به نام خدا                کسری نادم ملاصدرا 05                 آقای سلامی                              عنوان. طلای سیاه                       نفت چیست؟

نفت مخلوطی است از ئیدروکربن های جامد . مایع و گاز که از تجزیه شدن پیکر مرده ی جانداران تک سلولی . که میلیونها سال پیش می زیسته اند ، بوجود آمده است . در جستجوی نفت نفت ، آمیخته ای است از مواد شیمیایی آلی ، عمدتا از بقایای گیاهان و جانوران خرد و ریزی که میلیونها سال پیش در دریا می زیسته اند . شرایط و حالات ویژه و زمانهای بسیار دراز لازم بوده است تا این بقایا در معرض تغییر و تبدیل های پیچیده شیمیایی قرار گیرند و نتیجتا نفت و گاز ایجاد شود . گاه این توده مواد به نحوی در یک نقطه متمرکز می شود که انسان بتواند جای آن را کشف و از آن بهره برداری کند.

تاریخچه

بشر از قرنها پیش به وجود نفت پی برده بود و این ماده روغنی شکل و اعجاب‌ آمیز از دیر باز مورد استفاده پیشینیان بوده است. نفت را OIL یا Petroleum (روغن سنگ) می‌نامند. در زبان اوستایی نپتا به معنی روغن معدنی است که کلدانیها و عربها آن را از فارسی گرفته و نفت خوانده‌اند. هم‌اکنون بیش از دو سوم انرژی مصرفی جهان از نفت تامین می‌شود. نظریات متعددی راجع به منشاء نفت و گاز ابراز شده است که اولین فرضیه ها برای تشکیل هیدروکربنها با منشاء غیر آلی نظیر منشاء آتشفشانی، شیمیائی و فضائی ارائه گردیده است. لکن امروزه در خصوص منشاء آلی هیدروکربها اتفاق نظر وجود دارد. این مواد آلی می تواند بقایای گیاهان و حیوانات خشکی و دریائی عمدتا" پلانکتونها باشد.

به طور دقیق تر در دریا و اقیانوس دو دسته تولیدکننده اصلی ماده آلی مناسب برای تبدیل به نفت داریم: فیتوپلانکتونها (دیاتومه ،داینوفلاژله، جلبک سبزآبی) زئوپلانکتونها و جانوران عالی تر تغذیه کننده از فیتوپلانکتونها.

برای اینکه تولید مواد آلی در محیط آبی به میزان مناسبی باشد، دو عامل دخالت دارند:

1.ضخامت زون نور دار

2.میزان ورود مواد مغذی به زون نوردار ( مواد مغذی که برای رشد گیاهان و جانوران مفیدند همانا فسفاتها و نیتراتها و اکسیژن هستند.)

بنابر این توضیحات بیشترین تولید مواد آلی در دو ناحیه عمده در حواشی قاره هاست که عبارتند از آبهای کم عمق فلات قاره و زونهای چسبیده به محیطهای قاره ای که جریان روبه بالای آبهای سرد و عمیق اقیانوسی را پذیرا می شوند. در چنین محیطهایی که تولید مواد آلی زیاد است، با رخ دادن طوفان و مخلوط شدن آبهای بی اکسیژن و اکسیژن دار ، و یا ازدیاد تولید جانداران و کم شدن اکسیژن ، گروهی از جانداران دچار مرگ و میر گروهی می شوند و در کف محیط روی هم انباشته می شوند. اهمیت پلانکتونها در تشکیل نفت از آنجا ناشی می شود که آب دریا ناحیه مساعدی جهت تکثیر پلانکتون ها می باشد و تعداد آنها نیز در آب دریا بسیار زیاد می باشد. پلانکتونها به علت سرعت رشد و کوچکی جثه، ماده آلی مناسبی است که به سهولت به وسیله رسوبات ریز دانه مدفون گشته و مصون از اکسید شدن در رسوبات باقیمانده و هیدروکربن را تولید می نماید. طبق نظریات جدید مواد مختلف آلی ته نشین شده با رسوبات نرم هنگام دیاژنز (سنگ شدن) تبدیل به یک ماده واسط بین ماده آلی و هیدروکربن می گردد. این ماده واسط کروژن (Kerogn) نامیده می شود. کروژن یک ماده جامد نامحلول آلی است که محصول دیاژنتیک مواد آلی است. توان تولیدی کروژنها برای تولید نفت و گاز متفاوت است.

نفت تشکیل یافته به علت مایع بودن و همچنین به علت خاصیت موئینگی محیط خود از خلال سنگها گذشته، زیر یک طبقه غیر قابل نفوذ در بالاترین قسمت یک چین‌خوردگی که تاقدیس نامیده می‌شود، ذخیره می‌گردد.



بررسی عوامل مشترک مخازن نفت و گاز نشان می دهد که:

الف- شرایط و محیط رسوبی خاصی لازم است تا طبقات نفت زا (سنگ مادرSource Rock) تشکیل شود و همچنین شرایط خاصی باید وجود داشته باشد تا مواد آلی رسوب یافته در این لایه ها به هیدروکربن تبدیل گردد.

ب- سنگ متخلخل و نفوذپذیری (سنگ مخزن Reservoir rock ) باید وجود داشته باشد تا فضای لازم جهت انبار شدن نفت فراهم آید.

ج- سنگ مخزن می بایستی شکل خاصی داشته باشد تا بتواند تله (Trap) را تشکیل داده باعث جمع شدن هیدروکربن گردد.

د- سنگ غیر قابل نفوذی (سنگ پوشش Cap Rock ) لازم است که مخزن را بپوشاند تا از خروج نفت و گاز از مخزن جلوگیری نماید.



تبدیل مواد الی به کروژن و گاز

در باره نحوه تبدیل مواد آلی رسوبات به نفت و گاز با مطالعات جدید ژئوشیمیائی و جمع آوری اطلاعات تجربی ثابت شده است که قسمت اعظم هیدروکربنهای طبیعی در اثر کراکینگ کروژن ناشی از حرارت زمین (ژئوترمال) تولید می گردد. همانطور که بیان گردید برای بوجود آمدن نفت و گاز وجود مواد آلی فراوان و تشکیل کروژن در هنگام دیاژنز رسوبات ضروری می باشد. پس سنگ مادر (Source Rock) سنگی است که دارای مقدار کافی کروژن باشد. شرایط مساعد رسوبی برای تجمع و ذخیره شدن مواد آلی شامل گیاهان و جانوران دریائی و همچنین مواد آلی خشکی که توسط رودخانه ها به حوزه رسوبی حمل می گردد، رسوبات رسی و یا گل کربناته (ریزدانه بودن و محیط آرام رسوب گذاری) می باشد. علاوه بر این محیط کف دریا بایستی محیط احیاء کننده باشد تا از اکسیدشدن مواد آلی جلوگیری بعمل آید.



طبیعی است هرچه میزان کروژن در سنگ مادر بیشتر باشد توانائی بیشتری برای تولید هیدروکربن وجود دارد لکن علاوه بر درصد مواد آلی، سنگ مادر بایستی ضخامت کافی نیز داشته باشد. براساس مطالعات ژئوشیمیائی انجام شده برای اینکه سنگ مادری بتواند هیدروکربن تولید نماید باید دارای حداقل تراکمی از کربن آلی باشد که از آن کمتر قادر به تولید هیدروکربن نخواهد بود. این حداقل عمدتا" 5/0 درصد کربن آلی برآورد می شود. سنگ مادرهائی که در حوزه های رسوبی ایران دیده می شود نظیر سازند کژدمی در ناحیه زاگرس حدود 10-5 درصد کربن آلی دارد که بیشتر از جلبکها منشاء گرفته است.



هیدروکربنها در اثر کراکینگ کروژن بوجود می آیند. کراکینگ کروژن عمدتا" در درجه حرارتهای 100-80 درجه سانتیگراد شروع می شود. این درجه حرارت در یک ناحیه رسوبی با درجه حرارت ژئوترمال طبیعی معادل عمقی بین 3000-2000 متر می باشد. بنابراین یک سنگ مادر هرچه قدر هم ضخیم و غنی از مواد آلی باشد تا در اعماق فوق قرار نگیرد نمی تواند هیدروکربن تولید نماید. بر همین اساس ابتدا نفت خام سنگین تولید می گردد. چگالی و وزن مخصوص نفت خام با ازدیاد عمق کاهش می یابد. هرچه قدر سنگ مادر عمیقتر مدفون گردد نفت تولید شده سبکتر است و گاز معمولا" محصول آخرین این فعل و انفعالات است.



بنابراین ابتدای نفت های بسیار سنگین، نفتهای پارافینیک، نفتهای سبک، نفتهای میعانی و نهایتا" گاز بدست می آید. وقتی درجه حرارت از 165 درجه سانتیگراد تجاوز کند فقط گاز تولید خواهد شد یعنی تقریبا" از عمق 5000 متر بیشتر (ضخامت رسوبی) احتمال یافتن نفت بسیار کم می شود و فقط می توان انتظار یافتن گاز را داشت. در درجه حرارتهای بالاتر از 230 درجه سانتیگراد کروژن یک بافت گرافیتی ثابت پیدا می کند که با ازدیاد درجه حرارت هیدروکربنی تشکیل نمی شود (نسبت هیدروژن به کربن تغییر نمی یابد). به طور کلی ازدیاد عمق باعث ازدیاد درجه حرارت می گردد که این ازدیاد درجه حرارت دو اثر دارد:



الف- کراکینگ کروژن و تبدیل مولکولهای بزرگ به مولکولهای کوچکتر مانند تشکیل نفت و گاز

ب- پلیمریزاسیون مولکولها که به تشکیل متان و گرافیت ختم می گردد (کروژنهای گرافیتی)



نکته مهم دیگری که در مورد تشکیل هیدروکربنها وجود دارد زمان زمین شناسی می باشد. به عبارت دیگر رسوبات قدیمی تر (از نظر زمین شناسی) در درجه حرارتهای پائین تر، همان محصولی را می دهد که سنگ مادری با سن زمین شناسی کمتر در درجه حرارتهای بالاتر هیدروکربن تولید خواهد نمود

گاز



به علت فشار زیاد درون حفره نفتی، مقدار زیادی از گاز در نفت خام حل شده است. به همین دلیل نفت خامی را که از چاه بیرون می‌آید، قبل از انتقال دادن به پالایشگاه، ابتدا به دستگاه تفکیک مخصوصی می‌برند تا قسمت اعظم گازهای سبک و آب نمک آنرا جدا سازند. گازی که مستقیماْْ از چاههای نفت خارج می‌شود با گازی که به این وسیله از نفت خام تفکیک می‌گردد، پس از تصفیه به صورت گاز طبیعی به وسیله‌ی شبکه‌ی گازرسانی برای مصارف سوخت و صنایع پتروشیمی توزیع می‌شود. گاز طبیعی مخلوطی از ئیدروکربنهای سیرشده سبک مانند متان، اتان و اندکی پروپان و بوتان است. قسمت عمده این گاز متان و مقدار کمتری اتان می‌باشد.در این گازها غالباْْ آثاری از نیتروژن، کربن دی اکسید و گاهی ئیدروژن سولفید و هلیم وجود دارد. پس از استخراج نفت آن را پالایش می‌کنند.
گاز طبیعی در حالت عادی بدون بو است. به گاز طبیعی قبل از توزیع یک ماده از ترکیبات سولفور به نام تجاری مرکاپتان اضافه می‌شود تا هنگام نشت احتمالی گاز به ما کمک کند.                        

                  به نام خدا                 عارف پور قربان ملاصدرا05           آقای سلامی                               عنوان. چند سازه ها                                  

مزایا و معایب کامپوزیت ها

ویرایش

 

 

کاربرد کامپوزیت ها

ویرایش

 

 

طبقه بندی کامپوزیت ها بر مبنای فاز زمینه

ویرایش

 

 

طبقه بندی کامپوزیت ها بر مبنای فاز تقویت کننده

ویرایش

 

 

روش ساخت کامپوزیت ها

ویرایش

 

 

برای ساخت انواع کامپوزیت ها و به منظور قراردادن فاز زمینه و فاز تقویت کننده در کنار هم، روش های مختلفی وجود دارد. از جمله این روش ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1- روش ساخت کامپوزیت های زمینه پلیمری به صورت قالب باز

1. اتوکلاو
2. RTM
3. VARTM
4. پیچش الیاف

خواص تناوبی عنصرها

مندلیف پس از سالها مطالعه متوجه شده که اگر عنصرها را بر حسب افزایش تدریجی جرم آنها در ردیفهای کنار یکدیگر بگذارد و آنهایی را که خواص فیزیکی و شیمیایی نسبتاً مشابه دارند در یک گروه زیر یکدیگر قرار دهد، عنصرها به ترتیبی سازماندهی می شوند که خواص آنها با نظم و ترتیب خاص تغییر می کند. اما در جدول مندلیف در چند مورد نیز بی نظمی هایی مشاهده می شد، زیرا او مجبور بود در مواردی در یک ستون قرار دادن عنصرهایی با خواص مشابه . ترتیب قرار گرفتن عنصرها بر اساس افزایش جرم نادیده بگیرد.

جواد ستایش مدرسه شهید نصیری کلاس 05

الوتروپی یا چند شکلی خاصیتی از عناصر شیمیایی مشخصی است که درحالت های فیزیکی یکسان (گاز ‚ مایع

‚ جامد) دارای دو یاچند شکل مختلف هستند. برخی از شکل های الوتروپی یا الوتروپ ها بر اثر تفاوت های تعداد اتم های

موجود در یک مولکول یک عنصر میباشد. همانند اکسیژن معمولی با فرمول O2و اکسیژن سه اتمی یا اوزون با فرمول O3

همچنین الوتروپی میتواند به علت چیدمان متفاوت اتم ها در ساختار بلورین یا غیر بلورین (بی نظم) یک عنصر باشد.

به طور مثال کربن در شکل های الوتروپی بلورین متفاوت به صورت الماس و گرافیت وجود دارد. خاصیت بلوری در دو یا

چند شکل با اصطلاح چند ریختی (Polymorphism) شناخت میشوند.

تعداد دیگری از عناصر از جمله قلع ‚ اهن ‚ سلنیوم ‚ فسفر و گوگرد دارای الوتروپ هایی هستند که به علت چیدمان

متفاوت اتم های ان ها حاصل میشود. 

جواد ستایش مدرسه شهید نصیری کلاس 05

الوتروپی یا چندشکلی خاصیتی از عناصر شیمیایی مشخص است که در حالت های فیزیکی یکسان (گاز‚ مایع ‚ جامد)

دارای دو یاچند شکل مختلف هستند.برخی از شکل های  الوتروپی یا الوتروپ ها بر اثر تفاوت های تعداد اتم های موجود

دریک مولکول یک عنصر میباشد. همانند اکسیژن معمولی بافرمولO2واکسی|ن سه اتمی یا اوزون بافرمول O3.همچنین

الوتروپی میتواند به علت چیدمان متفاوت اتم ها درساختار بلورین یا غیر بلورین(بی نظم) یک عنصر باشد. به طور مثال

کربن درشکل های الوتروپی بلورین متفاوت به صورت الماس و گرفیت وجود دارد. خاصیت بلوری در دو یا چند شکل با

اصطلاح چند ریختی (Polymorphism) شناخته می شوند.

تعداد دیگری از عناصر ازجمله قلع ‚اهن‚سلنیوم‚فسفرو گوگرد دارای الوتروپ هایی هستند که به علت چیدمان متفاوت

اتم های انها حاصل میشود. 

آلکان ها
نیما حاجیان/کلاس06/دبیرستان ملاصدرای یک آلکانها، هیدروکربنهایی هستند که در آنها هر اتم کربن با ۴ پیوند به  اتم هیدروژن یا کربن می‌چسبند. در واقع پیوند دو یا سه گانه بین اتمهای کربن وجود ندارد. فرمول کلی آلکان‌ها CnH۲n+۲ است. ساده‌ترین آلکان، متان (CH۴) است که بخش عمده گاز طبیعی را تشکیل می‌دهد. اتان (C۲H۶)، پروپان (C۳H۸) و بوتان (C۴H۱۰) دیگر آلکان‌های گازی هستند. پنتان (C۵H۱۲)، هگزان (C۶H۱۴)، هپتان (C۷H۱۶) و اکتان (C۸H۱۸) مهم‌ترین آلکان‌های مایع هستند.
نامگذاری آلکانها را موسسه آیوپاک انجام می‌دهد.
تعداد ایزومرها در آلکان‌ها
تعداد ایزومرها به ترتیب ۱، ۱. ۱، ۲، ۳، ۵، ۹، ۱۸، ۳۵، ۷۵، ۱۵۹، ۳۵۵،....
تا به حال فرمولی برای تعداد آلکان‌ها پیدا نشده است . فرمول زیر برای آلکان‌هایی است که دارای ۴ تا ۷ کربن هستند. 
ویژگی‌های آلکان‌ها
آلکان‌ها می‌توانند راست زنجیر یا شاخه دار باشند . مولکول‌هایی که فرم مولکولی یکسان دارند، اما آرایش اتم‌ها در آنها متفاوت است . هم پاریاایزومر می‌نامند . آلکان‌هایی که چهار یا تعداد بیش تری اتم کربن داشته باشند دارای ایزومر هستند . همهٔ آلکان‌ها، گازها، مایع‌ها یا جامدهایی بی رنگ هستند که با افزایش اعداد کربن نقطه جوش و گرانوری(گرانوری یک مایع،میزان عدم تمایل آن رابرای جاری شدن معین می کند) آنها افزایش می‌یابد . همهٔ آلکان‌ها در هوا با شعله زرد – آبی تمیزی می‌سوزند .
خواص فیزیکی آلکانها
خواص فیزیکی آلکانها از همان الگوی خواص فیزیکی متان پیروی می‌کند و با ساختار آلکانها سازگار است. یک مولکول آلکان فقط به‌وسیله پیوندهای کووالانسی برپا نگه داشته شده‌است. این پیوندها یا دو اتم از یک نوع را بهم متصل می‌کنند و در نتیجه، غیر قطبی‌اند، یا دو اتم را که تفاوت الکترونگاتیوی آنها بسیار کم است، به یکدیگر ربط می‌دهند و در نتیجه قطبیت آنها کم است. به علاوه، این پیوندها به طریقی بسیار متقارن جهت گرفته‌اند، بطوری که این قطبیهای پیوندی نیز یکدیگر را خنثی می‌کنند.
در نتیجه یک مولکول آلکان یا غیر قطبی است یا قطبیت بسیار ضعیفی دارد. نیروهایی که مولکولهای غیر قطبی را گرد هم نگه می‌دارند (نیروهای واندروالسی) ضعیف هستند و گستره بسیار محدودی دارند. این نیروها فقط بین بخش‌هایی از مولکولهای مختلف که با یکدیگر در تماس نزدیک باشند، یعنی بین سطوح مولکولها، عمل می‌کنند. بنابراین در یک خانوداه معین، انتظار داریم که هر اندازه مولکول بزرگ‌تر و شود در نتیجه سطح تماس آنها بیشتر شود، نیروهای بین مولکولی نیز قوی‌تر می‌شوند.
دمای جوش و ذوب با افزایش شمار اتمهای کربن، زیاد می‌شود. فرایند جوشیدن و ذوب شدن، مستلزم فایق آمدن بر نیروهای بین مولکولی در یک مایع و یک جامد است. دمای جوش و دمای ذوب بالا می‌رود، زیرا این نیروهای بین مولکولی با بزرگ شدن مولکولها افزایش می‌یابند.

طلای سیاه
نیما حاجیان/کلاس06/دبیرستان ملاصدرای یک نَفت خام مایعی غلیظ و افروختنی به‌رنگ قهوه‌ای سیر یا سبز تیره‌ یا سیاه است که در لایه‌های بالایی بخش‌هایی از پوستهٔ کره زمین یافت می‌شود. نفت شامل آمیزه پیچیده‌ای از هیدروکربن‌هایی گوناگون است. بیش‌تر این هیدروکربن‌ها از زنجیرهٔ آلکان هستند؛ ولی ممکن است از دید ظاهر، ترکیب یا خلوص تفاوت‌های زیادی داشته‌باشند.
واژه‌شناسی
ریشهٔ واژهٔ «نفت» از واژهٔ اوستایی «نپتا» گرفته شده‌است. کلدانیان و اعراب آن‌را از زبان مادی گرفته و «نفتا» خوانده‌اند. در برخی منابع قدیمی به صورت «نفط» نیز آمده‌است. در فرانسه نیز «Naphte» گفته می‌شود و پیش از آن تا سال ۱۲۱۳ میلادی «Napte» گفته می‌شد که از واژهٔ لاتین «Naphta» برگرفته شده‌بود. ریشهٔ این کلمه واژه یونانی «Naphtha» به‌معنی روغن شرقی می‌باشد.
کلمهٔ نفت در زبان انگلیسی «پترولیوم» نامیده می‌شود که از دو کلمهٔ «پترا» (معادل یونانی واژهٔ سنگ) و کلمهٔ «اولئوم» (روغن) تشکیل شده‌است.
نفت مایعی است که عمدتاً از دو عنصر آلی هیدروژن و کربن تشکیل شده و دارای مقادیر کم‌تری از عناصر سنگین مانند نیتروژن، اکسیژن و گوگرد می‌باشد و به‌صورت طبیعی در زیر زمین و به‌صورت استثنایی در روی زمین یافت می‌شود.
تاریخچه
اقوام متمدن دوران باستان، به‌ویژه سومری‌ها، آشوری‌ها و بابلی‌ها، در حدود چهارهزار و پانصدسال پیش در سرزمین بین‌النهرین (عراق امروزی) با برخی از مواد نفتی که از دریاچه قیر به‌دست می‌آمد، آشنایی داشتند. آنان از خود قیر به‌عنوان مادهٔ غیرقابل نفوذ برای عایق‌کاری استفاده می‌کردند. رومی‌ها و یونانی‌ها نیز مواد قیری را برای غیرقابل نفوذکردن بدنهٔ کشتی‌ها و همچنین برای روشنایی و گرم‌کردن به کار می‌بردند. در داستان‌ها آمده است که نوح نیز کشتی خود را با قیر پوشاند تا آب به درون آن نفوذ نکند.
با توسعه و پیشرفت تکنولوژی حفاری در اواسط قرن نوزدهم و تکنولوژی تقطیر و پالایش نفت در اواخر قرن نوزدهم و استفاده از آن در موارد غیر سوختی، جهش حیرت‌آوری بوجود آمد. بطوری که امروزه صنایع پتروشیمی نفش اساسی و بنیادی در رفع نیاز عمومی جامعه به عهده دارد.
منشأ
بیش‌تر دانشمندان منشأ تشکیل نفت را گیاهان و موجودات آلی موجود در اقیانوس‌های اولیه می‌دانند.
باقی‌ماندهٔ جانوران و گیاهانی که میلیون‌ها سال قبل(قبل از دایناسورها) در محیط دریا (آب) زندگی می‌کرده‌اند، طی میلیونها سال‌ توسط لپه‌های گل و رسوبات مدفون شده‌اند و تحت فشار و دمای بالا،نبود اکسیژن و مدت زمان طولانی تبدیل به نفت گردیده و در صورت وجود این شرایط همراه با سنگ مخزن مناسب، نفت به‌مقدار زیاد در حوضچهٔ نفتی جمع می‌گردد.
نفت خام حالت روغنی دارد و به‌شکل‌های جامد(قیرهای نفتی) و مایع دیده می‌شود. برخی اوقات به‌تمام اشکال نفت هیدروکربن نیز گفته می‌شود. اگر نفت در محلی جمع گردد به‌آن محل «حوضچهٔ نفتی» می‌گویند. از مجموع چندین حوضچهٔ نفتی، یک «میدان نفتی» حاصل می‌شود. به‌سنگ متخلخل دربرگیرندهٔ نفت، «سنگ مخزن» می‌گویند.
اکتشاف


یک منطقه انتخاب‌شده را با مطالعهٔ نمونه‌های سنگی و لرزه نگاری مشخص می کنند. اندازه‌گیری‌ها انجام می‌شود و اگر مکان از نظر میزان ذخیره نفت موجود و ملاحظات اقتصادی، موفقیت‌آمیز باشد، حفاری آغاز می‌شود. بالای چاه ساختاری به نام «دکل حفاری» برای جادادن وسایل و لوله‌های مورد استفاده در چاه ساخته می‌شود. زمانی که حفاری تمام می‌شود، چاه حفرشده یک جریان ثابتی از نفت را به‌سطح زمین خواهد آورد. به‌سنگ‌هایی که غالباً از سنگ‌های رستی(شیل) تشکیل‌شده و روی مخزن نفت قرار می‌گیرند، «سنگ پوششی» گفته می‌شود.
پالایش
نفت به‌صورت خام نمی‌تواند مورد استفاده قرار گیرد و باید در پالایشگاه نفت مورد تصفیه قرار گیرد.
انواع نفت خام
بیشتر ذخایر نفتی دنیا از نفت‌های فوق‌سنگین و شن‌های نفتی تشکیل شده‌است.
نفت خام معمولا بر اساس دو معیار وزن مخصوص و میزان گوگرد تقسیم‌بندی می‌شود. نفت‌هایی که وزن مخصوص، گرانروی و چگالی پایینتری دارند نفت سبک و نفت‌هایی که وزن مخصوص، گرانروی و چگالی بالاتری دارند نفت سنگین نامیده می‌شوند. نفت‌هایی که گوگرد آنها کمتر است نیز نفت شیرین و نفت‌های دارای گوگرد بیشتر نفت ترش نامیده می‌شوند. استخارج، جابجایی و پالایش نفت‌های سبک و شیرین ساده‌تر و کم‌هزینه‌تر است و میزان بیشتری از محصولاتی چون بنزین، نفت سفید و سوخت‌های جت برگرفته از نفت سفید، و گازوئیل‌های مرغوب را می‌توان از آن‌ها به دست آورد، به همین دلیل این نوع نفت‌ها بیشتر مورد علاقه پالایشگاه‌ها بوده و قیمت بالاتری دارند. شاخص‌های بین‌المللی تعیین قیمت نفت یعنی وست تگزاس اینترمیدیت و برنت از نوع نفت سبک و شیرین هستند. اما میزان نفت‌های ترش و سنگین در ذخایر نفتی دنیا بسیار بیشتر است.

اندازه‌گیری
نفت را با بشکه می‌سنجند. هر بشکه حاوی ۱۵۹ لیتر نفت می‌باشد.

کسری نادم      مدرسه ملاصدرا    کلاس 05

آلودگى هوا به معناى مخلوط شدن هوا با گازها،قطرات و ذراتى است كه كيفيت هوا را كاهش مى‌دهند

-خودداری از روشن کردن آتش در جنگل

2-برداشت علوفه کف جنگل  و چرانیدن دام

3-پاکسازی محیط جنگل از تنه های درختان خشک و پوسیده .

4-ایجاد خطوط فاصله بین قطعات جنگل .

5-ایجاد مرزهای خاکی مثل : کانال و خاکریز و سنگ چین بین مزارع و حاشیه جنگل .

6-جلوگیری از قطع درختان .

حفظ محیط زیست در جامعه کنونی ما از جایگاه ارزشی والایی برخوردار است. نه منحصرا به این دلیل که ما به بهره برداری از منابع خوراکی و آب آشامیدنی نیاز داریم ، بلکه گسترش مفهوم محیط زیست و ارتباط تنگاتنگ آن با سیاست ها و راهبردهای اقتصادی کشور، توجه به این عامل را ضروری می نماید.
اقتصاد ایران وابستگی شدید به فعالیت های نفتی و عایدات حاصل از آن دارد. علی رغم تمام فعالیت های انجام شده ، هنوز تصور اقتصاد بدون نفت ، توهمی بیش نیست.
ذخایر عظیم قابل بازیافت و نیاز به مداوم بودن درآمدهای حاصل از این فرآورده ، جمهوری اسلامی ایران را بیش از پیش به نفت وابسته می کند. از طرف دیگر، کشور با تهدیدات زیست محیطی متعددی مواجه است.

                 به نام خدا                 مهدی محمد یاری ملاصدرا 06        آقای  سلامی                              عنوان . شبه فلز                          

شبه‌فلزات

شبه‌فلز، یک عنوان برای طبقه‌بندی عناصر شیمایی است. که به عناصری اطلاق می‌گردد که خواصشان میان فلز و نافلز است.

تعریف معینی برای شبه فلزها وجود ندارد اما دو خاصیت زیر مشخصه آنها است:

• شبه‌فلزها معمولاً به شکل اکسیدهای آمفوتر یافت می‌شوند.
• شبه‌فلزها معمولاً نیمه‌رسانا هستند

عناصر شبه فلزی

عناصر زیر در دسته شبه‌فلزها جای می‌گیرند:^[۱][۲]

• بور (B)
• سیلیسیوم (Si)
• ژرمانیوم (Ge)^[۳][۴]
• آرسنیک (As)^[۵]
• آنتیموان(Sb)^[۵]
• تلوریوم (Te)^[۵][۶]
• پولونیوم (Po)^[۷][۸]

بور

بور

سیلیسیم

سیلیسیم

ژرمانیم

ژرمانیم

آرسنیک

آرسنیک

آنتیموان

آنتیموان

تلوریم

تلوریم

بعضی از آلوتروپ‌های دیگر عناصر نیز مانند شبه‌فلزها رفتار می‌کنند. همه این عناصر در بلوک پی قرار دارند

منابع

• ویکی‌پدیای انگلیسی

               به نام خدا            محمد غلامی پستکی ملاصدرا 06   آقای سلامی                              عنوان.چند سازه ها                     

فایبرگلاس

مصطفی قدیمی

مدرسه:ملاصدرا 1

کلاس 06

شماره:23

فایبر گلاس (به انگلیسی: Fiberglass) کامپوزیتی از الیاف شیشه با مواد پلیمری است که از پشم شیشه به عنوان مادهٔ تقویت کننده و از مواد پلیمری به عنوان مواد زمینه استفاده می‌شود.

در ساخت مخازن بکار می‌رود. انواع رزین‌ها در ساخت مخازن فایبرگلاس عبارتند از: پلی استر، ونیل استر، اپوکسی می‌باشد. پلی استرها ضعیف در برابر خوردگی بوده و ونیل استر مقاومت خوب در برابر خوردگی داشته و اپوکسی مقاوم در برابر خوردگی و دما می‌باشد. چگالی فایبر گلاس در حدود ۱۸۵۰-۲۰۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب است.^{[نیازمند منبع]}

ورق فایبرگلاس از مخطوط رزین پلی استر، الیاف شیشه، رنگ و مواد دیگری تشکیل شده‌است. تولید ورق فایبرگلاس در ایران از دهه ۶۰ و تقریباً بعد از جنگ تحمیلی شروع شده‌است. کاربرد ورق‌های فایبرگلاس در مکان‌هایی است که پوشش همراه با نور نیاز داشته باشند مانند:^{[نیازمند منبع]}

موارد مصرف ورق فایبرگلاس:

• نورگیر سالنهای سوله سقف یا بدنه
• گلخانه‌ها
• پارکینگ
• 
  درباره شیمی 1 , سال اول , سال اول/ , مقاله ,
  ادامه مطلب ...

 پلاستیک ها
 

 ترموپلاست ها

به نام خدا

نویسندگان : رضا آقایی و محمد جهانی

موضوع: در باره سرب استفنات و نحوه ساخت آن

سرب استفنات (lead styphnate) از مواد بسیار مفیدی در امر تخریب است که امروزه از آن در چاشنی ها استفاده می گردد حساسیت این ماده همانند استیلید نقره است و دارای سرعت انفجاری برابر با ۴۹۰۰ متر بر ثانیه است این ماده هم خانواده سرب پیکرات است ولی به مراتب ایمن تر و قوی تر از آن است ساخت این ماده پر خرج بوده و دارای مراحل زیادی است و می بایستی از مواد شیمیایی با درجه خلوص بسیار بالا استفاده کرد
این ماده برخلاف اسید پیکریک با فلزات واکنش نداده و کاملا در آب و متیل الکل(متانول) محلول است حساسیت آن نسبت به فولمینات جیوه و نیترید سرب کمتر است و جزو مواد انفجاری با حساسیت زیاد طبقه بندی می شود
این ماده یکی از گزینه های عالی برای چاشنی ها و دیگران تجهیزات انفجاری است.

ساخت این ماده به دو روش میسر است

۱- استفاده از استفنات اسید
۲- استفاده از استفنات منیزیم
من شخصا روش اول را پیشنهاد می کنم چون به نظر من مواد تشکیلی دارای درجه خلوص بالایی است ولی بهر حال در صورت نیاز می توانم روش دوم را نیز توضیح دهم.(روش دوم ساده تر است در صورتی که استفنات منیزیم پیدا شود)
علت اصلی که تولید این ماده را از روش اول توضیح می دهم آن است که در روش اول می بایستی استفنات اسید تولید شود که خود این ماده را نیز می توان در ترکیبات مفید دیگری نیز وارد کرد و ترکیبات سودمندی را بدست آورد.(پتاسیم استفنات-نقره استفنات و...)

مواد و تجهیزات مورد نیاز:

۱- رزورسینول (resorcinol) ۱۰۰ گرم
(این ماده از لحاظ ساختاری شبیه به فنول است با این تفاوت که یک گروه OH اضافه تر دارد)
۲- اسید نیتریک ۶۵% ۳۰۰ سی سی
۳- اسید سولفوریک ۹۸% ۳۰۰ سی سی
۴- اکسید سرب (II) ۴۰ گرم
۵- دماسنج ۱ عدد
۶- دستکش
۷- کاغذ یا پارچه صافی
۸- بشر ۱۰۰۰ سی سی ۲ عدد
۹- همزن شیشه ای
۱۰- متانول ۴۰۰ سی سی

در مرحله اول شما می بایستی استفنات اسید را تهیه کنید که طرز تهیه آن همانند طریقه ساخت اسید پیکریک است با این تفاوت که شما می بایستی بجای استفاده از آسپیرین و حل کردن آن در محلول اسید مستقیما رزورسینول را به اسید سولفوریک گرم اضافه کنید و سپس عینا تکرار مراحل تولید اسید پیکریک را تکرار کنید
در صورت نیاز به تولید این ماده نیز می پردازم
مراحل زیر را از تولید و خشک کردن استفنات اسید به بعد توضیح می دهم

۱- ۵۰ گرم استفنات اسید را در ۴۰۰ میلی لیتر متانول گرم حل می کنیم و با استفاده از هم زن شیشه ای محلول را هم می زنیم تا استفنات کاملا در اتانول حل شود(در صورتی که هنوز مقداری استفنات اسید در ته ظرف باقی ماند به مقدار متانول اضافه می کنیم)
۲- به آرامی ۴۰ گرم اکسید سرب را به محلول اضافه کرده و به مدت ۳۰ دقیق محلول را هم می زنیم.
۳-اجازه می دهیم تا محلول به مدت ۱ ساعت در جایی مطمین باقی بماند تا کریستال های سرب استفنات بطور کامل رسوب شود.
۴-با استفاده از کاغذ صافی یا پارچه محلول را فیلتر کرده و سرب استفنات را جدا می کنیم
۵- اجازه می دهیم تا رسوب به مدت ۴۸ ساعت در دمای اتاق در مکانی امن قرار گیرد تا خشک شود.

پس از گذشت این زمان ماده ما آماده است و می توان آن را در چاشنی و دیگر لوازم انفجار دیگر پر کرد.
این ماده را جهت نگهداری می بایستی همانند فولمینات جیوه و دیگر ترکیبات در آب نگهداری کرد

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.