شماره ركورد
14603
شماره راهنما(اين فيلد مربوط به كارشناس ميباشد لطفا آن را خالي بگذاريد)
14603
پديد آورنده
علي خوشسيما
عنوان
بررسي تجربي و نظري رفتار فازي مخلوط هيدروكربن، آبنمك و سورفكتانت
مقطع تحصيلي
دكتري
سال تحصيل
شهريور ماه 1394
تاريخ دفاع
شهريور ماه 1394
استاد راهنما
دكتر محمدرضا دهقاني
استاد مشاور
دكتر عماد رعايايي
دانشكده
مهندسي شيمي
چكيده
چكيده
در اين پايان نامه، رفتار فازيهيدروكربن در حضور سورفكتانت و آبنمك از ديدگاه ترموديناميكي مورد بررسي و تحليل قرار گرفته است. در بخش آزمايشهاي تجربي، از سه روش مختلف (دياگرام ماهي، اسكن شوري و دياگرام مثلثي گيبس) براي بررسي رفتار فازي مخلوطهاي حاوي سورفكتانت استفاده شده است. به جهت كاربرد و اهميت بالا، از سورفكتانتهاي غيريوني گلايكول اتري و آنيوني جهت انجام آزمايشها بهره برده شده است. نمودار فاز ماهيمخلوطهايحاوي سورفكتانت بيانگر اين است كه علاوه بر سورفكتانتهاي اتيلن گلايكول اتري، در حضور سورفكتانتهاي غيريوني پروپيلن گلايكول اترينيز ميتوان وينسور IIIمشاهده كرد. به دليل آنكه پروپيلن گلايكول اترها سميت كمتري نسبت به اتيلن گلايكول اترها دارند و محدوده عملياتي آنها در دماي پايينتري اتفاق ميافتد، نتايج اين آزمايشها ميتواند راهي براي جايگزيني سورفكتانتهاي اتيلن گلايكول اتري با نوع پروپيلن گلايكول اتري همچنين افزايش دامنه عملياتي سورفكتانت براي يك كاربرد خاص باشد. از آنجايي كه هيچگونه شواهدي دال بر ساختارشناسي مولكولي مخلوطهاي حاوي پروپيلن گلايكول اتر در مراجع ذكر نشده است، امكان تشكيل ساختارهاي مايسلي در حضور سورفكتانت مورد بررسي ساختارشناسي قرار گرفتند. شكل توابع همبستگي نشان داد كه درون محلول، ساختارهاي ميكروامولسيوني مايسلي وجود دارند.
از آنجايي كه در اغلب فرآيندهاي صنعتي،نمكها حضور تأثيرگذاري دارند، اثر يونهاي باردار (الكتروليت) بر نمودارهاي فاز ماهي شكل،با در نظر گرفتن نمكهاي سري Hofmeisterبه صورت قاعدهمندبا تعميم نظريهsalting-in و salting-out به مخلوطهاي حاوي سورفكتانت،مورد مطالعه قرار گرفته است. نتايج مشاهدات روي كاتيونهاي مختلف كلرايد نشان ميدهد اثرات كلرايدهاي Na+،Cs+، K+، Li+و choline+روي پارامترهاي مورد مطالعه ناحيه وينسورIIIاز جمله LCSTو UCSTناچيز هستند.برايآنيون SO42- كه به شدت salting-outاست، كاهش LCSTمحسوستر است؛ در مقابل، نمكهاي سديم-SCNوClO4- نسبت به مخلوط مرجع مقاديرLCSTو UCSTبالاترياتخاذ ميكنند. ساكاروز بهعنوان يك مولكول اسمولايت بيبار بيشتر از آن كه دماي بحراني بالايي را تغيير دهد، دماي بحراني پاييني را تحت تأثير قرار ميدهد.
از آنجايي كه محلولهاي حاوي سورفكتانت در اغلب موارد ميكروامولسيون تشكيل ميدهند و مطالعه مخلوطهاي حاوي سورفكتانت بدون داشتن دانش كافي درباره ميكروامولسيونها و رفتار آنها مقدور نيست، انتقال نوع ميكروامولسيون از قطبي در غيرقطبي (W/O) به غيرقطبي در قطبي (O/W) و بالعكس با اندازهگيري و مدلسازي قطر ذرات تشكيل دهنده ميكروامولسيون بررسي شدهاند. با هدف ساختار شناسي ميكروامولسيونها، ساختار و ناحيه تغيير نوع ميكروامولسيون به كمك سه روش پراكندگي نور ديناميك (DLS)، پراكندگي نور استاتيك (SLS) و رسانايي الكتريكي مطالعه شده است. بايد توجه كرد كه براي به دست آوردن شعاع نانوساختارها از روش SLSو DLS، به دادههاي ضريب شكست، ويسكوزيته و دانسيته هر نمونه نياز بوده كه به صورت جداگانه اين آزمايشها انجام شده است.
در بخش مدلسازي، قابليت مدل Perturbed Hard Sphere Chain (PHSC)براي پيشبيني رفتار فاز مخلوطهاي حاوي سورفكتانت مورد بررسي قرار گرفته است. ابتدا پارامترهاي مدل براي سورفكتانتهاي خالص با تنظيم روي دادههاي آزمايشگاهي فشار بخار و دانسيته مايع به دست آمدهاند. (خطاي AARDمحاسبه فشار بخار و دانسيته مايع به ترتيب 7/1 و 4/0 بوده است). سپس براي تعادلهاي بخار-مايع مورد مطالعه، پارامتر برهمكنش دوتايي براي سيستمهاي سورفكتانت + آب، سورفكتانت + الكل، سورفكتانت + هيدروكربن و سورفكتانت + سورفكتانت در دماها و فشارهاي مختلف براساس دادههاي تجربي موجود در مقالات به دست آمدهاند. تعميم مدل به مخلوط سهتايي و چهارتايي حاوي سورفكتانت از ديگر اقدامات صورت گرفته در بخش مدلسازي است. در مخلوطهاي حاوي الكتروليت، براي در نظر گرفتن سهم برهمكنشهاي برد بلند،عبارتتقريب ميانگين كروي (MSA)به معادله حالت PHSCاضافه شده كه با خطاي 69/3همراه بوده است.
واژههاي كليدي:سورفكتانت، رفتارفازي، ميكروامولسيون، الكتروليت، ناحيه وينسور III، سري Hofmeister، معادله حالتPHSC