به نام خدا

نویسندگان : رضا آقایی و محمد جهانی

موضوع: تاریخچه پیدایش پلی اورتان و پلی یوریا2

عدم حساسیت نسبت به رطوبت:

برخلاف پلی یورتان که نسبت به رطوبت هوا و سطح حساس بوده و در اثر واکنش با رطوبت، ایجاد گاز دی اکسید کربن و متعاقباً کف یا نوک سوزنی می نماید، پلی یوریا تحت تاثیر رطوبت واقع نمی شود.واکنش بین دو جزء پلی یوریا به قدری سریع انجام می گیرد که این مواد فرصت واکنش یا رطوبت را پیدا نمی کنند. این مورد خصوصاً در شرایط جوی حاد و شرجی از مزایای این پوشش به شمار می رود. در مجموع پلی یوریا یک محافظ بتون کارا به حساب می آید. ابداعات جدید به ترکیبی از اپوکسی و پلی یوریا جهت مصارف آب بندی زیر زمین، پل ها، پارگین ها و کف پوش ها دست یافته است. از آنجایی که این سیستم ها زمان سخت شدن طولانی تری خواهند داشت، می توان از فیلترهایی چون ذرات سنگ، آهن یا کوارتز جهت بهبود اصطکاک وسایط نقلیه و خواص ضد لغزش در پیاده روها استفاده نمود.

چسبندگی عالی:

حتا اگر سطح اعمال پوشش مرطوب باشد، پلی یوریا به مراتب بهتر از پلی یورتان عمل خواهد کرد. نکته جالب توجه این است که پلی یوریا بدون تاثیر پذیری با ایجاد واکنش بر ریو یخ و آب نیز قابل اعمال می باشد. اگرچه اعمال هر پوششی بر روی سطوح خیس، بدون برایمر یا آماده سازی می تواند تاثیراتی بر چسبندگی سیستم داشته باشد. سیستمی که شامل آماده سازی کامل سطح باشد، چسبندگی را خصوصاً در شرایط بحرانی چون اعمال بر روی بتون مرطوب در کف پوش ها و یا پوشش داخلی مخازن بهبود می دهد. این مورد شامل اعمال بر روی فلز، چوب و بافته geotextille نیز هست.پلی یوریا در تست های چسبندگی بسیار خوب عمل می کند. به دلیل همین چسبندگی، تراوش ناپذیری و مقاومت در برابر شارژهای الکتریکی، نتیجه تست های جدایش کاتدی مطلوب و قابل قبول است.

مقدار جدایش کاتدی پلی یورتان در عرض 30 روز و در دمای 23 ، مطابق استاندارد DIN-30671 کمتر از mm12 می باشد، این مقدار در مورد پلی یوریا به کمتر از mm4 تقلیل یافته است.

مقاومت کششی عالی:

پیش از این پلی یورتان ها، درصد افزایش طول بیشتر و مدول کمتر از پلی یوریا ها داشتند، اما در حاضل حاضر پیشرفت های علم شیمی منجر به انواع پلی یوریاهایی به نرمی و الا ستیسیته شده است.
 
پلی یوریاهای جدید با نیروی کمتری کشیده می شوند و همپای پلی یورتان ها در برابر سوراخ شدن و پارگی مقاومت می نمایند. درصد افزایش طول و مقاومت کششی عالی پلی یوریا باعث ایجاد پل بر روی ترک ها و پر کردن شکاف های سطح شده و از ضعف پوشش د ر این حالات جلوگیری می نماید. مطابق استاندارد ASTMC-836 مقدار قابل قبول Crack bridging 4/1 میلی متر است. این در حالی است که این مقدار در پلی یوریا به 5 میلی متر افزایش می یابد (این تست در دماهای c 25- و c50+ تکرار شده و هیچ گونه آثار جدایش و یا کاهش چسبندگی رویت نشده است. همین مقاومت کششی بالا، پلی یوریا را برای استفاده در مواردی که سطح ممکن است در طی زمان تغییر جهت دهد و یا زمانی که تنش های شدید اعمال می شود، ایده آل می نماید.

درصد مواد فرار در حد صفر:

درصد مواد فرار بسیار کم یا صفر پلی یوریا سبب شده است که این محصول در مواردی که عدم آلودگی و سمیت پوشش از اهمیت خاصی برخوردار است. بسیار خوب عمل کند. این خاصیت پلی یوریا امکان استفاده از آن را در فضاهای کاری محدود فراهم می آورد. پلی یوریا امکان استفاده از آن را در فضاهای کاری محدود فراهم می آورد. پلی یوریا به دلیل voc پایین، در تماس با آب آشامیدنی، کاربردهای پزشکی، لوازم بهداشتی، صنایع غذایی و سیستم های تبرید، قابل مصرف می باشد.تا سال های اخیر، بسیاری از تولید کنند گان مواد غذایی و نوشیدنی ها به دلیل بهداشتی نبودن محیط و نداشتن تایید یه مجبور به توقف تولید و یا پرداخت جریمه های سنگین برای ادامه کار بودند. در حال حاضر پلی یوریا بهترین راه حل برای کف، دیوارها و ... این کارخانجات است

مقاومت سایشی بالا:

پلی یوریا در محیط های بسیار ساینده به خوبی عمل می کند. مقاومت آن در برابر سوراخ شدن، پارگی، ضربه و سایش این محصول را برای پوشش سطح تحت سایش مانند انبارش و حمل محصولات زغال سنگی، پس مانده های هسته ای، زباله ها، دستگاه هم زن سیمان، خطوط آهن و مسیرهای ریلی، صنایع قایق ساز، کف پوش کامیون ها و دیگر مواد مناسب می نماید.

در مقایسه مقاومت سایشی پلی یوریا با پلی یورتان و اپوکسی مطابق استاندارد ASTM-D4060 مقاومت سایشی پلی یوریا 5/6 برابر پلی یورتان و 16 برابراپوکسی گزارش شده است.

مقاومت در برابر حرارت و آتش:

در این مورد پلی یوریا نسبت به پلی یورتان دارای مزایایی است. پلی یوریا مقاومت حرارتی خوبی دارد. پلی یوریای سخت در مقابل گرما تغییر شکل نداده و شره نمی کند. در این عین این که انعطاف پذیری خود را حفظ کرده و در مقابل ضربه مقاومت بالایی از خود نشان می دهد. در این موارد پلی یورتان ها تمایل به شره کردن دارند. چنانچه این محصول در معرض شعله آتش قرار گیرد، پلی یوریا بهتر از اکثر پلیمرها عمل نموده و دود کم و پخش شعله پایین دارد.

دوام طولانی مدت:

بسیاری از پلی یوریاها بر پایه ایزوسیانات های الیفاتیک هستند که مقاومت آب و هوایی و دوام رنگی بالایی دارند.محصولاتی که بر پایه ایزوسیانات های آروماتیک هستند، دوام رنگی نداشته و در معرض نور به سمت گچی شدن و یا تیره شدن رنگ تمایل دارند. پیشرفت های علمی اخیر در زمینه تکنولوژی محصولات آلیفاتیک منجر به توسعه فرمول های جدید آسپارتیک شده است. این پلی یوریاهای آلیفاتیک - اسپارتیک با یک لایه بسیار نازک 125-75 میکرونی، دوام رنگی و مقاومت در برابر UV را تامین نماید. این ضخامت در سیستم هایی که استفاده از پلی یوریای الیفاتیک به تنهایی مد نظر است تا 500 میکرون افزایش خواهد داشت. نکته قابل توجه این است که علی رغم تغییر رنگ پلی یوریای اروماتیک درتست های Weathering این تغییرات فقط محدود به سطح بوده و در سایر خواص مکانیکی و شیمیایی و فیزیکی پوشش تغییری ایجاد نمی شود.

حفاظت محیطی:

زمان سخت شدن سریع پلی یوریا، امکان اعمال آن را بر روی سطوح آماده سازی شده با حداقل اتلاف زمانی امکان پذیر می نماید.بنابراین می توان پلی یوریا را جهت پوشش دیوارها و کف پوش های در تماس با مواد شیمیایی، اسیدهای رقیق ، قلیاها، محلول های نمک ، حلال های عالی و روغن ها استفاده نمود.

پلی یوریا سد محکمی در برابر ریز و آلوده سازی محیط زیست توسط مواد فوق ایجاد می نماید. در این گونه مصارف پلی یوریا خود را با شکل خطوط لوله ، انشعابات و اتصالات، تطابق داده و این سازه ها را کاملاً سیل و آب بندی می نماید. همچنین می توان در شرایط فوق العاده خورنده از پلی یورتان های آلیفاتیک یا رویه اپوکسی در سیستمهای فوق استفاده نمود.

سازگاری با محیط زیست:

علی رغم وجود گروه های ایزوسیانات در فرمولاسیون پلی یوریا، این ماده به عنوان محصول سازگار با محیط طراحی شده، هیچ گونه آسیبی به محیط ومجریانی که از تجهیزات ایمنی مناسب استفاده کرده اند وارد نمی کند. پلی یوریا در هیچ یک از مراحل تولید، انبارش، نقل وانتقال، کاربرد و یا مصرف، آلودگی ایجاد نمی کند. برخی از گریدهای پلی یوریا دارای تاییدیه  مصرف در تماس با آب آشامیدنی و پلنت های موادغذایی می باشند. نتیجه تست Gas Analysis شرکت sgs بر روی پلی یوریا بدین صورت گزارش شده است که درصد گاز HCN متصاعد شده از پلی یوریا در حالت مشتعل صفر بوده است.

انعطاف پذیری در فرمولاسیون:

معمولاً پوشش های پلی یوریا، به دلیل زمان ژلشدن سریعشان ( تا 5 ثانیه و متعاقباً تاثیر پذیری پوشش در برابر رطوب سطح یا محیط، معروف شده اند. اگرچه امکان تولید گریدهای مختلف پلی یوریا با زمان ژل شدن طولانی تر نیز وجود دارد. در این صورت پوشش فرصت می یابد که یکنواخت شده و سطحی صاف و براق ایجاد نماید.این حصولات gel  Slow در مصارفی که نما و پرداخت کار از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده و یا محصول خود تراز شده و یا نفوذ کننده مد نظر باشد، مورد استفاده قرار می گیرند. پیشرفت در فرموله کردن افزودنی های جدید باعث تامین مزایا و خواص اعجاب انگیزی در پلی پوریا شده است.افزودنی های مخصوص بهبود چسبندگی ، نیاز به پرایمر را به حداقل رسانده اند. این مزیت باعث حذف مرحله اعمال پرایمر، کاهش هزینه های اعمال و زمان پروسه اعمال خواهد بود. همچنین افزودنی های مقاومuv، طول عمر بیشتر را در شرایط قرارگیری در معرض نور خورشید، تضمین می نمایند. تنظیمات فرمول، امکان مصرف پلی پوریا را در هر موردی فراهم می آورند. فرمول های استاندارد در حال حاضر امکان انتخاب بهترین و مناسب ترین گیرد را برای مصرف کننده تامین می نماید. امکان تغییر میزان سختی، انعطاف پذیری، مقاومت شیمیایی، مقاومت در برابر اشعه uv مقاومت حرارتی و ... با تغییر فرمولاسیون وجود دارد.

 
 سطوح قابل اعمال

پلی یوریا بر روی سطوح فلزی، بتونی، بافته geotxtile ، چوبی ، فایبر گلاس، سنگی ، فوم های پلی یورتان، پشم های معدنی، آجری، در زیر سطح زمین، روی سطح زمین، در آب شور و شیرین و ... قابل اعمال است.

کاربردهای پلی یوریا

پلی یوریا در صنایع مختلف کاربرد دارد. از جمله این صایع عبارتند از : صنعت پتروشیمی، صنایع تولید نیرو، صنایع نظامی، صنایع استخراج معدن، تاسیسات عام المنفعه، پوشش سقف و کف، صنایع دریایی، صنایع کشاورزی، صنایع اتومبیل سازی، ساخت و ساز، فوم و کامپوزیت و ...

نتیجه گیری

در دنیای امروزی، پلی یوریا اثبات کرده است. که انتخابی موثر کارا و اقتصادی در صنعت پوشش های محافظتی و ضد خوردگی و صنایع مرتبط به حساب می آید. تولید محصولاتی با خواص بهبود یافته و پیشرفته ترین تجهیزات اعمال و پاشش جهت حصول بهترین کیفیت و تامین خواسته مصرف کنندگان، هر روز بر محبوبیت و مقبولیت این پوشش در صنایع جهان می افزایند. گروه پوشش های محافظتی جنوب، با پیشینه 30 سال فعالیت در تولید، اجرا، خدمات و مشاور در صنعت کنترل خوردگی و پوشش های محافظتی، در سال گذشته موفق به اخذ نمایندگی از شرکت Nukote یکی از مهم ترین و پیشرفته ترین تامین کنندگان پوشش های صنعتی و پوشش های محافظتی جنوب، با در اختیار داشتن مدرن ترن تجهیزات اعمال و پاشش، متخصصین و کادر فنی کار آمد، مجریان با تجربه و پیمانکاران متخصص، پیشرفته ترین تکنولوژی های پوشش و همچنین پشتیبانی فنی گسترده، در کنار سایر فعالیت هایش در این صنعت، تامین، مشاوره و اجرای گریدهای مختلف پوشش پلی یوریا را نیز در سراسر ایران به عهده دارد.

به نام خدا

نویسندگان : رضا آقایی و محمد جهانی

موضوع: تاریخچه پیدایش پلی اورتان و پلی یوریا

نیاز مبرم به حفاظت سطوح در برابر خوردگی، تلاش های وسیعی را جهت فرموله کردن محصولات پوششی با خواص متنوع، در صنعت امروز می طلبد. در طی سالیان اخیر، دانشمندان و مهندسین شیمی نوآوری هایی را در صنعت پلیمر عرضه نموده اند تا جوابگوی این نیاز باشند.
از جمله پیشرفته ترین این پلیمرهای توسعه یافته، پوشش های مدرن پلی یورتان و پلی یوریامی هستند. از آنجایی که یک سیستم ایده آل حفاظت از خوردگی باید در کلیه مراحل اعمال، نصب و سویس با محیط زیست سازگار بوده دوام و مقاومت بالایی در برابر شرایط محیطی، صدمات مکانیکی و مواد شیمیایی داشته باشد و همچنین از نظر هزینه مواد، اجرا، تعمیرات و نگهداری، مقرون به صرفه باشد، پوشش های پلی یورتان و خصوصاً پلی یوریای 100 درصد جامد، به دلیل خواص ویژه خود، کلیه این نیازها را برآورده می نمایند.

پلی یوریا، راهبر انقلابی عظیم در فن آوری پوشش

تاریخچه پوشش های پلی یورتان به پایان سال 1930 و کشف پلیمریزاسیون افزایشی دی ایزوسیانات، توسط اتوبایر و همکاران بر می گردد. همین واکنش، کلید تولید پلی یورتان و پلی یوریا گردید.پلی یورتان، حاصل همین واکنش، کلید تولید یورتان و پلی یوریا گردید. پلی یورتان، حاصل واکنش گرمازا بین دی یا پلی ایزوسیانات با ترکیبات حاوی گروه های هیدروکسیل چون پلی ال می باشد.اما اغلب دی یا پلی ایزوسیانات ها می تواند با ترکیبات حاوی هیدروژن فعال، چون آمین ها، واکنش بسیار سریع تری داشته باشند. این واکنش مبنای  تشکیل ساختمانی پلی یورتا است. از آنجا که وجود زنجیره پلی یوریا در بسیاری از محصولات پلی یورتان، به دلیل مصرف آمین ها به عنوان  extender زنجیر و یا جزء رزین که به صورت جزیی یا کلی به جای پلی ال قرار می گیرد، غیر قابل پیش بینی نیست، اصطلاح (پلی یورتان) و یا (یورتان) جهت توصیه کلیه پلیمرهایی که حاصل واکنش دی یا پلی ایزوسیانات هستند و از جمله (پلی یورتا) مصرف می شده است. بنابراین صنعت پوشش مابین محصولات پوششی بر پایه ایزوسیانات / آمین و ایزوسیانات / چل یال در طی سالیان گذشته تفاوتی قایل نبوده است و این سیستم های پوششی کلا با نام پوشش های پلی یورتان معروف بوده اند.

این بحث تا سال 1989 که شرکت Texaco chemical (Huntsman) پوشش های الاستومری پلی یوریای 100 درصد جامد قابل پاشش را بر پایه پلی اتر آمین جفامین، به عنوان محصولی ویژه با مزایا و مشخصات فوق العاده به بازار عرضه نمود، ادامه داشت. از آن پس الاستومر پاششی پلی یوریای 100 درصد جامد به عنوان یک تکنولوژی پیشرفته جدید پذیرفته شد و متعاقباً انجمن توسعه پلی یوریا(PDA) در سال 2000 تاسیس یافت. مطابق استاندارد های این انجمن محصولی پلی یوریا نام میگیرد که محتوی پلی ال هیدرول آن از 80 درصد کمتر نباشد. بنابراین بین این دو پارامتر می توان سیستمی از ترکیب یا هیبرید پلی یوریا/ پلی یورتان داشت.

پلی یورتان و پلی یوریا - تشابه و تفاوت

شیمی پلی یورتان بر اساس واکنش گرمازا بین دی یا پلی ایزوسیانات و ترکیبات حاوی گروه پایانی هیدروکسیل، چون پلی ال ها، می باشد. شیمی پلی یوریا بر پایه واکنش گرما زا بین دی یا پلی ایزوسیانات با ترکیبات حاوی هیدروژن فعال چون آمین ها می باشد. این تفاوت ساختار، زمان واکنش بسیار سریع و متعاقباً زمان ژل شدن، خشک شدن سطحی و خشک شدن کامل سریع تر پلی یوریا را نسبت به پلی یورتان توجیه می نماید. باند C-N در ساختار پلی یوریا از باندc-o در الاستومر پلی یورتان قوی تر است. این خاصیت باعث حصول دوام حرارتی بهتر پلی یوریا نسبت به پلی یورتان می شود. در نتیجه سیستم پلی یوریای 100 درصد جامد دوام حرارتی و خواص ضد شوره بهتری را در برابر الاستومر پلی یورتان بروز می دهد. پوشش های الاستومر پلی یوریای 100 درصد جامد، شامل ساختار بلوکی نرم و سخت است.جزء دی ایزوسیانات به عنوان hard block و پلی اترآمین جفامین به عنوان soft block عمل می نمایند. خصوصاً آمین ها به طور اعم از ستون فقرات پلی اکسی پروپیلن نرم و انعطاف پذیر برخوردارند که بر خلاف پلی یورتان منجر به حصول طبیعت هیدروفوبیک / ضد آب پلی یوریا می گردد. نکته کلیدی در فناوری پوشش های آلاستومر پلی یورتا این است که واکنش آمین / دی ایزوسیانات تقریباً فوری انجام می گیرد( زمان ژل شدن 3 تا 10 ثانیه) که این واکنش سریع بودن حضور کاتالیست صورت می پذیرد. این واکنش دهی سریع تر از زمانی است که ایزوسیانات فرصت می یابد تا با رطوبت و آب وارد واکنش شود(واکنشی که منجر به تولید حباب های دی اکسید کربن می گردد) بنابراین پلی یوریا در مناطق شرجی و یا بر روی سطوح مرطوب قابل اعمال خواهد بود. پوشش پلی یوریا نبست به رطوبت حساس نبوده و عیوب مرتبط با رطوبت چون ایجاد حباب، کف و تورم را بروز نمی دهد.اگر چه توجه به این نکته ضروری است که جهت حصول حفاظت از خوردگی بلند مدت، اعمال هیچ یک از سیستم های پوششی بر روی سطوح مرطوب یا خیس توصیه نمی گردد، مگر این که با استفاده از پرایمر مخصوص از میزان چسبندگی به سطح اطمینان حاصل شود. عدم وجود کاتالیست جهت سخت شدن و طبیعت اتوکاتالیست پلی یورتا، باعث تامین خواص عالی در معرض نور uv و یا دماهای بالا می شود، چرا که وجود کاتالیست در سیستم، تخریب و افت خواص پلیمر را در شرایط مزبور افزایش می دهد. حفظ خواص فیزیکی پلی یوریای آلیفاتیک در شرایط مختلف جوی، بهتر از پلی یورتان الیفاتیک است که حاوی کاتالیست می باشد.اگرچه در سیستم های الاستومر پلی یوریای آروماتیک تمایل به زرد گرایی پلی اتر آمین و سایر واکنش گرهای آمینی ، کمی بیشتر از پلی یورتان های بر پایه هیدروکسیل پلی ال می باشد.

خواص کلی در پلی یوریای خالص به شرح زیر است:

خواص هیدروفوبیک که امکان انجام واکنش و سخت شدن در حضور رطوبت و همچنین امکان اعمال بر روی یخ، آب و سطوح سرد - بدون نیاز به پیش گرم کردن - فراهم می سازد.

مقاومت شیمیایی بالا دارد

دارای مقاومت مکانیکی فوق العاده است.

خواص فیزیکی عالی دارد، شامل کشش، درصد افزایش طول، سایش و ...

پلی یوریای خالص در عرض چند ثانیه وارد واکنش می شود، در عرض 2-1 ساعت به 75 درصد میزان سخت شدن کامل خود می رسد و در عرض 24 ساعت کاملاً سخت می شود. در مقابل آن، پلی یورتان خالص ضعف های دارد:

هیدروفوب نیست و در حضور رطوبت و شرایط جوی مرطوب و شرجی، با رطوبت وارد واکنش منفی می شود.در نتیجه روی سطوح سرد قابل اعمال نمی باشد.

مقاومت شیمیایی بالایی ندارد.
مقاومت مکانیکی فوق العاده ای ندارد.
خواص فیزیکی ضعیف تری از خود بروز می دهد.
چسبندگی ضعیفی به سطوح داشته و دایماً نیاز به مصرف پرایمر جهت بهبود چسبندگی دارد.
در عرض چند دقیقه تا ساعت وارد واکنش شده، در عرض 6-3 ساعت به 75 درصد میزان سخت شدن کامل خود می رسد و در عرص 73-24 ساعت کاملاً سخت می شود.
همین تفاوت های چشمگیر، رمز برتری و تفوق پلی یوریا محسوب می شود.

خواص و مزایای پلی یوریا:

زمان واکنش سریع

زمان واکنش سریع پلی یوریا(5 تا 15 ثانیه) سریع تر از کلیه محصولات پوششی رقیب می باشد. این پوشش اتوکالیست، به دلیل واکنش دهی سریعش با رطوبت محیط یا سطح وارد واکنش نشده و بر روی سطوح سرد یا مرطوب فلزی، بتونی، چوبی، فوم پلی یورتان و ...قابل اعمال است. در ضمن داشتن این خاصیت، امکان طولانی تر کردن زمان ژل شدن پلی یوریا از 20 ثانیه تا چند دقیقه ، جهت مصرف در موارد مورد نیاز نیز وجود دارد. زمان واکنش و خشک شدن سریع پلی یوریا از مهم ترین مزایای این پوشش به حساب می آید. خصوصاً در مواردی که برگشت به سرویس سریع سازه پس از اعمال پوشش یک فاکتور بحرانی است، پلی یوریا این امکان را در اسرع وقت فراهم می نماید. خشک شدن کامل پلی یوریا در عرض چند ساعت صورت می پذیرد، این در حالی است که مدت زمان اعمال و خشک شدن دیگر محصولات پوششی هفته ها به طول می انجامد. از آنجا که پلی یوریا در عرض چند ساعت صورت می پذیرد، این در حالی است که مدت زمان اعمال و خشک شدن دیگر محصولات پوششی هفته ها به طول می انجامد. از آنجا که پلی یوریا به عنوان پوشش ضد خوردگی استاندارد در صنعت جهت پوشش خطوط لوله مطرح شده است. تجهیزات ویژه پوشش خطوط لوله (lathe) امکان اعمال پوشش در حجم های بالا و با سرعت زیاد را فراهم آورده است.تجهیزات اعمال متحرک، اعمال پوشش را در نقاط استراتژیک با کاهش هزینه های حمل و نقل امکان پذیر می نماید. همچنین تعمیرات بسیار سریع فاکتور بسیار جذابی برای مصرف کنند گان به حساب می آید.

در سراسر دنیا در بسیاری از خطوط لوله از جمله petroleum pipelineTrans-Alaska و Natural Gas Pipelines در se آسیا و pipelines petroleum در چین از پلی یوریا جهت پوشش استفاده شده است که نتیجه این پروژه ها اعمال و بهره برداری سریع، کاهش هزینه ها، بهبود کیفی و کارایی به حداقل رساندن هزینه تعمیر و نگهداری بوده است.

به نام خدا

نویسندگان : محمد معتدل و نعمتی

موضوع: زغال فعال شده (Avtivate Carbon) چیست ؟

اصطلاح زغال فعال شده نشان دهنده یک سری از مواد جذب کننده سطحی , با جنسی زغالی و شکل کریستالی می باشد که در ساختار داخلی آن روزنه های زیادی وجود دارد.زغال فعال شده دارای کاربردهای زیادی است, از جمله مصارف آن:

- تصفیه آبها ( آب شرب, آب آکواریومها, آبهای صنعتی), از نظر رنگ و بو و طعم
- رنگزدایی از قند و شکر
- بازیافت طلا
- بهسازی رنگ و طعم در نوشیدنی ها و آب میوه ها
- استفاده در دستگاههایی مثل: تصفیه کننده های هوا, خوش بو کننده ها, تصفیه کننده های صنعتی و ...

تولید زغال فعال شده

فعال سازی شیمیایی:

این شیوه بیشتربرای مواردی است که مواد اولیه آن چوب و یا زغال سنگ نارس(Peat) می باشد. مواد اولیه را با یک عامل آبگیر مانند اسید فسفریکP2O5 یا کلرید زنیکZnCl2 آغشته می کنند تا مادهای خمیری حاصل شود. این مادهرا در بازه دمایی500 - 800 درجه سانتیگراد حرارت میدهند تا کربن فعال شود.
زغال فعال شدهحاصل را بعد از شستشو خشک و به پودر تبدیل می کنند.
زغال فعال شدهبدست آمده توسط این روش, دارای منافذ باز زیادی است و برای جذب مولکول های بزرگ بسیارمناسبند.

 
فعال سازی توسط بخار(C + H2O) :

این روش بیشتر برای موادهای اولیه ای چون چوب نیم سوخته, زغال سنگ و پوست نارگیل که زغالی شده اندبه کار می رود. فعال سازی دربازه دمایی800 - 1100 درجهسانتیگراد و در حضور بخار انجام می شود.
در آغاز موادزغالی با بخار به گاز تبدیل می شوند که به واکنشwater-gazمعروف است:

 →CO + H2 - 175.440KJ/(KgMol
 
(2CO + O2
(2H2 + O2

 
این واکنش گرماگیراست و گرمای مورد نیاز توسط سوختن ناقصCO وH2 بصورت زیر تامین می شود:

 → 2CO2 + 393.790 KJ/(KgMol → 2H2O + 396.650 KJ/(KgMol

در ضمن هوا به مقدار مورد نیاز وارد واکنش می شود تا زغالنسوزد
.
زغال های فعال شده ی تولید شده توسط این روش معمولادارای منافذ ریزند و برای جذب مواد از مایعات و گازها مناسبند.

 
ویژگی های جذبی و فیزیکی

ویژگی های جذبی :

(1 سطح: با استفاده ازN2 حدود منافذ سطحی زغال فعال شده را اندازه می گیرند.هر چه سطح زغال فعال شده بیشنرباشد, قسمتهای جاذب نیزبیشترند.
2) اندازهمنافذ: تعیین اندازه های یکزغال فعال شده میتواند راهی مناسب برای تشخیص خصوصیات آن باشد.که درIUPAC منافذ بر اساس اندازه به صورت زیر دسته بندی شدهاند:
Micropores r<1nm
Mesopores r 1-25nm
Micropores r>25
کهmesopore ها برای جا به جایی وMicropore ها برای جذب موادهستند.
3) تخلخل: یکی از راههایاندازه گیری میزان تخلخل در توده ای از زغال فعال شده, استفاده از میزان جذبCCl4 خالص در حالت گازی می باشد. 
  
 
بازیافت زغال فعال شده

به مرور زمان و استفاده از زغال فعال شده, سطح آن از مواد آلایندهاشباع می شود. زغال فعال شدهیک محصول گران است و در عین حال میتواند در چرخه بازیافت قرار گیرد و مجددا مورداستفاده قرار گیرد. بازیافتزغال فعال شده, هزینه کمینسبت به تولید اولیه دارد و دارای قیمت ارزانتری نیز می باشد.زغال فعال شده مواداورگانیک را از محیط اطرافش جذب می کند, که عمل انتقال آلاینده از فاز مایع( آب) به فاز جامد( کربن) صورت می گیرد.نیروی جاذبه ای باعث تشکیل یکپیوند بین آلاینده و کربن و چسبیدن آنها به هم می شود.
علاوه بر این باکتری هایی به سطح خارجی زغال فعال شده می چسبند و بخشی ازآلاینده ها را جذب و مصرف می کنند.
جذب منجر بهپخش یک گاز یا ترکیب در شبکه متخلخل زغال فعال شده می گردد, جایی که یک واکنششیمیایی یا یک ثبات فیزیکی روی می دهد. به عنوان مثال ازنO3
در قسمتی که جذب می شود, قسمتی از زغال فعال شده رااکسید میکند, و3O بهO2 تبدیل می شود و ازن در ساختار کربن اندوخته و گردآوری نمیشود.
جذب در زغال فعال شده دارای3 مرحلهاست:

1- تماس ذرات آلاینده محلول در مایع( آب) با ذرات زغالفعال شده
2- پخش شدن ذرات آلاینده در شبکه متخلخل زغال فعالشده
3- جذب ذرات آلاینده به زغال فعال شده و بوجودآمدن یک پبوند برگشت ناپذیرسختی و مقاومتدر برابر حرارت و فشار: زغال های فعال شده دارای سختی های متفاوتی هستند کهمربوز به مواد اولیه و شیوه تهیه آنها می باشد. بنا به درجه سختی, هر یک از آنهاکاربردهای متفاوتی دارند.

2 اصول و فنون گوناگونی در ساخت و تولید زغالهای فعالشده وجود دارد که به3 اصلبستگی دارد:

- نوع ماده اولیه
- مشخصات فیزیکیمورد نظر برای محصول(زغالفعال شده)
- مشخصات جذبیبرای کاربردهای مختلف

به نام خدا

نویسندگان : محمد معتدل و نعمتی

موضوع: تخریب و تولید غیر کاتالیزی اوزون

واکنش تشکیل گرمای کافی برای تعیین دما در این منطقه از جو را تولید می کند. بالای استراتوسفر ، هوا بسیار رقیق است و غلظت مولکولها به اندازه ای کم است که بیشتر اکسیژن به صورت اتمی وجود دارد ، که از تفکیک مولکول های o2 به وسیله فوتونهای UV-C نور خورشید به وجود آمده اند. برخورد نهایی اتم های اکسیژن به تشکیل مجدد مولکولهای o2 منتهی می شود ، و  این مولکولها مجددا بر اثر جذب نور خورشید تفکیک می شوند.

در این مطلب ، تشکیل اوزون در استراتوسفر و تخریب غیر کاتالیزی آن مورد تجزیه و تحلیل قرار میگیرد. به طوری که خواهیم دید واکنش تشکیل گرمای کافی برای تعیین دما در این منطقه از جو را تولید می کند. بالای استراتوسفر ، هوا بسیار رقیق است و غلظت مولکولها به اندازه ای کم است که بیشتر اکسیژن به صورت اتمی وجود دارد ، که از تفکیک مولکول های o2 به وسیله فوتونهای UV-C نور خورشید به وجود آمده اند. برخورد نهایی اتم های اکسیژن به تشکیل مجدد مولکولهای o2 منتهی می شود ، و  این مولکولها مجددا بر اثر جذب نور خورشید تفکیک می شوند.
در استراتوسفر ،‌ شدت نور UV-C خیلی کمتر است زیرا قسمت عمده آن به وسیله اکسیژن موجود در بالای استراتوسفر جذب می شود و چون چگالتر است غلظت اکسیژن مولکولی خیلی بیشتر است. به این دلایل ، قسمت عمده اکسیژن استراتوسفری به جای اکسیژن اتمی به صورت o2 وجود دارد. از آنجا که غلظت مولکولهای o2 نسبتا زیاد است و غلظت اکسیژن اتمی خیلی کم است ،‌ محتملترین سرنوشتی که برای اتمهای اکسیژن استراتوسفری ایجاد شده به وسیله تجزیه نور شیمیایی o2 وجود دارد این است که با مولکولهای اکسیژن دو اتمی برخورد کنند و به این ترتیب اوزون حاصل شود:

          گرما +O3  >---------- O  + O2

 در واقع ، این واکنش منبع تمام اوزون موجود در استراتوسفر است. به هنگام روز ،‌ اوزون به طور پیوسته به وسیله این فرآیند در حال تشکیل شدن است و سرعت تشکیل آن به مقدار نور UV و غلظت مولکولهای اکسیژن در یک ارتفاع معین بستگی دارد. در پایین استراتوسفر وفور O2 خیلی بیشتر از وفور آن در بالای استراتوسفر است زیرا چگالی هوا با نزدیک شدن به سطح زمین به طور فزاینده ای افزایش می یابد. اما در این سطح مقدار نسبتا کمی از اکسیژن تفکیک می شود و از این رو مقدار کمی اوزون تشکیل می شود زیرا تقریبا تمام UV پر انرژی از نور خورشید پیش از رسیدن به این ارتفاع حذف شده است. به این دلیل لایه اوزون خیلی زیاد به پایین تر از استراتوسفر گسترش نمی یابد. بر عکس در بالای استراتوسفر شدت UV-C بیشتر است اما هوا رقیق تر است و بنابراین اوزون نسبتا کمی تولید می شود زیرا اتم های اکسیژن به جای برخورد با تعداد کم مولکول های O2 دست نخورده با یکدیگر برخورد می کنند. در نتیجه چگالی اوزون در جایی که حاصلضرب شدت UV-C و غلظت O2   حد اکثر است به حداکثر می رسد. این حداکثر چگالی اوزون در بالای مناطق حاره در حدود 25 کیلومتری در بالای عرضهای جغرافیایی میانی (همان طور که در نمودار در شکل1 نمایش داده شده است) در21 کیلومتری و در بالای مناطق زیر قطبی در 18 کیلومتری مشاهده می شود. بیشتر اوزون در منطقه ای بین 15 و 35 کیلومتری ، یعنی قسمت تحتانی و میانی استراتوسفر که همچنین به عنوان لایه اوزون شناخته می شود ، واقع شده است.

 
توجه کنید که منطقه حداکثر چگالی اوزون خیلی پایین تر از ارتفاع 35 کیلومتری است که در آنجا حداکثر غلظت اوزون مشاهده می شود( شکل2الف را ببینید). در ارتفاعات بالاتر، هوابه اندازه ای رقیق است که حتی با وجود بیشتر بودن نسبت مولکولهای اوزون به مولکولهای هوا (یعنی غلظت بیشتر است) ، تعداد مطلق مولکولهای اوزون در لیتر در مقایسه با جمعیت این مولکولها در هوای چگالتر در ارتفاعات کمتر به میزان قابل توجهی کاهش یافته است. در سطوح پایین تر جو اوزون بیشتری در حجم هوا وجود دارد (چگالی بیشتر) اما تعداد دیگر مولکولهای هوا خیلی بیشتر از مولکولهای اوزون است ـ بنابر این غلظت کمتری از اوزون وجود دارد.

برای جذب انرژی گرمایی تولید شده در برخورد بین اکسیژن اتمی (O) و O2 که به تشکیل اوزون منتهی می شود ، مولکول سومی ، که آن را با M نشان می دهیم مانند N2 مورد نیاز است بنابر این واکنش بالا به طور واقع بینانه تر به صورت زیر نوشته می شود:

گرما > O3  + M + ----------  O  + O2  + M

      آزاد شدن گرما به وسیله این واکنش سبب می شود که دمای استراتوسفر همان طور که در شکل 2-3 ب نشان داده شده از دمای هوای بالا و پایین آن بیشتر باشد. در واقع استراتوسفر به عنوان منطقه ای در فضا تعریف شده که بین این دو دما قرار گرفته است. از روی شکل 2 ب توجه کنید که در استراتوسفر ، هوا در یک ارتفاع معین خنک تر از هوایی است که در بالای آن قرار دارد. نام عمومی این پدیده وارونگی دما است. از آنجا که هوای خنک چگالتر از هوای گرم است به علت نیروی گرانش ، هوای خنک خود به خود صعود نمی کند در نتیجه اختلاف هوا در جهت عمودی در استراتوسفر در مقایسه با اختلاف هوا در تروپوسفر فرایندی بسیار کند است. بنابراین هوا در این منطقه طبقه طبقه شده است و نام استراتوسفر از اینجا گرفته شده است.
نتایج بررسیها  نشان می دهد که فوتونهای نور در گستره مرئی و حتی در قسمتهایی از گستره زیر قرمز نور خورشید انرژی کافی برای جدا کردن یک اتم اکسیژن از مولکول O3 را دارند. اما اوزون با جذب نور خورشید اگر چه در این نواحی طول موج مقداری جذب به وسیله O3وجود دارد تفکیک نمی شود. اما نور UV با طول موجهای کوتاه تر از nm 320 که به وسیله اوزون جذب میشود در انجام واکنش تفکیک موثر است. از این رو تنها جذب فوتون UV-C یا UV-B به وسیله مولکول اوزون در استراتوسفر به تخریب آن مولکول منجر می شود:

( O2  +  O >---------- O3 + UV  ( < 320 nm

آرایش الکترونی اتم های اکسیژن تولید شده در واکنش اوزون با نور UV با آرایش الکترونی اتم اکسیژن در پایین ترین انرژی آن تفاوت دارد. اتمها یا مولکولهایی که به طور گذرا در چنین وضعی هستند گفته می شود که در یک حالت بر انگیخته به سر می برد و نماد آنها با یک ستاره به صورت بالاوند (*) مشخص می شود. این قبیل اتمها یا مولکولها در مقایسه با آرایش الکترونها در پایین ترین انرژی که از آن به عنوان حالت پایه یاد می شود یک مقدار انرژی اضافی دارند. در صورتی که اتم یا مولکول برانگیخته به سرعت با اتم یا مولکول دیگری وارد واکنش نشود این انرژی اضافی معمولا تلف می شود.
اکثر اتم های انرژی تولید شده در استراتوسفر به وسیله تجزیه نور شیمیایی اوزون یا O2 متعاقبا با مولکولهای دست نخورده O2 وارد واکنش شده اوزون از نو تشکیل می شود. تعدادی از اتم های اکسیژن نیز با مولکولهای دست نخورده اوزون ترکیب شده و این مولکولها با تبدیل شدن به O2 تخریب می شوند:

2O2 >---------- O3  +  O

 این واکنش به طور ذاتی کند است زیرا انرژی فعالسازی   kJmol 18 برای این واکنش تا حدودی قابل توجه است و در نتیجه تعداد برخوردهای محدودی با انرژی کافی برای انجام این واکنش صورت می گیرد.

خلاصه مطالب بالا به این صورت است که اوزون در استراتوسفر در طول روز طی یک رشته واکنشهایی که به طور همزمان صورت می گیرند به طور پیوسته تشکیل و تجزیه می شود و از نو به وجود می آید. اوزون در استراتوسفر به این علت تولید می شود که در آنجا به مقدار کافی UV-C از نور خورشید وجود دارد تا تعدادی از مولکولهای O2 را به اتمهای اکسیژن تفکیک کند و اکثر این اتمها با دیگر مولکولهای O2 برخورد می کنند و مولکول اوزون به وجود می آید. گاز اوزون UV-B و UV-C را از نور خورشید حذف می کند اما در جریان این عمل یا در واکنش با اتم های اکسیژن به طور گذرا تخریب می شود. اوزون در پایین تر از استراتوسفر تشکیل نمی شود زیرا در آنجا UV-C لازم برای تولید اتم های O که برای تشکیل O3 مورد نیاز است وجود ندارد. UV-C قبلا در استراتوسفر به وسیله O2 و O3 جذب شده است. در بالای استراتوسفر برتری با اتم های اکسیژن است که با دیگر اتم های اکسیژن برخورد کرده مولکولهای O2 از نو تشکیل می شوند. فرآیندهای تولید وتخریب اوزون در شکل 3 خلاصه شده است.

حتی در لایه اوزون استراتوسفر O3 گازی نیست که بیشترین فراوانی را داشته باشد یا حتی یک گونه اکسیژن دار عمده به حساب نمی آید. غلظت آن هرگز از ppm 10 تجاوز نمی کند ( شکل 2الف را ببینید ). در واقع اگر قرار باشد تمام اوزون استراتوسفر را در سطح زمین تحت فشار اتمسفر جمع آوری کنیم ضخامت این لایه فقط mm 3ر0 خواهد بود. از این رو واژه "لایه اوزون" نا مناسب است. در هر حال این غلظت کم اوزون کافی است تا تمام UV-C باقیمانده و قسمت عمده UV-B باقیمانده را از نور خورشید پیش از رسیدن آن به جو تحتانی حذف کند. احتمالا واژه "حفاظ اوزون" مناسب تر از "لایه اوزون" باشد.

به نام خدا

نویسندگان : محمد معتدل و نعمتی

موضوع: رزین های مبادله کننده یون

مقدمه

پدیده تبادل یون برای اولین بار در سال 1850 و به دنبال مشاهده توانایی خاک‌های زراعی در تعویض برخی از یون‌ها مثل آمونیوم با یون کلسیم و منیزم موجود در ساختمان آنها گزارش شد. در سال 1870 با انجام آزمایش‌های متعددی ثابت شد که بعضی از کانیهای طبیعی بخصوص زئولیت‌ها واجد توانایی انجام تبادل یون هستند. در واقع به رزین‌های معدنی ، زئولیت می‌گویند و این مواد یون‌های سختی آور آب (کلسیم و منیزیم) را حذف می‌کردند و به جای آن یون سدیم آزاد می‌کردند از اینرو به زئولیت‌های سدیمی مشهور شدند که استفاده از آن در تصفیه آب مزایای زیاد داشت چون احتیاج به مواد شیمیایی نبود و اثرات جانبی هم نداشتند.

اما زئولیت‌های سدیمی دارای محدودیتهایی بودند. این زئولیتها می‌توانستند فقط سدیم را جایگزین کلسیم و منیزیم محلول در آب نمایند و آنیونهایی از قبیل سولفات ، کلراید و سیلیکات‌ها بدون تغییر باقی می‌مانند. واضح است چنین آبی برای صنایع مطلوب نیست. پس از انجام تحقیقات در اواسط دهه 1930 در هلند زئولیتهایی ساخته شد که به جای سدیم فعال ، هیدروژن فعال داشتند. این زئولیتها که به تعویض کننده‌های کاتیونی هیدروژنی معروف جدید ، سیلیس نداشته و علاوه بر این قادرند همزامان هم سختی آب را حذف کنند و هم قلیائیست آب را کاهش دهند.

برای بهبود تکنولوژی تصفیه آب ، گامهای اساسی در سال 1944 برداشته شد که باعث تولید زرین‌های تعویض آنیونی شد. زرین‌های کاتیونی هیدروژنی تمام کاتیونی آب را حذف می‌کنند و رزین‌های آنیونی تمام آنیونهای آب را از جمله سیلیس را حذف می‌نمایند ، در نتیجه می‌توان با استفاده از هر دو نوع زرین ، آب بدون یون تولید کرد. همچنین پژوهشگران دریافتند که سیلیکات آلومینیم موجود در خاک قادر به تعویض یونی می‌باشد. این نتیجه گیری با تهیه ژل سیلیکات آلومینیم از ترکیب محلول سولفات آلومینیم و سیلیکات سدیم به اثبات رسید. بنابراین اولین رزین مصنوعی که ساخته شد سیلیکات آلومینیم بود. و امروزه اکثر زرین‌های تعویض یونی که در تصفیه آب بکار می‌روند رزین‌های سنتزی هستند که با پلیمریزاسیون ترکیبات آلی حاصل شده‌اند.

شیمی رزین‌ها

رزین‌های موازنه کننده یون ، ذرات جامدی هستند که می‌توانند یونهای نامطلوب در محلول را با همان مقدار اکی والان از یون مطلوب با بار الکتریکی مشابه جایگزین کنند. رزین‌های تعویض یونی شامل بار مثبت کاتیونی و بار منفی آنیونی می‌باشد بگونه‌ای که از نظر الکتریکی خنثی هستند. موازنه کننده‌ها با محلول‌های الکترولیت این تفاوت را دارند که فقط یکی از دو یون ، متحرک و قابل تعویض است به عنوان مثال ، یک تعویض کننده کاتیونی سولفونیک دارای نقاط آنیونی غیر متحرکی است که شامل رادیکالهای آنیونی SO2-3 می‌باشد که کاتیون متحرکی مثل +H یا +Na به آن هستند.

این کاتیونهای متحرک می‌توانند در یک واکنش تعویض یونی شرکت کنند به همین صورت یک تعویض کننده آنیونی دارای نقاط کاتیونی غیر متحرکی است که آنیون‌های متحرکی مثل -Cl یا -OH به آن متصل می‌باشد. در اثر تعویض یون ، کاتیون‌ها یا آنیون‌های موجود در محلول با کاتیون‌ها و آنیون‌های موجود در رزین تعویض می‌شود ، بگونه‌ای که هم محلول و هم رزین از نظر الکتریکی خنثی باقی می‌ماند. در اینجا با تعادل جامد مایع سروکار داریم بدون آنکه جامد در محلول حل شود. برای آنکه یک تعویض کننده یونی جامد مفید باشد باید دارای شرایط زیر باشد:

1. خود دارای یون باشد.
2. در آب غیر محلول باشد.
3. فضای کافی در شبکه تعویض یونی داشته باشد ، بطوریکه یونها بتوانند به سهولت در شبکه جامد رزین وارد و یا از آن خارج شوند.

در مورد رزین‌های کاتیونی هر دانه رزین با آنیون غیر تحرک و یون متحرک +H را می‌توان همچون یک قطره اسید سولفوریک با غلظت 25% فرض نمود. این قطره در غشایی قرار دارد که فقط کاتیون می‌تواند از ان عبور نماید. شکل زیر تصویر یک دانه رزین و تصویر معادل یک قطره اسید سولفوریک 25% نشان می‌دهد.

طبقه بندی رزین‌ها
رزین‌ها بر حسب گروه عامل تعویض متصل به پایه پلیمری رزین به چهار دسته تقسیم می‌شوند:

1. رزین‌های کاتیونی قوی SAC) StrongacidisCation)
2. رزین‌های کاتیونی ضعیف WAC) Weak acidis Cation)
3. رزین‌های آنیونی قوی SBA) Strongbasic anion)
4. رزین‌های آمونیونی ضعیف WBA) Weak basicanion

بطور کلی رزین‌های نوع قوی در یک محدوده وسیع PH و رزین‌های نوع ضعیف در یک محدوده کوچک از PH مناسب هستند. ولیکن با استفاده از رزین‌های نوع ضعیف ، صرفه جویی قابل توجهی در مصرف مواد شیمیایی مورد نیاز برای احیا رزین را باعث می‌شود. رزین‌های کاتیونی قوی قادر به جذب کلیه کاتیونهای موجود در آب می‌باشد ولی نوع ضعیف قادر به جذب کاتیونهای هستند که به قلیائست آب مرتبط است و محصول سیستم اسید کربنیک است.

نوع قوی
Ca(HCO3)2 OR MgSO4 + 2ZSO3H -----> Ca2++2H2CO3 OR Mg2+ + H2SO4

نوع ضعیف
Mg(HCO3)2 OR Ca(HCO3)2 + 2ZCOOH -----> (ZCOO)2+ + Mg(ZCOO)2+Ca + 2H2CO3

مزیت رزین‌های کاتیونی ضعیف بازدهی بالای آنها در مقایسه با رزینهای کاتیونی قوی می‌باشد ، در نتیجه باعث تولید پساب کمتر در احیا مکرر می‌گردد. اصولا زمانی که هدف جداسازی کلیه کاتیونهای آب است بکارگیری توام رزین کاتیونی قوی و ضعیف اقتصادی تر از بکارگیری رزینهای کاتیونی قوی می‌باشد. رزین‌های آنیونی قوی قادر به جذب کلیه آنیونهای موجود در آب بوده ولی رزین‌های آنیونی قادر به جذب آنیون اسیدهای قوی نظیر اسید سولفوریک ، کلریدریک و نیتریک می‌باشد. رزین‌های آنیونی ضعیف مقاومتر از رزینهای آنیونی قوی بوده و به همین جهت در سیستم‌های تصفیه آب ، رزین‌های آنیونی قوی در پاین دست رزینهای آنیونی ضعیف قرار می‌گیرند.

2HCl OR 2H2SiO3 + 2ZOH -----> 2ZHSio3ZCl + H2O

2HCl OR 2HNO3 + ZOH -----> 2ZCl OR 2ZNO3 + H2O

برخی از کاربردهای رزین‌ها

• رزین‌های کاتیونی سدیمی نه تنها کاتیون‌های سختی آور آب بلکه همه یون‌های فلزی را با سدیم تعویض می‌کنند. برای احیا این نوع رزین‌های کافی است که رزین را با آب نمک شست و شو دهیم تا رزین به فرم اولیه خود برگردد.
• با رزین‌های کاتیونی چه نوع هیدروژنی و چه نوع سدیمی می‌توان آهن و منگنز را چون بقیه کاتیونها حذف کرد اما به علت امکان آلوده شدن رزین‌ها معمولا مشکلاتی داشته و باید نکاتی را رعایت کرد. اولا باید دقت کرد که قبل از حذف یون آهن توسط رزین هیچ هوایی با آب در تماس قرار نگیرد چون در اثر مجاورت با هوا ، آهن و منگنز محلول در اب اکسیده شده غیر محلول در می‌آیند و در نتیجه روی ذرات رزین رسوب کرده و باعث آلوده شدن رزین می‌گردد.
• با استفاده از رزین‌های تبادل یونی می‌توان لیزین را که جز اسید آمینه ضروری مورد نیاز رژیم غذایی خوکها ، ماکیان و سایر گونه‌های حیوانی می‌باشد ، را تخلیص کرد. دلیل اهمیت تخلیص این اسید آمینه ، نزدیکتر شدن رژیم غذایی حیوانات به نیازمندیهای آنها در مصرف مواد خام و ... است با توجه به اینکه مقدار لیزین در دانه‌ها ، بخصوص غلات ناچیز می‌باشد.
• حذف سیلیکا از آبهای صنعتی با استفاده از رزین‌های آنیونی قوی
• حذف آمونیاک از هوا بوسیله زئولیت‌های طبیعی اصلاح شده (کلینوتپلولیت)

به نام خدا

نویسندگان : محمد معتدل و نعمتی

موضوع: خوردگی فلزات

خوردگی ، ( Corrosion ) ، اثر تخریبی محیط بر فلزات و آلیاژها می‌‌باشد. خوردگی ، پدیده‌ای خودبه‌خودی است و همه مردم در زندگی روزمره خود ، از بدو پیدایش فلزات با آن روبرو هستند. در اثر پدیده خودبه‌خودی ، فلز از درجه ‌اکسیداسیون صفر تبدیل به گونه‌ای با درجه ‌اکسیداسیون بالا می‌‌شود.

M ------> M+n + ne

در واقع واکنش اصلی در انهدام فلزات ، عبارت از اکسیداسیون فلز است.

تخریب فلزات با عوامل غیر خوردگی

فلزات در اثر اصطکاک ، سایش و نیروهای وارده دچار تخریب می‌‌شوند که تحت عنوان خوردگی مورد نظر ما نیست.
فرایند خودبه‌خودی و فرایند غیرخودبه‌خودی
خوردگی یک فرایند خودبخودی است، یعنی به زبان ترمودینامیکی در جهتی پیش می‌‌رود که به حالت پایدار برسد. البته M+n می‌‌تواند به حالتهای مختلف گونه‌های فلزی با اجزای مختلف ظاهر شود. اگر آهن را در اتمسفر هوا قرار دهیم، زنگ می‌‌زند که یک نوع خوردگی و پدیده‌ای خودبه‌خودی است. انواع مواد هیدروکسیدی و اکسیدی نیز می‌‌توانند محصولات جامد خوردگی باشند که همگی گونه فلزی هستند. پس در اثر خوردگی فلزات در یک محیط که پدیده‌ای خودبه‌خودی است، اشکال مختلف آن ظاهر می‌‌شود.

بندرت می‌‌توان فلز را بصورت فلزی و عنصری در محیط پیدا کرد و اغلب بصورت ترکیب در کانی‌ها و بصورت کلریدها و سولفیدها و غیره یافت می‌‌شوند و ما آنها را بازیابی می‌‌کنیم. به عبارت دیگر ، با استفاده ‌از روشهای مختلف ، فلزات را از آن ترکیبات خارج می‌‌کنند. یکی از این روشها ، روش احیای فلزات است. بعنوان مثال ، برای بازیابی مس از ترکیبات آن ، فلز را بصورت سولفات مس از ترکیبات آن خارج می‌‌کنیم یا اینکه آلومینیوم موجود در طبیعت را با روشهای شیمیایی تبدیل به ‌اکسید آلومینیوم می‌‌کنند و سپس با روشهای الکترولیز می‌‌توانند آن را احیا کنند.

برای تمام این روشها ، نیاز به صرف انرژی است که یک روش و فرایند غیرخودبه‌خودی است و یک فرایند غیرخودبه‌خودی هزینه و مواد ویژه‌ای نیاز دارد. از طرف دیگر ، هر فرایند غیر خودبه‌خودی درصدد است که به حالت اولیه خود بازگردد، چرا که بازگشت به حالت اولیه یک مسیر خودبه‌خودی است. پس فلزات استخراج شده میل دارند به ذات اصلی خود باز گردند.

در جامعه منابع فلزات محدود است و مسیر برگشت طوری نیست که دوباره آنها را بازگرداند. وقتی فلزی را در اسید حل می‌‌کنیم و یا در و پنجره دچار خوردگی می‌‌شوند، دیگر قابل بازیابی نیستند. پس خوردگی یک پدیده مضر و ضربه زننده به ‌اقتصاد است.

جنبه‌های اقتصادی فرایند خوردگی

برآوردی که در مورد ضررهای خوردگی انجام گرفته، نشان می‌‌دهد سالانه هزینه تحمیل شده از سوی خوردگی ، بالغ بر 5 میلیارد دلار است. بیشترین ضررهای خوردگی ، هزینه‌هایی است که برای جلوگیری از خوردگی تحمیل می‌‌شود.

پوششهای رنگها و جلاها

ساده‌ترین راه مبارزه با خوردگی ، اعمال یک لایه رنگ است. با استفاده ‌از رنگها بصورت آستر و رویه ، می‌‌توان ارتباط فلزات را با محیط تا اندازه‌ای قطع کرد و در نتیجه موجب محافظت تاسیسات فلزی شد. به روشهای ساده‌ای می‌‌توان رنگها را بروی فلزات ثابت کرد که می‌‌توان روش پاششی را نام برد. به کمک روشهای رنگ‌دهی ، می‌‌توان ضخامت معینی از رنگها را روی تاسیسات فلزی قرار داد.

آخرین پدیده در صنایع رنگ سازی ساخت رنگهای الکتروستاتیک است که به میدان الکتریکی پاسخ می‌‌دهند و به ‌این ترتیب می‌توان از پراکندگی و تلف شدن رنگ جلوگیری کرد.

پوششهای فسفاتی و کروماتی

این پوششها که پوششهای تبدیلی نامیده می‌‌شوند، پوششهایی هستند که ‌از خود فلز ایجاد می‌‌شوند. فسفاتها و کروماتها نامحلول‌اند. با استفاده ‌از محلولهای معینی مثل اسید سولفوریک با مقدار معینی از نمکهای فسفات ، قسمت سطحی قطعات فلزی را تبدیل به فسفات یا کرومات آن فلز می‌‌کنند و در نتیجه ، به سطح قطعه فلز چسبیده و بعنوان پوششهای محافظ در محیط‌های خنثی می‌‌توانند کارایی داشته باشند.

این پوششها بیشتر به ‌این دلیل فراهم می‌‌شوند که ‌از روی آنها بتوان پوششهای رنگ را بر روی قطعات فلزی بکار برد. پس پوششهای فسفاتی ، کروماتی ، بعنوان آستر نیز در قطعات صنعتی می‌‌توانند عمل کنند؛ چرا که وجود این پوشش ، ارتباط رنگ با قطعه را محکم‌تر می‌‌سازد. رنگ کم و بیش دارای تحلخل است و اگر خوب فراهم نشود، نمی‌‌تواند از خوردگی جلوگیری کند.

پوششهای اکسید فلزات

اکسید برخی فلزات بر روی خود فلزات ، از خوردگی جلوگیری می‌‌کند. بعنوان مثال ، می‌‌توان تحت عوامل کنترل شده ، لایه‌ای از اکسید آلومینیوم بر روی آلومینیوم نشاند. اکسید آلومینیوم رنگ خوبی دارد و اکسید آن به سطح فلز می‌‌چسبد و باعث می‌‌شود که ‌اتمسفر به‌ آن اثر نکرده و مقاومت خوبی در مقابل خوردگی داشته باشد. همچنین اکسید آلومینیوم رنگ‌پذیر است و می‌‌توان با الکترولیز و غوطه‌وری ، آن را رنگ کرد. اکسید آلومینیوم دارای تخلخل و حفره‌های شش وجهی است که با الکترولیز ، رنگ در این حفره‌ها قرار می‌‌گیرد.

همچنین با پدیده ‌الکترولیز ، آهن را به ‌اکسید آهن سیاه رنگ (البته بصورت کنترل شده) تبدیل می‌‌کنند که مقاوم در برابر خوردگی است که به آن "سیاه‌کاری آهن یا فولاد" می‌‌گویند که در قطعات یدکی ماشین دیده می‌‌شود.

پوششهای گالوانیزه

گالوانیزه کردن (Galvanizing) ، پوشش دادن آهن و فولاد با روی است. گالوانیزه ، بطرق مختلف انجام می‌‌گیرد که یکی از این طرق ، آبکاری با برق است. در آبکاری با برق ، قطعه‌ای که می‌‌خواهیم گالوانیزه کنیم، کاتد الکترولیز را تشکیل می‌‌دهد و فلز روی در آند قرار می‌‌گیرد. یکی دیگر از روشهای گالوانیزه ، استفاده ‌از فلز مذاب یا روی مذاب است. روی دارای نقطه ذوب پایینی است.

در گالوانیزه با روی مذاب آن را بصورت مذاب در حمام مورد استفاده قرار می‌‌دهند و با استفاده ‌از غوطه‌ور سازی فلز در روی مذاب ، لایه‌ای از روی در سطح فلز تشکیل می‌‌شود که به ‌این پدیده ، غوطه‌وری داغ (Hot dip galvanizing) می‌گویند. لوله‌های گالوانیزه در ساخت قطعات مختلف ، در لوله کشی منازل و آبرسانی و ... مورد استفاده قرار می‌‌گیرند.

پوششهای قلع

قلع از فلزاتی است که ذاتا براحتی اکسید می‌‌شود و از طریق ایجاد اکسید در مقابل اتمسفر مقاوم می‌‌شود و در محیطهای بسیار خورنده مثل اسیدها و نمکها و ... بخوبی پایداری می‌‌کند. به همین دلیل در موارد حساس که خوردگی قابل کنترل نیست، از قطعات قلع یا پوششهای قلع استفاده می‌‌شود. مصرف زیاد این نوع پوششها ، در صنعت کنسروسازی می‌‌باشد که بر روی ظروف آهنی این پوششها را قرار می‌‌دهند.

پوششهای کادمیم

این پوششها بر روی فولاد از طریق آبگیری انجام می‌‌گیرد. معمولا پیچ و مهره‌های فولادی با این فلز ، روکش داده می‌‌شوند.
فولاد زنگ‌نزن
این نوع فولاد ، جزو فلزات بسیار مقاوم در برابر خوردگی است و در صنایع شیر آلات مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع فولاد ، آلیاژ فولاد با کروم می‌‌باشد و گاهی نیکل نیز به ‌این آلیاژ اضافه می‌‌شود.

به نام خدا

نویسندگان : صفدری و پورگل

موضوع: دیباچه پتروشیمی اصفهان

شرکت سهامی پتروشیمی اصفهان ، اولین تولید کننده محصولات آروماتیکی در ایران یکی از طرحهای ملی و مهم دهه انقلاب می باشد که در سال 1371 با هدف تولید بیش از 200000 تن مواد در سال شامل بنزن ، تولوئن ، ارتوزایلین ، پارازایلین و مخلوط زایلین به جمع واحدهای تولیدی کشور پیوست.
این مجتمع از واحدهای زیربنایی کشور بوده و محصولات آن به عنوان خوراک صنایع پایین دستی نظیر شوینده ها ، پلاستیکها ، الیاف پلی استر ، نرم کننده های پلاستیکی ، رنگسازی و صنایع نظامی بکار برده می شود.
طراحی واحدهای مهم بر اساس پیشرفته ترین تکنولوژی جهان صورت گرفته و اولین مجتمع بزرگ کشور است که برای کنترل مراحل تولید آن از سیستم پیشرفته کامپیوتری D.C.S استفاده شده است.

شرکت پتروشیمی اصفهان از آغاز بهره برداری از واحدهای تولیدی خویش کیفیت را در تمامی زمینه های کاری بعنوان نخستین هدف به منظور جلب رضایت مصرف کنندگان خود برگزیده است. این شرکت مفتخر است که به همت و تلاش همه جانبه کارکنان سخت کوش و متعهد خود در هر پنج سال عمر تولید خویش بعنوان مجتمع نمونه شرکت ملی صنایع پتروشیمی برگزیده شده است ، در سال 1375 نیز پس از استقرار نظام تضمین کیفیت ایزو 9002 بعنوان اولین شرکت در صنایع پیچیده موفق به اخذ گواهینامه استاندارد بین المللی ایزو 9002 از شرکت S.G.S انگلستان گردید.
شرکت سهامی پتروشیمی اصفهان با توجه به تاثیر بالقوه صنعت پتروشیمی بر محیط زست به اهمیت حفاظت از محیط زیست توجه خاص داشته است و متعهد گردیده است تا با رعایت قوانین و مقررات زیست محیطی در جهت کنترل و کاهش آلودگی محیط زیست اقدامات موثری را انجام دهد و این امر باعث گردید که این شرکت در سال 1376 بعنوان یکی از هشت شرکت برگزیده در کشور به عنوان صنعت سبز و لوح افتخار دریافت نماید ، در ادامه این تلاشها و براساس این دیدگاه حفاظت از محیط زیست یک وظیفه همگانی است شرکت اقدام به استقرار سیستم مدیریت زیست محیطی نموده و در سال 1377 بعنوان اولین شرکت در مجموعه وزارت نفت و چهارمین شرکت در کشور موفق به اخذ گواهینامه استاندارد بین المللی ایزو 14001 از شرکت S.G.S سوئیس گردید.

خوراک :
خوراک اصلی مجتمع شامل پلاتفرمیت و هیدروژن که به مقدار 363200 تن در سال از پالایشگاه اصفهان تأمین و از طریق دو خط لوله 10 و 3 اینچی بطول تقریبی هرکدام 3 کیلومتر وارد مجتمع می گردد. ( هیدروژن 2700 تن در سال )
گاز مورد نیاز مجتمع بمیزان تقریبی 9 هزار مترمکعب در ساعت که فقط بعنوان سوخت مورد استفاده قرار می گیرد از طریق خط لوله اصلی گاز پس از عبور از سیستم توزیع کننده به محلهای مصرف هدایت می شود.
آب خام مصرفی به میزان تقریبی 100 مترمکعب در ساعت از طریق یک خط لوله اختصاصی بطول تقریبی 4 کیلومتر از شبکه آبرسانی سازمان آب منطقه ای اصفهان به مخازن ذخیره آب پتروشیمی انتقال می یابد.

 
محصولات مجتمع و موارد مصرف:

مجتمع پتروشیمی اصفهان جهت تولید سالانه 55650 تن بنزن ، 71580 تن تولوئن ، 44000 تن پارازایلین و 22000 تن ارتوزایلین طاراحی گردیده است.

به نام خدا

نویسندگان : صفدری و پورگل

موضوع: زئولیت

زئولیت

زئولیت‌ها از سیلیکاتهای آبدار نوع داربستی شمرده می‌شوند. پیوند آبدار در آنها بسیار سست است، بطوری که در دمای پایین ، آب خود را از دست می‌دهند. قابلیت تعویض یونی آنها زیاد است. زئولیتها هم به روش طبیعی و هم به روش مصنوعی تشکیل می‌گردند. زئولیتها به روش طبیعی در دریاچه‌های قلیایی (نمکی) ، آلتراسیون توفها ، سیستم باز آبهای زیرزمینی ، خاکهای محیط قلیایی و رسوبات عمیق دریا تشکیل می‌شوند.

نحوه تشکیل زئولیتها به روش طبیعی

زئولیتها دارای منشا طبیعی بوده و به روش مصنوعی نیز تولید می‌شوند.
دریاچه‌های قلیایی و نمکی
دریاچه‌های قلیایی و یا نمکی واقع در مناطق گرم و خشک در بخشی از آب اسیدیته PH آن به حدود 9.5 می‌رسد، محیط مناسبی برای تشکیل زئولیتهاست. موادی که در این دریاچه‌ها می‌توانند به زئولیت تبدیل شوند عبارتند از شیشه‌های طبیعی ، توفها ، کائولینیت ، مونتموریونیت و پلاژکلاز. زئوایتهای که در این محیط تشکیل می‌شوند، عبارتند از فیلیسپیت ، کلینوپتالیت ، اریونیت و به مقدار کمتر موردنیت و منشا بازیت. علاوه بر زئولیتها ، فلدسپات سدیم ، فلدسپات پتاسیم و کانیهای بردار نیز تشکیل می‌شوند.

تشکیل زئولیتها در محدوده زمانی کمتر از 1000 سال انجام می‌شود. زون بندی در یک لایه توف واقع در یک دریاچه قلیایی از حاشیه به طرف مرکز دریاچه شامل ، توف تازه به همراه مقدار جزئی کانی رسی (به دلیل PH کمتر از 8) ، وزن تشکیل زئولیت‌ها به دلیل افزایش PH و میزان نمکها ، زون آنالیست و زون تشکیل فلدسپات به دلیل غلظت زیاد نمکها. زون بندیی که در یک منطقه حاوی زئولیت دیده می‌شود عبارت است از وزن شیشه طبیعی ، زون کانیهای رسی ، زون کلینوپتالیت و فیلیپسیت ، زون آنالیسم و زون پتاسیم فلدسپات.

آلتراسیون

از تاثیر محلولهای گرمایی در شرایط مناسب زئولیتها تشیل می‌شوند. معمولا کلینوتپالیت و موردنیت در اعماق کمتر (دمای کمتر) و آنالیست ، هیولاندیت ، لامونتیت و واراکتیت در اعماق بیشتر (دمای بالاتر) تشکیل می‌شوند.

مناطق با سیستم آبهای باز

خاکستر و دیگر مواد پیروپلاستیکی اسید - حد واسط سخت نشده (تفرا) تحت تاثیر آبهای سطحی و زیرزمینی قرار گرفته و تغییراتی از سطح به عمق در آنها ایجاد می‌شود. از هیدرولیز شیشه و سایر مواد در نزدیکی سطح زمین کانیهای رسی بویژه اسمکتیت تشکیل می‌شود. با محل مواد به اعماق بیشتر ضمن افزایش PH شرایط برای تبدیل شیشه به زئولیتها فراهم می‌شود. خاکستر و مواد پیروپلاستیکی که در محیط خشکی تشکیل شده‌اند تا اعماق 20 تا 500 متر حاوی کانیهای رسی بوده و بعد از آن در صورت مناسب بودن PH آبهای زیرزمینی زئولیتها تشکیل می‌شوند.

خاکهای محیطهای قلیایی

در محیطهای خشک و نیمه خشک به دلیل تبخیر زیاد کربنات و بی‌کربنات سدیم در افق سطحی خاک افزایش یافته و با افزایش PH محیط برای تشکیل زئولیتها مناسب می‌شود. محدوده تشکیل زئولیتها از سطح آبهای زیرزمینی به طرف سطح زمین است.

رسوبات عمیق دریا

توفها و رسوبات عمیق دریایی تحت تاثیر چرخه‌های آبهای گرم قرار گرفته در شرایط مناسب می‌توانند به زئولیت آلتره شوند.
تولید زئولیت به روش مصنوعی
• ابتدا 2H2O ، AL2O3 را در محلول داغ NaOH حل و سپس با سیلیکات سدیم (Na2SiO3) مخلط می‌نمایند، مخلوط حاصل به مخازن ویژه تشکیل ژل منتقل می‌شود. بلورهای زئولیت در دمای حدود 94 درجه سانتیگراد از محلول ژل شروع به تبلور می‌نمایند.
• آلتراسیون کائولین : ابتدا کائولین حرارت داده می‌شود تا به متاکائولین تبدیل شود بعد از آن را کلسینه نموده و سپس با استفاده از محلول اسیدی مقداری از سیلیس آن را آزاد نموده محصول را با NaOH شستشو می‌دهند.

موارد مصرف زئولیتها

فیلترملکولی

زئولیتها چنانچه در دمای 350 تا 400 درجه سانتیگراد برای مدت چند ساعت حرارت داده شوند آب موجود در مجاری و فضای کانال مانند آزاد و به زئولیت بدون آب تبدیل می‌شود. قطر فضاهای کانال مانند مشخص و تابع ترکیب شیمیایی زئولیت است. قطر این فضا در زئولیت پتاسیم‌دار 13 آنگستروم ، سدیم‌دار 4 آنگستروم و برای کلسیم‌دار 5 آنگستروم است. موادی که ابعاد ملکول آنها کمتر از قطر فضای زئولیت باشد جذب شده و آنهایی که بزرگتر هستند جذب نخواهند شد.

به عنوان مثال زئولیتی که قطر کانال آن 4.5 آنگستروم است، می‌تواند هیدروکربوری مانند اکتان و نپتان را که قطر آنها حدود 4.3 آنگستروم است جذب نماید و هیدروکربورهای ایزواکتان و ایزوپنتان را که قطر آنها 5 آنگستروم است جذب نماید. با استفاده از زئولیتها می‌توان این مواد هیدروکربوری را از یکدیگر جدا نمود.
کنترل آلودگی
کلینوپتالیت به علت داشتن خاصیت جانشینی یونی ، می‌تواند ایزوتوپهای سزیم و استرانسیم را که دارای خاصیت رادیواکتیویته هستند، به خود جذب نماید. محلولهای حاوی کاتیونهای رادیواکتیو را از ستون حاوی کلینوپتالیت عبور می‌دهند، آنگاه مواد رادیواکتیو جذب کلینوپتالیت می‌شوند.

پس کلینوپتالیت اشباع از مواد رادیواکتیو را در محیطهای مناسب دفن می‌نمایند آمونیاک موجود در پسابها ، آبهای کشاورزی ، محیط نگهداری دام و طیور را می‌توان با استفاده از کلینوپتالیت مهار نمود. گازهای CO2 , SO2 را که در کارخانه‌ها تولید می‌شوند می‌توان با استفاده از زئولیتها به میزان قابل توجهی کنترل نمود.

تولید اکسیژن

بعضی از زئولیتها نیتروژن را بطور انتخابی جذب می‌نمایند. ژاپنیها با ساختن دستگاهی که در آن از موردنیت استفاده شده ، توانسته‌اند اکسیژن را از هوا تهیه نمایند. اکسیژن تولید شده تا 90 درصد خالص است.

تصفیه گاز

برای جداسازی دی‌اکسید کربن و کاهش میزان رطوبت گازهای طبیعی از زئولیتها می‌توان استفاده کرد.

انرژی خورشیدی

از زئولیتها بویژه شابازیت و کلینوپتالیت در ذخیره سازی انرژی خورشیدی استفاده می‌شود. زئولیتهای نامبرده در طول روز ، آب خود را از دست می‌دهند و در فاصله شب و به هنگام جذب رطوبت می‌توانند انرژی ذخیره شده در طول روز را آزاد نمایند.

کشاورزی

زئولیتها را در کشاورزی برای بهبود کیفیت خاک ، تهیه خوراک حیوانات و همچنین در تهیه حشره کشها بکار می‌برند.

مصارف دیگر

پیش از این زئولیتها به دلیل وزن مخصوص پایین آنها به عنوان مصالح سبک وزن استفاده می‌شده است. اینک زئولیتها را به عنوان ماده پر کننده در کاغذ استفاده می‌کنند. مزایای زئولیت نسبت به کائولین درصد اوپاکی بیشتر ، سهولت برش و کاهش وزن آن است. در خمیر دندان از زئولیت به دلیل قابلیت پویش بهتر نسبت به CaHPO4 و باقی ماندن فلورید به صورت یونی استفاده می‌شود.

زئولیت در ایران

در مناطق اشلق چای و نی باغ (میانه) ، سمنان ، طلعه (ورامین) ، رودهن ، طالقان و قلعه عسکر (کرمان) زئولیت عمدتا در سنگهای آتشفشانی گزارش شده است.

به نام خدا

نویسندگان : صفدری و پورگل

موضوع: واکنش گرمازا

کلی

بسیاری از واکنشهای شیمیایی با آزاد کردن انرژی همراه هستند. این انرژی آزاد شده می‌تواند بصورت گرما ، نور یا صدا باشد. چنین واکنش‌هایی را واکنش گرماده می‌گویند. روزانه از واکنش‌های گرماده زیادی برای منظورهای مختلف استفاده می‌کنیم. ساده‌ترین این واکنش‌ها روشن کردن کبریت است که واکنشی بین اکسیژن هوا و ماده آتشگیر آن رخ می‌دهد که با آزاد کردن نور و گرما همراه است. سوخت‌های طبیعی ترکیبات پیچیده‌ای از کربن و هیدروژن هستند. وقتی که این مواد در اکسیژن می‌سوزند دی‌اکسید کربن ، آب و حرارت ایجاد می‌کنند.

برخی از سوخت‌ها مانند هیدروژن و مواد منفجره مانند TNT و دینامیت‌ها در اثر واکنش ظرفیت‌های بالایی از انرژی را در مدت زمان کوتاهی آزاد می‌کنند، بنابراین انفجار را می‌توان واکنش گرماده در نظر گرفت که انرژی زیادی را بصورت گرما ، صدا و نور در زمان کمتری آزاد می‌کند. 
 
انجام واکنش گرماده از لحاظ تئوری

طبق قانون بقای انرژی ، انرژی از بین نمی‌رود اما بصورت‌های دیگر تبدیل می‌شود، بنابراین انرژی یک سیستم مقدار ثابتی است. بعنوان مثال انرژی امروزی جهان با انرژی آن در هزاران سال پیش برابر است. واکنش‌های شیمیایی با تغییر انرژی همراه‌اند. در یک واکنش وقتی پیوندهای ناپایدار با پیوندهای پایدارتری جایگزین می‌شوند مقداری انرژی آزاد می‌شود، بنابراین تشکیل پیوندهای پایدار با آزاد کردن انرژی همراه است و وقتی میلیون‌ها پیوند پایدار در یک واکنش ایجاد می‌شود این انرژی‌ها با هم جمع شده و انرژی بالایی را بصورت حرارت ، نور یا انفجار آزاد می‌کنند.

بنابراین در یک واکنش گرماده سطح انرژی کمتر از سطح انرژی مواد واکنش دهنده است و گرمای آزاد شده را با آنتالپی منفی نمایش می‌دهند. 
وقوع واکنش‌های گرماده از لحاظ ترمودینامیکی
برخی از واکنش‌های شیمیایی گرماده بصورت خود بخودی انجام می‌گیرند. میزان خود بخودی بودن یک واکنش را ΔG که معیاری از آنتروپی و محتوای آنتالپی است، مشخص می‌کند. اما پیش‌گویی خود بخودی بودن یک واکنش دلیل بر وقوع آن واکنش نیست. زیرا ترمودینامیک ، چیزی در مورد سرعت یک واکنش پیش‌بینی نمی‌کند. بعنوان مثال واکنش کربن با اکسیژن در دمای 25ْ و فشار 1 atm از لحاظ ترمودینامیکی قابل انجام است. اما بدون یک عامل موثر مثل حرارت ممکن است مخلوط کربن و  مدت‌های مدیدی بدون تغییر باقی بماند.

تغییر آنتروپی یک محیط بر اثر گرمایی که بعلت تغییر آنتالپی واکنش به محیط یا از محیط منتقل می‌شود بوقوع می‌پیوندد. هر چه  بزرگ‌تر باشد بی‌نظمی بیشتری در محیط ایجاد می‌شود.

پس در یک واکنش گرماده خود بخودی:

ΔG = ΔH -TΔs < 0

0> ΔH در یک واکنش گرمازا

Δs > 0 میزان بی‌نظمی در یک واکنش خود بخودی

پس T.Δs > 0

آنگاه TΔs < 0- است. چون Δs برای یک تغییر خود بخود بزرگتر از صفر است و TΔs کل هم باید بزرگتر از صفر باشد در اینصورت  بوده برای یک تغییر خود بخود  است. برای بسیاری از واکنش‌های شیمیایی در 25 درجه سانتیگراد و فشار 1atm مقدار مطلق ΔH بسیار بزرگتر از مقدار TΔs می‌باشد در این شرایط واکنش‌های گرمازا بصورت خود بخود صورت می‌گیرند.
استفاده از واکنش‌های گرمازا در صنعت
بیشتر کوره‌های احتراقی که عملیات گداختن و تصفیه کانی آهن و تولید آهن در آنها انجام می‌گیرد نیاز به دماهای بسیار بالا برای انجام واکنش دارند. در عملیات ذوب سنگ آهن ، سنگ آهن را با کک و سنگ آهک در کوره قرار داده و جریانی از هوای داغ را به درون کوره هدایت می‌کنند. واکنش کک ( کربن ) با اکسیژن بسیار گرمازا است. بنابراین این کوره‌ها را از اکسیژن غنی می‌کنند. کک در اثر گرما هوای داغ با اکسیژن وارد واکنش شده و  ایجاد می‌کند که از گرمای فراوان حاصل از این واکنش برای ذوب سنگ آهن استفاده می‌شود.

به نام خدا

نویسندگان : صفدری و پورگل

موضوع: آرسنیک چیست ؟

اطلاعات اولیه

آرسنیک ، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با علامت As مشخص است و دارای عدد اتمی ۳۳ می‌باشد. آرسنیک ، شبه فلز سمی معروفی است که به سه شکل زرد ِ سیاه و خاکستری یافت می‌شود. آرسنیک و ترکیبات آن ، بعنوان آفت‌کش مورد استفاده قرار می‌گیرند: علف کش ، حشره کش و آلیاﮊهای مختلف.
خصوصیات قابل توجه
آرسنیک از نظر شیمیایی شبیه فسفر است، تا حدی که در واکنشهای بیوشیمیایی می‌تواند جایگزین آن شود. لذا سمی می‌باشد. وقتی به آن حرارت داده شود، بصورت اکسید آرسنیک در می‌آید (اکسیده می‌شود) که بوی آن مانند سیر است. آرسنیک و ترکیبات آن همچنین می‌توانند بر اثر حرارت به گاز تبدیل شوند. این عنصر به دو صورت جامد وجود دارد: زرد و خاکستری فلز مانند.

کاربردها

* در قرن بیستم ، آرسنِت سرب بعنوان یک آفت کش برای درختان میوه به‌خوبی مورد استفاده قرار گرفت، ( استفاده از آن در افرادِکه به این کار اشتغال داشتند، ایجاد آسیبهای عصب شناسی کرد ) و آرسنیت مس در قرن نوزدهم بعنوان عامل رنگ کننده در شیرینی‌‌ها بکار رفت.
* در سموم کشاورزی و حشره کشهای مختلف استفاده می‌شود.
* آرسنید گالیم یک نیمه رسانای مهمی است که در IC ها بکار می‌رود. مدارهایی که از این ترکیب ساخته شده‌اند، نسبت به نوع سیلیکونی بسیار سریعتر هستند ( البته گرانتر هم می‌باشند ). آرسنید گالیم بر خلاف سیلیکون آن bandgap مستقیم است. پس می‌تواند در دیودهای لیزری و LED ها برای تبدیل مستقیم الکتریسیته به نور بکار رود.
* تری‌اکسید آرسنیک در خون شناسی برای درمان بیماران سرطان خون حاد که در برابر ATRA درمانی مقاومت نشان می‌دهند، بکار می‌رود.
* در برنز پوش کردن و ساخت مواد آتش بازی و ترقه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تاریخچه

آرسنیک ( واﮊه یونانی arsenikon به معنی اریپمنت زرد ) در دوران بسیار کهن شناخته شده است . از این عنصر به کرات برای قتل استفاده شده است. علایم مسمومیت با این عنصر تا قبل از آزمایش مارش تا حدی نا مشخص بود. “آلبرتوس مگنوس” را اولین کسی می دانند که در سال ۱۲۵۰ این عنصر را جدا کرد . “جوان شرودر” در سال ۱۶۴۹ دو روش برای تهیه آرسنیک منتشر کرد.
پیدایش
آرسوپیزیت ( سنگ آرسنیک) که میس پیکل Mispickel هم نامیده می‌شود، سولفوری است که بر اثر حرارت ، بیشترِن مقدار آرسنیک از سولفید آهن آن جدا می‌شود. مهمترین ترکیبات آرسنیک عبارت است از: آرسنیک سفید ، سولفید آن ، گرد حشره کش ، آرسنیت کلسیم و آرسنیت سرب.
از گرد حشره کش ، آرسنیت کلسیم و آرسنیت سرب بعنوان سموم و حشره کشها در کشاورزی استفاده می‌شود .این عنصر گاها” بصورت خالص یافت می‌شود، ولی معمولا” بصورت ترکیب با نقره ، کبالت ، نیکل ، آهن ، آنتیموان یا سولفور وجود دارد.

هشدارها

آرسنیک و بسیاری از ترکیبات آن سمی هستند. آرسنیک با مختل کردن وسیع سیستم گوارشی و ایجاد شوک ، منجر به مرگ می‌شود.

به نام خدا

نام و نام خانوادگی : مرتضی شمشیری      دبیرستان : ملاصدرا 1         کلاس : 06

چگونه اورانيوم به انرژي تبديل مي شود؟

غني سازي:

اورانيوم طبيعي اصولا شامل مخلوطي از دو ايزوتوپ (نوع اتمي) از اورانيوم است. تنها 7/0 درصد از اورانيوم طبيعي، شكاف پذير و يا داراي قابليت شكاف پذيري است كه با شكافته شدن در راكتورهاي هسته اي انرژي توليد مي كنند. ايزوتوپ اورانيوم شكاف پذير، اورانيوم نوع 235 (u-235) است و پس مانده آن اورانيوم 238 (u-238) است.

در بيشتر انواع راكتورهاي معمولي هسته اي به اورانيوم 235 (u-235 كه اورانيوم با غلظت بيش از حد طبيعي است) نياز دارند. عمليات غني سازي، غلظت اورانيوم را بيشتر مي كند. عموماً بين 5/3 تا 5 درصد اورانيوم 235 با بيرون آوردن 8 درصد از اورانيوم 238. اين عمل با جداسازي گازي هگزافلوريد اورانيوم در دو جريان انجام مي گيرد. يكي به اندازه لازم غني سازي مي شود و اورانيوم غني شده ضعيف ناميده مي شود و ديگري به اورانيوم 235 منتهي مي شود كه به پس مانده معروف است.

به نام خدا

نام و نام خانوادگی : مرتضی شمشیری      دبیرستان : ملاصدرا 1         کلاس : 06

جو میانه, استراتوسفر و ازن

جو را می توان به چند لایه با توجه به تقسیم, آیا دما با افزایش ارتفاع به طور طبیعی کاهش می یابد یا افزایش می دهد. هواشناسی است تا حد زیادی به فرآیند خاص در پایین ترین لایه اتمسفر خورشید اختصاص داده شده, پس. تروپوسفر, در جایی که درجه حرارت با ارتفاع کاهش می یابد. در ارتفاعات 10-16 کیلومتر (بسته به طول و عرض جغرافیایی) افت درجه حرارت، اما متوقف می شود تا در نهایت درجه حرارت شروع به افزایش ارتفاع. این ویژگی از دیگر لایه اتمسفر است, پس. هوا کره. دلیلی برای افزایش تدریجی دما، وجود لایه ازن, به وجود و گسترش حیات بر روی زمین ضروری است که. شرایط در استراتوسفر قابل ملاحظه ای متفاوت از آن در تروپوسفر است. استراتوسفر خشک است (تقریبا هیچ آب وجود دارد), خالص (بدون ذرات معلق در هوا بیش در همه جا حضور), پایدار و بدون تماس با زمین (به عنوان مثال. بدون لایه اتصال به زمین). در بالای استراتوسفر, در ارتفاع حدود 50-85 کیلومتر, است mezosféra. در این لایه، درجه حرارت اتمسفر با ارتفاع کاهش می یابد دوباره. با این حال فضای بالا thermosféry وجود دارد. مدت فضای میانی معمولا به عنوان منطقه بین تروپوسفر شناخته شده (10-16 کیلومتر) به یک حد از حدود 110 کیلومتر (منطقه از اصطلاح. homopauzy).

به نام خدا

نام و نام خانوادگی : مرتضی شمشیری      دبیرستان : ملاصدرا 1         کلاس : 06

اطلاعاتی در مورد گوگرد دی اکسید و گوگرد تری اکسید وشباهت های آنها وتفاوت های آنها واینکه چه کاربردی در صنعت دارد وچه کشورهایی آنرا تولید می کنند

دی‌اکسید گوگرد تحت شرایط متعارفی گازی بی‌رنگ است ولی در هوا تولید بخارات سفید می‌کند که بوی زننده و خفه کننده‌ای دارد و در آب و در حلالهای آبی قطبی الکلها ، آمیدها و اترها و در بازها (آمین‌ها) قابل حل بوده و تشکیل نمکهایی می‌دهد که بر حسب دما جانشین پذیرند و منظور نمکهای تشکیل شده باشد.

مولکول SO2 به دلیل داشتن ساختار خمیده، قطبی است و همین علت گوگرد دیوکسید رامی‌توان به سهولت مایع کرد. این گاز تحت فشار 1atm در 10- درجه سانتیگراد (نقطه جوش) و در فشار 3atm در 20 درجه سانتیگراد مایع می‌شود. با توجه به ‌این خاصیت است که SO2 به عنوان ماده سرد کننده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 به نام خدا    نام و نام خانوادگی:ماهان رهنما.

نام دبیر:آقای سلامی.

کلاس:06(سال اول).

دبیرستان:ملاصدرا(1).

اصطلاح شیمی سبز در

این قانون همچنین راهی برای اجرای اقدامـاتی فراتـر از آنـچه توسط برنامه­های سازمان محافظت از محیط زیسـت EPA ایالـت متحده انجام می­شود و برنامه­ریزی استراتژی­های خلاقانه برای محافظت از سلامتی انسان­ها و محیط زیست فراهم کرد. طبق این قانون، کاهش آلودگی در منشاء «اساساً متفاوت و مطلوب­تر از مدیریت زباله و کنترل آلودگی است».

پس از تصویب این قانون، اداره­ی جلوگیری از آلودگی و مواد سمی آژانس محافظت از محیط زیست OPPT ایده ایجاد یا بهبود محصولات و فرآیندهای شیمیایی جهت کاهش خطرات آن­ها در دست بررسی قرار داد. در سال 1991، OPPT یک برنامه آزمایشی را آغاز کرد. طبق این برنامه، برای اولین بار، کمک مالی به پروژه­های تحقیقاتی مربوط به جلوگیری از آلودگی در تولید مصنوعات شیمیایی عرضه شد. از آن زمان تا کنون، برنامه­ی شیمی سبز سازمان محافظت از محیط زیست با دانشگاه­ها، صنایع، دیگر آژانس­های دولتی و سازمان­های غیردولتی همکاری نزدیکی برای جلوگیری از آلودگی از طریق اجرای شیمی سبز ایجاد کرده است.

طرز کار شیمی سبز

کارخانجات شیمیایی محل تولید مواد ارزشمند بسیار زیادی هستند. این مواد شامل آنتی­بیوتیک­ها و داروهای دیگر، مواد پلاستیکی، بنزین و مواد سوختنی دیگر، مواد کشاورزی شیمیایی مانند کودها و سم­های شیمیایی، پارچه­های نایلونی، ابریشم مصنوعی و پلی­استرها می­باشد. این تولیدات با ارزش هستند ولی برخی از این مواد و فرآیندهای شیمیایی­ای که برای ساخت آن­ها استفاده می­شود. به محیط زیست و سلامت انسان­ها صدمه می­زند. هدف شیمی سبز این است که آلودگی را از طریق جلوگیری از ایجاد آن، در وهله­ی اول، کاهش دهد.

طبق اصول این رشته، در طراحی یک واکنش شیمیایی، شیمی­دان­ها پیش از استفاده از یک ماده­ی شیمیایی یا تولید محصولات مرتبط با آن توجه زیادی به دانشی که در مورد خطرات احتمالی یک ماده­ی شیمیایی برای سلامتی انسان­ و محیط زیست داریم، می­کنند. به بیان دیگر، آن­ها خطری را که یکی از خواص ماده ایجاد می­کند. که می­بایست علاوه بر دیگر خواص شیمیایی و فیزیکی ماده مورد توجه قـرار گیـرد، را مـورد بـررسی قرار می­دهند، و موادی را انتخاب می­کنند که این خطر را به حداقل رساند.

در کتاب سال 1998، شیمی سبز، نظریه و عمل (نشر دانشگاه آکسفورد) (1)، پل اناستاس و جان وارنر 12 اصل ارایه کردن که روش­های به اجر گذاشتن شیمی سبز را در اختیار شیمی­دان­ها قرار می­دهد. چهار اصل از این اصول در زیر آمده است.

•  با در نظر گرفتن بی­خطر بودن کار را شروع کنید:واکنش­هایی را که از مواد بی­خطر برای تولید محصول مورد نیاز استفاده می­کنند، مورد توجه قرار دهید.

این روش با به حداقل رسانیدن خطر به کارگران کارخانه به هنگامی که با این مواد سرو کار دارند می­شوند و از انتشار اتفاقی مواد شیمیایی خطرناک از راه خطرناک از راه نشست یا انفجار جلوگیری می­کند. برای مثال، این اصل در روش جدیدی که جهت تولید یک ماده­ی مهم شیمیایی صنعتی، اسید آدیپتیک، استفاده می­شود، به کار گرفته شده است. نزدیک به دو میلیارد کیلوگرم اسید آدی­پیک در سال برای ساخت نایلون، پلی­یورتن، مواد روغنی و گریس و نرم کننده­ها مورد نیاز است. در روش متداول ساخـت اسیدآدی­پیک از بنزن، که می­تواند باعث سرطان شود، به عنوان ماده راه انداز واکنش استفاده می­شود. در پروژه­ای که جدیداً ایجاد شده، که از باکتری­های که از نظر ژنتیکی تغییر یافته­اند ـ به نام کاتالیزورهای حیاتی ـ استفاده می­شود، قند ساده­ی گلوکز جانشین بنزن شده است.

راه اندازی واکنش با ماده بی­خطری ماننـد گلوکز بـرای ساخـت اسید آدی­پیک یعنی این که، اگر استفاده از فرآیندهای مشابه به این فرآیند گسترش یابد، می­توان از به کار بردن مقادیر بسیار زیاد مواد شیمیایی خطرناک اجتناب کرد.

• از منابع تجدید شدنی استفاده شود: تاکید بیشتری بر به کار بردن مواد راه­انداز تجدید شدنی، مانند موادی که از گیاهان رستنی به دست می­آیند، به جای استفاده از موادی چون نفت خام و گاز طبیعی شود.

گلوکزی که در مثال فوق به عنوان ماده راه انداز ذکر شد می­تواند از نشاسته ذرت یا سلولزی که در گیاهان وجود دارد، به دست آید. حتی از چوب، ساقه، برگ­های ریخته شده ذرت نیز می­توان گلوکز به دست آورد. در یک مثال دیگر، می­توان از نشاسته ذرت برای تولید گلوله­های کوچک پفی مخصوص بسته­بندی کالا استفاده کـرد. این لـوله­های کـوچک پفـی می­تواند جایگزین مواد بسته­بندی پلاستیکی­ای شوند که از مواد شیمیایی مشتق شده از نفت خام به دست می­آیند.

• حلال­های بی­خطر پیدا کنید:استفاده از حلال­های سمی برای حل کردن موادی که در واکنش شیمیایی به کار برده می­­شوند، را حذف کنید.

حلال­ها موادی شیمیایی هستند که مواد دیگر را در خود حل می­کنند. بسیاری از حلال­ها که در مقادیر زیاد در صنعت به کار برده می­شوند برای سلامت انسان مضر هستند یا می­توانند خطرات دیگری مانند آتش­سوزی و انفجار به وجد آورند. حلال­هایی که به طور گسترده استفاده می­شوند و برای سلامت انسان مضر باشند شامل تتراکلرید کربن، کلروفرم، پرکلر و اتیلن هستند.

برخی مواقع امکان جایگزین کردن حلال­ها با مواد کم­خطرتر مثل آب یا دی­اکسیدکربن مایع وجود دارد. برای مثال، فرآیندهای جدیدی برای خشک­شویی لباس­ها به تازگی ایجاد شده­اند که با استفاده از دی­اکسید کربن، مایع به جای ماده­ی شیمیایی سمی پرکلر و اتیلن، لک چربی و چرک را حل کنند.

• در اسـتفاده از اتـم­ها صـرفـه­جویی کنید:واکنش­هایی را طراحی کنید که در آن­ها از اکثر یا تمامی اتم­هایی که با آن­ها واکنش را شروع کرده­اید در محصول نهایی استفاده شود، نه این که تبدیل به محصولات جانبی دور ریختنی و زباله شوند.

بوی تراست، شیمیدان دانشگاه استانفورد، مفهوم فوق را ارایه کرد، که وی نام آن را صرفه­جویی در اتم­ها گذاشته است. یکی از مثال­هایی که برای این اصل می­توان نام برد فرآیند بهبود یافته­ای است که در سال 1991 برای ساخت داروی مسکن ایبوبروفن ـ عنصر فعال استفاده شده در داروهایی با عناوین تجاری­ای چون موترین، ادویل، نوپرین، مدیپرن ـ طراحی شد.

در فرآیند اولیه شش مرحله­ای که در سال 1960 به وجود آمد، 40% اتم­ها به صورت محصول نهایی (ایبوبروفن) درمی­آمدند و 60% اتم­ها به صورت محصولات جانبی ناخواسته یا زباله درمی­آمدند. فرآیند جدید بری تراست سه مرحله دارد و 77% اتم­های واکنش کننده به صورت محصول نهایی، ایبوبروفن، درمی­آیند. این فرآیند سبز باعث حذف صدها هزار کیلوگرم محصولات جانبی شیمیایی در سال شده است و مقدار اتم­های واکنش کننده که برای ساخت ایبوبروفن به کار می­روند، را به میزان صدها هزار کیلوگرم در سال کاهش داده است.

توجه به این اصول به محیط زیست کمک می­کند و می­تواند در بلد مدت پول زیادی برای شرکت­ها از طریق، کاهش هزینه­ کنترل آلودگی و استفاده­ی کمتر از انرژی، صرفه­جویی کند.



نگاهی به اصل های دوازده گانه شیمی سبز

واژه شیمی، اغلب با كلماتی نظیر محصولات، صنعت، شغل، تجارت، پیشرفت و خطرات همراهاست. صنایع شیمیایی برای افراد زیادی اشتغال ایجاد كرده اند. بنابراین در حیاتاجتماعی و اقتصادی جوامع نقش كلیدی دارند. از سوی دیگر بسیاری از فرایندهایی كه ازمواد شیمیایی استفاده می كنند می توانند اثرهای زیان آوری روی محیط زیست یا سلامتیانسان داشته باشند. بنابراین حذف یا كاهش این خطرات تا یك سطح قابل قبول، مسئله ایبسیار مهم است. خطرهای مواد شیمیایی را می توان با رابطه زیر نشان داد: انتشار * زیان آوری = خطر

با توجه به رابطه بالا با كاهش انتشار مواد خطرناك می توان ازخطرهای احتمالی مواد شیمیایی كاست. این كار معمولاً با اعمال محدودیت های قانونی درمراحل استفاده، جابه جایی، تصفیه و یا دفع مواد شیمیایی انجام می شود. اما شیمی سبزبه پارامتر اول یعنی زیان آوری مواد شیمیایی می پردازد و به دنبال این است كه خطرذاتی مواد را كاهش دهد. شیمی سبز بنابر پذیرفته ترین تعریف آن عبارت است از: طراحی،توسعه و به كارگیری فرایندها و محصولات برای كاهش یا حذف موادی كه برای انسان یامحیط زیست خطرناك هستند. برای شیمی سبز ۱۲ اصل بیان می كنند كه عبارتند از:

۱ _ بهتر است كه مواد زاید در فرایندها تولید نشوند تا اینكه به فكر راهی برای از بینبردن آنها باشیم.

۲ _ روش های ساخت مواد باید به گونه ای طراحی شوند كه بیشتریناستفاده از مواد واكنش دهنده انجام شود و تمامی آنان به محصول تبدیل شوند.

۳ _ تا آنجا كه امكان پذیر است روش های ساخت مواد به گونه ای طراحی شود كه خطری رامتوجه انسان یا محیط زیست نكند.

۴ _ محصولات جدید باید به گونه ای طراحی شوندكه بیشترین كارایی همراه با كمترین میزان سمیت را داشته باشند.

۵ _ استفاده ازمواد كمكی مانند حلال ها و... به كمترین میزان ممكن برسد و در شرایط اضطرار هم ازمواد كم خطرتر استفاده شود.

۶ _ انرژی مورد نیاز فرایندها با توجه به شرایطاقتصادی و محیطی فراهم شود و تا آنجا كه ممكن است فرایندهای شیمیایی در دما و فشارمعمولی انجام شوند.

۷ _ از مواد خامی استفاده شود كه قابلیت تولید مجدد درطبیعت را داشته باشند. (منابع تجدیدشونده)

۸ _ تا آنجا كه امكان پذیر است مراحلفیزیكی و شیمیایی واكنش ها كوتاه شود.

۹ _ از واكنشگرهای كاتالیزوری به جایواكنشگرهای استوكیومتری استفاده شود.

۱۰ _ سعی شود محصولات فرایندهای شیمیاییبه صورت زیست تخریب پذیر باشند.

۱۱ _ روش های تجزیه ای برای كنترل لحظه به لحظهواكنش های شیمیایی طراحی و توسعه داده شوند تا بتوان در هر لحظه تولید مواد مضر راتشخیص داد.
۱۲ _ از مواد یا حالتی از مواد استفاده شود كه كمترین قابلیت برایایجاد حوادثی مانند نشت، انفجار و آتش سوزی را داشته باشد. هم اینك نزدیك به پانزدهسال از تلاش های جدی شیمیدانان برای استفاده از اصول شیمی سبز می گذرد و در همینمدت كارهای ارزنده ای به انجام رسیده است. این تلاش های علمی را می توان در ۳ محورزیر خلاصه كرد.

الف _ استفاده از مواد اولیه جایگزین: این راهكار در صنایعطرفداران بسیاری پیدا كرده است. یكی از اقداماتی كه انجام شده استفاده از مواد زایدیك فرایند به عنوان ماده اولیه برای فرایند دیگر است. اقدام دیگر استفاده از منابعتجدید شونده مثل استفاده از اسید لاكتیك حاصل از مواد طبیعی تجدیدشونده برای ساختنبعضی از پلیمرها به جای استفاده مواد حاصل از نفت خام است. اما ساده ترین و ارزانترین ماده اولیه كه برای ساختن بسیاری از مواد آلی از آن می توان استفاده كرد، دیاكسیدكربن (co۲) است. با این كار نه تنها استفاده از نفت خام كمتر می شود بلكه ازانتشار بیش از حد گاز دی اكسیدكربن در جو نیز جلوگیری می شود. مشكل اساسی دراستفاده از دی اكسیدكربن پایداری ترمودینامیكی بالای آن و فعالیت شیمیایی كم آناست، هم اینك از دی اكسیدكربن در ساختن بعضی از پلیمرها و نیز اسیدفرمیك استفاده میشود.

ب _ استفاده از حلال های جایگزین: حلال های آلی با توجه به استفاده زیاداز آنها، اصلی ترین منابع آلودگی های شیمیایی هستند و كنترل موثر آنها می تواندپیشرفت های اساسی در مسائل زیست محیطی به همراه داشته باشد. بهترین راه برای خلاصشدن از مشكلاتی كه حلال ها به همراه دارند، استفاده نكردن از آنها است، كه هم اینكتوسط بعضی از صنایع رنگ سازی و صنایع پوششی در حال انجام است. واكنش هایی كه درشرایط بدون حلال انجام شده است در بیشتر موارد بهتر و سریع تر از روش های معمولبوده است. از مهمترین سیستم های حلالی جایگزین می توان سیال های فوق بحرانی، مایعاتیونی و آب را نام برد.

ج _ روش های سنتزی جایگزین: هر جا كه از سیستم هایكاتالیزوری برای تهیه مواد استفاده شده، شرایط بهتری برای تولید مواد فراهم شدهاست. هر چند كه یك قرن پیش استفاده زیادی از كاتالیزورها در صنعت نمی شد، اما امروزهیچ شركت شیمیایی نمی تواند بدون استفاده از كاتالیزورها در بازار رقابت دوامبیاورد. اخیراً روشی جدید برای سنتزایبوبروفن ارائه شده است كه نسبت به روش قبلیچند مرحله كوتاه تر شده و همچنین حلال سمی تتراكلریدكربن هم از مراحل آن حذف شدهاست. شركت دارویی فایزر هم با استفاده از اصول شیمی سبز روش تهیه جزء اصلی یكی ازداروهای ضدافسردگی خود را بهبود بخشیده است. در ادامه خوب است نگاهی هم به وضعیتشیمی سبز در ایران داشته باشیم. در ۷ سال گذشته توجه به شیمی سبز در محافل دانشگاهیاهمیتی روزافزون یافته است به طوری كه در سال های اخیر نزدیك به ۳۰ درصد مقالاتشیمی كشور به نحوی با شیمی سبز ارتباط داشته است. اما متاسفانه این رویكرد نسبت بهشیمی سبز در ایران بیشتر رویكردی سطحی بوده و همچنان در سطح مانده است. شاهد بندهدر این مدعا آشنا نبودن اكثر دانشجویان مقاطع مختلف شیمی با اصول ایمنی و میزانزیان آوری مواد شیمیایی و نیز رعایت نشدن بیشتر اصول ایمنی، در آزمایشگاه های شیمیكشور است. در بسیاری از موارد می بینیم كه مقالاتی با عنوان شیمی سبز از سوی افرادو مراكز تحقیقاتی منتشر می شود كه آن مراكز از حداقل امكانات ایمنی برای انجام سادهترین واكنش های شیمیایی برخوردار نیستند. در صنایع كشور ما دیگر چیزی به نام شیمیسبز نداریم و بهتر است گفته شود كه در صنایع نه تنها به كم كردن خطر ذاتی موادشیمیایی توجهی نمی شود، بلكه در بیشتر موارد هیچ محدودیت قانونی و اخلاقی در تخلیهو دفع مواد زاید شیمیایی وجود ندارد، هر چند كه به ظاهر بیشتر این صنایع موفق بهاخذ استانداردهای زیست محیطی شده اند. بسیاری از خوانندگان محترم به یاد دارند كهسال گذشته از چاه های آب اطراف پالایشگاه تهران مواد نفتی بیرون می آمد و البته كسیهم پاسخگو نبود. بیشتر پساب های صنعتی كشور نیز وضعیتی اینگونه دارند و به راحتیوارد آب های جاری و یا زیرزمینی می شوند. از سوی دیگر بیشتر صنایع ما را صنایعوابسته به نفت تشكیل می دهند كه از آلوده كننده ترینصنایع محسوب می شوند. حد قابلقبول برای تولید مواد زاید در این صنایع ۱۰/۱ درصد كل تولید است حال اگر صنایع مابا این فناوری موجود بتواند به این حد قابل قبول برسد - كه البته محال به نظر میرسد _ باز هم سالانه میلیون ها تن مواد زاید به همراه مواد غیرزاید نفتی تولید میشود كه چگونگی دفع یا احیاناً تصفیه این مواد بر ما پوشیده است. تولید مواد زایدسمی در صنایع فلزی نیز كه قسمت عمده صنایع غیرنفتی كشور ما را تشكیل می دهند، بسیارزیاد است.

  به نام خدا نام و نام خانوادگی:ماهان رهنما.

نام دبیر:آقای سلامی.

موضوع:بیوگاز.

کلاس:06(سال اول).

دبیرستان:ملاصدرا(1).   

قدمت استفاده از بیوگاز در ایران به سه قرن قبل(استفاده از سوخت متان در حمام شیخ بهایی اصفهان) بر می‎گردد. در كشورمان ایران نیز تحقیقات گسترده‎ای در زمینه كاربرد بیوگاز در حال انجام است؛ لذا استفاده از بیوگاز چشم انداز بسیار روشنی را در آینده برای بخش انرژی كشور ترسیم می‎نماید.
در حال حاضر بیوگاز بعنوان یكی از منابع عمده تأمین انرژی در دنیا مطرح است و این گاز را هم بطور مستقیم در تأمین انرژی حرارتی و روشنایی و هم بعنوان یك گزینه مناسب برای استفاده در مولدهای احتراق داخلی، میكرو توربینها، پیلهای سوختی و... جهت تولید برق مورد استفاده قرار می‌دهند.
 
فرآیند تولید بیوگاز
به طور خلاصه موضوع حیوانات در شرایط بی‌هوازی گازهایی با تركیب اصلی كه اصطلاحا بیوگاز نامیده می‌شود، تولید می‌كنند. این عمل را می‌توان در شرایط كنترل شده و در دستگاهی موسوم به دستگاه تخمیركننده یا هاضمه (Digester) انجام داد. در حال حاضر روش متداول در روستاهای كشور ما سوزاندن فضولات خشك شده است كه البته با این عمل چیزی جز مقادیری خاكستر كه فقط دارای مقداری املاح معدنی (فسفر، پتاس و...) است، به دست نمی‌آید و مقدار زیادی از نیتروژن و دیگر مواد مغذی آن از بین می‌رود. برای استفاده بهینه از انرژی بیوگاز، تاسیسات و تجهیزات خاصی لازم است.
به طور كلی سیستم‌های تولید بیوگاز دارای 3 قسمت اصلی هستند كه یا روی زمین یا زیرزمین بنا می‌شوند:
1 ـ حوضچه و كانال ورودی
2 ـ مخزن هضم‌كننده
3 ـ حوضچه و كانال خروجی
به طور كلی مواد آلی را در حوضچه ورودی به نسبت تقریبا مساوی با آب مخلوط می‌كنند تا رقیق شود، آن‌گاه این مواد را توسط لوله‌ای به مخزن تخمیر انتقال می‌دهند. در این مخزن با انجام فعل و انفعالات شیمیایی بی‌هوازی توسط مجموعه‌ای از باكتری‌ها عملیات تخمیر و تولید گاز متان انجام می‌گیرد و گاز حاصله از قسمت بالایی مخزن (انبازه گاز) جمع‌آوری شده و از آنجا به حوضچه و كانال خروجی منتقل می‌شود.
بقایای مواد آلی پس از تخمیر به عنوان كودی مرغوب در كشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرد. اولین مرحله ایجاد سیستم بیوگاز احداث مخزن است كه برای این عمل باید مطالعات دقیقی روی شرایط خاك و سطح آب زیرزمینی انجام شود.
خاك محل مخزن باید نفوذناپذیر بوده و سفره آب زیرزمینی آن نقطه در عمق زیاد یا دارای حجم كمی باشد، همچنین محل مخزن نباید نزدیك درخت باشد تا نفوذ ریشه‌های درخت باعث ترك برداشتن یا شكستن دیواره آن شود.
انرژی بیوگاز (گاززیستی) در حقیقت انرژی حاصل از تخمیر فضولات حیوانی و باقیمانده‌های گیاهی و به طور كلی ضایعات آلی است كه در اثر این فرآیند گازهای متان (حداكثر 70 درصد) و دی‌اكسید كربن آزاد می‌شوند.
مهم‌ترین موضوعی كه در تولید بیوگاز مطرح است، تغییرات درجه حرارت طی شبانه‌روز است زیرا باكتری‌های بی‌هوازی نسبت به تغییرات درجه حرارت بسیار حساس هستند. بنابراین میزان تغییرات درجه حرارت نباید از 5 درجه سانتی‌گراد بیشتر باشد. مساله مهم دیگر تغییرات ph است. در ابتدای راه‌اندازی سیستم ph حالت بازی دارد و بتدریج حالت اسیدی پیدا می‌كند. تركیب مواد اولیه (نوع مواد و گیاهانی كه در تغذیه حیوانات مورد استفاده قرار می‌گیرد)‌ نیز دارای اهمیت زیادی است. هرقدر مواد اولیه از لحاظ مواد پروتئینی و دیگر مواد مغذی غنی‌تر باشد، شروع فعالیت در سیستم سریع‌تر و میزان گاز تولیدی بیشتر می‌شود.
استفاده از بیوگاز در زندگی روزمره می‌تواند فایده‌های زیر را به دنبال داشته باشد:
** بیوگاز به عنوان یك منبع انرژی محلی و تجدید شونده
** بهبود وضعیت ایمنی صنعتی و خانگی، همچنین سودآور بودن آن
** بهبود وضعیت كیفیت هوا و كاهش بوهای نامطبوع
** كاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای دشمن لایه ازون
** رشد اقتصادی و تضمین منبع انرژی
** جمع آوری مواد زاید و حیوانی در یك نقطه و جلوگیری از پراكندگی آنها در محیط اطراف
** استفاده از بیومس تولیدی به عنوان كود سالم و مطمئن در كشاورزی
 
کاربردهای انرژی بیو گاز
گاز حاصل از فرآیند تولید بیوگاز بی‌رنگ، بی‌بو و در حین سوختن بدون دود است. از انرژی بیوگاز در موارد گوناگونی استفاده می‌شود.
ایجاد حرارت: یك مترمكعب بیوگاز حدود 6500 ـ5200 كیلوكالری انرژی آزاد می‌كند و یك مترمكعب بیوگاز برای پخت 3 وعده غذایی یك خانواده 6 نفره كافی است.
 
سوخت مكمل برای موتورهای احتراق داخلی: بیوگاز می‌تواند به عنوان جایگزین مواد سوختی مانند بنزین و گازوئیل در موتورها به كار برود. در عملیاتی مانند كشیدن آب از چاه‌ها، در دستگاه‌های شالیكوبی، آسیاب‌ها و... می‌توان از این منابع انرژی در موتورها استفاده كرد.
تولید نیروی برق: از انرژی بیوگاز مانند اغلب انرژی‌ها می‌توان در تولید الكتریسیته استفاده كرد.
مواد اولیه صنایع شیمیایی: بیوگاز دارای حدود 65 درصد متان و 35 درصد دی‌اكسیدكربن است كه این گازها می‌تواند به عنوان مواد اولیه در تولید
فرآورده‌های شیمیایی به كار رود.
به عنوان مثال از این گازها برای ساختن سیلیكات‌های اكسی، حلال‌های مختلف، خنك‌كننده‌ها، حشره‌كش‌ها، دی‌كلرومتان (ماده اولیه برای تولید مواد پاك‌كننده چربی‌ها)‌، مواد با قابلیت نفوذ بالا، فیلم‌های عكاسی و.... استفاده كرد.
تولید كود اكسی: پس از انجام عمل تخمیر و تولید بیوگاز، فضولات باقیمانده به عنوان كود غنی و مناسب برای كشاورزی به كار می‌روند. این كود برخلاف كودهای حیوانی تازه، فاقد بو بوده و آلودگی محیط‌زیست را به دنبال ندارد، حجم كمتری اشغال می‌كند، بذر علف‌های هرز و انگل‌های جانوری آن از بین می‌رود و هیچ جاذبه‌ای برای رشد پشه و مگس و سایر آفات ندارد.
كمك به بهداشت محیط‌زیست: یكی از نكات مثبت دیگر استفاده از این انرژی به وجود آمدن محیط بهداشتی و سالم، آلوده نشدن آب‌های مصرفی و جلوگیری از شیوع بیماری‌های انگلی در مكان‌های مورد استفاده است.
كمك به حفظ پوشش گیاهی: با تولید بیوگاز سوخت مورد نیاز انسان تامین شده و دیگر نیازی به قطع درختان و پوشش گیاهی نیست. از عواملی كه باعث می‌شوند استفاده از انرژی بیوگاز زیان‌آور باشد می‌توان به مواردی همچون كار با سیستم بیوگاز توسط افراد غیرمتخصص و بی‌تجربه و اسیدی‌شدن خاك‌های منطقه اشاره كرد كه البته با برنامه‌ریزی در زمان معین و صرف هزینه‌های لازم قابل جبران هستند.
 

مهراب نظری  کلاس 05

دبیرستان شهید نصیری

مول و عدد آووگادرو را چطور تعریف می‌کنند؟

دانش > دانش‌های بنیادی - تعریف مول و عدد آووگادرو را که حدود 602هزار میلیارد میلیارد عدد است، شاید در دبیرستان خوانده باشید؛ اما مفهوم مول به‌عنوان یکی از استانداردهای مهم دنیای علمی امروز در پدیده‌های زیادی دیده می‌شود.

مجید جویا: همه ما به طور شهودی می‌دانیم که یک متر یا یک ثانیه چیست، و حتی یک شمع (واحد درخشندگی) هم واحدی سرراست به نظر می‌رسد. ولی مول متفاوت است، احتمالا پیچیده‌ترین استانداردهای متریک است و درک آن از همه سخت‌تر.

به گزارش پاپ‌ساینس، اساسا یک مول مقدار یک ماده را نشان می‌دهد، ولی این اندازه‌گیری را به شیوه هوشمندانه‌ای انجام می‌دهد. فرض کنیم که می‌خواهید کلسیوم‌سولفاید را به طور صنعتی تولید کنید، و در یک صنعت شدیدا رقابتی کار می‌کنید که در آن نمی‌توان به هیچ وجه کلسیوم یا گوگرد را هدر داد. این امر به این معنی است که نیاز دارید مقدار دقیق مورد نیاز از هر کدام از مواد اولیه را بدانید. ولی تعریف مقدار در اینجا کار ساده‌ای نیست، چرا که اتم گوگرد، نوترون‌ها و پروتون‌های کمتری به نسبت اتم کلسیوم دارد و در نتیجه جرم کمتری در مقایسه با آن خواهد داشت. در نتیجه اگر ده کیلوگرم از هر یک داشته باشید، در عمل مقداری اتم گوگرد بیش از نیاز خود خریداری کرده‌اید.

مول این مشکل را حل می‌کند: این واحد راهی برای تبدیل از کیلوگرم (یا هر چیز دیگر) به مقداری از X که برای واکنش با Y لازم است به شما می‌دهد. در این مورد، شما باید یک مول از هر یک از این دو عنصر را با هم ترکیب کنید تا محصول بهینه را داشته باشید.

تعریف بین المللی یک مول، در گذشته بر مبنای عناصر معمولی مانند اکسیژن و هیدروژن قرار گرفته بود، ولی از سال 1960، دانشمندان یک مول را دقیقا برابر با تعداد اتم‌های موجود در 12 گرم از اتم کربن12 در نظر گرفتند. ولی این تعریف برخی از مشکلات را نشان نمی‌دهد: چیزها را پنهان می‌کند.

احتمالا با شنیدن کلمه مول یک عدد را از شیمی دبیرستان به خاطر آورده‌اید، عدد آووگادرو که به عنوان یک مول شناخته می‌شود؛ یک مول همواره 6.022141793... x 1023 ذره از هر چیز است. برای درک بهتر از این عدد بگذارید مثالی بزنیم: با شمردن یک اتم در هر ثانیه که تقریبا معادل 30 میلیون اتم در هر سال خواهد بود، شمردن چنین عددی نزدیک به 20 میلیون میلیارد سال به طول خواهد انجامید که یک میلیون برابر بیش از عمر جهان است! در نتیجه به رغم این که شاید بدانید دقیقا یک مول از اتم کربن در دست دارید، ولی هیچ ایده‌ای از این که تعداد این اتم‌ها چند تاست ندارید: چون این که ارقام بعد از سه نقطه در عدد فوق چه هستند، تنها یک حدس است.

علاوه بر آن، اگر در تمام این مدت شک داشتید که مول به نظر زائد می‌رسد (از آنجا که که «تعداد یک چیز» تا حد بسیار زیادی مشابه «جرم یک چیز» است)، به نکته درستی فکر می‌کنید. در حقیقت، مسائل مرتبط با شمارش اتم‌ها به مشکلات بزرگ‌تری در ارتباط با تعریف یک استاندارد پایه دیگر منجر می‌شوند: کیلوگرم.

لایه اوزون چیست ؟

لایه اوزون لایه محافظ حساسی از گاز طبیعی O3 است که در استراتوسفر (حدود 25 الی 40 کیلومتری سطح زمین) یافت می‌شود. این گاز نجات بخش با جذب و کاهش اثرات مخرب امواج پر انرژی ماورای بنفش خورشید همانند صافی کره زمین را از اثرات تخریبی امواج آسیب‌زا مصون و محفوظ نگه می‌دارد.

اوزون (Ozone) گازی است به فرمول O3 که مولکولهای آن از پیوند یافتن سه اتم اکسیژن با یکدیگر تشکیل شده‌است

به نام خدا

قابل توجه دانش آموزان سوم تجربی دبیرستان شهید نصیری

فایل های زیر جزوه کامل شیمی 3 به همراه نمونه سوال تشریحی ونمونه سوال

تستی را با رمز کلاس دانلود نمایید.

                                                                            با آرزوی موفقیت شما

دانلود بخش اول شیمی 3

دانلود بخش دوم شیمی 3

دانلود بخش سوم شیمی 3

دانلود سوالات تشریحی شیمی 3

دانلود سوالات تستی شیمی 3

بیوگاز                                                                                               
نیماحاجیان/کلاس06/دبیرستان ملاصدرا1/دبیرآقای سلامی  زیست توده یا بیومس (Biomass) یک منبع تجدید پذیر انرژی است که از مواد زیستی به دست می آید. مواد زیستی شامل موجودات زنده یا بقایای آن‌ها است. نمونه این مواد، چوب، زباله و الکل هستند. زیست توده معمولاً شامل بقایای گیاهی است که برای تولید الکتریسیته یا گرما به کار می رود. برای مثال بقایای درختان جنگلی، مواد هرس شده از گیاهان و خرده‌های چوب می توانند به عنوان زیست توده به کار گرفته شوند. زیست توده به مواد گیاهی یا حیوانی که برای تولید الیاف و مواد شیمیایی به کار می روند نیز اطلاق می‌گردد. زیست توده شامل زباله‌های زیستی قابل سوزاندن هم می‌شود، اما شامل مواد زیستی مانند سوخت فسیلی که طی فرایندهای زمین شناسی تغییر شکل یافته‌اند، مانند ذغال سنگ یا نفت نمی‌شود. اگرچه سوخت‌های فسیلی ریشه در زیست توده‌های موجود در زمان بسیار قدیم دارند، به دلیل اینکه کربن موجود در آن‌ها از چرخه زیستی طبیعت خارج شده است و سوزاندن آن‌ها تعادل دی اکسید کربن موجود در جو را به هم می‌زند، عنوان زیست توده به آن‌ها اطلاق نمی‌گردد.
تقریبا نیمی از مردم جهان برای تأمین انرژی مورد نیاز خود ، از چوب استفاده می‌کنند. چوب ، ضایعات گیاهی (مانند ضایعات نیشکر، ذرت ، چغندر قند) و دیگر منابع زیست توده ، از منابع تجدید پذیر کربن به شمار می‌آیند. استفاده از انرژی زیست توده به شکل سنتی یعنی سوزاندن چوب درختان و فضولات حیوانی باعث نابودی جنگل ها و آلودگی و تخریب محیط زیست می‌شود. اما با تلفیق روش‌های شیمیایی و زیست شناختی می‌توان قند ، سلولز و دیگر مواد موجود در ضایعات کشاورزی را به سوخت‌های مایع تبدیل کرد.
یکی از راه‌های تامین منابع انرژی زیست توده ، کاشت درختان یا درختچه‌های مناسب (با دوره رشد کوتاه و سریع) در زمین‌های نامرغوب و نیمه بایر است. گر چه سوزاندن این منابع ، گاز دی اکسید کربن را در جو منتشر می‌کند، اما چون دوره کاشت و رشد و نمو آنها دائمی است، به همان اندازه دی اکسیدکربن از جو زمین جذب می‌کنند و با استفاده از انرژی خورشیدی ، از طریق فتوسنتز، اکسیژن تولید می‌کنند. بدین ترتیب ، یک "چرخه کربن خنثی" در طبیعت پدید می‌آید.
منابع زیست توده
منابع زیست توده ، بطور کلی عبارتند از:
1. جنگل ها و ضایعات جنگلی
2. محصولات و ضایعات کشاورزی
3. ضایعات و فاضلاب‌های صنعتی
4. ضایعات جامد ، فاضلاب‌های شهری و فضولات دامی.

بررسی عملکرد زیست توده :

                                              مهدی ربیع زاده/کلاس05/مدرسه شهید نصیری

این نرم افزار کم حجم به صورت یک جدول تناوبی است که اطلاعاتی نظیر: جرم اتمي , حالت هاي اكسيداسيون , نقطه جوش , نقطه ذوب , دانسيته , آرايش الكتروني و ... در مورد عناصر جدول تناوبی را در اختیار شما قرار می دهد

لینک دانلود :http://chemical4800.persiangig.com/Chemistry%20101.zip

پسورد : www.4800.blogfa.com