به نام خدا

موضوع تحقیق: ترموشیمی

نام ونام خانوادگی : عليرضا تقي زاده

نام دبیر: آقای سلامی

درس : شیمی

کلاس اول دبيرستان 01 

مدرسه ی نصيري



سال تحصیلی 1392-1393

1 - مقدمه
هوا يكي از پنج عنصر ضروري (هوا، آب، غذا، گرما و نور)براي ادامه حيات انسان است. هر فرد روزانه نزديك 22000بار تنفس مي‌كند و تقريباْ به 15 كيلوگرم هوا در روز نياز دارد. معمولاْ انسان مي‌تواند به مدت 5 هفته بدون غذا و مدت 5 روز بدون آب زنده بماند، اما نمي‌تواند بدون هوا حتي 5 دقيقه زنده بماند.
با توجه به گسترش شهرها و افزايش منابع آلاينده‌هاي هوا، هواي اغلب شهرهاي بزرگ و صنعتي آلوده مي‌باشد و با توجه به خطراتي كه اين آلودگي براي سلامت افراد ساكن در مناطق آلوده دارد شناخت و آگاهي نسبت به جوانب مختلف اين مساْله از اهميت بسزائي برخوردار مي باشد و تنها با آگاهي و شناخت از اين مساْله امكان جلوگيري يا كاهش خطرات آن وجود دارد.
بطور كلي در بررسي‌هاي آلودگي هوا سه مرحله مد نظر قرار مي‌گيرد:
الف: نحوه و نوع اتشار آلودگي هوا
ب: نحوه پراكنش آلودگي هوا
ج: تاْثيرات آلودگي هوا
در اين بروشور آموزشي سعي شده است مراحل فوق مورد بررسي قرار گيرد.

2- آلودگي هوا چيست؟
انواع متعددي از آلاينده‌ها در اثر فعاليتهاي طبيعي و مصنوعي ناشي از فعاليتهاي بشر كه در زمين انجام مي‌گيرد، وارد اتمسفر مي‌گردند، بنابراين بطور كلي آلودگي هوا بمعني حضور يك ماده خارجي در هواست. بر اساس يكي از تعاريف، آلودگي هوا بدين صورت تعريف مي‌گردد:
آلودگي هوا عبارتست از وجود هر نوع آلاينده اعم از جامد، مايع، گاز و يا تشعشع پرتوزا و غيرپرتوزا در هوا به تعداد و در مدت زمانيكه كيفيت زندگي را براي انسان و ديگر جانداران به خطر اندازد و يا به آثار باستاني و اموال خسارت وارد آورد.
3-منابع آلاينده هوا:
براي سهولت مطالعه منابع مختلف آلودگي هوا بصورت ذيل دسته‌بندي مي‌شوند:
منابع طبيعي و منابع مصنوعي( خانگي، صنعتي،حمل و نقل )
1-3- منابع طبيعي :
منابع طبيعي آلودگي هوا از قبيل طوفانهاي گرد و غبار، آتش‌سوزي جنگلها، آتشفشانها ، گرده گياهان و نشت گاز طبيعي مي‌باشد و آلودگي ناشي از آنها يك پديده دائمي است كه بعلت گردش فرآيندهاي طبيعي مقدارش كمابيش در سطح زمين ثابت است. مقدار آلودگي طبيعي در مقايسه با آلودگي مصنوعي خيلي بيشتر و قابل توجه مي‌باشد. اما در طبيعت چندين مكانيسم خودپالايي وجود دارد كه سطح زمين را براي حيات موجودات مناسب و قابل تحمل مي‌سازد. نقش انسان در كنترل آلودگي ناشي از منابع طبيعي خيلي كم است. اما انسان بوسيله بر هم زدن تعادل اكولوژيكي و طبيعي ناشي از آلودگي مصنوعي مي‌تواند وضع را بدتر نمايد و به آلودگي طبيعي بيافزايد.

2-3- منابع مصنوعي
1-2-3-‌ آلودگي خانگي :
آلودگي خانگي در اثر فعاليتهاي خانگي يا نظافت منازل يا استفاده از حشره‌كشها جهت نظافت و نگهداري منازل ايجاد مي‌شود. اگرچه مقدار اين آلودگي در مقايسه با منابع ديگر زياد نيست اما همين مقدار به تغيير كيفيت محيط شهري كمك مي‌كند. روشهاي صحيح نگهداري منازل به كاهش آلودگي كمك خواهد نمود.

2-2-3-‌ آلودگي صنعتي:
آلودگي ناشي از صنايع منبع اصلي آلودگي است كه در اثر فعاليتهاي مصنوعي ايجاد مي‌شود. در ميان صنايع نيروگاههاي حرارتي، كارخانه‌هاي توليد مواد شيميايي، سيمان سازي، كاغذسازي، نساجي، دباغي و غيره منابع اصلي آلودگي هوا هستند. بكارگيري روشهاي مناسب كنترل آلودگي در كاهش آلودگي منابع كمك خواهد كرد.

3-2-3- آلودگي ترافيك (حمل و نقل):
آلودگي ناشي از حمل و نقل بعلت شهرسازي بي‌رويه و سريع به اندازه آلودگي صنعتي مهم و از اهميت برخوردار مي‌باشد. آلودگي ناشي از حمل و نقل و وسايل نقليه به شكل گازهاي خروجي از اگزوز، ذرات معلق، صدا و غيره مي‌باشد. اين آلودگي با اتخاذ روشهاي برنامه‌ريزي كشوري، منطقه‌اي و شهري و استفاده از اتومبيلها و سوخت‌هاي مناسب همراه با اعمال تكنولوژي كنترل آلودگي به حداقل مي‌رسد.
اما EPA منابع عمده آلودگي هوا را به صورت زير طبقه‌بندي كرده است:
الف: حمل و نقل مانند: كشتي‌ها، هواپيماها، قطارها و اتومبيلها
ب: احتراق سوخت از منابع ثابت مانند نيروگاههاي برق و غيره
ج: فرآيندهاي صنعتي مانند: كارخانه‌هاي فولادسازي، نساجي و كاغذسازي
د: دفع مواد زائد جامد مثل: سوزاندن زباله درفضاي باز، دفن بهداشتي زباله و سوزاندن زباله با دستگاه زباله‌سوزي
ي: فرآيندهاي متفرقه نظير فعاليتهاي خانگي مانند : كاربرد حشره‌كشها و تميز كردن حشره كش

4- عوامل مؤثر بر آلودگي هوا
عواملي كه بر آلودگي هوا تأثير مي‌گذارند به شرح ذيل مي‌باشند.

1-4-‌ خصوصيات هواشناسي
پارامترهاي جوي مانند اندازه و جهت باد، ميزانهاي افت اتمسفري ، رطوبت نسبي و غيره يك منطقه، آلودگي هوا را تحت تأثير قرار خواهد داد. باد با حركت افقي آلاينده را حمل و جابجا خواهد نمود.
آلودگي حمل شده توسط سرعت رو به پايين باد. غلظت آلاينده‌ها در سطح زمين اساساً به اندازه و جهت باد و ميزان افت بستگي دارد. تغيير درجه حرارت هوا با افزايش ارتفاع سبب حركت نسبتاً سريع آلاينده‌ها مي‌گردد.

2-4- ‌ شكل توپوگرافي
ناهمواري موجود در زمين و موانعي مانند كوه‌ها و غيره بر انتشار آلاينده‌ها اثر مي‌‌گذارد. بسته به شرايط محلي و مكاني، توپوگرافي ممكن است مفيد يا زيان‌آور باشد.

3-4-‌ خصوصيات آلاينده‌ها
اهميت مسائل آلودگي هوا به نوع و اندازه آلاينده به جامد يا مايع يا گاز بودن آن بستگي دارد. همچنين بستگي به انرژي يا صدا يا گرما يا راديو اكتيويته يا تركيبي از اين عوامل دارد. واكنش بين آلاينده‌ها در اتمسفر بسته به خصوصيات آلاينده‌ها ممكن است مقدار آلاينده در اتمسفر را افزايش يا كاهش دهد.

4-4-‌ روش آزادسازي آلاينده‌ها
چگونگي ورود آلاينده‌ها و همچنين سرعت آزادسازي آلاينده‌ها به اتمسفر بر آلودگي هوا تأثير دارد. آلاينده‌ها ممكن است بطور متناوب يا پيوسته يا دوره‌اي آزاد شوند يا از يك منبع يا از چندين منبع يا از منابع نقطه‌اي و غير نقطه‌اي آزاد شوند. همچنين پراكندگي آلاينده‌ها به طريقه ورود آنها به اتمسفر بستگي دارد.

5- تقسيم‌بندي آلاينده‌‌ها
مؤسسه حفاظت از محيط زيست آمريكا EPA، شش آلاينده اصلي را به عنوان معيار انتخاب نموده و اينها را به دو دسته اوليه و ثانويه تقسيم كرده است. آلاينده‌هاي اوليه موادي هستند كه از منابع مستقيماً به هواي محيط وارد مي‌شوند و شامل پنج آلاينده منواكسيدكربن (CO)، دي‌اكسيدنيتروژن (NO2)، دي‌اكسيدگوگرد (SO2)، ذرات معلق با قطر كمتر از 10 ميكرون (PM-10) و سرب (pb) مي‌باشد. آلاينده‌هاي ثانويه به موادي اطلاق مي‌شود كه در اثر فعل و انفعالات موجود در هواي اطراف زمين بوجود مي‌آيد و در اين گروه مي‌توان از ازن (O3) نام برد.

1-5-‌ منواكسيدكربن (CO)
گازي است بي رنگ وبي بو ولي بسيار سمي. منبع اصلي توليد اين گاز اتومبيلها هستند . گاز منواكسيد كربن در هواي آزاد و به مقدار كم، زندگي بيماران قلبي و ريوي را به خطر مي اندازد و در افراد سالم باعث سردرد، سرگيجه، خستگي زياد و تحريك اعصاب مي شود. استنشاق اين گاز در محيط هاي در بسته و سقف دار باعث خفگي و مرگ مي شود.
منو اكسيد كربن 200 برابر سريعتر از اكسيژن با هموگلو بين خون تركيب شده و توبيد كربوكسي هموگلوبين مي كند. اين گاز نه تنها با اتصال به هموگلوبين مانع چسبيدن اكسيژن به آن مي شود، بلكه از آزاد شدن اكسيژن از اكسي هموگلو بين باقيمانده نيز جلو گيري مي كند .
به اين ترتيب نسوج بدن با كمبود اكسيژن روبرو شده و اعضاي حياتي بويژه قلب آسيب مي بيند، گذشته از اين منواكسيدكربن خود ، به طور مستقيم نيز به سلولهاي قلب آسيب رسانده و به روند تنگي عروق سرعت مي بخشد .

2-5-‌ ذرات معلق(10-PM)
ذرات معلق با قطر كمتر از 10 ميكرومتر بدليل راهيابي به سيستم تنفسي تحتاني به عنوان شاخص اصلي مواد معلق در هوا معرفي مي‌شوند. بر اساس مطالعات ذرات معلق در مقايسه با اكسيدهاي گوگرد و اكسيدهاي ازت براي سلامتي مخاطره آميزتر است و مقدار 10-PM در تشديد بيماريهاي قلبي _ ريوي ، كاهش مقاومت سيستم ايمني بدن در مقابل بيماريها، از بين رفتن بافت ريه، آسم كودكان، مرگ ومير زودرس و سرطان نقش عمده‌اي دارد.

3-5-‌ اكسيد هاي نيتروژن ((NOX
دي‌اكسيد‌نيتروژن كه بيشتر از ساير اكسيدهاي نيتروژن در هوا منتشر مي‌شود گازي است قهوه‌اي رنگ و بدبو كه به وسيله وسايل نقليه موتوري و كارخانجاتي كه از موتورهاي درون‌سوز استفاده مي‌كنند وارد هوا مي‌شود. اين گاز باعث تحريك چشمها و قسمتهاي عمقي ريه‌ها شده و موجب بروز خستگي مفرط و افزايش موارد بيماري مي‌گردد. علاوه بر اين به گياهان نيز صدمات زيادي وارد مي‌كند.

4-5-‌ اكسيدهاي گوگرد (SOX)
دي‌اكسيد گوگرد (SO2)كه بيشتر از ديگر اكسيدهاي گوگرد در هوا منتشر مي‌شود، گازي است بي‌رنگ و بدبو كه باعث تحريك مجاري تنفسي بخصوص حلق، بيني و حنجره شده و ايجاد برونشيت‌هاي مزمن، آسم و آمفيزم مي‌كند. منبع اصلي توليد اين گاز، احتراق گازوئيل و مازوت در منازل، كارخانجات و وسايل نقليه موتوري است.
دي‌اكسيد گوگرد وقتي با بخار آب موجود در هوا تركيب مي‌شود تبديل به اسيد شده و بارش آن بصورت باران اسيدي، باعث خوردگي فلزات، سنگ و پارچه مي‌شود. اين گاز نيز همچون دي‌اكسيد‌نيتروژن بر گياهان اثر گذاشته و باعث از بين رفتن آنها مي‌شود.

5-5-‌ ازن (O3)
ازن در اثر واكنش‌هاي فتوشيميايي توسط هيدروكربنهاي خروجي از اگزوز ماشينها و اكسيدهاي نيتروژن در اتمسفر بوجود مي‌آيد و به اين ترتيب جزء آلاينده‌ةاي ثانويه بشمار مي‌رود.
از جمله اثرات مضر اين آلاينده بر سلامتي انسان، سوزش چشم‌ و ريه‌ها مي‌باشد.آمارها نشان مي‌دهد كه حملات آسم در روزهاييكه غلظت بالايي از اين آلاينده مشاهده شده بطور مشخصي افزايش يافته است. ازن موجود در هوا آسيب‌هاي شديدي به كودكان، افراد سالخورده و افراد داراي ناراحتي تنفسي وارد مي‌كند. ازن همچنين موجب كاهش بازدهي محصولات كشاورزي و از بين رفتن جنگل‌ها و اكوسيستم گياهي مي‌شود.

6-5-‌ هيدروكربن‌هاي فرار (VOCs)
برخي از بخارات هيدروكربن‌ها در اتمسفر نقش بالقوه‌اي در تخريب سلامتي انسانها دارند. بنزن بعنوان يكي از مهمترين هيدروكربن‌هاي فرار با وجوديكه بعلت حلاليت بالا نقش عمده‌اي در صنعت بعهده دارد ولي استنشاق آن موجب جلوگيري از تشكيل گلبول قرمز در مغز استخوان مي‌شود. منبع اصلي توليد بنزن، بنزين مورد استفاده در خودروهاست. در مواردي چند، سرطان خون (لوسمي) در افراديكه بعلت مسايل شغلي براي طولاني مدت در معرض بخارات بنزن بوده‌اند، گزارش شده است.

6-‌ شاخص استاندارد آلودگي (PSI)
كميت (Pollutant Standard Index) PSI استانداردي است كه براي گزارش روزانه كيفيت هوا مورد استفاده قرار مي‌گيرد و معمولاً از پنج آلاينده منواكسيدكربن، ازن، دي‌‌اكسيدنيتروژن، دي‌اكسيد گوگرد و ذرات معلق استفاده مي‌گردد. با توجه به غلظت آلاينده‌‌ها و استانداردهاي بهداشتي سازمان حفاظت محيط زيست امريكا EPA، غلظت آلاينده‌ها به يك مقياس عددي بين صفر تا پانصد PSI تبديل مي‌گردد.
PSI از اين نظر كه غلظت آلاينده‌ها را بر اساس يك مقياس واحد مي‌سنجد، ارجحيت دارد.
7-‌ اثرات زيست محيطي آلودگي هوا

1-7-‌ ‌بيماريهاي ناشي از آلودگي هوا:
1-1-7-‌ آمفيزم
اين بيماري در نتيجه انقباض لوله‌هاي بونشيال وتخريب كيسه‌هاي هوايي توسط آلاينده‌ها به وجود مي‌آيد و باعث كوتاهي نفس در فرد بيمار مي‌شود.

2-1-7-‌ برونشيت مزمن
از مشخصات اين بيماري‌ سرفه‌هاي پي در پي و جريان خلط مستمر در شخص مبتلا است. مواد آلوده كننده باعث تخريب مژك‌هاي مجاري تنفسي‌- كه مواد محرك را از ريه خارج مي كنند – شده و در نتيجه سرفه تنها راهي خواهد بود كه ذرات از ريه بيرون رانده شوند. در صورتي كه برونشيت مزمن درمان نشود، منجر به مرگ بيمار خواهد شد.

3-1-7-‌ حساسيت
مواد آلاينده مي‌تواند باعث عكس‌العمل‌هاي آلرژيكي مختلف از جمله آبريزش بيني، تنگي نفس، خارش پوست، اشك چشم و عسطه‌هاي پي در پي شوند.

4-1-7-‌ آسم
عبارت است از مقاومت مجراي تنفسي در مقابل عبور هوا، دريك حمله آسمي، مجاري تنفسي باريك شده و عبور هواي تنفسي به حداقل مي‌رسد و در نتيجه بيمار دچار تنگي نفس مي‌شود.
مي‌تواند موجب انفاركتوس يا التهاي قلب گردد كه عمدتاً به صورت سينه درد، طپش قلب، تنگي نفس و اختلال در سيستم قلب تظاهر مي‌كند.

5-1-7-‌ سرطان ريه، معده و بيماريهاي قلبي
هر چندكه اين بيماريها مستقيماً و منحصراً مربوط به آلودگي هوا نيست، اما آلودگي هوا يكي از عوامل مهم به وجود آورنده و تشديد كننده آنها به حساب مي‌آيد.

2-7-‌ اثر آلودگي هوا بر گياهان
آلودگي هوا در متابوليسم (سوخت و ساز) گياهان نيز تأثير سوء داشته و ضمن ضعيف كردن گياه، موجب پديد آمدن امراض و آفات مختلف در آنها مي‌شود. اين مسئله بخصوص با گسترش روزافزون شهرها و تبديل مناطق روستايي و كشاورزي به مناطق صنعتي، فزوني مي‌يابد. به طور كلي اثر ناشي از آلودگي هوا بر گياه مي‌تواند به صورت ظاهر شدن لكه‌هاي خشكيده در برگ، از دست دادن رنگ، كاهش رشد گياه، كاهش محصول و حتي از بين رفتن گياه جلوه‌گر شود.
توجه به نقش مهم گياهان در پاكيزگي هوا سبب شده تا اقداماتي جدي در حفظ و نگهداري و افزايش فضاهاي سبز صورت گيرد. با اين همه آلودگي هوا براي گياهان خطري جدي محسوب شده و فضاهاي سبز را تهديد به نابودي مي‌كند. بنابراين دادن آگاهي به مردم و انجام اقدامات جدي و سريع براي جلوگيري از تخريب بيش از پيش جنگلها و منابع طبيعي و ايجاد فضاهاي سبز امر حياتي است.

3-7- اثرات جوي
1-3-7-‌ وارونگي جوي
معمولاً در لايه پايين جو، درجه حرارت هوا با افزايش ارتفاع كاهش مي‌يابد، بنابراين طبيعي است كه يك حركت صعودي هوا به وجود مي‌آيد و آلودگي‌ها را با خود به طبقات بالاي جو برده و از محل تنفس دور مي‌سازد. اما در بعضي شرايط جغرافيايي خاص – مانند احاطه شدن يك شهر به وسيله كوهها – يك لايه هواي گرم، همچون سقف شيشه‌اي كه بالاي شهر را پوشانده باشد، هواي سرد پايين را محبوس مي‌كند و مانع از بالا رفتن ودور شدن آلودگي ازسطح شهر مي‌شود. در اين حالت جريان هوا بر عكس شده و باعث پايداري بيشتر هوا و تراكم گازهاي آلاينده تا حد بسيار خطرناك مي‌شود كه به اين حالت وارونگي جوي اطلاق مي‌شود. متأسفانه تهران بيش از دو سوم روزهاي سال (حدود 250 روز) با پديده وارونگي جوي روبرو است. اين حالت بيشتر در پاييز و زمستان روي مي‌دهد.

2-3-7-‌ اثر گلخانه‌اي (Green House Effect)
فعاليت و تحركت جو زمين نتيجه جريان مداوم انرژي از خورشيد به زمين و از زمين به فضاست. حدود 3 درصداز انرژي خورشيد، دوباره به فضا منعكس مي‌شود و قسمتي از اين انرژي منعكس شده، به وسيله گازهاي معروف به گازهاي گلخانه‌اي - شامل دي‌اكسيدكربن، متان و اكسيد نيترو و غيره – دوباره به سطح زمين باز تابانيده مي‌شود. اين پديده كه به اثر گلخانه‌اي معروف است، خود باعث افزايش درجه حرارت در مناطق آلوده مي‌شود. در هواي محبوس، ميزان آلودگي نيز بيش از پيش افزايش يافته و به دنبال آن خطرات ناشي از آلودگي نيز تا ميزان قابل توجهي بالا رفته و شهرنشينان را به طور جدي تهديد مي‌كند. بديهي است در صورت كاستن از گازهاي گلخانه‌اي با از بين بردن و يا محدود كردن منابع توليد كننده آن مي‌توان از بروز اثر گلخانه‌اي و خطرات ناشي از آن جلوگيري كرد.

3-3-7- بارش اسيدي
بارش اسيدي ، به باراني اطلاق مي "ردد كه نسبت به باران معمولي اسيدي‌تر است (6 ر 5 PH) معمولاً خصوصيات اسيدي آب توسط PH اندازه‌گيري مي‌شود كه گسترة طبيعي آن بين 5 ر 6 تا 5ر8 قرار دارد. اگر PH باران كمتر از 6 باشد، به عنوان بارش اسيدي منظور مي‌شود. ماهيت اسيدي شديد آب به علت آلودگي وسيع هوا ناشي از صنعتي شدن است. از اين رو به منظور اجتناب از بارش اسيدي، برنامه‌ريزي مناسب ضرورت دارد.
ضمن اينكه محل قرار گرفتن صنايع در يك منطقه يا يك كشور نيز نياز به بررسيهاي دقيق و حساب شده دارد.
به دليل فقدان برنامه‌ريزي و پيش‌بيني وضع هوا پيرامون، بارش اسيدي، اكنون چندين كشور توسعه يافته با مشكلات بارش اسيدي مواجه هستند. درياچه‌ها و جنگلها در مناطق حاصلخيز (پرباران) اروپا، كانادا، آمريكا و جنگلهاي آلمان غربي تحت تأثير عوارض سوء بارش اسيدي قرار دارند. در هند نيز بارش اسيدي در بمبئي گزارش شده است.
اكسيدهاي گوگرد، نيتروژن و هيدروكربنها پارامترهاي اصلي كمك كننده به بارش اسيدي هستند. مقادير عظيمي اكسيدهاي گوگرد و نيتروژن از دودكش‌هاي واحدهاي صنعتي و نيز از اگزوز اتومبيلها به اتمسفر وارد مي‌شوند. سوزاندن سوختهاي فسيلي براي تلويد انرژي عامل اصلي (60-70 درصد) ورود اكسيدهاي گوگرد به اتمسفر است. ذوب سنگهاي معدن گوگرد بويژه سرب، روي و مس نيز عامل افزايش در مقدار اكسيدهاي گوگرد اتمسفر به شمار مي‌رود. عوامل اصلي اكسيدهاي نيتروژن، آلاينده‌هاي خروجي از اگزوز اتومبيلها، نيروگاه‌ها و واحدهاي ذوب كننده هستند. زمانيكه اين آلاينده‌ها در حضور رطوبت واكنش مي‌دهند. آلاينده‌هاي ثانويه را تشكيل مي‌‌دهند. اغلب آلاينده‌هاي ثانويه حاصل از واكنش‌هاي فتوشيميايي از امواج خورشيدي انرژي مورد نياز خود را بدست مي‌آورند. بارش اسيدي موجب اثرات زير مي‌باشد:

الف: بارش اسيدي باعث كاهش PH آب رودخانه‌ و درياچه‌ها مي‌شود كه اين امر نيز نابودي موجودات آبزي (ماهي و غيره) را در پي دارد و منجر به كاهش رشد پلانكتونها و تكثير ما‌هي‌ها مي‌شود. تغيير در PH مانع از بيرون آمدن ماهي‌ها از تخم مي‌شود. جلبكهاي سبز وچندين نوع باكتري كه براي ادامة حيات مودات آبزي ضروري هستند، در محيط اسيدي قادر به ادامه بقاء ‌و حيات نيستند.
ب: بارش اسيدي براي جنگلها و مراتع مضر هستند. بارش اسيدي به برگهاي درختان صدمه زده و فرسايش سطح برگ را تسريع مي‌كنند. رشد برگها به علت اسيديته بالا كاهش مي‌يابد. زمانيكه رشد برگها تحت تأثير بارش اسيدي قرار مي‌گيرد، نابودي گياهان سبز نيز حاصل مي‌شود.
ج: اسيديته بر روي خاك تأثير مي‌گذارد. يك عنصر مغذي براي گياه نظير پتاسيم به تدريج از خاك شسته و خارج مي‌شود. تحت شرايط اسيدي، فلزات سمي براي گياه در خاك انباشته مي‌شوند.
د: همچنين بارش اسيدي فعاليت ميكروبهايي را كه مواد آلي موجود در خاك را به عناصر مغذي مورد نياز گياه تبديل مي‌كنند، مختل مي‌نمايند. زماني كه جمعيت ميكروبي كاهش پيدا مي‌كند، ميكروبها آنچنان قادر به تحمل محيط اسيدي خاك به علت بارش اسيدي نيستند.

    گرم شدن زمين يعني چه؟     نیما حاجیان/دبیرستان ملاصدرایک کلاس 06

مي‌دانيم كه كره زمين به طور طبيعي در اثر تابش خورشيد گرم مي‌شود، اما اينجا منظور ما از گرم شدن زمين، پديده ديگري است.اين پديده نسبتا جديد عبارت است از تغيير دماي زمين در اثر فعاليتهاي بشري كه با تغييرات طبيعي آن فرق دارد. در طول 100 سال گذشته، كره زمين به طور غيرطبيعي 4/0 درجه سانتيگراد گرمتر شده كه اين موضوع دانشمندان را نگران كرده‌است. آنها حدس مي‌زنند فعاليت‌هاي صنعتي در ايجاد اين مشكل بسيار موثر است و به گرم شدن كره زمين كمك مي‌كند.

منظور از«گرم شدن زمين» افزايش ميانگين دماي زمين است. «تغيير آب و هوا» در اثر اين افزايش دما به وجود مي‌آيد. گرم شدن زمين موجب تغيير الگوي بارش، افزايش سطح آب درياهاي آزاد و كاهش سطح آب درياچه‌ها و تاثيرات وسيع بر گياهان، حيات وحش و انسانها مي‌شود.

اثر گلخانه اي چيست؟ گازهاي گلخانه اي چه گازهايي هستند؟

به مجموعه‌اي از گازها كه مقداري از انرژي خورشيد را در جو زمين نگه مي‌دارندو باعث گرم شدن جو مي‌شوند‍‍، گازهاي گلخانه‌اي مي‌گويند. بخار آب(H2O)، دي اكسيدنيتروژن (NO2)، دي اكسيدكربن (CO2) و متان (CH4) گازهاي گلخانه‌اي اصلي هستند. اگر اين گازها در جو نبودند، انرژي گرمايي خورشيد مجددا به فضا بر مي‌گشت و به اين ترتيب هواي زمين 33 درجه سانتيگراد سردتر از الان مي‌شد. اثر گلخانه‌اي به افزايش دماي كره زمين در اثر وجود گازهاي گلخانه‌اي در جو زمين گفته مي‌شود.

آيا مي دانيد چرا به اين گازها، گازها‌ي‌ گلخانه‌اي مي‌گوييم؟

آيا شما تا حالا يك گلخانه ديده ايد؟

گلخانه يك اتاق شيشه‌اي است كه نور خورشيد از شيشه‌هاي آن به داخل مي‌تابد و هواي گلخانه را گرم مي‌كند. اما شيشه‌هاي گلخانه اجازه نمي‌دهند كه اين هواي گرم از گلخانه خارج‌شود. جو يا هوايي كه در اطراف ماست، شبيه يك گلخانه است. گازهاي گلخانه‌اي در جو درست مثل شيشه‌هاي گلخانه عمل مي‌كنند. نور خورشيد پس از عبور از لايه‌هاي گازهاي گلخانه‌اي وارد جو زمين مي‌شود. زماني كه نور خورشيد به سطح زمين مي‌رسد، مقداري از انرژي گرمايي آن توسط خاك، آب و ساير موجودات جذب مي‌شود. مقداري هم در جو زمين مي‌ماند و باقيمانده آن به فضا برمي‌گردد. اگر مقدار گازهاي گلخانه‌اي در جو از حد طبيعي آن بالاتر باشد، انرژي كمتري به فضا برمي‌گردد، در نتيجه جو زمين گرم تر مي‌شود و به دنبال آن دماي كره زمين بالا مي‌رود.

اثر گلخانه‌اي، كره زمين را به اندازه‌اي گرم نگه مي دارد كه ما انسان ها بتوانيم بر روي آن زندگي كنيم. اما اگر اثر گلخانه اي شدت يابد، ممكن است دماي زمين به قدري زياد شود كه ما و بقيه گياهان و جانوران نتوانيم گرماي آن را تحمل كنيم.

تغيير آب و هوا يعني چه و اثرات آن چيست؟

اصلا «هوا» و «آب و هوا» با هم چه فرقي دارند؟

هر وقت آسمان صاف باشد و گرماي ملايمي به ما برسد و باد به شدت نوزد، مي گوييم هوا خوب است. هر وقت آسمان گرفته باشد، باد تند بوزد يا برف و باران ببارد و ما را دچار زحمت كند، مي گوييم هوا بد است. معمولا اخبار هواشناسي ما را از چگونگي وضع هوا آگاه مي‌سازد.

هواي برخي مناطق كره زمين معتدل است، يعني باران به اندازه كافي مي بارد و هوا زياد گرم يا سرد نمي‌شود. هواي بعضي جاها سرد است يعني برف مي‌بارد و دماي هوا سرد مي‌شود. جاهايي هم هست كه بسيار گرم و خشك است. هر كدام از اين جاها يك نوع آب و هوا دارد.

براي تعيين آب و هواي هر منطقه، تغييرات دماي هوا و مقدار باران و برف را در طول سال اندازه گيري

امیرمجمدجانعلی زاده

دبیر آقای سلامی

دبیرستان شهید نصیری

کلاس05

لایهٔ اُزون^[۱]یا اُزون‌سپهر^[۲]لایه‌ای به ضخامت ۳۰۰دابسون (۳میلی‌متر) در لایهٔاستراتوسفر جو زمین است با غلظتبالایی از مولکول ازون (O_۳)، که در سال ۱۹۱۳ توسط دو فیزیک‌دانفرانسوی به نام‌های شارل فابریو هانری بویسونکشف شد.^[۳] این لایه با جذب ۹۹٫۹–۹۵ درصد پرتو فرابنفش خورشید، موجب ادامهٔ زندگی بر روی کرهٔ زمین می‌شود. لایه اُزون پرتوهای پرانرژی فرابنفش را جذب کرده و آن‌ها را به شکل پرتوهای فروسرخدر می‌آورند و به سطح زمین می‌فرستند.

در اوایل سال ۱۹۳۰، ترکیباتی به نام کلروفلوئوروکربنها (سی‌اف‌سی‌ها) در ایالات متحده آمریکااختراع‌شد و در صنعت و خانه مورد استفاده قرار گرفت. این ترکیبات به استراتوسفر راه یافتند و عناصر کلرو برمموجود در آن‌ها طی واکنش‌های شیمیاییموجب تخریب تدریجی لایهٔ اُزون شدند. به ویژه، لایهٔ اُزون بر فراز قطب جنوببه شدت کاهش یافته‌است.

چرخهٔ ازون-اکسیژنبیان می‌کند که پرتوهای فرابنفش به مولکول اکسیژنبرخورد کرده و پیوند میان مولکول‌های اکسیژن را می‌شکند. اتم‌های حاصل با مولکول اکسیژن دیگری واکنش داده و مولکول ازون را تشکیل می‌دهند. سطح ازون با تغییر فصل‌ها، وزش باد و تغییرات خورشید نیز تغییر می‌یابد. ۱۰ درصد مولکول‌های ازون هواکره در لایهٔتروپوسفرقراردارند و بر خلاف ازون موجود در استراتوسفر، آلایندهبه شمار می‌آیند و آسیب‌هایی به بافت‌های زیستیانسان و دیگر جانوران می‌رسانند.

منبع ازون

ازونبا فرمول شیمیایی O_۳، یک مولکولنسبتاً ناپایدار است که از سه اتم اکسیژن با نماد شیمیایی O تشکیل شده‌است. لایهٔ اُزون از تجمع این مولکول‌ها پدید آمده‌است. اگرچه این لایه بخش کوچکی از هواکرهٔ زمین را در بر می‌گیرد، اما بسیار مهم است و سبب ادامهٔ زندگی بر روی زمین می‌شود.^[۴] این مولکول از واکنشمیان مولکول اکسیژن با فرمول شیمیایی O_۲و نور خورشید به وجود می‌آید. این مؤثرترین فرآیندیاست که در لایهٔاستراتوسفردر ارتفاع ۵۰–۱۵ کیلومتری بالاتر از سطح زمین رخ می‌دهد.^[۵]

لایهٔ اُزون یا اوزونوسفر، منطقه‌ای از لایهٔ استراتوسفر در هواکرهاست که غلظتنسبتاً بالایی از آن، در ارتفاع ۴۸–۱۹ کیلومتری (۳۰–۱۲ مایلی) بالاتر از سطح زمین واقع شده‌است.^[۶] حدود ۹۰% ازون میان ۱۷–۱۰ کیلومتر (۱۰–۶ مایل) بالاتر از سطح زمین قرارگرفته و تا ۵۰ کیلومتر (۳۰ مایل) گسترش می‌یابد. مولکول‌های ازونی که در این بخش از هواکره قراردارند، لایهٔ اُزون را تشکیل می‌دهند. بقیهٔ مولکول‌های ازون نیز در لایهٔ تروپوسفر از هواکره قراردارند.^[۷]

واحد اندازه‌گیری غلظت ازون، دابسوناست.^[۸] یک واحد دابسون برابر با تعداد مولکول‌های موردنیاز برای ایجاد یک لایهٔ اُزون خالص به ضخامت ۰٫۰۱ میلی‌متر در دمای صفر درجهٔسلسیوسو با فشار یک اتمسفراست. ضخامت متوسط لایهٔ اُزون حدود ۳۰۰ دابسون است و ۳ میلی‌متر (۸٫۱ اینچ) ضخامت دارد.^[۹][۱۰]

ازون و پرتو فرابنفش

پرتوی فرابنفش تولید شده توسط تابش خورشید در صورت رسیدن به سطح زمین می‌تواند موجب سرطان پوست، آب‌مرواریدچشم، آسیب‌رساندن به سیستم ایمنی بدن و تأثیر منفی بر رشد گیاهان شود.^[۱۱] طول موج فرابنفش ۴۰۰–۲۸۰نانومتر (یک میلیاردم متر) است.^[۱۲] مولکول‌های ازون و اکسیژن که در استراتوسفر قراردارند، پرتوهای فرابنفش خورشید را جذب می‌کنند و مانند یک سپر مانع از ورود این پرتوها به سطح زمین می‌شوند. ازون و اکسیژن می‌تواند ۹۹٫۹–۹۵% پرتوهای فرابنفش به ویژه فرابنفش نوع C و B که پرانرژی‌ترین پرتوهای فرابنفش هستند و موجب آسیب زیست‌شناسیمی‌شوند را جذب‌کند. نقش نگهبانی ازون به قدری حیاتی است که دانشمندان می‌گویند زندگی بر روی زمین بدون لایه

امیرمحمد جانعلی زاده

دبیر آقای سلامی

کلاس05

مدرسه شهید نصیری

تحقیقات نشان می‌دهند بین افزایش میزان گازهای گلخانه‌ایموجود در جوبا گرم شدن کره زمینارتباط مستقیمی وجود دارد.

زمین مقداری از انرژی خورشیدرا جذب می‌کند و باقی آن را بازمی‌تاباند. در طی این فرآیند طول موج نور تغییر پیدا می‌کند. بعضی از گازهای موجود در جو زمین، این تابش خروجی را جذب می‌کنند. این تابش عمدتاً در محدودهٔ فروسرخاست. مولکول گازهای گلخانه‌ای، بسیار بیشتر از سایر گازها نور فروسرخ را جذب می‌کند. جذب انرژیتوسط مولکول‌های گاز سبب جنبش مولکولو افزایش انرژی آن می‌شود. وقتی این اتفاق در مقیاس بزرگ رخ دهد، مانند این است که زمین را با یک پتو پوشانده‌ایم. دمای کل نواحی زمین افزایش می‌یابد. این پدیده اثر گلخانه‌ای نامیده می‌شود. ^[۱]

گازهای گل‌خانه‌ای (به انگلیسی: گاز گلخانه‌ای) گازهایی هستند که باعث اثر گلخانه‌ای در جو می‌شوند.

این گازها می‌توانند تا مدت زیادی حرارت را در خود نگه دارند، و امروزه اضافه شدن بیش از حد گازهای گلخانه‌ای به جو زمین، باعث افزایش دمای زمین شده‌است. از مهم‌ترین این گازها می‌توان از بخار آبو دی‌اکسیدکربننام برد. از دیگر گازهای گلخانه‌ای می‌توان متانرا نام برد که دراثر خوردن چوب توسط موریانه تولید می‌شود.

گازهای گلخانه‌ای عبارت‌اند از ترکیبات گازی که در «اثر گلخانه‌ای» نقش دارند. عمده‌ترین گازهای طبیعی از این دسته عبارت‌اند از: بخار آب (۶۰درصد)، دی اکسید کربن (۲۶ درصد) و ازن. دیگر گازها که اهمیت کمتری دارند عبارت‌اند از: متان، اکسید نیتروژن، سولفید هگزافلوراید، هالوکربنها مثل فرئون و دیگر CFCها.

ترکیبات گازی عمده اتمسفری یعنی اکسیژن و نیتروژن (N_۲and O_۲) جزء گازهای گلخانه‌ای محسوب نمی‌شوند به این دلیل که گازهای دو ملکولی همسان مثل: N_۲, O_۲, H_۲و غیره نقشی در جذب اشعه فروسرخ ندارند.

فعالیتهای صنعتی و کشاورزی انسان‌ها در افزایش این گازها نقش دارند. بیشترین اثر فعالیتهای انسانی بر افزایش گاز دی اکسید کربن است. موارد زیر نمونه‌ای از نقش انسان در افزایش این گازها می‌باشند:

• سوخت‌های فسیلی و جنگل زدایی – افزایش دی‌اکسیدکربن.

• چرای دامها و کشت‌های غرقابی مثل برنج - افزایش غلظت متان.

• استفاده از CFCs در یخچال و فریزر و مبردها و ... .

علت

خورشید می‌تابد و زمین را گرم می‌کند. بخشی از نور هنگام ورود به جو منعکس می‌شود و باقی آن وارد اتمسفر شده و به زمین می‌رسد و آن را گرم می‌کند. زمین که گرم شده، شروع به تابش می‌کند. این انرژی در سالهای اخیر بیشتر شده و زمین در حال گرم شدن است. متان و CFC انرژی بیشتری را به دام می‌اندازند، اما دی اکسیدکربن مهم‌ترین بخش گازهای گلخانه‌ای است، زیرا حجم بیشتری از آن در اتمسفر وجود دارد.احتراق سوخت‌های فسیلی ( زغال سنگ، نفت و گاز ) دلیل اصلی ازدیاد بیش از حد دی اکسیدکربن است. اما برخی دیگر از دانشمندان با این نظر مخالفند. آنها می‌گویند که مطالعات انجام شده عموماً بر پایه مدلسازی‌های کامپیوتری است و آب و هوای زمین بسیار پیچیده تر از آن است که بتوان رفتار آن را پیش بینی کرد. اما مطالعاتی که در سال ۲۰۰۱، توسط تیمی از محققان انگلیسی انجام شد، نشان می‌دهد که طبق اطلاعات ماهواره‌ای ۳۰ سال گذشته، تشعشعی که از زمین به فضا فرستاده می‌شود، کاهش یافته‌است. این یعنی اثر گلخانه‌ای همگام با تولید بیشتر گازهای گلخانه‌ای، افزایش پیدا کرده‌است.

پروتکل کیوتو

این معاهده با هدف موظف ساختن کشورهای جهان به کاهش اثرات گازهای گلخانه‌ای و تبعات منفی گرم شدن زمین، میان کشورهای جهان به امضا رسید. معاهده در محل کیوتوی ژاپن و در دسامبر ۱۹۹۷ تنظیم شد و از مارس ۱۹۹۸ جهت امضاء کشورهای مختلف ارائه شد و در ۱۵ مارس ۱۹۹۹ نهائی شد. در این معاهده مشخص شده که تا چه سال و تا چند درصد از گازهای گلخانه‌ای کاسته شود. و گازهای مورد نظر عبارت‌اند از: دی اکسید کربن، متان، اکسید نیتروژن، سولفورهگزافلوراید، HFC‌ها و PFCها. همچنین کشورهای ثروتمند ضمن متعهد شدن به اجرای مفاد این عهدنامه موظف به کمک به دیگر کشورها در این زمینه شدند.

سازو کارهای انعطا ف پذیر پروتکل کیوتو

پروتکل کیوتو به منظور کاهش انتشار و تسهیل انجام تعهدات کشورهای توسع هیافته، سازوکا رهای انعطا فپذیری تحت عنوان سازوکا رهای مبتنی بر بازار در ماده ۱۲ و سایر مواد تنظیم کرده ا ست. بر اساس پروتکل کیوتو، اعضای متعهد (کشورهای توسع هیافته) م یتوانند با اجرای پروژ هها در سایر کشورها، سیاس تهای کاهش انتشار را از لحاظ اقتصادی توجی هپذیر کنند. بدین منظور پروتکل کیوتو برای ایجاد ساختار مبتنی بر بازار، سازوکا رهای زیر را در نظر گرفتها ست:

(CDM) - سازوکار توسعه پاک (JI) -ا جرای مشترک (ET) - تجارت ا نتشار

سازوکار توسعه پاک: این سازوکار شامل پروژ ههایی است که کشورهای توسعه یافته برای تحقق تعهدات خود در کاهش انتشار گازهای گلخان‌های و همچنین کمک به توسعه پایدار در کشورهای در حال توسعه اجرا کرده و به ازای کاهش انتشار حاصل از این پروژ هها، گواهی کاهش انتشار (CER)دریافت میکنند.

اجرای مشترک: پروژ ههایی هستند که با توجه به تجارب تکنولوژیکی کشورها، به منظور اجرای تعهد یا اخذ گواهی، ا ز سویب رخی کشورهای صنعتی در سایر کشورهای توسع هیافته به خصوص کشورهای با اقتصاد در حال گذار (اروپای شرقی)ا جرا م یشوند.

تجارت انتشار: با توجه به‌ای نکه کشورهای صنعتی عضو پروتکل کیوتو هر یک تعهدی مستقل دارند، اگر کشوری نتواند سهم تعهدات خود را در کاهش انتشار برآورده کند، م یتواند از کشورهای صنعتی دیگر که بیش از سهم تعهد خود کاهش انتشار داشت هاند مجوز انتشار خریداری کند.

در ماه نوامبر سال ۲۰۱۱، سازمان جهانی هواشناسیاعلام کرد که میزان گازهای گلخانه‌ای در جو به میزان بی‌سابقه‌ای افزایش یافته است.^[۲]

نویسنده : محمود شیرینی                    کلاس05

LSD یک ماده تو هم زا

LSD یکی از قویترین داروهای توهم زای شناخته شده است که در سال ۱۹۳۸ بوسیله یک شیمیدان سوییسی به نام آلبرت هوفمن ساخته شد که به توسعه و گسترش داروها از ترکیباتی که در ارگات (یک قارچ که به گندم سیاه حمله می کند) موجود بودند علاقمند بود . با اینکه LSD بطور خالص سنتز می شود ، نشانه هایی از فعالیت بیولوژیکی اش می تواند با دنبال کردن تاریخچه قارچی که از آن مشتق شده است فهمیده شود .

نویسنده : محمود شیرینی                    کلاس05

آمین آروماتیک چیست؟

نویسنده : محمود شیرینی                    کلاس05

آب سنگین

آب سنگین (D۲O) نوع خاصی از مولکولهای آب است که در آن ایزوتوپهای هیدروژن حضور دارند. این نوع از آب کلید اصلی تهیه پلوتونیوم از اورانیوم طبیعی است و به همین دلیل تولید و تجارت آن تحت نظر قوانین بین المللی صورت گرفته و بشدت کنترل می شود.

«هارولد یوری» ،( ۱۸۹۳-۱۹۸۱)شیمیدان و از پیشتازان فعالیت روی ایزوتوپها که در سال ۱۹۳۴جایزه نوبل در شیمی گرفت،در سال ۱۹۳۱ میلادی «ایزوتوپ هیدروژن سنگین»را که بعدها به منظور افزایش غلظت آب مورد استفاده قرار گرفت، کشف کرد.
همچنین در سال «۱۹۳۳گیلبرت نیوتن لوئیس» شیمیدان و فیزیکدان مشهور آمریکایی و استاد هارولد یوری،توانست برای اولین بار نمونه آب سنگین خالص را بوسیله عمل الکترولیز بوجود آورد.
اولین کاربرد علمی از آب سنگین در سال در سال ۱۹۳۴توسط دو بیولوژیست بنامهای هوسی و هافر صورت گرفت. آنها از آب سنگین برای آزمایش ردیابی بیولوژیکی، به منظور تخمین میزان بازدهی آب در بدن انسان، استفاده قرار دادند.

نویسنده : فربد عرفانی                          کلاس01

اتر چیست ؟

نام‌گذاری اترها

برای نامیدن اترها ، معمولا دو گروه متصل به اکسیژن را نام می‌بریم و به دنبال آن ، واژه اتر را می‌آوریم. اگر دو گروه یکسان باشند، گفته می‌شود اتر متقارن است ( مانند دی اتیل اتر ، دی ایزوپروپیل اتر ). اگر دو گروه متفاوت باشند، اتر ، نامتقارن است مانند ترسیوبوتیل متیل اتر.

نویسنده : فربد عرفانی                          کلاس01

آمین آلیفاتیک

مقدمه

آمینها ، دسته وسیعی از مواد آلی نیتروژندار را تشکیل می‌دهند که در آنها ، اتم نیتروژن به یک یا دو یا سه گروه آلکیل و یا آریل متصل می‌باشد. آمینها بسته به تعداد گروههای موجود ، بعنوان نوع اول ، دوم و سوم تقسیم‌بندی می‌شوند. در این بخش ، آمینهای آلیفاتیک مورد مطالعه و بررسی قرار می‌گیرند.

نامگذاری آمینها

برای نامگذاری آمینها ، روشهای متعددی مورد استفاده قرار می‌گیرند. ساده‌ترین و مرسوم‌ترین آنها ، روش استفاده از کلمه آلکیل آمین یا آریل آمین می‌باشد. مانند:

• C6H11-NH2: سیکلو هگزیل آمین
• PhCH2)2NH): دی بنزیل آمین
• CH3-NH2: متیل آمین

برای نامگذاری آمینهای نوع اول ، از آمینو آلکان نیز استفاده می‌شود، مانند:

• C5H9NH2: آمینو سیکلو پنتان
• C2H5-NH2: آمینو اتان

برخی از آمینهای حلقه‌ای نام خاصی دارند و معمولا از این اسامی برای معرفی آنها استفاده می شود. آمینهای حلقه‌ای با نام azacycloalkane نیز مشخص می‌شوند.
خواص آمینهای آلیفاتیک
تعدادی از آمینهای آلیفاتیک مانند 1 ,4- دی‌آمینو بوتان (Putrescine) و 1 ,5- دی‌آمینو پنتان (Codaverine) سمّی هستند و از فاسد شدن گوشت و ماهی ایجاد می‌شوند. برخی دیگر مانند 2- متیل آزیریدین ، سرطانزا تشخیص داده شده‌اند.
با وجود این ، بسیاری از آمینها و مشتقات آنها ، دارای اثرات زیستی می‌باشند. از آن جمله پیپرازین (ضد انگل) ، هیستامین (تنگ کننده رگها) و نواکائین (بیهوش کننده) را می‌توان نام برد.
خواص فیزیکی و خصلت اسیدی و بازی آمینهای آلیفاتیک
آمینهای نوع اول ، دوم و سوم می‌توانند بعنوان دهنده و یا پذیرنده پیوند هیدروژنی عمل نمایند. ولی پیوند هیدروژنی آنها ضعیفتر از الکلها و آب می‌باشد و به همین علت ، آمینها نقطه ذوب و جوش پایینتری نسبت به الکلهای هم‌کربن دارند. مثلا نقطه جوش متیل آمین ، 6- درجه و متانول ، 64 درجه سانتی‌گراد می‌باشد. آمینهای کوچک با هر نسبتی در آب حل می‌شوند.

آمینها در مقایسه با الکل ، اسیدهای ضعیفتری می‌باشند، ولی با وجود این می‌توان به کمک بازهای قوی عمل پروتون‌گیری از آمینها انجام داد. خاصیت بازی آمینها قابل ملاحظه می‌باشد و قدرت بازی آنها بوسیله استخلاف کنترل می‌شوند. لازم به یادآوری است که آلکیل آمینها درمقایسه با آریل آمینها قدرت بازی بیشتری از خود نشان می‌دهند.

روشهای تهیه آمینهای آلیفاتیک

• از واکنش آمونیاک یا آمینهای نوع اول و دوم با هالیدهای آلکیل ، می‌توان آمینها را تهیه نمود. از فعل و انفعال آمونیاک با هالیدهای آلکیل ، ابتدا منوآلکیل آمین تولید می‌شود. برای جلوگیری از ادامه واکنش ، لازم است که غلظت هالید آلکیل کم انتخاب شود. معمولا نوع محصول واکنش به مدت زمان انجان واکنش ، طبیعت ، غلظت هالید آلکیل ، نوع هالوژن و نوع کربنی که هالوژن روی آن قرار گرفته است، بستگی دارد. با کلریدها ، واکنش قابل کنترل‌تر می‌باشد و در صورت استفاده از یدید آلکیل ، آمونیوم چهارتایی تشکیل می‌شود. اگر غلظت CH3I کم باشد، می‌توان آمینهای نوع دوم یا سوم را سنتز نمود.
• می‌توان با انجام واکنش آمیدور سدیم با یدیدهای آلکیل نوع اول در دمای پایین ، آمین نوع اول را بدست آورد. هالیدهای آلکیل نوع دوم و سوم به واکنش حذفی منجر می‌شوند و لذا برای تهیه آمین مربوطه مناسب نمی‌باشند.
واکنشهای شیمیایی آمینهای آلیفاتیک
آمونیاک و آمینهای آلیفاتیک در نقش بازهای قوی ، هسته خواه قوی و همچنین بعنوان اسید ضعیف در واکنشهای گوناگون شرکت می‌کنند. ساده‌ترین واکنش آمینها ، پروتون‌دار شدن آنهاست که به نمک مربوطه منجر می‌شود. به همین علت ، معمولا از آمینها جهت جذب اسیدهای آزاد شده در فعل و انفعالات شیمیایی استفاده می‌شود.

نویسنده : فربد عرفانی                          کلاس01

اتیلن

اتیلن ، ساده ترین هیدروکربن غیر اشباع بوده و اولین عضو از گروه آلکنها می‌باشد. فرمول شیمیایی آن C2H4 بوده ، بین دو اتم کربن پیوند دوگانه وجود دارد. به دلیل وجود این پیوند دوگانه ، اتیلن ایزومر صورت‌بندی ندارد، یعنی دو نیمه مولکول نمی‌توانند با چرخش حول پیوند دوگانه ، صورت‌بندی خود را تغییر دهند.

اتیلن دارای ساختمان مسطح بوده ، زاویه بین دو اتصال کربن - هیدروژن ، 117 درجه سانتی‌گراد می‌باشد. یعنی مقداری بسته‌تر از زاویه 120 درجه که برای هیبریداسیون sp2 مناسب می‌باشد. اتیلن گازی بیرنگ و آتش گیر بشمار می‌رود و در ترکیب نفت و گاز طبیعی یافت می‌شود.

تاریخچه

در سال 1795، اتیلن را گاز اولفین می‌نامیدند. اولین سنتز ترکیبات اتیلن (دی کلرو اتان) در سال 1795 توسط شیمیدان هلندی انجام شد. در اواسط قرن 19 به علت اینکه C2H4 یک هیدروژن از C2H5 اتیل کم داشت، پسوندهای ene (از ریشه یونانی) به آخر اتیل اضافه کرده و از آن به بعد گاز اولفین را اتیلن می‌نامند. تا سال 1852 در متون علمی واژه اتیلن استفاده می‌شد.

در سال 1866 "هافمن" شیمیدان آلمانی ، سیستم نامگذاری هیدروکربنها را بر پایه آلکان بنا نهاد. در این سیستم ، هر هیدروکربنی که از آلکان مربوطه دو هیدروژن کمتر داشت، آلکن با فرمول CnH2n و اگر چهار هیدروژن از آلکان مربوطه کم داشت آلکین CnHn نامیده می‌شود. طبق این نامگذاری ، اتیلن به اتن تغییر نام یافت. انجمن بین المللی شیمیدانها در سال 1892 این نام را وارد نامگذاری IUPAC کردند و از آن تاریخ تا امروز ، این نام در متون علمی و کتابهای درسی و ... مورد استفاده قرار می‌گیرد.

روشهای تولید

اتیلن در صنایع پتروشیمی با روش کراکینگ با بخار آب تولید می‌شود. در این فرآیند هیدروکربنهای گازی و محلولهای سبک هیدروکربن حاصل از نفت به مدت بسیار کوتاه در دمای 950 - 750 درجه سانتی‌گراد حرارت داده می‌شوند. عموما در این واکنش هیدروکربنهای بزرگ به هیدروکربنهای کوچک شکسته شده ، هیدروکربنهای اشباع با از دست دادن هیدروژن به هیدروکربنهای غیر اشباع تبدیل می‌شوند.

محصول این واکنش مخلوطی از انواع هیدروکربنهاست که اتیلن عمده ترین آن می‌باشد. مخلوط را بوسیله متراکم سازی و تقطیر جز به جز جداسازی می‌کنند. روشهای دیگر ، هیدروژن‌دار کردن استیلن با استفاده از کاتالیزور و آبگیری از اتانول می‌باشد.
واکنشهای شیمیایی مربوطه
آلکنها به علت داشتن پیوند دوگانه در واکنشهای افزایشی شرکت می‌کنند. هالوژنها با اتیلن واکنش داده و تولید هالو اتان می‌کند. با افزودن آب به پیوند دوگانه اتانول تولید می‌شود، اما سرعت واکنش بدون حضور کاتالیزور پایین می‌باشد. در حضور کاتالیزورهای فلزی نظیر پلاتین ، نیکل و ... و فشار بالا ، اتیلن ، هیدروژن‌دار شده ، به اتان تبدیل می‌شود. اتیلن در حضور پراسیدها به اتواکسید که یک ترکیب حلقوی است تبدیل می‌شود. اتیلن در حضور رادیکالهایی که واکنش پلیمریزاسیون را آغاز می‌کنند، به پلی اتیلن پلیمریزه می‌شود.

کاربردهای اتیلن

اتیلن ماده اولیه مهم برای تولید بسیاری از ترکیبات آلی پر مصرف در صنعت بشمار می‌رود. اتیلن به صورت گسترده در صنعت پلاستیک مورد استفاده قرار می‌گیرد. اتیلن با پلیمریزه شدن ، پلی اتیلن را تولید می‌کند که یک پلاستیک بسیار مهم است. با تکرار شدن ، پیش ماده پلی وینیل کلرید (PVC) را تولید می‌کند. با ترکیب شدن ، بنزن ، اتیل بنزن ایجاد می‌کند که ماده اصلی پلی استر می‌باشد.

اتیلن ، نوعی هورمون گیاهی است که باعث رسیدن میوه‌ها ، باز شدن شکوفه‌ها و گلها و همچنین ریزش برگها در پاییز می‌شود. به دلیل این خاصیت در کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای جلوگیری از خراب شدن میوه‌هایی مانند سیب ، گلابی و موز ، در حمل و نقل یا انبار ، آنها را کمی نارس می‌چینند و قبل از وارد کردن به بازار ، تحت تاثیر اتیلن قرار می‌دهند تا رسیده شود.

نحوه شناسایی اتیلن

اتیلن ، رنگ قهوه‌ای محلول برم در تتراکلرید کربن را بی‌رنگ می‌کند و رنگ بنفش محلول سرد و رقیق پرمنگنات پتاسیم را از بین می‌برد و در نتیجه واکنش رسوبات قهوه‌ای MnO2 حاصل می‌شود. در اسید سولفوریک سرد و غلیظ حل می‌شود.

به نام خداوند جان وخرد

نویسنده : زین العابدین اسدی

کلاس01

اثر گلخانه ای چیست ؟

اثر گلخانه ای (Greenhouse Effect)

اثر گلخانه ای شامل به دام انداختن وبرگرداندن تابش گرمائی(مادون قرمز) به سطح زمین توسط گازهای گلخانه ای است واگر اثر گلخانه ای نبود حدود 10 تا 15 درجه سانتیگراد از دمای کره زمین در طول شب کاسته می شد و به این ترتیب شبهای بسیار سردی در انتظار ما بود. اما مکانیسم این فرآیند چگونه است؟
درقسمت زیر سعی میشود قدری بیشتر راجع به برهمکنش نور خورشید با سطح زمین بحث شود.

• تابش خورشیدی (SolarRadiation )

به نام خداوند جان وخرد

نویسنده : زین العابدین اسدی

کلاس01

آنالیز بنزین از نفت

اطلاعات اولیه

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

مراحل فرآیند تقطیر جزء به جزء

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

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

درجه اکتان بنزین

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

افزودنی‌های بنزین

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

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

بهینه سازی سوخت بنزین

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

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

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

به نام خداوند جان وخرد

نویسنده : زین العابدین اسدی

کلاس01

ارزیابی نفت و نحوه تقسیم بندی

نفتی که از چاه بیرون می آید همواره مقداری آب و رسوبات گازی به همراه دارد. در واحد بهره برداری هدف آن است که این مواد را از نفت خام جدا کنند . نفت خام را به پالایشگاهها می فرستند (جهت تصفیه شدن) و یا اینکه از طریق ترمینال ها آن را صادر می کنند. می دانیم که پالایشگاهها بر اساس نوع خوراک آنها طراحی می شوند.
در این واحد ابتدا یک سری آزمایشات مقدماتی مثل اندازه گیری مقدارash, N2,O2,H2O را روی نفت خام انجام می دهند. پس از آن به شناخت ترکیب نفت خام بااستفاده از ستون تقطیر و روش غیر پیوسته می پردازند.

دراین روش مقداری نفت خام را داخل Flask قرار داده و حرارت می دهند.

در بالای Flask ستون تقطیر قرار دارد و کمی بالاتر یک Condenser قرار گرفته است. در آنجا یک دماسنج قرار دارد که با استفاده از آن Cut point ها رامی توانیم بخوانیم و برش های مختلف را در زمان مناسب جدا کنیم . در مورد گازهای هیدرو کربوری سبک با استفاده از هوا مایع گازهایی مثل پروپان و بوتان را مایع می کنند. هر قدر عمل تقطیر ادامه یابد و جداسازی بیشتر صورت گیرد، هیدروکربورهای داخل سنگین تر می شوند، اما اگر دما از حد مشخص بالاتر رود عمل کراکنیگ صورت می گیرد. چون هدف ما پی بردن به تفکیک نفت خام می باشد باید به شدت مراقب باشیم تا دما از یک حدی بالاتر نرود و کراکنیگ صورت نگیرد. در ستون تقطیر آزمایشگاهی ابتدا NGL ، آب ، بنزین ، نفت سفید و گاز جدا می شوند.
 در این مرحله هیدروکربورهای باقی مانده به شدت ویسکوز شده اند و باید از فرآیندهای دیگری برای ادامه عملیات استفاده کنیم. بعد از این مراحل هریک از ترکیبات بدست آمده را به واحدهای بعدی می فرستند تا آزمایشاتی برای تعیین مشخصات هریک از آنها انجام گیرد. روغن ها را نیز برای تصفیه به سایر واحدها می فرستند. دیواره ستون تقطیر ذکرشده در فوق را دو جداره و جیوه اندود می کنند تا از هدر رفتن گرما جلوگیری شود.

اگر بخواهیم نفت خام را صادر کنیم، باید خصوصیات آن مانند API، درصد ناخالصی و ویسکوزیته آن را تعیین کنیم.

اساس تقطیر نفت خام بر مبنای اختلاف نقطه جوش است و در تقطیر نفت خام نمی توانیم یک ترکیب را بطور خالص جدا کنیم. بهمین خاطر از محدوده نقطه جوش استفاده می کنیم: مثلاً برش °C 65-15 یا برش 100-65 درجه سانتیگراد.
در این آزمایشگاه روشهای U.O.P, ASTM می توانند مورد استفاده قرار گیرند.

تقطیر بصورت batch است و دمای حمام را تا °C 20- قرارمی دهیم تاگازهایی مثل متان و اتان و.... را جدا کنیم، بعداً طبق چارت تقطیر عمل تقطیر را انجام می دهیم تا درصد رانسبت به خوراک اولیه بدست آوریم.
اگر دما را به 200 برسانیم فشار را باید پایین آوریم تا برشها Crack نشوند.بعد از تهیه برش ها آنها را به آزمایشگاه می فرستیم. مثلاً برا ی بنزین عدد اکتان مهم است و باید عدد اکتان تعیین شود.قیر و آسفالت و روغن را با دستگاه دیگری جدا می کنیم.
در این قسمت از دستگاههایی چون Separators ، Reflox و Condenser استفاده می شود.

همانطور که قبلاً اشاره شد در مورد نفت خام جداسازی مواد بصورت خالص بی معناست و فقط برشها جدا میشوند. دراینجا برای جداکردن برشهای °C 65-15 ابتدا شیرها را باز کرده و پس از جدا کردن مواد، شیرها را می بندیم و عملیات تقطیر را ( با توجه به دما ) ادامه می دهیم .
اگر هیدروکربورها خیلی حرارت ببیند، عمل کراکنیگ صورت می گیرد و چون ما نمی خواهیم این کار صورت بگیرد، در اینجا با اعمال فشارهای مختلف عمل جداسازی انجام می پذیرد.
در بخشهای دیگر ستون تقطیر عمل روغنگیری انجام می پذیرد که این عملیات در حدود فشارهای بین یک تا ده میلی متر جیوه انجام می پذیرد.
با داشتن وزن هر برش و داشتن وزن خوراک اولیه می توان درصد وزنی هر برش و درصد حجمی هر برش را بدست آورد. همچنین می توان وزن مخصوص هر برش رانیز بدست آورد.

از پارامترهای دیگر قیمت گذاری نفت خام بر اساس منحنی تقطیر(که S شکل است) صورت می پذیرد و برای هر محصول تستهای ویژه آن محصول صورت می گیرد:

1. عدد اکتان ( gasolin)
        2. نقطه دودی (kerosine)
        3. در مورد روغنها باید عملیات تصفیه روغن صورت بگیرد.

همچنین در واحد نفت خام بخش تفکیک و ارزیابی ترکیبات C1-C 100 و ایزومرهای آنها وجود دارد. نفت خامی که گاز آن استخراج شده باشد به آن نفت مرده می گویند.
نفت پس از اینکه تصفیه شد به خطوط لوله منتقل می شود. قبل از اینکه نفت به خطوط لوله انتقال داده شوند، باید یک سری آزمایشات جهت تشخیص مشخصات نفت انجام گیرد تا شناسنامه نفت خام تعیین شود.
مـا بایـد بـه ایـن نکتـه تـوجـه داشته باشیم که نفت خام برداشت شده از مخازن به مرور زمان تغییر خاصیت می دهند و سنگین تر می شوند.
همچنین نفت خام موجود در خط لوله از ترکیب نفت مخازن مختلف است وخواص آن نیز معمولاً متفاوت است. بنابراین بررسی خواص متفاوت آن باید صورت گیرد.
در مرحله تقطیر ابتدا NGL بنزین جدا می شود و عناصر سبک دربالا جداسازی شده و عناصر سنگین در پایین ستون جمع آوری می شوند. با داشتن وزن اولیه و وزن مواد بدست آمده، درصد مواد مختلف بدست می آیند و از آنجا منحنی تقطیر رسم می شود.
روشهای آزمایشگاهی تقطیر عبارتند از:ASTM ،U.O.P و I.P

از کارهای مهمی که در بخش تقطیر نفت خام صورت می گیرد عبارتند از:

1. تعیین وزن مخصوص
    2. تعیینAPI
    3. درصد ناخالصی ها ، نظیر گوگرد، نیتروژن و غیره
    4. تعیین ویسکوزیته نفت
    5. سبک یا سنگین بودن نفت خام
    6. تعیین درصد فرآورده های نفتی

در روش های ASTM ستون تقطیر دارای حدود 32-30 سینی می باشد. این ستون بصورت دو جداره است. ایـن واحـد بصـورت batch عمل می کند. در بـالای ستون یک دماسنج قرار دارد که دما را نشان می دهد.
محدوده برای جمع آوری محصولات متغیر است.
از دمای °C 20- برای جمع کردن گازهای سبک نظیر متان تا دمای °C 150 برای جمع آوری ترکیبات سنگین در انتهای ستون استفاده می شود.

واحد تفکیک و تقطیر نیمه صنعتی نفت خام
 
پس از بهره برداری نفت خام از چاه و انتقال آن به مراکز بررسی، باید پتانسیل های آن را مورد بررسی قرار داد، به همین علت یک سری آزمایشات دقیق روی نفت خام انجام می گیرد تا بتوانیم مشخصات و ترکیبات موجود در نفت خام را ارزیابی کنیم.
این واحد در واقع 2 کار عمده انجام می دهد.

1. سرویس دهی به واحدهای دیگر و پتروشیمی
    2. پروژه های تحقیقاتی در مورد نفت و ترکیبات آن و سرویس دهی در مورد صادرات

نفت خام بر اساس استانداردهای موجود تقطیر وبعلاوه روی نفت خام مطالعاتی انجام می دهند و برشهای مختلف را جدا می کنند و مسائل مختلفی را نظیر درصد گوگرد، Flash point, Dew point و ... را بررسی می کنند.
در این واحد از یک دستگاه ، شبیه تقطیر استفاده می شود این دستگاه حدود 65 سینی از نوع bubble cap دارد که در فشار اتمسفر کار می کند، همچنین می توان در شرایط خلاء نیز با آن کار کرد.

اصول کار دستگاه شبیه تقطیر بر اساس اختلاف در نقطه جوش ترکیبات مختلف می باشد. چون ترکیبات نفتی دارای برشهای مختلف با نقطه جوش متنوعی هستند.
در این دستگاه ستونی وجود دارد که ستون تقطیر نام دارد دمای آن از پایین به بالا در حال افزایش تدریجی است. ترکیبات سنگین در انتهای ستون و ترکیبات گازی در بالای ستون جمع می شوند.

اساس کار دستگاههای تقطیر به 2 صورت می باشد که عبارتند از:

قسمت پیوسته (سیستم) Continous
    قسمت (سیستم) Batch

در سیستم پیوسته (که اساس کار این دستگاه شبیه تقطیر است ) همه محصولات جدا شده و هر کدام همزمان و در یک سیستم دقیق جمع آوری می شوند. یعنی می توان در یک لحظه تمام محصولات و برشهای نفتی را جمع کرد.
در سیستم Batch با توجه به اینکه در هر دمای خاصی یک ترکیب به دمای جوش می رسد با افزایش تدریجی دما هر محصول و برش خاصی به ترتیب جمع آوری می شود، پس زمان زیادتری لازم داریم.

اصولاً جهت مطالعات روی ترکیبات و برشهای نفتی 2 روش عمده وجود دارد که عبارتند از:

1. روش برج تقطیر
    2. روش استفاده از نرم افزار

البته استفاده از نرم افزار برای دقت محاسبه برشهای آن و خواص سیالی دقیق تر است. اما چون در صنعت به اتکای کارهای آزمایشگاهی پروژه ها را تعریف می کنند، لازم است که دریک مقیاس نیمه صنعتی این آزمایشات انجام شود تا بتوانیم نظر مسؤلین صنعت نفت را به خود جلب کنیم . مثلاً تولید 20 بشکه به 20 لیتردر یک مقیاس نیمه صنعتی .
از این ستون تقطیر برای کارهای تحقیقاتی، تولیدی و شبیه سازی و غیره استفاده می شود.
ظرفیت دستگاه حدود 15 لیتر است. در قسمت بالایی بخارات را مایع می کنیم و سپس در پایین از طریق یک گیرنده آن را جمع آوری می کنیم.
از آب و یا الکل به عنوان مایع سرد کننده در سیستم استفاده می شود. در این میان یک سری تستهای جانبی روی نفت خام و یا ‍فرآورده های نفتی انجام می دهند.
از جملـه کارهای دیگــر تعیین دقت ریـزش گازوئیل است. تعیین رنگ نفت نیز از جمله کارهای دیگر است.
از طریق دستگاه تقطیر وAD-4 یک منحنی، D-8 بدست می آید که از طریق نقطه جوش حاصل می گردد.(Automatic distillalion)

دستگاه پیلوت تقطیر
دستگاه موجود در این بخش می تواند چند شبکه تولید داشته باشد. به این شکل که به 2 صورت پیوسته و بسته کار می کند، می توان حرارت را به صورت بخار ویا به صورت الکتریکی اعمال کرد. اگر از روش پیوسته استفاده شود دستگاه با یک سرعت ثابت تغذیه می شود. در این حالت در اواسط مسیر ستون تقطیر، نیزمحصول خواهیم داشت. ولی در سیستم بسته فقط محصول بالاسری را خواهیم داشت. دستگاه دارای 15 سینی است.
ترکیبات نفتی را فقط تا حد خاصی می توان حرارت داد و اگر به حرارت بالاتری در بعضی جاها نیاز داشته باشیم می توانیم فشار خلاء را پایین بیاوریم. این سیستم این امکان را دارد که خلاء را تا 10 میلی بار پایین آورد.
5 مخزن در کنار دستگاه دیده می شود که هر یک از محصولات وارد آنها می شود. در این دستگاه به صورت یک در میان بین سینی ها دما داریم و نیز می توانیم با سرنگ نمونه برداری کنیم. به همین دلیل این دستگاه برای کارهای تحقیقاتی کاربرد زیادی دارد.
از آنجایی که سیستم بسته است ( برای کاهش امکان خطر) با استفاده از سیستم تولید هوا مایع که هوا را در دمای °C196- مایع کرده است- ترکیبات سبک ترا ز C3 را به حالت مایع در می آورند. با استفاده از سیستم هوا مایع می توان از یک سری به همراه تجهیزات الکل برای مایع کردن گازهای سبک استفاده کرد.

دستگاه CHROMPACK
برای جداسازی ترکیبات هیدرو کربوری به کار می رود.

دستگاه GC

در این بخش یافت می شود که قبلاً شرح داده شد.واحد تقطیر و تفکیک نیمه صنعتی یکی از بخشهای مکمل مهندسی نفت است.
دستگاه پیلوت تقطیر بیشتر برای کارهای تحقیقاتی استفاده می شود. برای خنک کردن بخارات سبک از یک حمام استفاده می شود که تا دمای 35 درجه زیر صفرخنک می کند.
هر قدر برگشت بیشتر باشد محصول خالص تر خواهد بود و زمان تقطیر در این صورت بیشتر می شود و تفاوت حالت Continous, batch در این است که در حالت های batch ورودی یکطرفه است و خروجی بطور پیوسته به بیرون می رود.

کاربردهای دستگاه پیلوت تقطیر (Fischer )

1. شبیه سازی شرایط پالایشگاه
        2. تولید بعضی از محصولات ویژه درحد چند تن
        3. کارهای تحقیقاتی
        4. تحقیقات بر روی کاهش خسارت در تغییرات خوردگی
        5. پالایشگاهها

یکی دیگر از تفاوتهای روش Continous , batch این است که در روش batch ما در هر لحظه درستون تقطیر فقط یک برش داریم اما در روش پیوسته در هر لحظه در ستون تقطیر بطور همزمان چند برش نفتی خواهیم داشت .

دستگاه Automatic distillation) AD-4)
برای تبخیر هیدروکربورهای سبک به کار می رود.

انواع سینی های موجود در ستون تقطیر عبارتند از:

1. ( perforated) : مشبک

    2. bubble cap .

آزمایشگاه تفکیک: ( separation lab.)
در این آزمایشگاه در یک دستگاه تقطیرcm³ 100 از نمونه نفت را مورد تفکیک قرار می دهند و با استفاده از منحنی ها نقطه D-86 را بدست می آورند.

آزمایشگاه تصفیه روغن
در این آزمایشگاه کارهای زیر صورت می گیرد.

1- اندازه گیری برشهای روغنی ،
2- آسفالتین ،
3- مقدار آب و نمک نفت و
4- تعیین نقاط جوش برشهای سنگین

آزمایشگاه شناسایی هیدروکربورهای نفتی

محصول بالای ستون تقطیر و ترکیبات سبک را در اینجا آنالیز می کنند. در این قسمت از دستگاه GC استفاده می شود.
یک دستگاه دیگر نیز گروههای هیدروکربوری را شناسایی می کند. اما محدودیت دمایی دارد. نام این دستگاهPIONAAnalyzer است و بالای °C 220 را نمی تواند اندازه گیری کرد.
چون هر کدام از برشهای نفتی دارای خواص منحصر بفرد است، با استفاده از منحنی های مخصوص که بصورت پیک هایی است به عنوان خروجی دستگاه(GC ) محسوب می شود، می توان به این طریق برشهای نفتی را تعیین کرد.

واحد قیر و راهسازی

از قیر برای منظور های مختلفی استفاده می شود که می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. در راهسازی
    2. در قطعات الکتریکی برای اینکه اتصال کوتاه اتفاق نیفتد و برای عایقکاری نیز استفاده می شود.
    3. در درزبندی معمولاً بین قطعات بتونی یک لایه قیر می ریزند تا انبساط و انقباض آنها را کنترل کند و صدمه ای وارد نشود.
    4. در پوشش زیر بدنه اتومبیل و جلوگیری ازاکسید شدن قطعات استفاده می شود.

به طور کلی قیر را به 3 طریق می توان تهیه کرد که عبارتند از:

1. باقیمانده نفت خام در فرآیند پالایش در پالایشگاهها پس از اینکه به وسیله روشهای فیزیکی آب و مواد معدنی آنها جدا شده باشد .
    2. قیرهای طبیعی : که در اثر مهاجرت نفت خام به سطح زمین و تحت تاثیر هوازدگی و تبخیر به قیر طبیعی تبدیل می شوند.
    3. قیر زغال سنگ: قطران حاصل از عملیات کوره بلند است (قطرانCoaltar ) اگر قطران را بدون وجود اکسیژن حرارت دهند بهPeech ( قیرزغال سنگ ) تبدیل می شود.

تقریباً بدترین نفت خام، بهترین نفت خام برای تولید قیر است. برعکس بهترین نفت خام (سبک ترین)
آنها، بدترین نوع برای تولید قیر است. آنچه که در ایران تولید می شود، نفت خام حدواسط است که چندان برای تولید قیر مناسب نمی باشد.
قیر جزء سیالات غیر نیوتینی است. همچنین می دانیم که تغییرات آن نسبت به دما بسیار زیاد است. از آنجا که قیر جامد وزن مخصوص بیشتری نسبت به قیر مایع دارد، در حین فرآیند ذوب در انجام عمل Convection motion ایجاد اختلال می کند. زیرا قیر جامد در زیر قسمت ذوب شده و داغ قرار می گیرد.
قیر را معمولاً برای مصرف در حلال های نفتی حل می کنند و یا از مخلوط آن بصورت امولسیون با آب استفاده می شود. وجود آسفالتن در قیر باعث می شود که حجم قیر بالا رود و وزن مخصوص آن پایین بیاید. همچنین آسفالتن باعث بالا رفتن ویسکوزیته قیر می شود و به آن حالت شکنندگی می دهد. وجود رزین در قیر نیز باعث چسبندگی قیر می گردد.

کاربردهای قیر زغال سنگی

برای احیاء آهن از اکسید آهن استفاده می شود. زغال سنگ بدون حضور اکسیژن ( پیرولیز) به کک تبدیل می شود( حرارت حدود °C 1100 است). قیر زغال سنگ که تحت این حرارت قرار گیرد به کک تبدیل می شود. در بالای برج تقطیر این گازها قطران می گردند و دوباره جداسازی روی آنها صورت می گیرد که به اینها Core CokePitch می گویند.

Pitch: به هیدروکربوری گفته می شود که بدون حضور اکسیژن تحت حرارت قرارگیرد.
در ایـن واحـد هـم کارهـای تحقیقـاتـی و هـم کارهـای پروژه ای صورت می گیرد. مثلاً مشکلات موجود در پالایشگاههای داخلی مورد بررسی قرار می گیرند.
قیرها دارای مشخصاتی هستند که به آنها Penetration grade گفته می شود.
قیرهایی که بر اساس نفت خام مخلوط بدست می آیند دارای مشخصات ساختاری اند که براحتی نمی توان این مشخصات را پیدا کرد. Penetration gradeخواص قیر را به خوبی نشان نمی دهد.
معمولاً قیر رابصورت امولسیون در می آورند، امولسیون به این خاطر است که قیر و آب در هم حل نمی شوند، در اینجا ازemulsifier استفاده می شود. این دستگاه از یک طرف ذرات قیر و از طرف دیگر ذرات آب را در بر می گیرد و بدینصورت قیر بصورت امولسیون در می آید.

انواع emulsifier

1. ionic
        2. noniomc
        3. cationic
        4. رسی

ترکیب شیمیایی : هر قدر که در ستون تقطیر پایین بیاییم مشخصات منحصر به یک محصول خاص دربرشها مشخص می شود. تعداد هیدروکربورهای موجود در هر برش فرق دارد و خصوصیات شیمیایی این برشها کاملاً با هم فرق دارند. اگر بنزین دارای 19 مولکول باشد، که این مولکولها همگی مختلفند، ممکنست خواص فیزیکی این مولکولها یکسان باشد ولی خواص شیمیایی اینها تفاوت دارند.

نظرات مختلف در مورد مواد تشکیل دهنده قیر:

دو نظریه در این مورد وجود دارد:
نظریه اول : Resin و Asphaltene
نظریه دوم : Saturate، Aromatic ، Polar Aromatic و Asphaltene

برای هرکدام از اینها یک مشخصات خاصی وجود دارد که باید در محدوده های خاص خودش از آنها استفاده نمود.
یکی دیگر از کاربردهای قیر برای پوشش لوله های فلزی گاز و نفت و ‌آب در روی زمین که مرطوب بوده و یا در زیر زمین می باشد. هر قدر نسبت C ⁄ H بیشتر باشد قیر بهتری خواهیم داشت.

آسفالتن: مولکولی است که حجم زیادی را در بر می گیرد ومانند اسفنج متبلور است.
 
برای پمپاژ کردن قیر نیاز به محاسبات ویژه و پیچیده ریاضی داریم.
ارزیابی قیر هایی که در راه سازی مصرف میشود، سه خصوصیت دارد.(80% قیر برای راهسازی استفاده می شود).

1. Pain grade
        2. Viscosity grade
        3. Performance grading

بهترین نفت خام، نفت خام پارافینی است که برای تهیه هیدروکربورهای سبک کاربرد دارد. در آمریکا 15 پالایشگاه برای تولید قیر طراحی شده است اما در ایران متاسقانه چنین پالایشگاهی وجود ندارد.
سابقه استفاده از قیر به دروانهای قدیم بر می گردد که قیر از طریق شکستگیهای سطح زمین و درزها به سطح زمین راه پیدا می کرد. مردم از آن به عنوان 2 وسیله اصلی و عمده استفاده می کردند که عبارتند از:

1. چسبندگی زیاد
        2. ضد زنگ بودن

از بالای برج تقطیر به پایین نسبت C/H ( نسبت کربن به هیدروژن) افزایش می یابد، یعنی ترکیبات سنگین تر را خواهیم داشت. در واقع ترکیبات آروماتیک افزایش می یابد.
در قسمت Vaccum bottom : قیرهای نفتی دارای مولکولهای خیلی زیادی هستند.
قیرهای قدیمی ایران منشاء طبیعی داشته اند و از حوالی کردستان تهیه می شده اند.

به نام خداوند جان وخرد

نویسنده : زین العابدین اسدی

کلاس01

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 خداوند جان وخرد

نویسنده : زین العابدین اسدی

کلاس01

عناصر کمیاب و منابع آنها در روی زمین

عناصر کمیاب زمین، عنصرهای ۵۸ تا ۷۱جدول تناوبی را تشکیل میدهند و جزو عناصر واسطه داخلی می باشند. 
 
  
 
  
عناصر کمیاب زمین، عنصرهای ۵۸ تا ۷۱جدول تناوبی را تشکیل میدهند و جزو عناصر واسطه داخلی می باشند. وجه تسمیه لانتانیدها از عنصر ۵۷ جدول یعنی لانتان(La)گرفته شده است. باید توجه داشت که خواص شیمیایی این دسته از عناصر مشابه خواص لانتان می باشد. در واقع اطلاق نام عناصر نادر یا کمیاب، از آنجائیکه این عناصر نه کمیابند و نه به آن دسته از اکسیدهای خاکی مانند(اکسیدهای)آلومینیوم، زیرکونیوم و ایتریوم تعلق دارند، غلط مصطلح است. زمانی که نخستین اعضای این گروه برای اولین بار کشف شد، بصورت اکسید مجتمع گردیده بودند و از آنجایی که این اکسیدها تا اندازهای به اکسیدهای کلسیم، منیزیم و آلومینیوم که بعدها به آنها عنوان اکسیدهای خاکی اطلاق گردید شباهت دارند، لذا این عناصر به نام عناصر کمیاب معروف گردیدند. در هر صورت باید توجه داشت که سریوم در پوسته زمین بسیار فراوان تر از سرب بوده و نیز ایتریم از قلع بسیار فراوانتر است و حتی بایداذعان نمود که کمیاب ترین خاکهای کمیاب، به استثنای پرومتیم، بسیار از عناصر گروه پلاتین فراوانترند.

مهمترین کانی های عناصر کمیاب عبارتند ازمونازیت، زنوتیم، بستناسیت. معمولااین مواد بوسیله اعمال مکانیکی مانند شناورسازی و یا استفاده از روشهای مغناطیسی تغلیظ میشوند. سپس لانتانیدها در حالتیکه بصورت کانیهای فسفات یا سیلیکات می باشند، بوسیله اسید مورد شستشو قرار می گیرند. برخی از کانیها مانندکولومبوتانتالات ها با کربن حرارت داده شده و یا تحت تاثیر کاستیک قوی قبل از سنگ شویی قرار داده میشوند.

● منابع عناصر کمیاب در روی زمین :

کربناتیت ها بیشتر با سنگهای آذرین آلکالن در ریفت های داخل قاره ای وبه ندرت جزایر اقیانوسی ونقاط داغ داخل قاره گزارش شده اند . کربناتیت ها از دوره پر کامبرین تا عهد حاضر گزارش شده اند.مواد معدنی مهمی از کربناتیت ها بدست می آیند عبارت اند از نیوبیوم، آهن، آپاتیت، عناصر کمیاب، ورمیکولیت، استرانسیوم، باریم، زیرکون، اورانیوم، فلوریت و تیتان.

کربناتیت های حاوی عناصر کمیاب از نوع آهن دار هستند.این کربناتیت ها به ندرت یافت می شوند. کربناتیت های آپاتیت-مگنتیت اکثرا دارای مقدار کمی عناصر کمیاب هستند. دو کمپلکس کربناتیت کولا(Kola)در روسیه و مانت پاس(Mountain pass)در کالیفرنیا(آمریکا)ذخایر قابل توجهی از عناصر کمیاب دارند.

کانیهای مهمی که در این ذخایر یافت می شوند عبارتند:

▪ پیرو کلر (Ca.Na)۲(Nb.Ta)۲O۶(O.OH.F)

▪ بادالیت ZrO۲

▪ باستانسیت F.OH)(Ce.La)۲CO۳)

▪ مونازیت CePO۴

▪ پاریزیت Ca.La)۲(CO۳)۳F۲)

حدود ۱۳۰کانی مختلف تاکنون در کربناتیت ها تشخیص داده شده است.

عناصرکمیاب می تواند از سنگهای آذرین آلکالن حاصل شود(سمینوف وهمکاران ۱۹۷۲).عناصر کمیاب اکثرا در سنگهای آلکالن غنی از سدیم-پتاسیم اسیدی یافت می شود. نفلین سیانیت ها حاوی عناصر کمیاب می باشند.

پگماتیت هایی که در عمق۵/ ۳تا ۷ کیلومتری(عمق متوسط)از سطح زمین تشکیل شده اند به پگماتیت های حاوی عناصر کمیاب معروفند.بیشتر کانی های حاوی عناصر کمیاب به صورت پلاسر یافت می شوند.

کانی های زیر حاوی عناصر کمیاب می باشند :

▪ مونازیت Ce,La,Nd,Th)PO۴)

▪ زینوتیم YPO۴

▪ آلانیت (Ce,Ca,Y)۲(Al+۳,Fe+۳)۳O(SiO۴)(Si۲O۷)(OH)

▪ سریوپیرو کلر (Ce,Ca,Y)۲(Nb,Ta)۲O۶(OH,F)

▪ ایتروپیرو کلر Y,Na,Ca,Y)۱-۲(Nb,Ta,Ti)۲(O.OH)۷)

▪ لوپاریت Ca,Na,Ce)(Ti,Nb)O۸)

▪ گادولینیت Gadolinite)۲BeO.FeO.Y۲O۳.۲SiO۲)

▪ بستنا سیت Bastanasite)CeFCO۳)

▪ سامارسکیت Samarskite)(Ca,Fe,UO۲)۳O.Y۲O۳.۳(Nb,Ta)۲O۵)

▪ فرگوزنیت fergusonite)Y۲O۳.۳(Nb.Ta)۲O۵)

▪ اگزنیت Euxenite)Y۲(NbO۳)۳.Y۲(TiO۳)۳.۱ ۱/۲H۲O)

▪ ایتروفلوئوریت Yttrofluorite)۲YF۳۳CaF۳)

● زینوتیم( YPO۴):

زینوتیم یکی از کانی های کمیاب ایتریوم می باشد . Wakefielditeو chernovite-(Y)دیگر کانی های ایتریوم هستند هرچند به ترتیب وانادات وارسنات می باشند. اغلب اوقات اورانیوم وبرخی از عناصر کمیاب مانند ایربیوم، تریوم، ایتریوم، زیرکونیوم در این کانی یافت می شود. زینوتیم به مقدار کم رادیواکتیویته می باشد

● گادولینیت(Gadolinite):

فرمول شیمیایی ۲BeO.FeO.Y۲O۳.۲SiO۲

نام دیگر آن Yttrium Iron Beryllium Silicateاست. این کانی تاحدی کانی کمیاب است . شکل آن منشوری، مقطع عرضی بلورها به شکل الماس، ومعمولابه رنگ سبز وبادرخشندگی زیبا می باشد. این کانی حاوی دو عنصر ایتریوم(yttrium)وبریلیوم(beryllium)می باشد.اتریوم(yttrium)یک فلز کمیاب زمین است ودر صنعت مورد استفاده قرار می گیرد

● سامارسکیت(Samarskite):

نام دقیق آن smarskite-yاست این کانی در گرانیت پگماتیت ها در سنگهای آذرین درونی که آرام سردشده اند یافت می شود.سامارسکیت همراه کوارتز، فلدسپات، کلومبیت، تانتالیت، وبرخی ازعناصر کمیاب می باشد. رنگ آن مشکی مخملی تا قهوه ای تیره است.وکریستال های آن مات و رادیواکتیویته می باشدواغلب با لیمونیت(Limonit)پوشیده شده است.درکوهای ارال در روسیه، نروژ،سوئد، برزیل، امریکا یافت می شود

● ایتروفلوئوریت(Yttrofluorite):

این کانی حاوی فلرورید ومقدار قابل محسوس ایتریوم(Ytrium )می باشدویون های(Ca)در ساختار های فلورید جایگزین شده اند . این کانی در روسیه، امریکا، نروژ، ژاپن، مغولستان یافت می شود.

محمد شیرین پور

کلاس01

فرآیندهای ترمودینامیکی

یک حالت تعادل با مقادیر پارامترهای ماکروسکوپیک T ، V ، P مشخص می شود. مقادیر ماکروسکوپیک و روشهای اندازه گیری P و V نیاز به توضیحات اضافی ندارند.
 
 
 
● مقدمه

یک حالت تعادل با مقادیر پارامترهای ماکروسکوپیک T ، V ، P مشخص می شود. مقادیر ماکروسکوپیک و روشهای اندازه گیری P و V نیاز به توضیحات اضافی ندارند.

یک گاز ایده آل می تواند به صورت گازی که از قانون بویل _ ماریوت بر طبق قاعده زیر تبعیت می کند، تعریف شود:

برای یک گاز با جرم ثابت ، فشار حاصل شده توسط حجم فقط بستگی به درجه حرارت دارد. می دانیم که درجه حرارت ثابت همان دمای ثابت است. بنابراین منظور ما با بیان درستی قانون بویل _ ماریوت برای تمامی دماهای ممکنه ، کاملا واضح است. در حالیکه خود دما هنوز تعیین نشده است. در نتیجه ما می توانیم قبل از تعریف نحوه اندازه گیری درجه حرارت ، ایده آل بودن یک گاز را بررسی کنیم.

اگر ایده آل بودن گاز مشخص شود، ما می توانیم بستگی دمایی ،PV را از فرمول مسلم فرض کنیم. بعد از این ، گاز ایده آل به عنوان جسم دماسنجی بکار برده می شود، در حالیکه درجه حرارت بر طبق رابطه قبل با در نظر گرفتن P به عنوان ویژگی دماسنجی مشخص می شود. این ویژگی که به این صورت تعریف می شود، درجه حرارت نامیده می شود و در ادامه به عنوان T معین می شود.

بنابراین می توان فرض کرد که سومین پارامتر ماکروسکوپیک T که یک حالت تعادل سیستم را مشخص می کند، تعریف شده است. ما یک فرآیند را تحول یا انتقال از یک حالت تعادل به حالت تعادل دیگر می نامیم. یعنی انتقال از برخی مقادیر ، ، مربوط به پارامترها ، به مقادیر دیگر ، ، . در این تعریف ضروری است که حالتهای اولیه و نهایی ، حالتهای تعادل باشند.

● انواع فرآیندها

۱) فرآیند ناترازمندی یا عدم تعادل

۲) فرآیند تعادلی

۳) فرآیند برگشت پذیر

۴) فرآیند برگشت ناپذیر

الف) فرآیندهای ناترازمندی یا عدم تعادل

فرض کنید برای مثال باید به یک حالتی با حجم متفاوت برسیم. واضح است که اگر تحول به آرامی انجام نشود، فشار به همراه دما برای مدت زیادی در این حجم ثابت نخواهد ماند. در حالت کلی ، صحبت درباره هر فشار و دمای معینی بی معنی خواهد بود، چون آنها در نقاط مختلف ، متفاوت خواهد بود. به علاوه ، توزیع فشار و دما در یک حجم فقط به حالتهایی اولیه و نهایی بستگی ندارد، بلکه به نحوه انجام این تحول نیز وابسته است. بنابراین حالتهای میانی در یک چنین فرایندی ، ناترازمند هستند. این فرآیند ، فرآیند ناترازمندی (فرآیند عدم تعادل) نامیده می شود.

ب) فرآیند تعادلی

یک تحول می تواند به طرق مختلفی تکامل یابد. یعنی بی نهایت آرام صورت گیرد. بعد از یک تغییر بسیار کوچک در پارامترها ، تغییر بعدی تا رسیدن سیستم به حالت تعادل صورت نمی گیرد، یعنی تمام پارامترها در سراسر سیستم ، با مقادیر ثابت فرض می شوند. بعد از آن مرحله بعدی صورت می گیرد و به همین ترتیب ادامه می یابد. بنابراین ، تمامی فرآیند شامل حالتهای تعادلی متوالی است. چنین فرایندی، فرآیند تعادلی نامیده می شود. در معادله حالت یک گاز ایده آل ، ، دو تا از پارامترها (هر کدام) می توانند به عنوان پارامترهای مستقل در نظر گرفته شوند و مشخص کننده فرآیند باشند. یک نمونه از این فرآیند در انتقال از حالت و به حالت و در نظر گرفته می شود. در هر نقطه از این فرآیند ، دما منحصرا از معادله حالت بدست می آید.

ج) فرآیندهای برگشت پذیر و برگشت ناپذیر

فرآیندی که در تحول برگشت از حالت نهایی به حالت اولیه توسط حالت میانی ، نظیر فرآیند جلو برنده ، انجام گیرد، فرآیند بازگشت پذیر نامیده می شود.

اگر فرآیند برگشت ، بوسیله همان حالت میانی غیر ممکن باشد، فرآیند بازگشت ناپذیر است.

واضح است که یک فرایند غیر تعادلی (ناتراز مندی) در حالت کلی نمی تواند برگشت پذیر باشد. از طرف دیگر ، یک فرآیند تعادلی همواره برگشت پذیر است. البته این به آن معنا نیست که مفهوم فرآیند برگشت پذیر ، معادل یک فرآیند بسیار آرام (کند) باشد. برخی فرآیندهای بی نهایت آرام غیر قابل برگشت (برگشت ناپذیر) هستند. برای مثال تغییر شکل مومسان (پلاستیکی) جامدات ممکن است به صورت بی نهایت آرام صورت گیرد، ولی با وجود این یک فرآیند برگشت ناپذیر است.

بنابراین از این پس فقط فرآیندهای برگشت پذیر را در نظر خواهیم گرفت. به مثالی در مورد انبساط همدما (تک دما) در یک گاز توجه کنید. گازی با حجم اولیه در ظرفی که با پیستونی مسدود شده است، قرار دارد. برای کنترل فشار پیستون روی آن دانه های شن و ماسه ریخته شده است. بعد از اینکه حجم گاز از به V افزایش یافت. انتقال بعدی دانه های شن و ماسه از روی پیستون متوقف می شود. گاز مراحل متوالی را طی کرده است که در هر کدام از مراحل مقادیر حجم و فشار معین بود، در حالی که درجه حرارت ثابت می ماند. کار انجام گرفته توسط گاز برابر بیرون راندن هوای اتمسفری از حجمی است که اکنون توسط گاز در داخل سیلندر اشغال شده است و پیستون به همراه شن تا ارتفاع مشخصی بالا برده شده است. دانه های شن که به منظور بالا بردن پیستون تا ارتفاعهای مختلف در آنجا قرار داده شده اند، برداشته می شوند.

حال بیایید به تدریج پیستون را با دانه های شن پر کنیم که قبلا به منظور بالا بردن پیستون برداشته شده بودند و آن را به ارتفاع اولیه برسانیم. این دانه های شن ، جرم پیستون را افزایش می دهند. در نتیجه ، فشار گاز افزایش می یابد و با شروع فشرده شدن ، حجم آن کاهش می یابد. کل فرآیند در جهت معکوس انجام می گیرد و دما به علت مبادله گرما با محیط پیرامون در یک مقدار ثابت باقی می ماند. فشار گاز مربوط به هر کدام از وضعیتهای سیلندر نظیر فرآیند انبساط گاز است. در نتیجه ، با کاهش حجم ، گاز موجود در سیلندر تمامی حالتهای فرآیند انبساط را طی می کند. ولی این بار نظم (ترتیب) در جهت عکس است.

وقتی که گاز تا حجم فشرده می شود، پیستون همه دانه های شن را که قبلا برداشته شده بود، حمل می کند. حال جرم پیستون به همراه شن برابر است. بنابراین کل سیستم به حالت اولیه برگشته است. انبساط و فشرده شدن (انقباض) گاز به صورت معکوش صورت می گیرد.

همچنین گاز می تواند به صورت بازگشت ناپذیر انبساط یابد، برای مثال با برداشتن سریع تمامی دانه های شن از روی پیستون ، وقتی که پیستون در پایین ترین موقعیت است. در این صورت جرم پیستون بدون شن به اندازه کافی سبک خواهد بود. تحت این شرایط ، پیستون با شتاب زیادی به سمت بالا حرکت خواهد کرد و در نتیجه حجم گاز افزایش خواهد یافت. در این حالت درجه حرارت تغییر می کند و در قسمتهای مختلف حجم سیلندر مقادیر متفاوتی را خواهد داشت و فقط حجم گاز مقدار معینی را دارا خواهد بود. حالت گاز موجود در سیلندر با هیچ یک از مقادیر P و V قابل توصیف نیست. بدین علت فرآیند نمی تواند با یک خط پیوسته نظیر فرآیندهای برگشت پذیر نمایش داده شود.

▪ نکته ۱

تمامی حالتهای میانی در یک فرآیند تعادلی ، حالتهای متعادل هستند. در حالیکه حالتهای میانی در یک فرآیند ناترازمند ، شامل حالتهای ناترازمندی هستند.

فرآیندهای تعادلی برگشت پذیر هستند، در حالیکه فرآیندهای ناترازمندی ، برگشت ناپذیر هستند.

یک فرایند بی نهایت آرام (کند) لزوما یک فرآیند تعادلی و برگشت پذیر نیست.

▪ نکته ۲

تغییر حالت در یک سیستم همواره با یک تحول به حالت غیر تعادلی یادآوری می شود. هر چه تغییر در سیستم سریع تر صورت گیرد، اهمیت انحراف از حالت غیر تعادلی بیشتر می شود. برای برگشت به حالت تعادل مقدار زمان زیادی لازم است. از این رو با تغییر حالت سیستم به صورت بسیار آرام ، ما سیستم را از حالت تعادل خارج نخواهیم کرد و از طرف دیگر ، با زمان دهی کافی به سیستم برای برگشت به حالت تعادل در هر مرحله میانی ، سیستم از حالت تعادل خارج نخواهد شد. در نتیجه سیستم حالتهای تعادلی متوالی را طی خواهد کرد.

تقریبی در نظر گرفتن این اظهارات و فرض کردن این که سیستم فقط یک رشته حالتهای نزدیک تعادلی و نه خود تعادلی را طی می کند، کاملا اشتباه است و در واقع خود حالت تعادل توسط افت و خیزهایی بوسیله حالتهای غیر تعادلی بدست می آید. بنابراین اگر حالتهای نزدیک تعادل با حالتهای تعادلی بوسیله مقدار کوچکی نسبت به حالتهای افت و خیز تفاوت داشته باشد، آنها به سادگی می توانند به عنوان حالتهای تعادلی در نظر گرفته شوند. این مطلب همواره می تواند حاصل شود، به شرطی که فرآیند به اندازه کافی آرام انجام گیرد.

آرش عباسی

کلاس01

تجزیه عنصری

در شناسایی ترکیبات آلی شیمیدان کمتر به یک جسم خالص برخورد می کند بلکه اکثرا جسم با محصولات فرعی و مواد اولیه مخلوط است.گرچه با وجود روش های جدید تفکیک بخصوص روشهای کروماتوگرافی جدا کردن ترکیب خالص از گذشته آسانتر است با این حال نباید اهمیت روشهای کلاسیک را نادیده گرفت. 
 
 
 
● مقدمه

▪ تفکیک مخلوط تر کیبات آلی:

در شناسایی ترکیبات آلی شیمیدان کمتر به یک جسم خالص برخورد می کند بلکه اکثرا جسم با محصولات فرعی و مواد اولیه مخلوط است.گرچه با وجود روش های جدید تفکیک بخصوص روشهای کروماتوگرافی جدا کردن ترکیب خالص از گذشته آسانتر است با این حال نباید اهمیت روشهای کلاسیک را نادیده گرفت.

اساس کلی روشهای که اغلب برای جدا کردن مخلوط های آلی به کارمی رود استفاده از قطبیتی است که در اجزای یک مخلوط وجود دارد یا در آن ایجاد می شود.این اختلاف تقریبا در تمام روشهای تفکیک از جمله تقطیر -تبلور مجدد-استخراج و کروماتوگرافی به کار می آید.بزرگترین قطبیتی که تفکیک را ساده تر می کند اختلافی است که در قطیبت نمکها و مواد آلی غیر قطبی وجود دارد.هر گاه یک یا چند جزاز یک مخلوط قابل تفکیک به نمکهای مربوط باشند به سهولت می توان آن اجزا را به کمک استخراج یا تقطیر به طور کامل از اجزای غیر قطبی جدا کرد.

تجزیه کیفی آلی به روش کلاسیک:

این تجزیه شامل ۶ مرحله ی اساسی است که در زیر آرده شده است:

۱) آزمایش مقدماتی خواص فیزیکی و شیمیایی

۲) اندازه گیری ثابت های فیزیکی

۳) تجزیه عنصری

۴) آزمایشهای مربوط به حلالیت

۵) آزمایشهای مربوط به گروه بندی(فعالیت عوامل مختلف غیر از واکنشهای اسیدو باز)

۶) تهیه مشتق ها

این روش بسیار با ارزش است.با این روش معمولا می توان یک ترکیب آلی شناخته شده را نسبت به یک ترکیب معدنی با اطمینان بیشتری تشخیص داد.

در ادامه به شرح مورد سوم(تجزیه عنصری) می پردازیم.

به نام یزدان پاک

نویسنده:محمد شیرین پور

کلاس:01

فهرستی از ۲۰ حلال مختلف ، کاربرد و اثرات آن

حلال جزء مهمی از محلول است. 
 
حلال جزء مهمی از محلول است. حلال ها مواد شیمیایی هستند که مواد دیگر را در خود حل می کنند. حلال ها به طور کلی به دو دسته حلال های قطبی و حلال های غیر قطبی تقسیم می شوند. در حلال قطبی، ذرات تشکیل دهنده حلال قطبی بوده و یکدیگر را با نیروی جاذبه ی الکتروستاتیکی جذب می نمایند.

مهمترین حلال قطبی آب می باشد. انواع اسیدها مانند سولفوریک اسید H۲SO۴ و هیدروزن فلوئورید HF ، نیز در این دسته قرار می گیرند.

در حلال های غیر قطبی ، ذرات حلال غیرقطبی بوده و بنابراین تنها نیروی جاذبه ی ضعیف واندروالسی بین ذرات وجود دارد، به همین دلیل این حلال ها اغلب، دارای نقطه ی جوش بسیار پایین بوده و فرار هستند.

به نام یزدان پاک

نویسنده:محمد شیرین پور

کلاس:01

اسیدها

 
 اسیدها موادی ترش مزه اند خاصیت خورندگی دارند شناساگرها را تغییر رنگ می دهند و بازها را خنثی می کنند.  
 
● تعریف قدیمی

اسیدها موادی ترش مزه اند خاصیت خورندگی دارند شناساگرها را تغییر رنگ می دهند و بازها را خنثی می کنند.

بازها موادی با مزهٔ گس-تلخ اند حالتی لزج دارند شناساگرها را تغییر رنگ می دهند و اسیدها را خنثی می کنند.

▪ لی بیگ: اسیدها موادی اند که در ساختار خود هیدروژن یا هیدروژن هایی دارند که در واکنش با فلزها توسط یون های فلز جایگزین می شوند.

▪ آرنیوس: اسیدها موادی هستند که ضمن حل شدن در آب یون +H آزاد می کنند. بازها موادی هستند که ضمن حل شدن در آب یون -OH آزاد می کنند.این تعریف فقط به موادی محدود می‌شود که در آب قابل حل باشند. حدود سال ۱۸۰۰، شیمی دانان فرانسوی از جمله آنتوان لاووازیه، تصور می کرد که تمام اسیدها دارای اکسیژن هستند. شیمی دانان انگلیسی از جمله سر همفری دیوی، معتقد بود که تمام اسیدها دارای هیدروژن هستند. شیمی دان سوئدی، سوانت آرنیوس، از این عقیده برای گسترش تعریف اسید استفاده نمود.

▪ لوری-برونستد: اسید گونه ای است که در واکنش شیمیایی پروتون (یون+H)می دهد و باز گونه ای است که در واکنش شیمیایی پروتون (یون+H)می پذیرد. لوری و برونستد این تعریف را بیان کردند، که از آن بر خلاف تعریف آرنیوس می‌توان در محیط غیر آبی هم استفاده کرد.

به نام یزدان پاک

نویسنده:آرش عباسی

کلاس:01

بررسی عملکرد جذب گاز دی اکسید گوگرد در برج جذب سینی دار

کنترل و استفاده صحیح از محیط طبیعی، از پیچیده ترین مشکلاتی است که صنعت در سال های اخیر با آن مواجه شده است.  
 
کنترل و استفاده صحیح از محیط طبیعی، از پیچیده ترین مشکلاتی است که صنعت در سال های اخیر با آن مواجه شده است. یکی از مهمترین آلودگی ها که توسط صنایع شیمیایی و اتومبیل ها در هوا منتشر می شود، گاز دی اکسید گوگرد است که عامل اصلی پدید آمدن باران های اسیدی است. در سال های اخیر در جامعه ما نیز توجه زیادی به محیط زیست شده و اصطلاحاتی مانند اکولوژی، محیط زیست، مه دود فتوشیمیایی، اثرات گلخانه ای در مباحث شنیده می شود.

در این تحقیق عملکرد یک برج جذب بدون ناودان به کمک یک نمونه نیمه صنعتی بررسی شده است. نمونه اصلی این برج با سه سینی، هر کدام به مساحت۱۹m۳ برای تصفیه جریان ۱۱۰۰۰m۳/hr هوای آلوده ساخته شده است. جریان مایع که این تصفیه را انجام می دهد با شدت ۴۰m۳/hr در برج جریان دارد. نمونه نیمه صنعتی ساخته شده برمبنای برج اصلی دارای سه سینی و با سطح مقطع ۰/۲۸m۲ است. تعداد سوراخ های هر سینی برج۸۰۰ عدد، قطر سوراخ ها ۶mm با آرایش مثلثی و ضخامت سینی ها ۶mm است. در این برج جذب همانند نمونه اصلی از محلول آبی کربنات سدیم به منظور جذب گاز دی اکسید گوگرد از هوا به عنوان گاز حامل، استفاده شده است.

پژوهش های مشابهی در این زمینه انجام شده است و چون این بررسی ها بر روی مدل های نیمه صنعتی یک واحد عظیم صنعتی و یا یک سیستم جذب جدید انجام می شود، اهمیت زیادی دارند. Cutierrez و همکارانش در سال۲۰۰۱ تاثیر پارامترهای مختلف از جمله غلظت و شدت جریان گاز ورودی و میزان غبار موجود در گاز را بر روی عملکرد یک سیستم جذب گاز دی اکسید گوگرد خشک در یک بستر سیال، بررسی کردند. این آزمایش ها بر روی یک نمونه نیمه صنعتی در یک نیروگاه با حداکثر غلظت گاز اسیدی ۲۰۰۰ppm انجام شده و در نهایت یک مدل ساده برای تعریف سیستم تبیین شده است.

Meikap و همکارانش در سال۲۰۰۱ به مدل سازی و انجام آزمایش های تجربی روی یک ستون چند مرحله ایMSBCS (Mulit-Stage Bubble Scruber) پرداخته اند. مدل و آزمایش های آنها نشان داده است که این سیستم تنها به کمک آب قادر است به بازدهی حدود۱۰۰ درصد دست یابد. در سال۲۰۰۳، Gerbec و همکارانش به منظور بررسی پدیده های فیزیکی و شیمیایی که در طول فرآیند جذب اتفاق می افتد یک مدل ارایه کردند. در این مدل روابط تعادلی مربوط به انواع محلول هایی که به صورت جاذب گاز دی اکسید گوگرد به کار می رود، در نظر گرفته شده است و اطلاعات مربوط به سیستم، به عنوان ورودی به مدل داده می شود. این مدل اساساً بر مبنای یک نمونه نیمه صنعتی طرح ریزی شده است و می توان از آن به منظور طراحی و بهینه سازی سیستم های مشابه استفاده کرد.

Zheng در سال۲۰۰۳ بر روی نمونه ای نیمه صنعتی که براساس راکتورهای جذب گاز دی اکسید گوگرد ساخته شده یک سری آزمایش انجام داده است. در این آزمایش ها pH محلول قلیایی، غلظت گاز دی اکسید گوگرد ورودی، دمای راکتور، غلظت Cr در محلول قلیایی به عنوان متغیر و بازدهی سیستم، غلظت محلول قلیایی باقی مانده و مقدار مواد جامد موجود در آن به عنوان پارامترهای اندازه گیری شده مدنظر قرار گرفته اند.

در سال۲۰۰۰ نیز Chain و Chu به بررسی جذب گاز دی اکسید گوگرد و مونواکسید نیتروژن به صورت منفرد و مخلوط با یکدیگر پرداخته اند. آنها غلظت هر یک از گازها و نسبت L/G و pH اولیه محلول جاذب را به عنوان متغیرهایی در آزمایشات انجام شده در یک ستون جذب سینی دار در نظر گرفته و بازدهی سیستم را بدست آورده اند. نتایج کار آنها نشان می دهد که نسبت L/G مؤثرترین پارامتر در بازدهی یک برج جذب است. لازم به ذکر است کار این افراد در مقیاس آزمایشگاهی صورت گرفته است.

● دستگاه ها و مواد مورد استفاده

به منظور محاسبه بازدهی برج لازم است پارامترهای مختلفی اندازه گیری شود. برای اندازه گیری غلظت گاز دی اکسید گوگرد در جریان هوای ورودی و خروجی برج از دستگاه NOVA analytical system مدل ۶۱۳۶۷۸TK به همراه یک کولر قبل از آنالایزر که مانع ورود بخار آب می شود، استفاده شد. اندازه گیری افت فشار توسط دستگاه APM ۵۰K انجام شد و سرعت جریان گاز توسط یک فلومتر پروانه ای LCA۳۰VA ساخت شرکت AirFlow انجام شد. در انجام آزمایش ها از یک نمونه کربنات سدیم صنعتی به عنوان جاذب گاز دی اکسید گوگرد استفاده شد. مطابق استاندارد ASTM E۳۵۹-۰۰ درجه خلوص آن۹۳ درصد جرمی بود و گاز دی اکسید گوگرد مورد استفاده در این آزمایش ها با خلوص۹۹/۹ درصد از یک کپسول تامین شد.

● سیستم پایلوت

به منظور انجام آزمایش ها از مجموعه ای نیمه صنعتی استفاده شده است.

▪ روش انجام آزمایش: مطابق استاندارد ASME PIC ۴۰-۱۹۹۱ که هدف آن بررسی و گزارش عملکرد یک سیستم عاری سازی دی اکسید گوگرد است، جهت بررسی عملکرد این برج لازم است درصد حذف دی اکسید گوگرد، نسبت ماده شیمیایی محلول جاذب که به صورت نسبت مول های قلیایی افزوده شده به مول های گاز دی اسید گوگرد ورودی تعریف می شود، میزان مصرف انرژی، شدت جریان گاز آلوده و شدت جریان مایع تصفیه کننده، در نظر گرفته ▪ عملکرد هیدرولیکی سینی ها: از جمله عوامل مهم در بهینه سازی یک سیستم جذب، مقدار انرژی مصرف شده در آن است. پارامتری را که می توان به عنوان معرف مصرف انرژی در سیستم حاضر در نظر گرفت افت فشار گاز درون برج می باشد. هدف از انجام این آزمایش ها رسم منحنی هایی است که در شدت جریان های متفاوت مایع، نحوه تغییر افت فشار گاز روی هر یک از سینی ها و کل برج با شدت جریان گاز را نشان دهد تا در ادامه بتوان نحوه مصرف انرژی در سیستم را مورد بررسی قرار داد.

▪ بررسی اثر عوامل مختلف روی بازدهی جذب: در این بخش از آزمایش ها هدف بررسی تاثیر پارامترهای مختلف چون غلظت محلول قلیایی، غلظت گاز وروی، شدت جریان گاز، شدت جریان مایع بر عملکرد برج در جذب گاز دی اکسید گوگرد همراه هوا بود. آزمایش ها در سه غلظت متفاوت۰/۱، ۱ و۳ درصد وزنی محلول کربنات سدیم انجام شد.

روش انجام کار به این ترتیب بود که ابتدا محلول ساخته شده با غلظت مناسب به حجم۱۰۰lit تهیه و در مخزن برج ریخته می شد. فن و پمپ دستگاه روشن شده و شدت جریان های مایع و گاز روی مقادیر مناسب هر آزمایش تنظیم می شد. پس از تامین زمان مناسب برای رسیدن به شرایط پایا، افت فشار برج و شدت جریان گاز اندازه گیری و ثبت می گردید. در این حالت شیر ورودی گاز دی اکسید گوگرد باز شده، تا گاز، وارد هوای ورودی به برج شود و شدت عبور آن چنان تنظیم شد که آنالایزر در ورودی برج مقدار در نظر گرفته شده برای هر آزمایش را نشان دهد. در ادامه مقدار دی اکسید گوگرد در جریان خروجی ثبت و پس این مرحله دی اکسید گوگرد در جریان خروجی ثبت و پس از این مرحله جریان گاز قطع شده و شرایط دستگاه برای آزمایش بعدی آماده شد.

▪ نتایج آزمایش هاعملکرد هیدرولیکی سینی ها: مربوط به شرایطی است که برج به صورت خشک کار می کند. نحوه تغییرات افت فشار در سینی اول، دوم و سوم و همچنین کل برج برحسب سرعت عبور گاز از برج است و زمانی که مایع، روی سینی ها حضور دارد، در شدت جریان های کم گاز، هر سه سینی تقریباً افت فشار یکسانی دارند، ولی به تدریج با افزایش شدت جریان گاز مشاهده می شود که افت فشار در سینی اول کمتر از افت فشار سینی سوم است. افت فشار بیشتر در سینی های دوم و سوم در شدت جریان های بالاتر گاز می تواند ناشی از کاهش فشار در بالای برج نسبت به پایین برج و افزایش نسبی حجم هوای عبوری از برج باشد. این امر سبب افزایش سرعت گاز در سینی های بالایی و افزایش نگه داشت و تجمع مایع بر روی آنها در مقایسه با سینی های پایین تر می شود. در حین انجام آزمایش نیز زیاد بودن نسبی تجمع مایع بر روی سینی های بالا در مقایسه با سینی های پایین، کاملاً مشهود است.

▪ بررسی اثر عوامل مختلف بر بازدهی جذب: تغییرات بازدهی جداسازی برای محلول های۰/۱، ۱، ۳ درصد کربنات سدیم با تغییر در شدت جریان گاز را نشان می دهد. میزان جداسازی در شدت جریان های بالای مایع بیشتر است و نیز بازدهی جداسازی با افزایش شدت جریان گاز افزایش پیدا می کند.