اعتماد و کاهش ریسک‌های همراه با اکتشاف و حفاری نفت بهبود بخشد. همچنین سنسورهای جدید به‌علت برخی کاربردهای ویژه نظیر استخراج دریایی و افقی نفت، جایی که بکاربستن سنسورهای قدیمی در چنین شرایطی بسیار مشکل می‌باشد، از توجه ویژه‌ای برخوردارند.

کروماتوگرافی لایه نازک (TLC)

کروماتوگرافی لایه نازک (TLC)

کروماتوگرافی لایه نازک نوعی کروماتوگرافی جذبی جامد – مایع است و اصول آن مانند کروماتوگرافی ستونی است. ولی در این مورد جسم جاذب جامد را به صورت یک لایه نازک در روی یک قطعه شیشه یا پلاستیک محکم پخش میکنند. یک قطره از محلول نمونه یا مجهول را در نزدیکی لبه صفحه میگذارند و صفحه را همراه مقدار کافی از حلال استخراج کننده در ظرفی قرار میدهند. مقدار حلال باید آنقدر باشد که فقط به سطح زیر لکه برسد (شکل الف). حلال به طرف بالای صفحه میرود و اجزاء مخلوط را با سرعتهای متفاوت با خود میبرد. در نتیجه ممکن است تعدادی لکه روی صفحه ظاهر شود. این لکه ها روی یک خط عمود بر سطح حلال ظرف قرار میگیرند (شکل ب).

این روش کروماتوگرافی بسیار آسان است و به سرعت هم انجام میشود. این روش برای تفکیک اجزاء یک مخلوط بسیار مفید است و همچنینی میتوان از آن برای تعیین بهترین حلال استخراج کننده جهت کروماتوگرافی ستونی استفاده کرد.

در TLC میتوان از همان مواد جامد که در کروماتوگرافی  ستونی استفاده میشود استفاده کرد و در این میان سیلیکا و آلومینا بیشتر به کار میرود. معمولا جسم جاذب را با مقدار کمی از ماده نگهدارنده مانند گچ شکسته بندی، کلسیم سولفات و یا نشاسته مخلوط میکنند تا جسم جاذب چسبندگی لازم را پیدا کند و به صفحه بچسبد. صفحه ها را میتوان قبل از مصرف تهیه کرد و یا از ورقه های پلاستیکی آماده که در بازار موجود است استفاده نمود.

یکی از مزایای مشخص TLC آن است که احتیاج به مقدار بسیار کمی از نمونه دارد. در بعضی موار میتوان تا مقدار ^9-10 گرم را تشخیص داد. اما ممکن است اندازه نمونه تا 500 میکرو گرم برسد. در نمونه های زیاد میتوان از تجربه های تهیه ای استفاده کرد. در این تجربه ها لکه های مختلف را میتراشند و با یک حلال مناسب میشویند (استخراج میکنند). و برای شناسایی (از طریق طیف سنجی) به کار میبرند.

تشخیص لکه های رنگین در روی کروماتوگرام آسان است و برای تعیین محل لکه های اجسام بیرنگ روشهای متعددی وجود دارد. برای مثال میتوان با تابش نور ماوراء بنفش به صفحه محل لکه، ترکیبهایی را که خاصیت فلوئورسانس دارند مشخص کرد. به روش دیگر میتوان جسم جاذب را با ماده فلوئورسانس دار بی اثر دیگری مخلوط کرد. هنگامی که نور ماوراء بنفش به این صفحه بتابد، لکه اجسامی که نور ماورای بنفش را جذب می‌کنند ولی خاصیت فلوئورسانس ندارند در زمینه فلورسانس دار صفحه به صورت تیره رنگ ظاهر میشوند. در بسیاری موارد دیگر، از معرفهای آشکارساز دیگری استفاده میکنند. این معرفها را میتوان بر روی کروماتوگرام پاشید و لکه ها را ظاهر کرد. سولفوریک اسید، که بسیاری از ترکیبات آلی را به ذغال تبدیل میکند و محلول پتاسیم پرمنگنات نمونه هایی از معرفهای آشکار ساز هستند که به این روش مصرف میشوند. ید نیز معرف آشکار ساز دیگری است که مصرف میشود. در این مورد صفحه را دز ظرفی میگذارند که محیط آن از بخار ید اشباع باشد. بسیاری از ترکیبات آلی ید را جذب میکنند و لکه آنها روی کروماتوگرام رنگین (معمولا قهوه ای) میشود.

در شرایط معین سرعت حرکت ترکیب نسبت به سرعت پیشرفت حلال (R_f) خاصیت مشخصی از ترکیب است. برای تعیین این مقدار مسافتی را که جسم از خط شروع تا وسط لکه را طی کرده است اندازه میگیرند و آنرا به مسافتی که حلال پیموده تقسیم میکنند. این مسافت را با خط شروع یکسانی میسنجند.

بخش عملی

تفکیک مواد رنگی برگ سبز

چند میلی لیتر از مخلوط 2 به یک اتر نفت و اتانول را همراه با چند برگ سبز در هاونی بگذارید و برگها را با دسته هاون له کنید. مایع بدست آمده را به یک قیف جدا کننده منتقل کنید و همان حجم آب مقطر به آن اضافه کنید و تکان دهید. فاز آبی پایینی را دور بریزید. این شستشو را دو بار انجام دهید و هر بار فاز آبی را دور بریزید. و آب تازه اضافه کنید.لایه آلی (بالایی) را به ارلن کوچکی منتقل کنید و به آن 2 گرم سدیم سولفات بدون آب اضافه کنید (برای آب گیری).

یک نوار 10 سانتی از ورقه کروماتوگرام سیلیکاژل تهیه کنید و یک لکه 1 الی 2 میلی متری از محلول ماده رنگی را طوری بر روی صفحه قرار دهید که حدود 1 و نیم سانتی متر از انتهای آن فاصله داشته باشد (برای گذاشتن لکه از لوله مویین تمیز استفاده کنید). صبر کنید تا لکه خشک شود. برای جداسازی از حلال بنزن – استون با نسبت 7 – 3 (حجمی) مطابق توضیحات بالا استفاده کنید.

ممکن است تا هشت لکه رنگین مشاهده شود. این لکه ها به ترتیب کاهش مقدار Rf عبارتند از کاروتنها (دو لکه نارنجی)، کلروفیل a (آبی – سبز)، کلروفیل b (سبز) و زانتوفیلها (چهار لکه زرد).

Chemistry Laboratory Safety Rules

جهت اطلاع از قوانین ایمنی در آزمایشگاه به این لینک مراجعه فرمایید.

رنگ شعله

رنگ شعله

رنگ	ماده شیمایی
Carmine	لیتیوم کلرید
قرمز	استرنسیوم کلرید
نارنجی	کلسیم کلرید
زرد	سدیم کلرید
زرد مایل به سبز	بوراکس
سبز	مس سولفات
آبی	مس کلرید
بنفش	3 parts Potassium Sulfate 1 part Potassium Nitrate (saltpeter)
ارغوانی	پتاسیم کلرید
سفید	منیزیوم سولفات

Flame Colorants

Color	Chemical
Carmine	Lithium Chloride
Red	Strontium Chloride
Orange	Calcium Chloride (a bleaching powder)
Yellow	Sodium Chloride (table salt) or Sodium Carbonate
Yellowish Green	Borax
Green	Copper Sulfate
Blue	Copper Chloride
Violet	3 parts Potassium Sulfate 1 part Potassium Nitrate (saltpeter)
Purple	Potassium Chloride
White	Magnesium Sulfate (Epsom salts)

Color	Compound
Red	strontium salts, lithium salts lithium carbonate, Li2CO3 = red strontium carbonate, SrCO3 = bright red
Orange	calcium salts calcium chloride, CaCl2 calcium sulfate, CaSO4·xH2O, where x = 0,2,3,5
Gold	incandescence of iron (with carbon), charcoal, or lampblack
Yellow	sodium compounds sodium nitrate, NaNO3 cryolite, Na3AlF6
Electric White	white-hot metal, such as magnesium or aluminum barium oxide, BaO
Green	barium compounds + chlorine producer barium chloride, BaCl+ = bright green
Blue	copper compounds + chlorine producer copper acetoarsenite (Paris Green), Cu3As2O3Cu(C2H3O2)2 = blue copper (I) chloride, CuCl = turquoise blue
Purple	mixture of strontium (red) and copper (blue) compounds
Silver	burning aluminum, titanium, or magnesium powder or flakes

        با تشکر از سرکار خانم مهندس ترکاشوند

منبع

Raman Spectroscopy

مقدمه:

طیف نمایی رامان چه در اصول و چه در عمل تا اندازه‌ای از طیف نمایی جذبی و گسیلی متفاوت است. ‏اما آنچنان وسیله مهمی در تحلیل مولکولی است که بایستی در اینجا بطور خلاصه ذکر می‌‏کنیم. اگر گاز یا مایعی تحت تابش یک خط قوی با فرکانس اختیاری (v₀ ‏‎به عنوان مثال ، یکی از خطوط ‏صادره از لامپ جیوه) قرار گیرد، نور پراکنده شده عمدتا دارای همان فرکانس است.

اما یک یا چند خط ‏ضعیف جابجایی ممکن است در طرف طول موجهای بلند مثلا در فرکانسهایν_s ‎ ظاهر شوند ‏که اینها به خطوط استوکس معروفند. حتی در طرف طول موجهای کوتاه ممکن است خطوط ضعیف‏تری به نام پاد استوکس با فرکانس ν_a‎ ظاهر شوند‎.

نوارهای رامان‎

اختلاف انرژی‎ ν_s - ν₀ ‎یا ν_a‏ν₀ - ‎ به صورت انرژی ارتعاشی یا دورانی مولکول داده (یا از آن گرفته) ‏می‌شود. از این روش می‌توان برای بررسی مدهای ارتعاشی مولکولی که منجر به جذب ‏فروسرخ نمی‌شوند، استفاده کرد. شرط وجود ظهور طیف رامان این است که مولکول دارای قابلیت قطبی شدنی باشد ‏که به حالت ارتعاشی یا دورانی بستگی دارد. در مولکولهای دو اتمی این وضع همیشه هست و طیف رامان ‏شامل یک نوار استوکس و یک نوار پاداستوکس در فرکانسهای‎ ω ‎± است که ساختار دورانی هر کدام ب‏وسیله قاعده گزینش به صورت 2± و 0‏‎ΔJ= ‎ تعیین می‌شود‎.

طیف نمای لیزری رامان

‎طیف رامان دورانی‎

ساختمان دورانی در حول خط تابشی ظاهر می‌شود، مولکولهای چند اتمی طیفهای رامان دورانی خالص ‏نیز دارند (جز برای مولکولهای نوع تقارن کروی) معمولا بعضی از مدهای ارتعاشی رامان فعال بوده و ‏بعضی چنین نیستند. در موارد مشخصی قواعد مربوط به ظهور ‎طیفهای فروسرخ و ‏رامان بطور متقابل منحصر به فرد هستند. در حقیقت ، نوع تقارن در مولکول را می‌توان صرفا از وجود یکی ‏از طیف های رامان یا فروسرخ یا هر دوی آنها نتیجه گرفت.

لطفا به  ادامه مراجعه فرمایید:

آشنایی با دی اکسین ها (Dioxin )

اصطلاح دی اکسین به گروهی از ترکیبات آلی کلره اطلاق می شود که اغلب آنها در پروسه سوزاندن تولید می شوند. اساس مولکولی دی اکسین دو حلقه بنزن با 2 پل اکسیژن می باشد که تحت عنوان Polychlorinated –dibenzo-para-dioxine شناخته می شوند.

ترکیبات دی اکسین از سمی ترین آلاینده های زیست محیطی به شمار می روند و دارای 73 ایزومر می باشند. در میان ایزومرهای دی اکسین سمی ترین آنها TCDD  می باشد با فرمول C₁₂H₄CL₄O₂ و شامل 22 ایزومر است . وزن مولکولی آن 322 و نقطه ذوب آن 577 فارنهایت می باشد.

ترکیبات PCDD  تا حرارت 1300 درجه فارنهایت پایدار می باشند و فشار جزئی آنها در شرایط طبیعی یک میلیونیم میلیمتر جیوه است،بنابراین قابلیت فرار از سطوح را در حرارت محیط ندارند.این خواص فیزیکی همراه با پایداری حرارت و انحلال کم آن در آب 3 خاصیت عمده دی اکسین در محیط زیست می باشد.

اثر دی اکسین ها بر روی موجودات زنده 10000 برابر قوی تر از سیانور می باشد و این ترکیبات اثرات سرطان زایی بسیار بالایی دارند.

سوزاندن زباله به ویژه به صورت غیر بهداشتی مهمترین عامل انتشار این ترکیب در محیط زیست میباشد.دی اکسین یک محصول فرعی در تولیدات کشاورزی و مواد شیمیایی نیز به شمار می رود.

از عوارض عمده دی اکسین بر انسان آسیب کبدی وناراحتی های شدید پوستی می باشد.

نحوه انتشار این ماده را می توان به صورت زیر خلاصه کرد:

1-سوزاندن زباله به ویژه مواد پلاستیکی

2- پروسه تولید ترکیبات PCB

3- در صنایع سلولزی

در صنایع سلولزی حضور کلر در پروسه های تولید خمیر کاغذ سبب حمله کلر به ساختمان هیدرو کربنهای موجود در لیگنین شده و زمینه تشکیل PCDD را فراهم می سازد. اصولا در هر پروسه ای که ترکیبات فنله و کلره تواما حاضر شوند احتمال خطر تشکیل PCDD  مهیا می گردد.

مواد زائد حاوی PVC که دارای درصد نسبتا زیادیس HCL  می باشند می تواند منجر به تشکیل مقادیر نسبتا بالای PCDD گردد.

سوزاندن بیشتر کاغذ در اروپا نسبت به آمریکا PCDD  بیشتر در اتمسفر اروپا به وجود آورده است.

آنچه در رابطه با PCDD برای ما از اهمیت ویژه برخوردار است موارد ذیل می باشد .

1-این ترکیب سمی ترین و خطرناکترین آلاینده شناخته شده زیست محیطی می باشد.

2-ترکیب 2,3,7,8 TCDD  در میان ترکیبات سمی PCDD  از همه خطرناک تر است.

3-در جهت کاهش PCDD  در طبیعت باید اکیدا از سوخت ناقص زباله در حرارت کمتر از 1300 درجه فارنهایت جلوگیری کرد.

منبع

اثرات زیست محیطی لکه‌های نفتی در دریا

اثرات زیست محیطی لکه‌های نفتی در دریا

آثار آلودگی نفتی در دریا را باید به دو نوع درازمدت و کوتاه‌ مدت تقسیم نمود. خفگی

 ناشی از پوشش لکه نفتی و مسمومیت حاصل از نفت در دسته اول قرار دارند.

کاهش در انتقال نور باعث ممانعت عمل فتوسنتز گیاهان آبزی می‌شود. لایه های

نفتی سرعت جذب اکسیژن هوا بوسیله آب را بسیار کند می‌کند، به اندازه‌ای که

میزان انحلال اکسیژن در لایه‌های آب زیر لکه‌های نفتی حتی از لایه‌های عمیق آب

 نیز کمتر است.

پرندگان دریایی نیز آسیب فراوانی از لکه‌های نفتی متحمل می‌شوند. پرهای آنها

 آغشته به نفت شده و بهم می‌چسبد و قدرت پرواز آنها کاهش داده یا غیرممکن

 می‌سازد. بعلاوه خاصیت عایق بودن پرها از بین رفته و پرنده در معرض سرمای آب

قرار گرفته، می‌میرد.

نفتی که به حالت تعلیق در‌آمده می‌تواند با اجزاء معدنی، سنگین شده و به کف دریا

 رسوب کند که موجب صدمه به گیاهان و حیوانات کف دریا می‌شود. همچنین موجب

 کاهش چسبندگی رسوبات عمق دریا و ناپایداری گیاهان در بستر می‌شود. حرکت

 رسوبات معمولا پس از ریختن نفت به دریا مشاهده شده است.

تاثیر نفت بر زندگی گیاهان خطوط ساحلی موضوع با اهمیت دیگری است. گزارشها

حاکی از انهدام جلبکها و سایر گیاهان ساحلی است.

تماس جانداران با غلظتهای بالای مواد نفتی موجب آسیب سلولی و مرگ می‌شود.

 بویژه کرمها، لاروها، موجودات ریز و حیوانات جوان دریایی آسیب‌پذیرتر هستند.

انسان و سایر موجودات مجاور دریا نیز در معرض خطر این ترکیبات هستند.

در این میان هیدروکربنهای حلقوی یا آروماتیک که نقطه جوش پایین دارند خطر

بیشتری دارند. بنزن، تولوئن و گزیلن از این جمله می‌باشند. سمیت نفتالین و

فنانترین برای ماهیها از سه ترکیب قبل نیز بیشتر است. ترکیبات آروماتیک بیش از

 هیدروکربنهای اشباع در آب محلول هستند. بنابراین موجودات ممکن است بدون

تماس مستقیم با نفت، در اثر تماس با آب آلوده شده از این مواد محلول، دچار

مسمومیت گردند. خوشبختانه این ترکیبات فرار بوده و آثار آنها با گذشت زمان کاهش

 می‌یابد.

بطور کلی یک توده بزرگ آلودگی نفتی رها شده در دریا، در زمانی کوتاه (چند دقیقه

 تا چند ساعت) طیف وسیعی از موجودات دریایی را دچار مسمومیت و مرگ

می‌کند. اجساد ماهیها و خرچنگها به خطوط ساحلی کشیده می‌شود. آثار درازمدت

 غلظتهای کم این آلودگیها در زمان طولانی‌تری خود را نمایان می‌کند.

لایه‌های نازک نفت می‌تواند سموم محلول در چربی مانند آفت‌کشها را در خود حل

 کرده و غلظت آنها را به چندین برابر غلظت در آب و بالاتر از حد قابل تحمل موجودات

 برسانند. نتایج بررسی ترکیبات آلی که وارد زنجیره غذایی شده نشان می‌دهد آنها

در بدن موجود زنده پایدار مانده و قادرند بدون تغییر از چندین زنجیره غذایی عبور

کنند. این مواد مانند آفت‌کشها و فلزات سنگین قابلیت تجمع‌پذیری دارند. نهایتا این

 آلودگیها به موجوداتی که مورد استفاده غذایی انسان قرار می‌گیرد نیز منتقل و از

 این طریق در بدن او تجمع می‌یابد.

پاکسازی لکه های نفتی از سطح آب دریا :

بهنگام بروز سوانح و ایجاد لکه‌های نفتی در دریا، برطرف کردن این لکه‌ها ضرورتا

مستلزم مسدود کردن آنها با تشکیل نوعی سد می‌باشد. سه نوع از این سدها که

 مورد استفاده قرار دارند شامل سدهای شناور، سدهای جوشان آبی و سدهای

شیمیایی است.

سدهای شناور :

این سدها معمولا در لنگرگاهها و مناطق بارگیری و تخلیه مواد نفتی بکار می‌رود و

 بصورت مانعی بر روی آب شناور شده و گرداگرد لکه را احاطه می‌کنند.

منبع:

اوربیتالهای مولکولی

در مولکولها، مانند اتمهای مجزا، الکترونها اوربیتال ها را بر طبق همان قواعد پیشین پر میکنند. این اوربیتال های مولکولی را به صورت متمرکز در اطراف چندین هسته و شاید در بر گیرنده ی تمامی مولکول، در نظر میگیرند؛ توزیع هسته ها و الکترونها به صورتی است که پایدارترین مولکول ممکن از آن نتیجه شود.

 برای آنکه معادله های پیچیده ی ریاضی بیشتر قابل استفاده باشند، معمولاً از دو فرض ساده کننده بهره میگیرند:(الف)هر جفت الکترون اساساً در نزدیکی دو هسته مستقرمی شود، و(ب) شکل این اوربیتال های مولکولی مستقر و موضع آنها نسبت به یکدیگر، به صورت ساده، وابسته به شکل و موضع اوربیتال های اتمی در اتمهای سازنده است.

تصور اوربیتالهای مستقر- یا آنچه که ما آن را اوربیتالهای پیوندی می نامیم- ظاهراً فکر بدی نیست زیرا این روش تقریب، از دیدگاه ریاضی، در مورد بیشتر مولکولها (ولی نه همه ی آنها) موفقیت آمیز است.

افزون بر این این تصور همردیف با مفهوم کلاسیک شیمیدانها در مورد پیوند به عنوان نیرویی که بین دو اتم وجود دارد و تقریباً مستقل از باقی مانده مولکول عمل میکند، قرار میگیرد؛ تصادفی نیست که این مفهوم به گونه ای شگفت انگیز به مدت یک سال کارایی مطلوب داشته است. نهایتاً مولکولهایی که بطور استثنایی، فرمولهای کلاسیک در مورد آنها کارایی ندارد، همان مولکولهایی هستند که روش اوربیتال مولکولی مستقر نیز در مورد آنها کارایی ندارد.

فرض دوم بسیار منطقی است. این فرض به اندازه ای سودمند بوده که هر زمان لازم باشد، اوربیتالهای اتمی از انواع معین اختراع می شود تا این فرض همچنان معتبر باقی بماند.

                                 منبع: http://shimi8687.blogfa.com/

کاتالیست های مورد استفاده در صنعت نفت

مرجع کاملی از کاتالیستهای مورد استفاده در صنعت نفت

کاتالیزور Pd/ZnO

Reduction of Pd/ZnO Catalyst and Its Catalytic Activity for Steam Reforming of Methanol

Abstract

Key Words: palldium; zinc oxide; supported catalyst; steam reforming of methanol; PdZn

alloy; active species; reduction

منبع :

The effect of reduction temperature of the coprecipitated 15.9%Pd/ZnO catalyst on the catalytic activity for steam reforming of methanol was investigated. The results showed that methanol conversion at 523 K reached a maximum of 41.6% with a CO₂ selectivity of 94.6% and an outlet CO concentration of 1.26% over the catalyst reduced at 523–573 K. X-ray diffraction analysis revealed that a PdZn alloy began to form at a reduction temperature of 523 K. The improvement in activity at reduction temperature ranging from 523 to 573 K was attributed to the formation of the PdZn alloy with crystal size of 5–14 nm. The interaction between Pd and ZnO upon reduction was also explored by means of temperature-programmed reduction and X-ray diffraction. The results demonstrated that the reduction over Pd/ZnO might undergo a process PdO/ZnO → Pd/ZnO → PdZnO_1–x/ZnO → PdZn alloy/ZnO. The PdZn alloy was partially oxidized to PdZnO_1–x again during the reaction. The PdZn alloy and PdZnO_1–x species might be the real active species.

کاتالیزور گوگرد زدائی

DESULFURIZATION CATALYSTS:   Catalysts for removal of H₂S and other sulfur species from natural gas to naphtha feed streams.

به این لینک مراجعه نمایید.

واکنش اسید سولفوریک با شکر

Sulfuric Acid and Sugar Reaction

Tuesday January 29, 2008

One of the most spectacular chemistry demonstrations is also one of the simplest. It's the dehydration of sugar (sucrose) with sulfuric acid. Basically, all you do to perform this demonstration is put ordinary table sugar in a glass beaker and stir in some concentrated sulfuric acid (you can dampen the sugar with a small volume of water before adding the sulfuric acid). The sulfuric acid removes water from the sugar in a highly exothermic reaction, releasing heat, steam, and sulfur oxide fumes. Aside from the sulfurous odor, the reaction smells a lot like caramel. The white sugar turns into a black carbonized tube that pushes itself out of the beaker. Here's a nice youtube video for you, if you'd like to see what to expect.

What Happens
Sugar is a carbohydrate, so when you remove the water from the molecule, you're basically left with elemental carbon. The dehydration reaction is a type of elimination reaction.

C₁₂H₂₂O₁₁ (sugar) + H₂SO₄ (sulfuric acid) → 12 C (carbon) + 11 H₂O (water) + mixture water and acid

Although the sugar is dehydrated, the water isn't 'lost' in the reaction. Some of it remains as a liquid in the acid. Since the reaction is exothermic, much of the water is boiled off as steam.

Safety Precautions
If you do this demonstration, use proper safety precautions. Whenever you deal with concentrated sulfuric acid, you should wear gloves, eye protection, and a lab coat. Consider the beaker a loss, since scraping burnt sugar and carbon off of it isn't an easy task. It's preferable to perform the demonstration inside of a fume hood.

ویدئو کلیپ این واکنش

منبع :http://minashimi.mihanblog.com

با تشکر از سرکار خانم مهندس ترکاشوند

هیدروژن

انرژی پرتوی خورشید باعث برقراری حیات روی زمین است. این انرژی به ما نور می دهد، باعث رشد گیاهان می شود، بادها را به جریان می اندازد، باعث بارش باران می شود. این انرژی در سوختهای فسیلی ذخیره شده است. بیشتر انرژی مصرفی ما در حال حاضر از خورشید منشأ می گیرد.

هیدروزن گازی (H2) روی زمین وجود ندارد. این عنصر همیشه به صورت ترکیبی است. به طور مثال، ترکیب با اکسیژن (H2O - آب) ترکیب هیدروژن با کربن ترکیبات شیمیایی متفاوتی مانند متان (CH4) و زغال و نفت را به دست می دهد . همچنین، هیدروژن در تراکم زیست و مواد عالی یافت می شود. هیدروژن از نظر امروزی بیشترین محتوای انرژی هر سوخت را دارد؛ اما از نظر حجمی، کمترین فشار عادی به صورت گاز وجود دارد. هیدروژن می تواند انرژی را ذخیره کند. بیشتر انرژی که ما امروزه مصرف می کنیم از سوختهای فسیلی به دست می آید. تنها 6% منابع انرژی از منابع تجدیدپذیرند؛ زیرا این انرژیها تمیزتر و مناسب استفاده تر در طول یک زمان کوتاه اند.
منابع انرژی تجدیدپذیر مانند خورشید و باد نمی توانند همه وقت انرژی تولید کند. خورشید همیشه نمی تابد و باد همیشه نمی وزد. منابع تجدیدپذیر در زمان و مکانی که ما نیاز داریم انرژی تولید نمی کند. ما نمی توانیم منابع انرژی زیادی برای تولید هیدروژن استفاده کنیم؛ هیدروژن می تواند انرژی را در زمان و مکانی که ما نیاز داریم تأمین کنید.

هیدروژن انتقال دهنده انرژی:
هر روز ما انرژی برقی بیشتری مصرف می کنیم. برق منبع ثانویه انرژی است؛ منابع ثانویه انرژی که گاهی به آنها ناقلهای انرژی هم گفته می شود انرژی را به مصرف کننده می رساند. از آنجا که استفاده و انتقال برق برای ما آسانتر است، ما انرژیها را به انرژی برق تبدیل می کنیم. برق به ما نور، گرما، آب داغ، غذای سرد، تلویزیون، رایانه می دهد. زندگی بسیار سخت می شد، اگر ما مجبور بودیم زغال بسوزانیم، اتم بشکافیم، یا سدهای خود رابسازیم؛ پس انرژی زندگی را ساده تر کرده است.

هیدروژن ناقل انرژی برای آینده است. این عنصر سوخت تمیزی است که می توان آن را در جاهایی جایگزین کرد که ما بسختی از برق استفاده می کنیم. فرستادن برق در مسیرهایی طولانی 4 برابر بیشتر از حمل دریایی هیدروژن به صورت خطوط لوله ای هزینه دارد.

هیدروژن چطور ساخته می شود؟
از آنجا که هیدروژن گازی در زمین وجود ندارد، ما باید آن را بسازیم. با جدا کردن هیدروژن از آب، تراکم زیست یا گاز طبیعی از منابع محلی هیدروژن می سازیم. دانشمندان حتی کشف کرده اند که بعضی جلبکها و باکتریها هیدروژن تولید می کنند. تولید هیدروژن در حال حاضر بسیار گران است؛ اما فنون جدیدی برای این کار در حال توسعه است. هیدروژن را می توان برای خدمات رفاهی مرکزی بزرگ یا دستگاههای کوچک با کاربرد محلی تولید کرد. از این رو، انعطاف پذیری هیدروژن یکی از امتیازات عمده آن است .

کاربردهای هیدروژن:
هیدروژن در صنعت به مصرف پالایش و پرداخت فلزات و فراوری غذاها می رسد.NASA اولین کاربر هیدروژن به عنوان ناقل انرژی است که هیدروژن را برای سالها در برنامه فضایی مورد استفاده قرار داد. تنها محصول فرعی در چنین فرایندهایی آب است که خدمه موشک از آن برای نوشیدن استفاده می کند. سلولهای سوختی هیدروژن یا باتریهای هیدروژنی برق تولید می کند. آنها کارایی بسیاری دارند، اما ساخت آنها گران است. سلولهای سوختی کوچک می توانند برق مناطق دوردست را تأمین کند.

هیدروژن به عنوان سوخت:
دستگاههای نیروی هیدروژنی برای مدتی ساخته نخواهند شد؛ زیرا هزینه زیادی به همراه دارد. هیدروژن ممکن است بزودی به گاز طبیعی اضافه شود تا از آلودگی دستگاههای موجود بکاهد. هیدروژن بزودی به گازوئیل اضافه خواهد شد تا آلودگی را کاهش دهد و کارایی را زیاد کند. اضافه کردن تنها 5% هیدروژن به گازوئیل ممکن است به میزان درخور توجهی اکسید نیتروژن را (که در آلودگی لایه اوزن بسیار مؤثر است) کاهش دهد.
موتوری که هیدروژن خالص می سوزاند تقریباً هیچ آلودگی ندارد. شاید حدود 10 تا 20 سال به استفاده از خودرو شخصی مصرف کننده هیدروژن باقی مانده است.

آینده هیدروژن:
قبل از اینکه هیدروژن به عنوان سوختی مهم شناخته شود، باید سامانه های جدید زیادی ساخت. ما به سامانه هایی نیاز خواهیم داشت که هیدروژن بسازند ذخیره کنتور انتقال دهند. ما به خطوط لوله و سلول سوختی اقتصادی نیاز خواهیم داشت و مصرف کنندگان به فناوری و آموزش استفاده از آن نیاز خواهند داشت

طیف سنجی مادون قرمز

طیف سنجی مادون قرمز بر اساس جذب تابش و بررسی جهش‌های ارتعاشی مولکول‌ها و یون‌های چند اتمی صورت می‌گیرد. این روش به عنوان روشی پرقدرت و توسعه یافته برای تعیین ساختار و اندازه‌گیری گونه‌های شیمیائی به کار می رود. همچنین این روش عمدتاً برای شناسایی ترکیبات آلی به کار می‌رود، زیرا طیف‌های این ترکیبات معمولاً پیچیده هستند و تعداد زیادی پیک های ماکسیمم و مینیمم دارند که می‌توانند برای اهداف مقایسه‌ایی به کار گرفته شوند. تئوری در مولکول‌ها دو نوع ارتعاش وجود دارد که اصطلاحاً ارتعاش‌های کششی و خمشی نامیده می‌شوند. ارتعاش کششی به دو صورت متقارن و نامتقارن تقسیم‌بندی می‌شود. هر گاه یک نیم متناوب کششی نامتقارن رخ دهد، گشتاور دو قطبی در یک جهت تغییر می‌یابد و در نیم تناوب دیگر، گشتاور دو قطبی در جهت مخالف جابه‌جا می‌گردد. بدین ترتیب گشتاور دو قطبی با فرکانس ارتعاشی مولکول، نوسان می‌نماید .( این نوسان باعث ارتقای مولکول به نوار جذبی مادون قرمز می‌گردد و به همین علت آن را فعال مادون قرمز می‌نامند). در حالت ارتعاش کششی متقارن، دو اتم در یک نیم‌ تناوب ارتعاشی، در جهات مختلف حرکت می‌کنند که در این صورت تغییر نهایی در گشتاور دو قطبی مولکول به وجود نمی‌آید و به همین علت آن را غیرفعال مادون قرمز می‌نامند. در این حالت، تغییر در فواصل درون مولکولی، بر قابلیت قطبی شدن پیوندها اثر می‌گذارد. لذا در قطبش پذیری مولکول تغییر حاصل می‌شود و این حالتی است که در طیف سنجی رامان مورد توجه قرار می‌گیرد برهم‌کنش تابش مادون قرمز با یک نمونه باعث تغییر انرژی ارتعاشی پیوند در مولکول‌های آن می‌شود و روش مناسبی برای شناسایی گروه‌های عاملی و ساختار مولکولی است. شرط جذب انرژی مادون قرمز توسط مولکول این است که گشتاور دو قطبی در حین ارتعاش تغییر نماید. در طیف الکترومغناطیسی ناحیه بین400-µm 0/8 مربوط به ناحیه مادون قرمز است ولی ناحیه‌ایی که جهت تجزیه شیمیائی مورد استفاده قرار می‌گیرد، بینµm 50- 0/8 است.

شکل 1: ارتعاش‌های کششی متقارن و نامتقارن در یک مولکول

ناحیه بالاتر از 50µm را ناحیه مادون قرمز دور ، ناحیه بینµm 0/8-2/5 ناحیه مادون قرمز نزدیک و ناحیه بینµm 25-8 را ناحیه اثر انگشت می‌نامند. هر جسم در این ناحیه یک طیف مخصوص به خود دارد که برای شناسایی گروه‌های عاملی آن به کار می‌رود. نمودار جعبه‌ای از اجزای اصلی موجود در یک طیف نورسنجی قرمز در شکل (2) نمایش داده شده است.

شکل 2-نمودار ساده یک طیف نورسنج مادون قرمز

تجزیه کیفی برای شناسایی کیفی یک نمونه مجهول، نوع گروه‌های عاملی و پیوندهای موجود در مولکول‌های آن، طیف مادون قرمز نمونه را رسم نموده و با مراجعه به جداول مربوطه که موقعیت ارتعاش پیوندهای مختلف و یا طیف IR اجسام را نشان می‌دهند، طول موج یا عدد موج گروه‌ها و پیوندها را شناسایی می‌کنند. در طیف نورسنجی معمولی IR، طیف الکترومغناطیسی در ناحیه مرئی تا مادون قرمز گسترده می‌شود. سپس بخش کوچکی از آن بر حسب فرکانس یا طول موج به آشکارساز رسیده و ثبت می‌شود. در این حالت طیف به دست آمده، در محدودة فرکانس یا طول موج ثبت خواهد شد. ویژگی FT-IR این است که تمام طول موج‌های ناحیه طیفی مورد نظر در یک زمان به نمونه تابیده می‌شود. در حالی که در روش‌های پاشنده تنها بخش کوچکی از طول موج‌ها در یک زمان به نمونه می‌رسند. بنابراین سرعت، قدرت تفکیک و نسبت سیگنال به نویز در روش تبدیل فوریه برتری قابل ملاحظه‌ای نسبت به روش معمولی IR دارد کاربردها برخی اطلاعاتی که می توان از طیف‌سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FT-IR) بدست آورد شامل موارد ذیل است: شناسائی کیفی و کمی ترکیبات آلی حاوی نانوذرات، تعیین نوع گروه عاملی و پیوندهای موجود در مولکولهای آن. برای تعیین مقادیر بسیار کم یون هیدروژن فسفات در هیدروکسی آپاتیت که در اعضاء مصنوعی مورد استفاده قرار می گیرد همچنین برای آنالیز برخی داروهای حاوی نانو ذرات مورد استفاده قرار می گیرد.

حذف یا به حداقل رساندن آلودگی های محیط زیست در صنعت

آلودگی محیط زیست، از مهمترین مشکلاتی است که امروزه جهان با آن مواجه است. اگر کنترلی برروند رشد تصاعدی این پدیده انجام نگیرد با فاجعه محیط زیست روبرو خواهیم شد. در یک تعریف ساده، آلودگی محیط زیست عبارتست از هرگونه تغییر در ویژگیهای اجزای محیط زیست به طوری که استفاده پیشین از آنها را ناممکن کند و به طور مستقیم یا غیرمستقیم حیات موجودات زنده را به مخاطره اندازد.
    برای کنترل و یا حذف آلودگی می بایستی منشاء تشکیل دهنده آلودگی را شناسایی کرده و راهکارهای لازم برای رفع آنرا بیابیم. صنعت نفت به ویژه عملیات پالایش از مواردی است که در ایجاد این آلودگی سهم زیادی دارد. در این میان عواملی چون افزایش کمّی تصفیه نفت خام به علت رشد تقاضا و احداث پالایشگاه های بزرگ به ویژه در کنار شهرها و مناطق پرجمعیت به علت صرفه جویی در هزینه های حمل و نقل، سبب افزایش میزان آلودگی، از سوی این صنایع شده است.
     آلودگی هوا را می توان به عنوان نخستین مورد از آلاینده های پالایشگاهی، مطالعه و بررسی کرد. در پالایشگاه های ساده، پالایشگاه هایی که در آنها عمل تقطیر، تبدیلات کاتالیستی، تصفیه با هیدروژن و تأسیسات خارج از محل وجود دارد، مقدار کل نفت مصرف شده که شامل سوخت مصرفی و نفت به هدر رفته در عملیات تولیدی است نباید از3/5 درصد مقدار محصول بیشترشود. همچنین برای پالایشگاه هایی که دارای واحدهای تبدیلی ثانویه (Secondary Conversion Units) همچون هیدروکراکرها یا واحدهای تولید روانساز هستند، این مقدار نباید بیشتر از6-5 درصد و در برخی موارد تا10 درصد محصول شود.
    انتشار ترکیبات آلی فرار از واحدهای فرآیندی می تواند به0/05 درصد میزان محصول و کل انتشارات VOC کمتر از1 کیلوگرم در هر تن نفت خام یا0/1 درصد میزان محصول کاهش یابد. روشهای مورد استفاده در تخمین این اعداد شامل دیده بانی انتشار آلاینده ها(Emissions Monitoring)، نوسان حجمی(Mass Balance) و شناسایی منابع انتشار(Inventories of Emission Sources) است. سیستم های باز یافت بخار برای کنترل خروج VOCs از
    تانک های ذخیره کننده و محل های بارگیری، باید90 تا100 درصد بازیافت داشته باشند. اپراتورهای واحدهای صنعتی باید از سوخت با گوگرد کمتر از0/5 درصد استفاده کنند. سوخت هایی که دارای گوگرد بالا هستند باید به واحدهای مجهز به کنترل کننده Sox برده شوند. راه دیگر، مخلوط کردن سوخت ها (Fuel Blending) است. در صورتی که غلظت سولفید هیدروژن در گازهای انتهایی به بیش از230mg/Nm3 برسد باید از یک سیستم باز یافت گوگرد که حداقل97 درصد گوگرد (ترجیحاً بیش از99 درصد) را بازیافت می کند، استفاده کرد. مقدار کل انتشار اکسید گوگرد در یک پالایشگاه هیدرواسکیمینگ(Hydro Skimming Refinery)، دارای برجهای تقطیر اتمسفر یک و تحت خلاء واحدهای رفرمینگ و فرآیند تقطیر، باید کمتر از0/5 و برای یک پالایشگاه تبدیلی کمتر از1 کیلوگرم درهرتن باشد.
    کنترل انتشار آلاینده ها
    راههای کنترل انتشار آلاینده ها به هوا شامل به حداقل رساندن نشت از تانک های ذخیره کننده و مسیرهای حمل فرآورده توسط روش هایی چون استفاده از سیستم های باز یافت بخار و نصب دو سیستم آب بندی
    (Double seals) ، به حداقل رساندن انتشار اسید گوگرد توسط گوگرد زدایی سوخت ها تا حد ممکن یا استفاده از سوخت های با گوگرد بالا در واحدهای مجهز به کنترل کننده های انتشار اکسید گوگرد است. همچنین باز یافت گوگرد از گازهای انتهایی (Tale Gasses) در واحدهای باز یافت گوگرد با کارایی بالا، باز یافت کاتالیزورهای با پایه بدون سیلیکا و کاهش انتشار ذرات ریز، استفاده از کوره های با اکسید نیتروژن پایین برای کاهش انتشار این گاز، جلوگیری و محدود کردن انتشار ترکیبات فرار با طراحی صحیح فرآیند، تعمیر و نگهداری مناسب و استفاده از حداقل سوخت از جمله راههای کنترل انتشار آلاینده ها است. بانک جهانی حداکثر انتشار آلاینده ها را به شرح جدول1 اعلام کرده است. در صورتی که در سیستم های کنترل آلودگی از طراحی مناسب، عملکرد و تعمیر و نگهداری خوب استفاده شود این سطوح به طور کامل قابل دستیابی خواهد بود. تمام سطوح حداکثری باید حداقل برای95 درصد مواقعی که واحد صنعتی در حال فعالیت است به دست آیند تا به عنوان قسمتی از ساعات عملکرد سالیانه مورد محاسبه قرار گیرند.
    

    
    جدول1: الزامات حداکثر انتشار آلاینده ها از صنایع نفت خام (میلی گرم در متر مربع) (World Bank، 1996)
    
    
    
     آلودگی های آب
    آلودگی آب یکی دیگر از مسایل مهم و مورد مطالعه شناخته می شود
    و منظور از آن غلظت مواد آلوده کننده و حجم مقدار آب های خروجی (Effluent Water) و پسابهای صنعتی،(Waste Water) است که از یک پالایشگاه خارج می شود. پالایشگاه هایی که دور از سواحل دریا یا مسیر رودخانه قرار دارند نسبت به آنها که از این امکانات بهره مند هستند از نظر مسایل آلودگی آب وضع دشوارتری دارند. حداکثر مقدار نفت باید به20 تا30 قسمت و در برخی مکانها حتی کمتر از5 در میلیون کاهش یافته و علاوه بر آن غلظت مواد شیمیایی آنها نیز به سطح ایمن و بی خطر رسیده باشد. فاضلاب باید از مواد سمی یا مواد شیمیایی سرطانزا عاری و بنزن موجود در آب به حدود10ppm وزنی تقلیل داده شود.
    نکته قابل توجه اینکه مقدار مجاز غلظت مواد شیمیایی در مناطق گوناگون متفاوت است و در برخی نقاط، مقررات ایجاب می کند که برای پسابهای صنعتی، دستگاه های تصفیه نصب شود. البته مواد شیمیایی این پسابها همیشه سمی نیست، ولی این خطر را دارند که بیشتر آنها به سرعت اکسیده شده، اکسیژن آب را جذب کرده و سبب نابودی موجودات آبزی شوند. نبودن اکسیژن در آب، کار اکسیده شدن پسابهای مواد آلی را که یک عمل طبیعی تصفیه آب است متوقف کرده و سبب تشدید واکنش های تخمیر کننده این مواد می شود. درجه حرارت پساب های خروجی
    پالایشگاه ها نیز بسیار مهم است زیرا بالا بودن آن، سبب مرگ ماهی ها و دیگر آبزیان می شود. از سویی جدا کردن مواد نفتی از آب جزو ضروریات عملیاتی هر پالایشگاه است. در پسابهای یک پالایشگاه همیشه نفت یافت می شود و احتمال نشت آن در محیط زیست همواره وجود دارد.
    
    

جدول2 مشخصات پساب تولیدی پالایشگاهها طبق گزارش بانک جهانی (World Bank Group، 1998)
    
    پالایشگاه هایی که در کنار سواحل هستند گذشته از پساب های تولیدی خود آبهای آلوده نفتکش های اقیانوس پیما را نیز از طریق آب مصرفی از دریا دریافت می کنند، بنابراین نفتکش های دریایی مجاز نیستند که آب
    مخزن های خود را در دریا تخلیه کنند. امروزه برای تصفیه آب های آلوده امکانات فنی گسترده ای در دست است چنانکه می توان آب های به دست آمده از صنایع را به صورتی تصفیه کرد که مستقیماً مورد استفاده شهری قرار گیرند.
     در بررسی تازه ای که در ایالات متحده انجام گرفته هزینه تصفیه آب های آلوده که قابل استفاده شهری باشند از قرار0/43 دلار برای هزار گالن است که این رقم تقریباً برابر با بهای شیرین کردن آب شور دریا است. در یک پالایشگاه جدید معمولاً15 تا20 درصد مجموع سرمایه گذاری صرف فراهم کردن امکاناتی برای کنترل آلودگیها و ضایعات خطرناک می شود. مجموع هزینه های اضافی برای نصب، بهره برداری و نگهداری این وسایل تقریباً10 تا20 سنت ( در سال1993) به ازای هر گالن فرآورده های پالایش شده است. در صورت بازیافت آب خنک کننده در هر تن پروسه نفت خام، حدود3/5 تا5 متر مکعب پساب تولید می شود که با طراحی و انجام عملیات خوب این میزان می تواند تا0/4m3/t تقلیل یابد. جدول3 دستور العمل تخلیه مستقیم پسابهای نفتی به آبهای سطحی را طبق راهبردهای گروه بانک جهانی نشان می دهد.
    جدول3 : دستور العمل تخلیه مستقیم پساب صنعتی نفت خام(میلی گرم در لیتر)، (World Bank، 1996)
    
    

    در تصفیه لجن از تصفیه طبیعی و به کارگیری خاک، استخراج حلال پس از احتراق تفاله و یا در صورت ممکن از آن برای تهیه آسفالت استفاده می شود. در برخی موارد به منظور کاهش تحرک فلزات سمی، ممکن است پسمانده به تثبیت نیاز داشته باشد. روغن توسط روش های جداسازی همچون جدا کننده های ثقلی و سانتریفیوژ از لجن بازیابی می شود. در صورت امکان تولید لجن در هر تن پروسه نفت خام باید به0/3kg و حداکثر تا0/5kg کاهش یابد. لجن باید تصفیه و تثبیت شود تا تجمع مواد سمی(همچون بنزن و سرب) در مایع زهکشی شده، به مقدار قابل قبولی، مثلاً زیر0/05 میلی گرم در کیلوگرم، کاهش یابد.