وبلاگ

مخلوط­های دوتایی

از میان این خواص ترمودینامیکی، خواصی مانند چگالی، گرانروی، ضریب شکست، وخواص حجمی مرتبط با آن بیشتر مورد بررسی قرار می­گیرند زیرا این اطلاعات منعکس کننده رفتار واقعی حل شونده و میزان برهمکنش آن با حلال می­باشد که از این دانش می­توان در عملیات­های مهندسی مانند طراحی، کنترل و بهینه­سازی فرایندهای شیمیایی استفاده نمود [4].

اطلاعات چگالی، گرانروی مایعات خالص و مخلوط­ها به منظور اهداف نظری و عملی حائز اهمیت می‌باشند و از نظر کمی و کیفی در مطالعه جنبه­ های ترمودینامیک – انتقال مرتبط با جریان مایع و گرما مفید می_­باشد [5].

مروری بر پژوهش­های انجام شده

خرید اینترنتی فایل کامل :

کریشنا و همکارانش[2] در سال 2009 چگالی، گرانروی، مخلوط­ های دوتایی از سولفولان با آمین آلیفاتیک را در دمای15/308 درجه کلوین و در فشار اتمسفر اندازه ­گیری کردند و توابع اضافی مربوطه را محاسبه و علامت و بزرگی این کمیت­ها را در عبارتی از پیوند هیدروژنی و برهمکنش­های دو قطبی دو قطبی بین ترکیبات به بحث گذاشته و مشاهده کردند که حجم مولار اضافی، محلول دو تایی منفی می­باشد که ناشی از برهمکنش­های دوقطبی دوقطبی قوی بین ترکیبات می­باشد [6].

مطالعات انجام شده توسط پات واری[3] و همکارانش بر روی خواص ترمودینامیکی مخلوط­های دوتایی شامل اندازه گیری چگالی، گرانروی و سرعت صوت مخلوط­های دوتایی سولفولان با ایزومرهای استات (اتیل استات، n پروپیل استات و n بوتیل استات) در دماهای مختلف است در این تحقیق توابع اضافی مربوطه محاسبه و داده_­های تجربی با معادله ردلیچ کیستر ارتباط داده شده و اثرات ساختاری از جمله تغییرات طول زنجیر در میزان برهمکنش بین مولکولی به بحث گذاشته شد ]14[.

بعلاوه مطالعات صورت گرفته شده توسط شوکلا[4] و همکارانش بر روی خواص ترمودینامیکی مخلوط­های دوتایی شامل اندازه گیری چگالی، گرانروی مخلوط­های دوتایی از متانول باکلروبنزن، برومو بنزن در دما­های مختلف که در آن توابع اضافی مربوطه محاسبه و برهمکنش­های بین مولکولی و اثرات ساختاری تشریح گردیدکه بر اساس آن این نتیجه حاصل شد مقادیر منفی حجم مولار اضافی مشاهده شده نشان دهنده برهمکنش دوقطبی دوقطبی قوی بین ترکیبات می­باشد [15].

در پژوهشی دیگر چگالی، گرانروی مخلوط­های دوتایی 2- اکتانول با برومو بنزن و کلرو بنزن در دما­های مختلف توسط باهاتیا[5] و همکارانش اندازه گیری شده است و توابع اضافی مربوطه تعیین و این نتیجه حاصل شد که مقادیر مثبت حجم مولار اضافی نا­شی از برهمکنش بین مولکولی ضعیف بین 2 -اکتانول و ترکیبات آروماتیک می­باشد [16].

:

امروزه نفت و مشتقات آن تقریباً 37 درصد مصرف انرژی جهان و 90 درصد سوخت وسایل حمل و نقل بزرگراه ها مانند (اتومبیل ها، اتوبوس ها و کامیون ها) و سیستم های حمل و نقل غیر جاده ای مانند( قطارها، کشتی ها و تجهیزات کشاورزی) را تامین می کنند. با این وجود این سیستم ها سبب انتشار ذرات آلاینده[1] و همچنین انتشار گازهای آلاینده ای چون SOx و NOx می گردند که معضلات زیست محیطی را به همراه دارند. گوگرد یکی از آلودگی های اصلی در نفت و فرآورده های آن مخصوصاً دیزل و یا گازوئیل به شمار می رود که سبب ایجاد آلاینده های جامد دوده و آلاینده ی گازی SOx به هنگام احتراق می گردد. دوده عامل اصلی دود و بخارات سیاه رنگ و مضر خروجی از اگزوز است که سهم عظیمی در آلودگی هوا دارد. همچنین حضور مقادیر اندکی گوگرد در سوخت موتورها منجر به از کار افتادن و غیر فعال شدن مبدل های کاتالیستی شده و کارایی و توانایی آن ها را در اکسید کردن ترکیبات مضری چون مونواکسید کربن، هیدروکربن ها و مواد آلی فرار کاهش می دهد. در همین راستا به منظور کاهش اثرات زیان بار این آلاینده ها، قوانین و مقررات زیست محیطی در بسیاری از کشورهای جهان برای کاهش میزان گوگرد فرآورده های نفتی مخصوصاً دیزل و گازوئیل و تبدیل آن ها به فرآورده های با مقدار گوگرد بسیار پایین[2] ( برای مثال ppm15- 10  در مورد گازوئیل)وضع شده و هر روز سخت گیرانه تر نیز می گردد ]1[

به منظور کاستن از میزان انتشار ذرات معلق (دوده) و اکسیدهای گوگرد سازمان های بین المللی مقرراتی به منظور محدود نمودن میزان گوگرد موجود در سوخت دیزل وضع نمودند. در نوامبر سال 1990آژانس حفاظت از محیط زیست آمریکا[3]  (US-EPA) تمامی وسایل نقلیه موتوری را که از سوخت های دیزلی استفاده می کردند را موظف نمود تا از اکتبر سال 1993 سوخت دیزل با میزان حداکثر گوگرد ppmW 500 را استفاده نمایند که به سوخت دیزل با گوگرد پایین[4] (LSD) شناخته می شود. درژانویه سال 2001 ، این شرایط به صورت سخت گیرانه تری اعلام گردید. در اوایل ژوئن سال 2006  سازمان بین المللی ،پالایشگاه ها را موظف نموده اند تا میزان گوگرد سوخت وسایل نقلیه موتوری را  تا حد ppmW 15  کاهش دهند که به سوخت دیزل با گوگرد بسیار پایین (ULSD) شناخته می شود. در اوایل دسامبر سال 2010 ، تمامی سوخت های دیزل مورد استفاده در بزرگراه ها می بایستی از نوع ULSD باشد. نوع دیگری از سوخت دیزل در سامانه حمل و نقل غیر جاده ای، ریلی و دریایی نیز مورد استفاده قرار می گیرد. پیش از سال 2004 محدودیت خاصی توسط EPA برای میزان گوگرد در سوخت دیزل غیر جاده ای وضع نشده بود. البته کاربردهای صنعتی این نوع دیزل مستثنی گردیده بود و محدودیتی تا سقف 5/0 درصدppmW) 5000(درنظر گرفته شده بود.در ژوئن سال  2004، EPA استانداردهای جدیدی را برای این سوخت

خرید اینترنتی فایل کامل :

 دیزل وضع نمود. فرایند دو مرحله ای جهت کاستن از میزان گوگرد برای سوخت دیزل غیر جاده ای به صورت زیر وضع گردید:

الف) تا سقف ppmW 500 از ژوئن سال 2007

ب)تا سقفppmW  15از ژوئن سال 2010

به طور مشابه میزان گوگرد برای سوخت های مصرفی در سامانه های ریلی و دریایی به سقف ppmW 500از تاریخ ژوئن 2007محدود گردید و این در حالی است که این میزان برای تاریخ ژوئن 2012 در سقف  ppmW 15تعیین گردیده است.[1]

نفت کوره اساساً در کشتی ها و نیروگاه ها برای تولید برق و همچنین در برخی از سازه های صنعتی و تجاری برای

ایجاد گرما و دیگر مقاصد فرایندی استفاده می گردد. با توجه به کاربردهای خاص نفت کوره خصوصیات آن عموماً بر

جدول(1-1)استانداردهای میزان گوگرد برای سوخت دیزل (U.S.EPA,2004 )

پایه مشخصات فنی و نه مسائل محیط زیستی تعیین می گردد.در ایالات متحده آمریکا، هیچ محدودیتی برای میزان گوگرد در نفت سنگین یا نفت کوره برای کاربردهای غیرجاده ای خشکی از قبیل واحدهای تولید برق که از سوخت های فسیلی برای تولید برق استفاده می کنند، وجود ندارد. در عوض برای انتشار دی اکسید گوگرد توسط آژانس حافظت از محیط زیست قوانینی وضع گردید.از آن جایی که کاربرد دیگر نفت کوره در ناوگان حمل و نقل دریایی است، از این رو قوانین و مقرراتی بوسیله کمیته حفاظت ازمحیط زیست دریایی¹   (MEPC) وابسته به سازمان ناوگان بین المللی² (IMO) وضع گردید که به طور کلی برای نفت کورهقابل اجراست.

ابداع و استفاده از روش­های اکسایش پیشرفته تحول عظیمی را در حذف آلاینده‌های محیط زیست بوجود آورده است، چنانچه فعالیت­های علمی و صنعتی انجام شده در این زمینه و تلاش برای كارآمدتر كردن این روش بیانگر این موضوع خواهد بود و مطالعه در مورد استفاده از این فرایندها می ­تواند گامی موثر در این نوآوری­ها باشد.

آب

عملیات تصفیه و آماده‌سازی در مورد آب بستگی به محل مصرف آن دارد. بعلاوه امروزه، تصفیه پساب حاصل شده در صنعت یكی از موضوعات قابل توجه زیست محیطی به شمار می­رود. مناسب­ترین پساب در هر صنعت آن است كه هزینه تصفیه آن كمتر از مخارج آثار عواقب زیان­بخش ناخالصی‌های آن باشد [1].

به نظر می‌رسد كه تقسیم پساب­ها بر اساس منشأ تولید، ممكن است كمك موثری در جهت تقسیم‌بندی آن­ها باشد كه دارای ماهیت متفاوتی هستند. تقسیم‌بندی مزبور را می­توان به این صورت ارائه نمود  فاضلاب­های خانگی، فاضلاب­های شهری (مجموع فاضلاب­های خانگی، تجاری و تولیدی­ها)، فاضلاب­های سطحی، فاضلاب­های صنعتی، مخلوط فاضلاب­ها، آب­های خنك كننده، آب­های آلوده معادن و شیرابه‌های محل­های دفن زباله[2].

آلودگی آب

خرید اینترنتی فایل کامل :

تمام آبهای طبیعی حاوی انواع آلودگی‌هایی هستند كه از فرایندهای فرسایش، شستشو و هوا­زدگی ناشی می‌شوند. به این آلودگی‌های طبیعی، آلاینده‌های دیگری كه ناشی از تخلیه فاضلابهای خانگی و صنعتی است نیز اضافه می‌گردد. آلاینده‌های آب انواع مختلفی دارند: آلاینده‌های غیرمقاوم^[1] شامل اکثر مواد آلی، بعضی مواد معدنی و برخی میكرو­ارگانیسم ها هستند كه توسط فرایندهای خودپالایی طبیعی تجزیه می‌شوند بطوریكه غلظت آنها با زمان كاهش می‌یابد. سرعت تجزیه این مواد تابعی از نوع آلاینده، كیفیت آب پذیرنده، دما و دیگر عوامل زیست محیطی است. بسیاری از مواد معدنی و برخی از مواد آلی تحت تأثیر فرایندهای تصفیه طبیعی قرار نمی‌گیرند، بطوریكه غلظت این آلاینده‌های مقاوم^[2] تنها با رقیق شدن كاهش می‌یابد]3[. علاوه بر طبقه بندی آلاینده‌ها به مقاوم و غیرمقاوم، خصوصیات زیر نیز باید در مورد انواع آلاینده‌ها در نظر گرفته شود:

1- مواد سمی كه مانع فعالیتهای بیولوژیكی در آب می‌شوند. منشاء این مواد از پساب های صنعتی است و شامل موارد زیر می‌باشد:

فلزات سنگین موجود در پساب واحدهای آبكاری، آفت كش‌ها و حشره‌كش‌ها، پساب كارخانجات نساجی، صنایع رنگرزی و غیره.

2- موادی كه بر مقدار اكسیژن آب اثر می‌گذارند:

الف- موادی كه اكسیژن آب را مصرف می‌كنند: شامل مواد آلی كه به صورت بیوشیمیایی اكسید می‌شوند و یا مواد معدنی احیاء كننده.

ج- آلودگی حرارتی: غلظت اكسیژن محلول در آب با افزایش دما كاهش می‌یابد.

استفاده از بیو­پلیمر­های زیست تخریب پذیر برای بسته بندی یا پوشش دادن مواد غذایی سالیان طولانی است که مورد توجه محققین بوده است. تولید و کاربرد این بیو­پلیمر­ها در صنایع بسته­بندی می ­تواند مزایای زیر را داشته باشد.

• چون بخش عمده­ایی از این بیو­پلیمر­ها منشاء کشاورزی دارند و معمولا از محصولات گیاهی یا حیوانی بدست می آیند می توان با تولید و استخراج آن­ها ارزش افزوده محصولات کشاورزی را بالا برد.
• این بیو­پلیمر­ها از منابع تجدید­پذیر بدست می­آیند بنابراین تولید آن­ها می ­تواند موجب حفظ منابع تجدید­پذیر برای نسل­های آینده گردد.
• بیو­پلیمر­های حاصل از فراورد­های کشاورزی قابلیت برگشت به طبیعت را دارند و توسط میکروارگانیسم­ها در طی فرایند کمپوست به محصولات طبیعی مانند دی­اکسید­کربن آب متان و توده­ی زیستی (بیومس) تبدیل می­شوند بنابراین این بیو­پلیمر­ها زیست فروپاشنده هستند و موجب آلودگی محیط­زیست نمی­گردند. ]75 و 76[.

اخیراً به دلیل نگرانی‌های زیست محیطی در ارتباط با پسماند بسته‌بندی‌های پلاستیکی مصنوعی، تلاش‌های بسیاری برای تهیه مواد بسته‌بندی زیست تجزیه‌پذیر از پلیمرهای طبیعی است ]53[.

تغییرات شیمیایی ترکیب غذا در حین حمل و نقل و انبارسازی کیفیت محصول کاهش می‌دهد. به طور کلی، برای حفظ کیفیت غذا به بسته‌بندی نیاز است. به طور سنتی حفاظت از غذا با فراهم آوردن سدی خنثی در برابر محیط بیرون صورت می‌گرفته است ]42[.

نوع بسته‌بندی عامل مهمی جهت افزایش زمان نگهداری و حفاظت از غذاهای فاسدشدنی است، به ویژه در مورادی که تخریب اکسایشی و میکروبیولوژیکی در آن­ها رخ می‌دهد. پیشتر اکثر مواد بسته‌بندی ریشه مصنوعی داشتند، اما امروزه به دلایل زیست محیطی، تلاش‌های روزافزونی جهت یافتن مواد خوراکی زیست‌تجزیه‌پذیر صورت می‌گیرد، که این مواد نیز درصورت امکان حاصل بازیابی صنایع و منابع تجدیدپذیر هستند. حساسیت مشابهی را می‌توان در تحقیقات علمی اخیر مشاهده نمود که تمرکزشان بر فیلم‌های زیست‌تجزیه‌پذیر و یا خوراکی، و مراجع و مآخذ بسیاری در ارتباط ژلاتین خالص یا مخلوط شده با سایر مواد بیو پلیمری دارند ]54[.

آلودگی ناشی از مواد بسته­بندی تولید شده از مشتقات نفتی و مشکلات ناشی از روش­های مختلف حذف این مواد توجه پژوهشگران را در طی سال­های اخیر به یافتن جایگزین­های مناسب برای این نوع مواد بسته­بندی معطوف کرده است ]35[.

به لحاظ مشكلات زیست محیطی بسیاری از مواد بسته بندی، توجه ویژه ای به پلیمرهای زیستی و تجزیه پذیر به منظور توسعه مواد بسته بندی غذایی دوست دار طبیعت معطوف شده است ]48[. از طرفی استفاده از محصولات جنبی (By-products) كشاورزی و صنعت غذایی به منظور توسعه مواد زیست تخریب پذیر برای جایگزینی پلیمرهای بر پایه نفت در كاربردهای بسته بندی علاقه مندی روبه رشدی را در پی داشته است ]33[. استفاده از فیلم هایی با منشا طبیعی(نشاسته-پروتئین و …)به دلیل پتانسیل این مواد در جایگزینی پلیمرهای رایج در بسته بندی موادغذایی و به علت مقاومت آنها در برابر نفوذ گازها ،رطوبت، و مواد محلول ازدهه قبل رایج شده است ]39[.

خرید اینترنتی فایل کامل :

هدف صنعت بسته­بندی حفظ مواد غذایی به موثرترین شکل و با کمترین هزینه می­باشد، به طوری که مصرف ­کننده و تولیدکننده  بیشترین رضایت را داشته باشند و ماده غذایی ایمن مانده و مشکلات زیست محیطی نیز به حداقل برسد. تقاضا برای تولید محصولات غذایی تازه، ایمن و با حداقل فرایند درحال حاضر از جمله مهمترین چالش­هایی می­باشد که امروزه صنعت بسته بندی مواد غذایی با آن مواجه می­باشد و همواره به دنبال راهکاری برای حفظ کیفیت و ایمنی غذا در زمینه بسته­بندی بوده است. انتخاب صحیح مواد و روش مناسب بسته­بندی باعث حفظ کیفیت محصول می­ شود ]17[.

امروزه بخش بزرگی از مواد استفاده شده در صنعت بسته بندی از فرآوردهای نفتی و پتروشیمی به دست می­آیند که غیر قابل تجزیه در طبیعت بوده و مشکل زیست محیطی ایجاد می­ کنند. از این­ رو محققین همواره به دنبال راه حل­هایی برای این موضوع می­باشند. رشد روز افزون محصولات زیستی و توسعه تکنولوژی­های نوین سبب کاهش وابستگی به استفاده از سوخت­های فسیلی گردیده است. در چند دهه اخیر میزان توجه و علاقه افراد به استفاده از بیوپلی­مرها به دلیل افزایش بیشتر آگاهی مصرف کنندگان، افزایش قیمت نفت خام، افزایش آلودگی­های زیست محیطی و تجزیه ناپذیر بودن پلیمرهای نفتی و توجه به گرمای جهانی افزایش یافته است و سبب شده تلاش­ های فراوانی در جهت تولید مواد بسته­بندی با منشا طبیعی(پروتئین،چربی و کربوهیدرات) به صورت فیلم یا پوشش صورت گیرد. اینگونه بیوپلیمرها در مقایسه با بهره گرفتن از پلاستیک­ها اثرات مخرب کمتری بر محیط زیست دارند ]61[.

لایه خوراکی، لایه نازکی از ماده زیستی است که صنایع بسته بندی را به خود جلب کرده است، چون مانع از رطوبت، اکسیژن و حرکت محلول مواد غذایی می شود.از میان لایه­ های خوراکی بر مبنای پروتئین، لایه ژلاتین به خاطر فرآورده های خوراکی و دارویی مانند اجزای روکش کپسول، گوشت و سوسیس مورد توجه قرار گرفته است ]49[.

در حال حاضر تحقیقات گسترده­ای برای استفاده از فیلم­هاو پوشش ­های خوراکی در صنایع غذایی و دارویی در حال انجام است که موجب بهبود کیفیت و افزایش کاربردهای آن می­ شود ]38[.

فیلم­ها و پوشش ­های بیوپلیمری ممکن است خوراکی بوده و یا تنها زیست­تخریب­پذیر باشند که این به فرمولاسیون، روش تولید و تیمارهای اصلاح­کننده بستگی دارد. اگر بیوپلیمر از نوع خوراکی باشد و افزودنی­های خوراکی در ساختار فیلم و پوشش استفاده شود فیلم یا پوشش حاصله خوراکی خواهد بود. هنگامی­که بیوپلیمر با سایر مواد شیمیایی، قبل یا در طول تشکیل فیلم و پوشش وارد واکنش شود یا ترکیبات غیر خوراکی به فیلم یا پوشش اضافه شود، قابلیت خوراکی بودن را از دست می­دهد. فیلم­ها و پوشش ­های خوراکی که برای بسته­بندی مواد غذایی استفاده می­شوند باید ایمن و مطمئن بوده و بعد از پایان دوره­ مورد نظر زیست­تخرب­پذیرباشند. زیست­تخریب­پذیری، یعنی فیلم یا پوشش در فرایند کمپوست کردن به طور کامل توسط میکروارگانیسم­ها تجزیه شده و دی­اکسیدکربن، آب، متان و مقداری بیومس تولید شود ]14[.

فیلم­های خوراکی که در ارتباط با مواد غذایی کاربرد دارند زیست­تخریب­پذیر هستند، یعنی قابلیت تجزیه شدن به عناصر سازنده را به وسیله­ موجودات ذره­بینی خاک دارند ]37[.