علی اکبر زینتی زاده لرستانی

  مطالعه حاضر بر توسعه فوتوکاتالیست‌های پیشرفته مبتنی بر نقاط کوانتومی کربنی (CQD) برای تصفیه فاضلاب صنعتی تمرکز دارد: تجزیه پایدار و کارآمد آلاینده‌ها، در پاسخ به نگرانی‌های فزاینده زیست‌محیطی مرتبط با آلودگی دارویی در سیستم‌های آبی. در این زمینه، نانوکامپوزیت‌های فوتوکاتالیستی به عنوان مواد امیدوارکننده برای تصفیه کارآمد و پایدار فاضلاب ظهور کرده‌اند. یک فوتوکاتالیست جدید با طرح Z مبتنی بر نقاط کوانتومی کربنی (CQDs)، یعنی g-C3N4/CQDs/LDH، با موفقیت از طریق روش هیدروترمال سنتز و برای تجزیه آنتی‌بیوتیک سفازولین (CFZ) در فاضلاب صنعتی به کار گرفته شد. CQDها، که از زیست‌توده چای ضایعاتی مشتق شده‌اند، در ماتریس g-C3N4/LDH گنجانده شدند تا عملکرد کلی فوتوکاتالیستی را افزایش دهند. خواص ساختاری، ریخت‌شناسی، نوری و کلوئیدی مواد سنتز شده به طور سیستماتیک با استفاده از پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM)، طیف‌سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR)، طیف‌سنجی فرابنفش-مرئی (UV-Vis)، طیف‌سنجی فوتولومینسانس (PL)، طیف‌سنجی بازتاب پخشی (DRS)، پراکندگی نور پویا (DLS) و آنالیز پتانسیل زتا مشخص شدند. نتایج، تشکیل موفقیت‌آمیز هتروساختار و بهبود خواص فیزیکوشیمیایی را تایید کرد. آزمایش‌های فوتوکاتالیستی نشان داد که نانوکامپوزیت g-C3N4/CQDs/LDH با نسبت ?.?، بالاترین راندمان تخریب را نشان داد و تقریباً ??? حذف CFZ را در ??? دقیقه به دست آورد. اثرات چهار متغیر عددی مستقل با استفاده از روش سطح پاسخ مبتنی بر پاسخ (RSM) مبتنی بر طراحی کامپوزیت مرکزی (CCD) ارزیابی شد. چهار متغیر عددی شامل مقدار فوتوکاتالیست (0.5-1.5 گرم در لیتر)، غلظت آلاینده (10-30 میلی‌گرم در لیتر)، زمان (1-5 ساعت) و pH (4-10) بودند. شرایط بهینه برای دستیابی به بهترین عملکرد نانوکامپوزیت در غلظت فوتوکاتالیست 1.1 گرم در لیتر، غلظت آلاینده 15 میلی‌گرم در لیتر، pH=5 و زمان تابش 3 ساعت به دست آمد. فعالیت فوتوکاتالیستی افزایش یافته عمدتاً به بهبود جداسازی بار، کاهش انرژی شکاف نواری و تولید کارآمد گونه‌های فعال اکسیژن (ROS)، به ویژه رادیکال‌های سوپراکسید (O?•?) که نقش کلیدی در فرآیند تخریب دارند، نسبت داده شد. در نتیجه، فوتوکاتالیست توسعه‌یافته با طرح Z، پتانسیل بالایی برای حذف کارآمد آلاینده‌های دارویی از فاضلاب نشان می‌دهد. این یافته‌ها بینش‌های ارزشمندی در مورد طراحی سیستم‌های فوتوکاتالیستی هتروساختار پیشرفته ارائه می‌دهند و چشم‌اندازهای مهمی را برای پیشرفت‌های آینده در فناوری‌های اصلاح پایدار محیط زیست ارائه می‌دهند

چکیده با توجه به افزایش بحران انرژی، آلودگی‌های زیست‌محیطی ناشی از سوخت‌های فسیلی و همچنین نیاز روزافزون به تصفیه فاضلاب، سلول‌های سوختی میکروبی (MFCs) به عنوان یکی از سیستم‌های بیوالکتروشیمیایی مورد توجه بسیاری از پژوهشگران قرار گرفته‌اند. این سیستم‌ها به دلیل توانایی تولید همزمان انرژی الکتریکی و تصفیه فاضلاب، به عنوان فناوری‌هایی پایدار و دوستدار محیط زیست شناخته می‌شوند. در این میان، غشاهای تبادل پروتون (PEMs) به عنوان یکی از اجزای کلیدی MFC نقش مهمی در انتقال پروتون، جلوگیری از عبور اکسیژن و بهبود عملکرد کلی سیستم ایفا می‌کنند؛ از این رو اصلاح و بهبود ویژگی‌های این غشاها از اهمیت بالایی برخوردار است. در پژوهش حاضر، از عصاره گیاه اکالیپتوس به عنوان یک افزودنی زیست‌پایه طبیعی برای اصلاح غشاهای پلی‌اتر سولفون سولفونه شده (SPES) استفاده شد. غشاهای اصلاح‌شده در سه درصد وزنی مختلف شامل 0.5، 1 و 1.5 درصد تهیه و عملکرد آن‌ها با غشای فاقد افزودنی مقایسه گردید. به منظور بررسی ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی غشاها، آنالیزهای مختلفی شامل FTIR، ATR-FTIR، SEM، جذب آب (WU)، زاویه تماس آب (WCA)، ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC) و آنالیز اکسیژن محلول (DO) انجام شد. همچنین عملکرد الکتروشیمیایی غشاها از طریق بررسی منحنی‌های پلاریزاسیون، چگالی توان، چگالی جریان، راندمان حذف COD و بازده کولمبیک (CE) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که حضور عصاره اکالیپتوس در ساختار غشا موجب بهبود خواصی نظیر آب‌دوستی، ظرفیت تبادل یونی و کاهش عبور اکسیژن شد. همچنین تصاویر SEM بیانگر ایجاد ساختاری متراکم‌تر و یکنواخت‌تر در غشاهای اصلاح‌شده نسبت به غشای خام بودند. در میان تمامی غشاهای تهیه‌شده، غشای حاوی 1 درصد وزنی عصاره اکالیپتوس بهترین عملکرد را از خود نشان داد؛ به‌طوری‌که بیشترین چگالی توان و چگالی جریان به ترتیب برابر با 193.4 میلی‌وات بر متر مربع و 716.2 میلی‌آمپر بر متر مربع برای این غشا به‌دست آمد. علاوه بر این، بالاترین راندمان حذف COD و بازده کولمبیک نیز مربوط به همین غشا بود که به ترتیب برابر با 89.16 و 76.11 درصد محاسبه شد. در مجموع، نتایج این مطالعه نشان داد که استفاده از عصاره اکالیپتوس می‌تواند به طور موثری عملکرد غشاهای SPES را در سلول‌های سوختی میکروبی بهبود بخشد و گزینه‌ای مناسب برای توسعه غشاهای تبادل پروتون پایدار، کم‌هزینه و دوستدار محیط زیست در کاربردهای بیوالکتروشیمیایی باشد.      

در این پژوهش، اثر روش‌های مختلف پیش‌ تصفیه بر افزایش قابلیت حلالیت لجن فعال زائد (WAS) و تولید متان در فرآیند هضم بی‌هوازی به‌صورت سیستماتیک بررسی شد. سه استراتژی پیش‌تصفیه شامل همگن‌سازی، فراصوت و هیدرولیز آنزیمی به‌صورت جداگانه اعمال و بهینه‌سازی گردید. در مرحله نخست، پیش‌تصفیه همگن‌سازی به مدت یک ساعت با سرعت 3000 دور بر دقیقه، با ایجاد نیروهای برشی قوی، کاویتاسیون و تلاطم بالا، باعث هیدرولیز قابل توجه لجن شد. در این شرایط، غلظت sCOD به 2210 میلی‌گرم در لیتر، حذف VSS به 63.33 درصد، غلظت NH? به 6.13 میلی‌گرم در لیتر و PO?³? به 9.56 میلی‌گرم در لیتر رسید. افزایش سرعت همگن‌سازی موجب بهبود شکستن ساختار لجن و افزایش حلالیت شد. در مرحله دوم، تاثیر متغیرهای فرایند فراصوت شامل زمان فراصوت، درصد دامنه و حالت پالسی ارزیابی شد. در شرایط بهینه (دامنه 100 درصد، حالت پالسی 1 و زمان 60 دقیقه)، کاهش VSS به 61.41 درصد و غلظت sCOD به 5010 میلی‌گرم در لیتر افزایش یافت که بیانگر تاثیر مستقیم این پارامترها بر تجزیه لجن است. در مرحله سوم، پیش‌تصفیه آنزیمی با استفاده از آمیلاز، پروتئاز و لیپاز انجام شد. به‌منظور ارزیابی جامع، تعداد 90 آزمایش با روش طراحی سطح پاسخ (RSM) و با در نظر گرفتن زمان ماند، دما، pH اولیه، دوز آنزیم و نوع آنزیم طراحی گردید. شرایط بهینه شامل زمان ماند 6 ساعت، دمای 55 درجه سانتی‌گراد، pH برابر 9.5 و دوز آنزیم 5 درصد تعیین شد. در نهایت، هضم بی‌هوازی تحت این شرایط بهینه‌شده انجام شد. پس از 344 ساعت، اندازه‌گیری پارامترهای VSS، sCOD، TCOD، pH و فشار گاز نشان داد که تولید متان افزایش و زمان ماند کاهش یافته است. در مقایسه با لجن بدون پیش‌تصفیه، هر سه روش سبب بهبود حلالیت لجن و افزایش تولید گاز شدند. در این میان، هیدرولیز آنزیمی با آمیلاز بیشترین تاثیر را در افزایش تولید گاز نسبت به پیش‌تصفیه های فراصوت و همگن‌سازی داشت.

غشاهای پلیمری نانوفیلتراسیون توانایی چشمگیری در دفع فلزات سنگین از پساب‌ها از خود نشان داده‌اند. با این حال، رسوب‌گرفتگی به عنوان یک چالش کلیدی، منجر به افت عملکرد این غشاها می‌شود. این پژوهش به بررسی اصلاح غشاهای نانوفیلتراسیون پلی‌آکریلونیتریل با استفاده از حلال یوتکتیک عمیق ال منتول:اتیلن گلیکول   با هدف کاهش گرفتگی و افزایش شارعبوری از غشا اختصاص یافته است. به وسیله ی آنالیز مادون قرمز تبـدیل فوریه (FT-IR)و پـراش اشـعه ایکـس (XRD) از DES و غشاهای اصلاح شده ی حاصل وجـود گـروه هـای عاملی آب دوست را تایید کرد. با تصاویر میکروسکوپ الکترونی تابشی (SEM)و طیف سنجی پراش اشـعه ایکس (EDX)برای بررسی ریخت شناسی، تخلخل، اندازه ی حفره ها و زاویه تماس آب پرداخته شد. غشاهای اصلاح شده به واسطه آب دوستی نانو ذرات زاویه تماس قطرات آب کمتری از غشای ساده دارنـد و این مقدار از ??.? درجه غشای ساده به مقدار ??.? درجه در غشای اصلاح شـده بـا ?.? درصـد نـانوذره رسیده است. به علاوه در این غشاها انـدازه حفـرات بـه میـزان چشـمگیری افزایش یافته است و همین امرموجب بهبود شار غشاها شـده و غشـای PAN/DES0.3 ، بـا ?/? درصـد وزنـی حلال یوتکتیک عمیق، بالاترین شار، نسبت بازیابی و کمترین میزان گرفتگی را از خود نشان داد. غشای PAN/DES 0.3 با 98.11 و 96.43 درصد به ترتیب برای Pb2+ و Mn2+، بیشترین حذف یون‌های فلزات سنگین را نشان داد و کمترین حذف یون‌های فلزات سنگین با 38.82 و 36.1 درصد   

   آلودگی منابع آبی ناشی از فاضلاب‌های صنعتی حاوی ترکیبات آلی پایدار، به یکی از چالش‌های جدی زیست‌محیطی تبدیل شده است. روش‌های متداول تصفیه و غشاهای پلیمری رایج مانند پلی‌اتر سولفون (PES) با مشکلاتی نظیر گرفتگی و کارایی محدود در حذف آلاینده‌های مقاوم روبرو هستند. این پژوهش با هدف تهیه یک غشای فتوکاتالیستی نوین از طریق اصلاح سطح با عملکرد برتر و خاصیت خودتمیزشوندگی انجام شد. در این راستا، سطح غشاهای پلی‌اتر سولفون با استفاده از نانوگل فتوکاتالیستی TiO?-کلروفیل پوشش داده شد تا محدودیت فعالیت TiO? در ناحیه فرابنفش برطرف شده و از نور مرئی خورشید برای فعال‌سازی آن استفاده گردد. در این مطالعه، ابتدا نانوگل TiO?-کلروفیل به روش شیمیایی سنتز شد. سپس سطح غشاهای پایه PES   با استفاده از سوسپانسیون‌های آبی حاوی نسبت‌های مختلف (0.01 تا 0.03 درصد وزنی) از این نانوگل، از طریق لایه‌نشانی (Coating) اصلاح گردید. مشخصه‌یابی نانوکامپوزیت و غشاهای اصلاح‌شده با استفاده از آنالیزهای تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR)، طیف‌سنجی بازتابی نشر (DRS)، میکروسکوپ الکترونی پاششی (SEM) و میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) انجام شد. عملکرد غشاها از نظر شار آب خالص، راندمان حذف آلاینده (رنگ مستقیم)، مقاومت در برابر گرفتگی و قابلیت استفاده مجدد ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که اصلاح سطح با فتوکاتالیست سنتزشده باعث افزایش چشمگیر آبدوستی سطح غشا (کاهش زاویه تماس از 74 به 54 درجه) شد. در غشای بهینه (M-0.02)، شار آب خالص را از 17.7 به 50.8 L/m²·h افزایش یافت و راندمان حذف رنگ تحت نور مرئی به 93% رسید، در حالی که این راندمان در شرایط تاریکی تنها 64% بود. این تفاوت بیانگر سهم قابل توجه فتوکاتالیز در فرآیند حذف است. این غشا همچنین شاخص بازیافت شار (FRR) بالای 85% را نشان داد که بیانگر خاصیت ضدرسوب عالی آن است. نتایج آزمون‌های پایداری نیز نشان‌دهنده خاصیت خودتمیزشوندگی و عملکرد پایدار لایه فتوکاتالیستی در چرخه‌های استفاده متوالی بود. به طور کلی، نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که اصلاح سطح غشای PES با نانوگل TiO?-کلروفیل، راهکاری پایدار، زیست‌سازگار و کارآمد برای تصفیه موثر فاضلاب‌های صنعتی، به‌ویژه فاضلاب‌های رنگی، به شمار می‌رود.

   چکیده اگرچه راکتورهای زیستی ایرلیفت در سال‌های اخیر موفقیت‌های چشمگیری در حذف همزمان کربن (C) و مواد مغذی (نیتروژن و فسفر) از انواع فاضلاب‌ها داشته‌اند، اما تحقیقات عمدتاً بر مکانیسم‌های متعارف مانند نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون همزمان (SND) و حذف پیشرفته فسفر بیولوژیکی (EBPR) متمرکز بوده است. بر این اساس، هدف اصلی این پایان‌نامه طراحی شرایط عملیاتی و فرآیندی بهینه برای ایجاد مکانیسم‌های مختلف نوین جهت حذف همزمان کربن، نیتروژن و فسفر (CNP) در یک راکتور زیستی هیبریدی ایرلیفت تک‌مرحله‌ای با چرخش داخلی دوگانه (DCAL-A2O) می‌باشد. در این مطالعه، تاثیر انواع ترکیبات نیتروژن‌ به صورت نسبت NH??-N/NH??-N + NO??-N   در محدوده ?.? تا ?.?، و زمان ماند هیدرولیکی (HRT) بین ? تا ?? ساعت بر عملکرد راکتور مورد بررسی قرار گرفت. اثر هم‌افزایی مکانیسم‌های زیستی مختلف نقش کلیدی در دستیابی به حذف همزمانCNP   در یک راکتور تک ‌مرحله‌ای ایفا کرد. در شرایط بهینه (نسبتNH??-N/NH??-N + NO??-N   معادل ?.?? و زمان ماند هیدرولیکی ??.? ساعت)، بیوراکتور هیبریدی ایرلیفت حداکثر راندمان فرآیندی را نشان داد. تحت این شرایط، راندمان حذف TCOD، TN، TP و کدورت خروجی به ترتیب ??.?? (ورودی: ???? میلی‌گرم بر لیتر)، ??? (ورودی: ??? میلی‌گرم بر لیتر) و ??? (ورودی: ?? میلی‌گرم بر لیتر) همراه با کدورت خروجی NTU 9 گزارش شد. علاوه بر این، راکتور هیبریدی DCAL-A2O در تصفیه فاضلاب با غلظت بالای نیترات (???.? میلی‌گرم بر لیتر)، راندمان حذف نیترات را تا ??? بهبود بخشید. بنابراین، راکتور هیبریدی DCAL-A2O به‌عنوان یک سیستم بسیار کارآمد برای حذف همزمان کربن، نیتروژن و فسفر شناخته شد و توانایی قابل توجهی در حذف نیترات از فاضلاب­هایی با غلظت بالای نیترات نشان داد.

   I sincerely thank God, Merciful and Almighty, for the divine guidance and i  iration that enabled me to pursue this path and reach this academic level. I sincerely thank my supervisors, Prof Ali Akbar Zinatizadeh, and Dr. Sirus Zinadini, as well as my advisers, Dr. Sara Ivani, and Dr. Mehdi Khiadani, for their invaluable support and insightful recommendations throughout this project, which significantly contributed to its success. I sincerely thank the referees for their thorough review of this thesis and my supportive friends and colleagues for the enjoyable moments we shared. It is worth mentioning that the completion of this thesis owes to the knowledge, patience, and extraordinary attention of these magnanimous professors, and I once again thank them. And I am thanking God for putting these magnanimous professors on the path to completion of this project. And in the end, I sincerely appreciate my parents for their massive support at all stages of life.   

   حذف همزمان کربن و مواد مغذی (CNP) در یک بیوراکتور واحد از نظر حجم راکتور و مصرف انرژی از اهمیت بالایی برخوردار است.از این رو، در این مطالعه، دو راکتور زیستی لجن فعال (AS) و لجن فعال با رشد چسبیده ثابت (IFAS) با پیکر­بندی تقسیم بندی شده، جهت حذف همزمان کربن و مواد مغذی از پساب سنتزی رب گوجه فرنگی و در نهایت مقایسه عملکرد دو راکتور مذکور به کار گرفته شد. در این مطالعه تاثیر دو متغیر مستقل بر عملکرد بیوراکتورها مورد بررسی قرار گرفت. برای ارزیابی عملکرد فرآیند هشت پاسخ مختلف در طول 13 اجرا در شرایط آزمایشی مختلف طراحی شده توسط نرم افزار Design Expert Software ارزیابی شد. تاثیر دو متغیر مستقل شامل زمان ماند هیدرولیک   (HRT)، سرعت جریان هوا (AFR) بر عملکرد بیوراکتور از نظر حذف اکسیژن محلول شیمیایی (COD)، حذف نیتروژن کل (TN)، پساب   -NO3، حذف N-NH4 و کدورت پساب بررسی شد. HRT های 4، 8, 12 ساعت و AFR های 2، 3 و 4 لیتر در دقیقه برای مدل­سازی عملکرد بیوراکتور مورد بررسی قرار گرفت. بازده حذف PO4،   COD، TN وN-NH   در شرایط بهینه با HRT 12ساعت و AFR 3 لیتر در دقیقه برای راکتور AS به ترتیب17.89 و   92.94 و 50.069 و 50.423درصد بود که این بازده حذف در راکتور IFAS به ترتیب88.91 و98.85 و40.75 و30.97 درصد بود. برای بررسی پایداری عملکرد دو راکتور مذکور تحت شرایط بهینه به‌دست ‌آمده هر دو راکتور به مدت یک ماه مورد بررسی قرار گرفتند، که بیوراکتورها عملکرد تقریباً پایداری از خود نشان دادند. نتایج نشان داد که راندمان حذف COD در هردو راکتور به دلیل ساختار منحصر به فرد راکتور مورد استفاده بالای 90 درصد بود، در حالی که حذف مواد مغذی تابع شرایط آزمایش بود. با بررسی کلی نتایج به دست آمده می­توان نتیجه گرفت که اولا ساختار منحصر به فرد راکتور مورد استفاده نقطه قوت اصلی این مطالعه است که سبب بالا بردن کارایی هردو حالت راکتور شد. ثانیا از مقایسه کلی داده­ها نتیجه گرفت که علاوه بر ثابت بودن شرایط حاکم بر هردو راکتور و کارایی بالای هردو، می­توان با اختلافی چشمگیر به برتری نسبی راکتور IFAS اذعان داشت.   

   در این پروژه، یک غشای پلیمری نانوفیلتراسیون با هدف دستیابی به عملکرد بالا از نظر شار، خواص ضد رسوب و حذف رنگ سنتز شد. عملکرد بالا در این غشاء با افزودن نقاط کوانتومی کربن و پلیمر پلی اتر سولفون سولفونه شده به ماتریس غشا بدست آمد. کربن کوانتوم دات از ضایعات کارخانه مخمر (ویناس) با استفاده از روش حلال گرمایی (solvothermal) با حلال DMAc تهیه شد. پلیمر پلی اتر سولفون سولفونه شده از طریق فرآیند سولفوناسیون با استفاده از کلروسولفونیک اسید از پلی اتر سولفون سنتز شد. تجزیه و تحلیل های مختلفی برای توصیف CQD های سنتز شده استفاده شد. از FTIR برای بررسی گروه های عاملی آبدوست، XRD برای نشان دادن ساختار بلوری، DLS برای اندازه گیری توزیع اندازه ذرات و EDX برای بررسی عناصر موجود در CQD ها استفاده شد. علاوه بر این، از آنالیز FTIR برای تایید سولفوناسیون پلیمر PES استفاده شد. روش ماتریس مخلوط برای سنتز غشا استفاده شد که درصدهای مختلف CQD و SPES را در خود جای داده است. عملکرد غشاها از نظر شار، مقاومت در برابر رسوب، استحکام مکانیکی و حذف رنگ ارزیابی شد. نتایج نشان داد که افزودن CQD به ساختار غشا باعث افزایش شار به اندازه 3.82 برابر و افزایش نسبت بازیابی شار عبوری به اندازه 1.69 برابر نسبت به حالت اصلاح نشده شد. برای افزایش و حفظ عملکرد غشاء، SPES به عنوان یک تثبیت کننده برای CQD در ساختار غشا استفاده شد. ترکیب 10% از پلیمر پلی اتر سولفون سولفونه شده و 0.1 درصد نانوذره در غشاء منجر به افزایش 4.6 برابری در شار و افزایش 2.27 برابری در FRR در مقایسه با حالت اصلاح نشده شد. غشای بهینه سنتز شده توانایی حذف 95.12 درصد رنگ از فاضلاب را دارد. علاوه بر این، ترکیب SPES در ساختار غشا نه تنها عملکرد غشا را از طریق حضور گروه‌های آبدوست سولفون افزایش می‌دهد، بلکه یک پیوند متقابل بین گروه‌های آمین در CQD و گروه‌های سولفون در SPES ایجاد می‌کند. این امر باعث تثبیت CQD در ساختار غشا می شود و تضمین می کند که عملکرد غشا برای مدت طولانی حفظ می شود.

   هدف اصلی این پایان نامه تهیه غشاهای نانوفیلتراسیون (NF) با شار آب خالص و خاصیت ضد گرفتگی بالا و به کارگیری آن ها برای رنگ زدایی فاضلاب می باشد. برای دستیابی به این هدف، پتانسیل استفاده از نقاط کوانتومی کربنی(CQD) به عنوان یک نانو ذره آب دوست برای تقویت غشاهای نانوفیلتراسیون بر پایه پلی اترسولفون (PES) مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا   نقاط کوانتومی کربنی مورد نظر از ویناس تولیدی ازکارخانه تولید خمیر مایه (CQD-V) به روش حلال گرمایی (Solvothermal) سنتز شد. CQD-V سنتز شده از نظر اندازه ذرات، خصوصیات مورفولوژیکی، ساختاری و فلورسانس مورد بررسی قرار گرفت. وجود گروه ‌های عاملی آب دوست در سطح CQD-V سنتز شده توسط طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (ATR-FTIR) اثبات شد. از پراش پرتو ایکس (XRD) برای نشان دادن ساختار کریستالی و از پراکندگی دینامیکی نور(DLS) جهت اندازه گیری و ارزیابی توزیع اندازه ذرات CQD-V استفاده شد. همچنین از طیف سنجی فوتولومینسانس(PL) جهت بررسی خاصیت فوتولومینسانسی و نوری CQD-V سنتز شده استفاده شد. با استفاده از روش وارونگی فاز، غشاهای نانوکامپوزیتی حاوی درصد وزنی های مختلفی از CQD-V ساخته شدند. مورفولوژی مقطع عرضی و ساختار غشاها به کمک آنالیز SEM رصد شد. زبری سطح غشاها به کمک آنالیز میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) تعیین شد. میزان آب دوستی سطح غشاء به کمک آزمون زاویه تماس و تخلخل غشاء بررسی شد. عملکرد غشاء نانوفیلتراسیون با اندازه گیری شار آب خالص(PWF)، توانایی حذف رنگ، میزان گرفتگی و نسبت بازیابی شار(FRR) بررسی شد. شارآب خالص غشاهای نانوکامپوزیت پس از افزودن CQD-V به محلول ریخته‌گری، به دلیل آب دوستی بالاتر غشاهای آماده شده به طور قابل توجهی بهبود یافت و بالاترین شار برای غشای 1 درصد وزنی CQD-V (Kg/m2 .h 95/115) بدست آمد. نتایج زاویه تماس افزایش آب دوستی غشاهای اصلاح شده را تایید کرد. علاوه بر این، نتایج نشان داد که غشای 1 درصد وزنی   CQD-V دارای بالاترین تخلخل است. عملکرد غشاهای نانوفیلتراسیون ساخته شده با بررسی حذف رنگ Direct Red 23   انجام شد. تمامی غشاها حذف رنگ را بالای 97 درصد نشان دادند و حداکثر راندمان حذف برای غشای 07/0 درصد وزنی CQD-V (67/98 درصد) به دست آمد. بررسی مقاومت در برابر گرفتگی غشاها در برابر شیر خشک به عنوان عاملی برای گرفتگی نشان داد که غشاء 1/0 درصد وزنی CQD-V با نسبت بازیابی شار 26/99 درصد در مقایسه با غشای اصلاح نشده (53/62) خواص ضد گرفتگی بهتری دارد. همچنین این غشاء پایداری عملکرد مناسبی را در طول پنج چرخه فیلتراسیون با محلول شیرخشک نشان داد. به علاوه، کمترین مقدار زبری برای غشاء 1/0 درصد وزنی CQD-V مشاهده شد به گونه ای که میانگین زبری   از 20/7 نانومتر برای غشای اصلاح نشده به 53/2 نانومتر برای غشای 1/0 درصد وزنی CQD-V کاهش یافت. با توجه به نتایج به دست آمده، غشاء 1/0 درصد وزنی CQD-V به عنوان غشای بهینه انتخاب شد. به منظور بررسی تاثیر دو متغیر موثر بر فرآیند جداسازی شامل غلظت رنگ خوراک اولیه از فاضلاب کارخانه تولید شیرین بیان و فشار عملیاتی، روی پاسخ های فرآیندی شامل شار آب خالص، FRR ، راندمان حذف COD و حذف رنگ از نرم افزار طراحی آزمایش ((Design Of Experiment, ver.12.0. استفاده شد. مقادیر راندمان حذف COD، حذف رنگ، FRR و شار به ترتیب 50/79 درصد، 90/83   درصد، 92/89   درصد وKg/m2h   09/62 در شرایط عملیاتی بهینه (فشار 4 بار و غلظت رنگ خوراک اولیه 200 میلی گرم بر لیتر) به دست آمد. داده های حاصل از این مطالعه نشان دادند که غشاهای ساخته شده برای فناوری نانوفیلتراسیون در جهت بهبود شار، گرفتگی و حذف رنگ بسیار کارآمد بوده است. همچنین این مطالعه یک رویکرد مثبت اقتصادی را در تبدیل ویناس به عنوان یک پسماند صنعتی به مواد افزودنی مفید برای بهبود عملکرد جداسازی غشایی نشان داد.

بیلی روبین BR یک رنگدانه صفراوی در سرم انسان به دو شکل مختلف بیلی روبین Bu غیر کونژوگه و بیلی روبین کونژوگه BC وجود دارد. اهمیت بالینی تعیین بیلی روبین نقش عمده ای در پیش بینی تشخیص و درمان اختلالات همولیتیک در بزرگسالان و نوزادان دارد. BR، محصول تجزیه هموگلوبین، نشانگر قابل توجهی برای تشخیص اختلالات همولیتیک است. غلظت پایین BR در خون ناشی از خطر بالای بیماری عروق کرونر قلب و کمبود آهن است و سطح بالای آن منجر به هیپربیلی روبینمی می شود، بنابراین یافتن روش های آسان، ارزان و حساس برای تعیین درصد BR مهم است. روش های زیادی برای تعیین BR وجود دارد، یکی از آنها "روش فلورومتری" است که دارای چندین ویژگی جذاب از جمله هزینه کم، آماده سازی آسان و پاسخ سریع است که می تواند پتانسیل زیادی برای کاربردهای تشخیصی داشته باشد. BR به عنوان یک مولکول bichromophoric عمل می کند. این ویژگی برای تغییرپذیری جذب BR و خواص فلورسانس و رویدادهای انتقال انرژی اکسایتون بین کروموفور، بسته به غلظت مولکول و ریزمحیط آن در محلول، و در طول موج بازجویی نور سنسور فلورسنت مقرون‌به‌صرفه توسعه‌یافته است. تشخیص زودهنگام و آسان هیپربیلی روبینمی نانوخوشه‌های مس فلورسنت به دلیل اکسیداسیون سریع سطحی خود ممکن است برای آماده‌سازی آن با چالش مواجه شوند. با این حال ویژگی هایی مانند هزینه کم نیز دارد. اما دارای برخی ویژگی‌ها از جمله هزینه کم، حلالیت خوب در آب و در دسترس بودن گسترده پیش ماده به یک منطقه تحقیقاتی فعال تبدیل شده است، نانو خوشه مس دارای خواص فلورسنت عالی است که راه را برای توسعه سنسورهای جدید کمپلکس شده با کیتوزان به عنوان یک عامل تثبیت‌کننده هموار می‌کند. نانو خوشه های مس و ردیابی حضور BR. طیف‌های گسیل در محدوده طول موج 300 تا 500 نانومتر هنگام تحریک در 330 نانومتر ثبت شدند. استراتژی سنجش حاضر دارای ویژگی‌های جذابی از جمله هزینه کم، آماده‌سازی آسان و پاسخ سریع است که می‌تواند پتانسیل زیادی برای کاربردهای تشخیصی بیولوژیکی و بالینی داشته باشد. نانو مواد متعددی که قادر به ساطع نور فلورسنت هستند، برای سنجش زیستی، تصویربرداری زیستی، و دارورسانی برای سنجش زیستی، تصویربرداری زیستی و تحویل دارو ساخته شده‌اند. اینها شامل نانوخوشه، مواد مبتنی بر سیلیس، نانوذرات، نقاط کوانتومی QD می باشد. بنابراین، دومین سنسور CQD نقطه‌های کوانتومی کربن (اندازه معمولی <10 نانومتر) است. که توسط کربن‌سازی هیدروترمال تهیه می‌شود و از کورکومین با اسید سیتریک و تیوره برای تولید این نقاط کوانتومی کربنی استفاده می‌کند. بنابراین، مانند کورکومین جدید به دلیل پایداری، حلالیت کم در آب و جذب، محدودیت هایی در مطالعات بالینی دارد. بنابراین، برای بهبود خواص کورکومین و استفاده از حامل های مواد نانوساختار و افزایش در دسترس بودن کورکومین. این سنسور برای تعیین BR بسیار انتخابی و بسیار حساس است.  

  چکیدهدر حال حاضر، سوخت های فسیلی منبع اصلی تامین انرژی در جهانهستند. اما به دلیل نیاز روز افزون به انرژی و محدودیت منابع فسیلی و آلودگی هایزیست محیطی ناشی از سوزاندن آنها، تمایل برایاستفاده از انرژی های پاک مانند انرژی خورشیدی، بادی، زمین گرمایی، هیدروژنی وزیست توده به جای سوخت های فسیلی افزایش یافته است. زیست توده چهارمین منبع بزرگانرژی در جهان است و حدود 14 درصد انرژی جهانرا تامین می کند و تولید انرژی از این مواد تجدید پذیر باعث کاهش انتشار دی اکسیدکربن در جو می شود. پیل سوختی میکروبی (MFC) یک سیستمالکتروشیمیایی زیستی   (BES)است و میتواند از باکتری های موجود در فاضلاب به عنوان کاتالیزور استفاده کند و در عین حال، علاوه برتولید الکتریسیته، فاضلابرا نیز تصفیه کند. البتهتولید الکتریسیته،مهم ترین کاربرد MFCاست. اما،میزان تولید این انرژی در MFC کماست و برای حل این مشکل،روش های گوناگونی مانند استفاده از نانو ذرات مختلف برای افزایش میزان الکتریسیتهتولید شده و رسانایی پروتون و راندمان کولمبیک بالاتر و کاهش هزینه های ساخت نسبتبه غشای تجاری نفیون مورد استفاده قرار می گیرد. بنابراین، هدف اصلی این مطالعه ساخت و اصلاح یکغشای مقرون به صرفه مبادله پروتون مبتکرانه برای بهبود انتقال پروتون، افزایشتولید توان و راندمان کولمبیک است. لذا در این مطالعه، غشاهای نانوکامپوزیت EP-PWA/SPESبا بارگذاری درصد های مختلف (wt.% 0.1، 0.3، 0.5، 1 و 5ـ1) از نانوذرات جدید EP-PWA ، سنتز و مشخصشدند. تجزیه و تحلیل EDAX،MAP ،FT-IR ،SEM ، XRD و CA برای بررسی عملکردنانوذره روی غشاهای سنتز شده با درصد های مختلف، انجام شد. نتایج نشان داد که نانوذرهEP-PAWاز عملکرد بسیارخوبی برخوردار است. عملکرد غشاهای ساخته شده در MFCاز نظر میزان چگالی توان، حذف COD، جذب آب و بازدهکولمبیک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تجربی نشان داد که غشا   ESبا 0.5 درصد وزنیاز نانوذره EP-PWA به عنوان غشابهینه انتخاب شد و حداکثر چگالی توان، حذف COD، راندمان کولمبیک وجذب آب را به ترتیب mW.m-2 107.69،% 90.79، % 65.18 و79.85%   نشان داد.خواص مشاهده شده بیانگر چگالی توان، جذب آب و راندمان کولمبیک بالاتر و نفوذپذیریاکسیژن کمتر در غشاهای سنتز شده نسبت به غشای تجاری نفیون 117 بود. نتایج بدستآمده نشان داد که غشای بهینه M3  (EP-PWA/SPES 0.5 wt.%)با توجه به افزایش کارایی سیستم و کاهشبسیار چشمگیر در هزینه های ساخت آن، پتانسیل لازم برای بهبود میزان قابل توجهی در بهرهوری سلسوختی میکروبی (MFC) را دارد.

هدف اصلی این پایان نامه افزایش شار آب، کاهش شار نمک معکوس و حذف رنگ با استفاده از غشاهای PES اسمز جلویی سنتز شده است. در بخش اول، غشاهای PES/CMK-5/EDTA FO با روش غشای ماتریس مخلوط (MMM) با استفاده از نانوذرات CMK-5/EDTA اصلاح شدند. برای مشخص کردن غشای اصلاح شده، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)، بازتاب کامل مادون قرمز تبدیل فوریه (ATR-FTIR)، طیف‌سنجی اشعه ایکس پراکنده انرژی (EDX) زاویه تماس آب (WCA) و اندازه گیری تخلخل انجام شد. تصاویر SEM منافذ انگشت مانند را در مقایسه با غشاهای PES برهنه نشان دادند. همچنین، تصاویر AFM نشان داد که افزودن نانوذرات CMK-5/EDTA به ماتریس پلیمری به طور مثبت زبری سطح را کاهش داد و سطح غشای بهینه به طور قابل توجهی صاف شد. بیشترین شار آب و کمترین مقدار شار نمک معکوس در غشای ماتریس مخلوط مربوط به غشایی با محتوای 1 وزنی بود. % CMK-5/EDTA    (هنگامی که از 2 مولار Na2SO4 به عنوان محلول کشش استفاده شد، شار آب = 31.8 LMH و شار نمک معکوس = 24.1 gMH بود). شار آب در کودها به صورت محلول های کششی به ترتیب (NH4)2SO4>K2SO4>KCl کاهش یافت که با توجه به فشار اسمزی توجیه شده است. با وجود فشار اسمزی یکسان برای محلول های کششی Na2SO4، (NH4)2SO4، و K2SO4، شاهد روند کاهشی شار آب بودیم که ممکن است به دلیل شعاع یونی Na+، NH4+ و K+ باشد. شعاع یونی Na+، NH4+ و K+ به ترتیب 0.117 نانومتر، 0.148 نانومتر و 0.149 نانومتر است. (NH4)2SO4 به عنوان محلول کشش بیش از 95 درصد حذف رنگ راکتیو Blue 5 را نشان داد که عملکرد بالای کودها را نشان می دهد. بخش دوم غشاهای اصلاح سطح را توسط پلیمر PAT سنتز شده تهیه کرد. غشای اصلاح شده با 3 وزن. درصد پلیمر PAT (M3) بهترین عملکرد را نشان داد. هنگامی که از 2 مولار Na2SO4 به عنوان محلول کشش استفاده شد، شار آب برای این غشاء 26.5 LMH بود، و شار نمک معکوس 7.0 gMH بود.

حذف رنگ، فلزات سنگین و نمک از محلول های آبی با استفاده از غشاهای نانوفیلتراسیون با خواص آبدوستی و ضدگرفتگی   اصلاح شده با تیوایمیدازول برپایه SBA-15 کلردار شده

این مطالعه، یک راکتور بیوفیلم بستر متحرک (MBBR) برای حذف همزمان کربن و مواد مغذی از پساب صنعتی فرامان به کار گرفته شد که به دنبال آن یک غشای نانوکامپوزیتی پلی‌وینیل‌دن فلوراید (PVDF) برای به دست آوردن پساب با کیفیت بالا انجام شد. عملکرد MBBR بیش از 20 شرایط آزمایشی مختلف طراحی شده توسط Design Expert Software ارزیابی شد. تاثیر سه متغیر مستقل در سه متغیر شامل زمان ماند هیدرولیک (HRT)، سرعت جریان هوا (AFR) و نسبت پر شدن (FR) بر عملکرد بیوراکتور از نظر حذف اکسیژن محلول شیمیایی (sCOD)، نیتروژن کل (TN) ) حذف، پساب N-NO3، حذف N-NH4 و کدورت پساب بررسی شد. 5، 10، 15 ساعت HRT. 1، 2.5، 4 ساعت AFR، و 30، 50، 70 درصد از FR برای مدل سازی عملکرد بیوراکتور مورد بررسی قرار گرفت. بازده حذف sCOD و TN در شرایط بهینه با HRT 10 ساعت، AFR 2 لیتر در دقیقه و FR 70 درصد به ترتیب 93.37 و 27.61 درصد بود. برای بررسی پایداری عملکرد حامل‌های معلق، MBBR تحت شرایط بهینه به‌دست‌آمده به مدت یک ماه مورد استفاده قرار گرفت که بیوراکتور عملکرد تقریباً پایداری در حذف کربن و نیتروژن نشان داد.

  حجم زیادی از فاضلاب روغنی را، پساب هاینفتی تولید می کنند.   پساب های نفتی اگرچه حجم کمی دارند اما آلودگیبسیار ایجاد می کنند. دفعپساب های روغنی که از نظر زیست محیطی قابل قبول باشد، یک چالش فعلی برای صنعت نفتمی باشد. دراین تحقیق، نتایج مطالعات تجربیتصفیه پساب پالایشگاه کرمانشاه با استفاده از غشا اولترافیلتراسیون اصلاح شده باچارچوب آلی-فلزی (MOF)از نوع TMU-5 به میزان غلظت 0.1 درصد وزنی ارائه شده است. برای اندازه گیری میزان تخلخل حفره ها و منافذ غشا، ازتکنیک عکسبرداری   میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)و برای اندازه گیری زبری سطح غشا از میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)استفاده شده است. نسبت بازیابی شار به میزان قابل توجهیبالا بود و راندمان حذف TSS و Oil &Grease، 100% درصد بود.

   در این کار، غشای ماتریس مخلوط CiE/CPES با روش وارونگی فاز به منظور بهبود همزمان خاصیت ضد رسوب و آنتی باکتریال سنتز شد. با ترکیب CPES و CiE، هر دو خاصیت ضد رسوب و ضد باکتریایی به طور قابل توجهی در غشای نانو فیلتراسیون CiE/CPES بهبود یافتند. به منظور تعیین خصوصیات غشای اصلاح شده، اندازه گیری   EM، AFM، ATR – FTIR، WCA   و تخلخل انجام شد. تصاویر SEM منافذ انگشت مانند را در مقایسه با غشای پر نشده CPES نشان داد. تصاویر AFM نشان داد که افزودن CiE به ماتریس پلیمری تاثیر مثبتی بر کاهش زبری سطح داشته و سطح غشاهای CiE/CPES   در تمام درصدهای وزنی CiE به طور قابل توجهی هموار شده است.BSA   به عنوان رسوب دهنده برای ارزیابی خواص ضد رسوب غشاهای سنتز شده استفاده شد. نتایج خواص خود تمیز شوندگی عالی (بیش از 95 درصد) را در تمام درصدهای وزنی CiE نشان داد که نشان دهنده جاسازی موفق CPES در غشا است. همچنین پارامترهای مقاومت رسوب‌پذیری مانند   Rm، Rc، Rp و Rt مورد ارزیابی قرار گرفت و نتایج نشان‌دهنده بهبود عملکرد غشاء NF ماتریس مخلوط در خواص ضد رسوب بود. برای تایید خواص ضد باکتریایی   CiE، آزمایش انتشار آگار مورد بررسی قرار گرفت. یک هاله بزرگ روشن در اطراف CiE برای هر دو باکتری مدل مشاهده شد. میانگین شعاع هاله برای باکتری   E. coli، 50.98 میلی متر و برای S. aureus،52.84   میلی متر بود که در مقایسه با سایر مطالعات روتین عملکرد بهتری را نشان داد. به منظور بررسی عملکرد ضد باکتریایی غشاها، تست غوطه وری سوسپانسیون باکتری و آنالیز SEM مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دهنده کاهش قابل توجه باکتری در سطح نسبت به نمونه شاهد بود که عملکرد عالی CiE در غشا را تایید می کند. برای اندازه گیری عملکرد جداسازی غشاها، پس زنی BTW مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج کارایی بسیار خوبی را در تصفیه BTW ارائه کردند. در بخش دوم، خواص ضد رسوب غشاهای اصلاح شده با استفاده از رسوب BSA با غلظت هایppm   200 و 500 در PH های مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. افزایش غلظت BSA منجر به کاهش شار نفوذی و افزایش مقاومت رسوب غیر قابل برگشت نسبت به غلظت کمتر شد. در pH قلیایی BSA، به دلیل نیروی دافعه بین سطح غشاء و محلول پروتئین BSA، شار نفوذ نسبت به PH پایین افزایش یافته است. بهترین نتایج از نظر شار، FRR و مقاومت در برابر رسوب مربوط به غشا با محتوای 2.50 درصد وزنی CiE بود. عملکرد فیلتراسیون غشاء مخلوط CiE/CPES در تصفیه فاضلاب ملاس در یک سیستم dead-end تحت شرایط عملیاتی مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. اثر فشار عملیاتی، غلظت خوراک، پلاریزاسیون غلظت، دمای خوراک و pH خوراک بر شار نفوذی، پس زنی، نسبت بازیابی شار، پارامترهای مقاومت در برابر رسوب بررسی شد. با توجه به نتایج به‌دست‌آمده در فشارهای عملیاتی بالاتر، شار نفوذ و میزان پس زنی مقادیر بالاتری نسبت به فشارهای پایین‌تر دارند. از سوی دیگر، مقدار FRR در فشارهای بالاتر به دلیل افزایش رسوب غشا کاهش یافت. در بررسی اثر غلظت خوراک بر عملکرد غشا مشاهده شد که در غلظت های خوراک بالاتر به دلیل تجمع رسوب ها در سطح غشاء، شار کاهش یافته و میزان پس زنی نسبت به غلظت خوراک کمتر افزایش یافته است. همچنین رسوب غشایی در غلظت های خوراک بالاتر بیشتر بود و در نتیجه FRR مقادیر کمتری داشت. در بررسی اثر پلاریزاسیون غلظت، هنگامی که از سیستم dead-end همزن دار استفاده شد، نتایج بهبود یافته در شار نفوذ و پس زنی و همچنین در مقدار FRR به دست آمد، زیرا اثر قطبش غلظت به دلیل هم زدن محلول کاهش یافت. ارزیابی اثر دمای خوراک بر عملکرد غشا نشان داد که ویسکوزیته محلول ملاس با افزایش دما افزایش می‌یابد و در نتیجه، شار نفوذی مقادیر بیشتری نسبت به دمای خوراک پایین‌تر دارد. علاوه بر این، دماهای بالاتر منجر به عبور بیشتر املاح از غشاء می شود، بنابراین کاهش در میزان پس زنی حاصل شد. در pH محلول ملاس اسیدی، ملانوئیدین که مسئول رنگ پساب ملاس است، رسوب می کند که منجر به کاهش شار نفوذی نسبت به pH خوراک بالاتر می شود، اما در pH قلیایی، ملانوئیدین حلالیت بیشتری دارد و در نتیجه شار افزایش می یابد. به این ترتیب با گذشت زمان رسوب غشایی بیشتری نسبت به PH اسیدی و خنثی رخ داد. بنابراین، FRR حاصل مقادیر کمتری داشت. لازم به ذکر است که در آنالیزهای انجام شده در شرایط عملیاتی مختلف، غشاء با محتوای 2.50 درصد وزنی CiE عملکرد بهتری از نظر شار، پس زنی، گرفتگی و FRR نسبت به سایر غشاهای سنتز شده نشان داد.

کمبود منابع انرژی و آلودگی های ناشی از مصرف سوخت های فسیلی،دانشمندان را به دنبال جایگزین‌های پاک‌تر سوق داده است. پیل سوختی میکروبی (MFC)به عنوان یکی از سیستم های بیوالکتروشیمیایی، به دلیل تولید انرژی و تصفیه همزمانفاضلاب، مورد توجه محققین قرار گرفته است. غشاهای تبادل پروتون نقش حیاتی درعملکرد MFC دارند. اصلاحآنها می تواند منجر به بهبود عملکرد MFC و تولید برقشود. در مطالعه حاضر، از پلی اتر سولفون سولفونه شده (SPES)به عنوان ماتریس پلیمری استفاده و نانوذرات در سه درصد وزنی (?.? و ?.? و ?) در آنقرار گرفته و نتایج مقایسه شدند. در کار اول، از بتا سیکلودکسترین (CD)و   بتا سیکلودکسترین سولفونه (SCD)به عنوان نانوذرات استفاده شد. در کار دوم از هیدروکسید دوگانه لایه ای نیکل-کروم(LDH) استفاده شد کهتوسط سولفانیلامید عامل دار شده و(FLDH) بدست آمد. درنهایت، در کار سوم نیز ترکیبی از SCD و LDHبه عنوان نانوذره SCDFLDH استفاده شد.بررسی نانوذرات و غشاهای ساخته شده توسط آنالیزهای مختلفی از جمله FTIR , SEM , EDX , WU , WCA   و... انجام شد. عملکرد سیستمنیز توسط متغیرهایی از جمله   بازده کلمبیکو توان تولیدی بررسی شد. مشاهده شد که اصلاح غشای SPESتوسط این نانوذرات به دلیل ساختار آن ها و گروه های عاملی فراوان منجر به بهبود ویژگیهای غشا از جمله آبدوستی و هدایت پروتون شد. در نهایت، با مقایسه نتایج در هر یکاز کارها، غشایی که عملکرد مطلوب تری از خود نشان داد معرفی شد که به ترتیب SPES/S?CD 0.5% در کار اول و SPES/FLDH 0.5%و 0.5% SCDFLDH در کار دوم وسوم بودند. در مجموع نیزغشای 0.5% SCDFLDH بهترین عملکردرا داشت. این نتیجه با بررسی طولانی مدت عملکرد غشای مذکور در MFCتایید شد که توان تولیدی 7.122 W/m2 بدست آمد. درنتیجه، غشاهای فوق میتوانند به طور موثر در MFCها برای تولید برق و تصفیه فاضلاب اعمال شوند.کمبود منابع انرژی و آلودگی های ناشی از مصرف سوخت های فسیلیمنجر شده است که دانشمندان به دنبال راه های جایگزین پاک تر باشند. MFCبه عنوان یکی از سیستم های بیوالکتروشیمیایی، به دلیل تولید انرژی و تصفیه همزمانفاضلاب، توجه محققان را به خود جلب کرده است. مطالعه حاضر با هدف اصلاح غشای تبادلپروتون توسط نانوذرات و بررسی عملکرد آن ها در پیل سوختی میکروبی انجام شده است.در تمامی کارها از پلی اتر سولفون سولفونه شده (SPES)به عنوان ماتریس پلیمری استفاده و نانوذرات در سه درصد وزنی (?.? و ?.? و ?) در آنقرار گرفته و نتایج مقایسه شدند. در کار اول، از بتا سیکلودکسترین (CD)و   بتا سیکلودکسترین سولفونه (SCD)به عنوان نانوذرات استفاده شد. در کار دوم از هیدروکسید دوگانه لایه ای نیکل-کروم(LDH) استفاده شد کهتوسط سولفانیلامید عامل دار شده و(FLDH) بدست آمد. درنهایت، در کار سوم نیز ترکیبی از SCD و LDHبه عنوان نانوذره SCDFLDH استفاده شد.بررسی نانوذرات و غشاهای ساخته شده توسط آنالیزهای مختلفی از جمله FTIR , SEM , EDX , WU , WCA   و... انجام شد. عملکرد سیستمنیز توسط متغیرهایی از جمله   بازده کلمبیکو توان تولیدی بررسی شد. مشاهده شد که اصلاح غشای SPESتوسط این نانوذرات به دلیل ساختار آن ها و گروه های عاملی فراوان منجر به بهبود ویژگیهای غشا از جمله آبدوستی و هدایت پروتون شد. در نهایت، با مقایسه نتایج در هر یکاز کارها، غشایی که عملکرد مطلوب تری از خود نشان داد معرفی شد که به ترتیب SPES/S?CD 0.5% در کار اول و SPES/FLDH 0.5%و 0.5% SCDFLDH در کار دوم وسوم بودند. در مجموع نیزغشای 0.5% SCDFLDH بهترین عملکردرا داشت. این نتیجه با بررسی طولانی مدت عملکرد غشای مذکور در MFCتایید شد که توان تولیدی 7.122 W/m2 بدست آمد. درنتیجه، غشاهای فوق میتوانند گزینه مناسبی برای کاربرد در پیل های سوختی میکروبیباشند.  

  پلیمر پلی آمیدوآمین پرشاخه عامل دار شده با کوکوربیتوریل (HBPA@Cucurbituril)   برای افزایش خواص ضد رسوب غشای پلیاتر سولفونPES)) برای حذف یون های فلزات سنگین (مانند As3+ و Hg2+) ساخته شد. برای بررسی مورفولوژی غشاهای اصلاح شده از آنالیزهای ATR-FTIR، TGA، SEM، پتانسیل زتا، AFM، WCA و SEM استفاده شد. ارزیابی زاویه تماس آب نشان داد که غشاهای 0.5 درصد وزنی HBPA@cucurbituril بهترین بهبود آب دوستی را در مقایسه با غشای اصلاح نشده (از 66.6 درجه تا 37.9 درجه) نشان دادند. در بهترین حالت، غشا اصلاح شده بهینه (0.5 درصد وزنی HBPA@Cucurbituril) بهترین نفوذپذیری (L/m2.h.bar 8.5) ، مقاومت در برابر رسوب (92.42 درصد)، رد رنگ (Direct Red 16:98.7, Reactive Blue 19:99.8, Crystal Violet: 97.3 and Methylene Blue: 98.4%) و حذف فلزات سنگین (As3+: 99.7 درصد و Hg2+

  هدف اصلی این پایاننامه اصلاح غشای مبتنی بر PES با استفاده از نانوکامپوزیت فوتوکاتالیستی با پایهTiO2   جهت بهبود عملکرد و کاهش گرفتگی غشای نانو فیلتراسیوناست. در راستای تحقق این هدف ، دو تکنیک ترکیب و پیوند به واسطه تابش نور فرابنفشبه ترتیب، به منظور اصلاح ماتریس و سطح غشاء پلیمری PES با استفاده از نانوفتوکاتالیست L-Lysine (C, N codoped)-TiO2/WO3   استفاده و مورد مقایسه قرار گرفتند. غشاهایفوتوکاتالیستی ترکیبی(MMM) با بارگذاری چهارنسبت مختلف نانوفتوکاتالیست (0، 0.1، 0.5 و 1 درصد وزنی) در ساختار غشا ساختهشدند. همچنین به منظور اصلاح سطح غشاها از چهار نسبت مختلف نانوفتوکاتالیست (01/0،03/0، 05/0 و 07/0 درصد وزنی) استفاده شد. غشاهای اصلاح شده با دو روش متفاوت، ازطریق آنالیزهای   ATR-FTIR، EDX، SEM، AFM، WCA، تخلخل و میانگین شعاع منافذ موردشناسایی قرار گرفتند. عملکرد غشاهای فوتوکاتالیستی اصلاح شده، بهبود قابل توجهی رادر مقایسه با غشای اصلاح نشده نشان داد. در میان غشاهای ترکیبی و غشاهای اصلاح شدهسطحی، BM-2 با 0.5 درصد وزنی و SM-2 با 0.03 درصد وزنی از   نانوکامپوزیت به عنوان غشاهای بهینه انتخاب شدند. غشای ترکیبی عملکرد عالی شامل فلاکس آب مقطر بالا (Kg/m2.h 50.84)، نسبت بازیابی شار (FRR) بالا (85.25?) نشان داد. ایننتایج کاملا با زاویه تماس آب) ? 47.1 برای BM-2 در مقابل ? 63.4 برای (M-0، تصویر SEM و پارامترهای زبری مطابقت داشت . در مقابل، غشاهایی که سطحآنها به واسطه تابش نور UV   اصلاح شده بود، علیرغم فلاکس کمی کمتر از غشاهایترکیبی (kg/m2.h 49.65 )، قابلیتضد رسوب بهتری را نشان دادند) ?   FRR= 96.96،? Rr = 65.04، ?3.04 (Rir =. این نتایج مبین تغییر در شیمی سطح غشا است که با آنالیز ATR ، AFM (سطح صاف تر) وزاویه تماس آب (آب دوستی بالاتر = ? 42.6) مطابقت داشت. به منظور ارزیابی قابلیت فوتوکاتالیستی غشاهایاصلاح شده، محلول رنگ متیل رد   (50 ppm) ، تحت تابش نور مرئی و همچنین درشرایط تاریکی از غشاها عبور داده شد. غشای SM-2 اصلاح شده با اشعه ماوراء بنفش کارایی بسیار بالاتر در حذفرنگ را تحت تابش نور مرئی (99.01?) در مقابل شرایط تاریک (90.55?) نسبت به سایرغشاها از خود نشان داد. در نتیجه، غشای SM-2 با PWF   بالا، خواصضد گرفتگی عالی و قابلیت فوتوکاتالیستی بالا به عنوان غشای مطلوب انتخاب شد. بر ایناساس، تکرارپذیری غشای SM-2 توسط شش چرخه پیوستهفیلتراسیون محلول MR مورد ارزیابی قرارگرفت. روند پایدار شار نفوذ و حذف رنگ در طول شش چرخه فیلتراسیون برای غشاء SM-2 نشان دهنده عملکرد بالای این غشا در مقایسهبا غشاء اصلاح نشده است.در نهایت، مدل‌سازیو بهینه‌سازی فرآیند فیلتراسیون با استفاده از دو متغیر کمی مستقل   (غلظت COD خوراک (C, mg/l) و فشار کاری (P, bar)) و یک متغیر کیفی (اثر تابش نور مرئی) از طریق طراحی مرکب مرکزی(CCD) و مدل‌های RSM برای مخمر نانواییتصفیه شده بیولوژیکی انجام شد. برای ارزیابی عملکرد فیلتراسیون، چهار پاسخ فرآیندشامل flux (Kg/m2.h)، FRR (%)، راندمان حذف رنگ (%) و راندمان حذف COD (%)محاسبه و ارزیابی شد. شرایط بهینه برای غشای انتخاب شدهارائه شد. نتایج به وضوح اثر مثبت تابش نور را بر عملکرد غشای فوتوکاتالیستی ازنظر پاسخ‌های ارزیابی شده نشان داد. علاوه بر این، غلظت COD خوراک اثر منفی بر بهبود عملکرد غشاء نشان داد. افزایش فشار کاریتاثیر مطلوبی بر شار نفوذ غشا بهینه داشت. با این حال، راندمان پایین حذف رنگ وحذف COD در فشارهای عملیاتی بالا یافت شد. شرایط بهینه برای دستیابی بهبهترین عملکرد غشای فوتوکاتالیستی در غلظت COD خوراک 649.1 میلی‌گرم در لیتر و فشار کاری 4.44 بار تحت تابش نور مرئی پیش‌بینیشد. با توجه به نتایج، داده‌های تجربی تطابق خوبی با موارد پیش‌بینی‌شده توسط طراحیمرکب مرکزی (CCD) با خطای کمتر از 10 درصد نشانداد.این نتایج نشان‌دهندهاصلاح موفقیت آمیز، عملکرد عالی و راندمان بالای غشای فتوکاتالیستی بهینه است.

با توجه به اینکه گرمایش جهانی به یک معضل جدی در سراسر جهان تبدیل شدهاست، حفظ منابع انرژی تجدید پذیر و پایدار حیاتی است. برای دستیابی به هدفوتوسعه یتکنولوژی های جدیدی مانند سل های سوختی میکروبی توجه بسیار زیادی را در سالیاناخیر به خود جلب کرده است. فناوری جدید بسیار کار امد بوده و شامل مزایایی از جملهتولید برق همزمان با تصفیه ی فاضلاب است. در کار اول این مطالعه، غشای جدید پلیاتر سولفون سولفونه شده/ پلی اورتان برای استفاده در سیتم های سوختی میکروبی MFC ساخته شد. تولید برق و هزینه ی ساخت دوپارامتر مهم در سیستم های سوختی میکروبی به شمار می آید. پلیمر پلی اورتان (PU) یک پلیمر مقرون به صرفه و رسانا است که می توانددر MFC ها استفاده شود. غشای ترکیبی SPES/PU در غلظت های مختلفی ازپلیمر PU (10،30و50 درصد وزنی) ساخته شد. با افزودنپلیمر PU تا 30درصد وزنی هدایت پروتون غشا به طورقابل توجهی افزایش میابد که منجر به افزایش برق تولیدی میشود.تصاویر SEMمقطعی به‌دست‌آمده نشان داد که منافذ انگشت مانند ایجاد شده برایغشاهای هیبریدی SPES/PUگسترده‌تر از غشاهای SPESبرهنه است. تصاویرAFM نشان می دهد که غشاهایی باسطح صاف تر خاصیت ضد رسوب بیشتری دارند. خاصیت جذب اب غشای SPES با افزودن پلیمر PU به طور محسوسی کاهش پیدامیکند,که این به دلیل کاهش در مقدار گروه های سولفونه در محلول ریخته گری غشا میباشد. اندازه‌گیری‌هایزاویه تماس آب (WCA) نشان‌دهنده آب‌دوستی کمترغشاهای هیبریدی SPES/PU نسبت به غشای SPESبرهنه است. نفوذپذیریاکسیژن توسط DO متر اندازه گیری شد. غشای ترکیبی SPES/PU با 30 درصد وزنی از PU نشان دهنده نفودپذیری کمتر اکسیژن میباشد که منجر به افزایش بازدهکلومبیک میشود. علاوه بر این با توجه به نتایج گرفته شده غشای حاوی 30درصد وزنی ازPU با 70درصد وزنی از SPES بهترین عملکرد را از خود نشان داد.

-2 35 و 69 درصد است. خواص مشاهده شده نشان داد که غشاهای ساخته شده دارای خاصیتضدگرفتگی، نفوذپذیری کم اکسیژن، تولید توان بالا، و بازده کولمبی می باشد که نشانمیدهد غشاء 1wt. %Pu-HPCP/SPES پتانسیلقابل توجهی برای بهره وری MFCها را دارد.   

In recent years, water scarcity has posed significant challenges to oil refineries. The escalating water demands of developing oil refineries in pace with the progressively stringent environmental, economic, and technical regulatory and suitability constraints necessitate seeking sustainable water and wastewater management strategies that encourage minimizing fresh water consumption through treated wastewater reuse. Thus, the main scope of the present study is to investigate a general procedure using innovative post treatment technologies in order to attain an almost zero discharge water management in real life - Kermanshah's oil refinery case study. The results obtained are proofs enough that the selected post treatment scenario can effectively minimize the overall fresh water demand. the selected post treatment scenario involving hybrid membrane technology (UF + RO) could result in overall fresh water savings of approximately 70% and 50%, respectively in summer and winter times of the year, proving the benefit of water management optimization

  در گام اول از این مطالعه، حذف کربن، نیتروژن، فسفر (CNP) با نرخ بالا به صورت هم زمان از فاضلاب تولیدی نوشابه در بیوراکتور غشایی jet loop-air lift   مدل سازی و بهینه سازی شده است.  برایاین منظور، اثر چهار متغییر مستقل شامل: زمان ماند هیدرولیکی (HRT)(8-16 h)، نسبت حجم ناحیه بی هوازی به حجم کاری کل(0.04-0.12 ) ، سرعت هوا دهی (AFR) (3.5-5.5 l/min) و غلظت نیتروژن ورودی (150-300 mg/l) روی عملکرد فرایند بیولوژیکی بررسی شد. راندمانهای حذف اکسیژن مورد نیاز شیمیایی(COD)، نیتروژن کل(TN)، و فسفر کل (TP)، به ترتیب 97، 63، 81 درصد   در شرایط بهینه (HRT: 14h, VAn/VT: 0.06, AFR: 5.5 l/min, influent nitrogen: 225 mg/l)به دست آمد.به عنوان نتیجه، در این مرحله می توان اشاره کرد که HRT و AFR اثر مثبت مستقیم روی حذف بیولوزیکی CNP دارند .در حالیکه   VAn/VT اثر منفی مستقیم داشت.هیچ اثر مستقیمی از غلظت نیتروژن ورودی روی COD و TP نیافت نشد اما اثر منفی مستقیم روی راندمان حذف TN نشان داد. در گام دوم، برای استفاده مجدد آب با کیفیت بالا از فاضلاب تولیدی نوشابه، بیوراکتور غشاییjet loop-air lift   با سیستم انتها بسته غشایی ترکیب شد. برای این منظور،   تصفیه تکمیلی خروجی راکتور در شرایط بهینه   با استفاده از غشای بهینه اولترافیلتراسیون اصلاح شده شده به وسیله بوهمیت-تانیک اسید-گرافن کوانتوم دات   ( BM-TA-GQD) به عنوان یک نانو ذره آب دوست انجام شد. غشاهای ماتریس مخلوط (MMM) اصلاح شده سبب بهبود در آبدوستی (   کاهش زاویه تماس از 44.58 به 71.35) و   خواص   ضد گرفتگی (مقاومت برگشت پذیر(Rr) (از 8.8 به 41.78 درصد) و نسبت بازگشت فلاکس   (FRR ) (از 44.58 به 71.35 درصد) ) در مقایسه با غشاء اصلاح نشده ، شدند. به عنوان نتیجه نهایی، ترکیبی از بیوراکتور jet loop-air lift و غشاء انتخاب شده (0.5% wt. of BM-TA-GQD) می تواند به عنوان یک روش موثر و کم هزینه برای استفاده مجدد آب با کیفیت بالا در نظر گرفته شود.

تصفیه­خانه­های فاضلاب از جمله مهمترین تاسیسات شهری به شمار می­آیند، شاخص­های کیفی پساب ورودی به تصفیه­خانه جهت تعیین بار آلودگی ورودی به تاسیسات و انتخاب سیستم تصفیه مناسب و شاخص­های کیفی پساب خروجی از آن، جهت تامین محدودیت­های محیط زیست و بررسی امکان استفاده مجدد از پساب بایستی به طور مداوم مورد کنترل و ارزیابی قرار گیرند. از آنجایی که اندازه­گیری منظم این شاخص­ها با محدودیت­هایی همراه است، ارائه سنسورهای نرم افزاری با دقت بالا و قدرت تعمیم قابل قبول جهت پیش بینی شاخص­های کیفی بسیار مهم و کاربردی است. در نتیجه در دهه­های اخیر مطالعات گسترده­ای در زمینه مدل­سازی و پیش ­بینی شاخص­های مذکور و افزایش دقت روش­های موجود صورت گرفته است. از طرفی نبود پژوهشی که به بررسی نقش و کارایی مدل­های ترکیبی در پیش­بینی پارامترهای کیفی پساب، مقایسه توام دقت مدل­های خطی، غیرخطی و ترکیبی، بررسی اثر رویکردهای مختلف پیش پردازش بر دقت مدل­سازی، بررسی تاثیر ترتیب پیش پردازش و نقش داده­های پرت بر دقت مدل­های سری زمانی بپردازد، احساس می­شود. از این رو پژوهش حاضر برای نخستین بار به بررسی موارد مذکور خواهیم پرداخت.

چکیدههدف برجسته ی این پایاننامه، افزایش عبوردهی و کاهش گرفتگی غشاهای نانوفیلتراسیون پلی اترسولفون بااستفاده از شیمی دی آزونیوم است. درقسمت اول، پیوند براساس دی آزونیوم به منظورعامل دار کردن غشای پلی اتر سولفون از طریق پیوند کوولانسی الیگومرهای آنیلین مورداستفاده قرارگرفت. این فرایند شامل کاهش تدریجی نمک های الیگومر دی آزونیوم است کهنهایتاُ منجر به تشکیل یک لایه ابر آبدوست از الیگومرهای شاخه ای آنیلین روی سطحغشا میشود. غشای اصلاح شده ی الیگومری عملکرد فوق العاده ای را در فلاکس آب تراوشیافته(??.? کیلوگرم بر مترمربع در دقیقه)، نسبت فلاکس ریکاوری (???) و گرفتگی برگشتناپذیر(?.?) پس از گرفتگی با محلول پودر شیرخشک در غلظت (???? میلی گرم بر لیتر)پس از ?? دقیقه از خود نشان داد، که تمامی این نتایج مبین توانایی فوق العاده یغشای مذکور در ارائه ی رفتار ضد گرفتگی میباشد. غشای اصلاح شده الیگومریابرآبدوستی منحصربفردی را با نمایش زاویه تماس صفر ارائه داد، همچنین شایان به ذکراست که پارامترهای زبری در این غشای اصلاح شده به طورقابل توجه ای در مقایسه باغشای پایه کاهش یافت که نشان دهنده ی صافی و همواری سطح در غشای اصلاح شده می باشد.  در قسمت دوم، ما اثر درمانرادیکالی و درمان کوپلینگ را بر روی عملکرد و ساختار سطح غشای پایه، با استفاده از?،?، دای آمینو دای فنیل سولفون به عنوان پیش ماده ی آغازکننده ی پیوند بر پایه یدی آزونیوم مورد بررسی قرار دادیم. گروه های عاملی متفاوتی روی سطح غشاهای اصلاحشده ی رادیکالی وکوپلینگ از طریق متودولوژی دی آزونیوم قرار گرفتند. هر دو درمانبهبود عملکرد غشا را در ترم قابلیت نفوذپذیری و ضدگرفتگی از خود نشان دادند امانتایج حاصل از درمان کوپلینگ موفقیت آمیزتر از نتایج به دست آمده با درمانرادیکالی بود. درمان کوپلینگ باعث شد که جریان تراوش یافته از غشای اصلاح شده ی کوپلینگ?.?? برابر بیشتر از غشای پلی اترسولفون پایه شود. ارزیابی فعل و انفعالات سطح غشابا پروتئین شیر خشک برای توصیف خاصیت ضدگرفتگی در سیستم فیلتراسیون انتها بستهانجام شد که غشای اصلاح شده ی کوپلینگ بهره وری بالایی را در قابلیت ضدگرفتگی دربرابر پروتئین   از خود نشان داد (نسبت فلاکسریکاوری= ???.??، گرفتگی برگشت پذیر= ???.??، گرفتگی برگشتناپذیر=??.??). ارزیابی پایداری غشایاصلاح شده ی کوپلینگ برای مدت زمان طولانی (?? ساعت ) در سیستم فیلتراسیون جریانعرضی با استفاده از پساب جلبکی به عنوان مدل فولانت انجام شد. در تمام مدت زمانآزمایش فلاکس تقریبا ثابتی مشاهده شد (کاهش فلاکس = ??.??) که این نتایج نشاندهنده ی قابلیت ضدگرفتگی شگفت انگیز غشای اصلاح شده ی کوپلینگ بود. درقسمت سوم، ابتدا بااستفادهاز روش کارآمد کوپلینگ و ?،?، دای آمینو دای فنیل سولفون به عنوان پیش ماده یآغازکننده، پلیمر پلی اترسولفون اصلاح شده کوپلینگ سنتز شد سپس غشاهای ترکیبی( پلیاترسولفون اصلاح شده/ پلی اترسولفون) در ? درصد وزنی متفاوت با استفاده ازروش جدایی فاز تهیه شدند. نتایج عملکرد غشا نشان داد که جاسازی پلی اترسولفوناصلاح شده میتواند جریان آب عبوری از غشا را  به طور فوق العاده ای افزایش دهد به طوری که غشای M4 جریان آب عبوری (???.?? کیلوگرم بر مترمربع در ساعت) را ارائهداد که بسیار بالاتر از جریان آب عبوری از غشای پلی اترسولفون پایه (??.? کیلوگرمبر مترمربع در ساعت) بود. نتایج حاصل از زاویه تماس هم بهبود آبدوستی سطح غشا رادرحضور پلی اترسولفون اصلاح شده تایید کرد که منجر به نمایش رفتار ضدگرفتگی ممتازیدر تمام غشاهای ساخته شده با پلی اترسولفون اصلاح شده در تمام درصدهای وزنی درمقایسه با غشای پایه گردید.درقسمت چهارم در ابتدا بااستفاده از روش کاهش شیمیایی نمکهای آریل دی آزونیوم و استفاده از آنیلین اکسایشیافته قهوه ای رنگ به عنوان پیش ماده ی آغازکننده، پلیمر پلی اترسولفون اصلاح شدهبا آنیلین سنتز شد و سپس به منظور دستیابی به مقدار بهینه پلیمر اصلاح شده باآنیلین غشاهای ترکیبی( پلی اترسولفون اصلاح شده با آنیلین/ پلی اترسولفون)در ? درصد وزنی متفاوت با استفاده از روش جدایی فاز ساخته شدند. آزمایشات عملکردغشا آشکار کرد که جاسازی پلی اترسولفون اصلاح شده با آنیلین میتواند به طور موثریجریان آب عبوری از غشا را افزایش دهد به طوری که غشای M1

در این تحقیقاصلاح پس سنتزی NH2-Uio-66(Zr)با درصد های مختلف Zn و Ti   ازطریق رویکرد جایگزینی کاتیون انجام شد. نمونه های تهیه شده شامل NH2-Uio-66(Zr-Ti 25%), NH2-Uio-66(Zr-Ti 50%), NH2-Uio-66(Zr-Ti75%),NH2-Uio-66(Zr-Zn 25%), NH2-Uio-66(Zr-Zn 50%), NH2-Uio-66(Zr-Zn75%t),in situ modified NH2-Uio-66(Zr-Ti 50%) جذب گستردهتری در ناحیه ی مرئی نشان دادند. با توجه به کاهش بند گپ، نمونه های اصلاح شده میتوانند کاربرد بالقوه ی فتوکاتالیستی داشته باشند. نمونه های موجود با پراکندگیاشعه X   (PXRD) ، میکروسکوپ الکترونی عبوری(FE-SEM) وEDS مپینگ،اسپکتروسکوپی فتوالکترونی اشعه ی X (XPS)،فلورسنس اشعه ی X (XRF)، اسپکتروسکوپی انعکاس عبوری(UV-Vis DRS)و BET  شناسایی شدند.  

رنگ طبیعی در آب یکی از علل اصلی مشکلات زیست محیطی آب است و کمبود آب شیرین را در جامعه امروز افزایش می دهد. توسعه فناوری های موثر و پایدار در درمان فاضلاب بسیار مهم است. انعقاد الکتریکی یک تکنولوژی جدید و امیدوار کننده است، زیرا دارای عملکرد ساده و راندمان بالا در مقایسه با فرآیندهای سنتی است، دارای مزایایی مانند سادگی در طراحی و کاهش هزینه های عملیاتی، زمان کوتاه درمان و تولید لجن کم است. با استفاده از این تکنولوژی، کاتیون فلزی بر روی الکترودها بوسیله اکسیداسیون تولید می شود وهیدروکسیدهای مختلف را در آب بسته به pH آب تشکیل می دهد. علاوه بر واکنش اصلی، چندین واکنش جانبی، مانند تشکیل حباب های هیدروژنی در آند و تشکیل گاز اکسیژن و کاهش فلزات در کاتد، نیز در سلول های انعقادالکتریکی رخ می دهد. تحقیقات در مقیاس آزمایشگاهی با یک راکتورجدید انعقاد الکتریکی با رژیم جریان مداوم با استفاده از الکترودهای آهن (آند و کاتد) در برنامه های کاربردی تصفیه فاضلاب با رنگ طبیعی واقع شده است. در این مطالعه، فاضلاب رنگ طبیعی مانند رنگ جلبک و پسماند شیرین بیان که شامل غلظت های بالای رنگ و مواد طبیعی بوده است, مورد بررسی قرار گرفت. تاثیر پارامترهای اصلی مانند زمان واکنش، شدت جریان الکتریکی، اثر pH، غلظت الکترولیت (NaCl)، غلظت هیدروژن پراکسید و شدت مخلوط بر راندمان حذف رنگ و نیاز اکسیژن شیمیایی (COD) مورد بررسی قرار گرفت. بر طبق نتایج، مشاهده شده است که زمان واکنش وشدت جریان الکتریکی تا حد زیادی بر راندمان حذف رنگ و COD در فرآیند انعقاد الکتریکی تاثیر می گذارند. با این حال، غلظت NaCl و غلظت H2O2 در راندمان حذف در فرآیند الکتروکواگولاسیون تاثیر کمتر دارند. همچنین در این کار دو فرم مختلف از الکترودهای آهن (ورق و میله) مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج، الکترودهای میله آهن دارای اثربخشی بیشتر در راندمان حذف داشتند. مصرف انرژی الکتریکی، هزینه های عملیاتی و حجم لجن تولید شده در طول فرایند اندازه گیری شد. در این تحقیق، تمام آزمایشات با استفاده از روش سطح پاسخ ((RSM طراحی و اجرا شد. به عنوان یک نتیجه گیری، فرآیند الکتروکواگولاسیون پیوسته با استفاده از الکترودهای میله ای، نشان داد که یک روش امیدوار کننده برای درمان مداوم و مقرون به صرفه آب از فاضلاب است.

هدف از این پایان نامه تهیه غشاهای نانوفیلتراسیون با شار خالص آب و خواص ضد   گرفتگی و استفاده از آنها برای حذف رنگ از فاضلاب صنعتی است. برای دست یابی به این هدف، غشاهای نانوکامپوزیت پلی اترسولفون با سه نوع نانوفیلرهای کربنی؛ گرافن اکسید، نقاط   کربنی و نانولوله های کربنی چند دیواره اصلاح شده   و همچنین از سورفاکتانت های یونی و غیریونی برای بررسی تاثیر آنها بر جلوگیری از تجمع نانوذرات استفاده شد. تمام غشاها با استفاده از روش وارونگی فاز آماده شدند. اثرات نانوذرات و سورفکتانت های یونی سدیم آمونیوم برمید (CTAB)، سدیم دودسیل سولفات (SDS) و سورفاکتانت غیریونی Triton x-100   بر روی مورفولوژی و عملکرد غشاهای تهیه شده از لحاظ شار خالص آب، خواص ضد گرفتگی   و حذف رنگ مورد بررسی قرار گرفت.   تمام غشاهای اصلاح شده با درصد ثابت نانوفیلرهای کربنی (0.5درصد وزنی) تهیه شدند. وجود گروه های عاملی آبدوست بر روی سطح نانوفیلرهای کربن با استفاده از طیف FT-IR ثابت شد. پراش اشعه ایکس (XRD) برای نشان دادن ساختار کریستالی نقاط کربنی و میکروسکوپ الکترونی انتقال (TEM) برای بررسی اندازه نانوذرات استفاده شده است. تصاویر میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) برای مطالعه سطح غشا تهیه شده و زاویه تماس آب (WCA) برای بررسی هیدروفیل بودن سطح غشاهای آماده شده اندازه گیری شد. همچنین تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)   برای مطالعه مورفولوژی غشاها و اثر نانوفیلرها و سورفکتانت ها بر روی مورفولوژی غشا آماده شدند. تمام غشاءها در شرایط نانوفیلتراسیون برای بررسی حذف رنگ   Direct-Red16 به عنوان یک رنگ آزو مورد بررسی قرار گرفتند و تمامی غشاهای اصلاح شده حذف رنگ بیش از 90 درصد را نشان دادند. همچنین غشاء بهینه (M4)   از بین غشاهای اصلاح شده با اکسید گرافن انتخاب شد و به منظور حذف رنگ از فاضلاب جلبکی تصفیه خانه اسلام آباد مورد بررسی قرار گرفت. این غشا توانایی حذف رنگ نزدیک به 100? را نشان داد.   نهایتا تمام غشاهای اصلاح شده با نانوفیلرهای کربنی و سورفکتانت های یونی عملکرد آبدوستی، حذف رنگ و خواص ضد گرفتگی   بالاتری را نسبت به غشای پایه نشان دادند.

افزایش جمعیت و گسترش صنایع باعث شده مشکل آلودگی منابع آب مورد توجه قرار گیرد. وجود فاضلاب های شهری و صنعتی یکی از عوامل آلودگی محیط زیست می باشد بنابر این لازم است که این پسآب ها تصفیه و به طبیعت برگردانده شود. یکی از محدودیت های استفاده مجدد از پسابها وجود رنگ در فاضلاب است. بسیاری از رنگهای طبیعی و صنعتی، سمی و سرطانزا هستند. فرآیندهای غشاییبرای تصفیه فاضلابها به خصوص حذف رنگ کارایی بسیاری دارد. در قسمت اول این مطالعه، غشاهای UF و NF با درصد PVPهای مختلف به منظور یافتن غشا با بالاترین شار عبوری و FRR ساخته شده اند. از بین این غشاها، غشای UF حاوی 1 و 2 درصد PVP و غشای NF حاوی 2 درصد PVP به عنوان غشای بهینه اولیه انتخاب شده و غشاهای مذکور توسط روش مونتاژ لایه به لایه به وسیله پلیمرهای poly (4-styrenesulfonic acid-co-maleic acid) sodium salt برای بار منفی و poly (allylamine hydrochloride) برای بار مثبت اصلاح شده اند. با توجه به قرارگیری هر کدام از این پلیمرها در لایه آخر نشانده شده بر روی سطح، بار غشا تعیین می شود. برای بررسی اثر جاذبه و دافعه الکتروستاتیک و تاثیر آن بر روی حذف رنگ، از دو رنگ دایرکت رد و متلین بلو استفاده شده است. این رنگها از غشاهای با سطح باردار همنام و غیرهمنام عبور داده و میزان حذف رنگ بررسی شده است. با توجه به مقادیر شار عبوری، FRR و حذف رنگ غشاهای اصلاح شده، غشای UF یک درصد به عنوان بهینه نهایی انتخاب شده. این غشا توسط میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)، زاویه تماس آب (WCA)، میکروسکوپ الکترونی اسکن (SEM) و تست شار در زمان طولانی توسط سیستم cross-flow داده شد.

برای کاهش هزینههای تولید   پلی هیدروکسی آلکانوات (PHA)   استفاده از لجن فعال ومنابع تجدید پذیر پیشنهاد شده است. استفاده مستقیم از لجن فعال باعث محدودیت میشود، زیرا فقط کسری از زیست توده می تواندPHA را ذخیره کند. در پایان نامه حاضر، عملکرد استراتژی های مختلف انتخابفرهنگ برای انتخاب میکروارگانیسم های تولید   HA   در راکتور دسته متوالی (sequence batch reactor,SBR) با استفاده از استات و فاضلاب صنعتی تولید نوشابهبه عنوان منبع کربن مورد بررسی قرار گرفت. در دنباله، تلاشها بر آن شد تا این روشها را برای به حداکثر رساندن تولید PHAمطلوب تر سازیم. حداکثر محتوای PHA (79 و 25 درصد،میلی گرم PHA برمیلی گرم کل مواد جامد معلق) برای استات و فاضلاب صنعتی تولید نوشابه است که بااستفاده از استراتژی تغذیه مجزا کربن و نیتروژن بدست آمد.درمان بیولوژیکییک روش مناسب برای درمان فاضلاب صنعتی فرامان(FIW) نسبت (BOD5 / COD 0.59) است. با توجه به ویژگی های این فاضلاب، درمانفاضلاب صنعتی فرامان به اجرای منطقه های مختلف ردوکس مانند بی هوازی، ایروبیک و انوکسیکبرای حذف مواد مغذی نیاز دارد. انتظار می رود که استفاده از این شرایط، علاوه بردرمان فاضلاب، یک فشار مطلوب انتخابی برای انتخاب میکروارگانیسم های تولید PHA ایجاد کند. برای این منظور اثر دو متغیر مستقل(مدت زمان نگهداری هیدرولیکی 12-24 ساعت وسرعت جریان هوا 1 تا 3 لیتر در دقیقه) برعملکرد بیوراکتور تغذیه مداوم و تخلیه متناوب(CFIDAB) برای تصفیه فاضلاب صنایع فرامن بهمنظور حذف CNP و تولید PHA مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به اطلاعات بهدست آمده، استفاده از سه ناحیه در CFIDAB روش موفقیت آمیزبرای حذف مواد مغذی و انتخاب مخلوط میکروبی (MMC)   با ظرفیت بالا تولیدPHA بود. حداکثر راندمان حذف برای   TCOD، TN ،TP   در شرایط مطلوب (مدت زمان نگهداری هیدرولیکی 18.5ساعت وسرعت جریان هوا 2 لیتر در دقیقه) به ترتیب 92،71 و 69 درصد بود. در این شرایط،   حداکثرمحتوای PHA   با استفاده از استات، فاضلاب صنعتی تولید نوشابهو فاضلاب صنعتی فرامن به ترتیب 34.5، 5، 11.5 درصد بود.علاوه بر این،تاثیر دو پارامتر (نسبت خوراک به غلظت لجن،0.5-5.5 و غلظت اکسیژن،0.5-3.5) بر عملکرد تجمعMMC   گرفته شده ازCFIDAB به عنوان لجن مازاد تحت بهترین شرایط با استفاده از منابع مختلف کربنمورد بررسی قرار گرفت. از نتایج، نسبت F/M و غلظت اکسیژ دو پارامتر موثر در تجمع PHA است که می تواند برای تولید کارآمد PHA بهینه شود. حداکثر محتوای بیوپلیمر، 24، 6.5   و 7 درصد، با استفاده از استات، فاضلاب صنعتیتولید نوشابه و فاضلاب صنعتی فرامان در شرایط مطلوب (نسبت خوراک به غلظتلجن،0.5-5.5 و غلظت اکسیژن،0.5-3.5) به ترتیب  به دست آمد.  

In this study we tried to synthesize a membrane with high capability in removing heavy metals. In this paper the method of synthesis of polymeric membranes based on polyethersulfone (PES) and modified by addition of schiff base alumoxane as a nano particale was presented and its potential application for removing copper ions from liquid phase were examined. The influences of schiff base alumoxane nanoparticles as innovative nanofiller on fabrication of polyethersulfone (PES) blended membranes were investigated in terms of hydrophilicity, permeation performance, membrane morphology and antifouling property. Alumoxane is containing extra hydroxyl groups on its surface. The hydrophilicity and pure water flux of the membranes were improved by incorporating of schiff base alumoxane nanoparticles. Scanning electron microscopic (SEM) images showed that the schiff base alumoxane embedded membranes possessed a typical asymmetric structure similar with the bare PES membrane. It means that, embedding of ions-Schiff base alumoxane did not change the finger-like structure of the membranes. After all the effect of   polyethersulfone (PES) blended membranes and modified membranes by addition of   schiff base alumoxane for removing heavy ion metals were tested and results shows that the membranes by addition of schiff base alumoxane is more efficient than the polyethersulfone (PES) blended membranes.

اگر چه داروها و روش های درمانی زیادی برای مشکلات اعصاب ارائه شده است ولی به دلیل آسیب های جدی که این داروها به دیگر قسمت های بدن می رسانند عوارض جانبی درمان این بیماری از مشکلات آن می باشد لذا ساخت دارویی که بدون آسیب به سلامتی سایر بافت ها و جوارح بدن به هدف خود برسد با استفاده از فناوری نانو وارد این عرصه شده است . در این میان صنایع دارویی نیز بی بهره نمانده اند و اختراعات فناوری در محصولات دارویی منجر به ورود محصولات جدید و بدیعی به بازار شده است . امروزه سیستم های زیادی مبتنی بر نانو ذرات برای انتقال و هدف گیری دارو وجود دارند که یا به خوبی توسعه یافته اند یا در حال توسعه اند . هدف از استفاده از نانو دارو برها (حامل نانو دارو ) کاهش تخریب داروها ، جلوگیری از اثرات جانبی آن ها ، افزایش دسترسی به دارو و تجمع در محل ضایعه است . رهایش کنترل شده ی دارو فرآیندی است که در آن یک حامل به طور حساب شده ای با دارو ترکیب کی شود تا عامل فعال دارو در بدن به شکلی از پیش تعیین شده و دلخواه از این ماده رها شود ، لذا بهینه سازی رهایش دارو از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد . در این پژوهش موضوع مورد مطالعه انتقال فوتوالکترونی بین فولرن C60 و داروهای فنوتیازین در درمان روانپریشی با استفاده از نظریه مارکوس و محاسبات مکانیک کوانتومی مطرح شده است . مولکول های C60 از نظر فیزیکی بسیار قوی هستند . به دلیل عدم مقاومت بدن در برابر کربن و کوچک بودن فولرن ها که قابلیت عبور از تمام قسمت های بدن و دفع را به آن ها می دهد ، مصارف پزشکی زیادی پیدا کرده اند . در این مطالعه، با استفاده از روش های density functional theory (DFT) و time dependent density functional theory (TDDFT) به مطالعه خواص فیزیکی و شیمیایی نانو کمپلکس متشکل از داروی Thioridazine با فولرن C60   پرداخته شد. برای انجام یک مطالعه جامع توصیف گر های متعددی در حالت پایه به کار گرفته شد، که خواص الکتروشیمیایی بر پایه انرژی اوربیتال های HOMO و LUMO ،سختی ، نرمی ، پتانسیل شیمیایی و بار مولیکن برخی از آن ها هستند. پس از تشکیل کمپلکس (Thioridazine+C60) ممان دو قطبی به اندازه   2.61 D افزایش یافت که نشان از حلالیت جزیی آن در حلال های قطبی است. با استفاده از نظریه مارکوس سرعت انتقال الکترون ، انرژی آزاد فعال سازی انتقال الکترون و انرژی آزاد انتقال الکترون برای همه PET ها بین این دو گونه محاسبه شد.

توسعه مناطق مختلفی از شرایط اکسایش و کاهش، روش موثر برای بهبود بیوراکتورهای منفرد به منظور حذف همزمان مواد مغذی است. بیوراکتورهای jet loop-airlift به عنوان یک سیستم ابتکاری که می تواند محیط هایی با پتانسیل های مختلف اکسایش و کاهش را فراهم کند، مورد توجه قرار گرفته شده است. در پایان نامه حاضر، عملکرد یک   بیوراکتور jet loop-airlift برای حذف همزمان مواد مغذی از فاضلاب تولید نوشابه مورد بررسی قرار گرفت. دو منطقه مختلف، انوکسیک و هوازی، در فرایند هوادهی مستمر با   موفقیت تامین گردید. نتایج نشان داد که فاضلاب تولید نوشابه با   OD5/COD   نسبتا بالا موجب بهبود کارایی حذف COD و نیتروژن می شود. همچنین، تحلیل سنتیکی فرآیند تصفیه فاضلاب نوشابه در بیوراکتور jet loop-air lift با استفاده از نتایج بدست آمده آزمایشگاهی انجام شد. آب بهداشتی از فاضلاب نوشابه بوسیله ترکیبی از یک بیوراکتور jet lop-airlift و ستاپ غشایی (ستاپ با جریان عرضی و سیستم ته بسته) تولید شد. غشاهای میکروفیلتراسیون، اولترافیلتراسیون و نانوفیلتراسیون توسط روش زمینه مخلوط (MMM) در اصلاح شد. به طور کلی، روش غشای زمینه مخلوط   قابلیت بالایی در بهبود عملکرد غشا از لحاظ خاصیت ضد گرفتگی و شارعبوری نشان داد. به عنوان نتیجه گیری پایانی، ترکیب بیوراکتور jet loop-airlift با فرآیند ته نشینی داخلی بهمراه غشاهای با خاصیت ضد گرفتگی بالا، به عنوان یک بیوراکتور غشایی، روشی مطمئن برای تولید پیوسته و مقرون به صرفه آب بهداشتی از فاضلاب است.  

  به منظور بهبود عملکرد تجزیه و سرعت بخشیدن به تثبیت لجن مازاد، تاثیر فناوری ترکیب میدان مغناطیسی و میکروحباب­های دی­اکسید­کربن روی تثبیت لجن مازاد فاضلاب شهری، بررسی شد. چهار متغیر عددی (میدان مغناطیسی، تزریق دی اکسید کربن ، زمان ماند و pH اولیه) به منظور آنالیز، مدل سازی و بهینه­سازی فرایند انتخاب شدند. مقادیر میدان مغناطیسی، تزریق دی­اکسید­کربن، زمان ماند و pH اولیه به ترتیب 0-40 میلی تسلا،0-1 لیتر بر دقیقه، 20-180 دقیقه و3-11   در نظر گرفته شدند. نتایج با استفاده از روش سطحی پاسخ تحلیل شد. به منظور تحلیل فرایند، سه پارامتر وابسته به عنوان پاسخ فرایندی مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج به دست آمده نشان ­داد که عملکرد تجزیه لجن مازاد در حضور میدان مغناطیسی و میکرو­حباب­های دی­اکسیدکربن­ به طور موثری بهبود یافت. با افزایش جریان گاز دی­اکسیدکربن­ از 0 به 1 لیتر بر دقیقه و میدان مغناطیسی از 0 به 40 میلی­تسلا، غلظت TKN ,COD و PO4-3 محلول، در مایع رویی لجن افزایش یافت. این مطالعه اثر pH اولیه را به عنوان یک فاکتور اصلی موثر بر عملکرد سیستم در تجزیه سلولی نشان می­دهد. نتایج به دست آمده نشان می­دهد که pH اسیدی و بازی باعث افزایش تخریب می­شود. همچنین مشاهده شد که قابلیت ته نشینی لجن به طور قابل توجهی بهبود یافت و سرعت جذب اکسیژن نیز تا 30% کاهش یافت. درنتیجه پیش تصفیه با استفاده از ترکیب میدان مغناطیسی و میکرو­حباب­های دی­اکسید­کربن یک روش موثر برای تجزیه و تثبیت لجن مازاد است.

  در این گزارش یک روش سنتز سبز و ساده از طزیق روش هیدروترمال از آب انگور و خرمالو به عنوان یک منبع طبیعی برای سنتز نقاط کربنی گزارش شد. نقاط کربنی دهنده و پذیرنده الکترون هستند و در نتیجه می توانند به عنوان عامل کاهنده و اکسنده عمل کنند. در این مقاله ما میزان آهن را در آب لوله کشی، آب سراب و آب فاضلاب بر اساس تششکیل کمپلکس رنگی بین آهن (II) و 1،10- فنانترولین تعیین می کنیم. به دلیل اینکه آهن عمدتاً در آب به صورت آهن (III) حضور دارد لازم است که ابتدا آهن (III) به آهن (II) کاهش یابد. که با اضافه کردن نقاط کربنی رخ خواهد داد. ترکیبات فنلی عمدتاً در میوه ها و سبزیجات وجود دارد. در این کار ما می توانیم به روش آبی پروس محتوی فنلی کل را در نقاط کربنی تعیین کرده و در نتیجه قدرت کاهندگی نقاط کربنی را بدست آوریم. نتایج برحسب میلی گرم گالیک اسید بر گرم نمونه بیان می شود.

در این پایان­نامه، استفاده از یک روش ساده، مقرون به صرفه و سبز برای آماده سازی مستقیم نقاط کربنی با استفاده از پرتقال و پیاز به عنوان منبع کربن طبیعی و بدون هیچ کاراضافی و یا اصلاح نقاط کربنی را نشان می دهیم. میزان آهن موجود در نمونه آب حقیقی با استفاده از یک کمپلکس رنگ بین آهن و 1و10 فنانترولین درحضور نقاط کربنی را تعیین خواهیم کرد. اسیدهای فنلی به عنوان مواد غذایی رایج عمدتا در غلات مانند سورگوم، گندم، برنج، ذرت و میوه مانند انگور و سیب وجود دارد. یکی از گزینه­های تجزیه­ای برای ارزیابی محتوای فنولیک با استفاده از روش پروس آبی (PB) است، که به عنوان برلین آبی یا روش فریسیانید نیز شناخته شده است، که در آن Fe3 + به Fe2 +   کاهش می­یابد وآهن (III) هگزاسیانوفرات (II)،   Fe4[Fe(CN)6]3ایجاد می­شود، محیط اسیدی برای نگه داشتن کمپلکس آهن (ثبات رنگ در لوله آزمایش)می­باشد. در این روش، مواد کاهنده توسط یون هگزاسیانوفرات (III) اکسید می­شود و یون هگزاسیانوفرات(II)تشکیل می­شود(([Fe(CN)6]4. سپس   [Fe(CN)6]4در اثر واکنش با )Fe3 + یون فریک (فریک فروسیانید می­دهد، که به اصطلاح کمپلکس آبی پروس نامیده می­شود. همچنین از نقاط کربنی سنتز شده به عنوان مواد کاهنده در روش آبی پروس استفاده شده است.  

چکیدههدف از این مطالعه، دستیابی به پساب رنگزدایی شده از پساب عصاره شیرین بیان (LREW) با کیفیت مطلوب جهت استفاده مجدد در فرآیند ها یا تخلیه استاندارد آن به محیط زیست می باشد. در بخش اول، غشا های پلی اتر سولفون (PES) بدون نانو ذره در سه ضخامت متفاوت و چهار غلظت متفاوت از پلیمر با استفاده از روش وارونگی فاز از طریق تکنیک ترسیب و غوطه وری تهیه شدند تا غشا با عملکرد بهینه در حذف رنگ از LREW تعیین گردد. در بخش دوم مطالعه، به منظور تولید غشا با خواص ضد گرفتگی بالا، غشاهای پلی اتر سولفون ترکیب شده با نانوکامپوزیت نانو لوله های کربنی/چیتوسان نیز از طریق روش وارونگی فاز در غلظت و ضخامت بهینه از پلیمر (22% و 150 µm) تهیه گردیدند. غشاهایی با چهار نسبت مختلف از نانو ذرات.........، 0، 0.1، 0.5 و 1% سنتز شدند. غشا های اصلاح شده از طریق میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)، زاویه ی تماس آب ((WCA، میکروسکوپ الکترونی روبشی ((SEM و تست تراوش مورد شناسایی قرار گرفتند. یک سیستم فیلتراسیون dead-end جهت بررسی نفوذ پذیری غشا به کار گرفته شد. سپس عملکرد غشا های ترکیبی اصلاح شده در حذف COD و رنگ آزمایش و مورد بحث و بررسی قرار گرفت و همچنین رفتار ضد گرفتگی غشا برای سه پساب متفاوت در دراز مدت ارزیابی گردید.

چکیدهپساب عصاره ی گیاه شیرین بیان (LEWW) حاوی آلاینده های آلی غیر قابل تجزیه ی بیولوژیکی است که امکان حذف آن به روشهای متعارف وجود ندارد. فرآیند های اکسیداسیون پیشرفته   (AOPs) از جمله فناوری های تصفیه است که جهت حذف این ترکیبات قابل استفاده می باشد. در این مطالعه، کاربرد فوتوکاتالیست و فرآیند فنتون oxidation) (Fentons برای حذف اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (COD) و رنگ از LEWW مورد بررسی قرار گرفته است. در قسمت اول (فرآیند اکسیداسیون فوتوکاتالیستی)، یک راکتور فوتوکاتالیستی با TiO2 در بستر ثابت برای تصفیه ی LEWW مورد استفاده قرار گرفت. تجزیه و تحلیل فرآیند با تغییر سه متغیر مستقل صورت گرفت که این سه فاکتور عبارتند از غلظت COD، مقدار فوتوکاتالیست و زمان واکنش. آزمایشات بر اساس روش ترکیب مرکزی (central composite design) طراحی شد و با روش سطح پاسخ (response surface methodology) مورد بررسی قرار گرفت. محدوده ی مورد مطالعه برای غلظت COD (700-300میلی گرم در لیتر)، مقدار فوتوکاتالیست (1-0.5 گرم در لیتر) و زمان واکنش (6.5- 0.5 ساعت) انتخاب شد.   بازده ی حذف COD تقریبا برابر با 69 درصد و سرعت ویژه ی واکنش (SRR) در غلظت COD برابر با 700 میلی گرم در لیتر و غلظت فوتوکاتالیست 1 گرم در لیتر پس از 5/6 ساعت، تقریبا 350 (mg CODremoved/catalyst.h) به دست آمد. مشاهده گردید که حداکثر نسبت BOD5/COD برای COD ورودی برابر با 700 میلی گرم در لیتر و غلظت کاتالیست برابر با 1 گرم در لیتر، 0.3 می باشد. اثر غلظت اکسنده ها (هیدروژن پروکسید، پتاسیم پراکسو دی سولفات و پتاسیم برومات) بر روی عملکرد فرآیند در pH برابر با 4/6، غلظت COD ورودی 700 میلی گرم در لیتر و غلظت TiO2 معادل با 1 گرم در لیتر مورد بررسی قرار گرفت.   افزایش اکسنده ها در مقایسه با آزمایشات انجام گرفته در عدم حضور اکساینده، بازدهی تجزیه را افزایش داد. افزایش اکسایشگر بیشتر از مقادیر 340 میلی گرم در لیتر H2O2، 5/4 گرم در لیتر   K2S2O8 و 5/6 گرم در لیتر KBrO3 اثر بازدارندگی بر سیستم نشان داد. میزان بهینه ی اکسنده ها برای هیدروژن پروکسید، پتاسیم پر اکسو دی سولفات   و پتاسیم برومات به ترتیب   340، 4500 و 5/6 میلی گرم در لیتر به دست آمد. در فرآیند فنتون، اثر نسبت های مولی مختلف از H2O2/Fe2+ (5/0، 1، 5/1، 2، 5/2 و 3) و مدت زمان واکنش (6-1 ساعت) بر روی عملکرد فرآیند در حذف رنگ و COD در محدوده ی شرایط آزمایشی به کار رفته در این مطالعه مورد ارزیابی قرار گرفت و نتیجه گیری شد که LEWW به آسانی توسط روش فنتون رنگ زدایی می شود اما حذف کامل محتوی COD به مقادیر بالاتری از واکنشگر ها و مدت زمان واکنش طولانی تری نیاز دارد. نتایج به دست آمده نشان داد که 72% از COD در pH برابر با 3، غلظت هیدروژن پروکسید برابر با 09/0، غلظت آهن (II) سولفات برابر با 036/0 مولار و مدت زمان واکنش برابر با 6 ساعت حذف می گردد.

دراین پایان نامه  نانوکاتالیست پورفیرین پالادیوم که یک نانو کاتالیست هتروژن است برروی بستر گرافن اکساید الحاق شده به تری-(کلرو پروپیل)-تری متوکسی سیلان سنتز  شده است. از این نانو کاتالیست به طور ویژه در واکنش های Suzuki-Miyaura, Mizoroki-Heck and C-O cross-couplings.   استفاده میشود.نانوکاتالیست پورفیرین پالادیوم ویژگی هایی مانند انجام واکنش در دمای پایین ،تولید محصولات نامتقارن،بازیابب راحت و درصد بهره بالا است.