مرکز شیمی و مهندسی شیمی

مرکز خدمات تخصصی شیمی و مهندسی شیمی

این مرکز فعالیت خود را تحت عنوان مرکز خدمات تخصصی شیمی و مهندسی شیمی با هدف همکاری با صنایع شیمیایی کشور از سال 1365 آغاز نمود و در حال حاضر با انجام طرح های تحقیقاتی، تولید محصولات شیمیایی و ارائه خدمات تخصصی و مشاوره ای در زمینه شیمی و مهندسی شیمی در راستای نیازهای صنایع، دستگاه های اجرائی و شرکت های حضوری فعالیت می نماید.

 

• مدیر مرکز : آقای مهندس نوید ناصری  تلفن:  03133912812 ایمیل:n.naseri@acecr.ac.ir

• زمینه‌های فعالیت:

1. صنایع شیمیایی
2. آب و محیط زیست

• توانمندی‌های علمی، تخصصی و پژوهشی:

• طراحی و بهینه سازی تصفیه خانه‌های آب و پساب در واحدهای شهری و صنعتی
• دستیابی به مواد با ارزش افزوده بالا از پسماندهای فرآیندی
• انتقال دانش فنی، انتخاب ماشین آلات تولید و نظارت بر آن
• طراحی فرمولاسیون و مهندسی معکوس محصولات شیمیایی
• مطالعات امکانسنجی راه‌اندازی خط تولید محصولات شیمیایی
• برگزاری دوره‌ها و کارگاه‌های تخصصی کاربردی

• طرح‌های شاخص:

• بررسی روش‌ها و دستیابی به سیستم بهینه حذف آلودگی نیترات آب‌های زیرزمینی با استفاده از فناوری نانوفیلتراسیون، مطالعه موردی آب چاه منطقه داران
• تولید و تجاری سازی محلول فسفاته روی/نیکل جهت کشش قطعات فولادی
• امکانسنجی استفاده از مواد ته نشین کننده غیر مضر به منظور تسریع کاهش کدورت آب سد چم‌آسمان
• مطالعه، بررسی و تهیه طرح توجیهی راه اندازی کارخانه تولید کاغذ سنگی
• بررسی علل عدم توزیع یکنواخت ادورانت در شبکه گاز، شبیه سازی توزیع آن و بهینه سازی شرایط عملیاتی                                

  چکیده برخی از این طرح ها به شرح زیر است:

  - علل عدم توزیع یکنواخت ادورانت در شبکه گاز، شبیه سازی توزیع آن و بهینه سازی شرایط عملیاتی

از آنجا که گاز تصفیه شده، گازی بی­بو است، یکی از مشکلاتی که در بحث بودار کردن گاز وجود دارد، اطمینان از بودار شدن گاز در محدوده مصرف کننده است. با افزودن مرکاپتان به گاز تصفیه شده و ارسال به مصرف کننده، تا چند کیلومتر ماده بودار کننده هنوز به طور یکنواخت در گاز پخش نشده است. به همین علت شرکت گاز باید از بوی مطلوب گاز در محدوده مصرف اطمینان حاصل کرده و براساس آن عملیات تزریق را انجام دهد. با توجه به لزوم اطلاع از غلظت مواد بودار کننده در نقاط بحرانی شبکه و هزینه بالای مرکاپتان، بررسی تغییرات رفتار آن در شبکه توزیع گاز الزامی است. از آنجاکه عوامل متعددی بر این رفتار اثرگذارند، در این پروژه این عوامل شناسایی و در دستیابی به یک مدل عملیاتی مورد استفاده قرار می گیرند.

اهداف اجرای این پروژه عبارتند از:

1- تعیین علل عدم توزیع یکنواخت ادورانت در شبکه انتقال گاز

2-شبیه سازی توزیع محوری غلظت ادورانت و تعیین رفتار آن در شبکه انتقال گاز

 3-ارائه راهکارهای عملیاتی جهت بهینه سازی توزیع و ماندگاری ادورانت در شبکه انتقال گاز

 

  - امکان سنجی استفاده از مواد ته نشین کننده غیر مضر به منظور تسریع کاهش کدورت آب سد چم‌آسمان

میزان کدورت در حوادث غیرمترقبه مانند باران­های سیل‌آسا و آب و هوای طوفانی به حداکثر مقدار خود می‌رسد و باعث ایجاد مشکلاتی در تأمین آب تصفیه‌خانه ها خواهد شد.  برخی بارش های فصلی موجب ایجاد جریانهای سیلابی همراه با گل و لای و ذرات کلوئیدی می‌شوند. این سیلاب‌ها از طریق آبریزها وارد حوضچه های تصفیه آب شده و سبب افزایش شدید مقدار کدورت آب می‌گردد. این مقدار در بعضی از نواحی کوهستانی حتی به مقدارهای بالاتر از NTU 100،000 نیز می‌رسد و حتی می‌تواند به مدت یک هفته در این مقدار بالا باقی بماند. بنابراین، کاهش سریع کدورت در این موارد برای تأمین آب شرب منطقه، با توجه به بحران آب موجود در کشور و به خصوص استان اصفهان از اهمیت بالایی برخوردار است. به منظور کاهش مقدار کدورت مطالعات و پژوهشهای مختلفی در شرایط اقلیمی متفاوت انجام گرفته است. در این تحقیق تلاش بر این است تا مواد منعقد کننده به منظور کاهش کدورت آب منطقه در شرایط اضطراری تا رسیدن به حد قابل قبول (حداکثر  NTU500) در مقیاس آزمایشگاهی بررسی شده و در نهایت بهترین ماده از نظر کارآیی ، مسائل اقتصادی و محیط زیستی و مقدار تزریق در  شرایط مختلف بدست آید.

هدف از انجام این طرح، کاهش کدورت آب آشامیدنی در فرایند تصفیه آب از مقادیر بالا تا حد کدورتNTU  500-200 می‌باشد. در صورت استفاده از مواد منعقدکننده معدنی با توجه به وجود فلزات سنگینی مانند آلومینیوم و آهن، به دلیل بالابودن میزان کدورت مقدار مصرف این مواد افزایش خواهد یافت که سبب ایجاد مشکلاتی در سلامتی انسان خواهد شد. بنابراین بکارگیری روشهای کارآ و یا حتی استفاده از مواد غیرمضر برای ته نشینی سریع رسوبات از اهمیت بالایی برخوردار است.

- تولید و تجاری‌سازی محلول فسفاته روی/نیکل جهت کشش قطعات فولادی

فسفاته‌های کششی روی/نیکل برای محفاظت سطوح آهنی جهت کشش سیم و فرم دهی سرد قطعات به همراه روان کننده‌ها، به دو روش قوطه وری و اسپری استفاده می‌شود. روش دیگر برای کشش قطعات فولادی حرارت دادن و سپس شکل‌دهی آنها می‌باشد که این روش به دلیل مصرف زیاد انرژی هزینه فرآیند را افزایش می‌دهد.

از جمله معایب محصولات داخلی موجود در کشور پوشش دهی با چسبندگی پایین و جذب روان‌کننده ضعیف است که باعث می‌شود در کشش‌های دو تا سه برابری قطعات فولادی در حین فرآیند پرسکاری پوشش از روی قطعه جدا شده و باعث افزایش اصطکاک بین قطعه و قالب دستگاه پرس شود و در نتیجه خراش و پارگی برروی سطح قطعات ایجاد کرده و همچنین قالب دستگاه پرس هم آسیب دیده و از طول عمر کارایی آن کم می‌کند.

به گفته وی از مزیت‌های این محصول، تشکیل پوشش کریستالی و یکنواخت در زمان کم، تشکیل رسوب و لجن کم و غیر چسبنده به شوفاژ و کف وان، محافظت در برابر خوردگی قطعات طی حمل و نقل و نگهداری و چسبندگی زیاد صابون به قطعه که از خراش و پارگی قطعه طی کشش جلوگیری می‌کند.

- مطالعه، بررسی روش ها و دستیابی به سیستم بهینه حذف آلودگی نیترات آب های ‏زیرزمینی با استفاده از فناوری نانوفیلتراسیون

امروزه یکی از مشکلاتی که جوامع و انسان ها را تهدید می کند، کمبود منابع آب و آلودگی آب می باشد و این امر سبب شده تا تامین آب آشامیدنی سالم به یکی از دغدغه های اصلی جامعه جهانی تبدیل شود. کشور ما به دلیل نازل بودن ریزش‌های جوی و نامناسب بودن پراکنش زمانی و مکانی آن در زمره کشورهای خشک و نیمه خشک جهان قرار دارد و در این شرایط  به دلیل رشد جمعیت، گسترش شهرنشینی و توسعه بخش‌های اقتصادی (کشاورزی و صنعت)، تقاضا برای آب روز به روز افزایش می‌یابد. آب های زیرزمینی یکی از مهمترین منابع تامین آب در مناطق روستایی می‌باشند. آلودگی های این آب‌ها با فلزات سنگین و نیترات و شیوع بیماری‌های ناشی از آن ها، ضرورت به کارگیری روش های نوین و موثر برای تصفیه آب را ایجاب می‌کند.

با بررسی مطالعات مشابه چند موضوع در میزان حذف نیترات توسط نانوفیلترهای تجاری مشخص می گردد که عبارتند از:

1. نوع غشاء و مشخصات آن: انتخاب یک غشاء مناسب که دارای ساختار فشرده و بار سطحی منفی باشد اهمیت زیادی در حذف نیترات از آب دارد.
2. خوراک ورودی به فرآیند غشایی و میزان پیچیدگی آن: مرور کارهای قبل نشان داد که کمیت و کیفیت کاتیون ها و آنیون­های مختلف در آب ورودی بر روی مشخصه های حذف نیترات اثر دارد که در بررسی های انجام شده به دلایل آن اشاره خواهد شد.
3. تغییرات شرایط عملیاتی فشار، دما و اسیدیته.
4. بررسی اقتصادی فرآیند: یکی از ضعف های عمده که البته دلایلی مانند جدید بودن سامانه های غشایی نسبت به روش­های متداول دیگر دارد میزان کم مطالعات در زمینه اقتصادی فرآیند می­باشد.

در این پروژه با در نظر گرفتن شرایط محیطی و مکانی قرارگیری چاه نمونه به بررسی سناریو های مختلف حذف آلودگی نیترات آن با استفاده از فناوری نانوفیلتراسیون پرداخته و پایلوت آزمایشگاهی یک سیستم بهینه و اقتصادی ساخته خواهد شد. از سوی دیگر عوامل موثر بر عملکرد سیستم های تصفیه نانوفیلتراسیون شامل دما، فشار، PH و همچنین ترکیبات موجود در آب چاه نمونه مورد بررسی قرار خواهند گرفت.

در این تحقیق به بررسی اثر عواملی چون غلظت، فشار و PH بر میزان حذف نیترات و همچنین میزان تراوش آب تصفیه شده از غشا پرداخته شده است. آب خوراک از آب چاه نمونه تامین و پس از آزمایش نیترات آن 77.92 میلی گرم بر لیتر تعیین گردید. در نهایت بهینه سازی شرایط عملیاتی با استفاده از نرم افزار طراحی آزمایش انجام شد. نتایج حاصل از آزمایشات نشان داد تغییر غلظت و PH تاثیر چندانی بر میزان تراوش محصول ندارد اما افزایش فشار، میزان تراوش را افزایش می دهد. از بررسی نتایج بهینه سازی مشخص شد، در فشار عملیاتی 12 بار میزان تراوش محصول 52.938 لیتر بر مترمربع ساعت و میزان حذف نیترات 90.573 درصد  می باشد.

- مطالعه، بررسی و تهیه طرح توجیهی فنی- اقتصادی راه اندازی کارخانه تولید کاغذ سنگی با ظرفیت سالانه 4500 تن در شهرک صنعتی ورزنه 

کاغذ سنگ، کاغذی سازگار با محیط زیست است؛ البته نه به صورت 100%. در تولید این کاغذ از الیاف گیاهی استفاده نمی­شود، نیاز به سفید کردن با اسید ندارد و در فرایند تولید به آب نیازی ندارد. ماده اولیه این کاغذ، پودر سنگ و HDPE است. از ویژگی­های این کاغذ می­توان به ضد آب بودن، عدم جذب غبار الکتریسیته، سطح صاف­تر نسبت به کاغذ سلولزی و ماندگاری بالا اشاره کرد. دیگر ویژگی این کاغذ چاپ­پذیری بالا است و سازگاری با انواع روش­های چاپ همچون افست، لترپرس، گراوور و فلکسوگرافیک است. اما به دلیل حساسیت به گرما، این کاغذ در چاپ لیزری قابل استفاده نیست.

ترکیب کاغذ سنگ شامل 60 تا 85 درصد پودر سنگ­های معدنی، بین 15 تا 40 درصد ترکیب پلیمری PP، HDPE،PLA  به عنوان چسب و بین 1 تا 5 درصد سایر افزودنی­ها است که به روش continuous compression molding process و در نهایت با روش co extrusion و گذراندن از ناز تخت و قالب شک­دهی نهایتا به ورق کاغذ تبدیل می­شود. به جهت هزینه تولید بالا، این کاغذ نسبت به کاغذ سلولوزی گران­تر به فروش می­رسد که باعث کاهش مصرف این نوع کاغذ در جهان شده است. با این حال این کاغذ با اندکی محدودیت ( حساسیت به گرما) تمام کاربرد­های متصور برای کاغذ را دارا می­باشد. در این گزارش مبنای تولید و محاسبه هزینه‌های سرمایه‌گذاری بر این روش تولید قرار گرفته شده است. فرایند تولید آن بطور کلی شامل آماده‌سازی مواد اولیه، فرایند اکستروژن، هدایت کاغذ و تنظیم ضخامت صفحات، کشش و در صورت لزوم پوشش‌دهی با مواد ویژه می‌باشد. امکان خرید ماشین‌آلات تولید آن به صورت خط کامل تولید از کشورهای صاحب تکنولوژی مربوطه مانند کانادا، چین، تایوان و کشورهای مختلف اروپایی موجود است. اطلاعات بدست آمده از تکنولوژی ارائه شده توسط 7 شرکت مختلف مورد بررسی دقیق قرار گرفت. با توجه به اطلاعات فنی به‌دست آمده، از بین 7 خط تولید ارزیابی‌شده، ویژگی های محصول نهایی (مانند دانسیته و گرماژ کاغذ)، گستردگی ضخامت تولید (50-500 میکرومتر) و ظرفیت تولید، اولویت انتخاب برای تولید محدوده وسیعی از محصولات با کیفیت مناسب حاصل گردید.

هدف انجام طرح مطالعه، بررسی و تهیه طرح توجیهی فنی- اقتصادی راه اندازی کارخانه تولید کاغذ سنگی با ظرفیت سالانه 4500 تن در شهرک صنعتی ورزنه  بود.

- مطالعه، بررسی روش ها و دستیابی به سیستم بهینه حذف آلودگی نیترات آب های ‏زیرزمینی با استفاده از فناوری نانوفیلتراسیون

امروزه یکی از مشکلاتی که جوامع و انسان ها را تهدید می کند، کمبود منابع آب و آلودگی آب می باشد و این امر سبب شده تا تامین آب آشامیدنی سالم به یکی از دغدغه های اصلی جامعه جهانی تبدیل شود. کشور ما به دلیل نازل بودن ریزش‌های جوی و نامناسب بودن پراکنش زمانی و مکانی آن در زمره کشورهای خشک و نیمه خشک جهان قرار دارد و در این شرایط  به دلیل رشد جمعیت، گسترش شهرنشینی و توسعه بخش‌های اقتصادی (کشاورزی و صنعت)، تقاضا برای آب روز به روز افزایش می‌یابد. آب های زیرزمینی یکی از مهمترین منابع تامین آب در مناطق روستایی می‌باشند. آلودگی های این آب‌ها با فلزات سنگین و نیترات و شیوع بیماری‌های ناشی از آن ها، ضرورت به کارگیری روش های نوین و موثر برای تصفیه آب را ایجاب می‌کند.

با بررسی مطالعات مشابه چند موضوع در میزان حذف نیترات توسط نانوفیلترهای تجاری مشخص می گردد که عبارتند از:

1. نوع غشاء و مشخصات آن: انتخاب یک غشاء مناسب که دارای ساختار فشرده و بار سطحی منفی باشد اهمیت زیادی در حذف نیترات از آب دارد.
2. خوراک ورودی به فرآیند غشایی و میزان پیچیدگی آن: مرور کارهای قبل نشان داد که کمیت و کیفیت کاتیون ها و آنیون­های مختلف در آب ورودی بر روی مشخصه های حذف نیترات اثر دارد که در بررسی های انجام شده به دلایل آن اشاره خواهد شد.
3. تغییرات شرایط عملیاتی فشار، دما و اسیدیته.
4. بررسی اقتصادی فرآیند: یکی از ضعف های عمده که البته دلایلی مانند جدید بودن سامانه های غشایی نسبت به روش­های متداول دیگر دارد میزان کم مطالعات در زمینه اقتصادی فرآیند می­باشد.

در این پروژه با در نظر گرفتن شرایط محیطی و مکانی قرارگیری چاه نمونه به بررسی سناریو های مختلف حذف آلودگی نیترات آن با استفاده از فناوری نانوفیلتراسیون پرداخته و پایلوت آزمایشگاهی یک سیستم بهینه و اقتصادی ساخته خواهد شد. از سوی دیگر عوامل موثر بر عملکرد سیستم های تصفیه نانوفیلتراسیون شامل دما، فشار، PH و همچنین ترکیبات موجود در آب چاه نمونه مورد بررسی قرار خواهند گرفت.

در این تحقیق به بررسی اثر عواملی چون غلظت، فشار و PH بر میزان حذف نیترات و همچنین میزان تراوش آب تصفیه شده از غشا پرداخته شده است. آب خوراک از آب چاه نمونه تامین و پس از آزمایش نیترات آن 77.92 میلی گرم بر لیتر تعیین گردید. در نهایت بهینه سازی شرایط عملیاتی با استفاده از نرم افزار طراحی آزمایش انجام شد. نتایج حاصل از آزمایشات نشان داد تغییر غلظت و PH تاثیر چندانی بر میزان تراوش محصول ندارد اما افزایش فشار، میزان تراوش را افزایش می دهد. از بررسی نتایج بهینه سازی مشخص شد، در فشار عملیاتی 12 بار میزان تراوش محصول 52.938 لیتر بر مترمربع ساعت و میزان حذف نیترات 90.573 درصد  می باشد.