به نام خدا

رمز کلاس شما اصلاح شده. میتوانید جزوات را دانلود کنید.

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

کسری نادم   مدرسه ملاصدرا  کلاس 05

عوارض اشعه فرابنفش

اثرات UV بر چشم

چشم حدود كمتر از 2 درصد سطح بدن را شامل می شود اما عضو منحصر به فردی است كه اجازه عبور نور مرئی را به عمق بدن انسان می دهد. در حین تكامل انسان تعدادی مكانیسم برای حفاظت از این عضو تكامل می یابند. چشم در قسمت سر قرار دارد و به خوبی توسط برآمدگی ابرو و مژه ها حفاظت می شود كه حفاظ خوبی برای اشعه ماوراء بنفش خورشید محسوب می شود. انقباض مردمك، بسته شدن پلك یانیمه باز شدن چشم نفوذ اشعه خورشید را به چشم محدود می كند. این مكانیسم ها بوسیله نور مرئی فعال می شوند ولی UV آنها را فعال نمی كند و باید بخاطر داشت كه در هوای ابری میزان UV كاهش نمی یابد و بنابراین كارایی این رفتارهای دفاعی طبیعی در حفاظت از پرتو UV محدود می شود.

مهمترین اثر مضر UV در چشم ها كوری برفی یا چشم جوشكاری است كه اندركنش التهابی كره چشم است كه ساعت ها پس از تابش UV اتفاق افتاده و بسیار دردناك است و در واقع انعكاس شدید نور UV توسط برف این اثر را ایجاد می كند.

اثبات آثار طولانی مدت اشعه فرابنفش سخت تر است و كمتر ثبت شده اند، داده ها نشان می دهند كه تابش آفتاب (معمولاً UV ) مستقیماً با ریسك بیماری pterygium)) ))رشد بیش از حد لایه خارجی مخاط، پشت قرنیه)( ارتباط دارد و شواهدی وجود دارد كه تیرگی عدسی و آب مروارید به تابش UV بستگی دارد. تیرگی بخش جلویی عدسی چشم نیز با تابش حاد UV ایجاد می شود. ولی به هر حال تفاوت هایی بین آب مروارید و آسیب سطحی وجود دارد، كاتاراكت در مركز عدسی و آسیب سطحی در حاشیه عدسی بوجود می آید.

آب مروارید

آب مروارید یكی از عوامل كوری در جهان است و 2 درصد آب مروارید با تابش بیش از حد UV ایجاد می شود. در این بیماری پروتئین های عدسی چشم از هم باز شده و در هم پیچیده شده و باعث تجمع رنگدانه ها و تاری عدسی می شود كه در نهایت منجر به كوری می شوند. آب مروارید بسته به سن انسان ها درجات مختلفی دارد و به نظر می رسد كه با افزایش تابش نور فرابنفش افزایش می یابد. آب مروارید با جراحی قابل درمان است و یك عدسی مصنوعی دید را به شخص باز می گرداند. هر سال حدود 16 میلیون نفر در سرتاسر دنیا از كوری ناشی از كدر شدن عدسی چشم رنج می برند.

سرطان چشم

شواهد نشان می دهد كه شكل های مختلف سرطان چشم بستگی به مدت زمان در معرض نور خورشید بودن افراد است. یكی از سرطان های بدخیم چشم ملانوما بوده و اغلب با جراحی قابل درمان است. مكان معمول سرطان در پلك چشم است.

اثرات UV بر پوست

پوست اولین و مهمترین ثبت کننده آثار تخریبی اشعه فرابنفش می باشد.حداقل 90% سرطانهای پوستی ناشی از تماس دراز مدت با اشعه فرابنفش است.درواقع اشعه فرابنفش با صدمه زدن به نسوج باعث بروز آفتاب سوختگی و سرطان پوست در انسانها می‌گردند، در این میان نقش لایه ازن در کاهش شدت پرتوهای UVB,UVA بسیار مهم و حائز اهمیت است.

این در حالی است که هر ساله با شروع فصل گرما ارتفاع خورشید در آسمان بیشتر شده و به همین علت پرتوهای عمودی تری به سطح زمین تابیده شده و انرژی جذب شده توسط زمین و اجسام افزایش می‌یابد.

با این اوصاف با توجه به اینکه چتر حفاظتی زمین (ازن) در سالهای اخیر نازک و نازکتر شده، زیستمندان زمین در مقابل اشعه‌های بحران ساز خورشید نیز بی دفاع شده‌اند .همچنین اشعه فرابنفش موجب بوجود آمدن چین و چروک پوست، لک قهوه ای و تیره، برنزه شدن ،خشکی پوست و نهایتاً پیری زودرس پوست می گردد.هر چند که قرار گرفتن در برابر آفتاب می تواند انرژی بخش و لذت بخش باشد). اما با آگاهی یافتن از عوارض اشعه فرابنفش خورشید بیشتر می توانیم خود را از اثرات ناخوشایند این تشعشعات حفظ نمائیم. بهترین راه مقابله با این آسیب ها، محدود کردن زمان تماس با آفتاب و محافظت از خود در برابر تابش نور خورشید است.

.

-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.

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                   مهدی محمدیاری  ملاصدرا 06         آقای سلامی                        عنوان . کراکینگ ها                     

کراکینگ

واحد تولید بنزین به روش کراکینگ کاتالیزوری بستر سیال، پالایشگاه بایوی، نیوجرسی،۱۹۶۹

کراکینگ (به انگلیسی: Cracking) فرآیندی است که در صنایع پتروشیمی کاربرد داشته و برای کاهش وزن مولکولی هیدروکربن‌ها به وسیله شکستن پیوندهای آنها استفاده می‌شود.این فرآیند از روش‌های اصلی در تبدیل نفت خام به سوختهای مفید مانند بنزین، گازوییل، سوخت جت و نفت سفید است. کراکینگ گرمایی، کراکینگ کاتالیستی، هیدروکراکینگ و کراکینگ با بخار آب از متداول‌ترین انواع روش‌های کراکینگ در صنایع هستند.^[۱][۲] این فرآیند یا در دما و فشار بالا و بدون کاتالیزور انجام می‌شود و یا در دمای پایین و فشار کم و در حضور کاتالیزور انجام می‌شود. منبع اصلی هیدروکربن‌های بزرگ، برشهای نفت سفید یا بنزین در فرآیند تقطیر جزء به جزء نفت خام می‌باشد.این برش‌های نفتی به صورت مایع از فرآیند تقطیر به دست می‌آیند اما پیش از فرآیند کراکینگ دوباره تبخیر می‌شوند. در فرآیند کراکینگ تنها یک واکنش منحصر به فرد رخ نمی‌دهد.پیوند هیدروکربن‌ها به صورت اتفاقی می‌شکند و مخلوطی از هیدروکربن‌های کوچکتر را ایجاد می‌کند که برخی از آنها هیدروکربن‌های دارای پیوند دوگانه کربن-کربن است.^[۳]

تاریخچه

نمایی از یک واحد کراکینگ شوخوف، باکو، اتحاد جماهیر شوروی،۱۹۳۴.

پس از جنگ جهانی اول به سبب گسترش و پیشرفت صنایع و تقاضای روبه رشد انرژی و محصولات نفتی، عرضه این محصولات در بازار پاسخگوی نیاز نبود.بنابراین دانشمندان پالایش نفت، به تدریج با وارد کردن فرآیندهای شکست ملکولی ^{[واژه‌نامه ۱]}، بالابردن کیفیت و کمیت محصولات مختلف نفتی را هدف خود قرار دادند و در این امر به موفقیت‌های بزرگی دست یافتند.کراکینگ حرارتی که که به عنوان کراکینگ شوخوف ^{[واژه‌نامه ۲]} نیز شناخته می‌شود در سال ۱۸۹۱ توسط مهندس روسی به نام ولادیمیر شوخوف^{[واژه‌نامه ۳]} معرفی شد.^[۴] سپس این فرآیند توسط یک مهندس آمریکایی به نام ویلیام برتن ^{[واژه‌نامه ۴]} در سال ۱۹۱۳ اصلاح گردید.^[۵] این فرآیند به زودی در صنعت پالایش نفت بیشتر مورد توجه قرار گرفت تا آنجا که بین سالهای ۱۹۲۰ تا ۱۹۳۵ میزان بنزین تولیدی از طریق کراکینگ حرارتی ^{[واژه‌نامه ۵]} به دو برابر مقدار تولید بنزین از تقطیر نفت خام رسید.به مرور زمان کارشناسان توانستند توسط کراکینگ کاتالیزوری^{[واژه‌نامه ۶]}، بنزین مرغوب تری در مقایسه با کراکینگ حرارتی تولید کنند. این روند از جنگ جهانی دوم ادامه یافت و تاکنون نیز دانشمندان بسیاری سعی در بهبود روش‌های کراکینگ نفت خام و استفاده از فرآیندهای جدیدتر و اقتصادی تر کرده‌اند. روش کراکینگ کاتالیزوری در سال ۱۹۲۳ توسط مهندس فرانسوی اوژن هودری ^{[واژه‌نامه ۷]} ارائه گردید و اولین واحد صنعتی آن درسال ۱۹۳۶ در آمریکا به وسیله شرکت هودری ساخته شد.^[۶][۷] در می۱۹۴۲، نوع پیشرفته تری از فرآیند کراکینگ کاتالیزوری، یعنی کراکینگ کاتاالیزوری بستر سیال در پالایشگاه (Baton Rouge refinery) بهره برداری شد.این اولین واحد کراکینگ کاتالیزوری بستر سیال در جهان بود.^[۸] امروزه شرکت‌های فراوانی دارای این فناوری هستند که مهمترین این شرکت‌ها عبارتند از:

سازوکار فرآیند

کراکینگ یک سازوکار رادیکالی دارد. در ابتدا تعدادی از مولکول‌ها به رادیکال‌های آزاد شکسته می‌شود که برای شروع فرآیند الزامی است.(در اینجا برای نمونه شکست مولکول‌های اتان را بررسی می‌کنیم)

سپس رادیکال‌های ایجاد شده به مولکول‌های دیگر برخورد کرده و یک مولکول متان و یک رادیکال دیگر ایجاد می‌شود.

رادیکال‌های اتان می‌توانند خود تجزیه شده و یک رادیکال هیدروژن و یک مولکول اتن که یک آلکن است تشکیل دهند.این واکنش در شرایطی که کراکینگ با بخار آب انجام شود رخ می‌دهد.

رادیکال‌های اتان در برخورد با مولکول‌های اتن به رادیکال‌های بزرگتر تبدیل می‌شود که معمولا در تشکیل ترکیبات آروماتیک رخ می‌دهد.

این فرآیند زنجیره‌ای زمانی که دو رادیکال آزاد با یکدیگر برخورد کنند خاتمه می‌یابد.

همان طور که مشخص است در این فرآیند مولکول‌های هیدروژن، آلکن، هیدروکربن‌های کوچکتر و در برخی شرایط هیدروکربن‌های سنگین تر تولید می‌شود.در نتیجه محصولات تولیدی در فرآیند کراکینگ مجموعه از هیدروکربن‌های با وزن مولکولی متفاوت است که در مرحله بعد باید از هم جدا شوند.هیدروکربن‌های سبک به عنوان محصول فرآیند خارج شده و هیدروکربنهای سنگین تر دوباره به راکتور برگشت داده می‌شود.^[۱۰]

کراکینگ گرمایی

شمایی ساده از یک فرآیند کراکینگ گرمایی

در کراکینگ گرمایی، آلکان‌ها را بطور ساده از درون اطاقی که تا دمای بالا گرم شده‌است، عبور می‌دهند.آلکان‌های بزرگ به آلکان‌های کوچکتر، آلکن‌ها و مقداری هیدروژن تبدیل می‌شود. این فرایند مقدار زیادی اتیلن(C_۲H_۴)همراه با مولکول‌های کوچکتر دیگر به وجود می‌آورد. ^[۱۱] در طی این فرآیند خوراک در داخل کوره تا دمای (۹۵۰ تا۱۰۲۰ فارنهایت) گرم می‌شود. مدت حرارت دیدن خوراک باید کوتاه باشد تا از انجام واکنش شیمیایی در طول فرآیند جلوگیری شود در غیر این صورت مقدار زیادی کک تشکیل شده که لوله‌های کوره را مسدود کرده و موجب توقف فرآیند می‌شود.گر چه تولید اندکی کک اجتناب ناپذیر است.سپس خوراک حرارت دیده به داخل راکتور انتقال یافته ودر فشار بالا مولکول‌های آن شکسته می‌شود.^[۱۲][۱۳]

کراکینگ با بخار آب

در یک فرآیند اصلاح شده، که کراکینگ با بخار آب نامیده می‌شود، هیدروکربن را با بخار آب رقیق می‌کنند، به مدت کسری از ثانیه تا (۹۰۰-۷۰۰ سانتی گراد) گرما می‌دهند و به سرعت سرد می‌کنند. کراکینگ با بخار در تولید مواد شیمیایی هیدروکربنی، از جمله اتیلن، پروپیلن، بوتادی ان، ایزوپرن و سیکلو پنتا دی ان، اهمیت فراوان دارد.^[۱۱]

کراکینگ با هیدروژن یا هیدرو کراکینگ

طرحی از یک واحد هیدرو کراکینگ

هیدروکراکینگ یک فرآیند شیمیایی کاتالیستی است. در فرآیند پالایش نفت خام از این روش برای تبدیل نفت خام به مواد با ارزش‌تر مانند: بنزین، سوخت جت، نفت سفید و سوخت دیزل استفاده می‌شود. این فرآیند در دماهای بالا ( ۴۲۵–۲۶۰ سانتی گراد) و فشار بالا ( ۱۷-۷ مگاپاسکال) انجام می‌شود. این فرآیند شامل دو مرحله می‌باشد: کراکینگ کاتالیستی و هیدروژناسیون. که در طی این مراحل خوراک ورودی، در حضور هیدروژن به محصولات با ارزش افزوده بیشتر شکسته می‌شود. این فرایند در فشار و دمای بالا و با حضور کاتالیست و هیدروژن انجام می‌شود.

هیدروکراکینگ برای خوراک‌هایی مورد استفاده واقع می‌شود که فرایندهای کراکینگ کاتالیستی یا تبدیل کاتالیستی در مورد آن‌ها به سختی انجام می‌گیرد مانند نفت خامی که غنی از آروماتیک‌های پلی‌سیکلیک بوده یا حاوی غلظت‌های بالای ترکیبات گوگرد و نیتروژن که مسموم‌کننده کاتالیست‌ها هستند، می‌باشد^[۱۴][۱۵]

کراکینگ کاتالیزوری

کراکینگ بیشتر در جهت تولید سوخت بکار گرفته می‌شود، نه در جهت تولید مواد شیمیایی و برای این منظور، کراکینگ کاتالیزوری مهمترین فرایند است. برش‌هایی از نفت را که دمای جوش بالا دارند(نوعا گازوئیل)، در (۵۵۰-۴۵۰ سانتی گراد)، با ذرات ریز سیلیس-آلومین و زیر کمی فشار، مجاور می‌سازند. کراکینگ کاتالیزوری نه تنها با شکستن مولکولهای کوچکتر بازده بنزین را افزایش می‌دهد، بلکه کیفیت بنزین را نیز بالا می‌برد. این فرایند مستلزم تشکیل کربوکاتیونهاست و آلکانهایی با ساختارهای بسیار شاخه دار به وجود می‌آورد که در بنزین به آنها نیازمندیم.^[۱۱]

• کراکینگ کاتالیزوری بستر سیال

طرح واره‌ای از یک واحد کراکینگ کاتالیزوری بستر سیال(FCC) که در پالایشگاه‌های نفت به کار می‌رود.

یک واحد کراکینگ کاتالیزوری بستر سیال(FCC)

فرآیند کراکینگ کاتالیزوری بستر سیال(به انگلیسی: Fluid Catalytic Cracking) به صورت مخفف FCC از فرآیندهای مهم در پالایشگاه‌های نفت محسوب می‌شود، چرا که این روش فرآیند اصلی تولید بنزین محسوب می‌شود.این نوع از کراکینگ اولین بار در سال ۱۹۴۲ در پالایشگاه (Baton Rouge refinery) استفاده شد.همانند روش‌های دیگر کراکینگ، هیدروکربن‌های پیچیده و بزرگ که باقیمانده ی واحدهای دیگر پالایشگاهی هستند، به عنوان خوراک برای فرآیند FCC به کار می‌رود.محصولات این فرایند نیز برش‌های سبکتری مانند:بنزین، گاز مایع(LPG) و مواد اولیه واحدهای پتروشیمی است. فرآیند کراکینگ کاتالیزوری بستر سیال شامل دو بخش اصلی می‌باشد:

• راکتور^{[واژه‌نامه ۸]}
• احیاگر^{[واژه‌نامه ۹]}

همچنین در انتها یک برج جدا سازی^{[واژه‌نامه ۱۰]} برش‌های شکسته شده را با توجه به نقطه جوش آنها جدا می‌کند. در داخل راکتور واکنش شکستن هیدروکربن‌ها که واکنشی گرماگیر است، انجام می‌شود و در احیاگر نیز کاتالیزورهای غیر فعال شده مجددا احیا می‌شوند. کاتالیزور مورد استفاده در این روش عمدتا زئولیت بوده و به صورت پودر در فرآیند به کار می‌رود.^[۱۶] در این روش کاتالیزور بین راکتور و احیاگر به صورت مداوم در حال گردش است و عامل انتقال کاتالیزور نیز هوا، بخارات هیدروکربن و یا بخار آب است.

در بخش راکتور ابتدا مخلوط هیدروکربن‌ها گرم شده تا بخار شوند سپس با جریانی از کاتالیزورهای احیا شده که از احیاگر می‌آید و جریان برگشتی ترکیب شده و از طریق رایزر^{[واژه‌نامه ۱۱]} به راکتور منتقل می‌شود.دمای داخل راکتور (۹۰۰-F۱۰۰۰) است. در هنگامی که مخلوط در حال بالا رفتن از رایزر است، هیدروکربن‌ها در فشار (۱۰-psi۳۰) شکسته می‌شوند.در روش‌های مدرن تر FCC تمام فرآیند شکسته شدن مولکول‌ها در رایزر رخ می‌دهد.در قسمت بالای راکتور دستگاه جداساز گاز از جامد یا سیکلون^{[واژه‌نامه ۱۲]} کاتالیزورهای غیر فعال را به بخش احیاگر فرستاده و بخارات هیدروکربن‌های شکسته شده را از بالای راکتور به برج جداسازی می‌فرستد.

در بخش احیاگر کاتالیزورهای مصرف شده دوباره احیا شده و قابل استفاده در راکتور می‌شوند.علت اصلی غیر فعال شدن کاتالیزورها در این روش رسوب لایه‌ای از کک بر روی کاتالیزور است.به منظور از بین بردن این کک‌های رسوب کرده در بخش احیاگر از قسمت پایین هوای داغ به داخل دمیده می‌شود تا کک موجود روی سطح کاتالیزور با هوا سوخته شده و از بالای احیاگر خارج شود و کاتالیزورهای فعال شده نیز مجددا برای انجام واکنش به راکتور بر می‌گردد.این فرآیند چرخشی به طور مداوم انجام می‌شود. فرآیند سوختن کک روی کاتالیزورها علاوه بر فعال کردن کاتالیزگر، گرمای مورد نیاز برای تبخیر خوراک و انجام واکنش شکست در داخل راکتور مورد استفاده قرار می‌گیرد. در بالای احیاگر نیز مانند راکتور دستگاه سیکلون، گازهای ناشی از سوختن کک را به بالای احیاگر هدایت کرده و کاتالیزورهای احیا شده را دوباره به راکتور بر می‌گرداند. هیدروکربن‌های شکسته شده پس از خروج از راکتور وارد برج جداسازی می‌شود و براساس دمای جوش از یکدیگر جدا می‌شوند.^{[۱۷][۱۸][۱۹][۲۰]}

کاربردهای فناوری نانو در کراکینگ کاتالیزوری

کاتالیست‌های مورد استفاده در واحدهای کراکینگ، عموماً مواد جامد مانند زئولیت‌ها، هیدروسیلیکات آلومینیوم، بوکسیت و سیلیکا-آلومینا می‌باشد، لذا می‌توان از ساختارهای نانوکاتالیست‌های فوق استفاده کرد. علاوه بر آن به دلیل اینکه از فلزات فعال پلاتین (Pt) و رنیوم (Re) روی پایه‌های آلومینا و زئولیت نیز استفاده می‌شود، می‌توان به نانوذرات Pt-Re کاتالیستی اشاره کرد. از دیگر کاتالیست‌های مورد استفاده مخلوط سیلیکا-آلومینا یا سیلیکا-مگنزیا (اکسید منیزیم) می‌باشد که نانوکاتالیست‌های سیلیکا و مگنزیا ساخته شده‌اند.^[۲۱]

محصولات جانبی فرآیند

همانطور که در سازوکار فرآیند دیده می شود،علاوه بر آلکان های کوچکتر حاصل،برخی از هیرو کربن های آروماتیک و یا آلیفاتیک تولید می شوند.ولی مهم ترین محصول جانبی این فرآیند دوده یا کک است.این ماده که به طور عمده از کربن تشکیل شده است ،هم در کراکینگ گرمایی و هم در کراکینگ کاتالیزوری و بر روی کاتالیزگر ها تشکیل می شود.دوده جز مواد پر کاربرد و در عین حال ارزان قیمت است که در صنایعی چون لاستیک سازی و رنگ سازی به عنوان رنگدانه سیاه کاربرد دارد.^[۲۲]