مدلسازی و آنالیز خواص مکانیکی نانولوله های کربنی

مدلسازی و آنالیز خواص مکانیکی نانولوله های کربنی پایان نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی مکانیک – گرایش طراحی کاربردی مدلسازی و آنالیز خواص مکانیکی نانولوله های کربنی چکیده از آنجائیکه شرکت های بزرگ در رشته نانو فناوری مشغول فعالیت هستند و رقابت بر سر عرصه محصولات جدید شدید است و در بازار رقابت، قیمت تمام شده محصول، یک عامل عمده در موفقیت آن به شمار می رود، لذا ارائه ی

دسته بندی	مکانیک
فرمت فایل	doc
حجم فایل	8136 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	240

پایان نامه کارشناسی ارشد 

رشته مهندسی مکانیک – گرایش طراحی کاربردی

مدلسازی و آنالیز خواص مکانیکی نانولوله های کربنی

 

چکیده

 

 

 از آنجائیکه شرکت های بزرگ در رشته نانو فناوری  مشغول فعالیت هستند و رقابت بر سر عرصه محصولات جدید شدید است و در بازار رقابت، قیمت تمام شده محصول، یک عامل عمده در موفقیت آن به شمار می رود، لذا ارائه یک مدل مناسب که رفتار نانولوله های کربن را با دقت قابل قبولی نشان دهد و همچنین استفاده از آن توجیه اقتصادی داشته باشد نیز یک عامل بسیار مهم است. به طور کلی دو دیدگاه برای بررسی رفتار نانولوله های کربنی وجود دارد، دیدگاه دینامیک مولکولی و  محیط پیوسته. دینامیک مولکولی با وجود دقت بالا، هزینه های بالای محاسباتی داشته و محدود به مدل های کوچک می باشد. لذا مدل های دیگری که حجم محاسباتی کمتر و توانایی شبیه سازی سیستمهای بزرگتر را با دقت مناسب داشته باشند  بیشتر توسعه یافته اند.

پیش از این بر اساس تحلیل های دینامیک مولکولی و اندرکنش های بین اتم ها، مدلهای محیط پیوسته، نظیر مدلهای خرپایی، مدلهای فنری، قاب فضایی، بمنظور مدلسازی نانولوله ها، معرفی شده اند. این مدلها، بدلیل فرضیاتی که برای ساده سازی در استفاده از آنها لحاظ شده اند، قادر نیستند رفتار شبکه کربنی در نانولوله های کربنی را بطور کامل پوشش دهند.

در این پایان نامه از ثوابت میدان نیرویی بین اتمها و انرژی کرنشی و پتانسیل های موجود برای شبیه سازی رفتار نیرو های بین اتمی استفاده شده و به بررسی و آنالیز رفتار نانولوله های کربنی از چند دیدگاه  مختلف می پردازیم، و مدل های تدوین شده را به شرح زیر ارائه می نمائیم:

مدل انرژی- معادل

مدل اجزاء محدود بوسیله نرم افزار ANSYS

مدل اجزاء محدود بوسیله کد عددی تدوین شده توسط نرم افزار MATLAB

مدل های تدوین شده به منظور بررسی خصوصیات مکانیکی نانولوله کربنی تک دیواره بکار گرفته شده است. در روش انرژی- معادل، انرژی پتانسیل کل مجموعه و همچنین انرژی کرنشی نانو لوله کربنی تک دیواره بکار گرفته می شود. خصوصیات صفحه ای الاستیک برای نانو لوله های کربنی تک دیواره برای هر دو حالت صندلی راحتی و زیگزاگ  در جهت های محوری و محیطی بدست آمده است.

در  مدل اجزاء محدود بوسیله نرم افزار ANSYS ، به منظور انجام محاسبات عددی،  نانو لوله کربنی با یک مدل ساختاری معادل جایگزین می شود.

در  مدل اجزاء محدود سوم، کد عددی توسط نرم افزار MATLAB تدوین شده که از روش اجزاء محدود برای محاسبه ماتریس سختی برای یک حلقه شش ضلعی کربن، و تعمیم و روی هم گذاری آن برای محاسبه ماتریس سختی کل صفحه گرافیتی، استفاده شده است.

 

فهرست مطالب

چکیده   

فصل اول   

مقدمه نانو   

۱-۱ مقدمه   

   ۱-۱-۱ فناوری نانو   

۱-۲ معرفی نانولوله‌های کربنی   

   ۱-۲-۱ ساختار نانو لوله‌های کربنی   

   ۱-۲-۲ کشف نانولوله   

۱-۳ تاریخچه   

 

 

فصل دوم   

خواص و کاربردهای نانو لوله های کربنی   

۲-۱ مقدمه   

۲-۲ انواع نانولوله‌های کربنی   

   ۲-۲-۱ نانولوله‌ی کربنی تک دیواره (SWCNT)   

   ۲-۲-۲ نانولوله‌ی کربنی چند دیواره (MWNT)   

۲-۳ مشخصات ساختاری نانو لوله های کربنی   

   ۲-۳-۱ ساختار یک نانو لوله تک دیواره   

   ۲-۳-۲ طول پیوند و قطر نانو لوله کربنی تک دیواره   

۲-۴ خواص نانو لوله های کربنی   

   ۲-۴-۱ خواص مکانیکی و رفتار نانو لوله های کربن   

       ۲-۴-۱-۱ مدول الاستیسیته   

       ۲-۴-۱-۲ تغییر شکل نانو لوله ها تحت فشار هیدرواستاتیک   

       ۲-۴-۱-۳ تغییر شکل پلاستیک و تسلیم نانو لوله ها   

۲-۵ کاربردهای نانو فناوری   

   ۲-۵-۱ کاربردهای نانولوله‌های کربنی   

       ۲-۵-۱-۱ کاربرد در ساختار مواد   

       ۲-۵-۱-۲ کاربردهای الکتریکی و مغناطیسی   

       ۲-۵-۱-۳ کاربردهای شیمیایی   

       ۲-۵-۱-۴ کاربردهای مکانیکی   

 

 

فصل سوم   

روش های سنتز نانو لوله های کربنی    

۳-۱ فرایندهای تولید نانولوله های کربنی   

   ۳-۱-۱ تخلیه از قوس الکتریکی   

   ۳-۱-۲ تبخیر/ سایش لیزری   

   ۳-۱-۳ رسوب دهی شیمیایی بخار به کمک حرارت(CVD)   

   ۳-۱-۴ رسوب دهی شیمیایی بخار به کمک پلاسما (PECVD )   

   ۳-۱-۵ رشد فاز  بخار   

   ۳-۱-۶ الکترولیز   

   ۳-۱-۷ سنتز شعله   

   ۳-۱-۸ خالص سازی نانولوله های کربنی   

۳-۲ تجهیزات   

   ۳-۲-۱ میکروسکوپ های الکترونی   

   ۳-۲-۲ میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)   

   ۳-۲-۳ میکروسکوپ الکترونی پیمایشی یا پویشی (SEM)   

   ۳-۲-۴ میکروسکوپ های پروب پیمایشگر (SPM)   

       ۳-۲-۴-۱ میکروسکوپ های نیروی اتمی (AFM)   

       ۳-۲-۴-۲ میکروسکوپ های تونل زنی پیمایشگر (STM)   

 

 

فصل چهارم   

شبیه سازی خواص و رفتار نانو لوله های کربنی بوسیله روش های پیوسته   

۴-۱ مقدمه   

۴-۲ مواد در مقیاس نانو   

   ۴-۲-۱ مواد محاسباتی   

   ۴-۲-۲ مواد نانوساختار   

۴-۳ مبانی تئوری تحلیل مواد در مقیاس نانو   

   ۴-۳-۱ چارچوب های تئوری در تحلیل مواد   

       ۴-۳-۱-۱ چارچوب محیط پیوسته در تحلیل مواد   

۴-۴ روش های شبیه سازی   

   ۴-۴-۱ روش دینامیک مولکولی  

   ۴-۴-۲ روش مونت کارلو   

   ۴-۴-۳ روش محیط پیوسته   

   ۴-۴-۴ مکانیک میکرو   

   ۴-۴-۵ روش المان محدود (FEM)   

   ۴-۴-۶ محیط پیوسته مؤثر   

۴-۵ روش های مدلسازی نانو لوله های کربنی   

   ۴-۵-۱ مدلهای مولکولی   

       ۴-۵-۱-۱ مدل مکانیک مولکولی ( دینامیک مولکولی)   

       ۴-۵-۱-۲ روش اب انیشو   

       ۴-۵-۱-۳ روش تایت باندینگ   

       ۴-۵-۱-۴ محدودیت های مدل های مولکولی   

   ۴-۵-۲ مدل محیط پیوسته در مدلسازی نانولوله ها   

       ۴-۵-۲-۱ مدل یاکوبسون   

       ۴-۵-۲-۲ مدل کوشی بورن   

       ۴-۵-۲-۳ مدل خرپایی   

       ۴-۵-۲-۴ مدل  قاب فضایی   

۴-۶ محدوده کاربرد مدل محیط پیوسته   

   ۴-۶-۱ کاربرد مدل پوسته پیوسته   

   ۴-۶-۲ اثرات سازه نانولوله بر روی تغییر شکل   

   ۴-۶-۳ اثرات ضخامت تخمینی بر کمانش نانولوله   

   ۴-۶-۴ اثرات ضخامت تخمینی بر کمانش نانولوله   

   ۴-۶-۵ محدودیتهای مدل پوسته پیوسته   

       ۴-۶-۵-۱ محدودیت تعاریف در پوسته پیوسته   

       ۴-۶-۵-۲ محدودیت های تئوری کلاسیک محیط پیوسته   

   ۴-۶-۶ کاربرد مدل تیر پیوسته     

 

 

فصل پنجم   

مدل های تدوین شده برای شبیه سازی رفتار نانو لوله های کربنی    

۵-۱ مقدمه   

۵-۲ نیرو در دینامیک مولکولی   

   ۵-۲-۱ نیروهای بین اتمی   

       ۵-۲-۱-۱ پتانسیلهای جفتی   

       ۵-۲-۱-۲ پتانسیلهای چندتایی   

   ۵-۲-۲ میدانهای خارجی نیرو   

۵-۳ بررسی مدل های محیط پیوسته گذشته   

۵-۴ ارائه مدل های تدوین شده برای شبیه سازی نانولوله های کربنی   

   ۵-۴-۱ مدل انرژی- معادل   

       ۵-۴-۱-۱ خصوصیات  محوری نانولوله های کربنی تک دیواره   

       ۵-۴-۱-۲ خصوصیات  محیطی نانولوله های کربنی تک دیواره   

   ۵-۴-۲ مدل اجزاء محدود بوسیله نرم افزار ANSYS   

       ۵-۴-۲-۱ تکنیک عددی بر اساس المان محدود   

       ۵-۴-۲-۲ ارائه ۳ مدل تدوین شده اجزاء محدود توسط نرم افزار ANSYS   

   ۵-۴-۳ مدل اجزاء محدود بوسیله کد عددی تدوین شده توسط نرم افزار MATLAB   

       ۵-۴-۳-۱ مقدمه   

       ۵-۴-۳-۲ ماتریس الاستیسیته   

       ۵-۴-۳-۳ آنالیز خطی و روش اجزاء محدود برپایه جابجائی   

       ۵-۴-۳-۴ تعیین و نگاشت المان   

       ۵-۴-۳-۵ ماتریس کرنش-جابجائی   

       ۵-۴-۳-۶ ماتریس سختی برای یک المان ذوزنقه ای   

       ۵-۴-۳-۷ ماتریس سختی برای یک حلقه کربن   

       ۵-۴-۳-۸ ماتریس سختی برای یک ورق گرافیتی تک لایه   

       ۵-۴-۳-۹ مدل پیوسته به منظور تعیین خواص مکانیکی ورق گرافیتی تک لایه   

 

 

فصل ششم   

نتایج   

۶-۱ نتایج حاصل از مدل انرژی-معادل   

   ۶-۱-۱ خصوصیات محوری نانولوله کربنی تک دیواره   

   ۶-۱-۲ خصوصیات محیطی نانولوله کربنی تک دیواره   

۶-۲ نتایج حاصل از مدل اجزاء محدود بوسیله نرم افزار ANSYS   

   ۶-۲-۱ نحوه مش بندی المان محدود نانولوله های کربنی تک دیواره در نرم افزار ANSYS و ایجاد ساختار قاب فضایی و مدل سیمی به کمک نرم افزار ]۵۴MATLAB [   

   ۶-۲-۲ اثر ضخامت بر روی مدول الاستیک نانولوله های کربنی تک دیواره   

۶-۳ نتایج حاصل از مدل اجزاء محدود بوسیله کد تدوین شده توسط نرم افزار MATLAB   

 

 

فصل هفتم   

نتیجه گیری و پیشنهادات    

۷-۱ نتیجه گیری   

۷-۲ پیشنهادات   

 

 

فهرست مراجع    

 

 

ساخت نانوذرات فریت به روش همرسوبی

ساخت نانوذرات فریت به روش همرسوبی پایان نامه ساخت نانوذرات فریت به روش همرسوبی چکیده هدف از این پایان نامه ساخت نانو ذرات فریت نیکل روی به روش همرسوبی می باشد روش همرسوبی روشی مناسب و با صرفه و به نسبتاً سریع برای تولید نانوذراتی مانند فریت نیکل روی می باشد برای ساخت این نانو ذرات از روش همرسوبی شیمیایی استفاده شد

دسته بندی	علوم پایه
فرمت فایل	doc
حجم فایل	13377 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	85

 پایان نامه ساخت نانوذرات فریت به روش همرسوبی

چکیده

 

هدف از این پایان نامه ساخت نانو ذرات فریت نیکل- روی به روش همرسوبی می باشد. روش همرسوبی روشی مناسب و با صرفه و به نسبتاً سریع برای تولید نانوذراتی مانند فریت نیکل- روی می باشد. برای ساخت این نانو ذرات از روش همرسوبی شیمیایی استفاده شد.

    ماده بدست آمده را در دمای حدود 600 درجه سانتیگراد به مدت2 ساعت حرارت داده شده و برای نمونه های بدست آمده براساس تغییر نسبت مولی و سرعت چرخش دستگاه همزن و مدت حرارت دهی‘ توسط پراش اشعهX ‘ تصاویر SEM و TEMمقایسه گردید. اندازه نانوذرات حدود 14 نانومتر قبل از حرارت دهی و 10 نانومتر بعد از حرارت دهی برآورد شدند. کوچکترین اندازه در نسبت مولی یک به یک و دمای 600 درجه سانتیگراد و سرعت چرخش همزن به میزان 5000 دور در دقیقه بدست آمده است.

فهرست مطالب

فصل اول: فن آوری نانو

1-1 مقدمه.......................................................................................................................................... 2

1-2 تعریف نانو تکنولوژی...................................................................................................................3

1-3 نانو مواد........................................................................................................................................8

1-3-1 خواص نانو مواد.......................................................................................................................9

1-3-2 دسته بندی نانومواد.................................................................................................................12

1-4 زیرساختارها درنانو تکنولوژی.....................................................................................................17

1-5 مواد نانو بلوری...........................................................................................................................18

1-6 نانوذرات....................................................................................................................................19

1-7 نانو کامپوزیت ها........................................................................................................................19

1-8 نانو کپسول ها.............................................................................................................................19

1-9 مواد نانو حفره ای.......................................................................................................................20

1-10 نانو الیاف.................................................................................................................................21

1-11 نانو سیم ها................................................................................................................................22

1-12 فولرین ها.................................................................................................................................22

1-13 نانو لوله های کربنی..................................................................................................................23

فصل دوم: فریت ها

2-1 مقدمه.........................................................................................................................................26

2-1-1 تاریخچه... ............................................................................................................................26

2-1-2 خواص وکاربردها..................................................................................................................27

2-2 سرامیکهای مغناطیسی چیستندوچه کاربردهایی دارند.................................................................. 27

2-3 ساختار اسپینلی............................................................................................................................30

2-4 ساختار اسپینلی معکوس..............................................................................................................31

2-5 چند نکته در مورد فریتها.............................................................................................................31

 

فصل سوم: روش های ساخت فریت ها و دستگاه های اندازه گیری

3-1 روش تهیه نانو ذرات...................................................................................................................36

3-1-1 روش فیزیکی.........................................................................................................................36

3-1-2 روش فیزیکی- شیمیایی.........................................................................................................37

3-1-3 روش شیمیایی........................................................................................................................37

3-1-3-1 همرسوبی شیمیایی.............................................................................................................37

3-1-3-2 روش هیدروترمال..............................................................................................................39

3-1-3-3 روش سل-ژل....................................................................................................................40

3-1-3-4 روش مایسل معکوس.............................................................................................................................................41

3-2 وسایل اندازه گیری نانو ذرات بکارگرفته شده دراین پایان نامه و شناسای آنها............................. 43

3-2-1 میکروسکوپ الکترون روبشی(SEM)....................................................................................43

3-2-2 میکروسکوپ الکترون عبوری (TEM)...................................................................................44

3-2-3 دستگاه پراش اشعه ایکس(XRD)..........................................................................................45

 

فصل چهارم ساخت نانو ذرات فریتNi-Znبه روش هم رسوبی

4-1 مقدمه.........................................................................................................................................49

4-2 ساخت نمونه هایی از نانو ذرات فریت Ni-Znبه روش هم رسوبی................................................51

4-2-1 تهیه نمونه (1).........................................................................................................................52

4-2-2 تهیه نمونه (2).........................................................................................................................55

4-2-3 تهیه نمونه (3).........................................................................................................................57

4-2-4 تهیه نمونه (4).........................................................................................................................59

4-2-5 تهیه نمونه (5).........................................................................................................................65

4-3 ساخت نانو ذرات فریت Zn به روش همرسوبی...........................................................................70

4-4 بیان مشکلات.............................................................................................................................71

4-5 پیشنهادات..................................................................................................................................72

4-6 نتیجه گیری................................................................................................................................72

  

بهینه سازی تصفیه خانه فاضلاب شهر گرمی جهت استفاده از آن در کشاورزی

بهینه سازی تصفیه خانه فاضلاب شهر گرمی جهت استفاده از آن در کشاورزی پایان نامه کارشناسی ارشد MA گرایش اقلیم شناسی در برنامه ریزی محیطی بهینه سازی تصفیه خانه فاضلاب شهر گرمی جهت استفاده از آن در کشاورزی بخشی از متن پایان نامه بیان مسئله اگر کسی از فضا به زمین نگاه کند، آن را یک سیاره آبی رنگ و پر از آب خواهد دید آب حدود 75 درصد زمین را پوشانده است(یعنی چیزی حدود 41 میلیارد کیلومتر مکعب)امّا فقط بخ

دسته بندی	جغرافیا
فرمت فایل	doc
حجم فایل	4047 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	109

پایان نامه کارشناسی ارشد M.A

 

گرایش : اقلیم شناسی در برنامه ریزی محیطی

بهینه سازی تصفیه خانه فاضلاب شهر گرمی جهت استفاده از آن در کشاورزی

بخشی از متن پایان نامه:

بیان مسئله

اگر کسی از فضا به زمین نگاه کند، آن را یک سیاره آبی رنگ و پر از آب خواهد دید. آب حدود 75 درصد زمین را پوشانده است(یعنی چیزی حدود 4/1 میلیارد کیلومتر مکعب).امّا فقط بخش اندکی از آن برای انسان قابل استفاده است.حدود 97 درصد آب ها در دریاها وجود دارد که در هر تن آن ها 35 کیلو گرم انواع نمک حل شده است.درنتیجه این شوری هشت برابر بیش از مقداری است که بتوان آن را نوشید یا برای آبیاری محصولات کشاورزی به کار برد. فقط حدود 3 درصد آب های جهان آب شیرین اند و سه چهارم آن ها نیز در یخ پهنه های قطبی و یخچال های کوهستانی قرار دارند پس زندگی همه ی جانداران به مقدار اندکی آب وابسته است(یعنی چیزی کمتر از 1 درصد کل آب های جهان)که به شکل باران می بارد و رود ها و دریاچه ها را پر می کند.آب یکی از ضروریترین عناصر حیات بر روی زمین است و اگر چه بیش از 70 درصد از سطح کرة زمین با آب پوشیده شده است اما کمتر از 3 درصد از آن آب شیرین میباشد .از این مقدار 79 درصد به قله های یخی تعلق دارد، 20 درصد آن آبهای زیر زمینی است که به راحتی قابل دسترسی نمی باشد و فقط 1 درصد آن شامل دریاچه ها و رودخانه ها و چاهها میباشد که به راحتی به دست می آید .در مجموع در هر زمان تنها یک ده هزارم ازکل آبهای کره زمین به سادگی در دسترس انسان قرار دارد .

رشد روز افزون جمعیت جهان، همگام با گسترش فعالیت های کشاورزی و صنعتی در جهت افزایش تامین مواد غذایی از یک سو و خشکسالی های پی در پی از سوی دیگر، موجب شده که منابع موجود آب های شیرین سطحی در اکثر کشورهای واقع در کمربند مناطق خشک به اوج بهره داری خود برسد. و بالطبع فشار بیش از اندازه به منابع آب وارد آید. مضافا اینکه کشور ما هم اکنون جزو کشورهای است که برداشت آب از منابع زیرزمینی بیش از معیارها و استانداردهای بین المللی می باشد.رشد جمعیت شهری از سویی و بالا رفتن سطح بهداشت و آگاهی مردم از سوی دیگر، میزان مصرف آب را افزایش داده است. مصرف بالای آب صعود میزان فاضلاب را به دنبال خواهد داشت. رهاسازی فاضلاب خام در طبیعت باعث آلوده کردن محیط زیست می شود و تاثیر بدی در کیفیت جریانات سطحی و زیر زمینی می گذارد. بنابراین ضرورت کاربرد زنجیرهای آب متناسب با تغییر کیفیت ان در بخش های متنوع مصرف نمایان می شود.در مناطق خشک و نیمه خشک از آنجایی که که دسترسی به منابع آب با کیفیت خوب با محدودیت همراه است، لذا بهره برداری از پساب فاضلاب برای آبیاری بسیار با اهمیت است. البته هر چند پساب فاضلاب در مقایسه با حجم آب آبیاری مورد نیاز، مقدار کمی را شامل می شود ولی بهره برداری از همین مقدار ، با عث می شود که آبهای با کیفیت بالاتر را بتوان در مصارف با اهمیت تری به کار برد(عابدی،1380).

بهره برداری صحیح از قاضلاب شهری، مشکل آلودگی آبهای سطحی را برطرف می کند و نه تنها باعث حفظ منابع آب می گردد بلکه به علت وجود مواد وعناصر غذایی در آن، برای رشد گیاهان بسیار سودمند است. موجود بودن این پساب در کنار مراکز شهری، امکان افزایش محصولات کشاورزی، در اطراف این مناطق را فراهم می سازد. همچنین وجود نیتروژن و فسفر در فاضلاب، به حذف یا کاهش کودهای تجارتی مورد نیاز محصولات کشاورزی می انجامد. کیفیت آب آبیاری در مناطق خشک، جایی که درجه حرارت زیاد و رطوبت کم است و در نتیجه تبخیر بالا است، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. خصوصیات فیزیکی و مکانیکی خاک، همچنین استحکام، تخلخل، ساختمان خاک و هدایت هیدروایکی نسبت به تبادل یون ها در آب آبیاری حساس هستند. بنابراین وقتی مسأله بهره بردازی از فاضلاب در کشاورزی مطرح می شود، چندین فاکتور با خواص خاک باید مورد بررسی قرار بگیرد.موضوع دیگر در ارتباط با کشاورزی، اثرات مواد محلول آب آبیاری در رشد گیاهان است. نمک های محلول، فشار اسمزی آب خاک را افزایش می دهند، و این افزایش، سبب افزایش مصرف انرزی گیاه برای جذب آب می شود، در نتیجه تنفس زیاد گشته و رشد و نهایتا عملکرد محصول آن به طور نزولی کاهش می یابد. در این میان بیشتر گیاهان نسبت به نمک های فعال در آب خاک که روی پتانسیل اسمزی اثر می گذارند، حساسیت نشان می دهند(عابدی،1380).بنابراین محقق در پی پاسخ به این مسئله است که به چه طریقی بهینه سازی تصفیه خانه فاضلاب شهر گرمی جهت استفاده از آن در کشاورزی میتوان انجام داد ؟

اهمیت و ضرورت پژوهش

کشورایران،بااین که 1/1 درصدازوسعت خشکی های جهان رابه خوداختصاص داده،فقط 34/0 درصدازآب های موجوددرخشکیهای جهان رادراختیاردارد.ازسوی دیگردراغلب مناطق ایران،ریزش های جوی اکثردرفصل هایی صورت می گیردکه نیازچندانی به آب برای فعالیت های کشاورزی نیست (پاییزوزمستان).همچنین میزان ریزش های جوی به طوریکسان درکشورفرونمی بارندوبرخی مکان هابارندگی بیش تر و برخی  بارندگی کم تری دریافت می کنند.محاسبات نشان می دهندکه میانگین مصرف سرانه ی آب درجهان (صنعتی،کشاورزی وآشامیدنی) حدود 580 مترمکعب برای هرنفراست.امامتاسفانه این رقم درایران که کشورکم آبی به حساب می آید، 1300 مترمکعب درسال است .این امرنشان دهنده ی اتلاف منابع آب واسراف بیش ازحداین منبع حیاتی است.مقدارمصرف سرانه ی آب لوله کشی آشامیدنی درشهرهای ایران حدود 142 مترمکعب درسال است که ازمصرف سرانه ی برخی کشورهای اروپایی پرآب مثل اتریش( 108 مترمکعب درسال) وبلژیک( 105 مترمکعب درسال) بیش تراست.شایدیکی ازعلل استفاده ازآب آشامیدنی تصفیه شده برای شست وشوی اتومبیل وحیاط،آبیاری باغچه ها،استحمام،لباسشویی وظرفشویی است درحالی که دربسیاری ازکشورها،آب آشامیدنی ازسایرآب های مصرفی جداست.برای بهره برداری درست ازآب های آشامیدنی بهداشتی،شایدبهترین راه جداکردن آب آشامیدنی ازآب های مصرفی دیگراست.درکشاورزی هم بایدازروش های آبیاری متناسب بامحیط ویاازروش های جدیدآبیاری بهره بردکه اتلاف آب در آنهاکم است.بررسی ها نشان داده است که ایران با دارا بودن 1/1 درصد از خشکی های جهان تنها به 34/0 درصد از آبهای موجود درسطح خشکی های زمین دسترسی دارد و حجم آبهای شیرین قابل استفاده کشور از0002/0 درصد از آبهای شیرین تجاوز نمی کند. 

حذف نیترات و فسفات از فاضلاب شهری اردبیل با استفاده از فن آوری نانو

حذف نیترات و فسفات از فاضلاب شهری اردبیل با استفاده از فن آوری نانو پایان نامه کارشناسی ارشد MSc حذف نیترات و فسفات از فاضلاب شهری اردبیل با استفاده از فن آوری نانو چکیده حدود دو سوم کره زمین را آب فرا گرفته است، که از این میزان آب حدود 97 درصد آب ها در دریاها وجود داردکه غیر قابل آشامیدن است رشد روز افزون جمعیت جهان، همگام با گسترش فعالیت های کشاورزی و صنعتی و خشکسالی های پی در پی از سوی دیگر، موجب

دسته بندی	عمران
فرمت فایل	doc
حجم فایل	3767 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	116

پایان نامه کارشناسی ارشد M.Sc 

حذف نیترات و فسفات از فاضلاب شهری اردبیل با استفاده از فن آوری نانو

چکیده

حدود دو سوم کره زمین را آب فرا گرفته است، که از این میزان آب حدود 97 درصد آب ها در دریاها وجود داردکه غیر قابل آشامیدن است . رشد روز افزون جمعیت جهان، همگام با گسترش فعالیت های کشاورزی و صنعتی و خشکسالی های پی در پی از سوی دیگر، موجب شده که منابع موجود آب های شیرین سطحی در اکثر کشورهای واقع در کمربند مناطق خشک به اوج بهره داری خود برسد که کشور ما ایران نیز هم اکنون جزو کشورها به حساب می آید.این موضوع اهمیت تصفیه فاضلاب را پر رنگتر می کند. در این تحقیق از بین آلاینده های موجود در فاضلاب شهری حذف نیترات و فسفات مورد مطالعه قرار گرفته است.نیترات در غلظت بالا در آب آشامیدنی در نوزادان زیر شش ماه با هموگلوبین تولید متهموگلوبین و ایجاد سندرم بچه آبی  (  blue baby (  می کند و همچنین باعث ایجاد سرطان می شود. غلظت بالای فسفات اثر مخربی روی اکولوژی آبی داشته باشد  و موجب تسریع در پدیده اتریفیکاسیون در آبها می شود که باعث ایجاد طعم و بو در آب شده و زندگی گیاهی را بیش از حد تقویت می‌کند که این امر سبب امرگ و میر آبزیان می شود.برای حذف نیترات از فاضلاب شهری اردبیل از نانو ذره اکسید روی استفاده شده است. آزمایش ها در PH های 5 و 7 و 9 و در زمان های 30 دقیقه و 60 دقیقه و 120 دقیقه با نانو ذره اکسید روی به وزن های (2/0 ، 4/0 ،6/0 ،8/0، 1)گرم در لیتر انجام گرفت و برای حذف فسفات از نانو ذره اکسید تیتانیوم استفاده شد که    آزمایش ها در PH های 5 و 7 و 9 و در زمان های 30 دقیقه و 60 دقیقه و 120 دقیقه با نانو ذره اکسید روی به وزن های (2/0 ، 4/0 ،6/0 ،8/0، 1)گرم در لیتر مورد بررسی قرارگرفت.نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که نانوذره اکسیدروی و نانو ذره اکسید تیتانیوم کارایی خوبی در جذب نیترات و فسفات دارند. کارایی حذف نیترات و فسفات با افزایش  PHکاهش می یابد .بیشترین میزان حذف در      5 PH= بدست آمد . با افزایش زمان ماند درصد حذف نیترات و فسفات نیز افزایش می یابد و بیشترین راندمان حذف در 30 دقیقه اول بدست آمد.درصد حذف با وزن نانو ذرات رابطه مستقیم دارد که با افزایش وزن نانو ذرات میزان حذف نیز بیشتر می شود.

فهرست مطالب

 

فصل اول. ‌ط

کلیات پژوهش. ‌ط

بیان مسئله. 1

اهمیت و ضرورت پژوهش. 3

اهداف پژوهش. 4

فرضیه های پژوهش. 5

تعاریف نظری و عملیاتی متغیر ها. 5

فصل دوم. 8

مبانی نظری و پیشینه تحقیق. 8

آب واهمیت آن در جهان. 9

بحران آب در خاورمیانه. 12

چالش های پیش روی منابع آب در خاورمیانه و ایران. 13

ضرورت پژوهش بحران آب. 14

فاضلاب. 15

تعریف فاضلاب. 15

مشخصات فاضلاب. 16

مشخصات فیزیکی. 16

مشخصات شیمیایی. 16

مواد غیر آلی ( معدنی ). 17

انواع فاضلاب. 18

فاضلاب های خانگی. 18

فاضلاب های صنعتی. 19

فاضلاب های سطحی (آب های سطحی). 19

تصفیه فاضلاب. 20

تاریخچه. 20

ضرورت و اهداف تصفیه فاضلاب. 21

ج – بازیابی فاضلاب. 22

روشهای تصفیه فاضلاب. 22

سیستمهای رشد معلق . 23

فرآیند لجن فعال . 25

شناسایی و دلایل ساخت تصفیه خانه های کوچک. 25

الف – عدم نیاز به تصفیه کامل فاضلاب. 26

ج – نوع آلودگی فاضلاب. 26

اهمیت استفاده مجدد از پساب فاضلاب. 27

دلایل جمع آوری فاضلاب در جهان امروز. 27

نقش فاضلاب احیاء شده در توسعه و مدیریت منابع آب. 28

محدود بودن منابع آب. 28

حفاظت منابع آب از آلودگی. 28

مدیریت منابع آب. 29

انواع روش های استفاده مجدد از فاضلاب. 29

استفاده مجدد به صورت آب آشامـیدنی. 30

استفاده مجدد غیر مستقیم به صورت آب آشامیدنی. 30

استفاده مجدد مستقیم برای مصارف غیرشرب. 31

برخی کار بردهای استفاده مجدد از پساب :. 31

آینده استفاده مجدد از آب. 31

استانداردهای استفاده مجدد از فاضلاب. 32

رهنمود (2004) US-EPA. 32

استاندارد FAO.. 33

رهنمود  (WHO, 2006) 33

استاندارد سازمان محیط زیست ایران. 34

مواد آلاینده موجود در فاضلاب. 35

تحقیقات انجام شده در داخل و خارج کشور. 39

پیشینه فارسی. 39

پیشینه خارجی. 43

فصل سوم. 45

موارد و روش ها. 45

نیترات. 46

چاه های فاضلاب، عامل اصلی افزایش نیترات. 47

اثرات نیترات بر سلامتی انسان. 47

روش های حذف نیترات. 48

تبادل یونی. 49

حذف بیولوژیکی نیترات. 49

اسمز معکوس. 50

فسفات. 50

اثرات فسفر بر سلامتی انسان :. 52

الف) افزایش مواد شیمیایی. 52

ب) روشهای بیولوژیکی. 52

ج) نانو ذرات. 53

برخی  نانو ذراتی که کاربر بیشتری وکاربردهای نانو ذرات دارند   54

نانو ذرات اکسید تیتانیوم (TiO2). 55

محل برداشت نمونه ها. 57

نمونه برداری. 60

ظرف نمونه برداری. 61

اسپکتروفتومتر. 62

روش کار. 63

روش آزمایش حذف نیترات. 63

روش آزمایش حذف نیترات. 67

روش آزمایش حذف فسفات :. 71

فصل چهارم. 78

فصل پنجم. 90

  

تصفیه فاضلاب سپتیک تانک

تصفیه فاضلاب سپتیک تانک پایان نامه تصفیه فاضلاب سپتیک تانک

دسته بندی	تحقیق و پژوهش
فرمت فایل	doc
حجم فایل	116 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	106

پایان نامه تصفیه فاضلاب سپتیک تانک 

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                           صفحه

چکیده...........................................

فصل اول: ضرورت تحقیق............................ 1

1-1- مقدمه: ضرورت تحقیق......................... 2

فصل دوم: ضرورت بهینه سازی سپتیک تانک............ 4

1-2- تعریف فاضلاب................................ 5

2-2- مشخصات فاضلاب............................... 5

1-2-2- مشخصات  فیزیکی........................... 5

2-2-2-مشخصات شیمیایی............................ 5

33-2- انواع  فاضلاب.............................. 11

1-3-2- فاضلاب خا نگی ............................ 11

2-3-2 فاضلاب  صنعتی ............................. 11

3-3-2- فاضلاب سطحی............................... 12

4-2- تصفیه  فاضلاب .............................. 12

1-4-2- تاریخچه.................................. 12

2-4-2- ضرورت و اهداف تصفیه فاضلاب................ 13

5-2- شناسایی و دلایل ساخت تصفیه خانه های کوچک ... 17

1-5-2  سپتیک تانک .............................. 17

2-5-2تعریف سپتیک تانک .......................... 18

3-5-2 علل کاربرد سپتیک  تانک ................... 25

6-2-  تاریخچه توسعه سیستم RBC   ................. 36

1-6-2- توصیف  سیستم RBC - ...................... 36

2-6-2- مرحله  بندی کردن واحدهای RBC  ............ 45

7-2- اصول تصفیه بیو لو ژیکی .................... 50

1-7-2 موازنه جرم روی سیستم RBC   ................ 52

8-2- موازنه جرم روی سیستم RBC   ................. 53

9-2- پارامترهای تایثر گذار برروی رشد بیو لوژیکی 54

1-9-2- اثر PH................................... 55

2-9-2- اثر سمیت وروش کاهش آن ................... 55

3-9-2 – اثر دما ................................ 55

10-2- محدود ه بارهیدرولیکی  مناسب برای سیستم RBC     56

11-2- مشکلات عملیات اجرایی ...................... 59

12-2- تلفیق سپتیک  تانک با RBC  ................. 59

فصل سوم : تجهیزات و راه اندازی ................. 61

1-3- مقدمه  .................................... 62

2-3- قوانین طراحی مدلهای هیدرو لیک ............. 62

1-2-3 – تئوری تشابه ............................ 62

2-2-3- اصول تشابه .............................. 62

3-3-  مختصری در مورد طراحی مدل ................. 66

4-3-  محاسبه ابعاد مدل آزمایشگاهی .............. 66

1-4-3- محاسبه «زمان ماند » در داخل تانک......... 67

2-4-3- محاسبه تعداد دیسکها...................... 69

5-3- ساخت پایلوتها  ونصب تجهیزات مربوطه ........ 69

6-3 – جزئیات ساخت و راه اندازی پایلوت .......... 77

7-3- محاسبه میزان انرژی تقریبی  لازم باری تماس دهنده ها    77

8-3- نصب تجهیزات مربوطه به سیستم RBC  ........... 82

9-3- نحوه مونتاژ سیستم ......................... 83

10-3- آزمایشات ................................. 83

1-10-3- آزمایش اندازگیری اکسیژن محلول (DO)-..... 83

2-10-3- اکسیژن مورد نیاز بیو شیمیایی ()-..... 83

3-10-3- آزمایش اکسیژن مورد نیا شیمیایی (COD)-... 87

4-10-3- اندازه گیری مواد معلق (MISS)-............ 87

5-10-3- کل مواد باقیمانده (T.S)-................. 88

11-3-مواد و روشها .............................. 88

12-3- محلولهای لازم  و روشهای ساخت آنها.......... 88

1-12-3- آزمایش اکسیژ ن محلول (DO)-.............. 89

2-12-3- آزمایش اکسیژن مورد نیا بیو شیمیایی ()-   89

3-12-3- اکسیژن  مورد نیاز  شیمیایی (COD)-....... 90

13-3 – دستگاهها و وسایل مورد نیاز .............. 91

فصل چهارم : مطالعه تجربی روی پایلوتهای طراحی شده .   93

1-4- مختصری در مورد میکرو بیو لوژی سیستم ....... 94

2-4- سیستمهای مرکب.............................. 97

1-2-4- مکانیزم سپتیک تانک ...................... 97

3-4- مو جودات زنده  موجود در سیستم ............. 100

5-4- رشد فیلم در RBC  ........................... 117

4-4- محاسبه میزان فسفر ورودی به سیستم .......... 118

 

1-5-4- توسعه فیلم .............................. 120

2-5-4- انتقال اکسیژن بین فیلم و هوای داخل سیستم 121

6-4- تاثیر سطح مدیل (MEDIA) روی رشد فیلم و راندمان سیستم 121

7-4- تاثیر سرعت چرخش برروی رشد فیلم ............ 122

فصل پتنجم : نتایج و بحث......................... 125

1-5- اثرمیزان بار ورودی بر راندمان سیستم ....... 126

2-5- تغییرات PH نسبت به زمان ................... 126

3-5- اثر افزایش دور الکتروموتور در پایلوت(2)-... 132

4-5- اثر افزایش  ضخات فیلم برراندمان حذف COD- .. 132

5-5- تغییرات غلظت فاضلاب ورودی به سیستم ......... 136

6-5- تاثیر کاهش ارتفاع فاضلاب ورودی در مخزن بادبی 136

7-5- تفییرات دما در ورودی و خروجیهای دو پایلوت.. 136

8-5- تغییرات جامدات کل (T.S) در ورودی و خروجی پایلوتها    138

1-8-5- تغییرات جامدات معلق (T.S.S) در ورودی و خروجی پایلوت 138

2-8-5- تغییرات جامدات معلق فرار (V.S.S) در ورودی و خروجی پا یلوتها 138

9-5- بررسی راندمان حذف COD  در دو پایلوت ....... 143

10-5- مشکلات عملیات ............................. 143

نتایج .......................................... 146

 پیشنهادات ..................................... 148

فهرست منابع .................................... 150

 

 

فصل اول :

ضرورت تحقیق

1-1- مقدمه ، ضرورت تحقیق

نیاز انسان به محیط سالم امری انکارناپذیر است که بسادگی نمی توان از کنار آن گذشت ، چرا که متابولیسم بدن انسان در سایه محیط زیستی سالم راندمانی مطلوب از خود نشان میدهد و این مهم میسر نمی شود مگر اینکه در حفظ و نگهداری محیط زیست نهایت دقت و تلاش بکار گرفته شود در راستای اهمیت همین مسئله است که بحث تصفیه فاضلاب به میان می آید و دفت و تأمل در این امر کمک شایانی به سلامت محیط زیست می کند . از حدود یکصد سال پیش که رابطه ای بین اثر باکتریها و میکروبهای بیماریزا آشکار گشت انسان بفکر پاکسازی آبهای آلودهخ افتاد ، بعبارت دیگر فن تصفیه آب و فاضلاب در روند امروزی خود بیشتر در اثر پیشرفت علم زیست شناسی و پزشکی بوجود آمده است (1)

پرداختن و توجه به این فن از آنجا شروع گشت که بتدریج برای جلوگیری از آلوده شدن منابع طبیعی آب و بویژه رودخانه ها ، ورود فاضلاب به این منابع ممنوع اعلام گردید .متأسفانه افزایش شهرنشینی و پیشرفتهای صنعتی نه تنها باعث بالا رفتن میزان مصرف آب گردیده بلکه میزان آلودگی آبها را نیز افزایش داده است مخصوصا" که با گذشت زمان بعلت کاربرد دهها محصول شیمیایی جدید در زندگی روزمره و ورود آنها به فاضلاب شهری و تخلیه فاضلاب به آبها و یا مصرف هزاران ترکیب جدید شیمیایی در صنایع و تخلیه آنها به جریانها از طریق پسابها موضوع آلودگی محیط زیست را پیچیده تر ساخته است .بنا به دلایل ذکر شده ، تصفیه فاضلاب امری کاملا" ضروری بنظر رسیده و این ضرورت انگیزه ای جهت ساختن تصفیه خانه های بزرگ و مدرن گردید .

اما ، بعلت اینکه تصفیه خانه های بزرگ نیاز به صرف هزینه فراوان دارد لذا بطور خود بخود ساخت آنها محدود میشود و بجای آنها تصفیه خانه های کوچکتر و محدودتری در نظر گرفته می شوند .

منظور از تصفیه خانه های کوچک ، تصفیه خانه هایی هستند که بنا به عللی که توضیح داده خواهد شد چند واحد از تأسیسات تصفیه خانه بزرگ در آن بکلی حذف و یا ساختمان آن در واحدهای دیگر ادغام شده اند . مهمترین عاملی که موجب کوچک شدن یک تصفیه خانه می شود ، عبارت از کم بودن جمعیتی است که فاضلاب آنها به تصفیه خانه می رسد . بعلاوه علل زیر نیز میتواند کوچک شدن طرح یک تصفیه خانه گردد (1) :

1- عدم نیاز به تصفیه کامل فاضلاب

2- علل اقتصادی .

3- نوع آلودگی فاضلاب .

"سپتیک تانگ" ساده ترین نوع تصفیه خانه تک واحدی است که تصفیه مکانیکی (ته نشینی ) و تصفیه زیستی بکمک باکتریهای بی هوازی بطور همزمان در آن انجام می گیرد .