عنوان :

كلمات كليدي: شامپو، افزودني ها، مرطوب كننده، ضخيم كننده، Shampoo، Thickner، cosmetic

شامپو از دو قسمت عمده تشكيل شده است:

1- مواد فعال سطحي: جزء اصلي يك شامپو مواد فعال كننده سطحي آن است.
موادفعال كننده سطح به طوركلي به چهار دسته آنيوني، كاتيوني، آمفوتري و غير يوني تقسيم بندي مي شوند. در شامپو معمولا تركيبي از موادفعال آنيوني (مانند سديم لارت سولفات)، مواد آمفوتري (مانند بتائين ها) و مواد غيريوني (مانند كوكونات فتي اسيد دي اتانول آميد) به عنوان مواد فعال كننده سطحي يا جزء اصلي استفاده مي شود.

2- افزودني ها: بفيه اجزاء به عنوان افزودني به شامپو اضافه مي شوند.

افزودني هاي شامپو خود به دو دسته تقسيم بندي مي شوند.

الف- افزودني هاي عمومي
موادي مانند نگهدارنده ها براي جلوگيري از آلودگي ميكروبي، نمك براي افزايش قوام شامپو و اسانس براي خوشبو نمودن شامپو و ا.د.ت.‌آ (EDTA) براي كاهش سختي آب و سيتريك اسيد جهت تنظيم پ هاش جزء افزودني هاي شامپو به حساب مي آيند. اگر به تركيبات تشكيل دهنده شامپوهادقت كنيم خواهیم دید اجزائي مثل اسيدسيتريك، نمك، ا.د.ت.ا، نگهدارنده، اسانس، رنگ و آب در همه شامپوها مشترك هستند بنابراين در انتخاب شامپو دقت به اين موارد اهميتي ندارد.

ب- افزودني هاي اختصاصي
در فرمولاسيون شامپوهاي نوين مواد ويژه اي براي خلق اثربخشي خاص به شامپو اضافه مي گردند تا شامپو علاوه بر شويندگي بتواند ويژگي هاي زیبایی مورد انتظار را نیز برآورده نمايد. در انتخاب شامپوي مناسب دقت به مواد فعال كننده سطح و همچنين افزودني هاي اختصاصي بسيار مهم است.

در برخي از شامپوهاي جديد اجزاء ويژه اي به نام ضخيم كننده‏(Thickner) اضافه شده است. اين شامپوها در واقع سطح تارهاي مو را با لايه اي از پروتئين مي پوشانند بنابراين باعث مي شوند هربار كه شما اين شامپو را استفاده مي كنيد موي شما پر پشت تر به نظر برسد.
پروتئين‏ كراتين و آمينو اسيدها به ساقه مو مي پيوندند و شكافهاي ايجاد شده در اثر استفاده از مواد نامرغوب را پر مي كند. اين امر باعث افزايش مقاومت مو و محافظت از آن مي گردد. پروتئين تخم مرغ با مو پيوند ايجاد نمي كند بنابراين استفاده از آن در شامپو فقط يك مانور تبليغاتي (Gimmick) است.
مواد مرطوب كننده‏، موي شما را هيدراته مي كند درست همان اثري كه بر روي پوست هم دارد.
پنتنول و ويتامين ب5 برخلاف بقيه ويتامين ها به داخل محور مو نفوذ مي كنند و براي افزايش استحكام و سلامت مو مفيد مي باشد. (دقت کنید که از ویتامین برای افزودن خواص نرم کنندگی استفاده شده نه تغذیه و تقویت مو)
هرچند پروتوئين موجود در شامپو ها به داخل محور مو نفوذ نمي كنند اما با پوشانيدن سطح مو باعث پرپشت به نظر آمدن و افزايش خاصيت نرم كنندگي مي شوند.
پروتوئين ابريشم به افزایش درخشندگی مو كمك مي كند.

» نويسنده: مهندس احسان حسنانی ( کارشناس تحقیقات صنایع بهداشتی و ارایشی )

» منبع: www.cosmetic-chemist.com

+ نوشته شده در پنجشنبه 17 آبان1386ساعت 20:4 توسط علیرضا ابراهیمی |

شیمی مواد پاک کننده

نگاه کلی

منظور از پاک کننده‌ها (detergehts) ، موادی هستند که ذره‌های چربی و چرک را از پارچه‌ها و یا اجسام دیگر بزدایند و در انواع مختلف تهیه می‌شوند. اولین ماده ای که به عنوان شوینده ساخته شد، صابون بود. از عمر صابون صدها سال می‌گذرد. آخرین دستگاههای صابون کشف شده ، مربوط به 2000 سال پیش است، 700 سال است که صابون‌سازی بطور صنعتی و به مقادیر زیاد ساخته می‌شود و 200 سال است که ساخت آن ، متحول گشته و به صورت کلاسیک و مدرن در آمده است.

از آن زمان تا کنون ، تعداد شوینده‌ها به حدی رسیده که قابل شمارش نیست، بطوری که امروزه در حجم انبوهی از شوینده‌ها ، به همراه تبلیغات آنها مواجه شده‌ایم. در حال حاضر در برخی کشورها ، تقریبا بیش از 80 درصد از مواد پاک کننده مصرفی از شوینده‌های سنتزی تهیه می‌شوند. لکن در مصارف عمومی واژه صابون ، مشخص کننده یک نمک فلز قلیایی یا آمونیوم یک اسید کربوکسیلیک راست زنجیر با تعداد 10-18 اتم کربن است و نام مواد شوینده به مواد صناعی با ساختمان مشابه اطلاق می‌شود. از این مواد ، در مصارف عدیده ای از جمله برای پاک کردن ، شستشو و در فرایندهای نساجی و غیره استفاده می‌گردد.

از طرف دیگر ، صابون‌های فلزی ، کربوکسیلاتهای قلیایی خاکی یا فلزات سنگین با زنجیره طویل هستند. این صابون‌ها در آب نامحلول بوده و در سیستمهای غیر آلی ، به عنوان مثال مواد افزودنی به روغنهای روان کننده ، جلوگیری کننده از زنگ زدگی ، ضد آب کردن مواد و سوختهای ژلاتین‌دار (مواد سوختنی مانند بنزین که با مواد غلیظ کننده ممزوج شده‌اند و از آنها در بمب‌های ناپالم و شعله افکن‌ها استفاده می‌شود) ، قارچ‌کشها دارای کاربرد می‌باشد.

خصوصیت قابل توجه این است که عدم توازن پلاریته (قطبیت) در داخل مولکول صابون‌ها و مواد شوینده و پاک کننده ، موجب ابراز قابلیت انحلال و ماهیت فاز غیر معمول در حلالهای قطبی و غیر قطبی می‌شود. این رفتار ، دقیقا باعث سودمندی چنین ترکیباتی در زمینه‌های خیس شوندگی ، قابلیت انحلال ، شویندگی (در مورد شستشو و خشک شویی بصورت ترامان) ، رنگرزی و بسیاری از سایر فراورده‌های صنعتی و خانگی است.

ترکیب اساسی ساختمان مولکولی پاک کننده‌ها موجب بوجود آمدن چنین صفاتی می‌گردد.

انواع مواد پاک کننده

صابون (Soap)

صابون‌ها را می‌توان از هیدرولیز قلیایی چربیها و روغن‌های طبیعی (استر اسیدهای چرب با گلیسرول) مانند پیه ، روغن‌های نارگیل ، زیتون ، نخل و تالو تهیه کرد که این واکنش به نام فرایند صابونی شدن (Saponification) موسوم است:

C₃H₅(OOCR)₃ + 3NaOH → 3NaOOCR+C₃H₅(OH)₃

باید توجه داشت که در روشهای جدید ، از هیدرولیز مستقیم چربی‌ها بوسیله آب در دمای زیاد استفاده می شود. این موضوع ، تصفیه و ایزولاسیون اسیدهای چرب را که به صابون‌ها خنثی می‌شوند، ممکن ساخته، اساس یک فرایند پیوسته را بوجود می‌آورد. از نقطه نظر شیمیایی ، صابون‌ها ، نمکهای فلزی اسیدهای چرب (اسیدهای کربوکسیلیک) راست‌زنجیر با حدود 10-18 اتم کربن می‌باشند.

با اینکه همه نمکهای فلزی اسیدهای چرب ، صابون هستند، اما تنها نمکهای قلیایی مانند (سدیم و پتاسیم) در آب حل می‌شوند و خاصیت پاک‌کنندگی دارند. نمکهای فلزهای قلیایی خاکی (مانند کلسیم و منیزیم و..) در آب حل نمی‌شوند. از این رو صابون‌های معمولی در آب سخت در مجاورت یون‌های کلسیم و منیزیم رسوب می‌کنند. به این ترتیب صابون خوب کف نمی کند و خاصیت پاک کنندگی خود را از دست می‌دهد.

نمکهای آلومینیوم اسیدها نیز در آب نامحلول و در روغن‌ها محلول هستند و از این ماده ، در چربی‌های نرم کننده ، رنگ ، روغن جلا و ضد آب کردن مواد استفاده می‌شود. نمک اسیدهای فلزات سنگین مانند کبالت یا مس نیز بعنوان ماده خشک کننده در رنگهای ساختمانی و جوهر ، قارچ کش ها و مواد ضد آب استفاده می‌شود.

کیفیت و مرغوبیت صابون ، به نوع چربی روغن بکار رفته بستگی دارد. لذا از خالصترین و بی‌بو ترین آنها استفاده می‌گردد. علاوه بر چربی و قلیا مواد افزودنی دیگری هم در فرمولاسیون صابون وارد می‌شوند. این مواد عبارتند از:مواد جلوگیری کننده از اکسیداسیون مثل تری اتانول آمین اولئات ، مواد جلوگیری کننده از فساد صابون مانند دی سیانو دی آمیدو سدیم سولفانیلات ، روغن‌های معطره برای ایجاد بوی خوب صابون و غیره.

پاک کننده های سنتزی (Synthetic detergents)

مواد شوینده سنتزی که امروزه بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرند، مانند صابون ، از یک زنجیر هیدروکربن متصل به نمک یک اسید محلول در آب تشکیل شده است. البته در تهیه این پاک کننده‌ها باید توجه داشت که طول زنجیر و نوع هیدروکربن مورد استفاده بطور مناسب انتخاب گردد. از گروههای قطبی مشتق شده از اسید سولفوریک در حد بسیار عمومی برای جایگزینی کربوکسیلات استفاده می‌گردد.

بعنوان مثال می‌توان به آلکیل سولفاتها (ROSO₃Na) ، آلکان سولفوناتها (RSO₃Na) و آلکیل آریل سولفوناتها (R-C₆H₄-SO₃Na) اشاره کرد و از مهمترین این مواد می‌توان سدیم لوریل (دودسیل) سولفات (C12H25-OSNa) و سدیم دودسیل بنزن سولفونات (C₁₂H₂₅-C₆H₄-SO₃-Na) را که دارای قدرت پاک کنندگی بالایی هستند، نام برد. استرها و آمید اسیدهای چرب نیز که از تورین (H2NCH2CH2SO3H) و اسیدایزاتیونیک (HOCH₂CH₂SO₃H) تهیه می‌شوند، از جمله اولین ترکیبات سنتزی تلقی می‌شوند. مضافا ، آلکان فسفوناتها معرف نوع دیگری از مواد صناعی آنیونی می‌باشد.

از طرف دیگر احتمال دارد که تغییر و اصلاح گروههای قطبی بوسیله تغییر در علامت بار الکتریکی یون فعال در سطح مسیر شود. یک مثال بسیار معروف از مواد شوینده کاتیونی (invert soaps) ، ملح آمونیوم نوع چهارم این طبقه بفرمول C₁₆H₃₃N(CH₃)Br است. در طبقه دیگر یعنی مواد شوینده غیر معدنی ، گروه قطبی عبارت از گروه آب دوست غیر مجتمع شده می‌باشد که معمولا حاوی چند گانگی وظایف اکسیژن (اتر و الکل) است که در پیوند هیدروژنی با آب برگزیده شده است. مثالی در این مورد ، استر تهیه شده از یک اسید چرب و قند است.

از انواع عمومی دیگر ، می‌توان به پلیمریزاسیون تعدادی از واحدهای اکسید اتیلن با یک الکل اشاره کرد که دارای فرمول عمومی R-O-(CH₂CH₂O)₂H می‌باشد. همچنین اکسیدهای آمین مانند R-N(CHsub>3)₂→O و اکسیدهای فسفین منسوب آنها نیز تهیه شده‌اند. مهمترین شوینده های سنتزی عبارتند از:

صابون مایع

صابون مایع ، در واقع از نظر مواد تشکیل دهنده ، جزو صابون‌ها محسوب نمی‌شود و از پاک کننده‌ های سنتزی می‌باشد. البته اگر در ساختمان معمولی از روغن نارگیل زیاد و یا روغن هایی مثل روغن بزرک استفاده شود، می‌توان صابون را به صورت مایع در آورد. صابون‌های مایع ، علاوه بر ماده اولیه و اصلی خود ، دارای مواد دیگری مثل نرم کننده ، پاک کننده و کف کننده ، ضد باکتری و چرب کننده هستند.

شامپوها

شامپوها نیز از پاک کننده های سنتزی هستند. ماده اصلی تشکیل دهنده شامپوها عبارتند از: عامل پاک کننده که خود شامل سه دسته مواد فعال سطحی آنیونی (مثل سدیم لوریل اتر سولفات و تری اتانول آمین سولفات ، آمفوتری (مثل بتائین کوکوآمیدوپروپیل) و غیر یونی هستند. عامل تقویت کننده کف (مثل بتائین) ، عامل حالت دهنده مو و عامل نگهدارنده (مواد ضدعفونی کننده و میکروب کش) ، عامل صدفی کننده مثل اتیلن گلیکول و عامل غلیظ کننده مثل نمک طعام و عامل رنگ و بو مثل عصاره گیاهان.

پودرهای لباسشویی

پودرها ماشین لباسشویی نسبت به پودرهای رختشویی چند ماده اضافه دارند که بر قدرت پاک کنندگی آنها می‌افزاید. یکی از این مواد ، پر بورات است که از سفید کننده ها و رنگ برهاست. اجزای اصلی پوردهای لباسشویی شامل موارد زیر هستند:
ماده اصلی و فعال (مواد غیریونی و آنیونی) که عامل پاک کنندگی و جدا کردن چرک از لباس است، عامل قلیایی کننده (مثل سیلیکات ها) که از خوردگی بدنه لباسشویی جلوگیری می کند، عامل سفیدکننده و رنگ سرکه معمولا پربورات سدیم است، عامل کنترل کننده کف و پاک کننده کمکی ، عامل کاهش سختی آب که به پاک کنندگی هم کمک می‌کند (مثل فسفات ها) ، عامل جلوگیری از رسوب مجدد چرک مثل CMC از شستن دوباره چرک روی لباس جلوگیری می‌کند، اپتیکال براتیز که باعث درخشندگی پارچه می‌شود، مواد میکروب کش و ضدعفونی کننده.

سفید کننده ها و رنگ برها

بسیاری از لکه برها موادی هستند که از آنها به عنوان سفید کننده ، ضدعفونی کننده و پاک کننده استفاده می‌شود. رایج ترین ماده ای که از آن به عنوان سفید کننده استفاده می‌شود، آب ژاول است که خاصیت ضدعفونی کننده نیز دارد، زیرا یک سفید کننده کلردار است و از سفید کننده های دیگر ، پربورات سدیم است که از آن ، بیشتر در خشک شویی‌ها و نیز در ترکیب پودرهای ماشین لباسشویی استفاده می‌شود. قدرت سفیدکنندگی پربورات از آب ژاول کمتر است.

آب اکسیژنه یا پراکسید هیدروژن هم یک ماده رنگ بر و سفید کننده است. علاوه بر مواد ذکر شده ، موادی مثل الکل ، آمونیاک ، استن ، اسید نیتریک ، اسید اگزالیک ، تربانیتن ، جوش شیرین ، کربنات سدیم ، تتراکلریدکربن و غیره نیز خاصیت رنگ بری و پاک کنندگی دارند.

قیاس صابون و پاک کننده های سنتزی

صابون‌ها در هنگام واکنش با ناخالصیهای یونهای فلزی موجود در آبهای طبیعی ، بویژه کلسیم و منیزیم ، منجر به تشکیل نمکهای نامحلول در آب می‌شوند و به صورت رسوب از آب جدا می‌شوند. اما نمکهای فلزات قلیایی خاکی و املاح فلزات سنگین مواد شوینده سنتزی در آب محلول هستند. لذا این شوینده ها در آب سخت نیز پاک کنندگی خوبی دارند و رسوب جدید تشکیل نمی‌دهند.

صابونهای کربوکسیلات در PH پایین ، هیدرولیز شده و به صورت صابون اسیدی نامحلول راسب می‌شوند، ولی شوینده های سنتزی ، پایداری زیادی در برابر اسیدیته از خود نشان می‌دهند. زیرا پاک کننده های صابونی ، نمکهایی هستند که آنیون تشکیل دهنده آنها ، به اسیدهای ضعیف تعلق دارند و در محیط اسیدی به راحتی هیدرولیز می‌شوند.

از دیگر تفاوتهای شوینده های سنتزی با صابونها ، تغییر و اصلاح در ساختار این مواد نسبت به مولکول صابون است که باعث ایجاد بهترین حالت تعادلی آب دوستی ف چربی دوستی و خصوصیات انحلال پذیری ، اثر میکروب کشی و ایجاد نرمی در منسوجات و غیره می‌شود.

پاک کننده های سنتزی به تنهایی از نظر قدرت پاک کنندگی با صابونها معادل نیستند، اما دو افزاینده مهم ، قابلیت تخمیر کنندگی آنها را به نحو قابل ملاحظه ای افزایش می‌دهد. سدیم تری پلی فسفات که به عنوان یک سازنده بکار می‌رود، قابلیت شکستن و تعلیق برخی از خاکهای رسی ، رنگها و سایر مواد جامد بسیار ریز محلول در آب را داراست. بعلاوه این جسم با تعداد زیادی از یونهای فلزی ، کی‌لیت تشکیل می‌دهد.اک کننده های خانگی ، همچنین محتوی نیم تا یک درصد کربوکسی متیل سلولز (CMC) هستند که این جسم ، از واکنش سلولز با کلرواستیک اسید در محلول بازی تهیه می‌شود.

این ماده پلیمری ، قادر است که از رسوب مجدد جرم بر روی منسوجاتی که به وسیله پاک کننده ها پاک شده است، جلوگیری کند. سایر افزاینده های معمولی عبارتند از: مواد سفید کننده ، مواد کف زا و یا سایر مواد تنظیم کننده می‌باشد.

علت اثر پاک کنندگی مواد پاک کننده

ذره های چربی و چرک ، جامدند و به پارچه یا بدن می‌چسبند و با شستشوی ساده و بوسیله آب زدوده نمی‌شوند، اما با صابون و دیگر شوینده ها شسته می‌شوند. اثر پاک کنندگی صابون وشوینده ها به این دلیل است که مولکول آنها از دو قسمت آبدوست (هیدروفیل) و آب گریز یا چربی دوست (هیدروفوب یا لیپوفیل) تشکیل شده است. قسمت آبدوست که همان سر نمکی صابون COO- یا گروه سولفات و دیگر گروههای قطبی در انتهای مولکول مواد شوینده است، مولکولهای آب را جذب می‌کند و در آب محلول می‌باشد و بوسیله حلالهای آلی دفع می‌شود. سر دیگر مولکولهای صابون و مواد شوینده سنتزی یک هیدروکربن با زنجیر طولانی است که آب را از خود دفع می‌کند، ولی در حلالهای آلی حل می‌شود.

پس از حل شدن مولکولهای صابون در آب از طریق قسمت یونی ، از بهم پیوستن زنجیرهای هیدروکربنی آب گریز ، مجموعه های بسیار کوچکی بوجود می‌آیند که سطح خارجی آن را آنیونهای آبدوست می‌پوشانند. این مجموعه های کوچک با مولکولهای آب ، پیوند هیدروژنی تشکیل می‌دهند و به صورت ذره های شناور در آب باقی می‌مانند.

بدین ترتیب مولکول صابون مانند پلی بین ذرات چربی و آب قرار گرفته، به واسطه انحلال ذرات چربی و چرک در ذره های شناور صابون از روی الیاف پارچه یا اجسام دیگر به داخل آب کشیده می‌شوند و با شستشو پاک می‌شوند. در شوینده های سنتزی نیز چربی ها و چرکها به زنجیر آلکیل می چسبند و گروه سولفونات سبب حل شدن آنها در آب شده، همراه با آب برده می‌شوند.

مواد پاک کننده و آلودگی محیط زیست

مواد شیمیایی می توانند در چرخه های طبیعی وارد و در مرحله ای خاص بوسیله باکتری‌ها تجزیه شوند. به عنوان مثال چربی‌های موجود در طبیعت که مولکولهای آنها شاخه جانبی در زنجیره هیدروکربنی ندارند و صابون معمولی را از آنها می‌سازند، بوسیله باکتریها تجزیه می‌شوند. تعدادی از شوینده های شنتزی ، بویژه آلکیل بنزن سولفوناتهای مشتق شده از مواد شیمیایی نفت ، دارای شاخه جانبی در زنجیره هیدروکربنی می‌باشند و توسط باکتریها تجزیه می‌شوند. از این رو ، باقی ماندن و تراکم این مواد غیر طبیعی ساخته دست بشر در طبیعت ، سبب آلودگی روزافزون آبها و مخازن زیرزمینی می‌شود.

برای جلوگیری از آلودگیهای روزافزون حاصل از این نوع پاک کننده ها ، هم اکنون در بسیاری از کشورها ، قوانین و مقررات ،اجازه استفاده از مواد شوینده مقاوم در برابر تجزیه بیولوژیکی (شوینده های سخت) را نمی‌دهد و کارخانجات بسوی تولید مواد شوینده نرم با ساختمانهای راست زنجیر سوق داده شده‌اند. اشکال اساسی دیگر شوینده های سنتزی ، ترکیبهای فسفردار آنهاست که برای تنظیم PH و جلوگیری از واکنش یونهای کلیسم و منیزیم موجود در آب سخت با ماده شوینده ، به آن افزوده می‌شود. فسفاتها در اعماق رودخانه ها و دریاچه ها رسوخ کرده، سبب رشد غیر عادی قارچها و جلبکها می‌شوند و به این ترتیب با مصرف اکسیژن محلول در آب توسط این گیاهان ، زندگی ماهی ها و دیگر آبزیان به خطر می‌افتد.

+ نوشته شده در پنجشنبه 17 آبان1386ساعت 13:29 توسط علیرضا ابراهیمی |

کروژن چیست

کروژن به مواد آلی فاسد نشده در رسوبها گفته می‌شود. کروژن در حلالهای متعارف مواد نفتی مانند بی‌سولفید کربن غیر قابل حل است. کروژن مشتمل بر کربن ، هیدروژن و اکسیژن بوده و به مقدار کمتر دارای سولفید و گاز ازت می‌باشد.

دیدکلی

کروژنها مواد آلی رسوبی شکننده‌ای هستند که در حلالهای مواد آلی غیرمحلول هستند و دارای ساختمان پلیمری می‌باشند. مواد آلی شکننده‌ای که در حلالهای آلی محلول باشند، بیتومن نامیده می‌شوند. ولی کروژنها را می‌توان توسط اسیدهایی مانند HCL و HF از سنگهای رسوبی باز پس گرفت. همچنین ممکن است توسط روش دانسیته و استفاده از مایعات سنگین بتوان کروژن را جد اساخت. چون کروژن نسبت به کانیهای دیگر سبک بوده و وزن مخصوص کمتری دارد.

روشهای مطالعه کروژن

تمرکز کروژن بوجود آمده را می‌توان با میکروسکوپهای با نور عبوری یا انعکاسی مورد بررسی قرار داد و هویت بیولوژیکی و منشا و نحوه بوجود آمدن اولیه آنها را مطالعه نمود. همچنین با استفاده از میکروسکوپهای با نور ماورای بنفش و مشاهده کردن رنگهای فلورسانس ، اجزا اصلی تشکیل دهنده کروژنها را مشخص ساخت و از اسپکتروسکوپهای مادون قرمز نیز جهت بررسی ترکیب شیمیایی و ساختمانی کروژنها کمک گرفت.

تجزیه کروژن
مولکولهای بزرگ و پیچیده کروژن به سختی قابل تجزیه بوده ولی در اثرحرارت دادن در اتمسفر به ذرات کوچکتری شکسته می‌شوند که بعدا آنها را می‌توان توسط دستگاههای کروماتوگرافی گازی و اسپکترومترهای جرمی تجزیه نمود.

تغییرشکل کروژنهای مدفون در اثر افزایش حرارت

تبدیل کروژنها به نفت و گاز فرایندی است که به درجه حرارت بالایی نیازمند است. برای شروع تبدیل مواد حیوانی و گیاهی آلی به هیدروکربنها درزیرفشار 1-2 کیلومتر رسوب ، حرارتی درحدود 70-50 درجه سانتیگراد لازم است. درجه حرارت نهایی برای این تبدیل که بلوغ یا مچوراسیون نامیده می‌شود. حتی به بیش از 150 درجه سانتیگراد می‌رسد. لازم به ذکر است که در نواحی با گرادیان زمین گرمایی بیشتر ، به عنوان مثال نواحی با جریان حرارتی بالا ، امکان دارد مواد آلی درعمق کمتری به درجه بلوغ (مچوریتی) برسند.

تاثیر فشار بر ساختمان کروژنها

با افزایش حرارت در اثر افزایش بار رسوبی فوقانی عاملهای باندی C- C مولکولهای آلی موجود در کروژن شکسته می‌شوند و گاز نیز در این مرحله تشکیل می‌شود. بنابراین با بالا رفتن حرارت همگام با افزایش فشار ، باندهای C- C بیشتری در کروژن و مولکولهای هیدروکربنی که قبلا تشکیل شده بودند، شکسته می‌شود. این شکستگی راهنمایی برای تشکیل هیدروکربنهای سبک تر ، از زنجیره‌های هیدروکربنی طویل و از کروژن است. جدا شدن متان و دیگر هیدروکربنها سبب می‌شود که کروژن باقیمانده نسبتا از کربن غنی شود. زیرا در آغاز ، کروژنهای تیپ 1و 2 نسبت H/C برابر 1.7 و 1.3 دارند.

دیاژنز کروژن

شروع دیاژنز با درجه حرارت 70-60 صورت می‌گیرد و ازدیاد درجه حرارت تا زمانی که نسبت H/C =0.6 و نسبت O/C =0.1 باشد تا حدود 150 درجه سانتیگراد ادامه می‌یابد. در درجه حرارتهای بیشتر تمام زنجیره‌های هیدروکربنی طویل تقریبا شکسته می‌شوند و بنابراین باقیمانده آن بطور کلی تنها از گاز متان (گازخشک) می‌باشد و ترکیب کروژن تدریجا به سمت کربن خالص میل خواهدکرد. ( H/C=0 )

محاسبه مچوریتی

محاسبه مچوریتی (به بلوغ رسیدن) سنگ مادر برای پیشگویی اینکه چه سنگهای مادری برای تولید نفت بقدر کافی رسیده هستند و همچنین جهت محاسبه کامپیوتری و طرح ریزی بکار می‌رود که اینها یک قسمت مهم از آنالیز حوضه برای اکتشافات نفت می‌باشند و مهمترین بهره از این محاسبات تعیین تاریخچه فرونشینی است که از ثبت چینه شناسی و تخمین گرادیان زمین گرمایی مشتق می‌شود. بنابراین تاریخچه فرونشینی تابعی از زمان زمین شناسی می‌باشد.

انواع کروژن

بطور کلی سه نوع کروژن قابل تشخیص است. وجه تمایز این سه نوع کروژن به نوع ماده آلی تشکیل دهنده و ترکیب شیمیایی آن بستگی دارد.

کروژن نوع اول :
این نوع کروژن دارای منشا جلبکی بوده و نسبت هیدروژن به کربن موجود در آن از سایر کروژنها بیشتر می‌باشد ( نسبت هیدروژن به کربن حدود 1.2 تا 1.7 است ).
کروژن نوع دوم :
کروژن نوع دوم یا لیپتینیک‌ها نوع حد واسط کروژن محسوب می‌شود. نسبیت هیدروژن به کربن نوع دوم ، بیش از 1 می‌باشد. قطعات سر شده جلبکی و مواد مشتق شده از فیتو پلانکتونها و زئوپلانکتونها متشکلین اصلی (کروژن ساپروپل) کروژن نوع دوم است.
کروژن نوع سوم :
کروژن نوع سوم یا هومیک دارای نسبت هیدروژن به کربن کمتر از 84 % می‌باشد. کروژن نوع سوم از لیگنیت و قطعات چوبی گیاهان که در خشکی تولید می‌شود به وجود می‌آید.

مراحل تشکیل کروژن

مواد آلی راسب شده در حوضه‌های رسوبی با گذشت زمان در لابه‌لای رسوبات دفن می‌شود. ازدیاد عمق دفن‌شدگی با افزایش فشار و دمای محیط ارتباط مستقیم دارد. تی‌سوت ( 1977) تحولات مواد آلی در مقابل افزایش عمق را تحت سه مرحله به شرح زیر تشریح می‌کند :

مرحله دیاژنز

تحولات مواد آلی در مرحله دیاژنز در بخشهای کم عمق‌تر زیر زمین و تحت دما و فشار متعارف انجام می‌شود. این تحولات شامل تخریب بیولوژیکی توسط باکتریها و فعل و انفعالات غیر حیاتی می‌باشد. متان ، دی‌اکسید کربن و آب از ماده آلی جدا شده و مابقی به صورت ترکیب پیچیده هیدروکربوری تحت عنوان کروژن باقی می‌ماند. در مرحله دیاژنز محتویات اکسیژن ماده آلی کاسته می‌شود ولی نسبت هیدروژن به کربن ماده‌ آلی کم و بیش بدون تغییر باقی می‌ماند.

تاثیر مرحله دیاژنز در بوجود آمدن هیدروکربنها :
در اوائل مرحله دیاژنز مقداری از مواد جامد از قبیل خرده فسیلها و یا کانیهای کوارتز و کربنات کلسیم و … ، ابتدا حل شده بعدا از آب روزنه‌ای اشباع گشته ، سپس به همراه سولفورهای آهن - سرب و روی و مس و غیره دوباره رسوب می‌کنند. در این مرحله مواد آلی نیز به سوی تعادل می‌روند. یعنی اول در اثر فعالیت باکتریها مواد آلی متلاشی شده و بعدا همزمان با سخت شدن رسوبات (سنگ شدگی) این مواد نیز پلیمریزه شده و مولکولهای بزرگتری را تشکیل داده سپس به تعادل می‌رسند که در این حالت تعادل آنها را کروژن می‌نامند.

مرحله کاتاژنز

تحولات مواد آلی در مرحله کاتاژنز در عمق بیشتر تحت دمای زیادتر صورت می‌گیرد. جدایش مواد نفتی از کروژن در مرحله کاتتاژنز به وقوع می‌پیوندد. در ابتدا نفت و سپس گاز طبیعی از کروژن مشتق می‌شود. نسبت هیدروژن به کربن ماده آلی کاهش یافته ولی در مقدار اکسیژن به کربن تغییر عمده‌ای صورت نمی‌گیرد.

تاثیر مرحله کاتاژنز در بوجود آمدن هیدروکربنها :
در این مرحله مواد آلی تغییرات زیادی پیدا می‌کنند و حین تغییر وضع مداوم مولکولی در کروژنها در ابتدا نفتهای سنگین ، بعدا نفتهای سبک و در آخر گازهای مرطوب تولید می‌شوند. در آخر مرحله کاتاژنز تقریبا تمامی شاخه‌های زنجیری هیدروکربنها از مولکول کروژن جدا شده و مواد آلی باقیمانده در مقایسه با زغال سنگها از نظر درجه بلوغ ، شبیه به آنتراسیت بوده و ضریب انعکاسی بیش از 2% دارند.

مرحله متاژنز

تحولات ماده آلی در مرحله متاژنز تحت دما و فشار بالاتر نسبت به مراحل قبلی انجام می‌شود. بقایای هیدروکربن بخصوص متان از ماده آلی جدا می‌شود. نسبت هیدروژن به کربن کاهش یافته ، به نحوی که در نهایت کربن به صورت گرافیت باقی خواهد ماند. تخلخل و تراوایی سنگ در این مرحله به حد قابل چشم پوشی می‌رسد.

تاثیر مرحله متاژنز در بوجود آمدن هیدروکربنها :
در مرحله متاژنز و متامورنیسم رسوبات در عمق بیشتر و تحت تاثیر حرارت و فشار بیش از حد قرار دارند. در این مرحله کانیهای رسی ، آب خودشان را از دست داده و در نتیجه تبلور مجدد در بافت اصلی سنگ تغییرات بوجود می‌آید. در این مرحله کروژن باقی مانده (موادآلی باقی مانده) تبدیل به متان و کربن باقیمانده می‌شود. این مواد را می‌توان قابل قیاس با تبدیل زغال سنگ به آنتراسیت دانست که ضریب انعکاسشان تا 4% می‌رسد. بالاخره در آخراین مرحله باقیمانده مواد آلی که به صورت کربن باقی مانده در آمده بود، تبدیل به گرافیت می‌شود.

رسیدگی کروژن

نفت و گاز در مرحله کاتاژنز از کروژن نیمه رسیده مشتق می‌شوند. اشتقاق هیدروکربور از کروژن نارس امکان پذیر نیست. به دنبال رسیدگی کروژن در ابتدا نفت و سپس گاز طبیعی از کروژن جدا می‌شود. هنگامی که کروژن کاملا برسد دیگر نفت و گازی از آن به وجود نمی‌آید. رسیدگی کروژن به دما ، زمان و احتمالا فشار بستگی دارد.

تولید عمده نفت از کروژن در دمای 60 تا 120 درجه سانتیگراد صورت می‌گیرد. تولید عمده گاز از کروژن در دمای 120 تا 225 درجه سانتیگراد است. کروژن در دمای بالاتر از 230 درجه سانتیگراد کلیه مواد هیدروکربوری خود را از دست می‌دهد و تنها به صورت گرافیت باقی می‌ماند.

+ نوشته شده در چهارشنبه 16 آبان1386ساعت 14:21 توسط علیرضا ابراهیمی |

کروژن چیست

دیدکلی

روشهای مطالعه کروژن

تجزیه کروژن
مولکولهای بزرگ و پیچیده کروژن به سختی قابل تجزیه بوده ولی در اثرحرارت دادن در اتمسفر به ذرات کوچکتری شکسته می‌شوند که بعدا آنها را می‌توان توسط دستگاههای کروماتوگرافی گازی و اسپکترومترهای جرمی تجزیه نمود.

تغییرشکل کروژنهای مدفون در اثر افزایش حرارت

تاثیر فشار بر ساختمان کروژنها

دیاژنز کروژن

محاسبه مچوریتی

انواع کروژن

کروژن نوع اول :
این نوع کروژن دارای منشا جلبکی بوده و نسبت هیدروژن به کربن موجود در آن از سایر کروژنها بیشتر می‌باشد ( نسبت هیدروژن به کربن حدود 1.2 تا 1.7 است ).
کروژن نوع دوم :
کروژن نوع دوم یا لیپتینیک‌ها نوع حد واسط کروژن محسوب می‌شود. نسبیت هیدروژن به کربن نوع دوم ، بیش از 1 می‌باشد. قطعات سر شده جلبکی و مواد مشتق شده از فیتو پلانکتونها و زئوپلانکتونها متشکلین اصلی (کروژن ساپروپل) کروژن نوع دوم است.
کروژن نوع سوم :
کروژن نوع سوم یا هومیک دارای نسبت هیدروژن به کربن کمتر از 84 % می‌باشد. کروژن نوع سوم از لیگنیت و قطعات چوبی گیاهان که در خشکی تولید می‌شود به وجود می‌آید.

مراحل تشکیل کروژن

مرحله دیاژنز

تاثیر مرحله دیاژنز در بوجود آمدن هیدروکربنها :
در اوائل مرحله دیاژنز مقداری از مواد جامد از قبیل خرده فسیلها و یا کانیهای کوارتز و کربنات کلسیم و … ، ابتدا حل شده بعدا از آب روزنه‌ای اشباع گشته ، سپس به همراه سولفورهای آهن - سرب و روی و مس و غیره دوباره رسوب می‌کنند. در این مرحله مواد آلی نیز به سوی تعادل می‌روند. یعنی اول در اثر فعالیت باکتریها مواد آلی متلاشی شده و بعدا همزمان با سخت شدن رسوبات (سنگ شدگی) این مواد نیز پلیمریزه شده و مولکولهای بزرگتری را تشکیل داده سپس به تعادل می‌رسند که در این حالت تعادل آنها را کروژن می‌نامند.

مرحله کاتاژنز

تاثیر مرحله کاتاژنز در بوجود آمدن هیدروکربنها :
در این مرحله مواد آلی تغییرات زیادی پیدا می‌کنند و حین تغییر وضع مداوم مولکولی در کروژنها در ابتدا نفتهای سنگین ، بعدا نفتهای سبک و در آخر گازهای مرطوب تولید می‌شوند. در آخر مرحله کاتاژنز تقریبا تمامی شاخه‌های زنجیری هیدروکربنها از مولکول کروژن جدا شده و مواد آلی باقیمانده در مقایسه با زغال سنگها از نظر درجه بلوغ ، شبیه به آنتراسیت بوده و ضریب انعکاسی بیش از 2% دارند.

مرحله متاژنز

تاثیر مرحله متاژنز در بوجود آمدن هیدروکربنها :
در مرحله متاژنز و متامورنیسم رسوبات در عمق بیشتر و تحت تاثیر حرارت و فشار بیش از حد قرار دارند. در این مرحله کانیهای رسی ، آب خودشان را از دست داده و در نتیجه تبلور مجدد در بافت اصلی سنگ تغییرات بوجود می‌آید. در این مرحله کروژن باقی مانده (موادآلی باقی مانده) تبدیل به متان و کربن باقیمانده می‌شود. این مواد را می‌توان قابل قیاس با تبدیل زغال سنگ به آنتراسیت دانست که ضریب انعکاسشان تا 4% می‌رسد. بالاخره در آخراین مرحله باقیمانده مواد آلی که به صورت کربن باقی مانده در آمده بود، تبدیل به گرافیت می‌شود.

رسیدگی کروژن

+ نوشته شده در چهارشنبه 16 آبان1386ساعت 14:20 توسط علیرضا ابراهیمی |

شيميدان هاي نامي اسلام

آغاز كيمياگري اسلامي با اسامي مرداني همراه است كه احتمالا خود كيمياگر نبوده‌اند، اما با گذشت زمان و فرارسيدن قرن دهم ميلادي ، كيمياگران شهيري از ميان آنان برخاستند كه علاوه بر تفكراتشان ، نوشتارهاي كاملا جديد و نويني خلق كردند.

امام جعفر صادق عليه السلام (148 ـ 82 هـ . ق. / 770 ـ 705 م.)

محضر پر فيض حضرت امام صادق (ع) ، مجمع جويندگان علوم بود. با دانش پژوهي كه به محفل آن حضرت راه مييافت از خرمن لايزال دانش او بهره مند ميشد. در علم كيميا ايشان نخستين كسي بودند كه عقيده به عناصر چهارگانه (عناصر اربعه) آب ، آتش ، خاك و باد را متزلزل كردند. از فرموده‌هاي ايشان است كه : «من تعجب ميكنم مردي چون ارسطو چگونه متوجه نشده بود كه خاك يك عنصر نيست. بلكه عنصرهاي متعددي در آن وجود دارد.» ايشان هزار سال پيش از پرسينلي ، لاووازيه و ... دريافته بود كه در آب چيزي هست كه ميسوزد (كه امروزه آن را هيدروژن مينامند).

از امام صادق (ع) ، رساله‌اي در علم كيميا تحت عنوان «رسالة في علم الصناعة و الحجر المكرم» باقيمانده كه دكتر «روسكا» آن را به زبان آلماني ترجمه و در سال 1924 آن را تحت عنوان «جعفر صادق امام شيعيان ، كيمياگر عربي» در «هايدبرگ» به چاپ رسانده است. به عنوان مثال و براي آشنايي با نظرات حضرت صادق (ع) در شيمي ، خلاصه‌اي از بررسي دكتر «محمد يحيي هاشمي» را در ذيل درج ميكنيم:

از شرحي كه امام صادق (ع) براي اكسيد ميدهد، چنين معلوم ميشود كه اكسيد جسمي بوده كه از آن براي رفع ناخالصي در فلزات استفاده شده است. ايشان تهيه اكسيد اصغر (اكسيد زرد) را از خود و آهن و خاكستر به كمك حرارت و با وسايل آزمايشگاهي آن دوره ، مفصلا شرح داده و نتيجه عمل را كه جسمي زرد رنگ است، اكسيد زرد نام نهاده‌اند. اين شرح كاملا با فروسيانيد پتاسيم كه جسمي است زرد رنگ به فرمول Fe(CN)6] K4] منطبق است و ... . نتيجه عمل بعد از طي مراحلي ايجاد و تهيه طلاي خالص است. امروزه نيز از همين خاصيت سيانور مضاعف طلا و پتاس براي آبكاري با طلا استفاده ميشود.

جابر بن حيان (200 ـ 107 هـ . ق / 815 ـ 725 ميلادي)

جابربين حيان معروف به صوفي يا كوفي ، كيمياگر ايراني بوده و در قرن نهم ميلادي ميزيسته و بنا به نظريه اكثريت قريب به اتفاق كيمياگران اسلامي ، وي سرآمد كيمياگران اسلامي قلمداد ميشود. شهرت جابر نه تنها به جهان اسلام محدود نميشود و غربيها او را تحت عنوان «گبر» ميشناسند.ابن خلدون درباره جابر گفته است:

جابربن حيان پيشواي تدوين كنندگان فن كيمياگري است.

جابربن حيان ، كتابي مشتمل بر هزار برگ و متضمن 500 رساله ، تاليف كرده است. «برتلو» شيميدان فرانسوي كه به «پدر شيمي سنتز» مشهور است، سخت تحت تاثير جابر واقع شده و ميگويد: «جابر در علم شيمي همان مقام و پايه را داشت كه ارسطو در منطق .» جورج سارتون ميگويد: «جابر را بايد بزرگترين دانشمند در صحنه علوم در قرون وسطي دانست.» اريك جان هوليمارد ، خاورشناس انگليسي كه تخصص وافري در پژوهشهاي تاريخي درباره جابر دارد، چنين مينويسد:

جابر شاگرد و دوست امام صادق (ع) بود و امام را شخصي والا و مهربان يافت؛ بطوري كه نميتوانست از او جدا ولي بي نياز بماند. جابر ميكوشيد تا با راهنمايي استادش ، علم شيمي را از بند افسانه‌هاي كهن مكاتب اسكندريه برهاند و در اين كار تا اندازه‌اي به هدف خود رسيد. برخي از كتابهايي كه جابر در زمينه شيمي نوشته عبارتند از : الزيبق ، كتاب نارالحجر ، خواص اكسيرالذهب ، الخواص ، الرياض و ... .

وي به آزمايش بسيار علاقمند بود. از اين رو ، مي توان گفت نخستين دانشمند اسلامي است كه علم شيمي را بر پايه آزمايش بنا نهاد. جابر نخستين كسي است كه اسيد سولفوريك يا گوگرد را از تكليس زاج سبز و حل گازهاي حاصل در آب بدست آورد و آن را زينت الزاح ناميد. جابر اسيد نيتريك يا جوهر شوره را نيز نخستين بار از تقطير آميزه‌اي از زاج سبز ، نيترات پتاسيم و زاج سفيد بدست آورد.

رازي ، ابوبكر محمد بن زكريا (313 ـ 251 هـ . ق / 923 ـ 865 م.)

زكرياي رازي به عنوان يكي از بزرگترين حكيمان مسلمان شناخته شده و غربيها او را به نام «رازس» ميشناسند. رازي در علم كيميا ، روش علمي محض را انتخاب كرده و بر خلاف روشهاي تمثيلي و متافيزيك ، به روشهاي علمي ارزش زيادي قائل شده. رازي موسس علم شيمي جديد و نخستين كسي است كه «زيست شيمي» را پايه‌گذاري نموده است. دكتر «روسكا» شيميدان آلماني گفته است: «رازي براي اولين بار مكتب جديدي در علم كيميا بوجود آورده است كه آن را مكتب علم شيمي تجربي و علمي مي توان ناميد.

مطلبي كه قابل انكار نيست اينست كه زكرياي رازي پدر علم شيمي بوده است.» كتابهاي او در زمينه كيميا در واقع اولين كتابهاي شيمي است. مهمترين اثر رازي در زمينه كيميا كتاب «سرالاسرار» است. ظاهرا رازي 24 كتاب يا رساله در علم كيميا نوشته كه متاسفانه فقط معدودي از آنها بدست آمده و در كتابخانه‌هاي مشهور دنيا نگهداري ميشود. وي نخستين بار از تقطير شراب در قرع و انبيق ماده‌اي بدست آورد كه آن را الكحل ناميد كه بعدها به هر نوع ماده پودري شكل حتي به جوهر هم داده شد، از اين رو آن جوهر را جوهر شراب نيز ناميدند. گفته ميشود كه رازي كربنات آمونيوم را از نشادر و همچنين كربنات سديم را تهيه كرده است.

ابن سينا ، حسين (428 ـ 370 هـ . ق / 1036 ـ 980 م.)

ابن سينا ملقب به شيخ الرئيس ، بزرگترين فيلسوف و دانشمند اسلامي و چهره‌اي بسيار موثر در ميدان علوم و فنون است. غربيها وي را به نام «اوسينيا» ميشناسند. ابن سينا ، رنجي براي كيمياگري و ساختن طلا نكشيد؛ زيرا او به استحاله باور نداشت و صريحا تبديل فلزات به يكديگر را ناممكن و غير عملي ميدانست.

ابو علي سينا از ادويه منفرد ، 785 قلم دارو را به ترتيب حروف ابجد نام برده و به ذكر ماهيت آنها پرداخته و خواص تاثير آن داروها را شرح داد. وي ضمن توصيف اين مواد ، آگاهيهاي جالبي در زمينه «شيمي كاني» به خوانندگان ميدهد و ميگويد از تركيب گوگرد و جيوه مي توان شنگرف تهيه كرد. وي نخستين كسي است كه خواص شيميايي الكل و اسيد سولفوريك را از نظر دارويي شرح داد.

بيروني ، ابوريحان محمد (442 ـ 362 هـ . ق / 1050 ـ 972 م.)

كاني شناس و دارو شناس جهان اسلام و يكي از بزرگترين دانشمندان اسلام است كه با رياضيات ، نجوم ، فيزيك ، كاني شناسي ، دارو سازي و اغلب زبانهاي زنده زمان خود آشنايي داشته است. يكي از آثار مهم بيروني در شيمي كتاب الجواهر وي است كه در بخشي از آن ، نتايج تجربي مربوطه به تعيين جرم حجمي امروزي آنها تفاوت خيلي كم دارد و يكي از كاربردهاي مهم وي به شمار ميرود كه در علوم تجربي ، انقلابي بزرگ به وجود آورد. براي تعيين جرم اجسام ، ترازويي ابداع كرد.

بيروني همچنين در كتاب الجماهير (در شناسايي جوهرها) به معرفي مواد كاني به ويژه جواهرات گوناگون پرداخت. بيروني ، چگالي سنج را براي تعيين جرم حجمي كانيها به ويژه جوهرها و فلزها نوآوري كرد كه در آزمايشگاه امروزي كاربرد دارد.

+ نوشته شده در چهارشنبه 9 آبان1386ساعت 14:44 توسط علیرضا ابراهیمی |

طلاي مقاوم

تعريف طلاي مقاوم

با توجه به افزايش بي سابقه قيمت طلا در دهه ۱۹۸۰، پيداكردن راه حل هاي جديد متالورژيكي براي استحصال طلاي مقاوم به عنوان منبعي براي استحصال كاني هاي با ارزش لازم و ضروري بود. كانسارهاي طلاي مقاوم شامل طلاي موجود در كانسارهاي سولفيدي بالاخص پيريت و ارسنوپيريت است كه اين نوع طلا حتي با خردايش بسيار زياد، در سيانور حل نمي شود و يا به عبارت ديگر براي استحصال طلا توسط سيانور بايد عيار آن در حد متوسط و در حدود ۳ الي ۷ گرم بر تن باشد، ولي امروزه به دليل پايين بودن عيار طلاهاي موجود و بازيابي كم آنها (كمتر از ۲۰ درصد) و يا مصرف زياد سيانور قابل استحصال نيستند، به اين طلاها، طلاي مقاوم گفته مي شود و براي اينكه طلا در سيانور حل شود بايد به صورت آزاد باشد كه با استفاده از روش هاي مختلفي از جمله تشويه، رآكتورها و روش ميكروبي، طلا به صورت آزاد درمي آيد و بعد قابل استخراج توسط سيانوراسيون مي باشد كه به دليل كاربرد خوب روش بيوليچينگ و هزينه كمتر آن نسبت به روش هاي ديگر قابل استفاده است.

دو روش اول روش هايي هستند كه در بيشتر پروژه هاي صنعتي مورد استفاده قرار مي گيرند و امروزه روش ميكروبي در مقياس صنعتي در آفريقاي جنوبي، استراليا، (سه مكان)، برزيل و غنا مورد استفاده قرار مي گيرد. بزرگترين معدني كه از روش بيواكسيداسيون استفاده مي كند، پروژه سان سو در غنا است كه ظرفيتي در حدود ۷۰۰ تن در روز دارد. ‏
طلاي توليد شده در حوالي سال هاي ۱۹۹۰ در حدود ۲۴۰۰-۲۲۰۰ تن در سال به صورت ثابت بوده است و قيمت طلا نيز تغييرات چنداني نداشته است. در حدود سال هاي ۱۹۹۴ طرز استخراج جديدي از طلا مطرح شد كه بر روي قيمت طلا تاثيراتي گذاشت و براي برابري هزينه هاي عملياتي با قيمت طلا بايد تمهيداتي صورت پذيرد كه با استفاده از روش هاي ميكروبي و آسان بودن اين روش راه حل بسيار مناسبي براي آنها محسوب مي شود. افزايش شديد قيمت طلا در يكي دو سال اخير باعث توجه مجدد به معادن طلاي مقاوم شده است.
‏
اصول كلي بيوليچينگ طلاي مقاوم
براي استحصال كاني هاي طلاي مقاوم كه با روش سيانوراسيون بازيابي كمي دارند، از روش بيوليچينگ استفاده مي شود. به هرحال شباهت هاي بسيار زيادي بين بيوليچينگ مس و مواد معدني سولفيدي طلاي مقاوم وجود دارد و البته اختلافاتي نيز وجود دارد.
به طور مثال طلا نيز مانند مس بايد تا ابعادي كه از نتايج آزمايشگاهي به دست آمده است، خرد شود. اگر ماده معدني به شدت اسيد مصرف كند، به منظور آماده سازي كانه از اسيدسولفوريك غليظ در حين آگلومراسيون استفاده مي شود و اگر ماده معدني اسيد مصرف نكند از محلول برگشتي از عملياتي قبلي استفاده مي شود. بعد از آگلومراسيون، ماده معدني بر روي پدهاي ديناميكي با بسترگر اولي درشت انباشته مي شوند. خطوط هوادهي در بسترگر اولي درشت قرار داده مي شوند. هوادهي هنگامي كه پد كاملا پر شد، انجام مي شود. پدهاي فلزات قيمتي با مخلوطي از باكتري هاي اكسيدكننده آهن كه سولفات فريك توليد مي كنند، آبياري مي شوند. زمان قرار گرفتن ماده معدني تحت تاثير باكتري به خصوصيات كاني شناسي، ميزان اكسيداسيون مورد نياز براي تبديل سولفيد به سولفور و فاكتورهاي ديگر مثل دماي توده هاي انباشته بستگي دارد. به منظور از بين بردن اسيد از پدها و كم كردن ميزان آهك و سيانور مصرفي ماده معدني اكسيد شده، توسط آب تميز شسته مي شوند. بعد از شستشو، ماده معدني اكسيد شده، از پدها حمل و با آهك مخلوط مي شوند و بر روي پدهاي موقت به منظور سيانوراسيون انباشته مي شوند و عمليات سيانوراسيون طلاي اكسيد شده مانند روش هاي مرسوم انجام مي شود.

روش هاي اكسايش سنگ معدني توسط باكتري
عمليات اكسايش سنگ معدني توسط باكتري به دو روش انجام مي شود:
روش رآكتورهاي شيميايي: ماده معدني سولفيدي طلاي مقاوم شامل طلاي محصور شده در كاني هاي سولفيدي است كه معمولا اين نوع طلا با پيريت و آرسنوپيريت همراه است. اين نوع طلا براي بازيابي توسط روش سيانوراسيون بعد از مرحله آسيا شدن به صورت آزاد وجود ندارد و بايد از سنگ ميزبان جدا شود تا قابل دسترسي توسط سيانور باشد.
شش رآكتور شيميايي صنعتي در آفريقاي جنوبي، برزيل، استراليا و غنا براي آماده سازي فلوتاسيون طلاي سولفيدي مقاوم به منظور آزاد شدن طلا براي سيانوراسيون مورد استفاده قرار گرفته است. آزمايش ها، نشان مي دهند كه ميزان هزينه هاي سرمايه اي با افزايش مقياس كار، كاهش مي يابد و روش رآكتورهاي شيميايي براي كارخانه هايي با توليد كمتر از ۲ هزار تن در روز بهترين تكنولوژي موجود مي باشد.
روش توده اي: آزادسازي طلا از ماده معدني مقاوم با عيار كم توسط روش اسيدشويي توده اي توسط معادن زيادي از جمله نيومونت در نوادا مورد بررسي قرار گرفته شده است. روش استفاده شده توسط نيومونت دقيقا مثل روش توضيح داده شده در بخش ۲-۴-۲ مي باشد. اين روش براي كاني هاي سولفيدي با عيار كم و حتي در حدود ۲/۰-۴/۰ درصد و با ميزان عيار حدود ‏g/t‏ ۳/۲-۱ با بازيابي اقتصادي ۵۰-۶۰ درصد نيز مورد استفاده قرار مي گيرد و ميزان هزينه مصرفي در اين روش در بخش ۲-۴-۴ آورده شده است و هيچ روش ديگري از لحاظ سوددهي و اقتصادي مشابه اين روش نمي باشد.

نمونه اي از كاربرد بيوليچينگ طلاي مقاوم
اگرچه انجام عمليات بر روي ماده معدني در مقياس صنعتي، اقتصادي ارزيابي شده است ولي تمامي عمليات بيواكسيداسيون بر روي كنسانتره فلوتاسيون انجام مي شود. کنسانتره فلوتاسيون كاني هاي سولفيدي مقاوم در رآكتورها اكسيده مي شوند تا به حد درجه آزادي مورد نظر برسند. مزيت بيواكسيداسيون در مقايسه با ديگر روش ها اين است كه براي تعداد زيادي از مواد معدني مخصوصا آن دسته اي كه طلا با آرسنوپيريت وجود دارد اكسيداسيون كامل براي دستيابي به بازيابي بالاي طلا لازم نمي باشد و اين به خاطر ارجحيت ارسنوپيريت نسبت به پيريت است. مواد بر جاي مانده اكسيد شده از مواد شسته شده براي بازيابي طلا توسط روش سيانوراسيون فرستاده مي شوند. محلول حاصل به منظور خنثي شدن آهن و آرسنيك موجود در آن و رسيدن اين دو عنصر به حد استانداردهاي زيست محيطي، توسط آهك شسته مي شوند.
اختلافات زيادي بين هزينه هاي عملياتي و هزينه هاي سرمايه گذاري كلي وجود دارد. محاسبه واحد هزينه سرمايه گذاري، نسبت به هزينه سرمايه گذاري كلي به ظرفيت براي سه عمليات اولي براساس تكنولوژي بيومين است. در پروژه يوآن مين از تكنولوژي بك تك استفاده شده است كه هزينه سرمايه گذاري بسيار پاييني نياز دارد اما به دليل موقعيت حساس معدن اجازه هيچ گونه مطالعه اي براي بررسي فاكتورهاي ديگر موثر بر هزينه وجود ندارد. هزينه هاي عملياتي نيز بين ۳ معدن با يكديگر متفاوت هستند و به دليل كمبود اطلاعات لازم براي نتيجه گيري هيچ گونه نتيجه قطعي حاصل نمي شود. به هرحال اين مطلب را مي توان بيان كرد كه هزينه هاي سرمايه گذاري و عملياتي مثل بازدهي اقتصادي به ظرفيت عملياتي، عيارطلا، عيار سولفور و ميزان سولفيدي كه بايد اكسيد شود، بستگي دارد.
معادن براي اكسيداسيون پيريت و آرسنوپيريت كه طلا در آنها به صورت قفل شده است، از رآكتورهاي شيميايي بزرگ و خودهواده استفاده كرده اند. در كارخانه يوآمين استراليا كه از تكنولوژي بك تك استفاده شده است، از باكتري ترموفيليك نزديك به خانواده سولفوباسيلوس ترموسولفيدواكسيدان استفاده شده است. اكسيداسيون در دماي بين ۵۵-۴۵ درجه سيليسيوس انجام مي شود. شش معدن ديگر از روش بيوكس كه تركيبي از و فرواكسيدانس است و دماي فعاليت آنها ‏oc‏۴۵-۴۰ است، استفاده كرده اند.
تنها معدن طلا، معدن نيومونت است كه از روش كپه اي براي اكسيداسيون طلا در مقياس بزرگ استفاده كرده است. در روش اكسيداسيون توسط باكتري، سنگ ها بايد تا ابعاد ۷/۱۲ ميليمتر خرد شوند. كپه ماده معدني به مدت ۱۰۰ تا ۲۷۰ روز هوادهي و آماده مي شوند. ماده معدني اكسيد شده از پدها جمع آوري، خنثي و سپس شسته مي شوند. بسته به نوع كاني موجود و ابعاد ماده معدني بازيابي طلا بين ۸۰-۶۰ درصد متغير است. براي مواد معدني با عيار پايين كه معمولا هزينه هاي آنها اقتصادي نمي باشد و يا معادن خيلي كوچكي كه نمي توان سرمايه گذاري زيادي براي آنها انجام داد، آماده سازي ماده معدني اكسيد شده، انجام مي شود.

آينده بيوتكنولوژي طلا
يكي از روش هاي جديد در استحصال طلا كه آينده بسيار درخشاني خواهد داشت، روش ژئوكت مي باشد. اين روش توسط كمپاني ژئوبيوتكس ابداع شد كه از پروسس اكسيداسيون مواد معدني توسط باكتري استفاده مي كند كه اين روش هزينه هاي سرمايه گذاري و عملياتي كم با بازيابي بسيار بالا براي اسيدشويي توده اي در رآكتورهاي پيوسته دارد. هر دو روش بيواكسيداسيون توده اي و مخزني مورد قبول صنعت هستند و در مقياس صنعتي در كل جهان استفاده مي شوند.
در عمليات ژئوكت طلا از باكتري اكسيدكننده گوگرد و آهن كه شامل تيوباسيلوس فرواكسيدانس، تيوباسيلوس تيواكسيدان و ليپتوسپيليريوم فرواكسيدانس است، به منظور اكسيداسيون و ليچينگ كاني هاي سولفيدي در هيپ ها استفاده مي كند. در دو سال گذشته، شركت مذكور روش ژئوكت را براي ليچينگ كاني هاي مس ابداع كرده است و مطالعات بسيار زيادي در مورد ليچينگ كالكوپيريت در درجه حرارت بالا با استفاده از ميكروگانيسم هاي ترموفيليك (باكتري هاي درجه حرارت بالا) انجام داده است.
بعد از اينكه كنسانتره توسط روش فلوتاسيون پيوسته به دست آمد، پالپ كنسانتره بر روي سنگ ميزبان يا پايه پوشانده ‏‎(coating)‎‏ مي شود كه ممكن است از سنگ باطله و يا سنگ معدني كم عيار به عنوان مبنا استفاده شود. سنگ ميزبان حتما بايد در محدوده ابعادي ۲۰-۶ ميليمتر باشد و كنسانتره، پوششي به ضخامت يك ميليمتر بر روي سنگ ميزبان ايجاد مي كند. نسبت ميزان سنگ ميزبان نسبت به كنسانتره به طور ايده آل در حدود ۵:۱ تا ۱۰:۱ مي باشد. از روي نوار نقاله اي كه پالپ كنسانتره را براي هيپ مي آورد، كنسانتره به صورت اسپري بر روي سنگ ميزبان پاشيده مي شود.
به دليل خاصيت آبراني كنسانتره، لايه بسيار نازكي بر روي سطح سنگ ميزبان به صورت پوشش تشكيل مي شود. پوشش به وجود آمده با محلول به كار رفته در هيپ و يا باران هاي شديد شسته نمي شود. به خاطر سايز نسبتا يكنواخت سنگ ميزبان فضاهاي نسبتا كوچكي در هيپ به وجود مي آيد كه اين سوراخ ها مقاومت كمي در برابر جريان هوا و محلول به وجود مي آورند. بادبزن هاي فشار پايين توسط لوله هايي كه در زير هيپ قرار داده شده اند، هواي لازم براي فعاليت باكتري را فراهم مي كنند. سرعت جريان هوا، به منظور كنترل درجه حرارت هيپ در پايين ترين دماي لازم براي فعاليت باكتري تنظيم مي شوند. هوا، همچنين ميزان اكسيژن لازم براي عمليات اكسيداسيون را فراهم مي سازد.
فضاي بين ذرات با پوشش نازكي از كنسانتره تركيب مي شوند و شرايط ايده آل براي بيواكسيداسيون را ايجاد مي كنند. دانه هاي سولفيدي مواد معدني تحت جريان مستقيم از محلول و جريان معكوس از هوا قرار مي گيرند. نتايج حاصله به ميزان اكسيژن منتقل شده و ميزان سرعت اكسيداسيون بستگي دارد. به طور ايده آل، اكسيداسيون در مدت ۳۰ تا ۶۰ روز تكميل مي شود. اين روش در مقابل اسيدشويي توده اي كه حتي با آگلومراسيون، اكسيداسيون ۲۰۰ تا ۳۰۰ روز به طور مي انجامد، زمان كوتاهي است.
به طور ايده آل، كنسانتره سولفيدي بر روي مواد معدني سولفيدي كم عيار كه به عنوان باطله دمپ مي شوند پوشش داده مي شود. عمليات باكتري بر روي كنسانتره همچنين باعث اكسيداسيون مواد سولفيدي سنگ ميزبان نيز مي شود و اين گونه فلز بيشتري براي بازيابي در دسترس است. اين مسئله باعث اقتصادي شدن بيشتر اين روش مي شود. بقيه مواد معدني آسيا و شناور مي شوند و اين كنسانتره اي است كه شكاف هاي سنگ ميزبان را مي پوشانند. اگر از سنگ باطله استفاده شود، اين سنگ به وسيله شستشو و سرند كردن از كنسانتره جدا مي شود و دو مرتبه براي عمليات با كنسانتره جديد به مسير برگردانده مي شود.
در عمليات ماده معدني طلاي مقاوم، فلز با ارزش در رسوب جامد باقي مي ماند كه براي جدا كردن آن از پد به عمليات مجددي نياز است. در عمليات مس و ديگر فلزات سولفيدي پايه، فلز در حلال حل مي شود در حالي كه مواد رسوب كرده در پدها باقي مي مانند و اين فلز محلول به وسيله شستشو بازيابي مي شود. براي مواد معدني طلاي مقاوم از نمونه پدهاي منفصل يا ‏on-off‏ استفاده مي شود كه مواد اكسيد شده از پد حمل مي شوند و پد دو مرتبه مورد استفاده قرار مي گيرد. به هرحال براي مس و ديگر فلزات پايه از پدهايي استفاده مي شود كه هر ميزان عمليات گسترده باشد ابعاد پد را گسترش مي دهند و از پدهاي قبلي استفاده نمي شود. به خاطر انعطاف پذيري موجود در روش مذكور به مصرف كننده اجازه داده مي شود كه از فلوشيت هاي پيوسته به منظور بهينه كردن شرايط ماده معدني استفاده شود.
انتخاب فلوشيت بهينه براي روش ژئوكت به فاكتورهاي زير بستگي دارد: عيار ماده معدني، كاني شناسي و خصوصيات شيميايي ماده معدني، خصوصيات كنسانتره، درجه شكست ماده معدني، سختي بيواكسيداسيون، در دسترس بودن مواد يا ماده معدني كم عيار براي سنگ پايه، وجود آب و كيفيت آن و خصوصيات محل مثل وجود امكانات ويژه براي عمليات.

+ نوشته شده در سه شنبه 8 آبان1386ساعت 12:51 توسط علیرضا ابراهیمی |

سیمان(2)

2-7-2 سيمان

در اين بخش، راجع به سيمانهاي آبي طبيعي و مصنوعي كه در ساختن بتن و ملاتهاي سيماني مصرف مي‌شوند بحث خواهد شد. مواد اصلي تشكيل دهنده سيمانهاي آبي عبارتند از: آهك، سيليس، آلومين و اكسيد آهن.

2-7-2-1 سيمان پرتلند مصنوعي
از مهمترين سيمانهاي هيدروليك مصنوعي، سيمان پرتلند است. سيمان پرتلند فرآورده‌اي است كه از اختلاط سنگ آهك و خاك رس به نسبت وزني حدود 3 به 1 تا 4 به 1 (بسته به تركيب شيميايي آنها)، آسياب كردن مخلوط به روشهاي تر يا خشك، همگن كردن مواد خام، پختن مواد در كوره تا مرز عرق كردن سطح دانه‌ها و چسبيدن آنها به يكديگر به شكل جوش يا كلينكر، سرد كردن و آسياب كردن كلينكر با كمي سنگ گچ به دست مي‌آيد.
انواع سيمان پرتلند در استاندارد ايران به پيروي از استاندارد آمريكايي ASTM به شرح زير است:

سيمان نوع 1
سيمان پرتلند معمولي در كارهاي معمولي و عمومي نظير ساختن اسكلتهاي بتن‌آرمه، پلها، قطعات پيش‌ساخته بتن‌آرمه، جدول خيابانها، ملاتها، اندودها و پي ساختمانهايي كه امكان حمله سولفاتها وجود ندارد مصرف مي‌شود.

سيمان نوع 2
سيمان نوع 2 يا سيمان اصلاح شده در برابر حمله سولفاتها از سيمان معمولي مقاوم‌تر است و در مواردي كه آب زيرزميني حاوي كمي سولفات است مصرف مي‌شود. به علاوه چون گرمازايي اين نوع سيمان هنگام آبگيري كمتر از سيمان معمولي است، در بتن‌ريزيهاي حجيم (جسيم) و بتن‌ريزي در هواي گرم نيز به مصرف مي‌رسد.

سيمان نوع 3
سيمان نوع 3 يا سيمان خيلي زودگير را در مواقعي كه بارگذاري بايد مدتي كوتاه بعد از بتن‌ريزي صورت گيرد يا بخواهند قالبها را زودتر بردارند يا به هنگام بتن‌ريزي در هواي سرد به مصرف مي‌رسانند.

سيمان نوع 4
سيمان نوع 4 يا سيمان كم حرارت غالباً در بتن‌ريزيهاي حجيم به ويژه در فصول گرم به مصرف مي‌رسد.

سيمان نوع 5
سيمان نوع 5 يا سيمان ضد سولفات، براي مصرف در بخشهايي از ساختمان كه شديداً در معرض حمله سولفاتها باشد، مناسب است.
در حال حاضر كارخانه‌هاي ايران سيمانهاي انواع 1 و 2 و 5 را توليد مي‌كنند و براي توليد انواع ديگر سفارش مي‌پذيرند. در استاندارد آمريكايي ASTM انواع IA و IIA و IIIA نيز وجود دارد كه به ترتيب همانند سيمانهاي نوع I و II و III مي‌باشند، با اين تفاوت كه حاوي مواد افزودني حباب‌ساز مي‌باشند. اين سيمانها تاكنون در ايران استاندارد و توليد نشده‌اند.

2-7-2-2 سيمانهاي سفيد و رنگي
تركيب شيميايي سيمان سفيد همانند سيمان پرتلند معمولي است با اين تفاوت كه با انتخاب مواد اوليه مناسب، از ورود مواد رنگي نظير اكسيدهاي آهن و منيزيم و غيره به فرايند ساخت جلوگيري مي‌شود. براي ساختن سيمانهاي رنگي، مواد رنگي معدني بي‌اثر شيميايي را به سيمان مي‌افزايند. با سيمان پرتلند معمولي نيز مي‌توان فقط سيمانهاي رنگي قرمز، قهوه‌اي و سياه ساخت. سيمانهاي سفيد و رنگي بيشتر براي كارهاي تزئيني مصرف مي‌شوند. رنگ سيمان بايد در برابر عوامل جوي و نور پايدار باشد. مواد رنگي متداول عبارتند از اكسيد آهن براي رنگهاي قرمز، زرد، قهوه‌اي و سياه، اكسيد منگنز براي رنگهاي سياه و قهوه‌اي، اكسيد و هيدروكسيد كرم براي رنگ سبز، آبي كبالت براي رنگهاي آبي، اولترامارين[1] براي رنگ سرمه‌اي، دوده براي رنگ سياه، كهرباي خام و سوخته براي رنگ قهوه‌اي و گل اخرا[2] براي رنگ زرد. ميزان رنگ حدود (5%) تا (10%) وزني سيمان است.

2-7-2-3 سيمانهاي طبيعي
واژه سيمان طبيعي به دو نوع سيمان اطلاق مي‌شود:
الف: سيمانهايي كه از پختن سنگهاي سيماني موجود در طبيعت به دست مي‌آيد. تركيب اين نوع سيمانها مشابه پرتلند معمولي و ويژگي آنها بستگي به تركيب سنگ طبيعي آن دارد. درجه پخت اين سيمانها كمتر از سيمان پرتلند بوده و تركيب شيميايي آنها نزديك به آهكهاي آبي است.

ب: سيمانهايي كه از تركيب گردهاي باقيمانده آتشفشاني يا رسوبهاي دياتومه يا آب آهك به دست مي‌آيند. خاكسترها، پوكه سنگها و كف سنگهاي آتشفشاني كه سيليس آنها غير بلوري مي‌باشد، به تنهايي خاصيت چسبانندگي ندارند، ولي گرد نرم آنها چه به شكل طبيعي و چه به صورت عمل‌آورده، با آهك واكنش داشته و تشكيل تركيباتي را مي‌دهند كه خاصيت چسبانندگي دارد و در آب پايدارند، بنابراين نوعي سيمان هيدروليكي به حساب مي‌آيند. قبل از اختراع سيمان پرتلند مصنوعي، روميها، يونانيها و ساكنين اروپاي شمالي ساختمانهاي دريايي و آبي را با مخلوطي از سيمانهاي طبيعي و گرد آهك، شكفته مي‌ساختند. بهترين و مشهورترين پوكه سنگ از ناحيه پوزولي[3] واقع در نزديكي خليج ناپل استخراج شده و پوزولان ناميده مي‌شود، به اين علت كلمه پوزولان[4] به تمام موادي كه داراي سيليس اكتيو بوده و قادر به تركيب با آهك هيدراته و سخت شدن باشند، اطلاق مي‌گردد. تراس پوكه سنگ ديگري است كه مخلوط آن با دوغاب آهك در شمال اروپا مصرف مي‌شد.
در ايران تاكنون مواد پوزولاني اكتيوي در جاجرود، هراز، دره لومار، تفتان، بستان‌آباد، سبلان و ممقان آذرشهر يافت شده و مطالعاتي روي آنها انجام گرديده است. براي سيمانهاي طبيعي ايران استانداردي به نام ”گرد تراس“ تدوين شده است.

2-7-2-4 سيمانهاي آميخته[5[
جزء اصلي اين سيمانها كلينكر سيمان پرتلند است. همراه كلينكر مواد پوزولاني طبيعي يا مصنوعي يا مواد افزودني ويژه‌اي آميخته و آسياب مي‌شود، عمده اين سيمانها به شرح زير است:

ـ سيمان پرتلند پوزولاني
اين سيمان از اختلاط كامل گرد سيمان پرتلند و پوزولان طبيعي و يا مخلوط كردن كلينكر سيمان پرتلند و پوزولان و سپس آسياب كردن مخلوطي از اين دو با كمي سنگ گچ به دست مي‌آيد، درصد پوزولان معمولاً در مخلوط بين (15%) تا (40%) است.

ـ سيمان پرتلند روباره آهن‌گدازي
اين سيمان از آسياب كردن حدود (5%) تا (85%) كلينكر سيمان پرتلند به همراه (95%) تا (15%) سرباره كوره آهنگدازي (كه سريعاً سرد شده) با كمي سنگ گچ به دست مي‌آيد. درصد سرباره در كشورهاي مختلف متفاوت است. در ايران با افزودن حدود (15%) تا (20%) سرباره ذوب آهن اصفهان به كلينكر سيمان پرتلند در كارخانه سيمان سپاهان، سيمان سرباره ساخته مي‌شود.
هر دو نوع سيمان پرتلند پوزولاني و پرتلند روباره، بسته به مقدار مواد پوزولاني و سرباره، كم و بيش در برابر سولفاتها پايدارند و بتن ساخته شده با آنها خلل و فرج و نفوذپذيري كمتري دارد. اين دو نوع سيمان در مقايسه با سيمان پرتلند معمولي ديرگيرتر بوده و گرماي آبگيري آنها نيز كمتر است.

ـ سيمان بنايي[6[
سيمان بنايي سيماني است كه در بيشتر كشورهاي صنعتي به منظور مصرف در ملاتها و كارهاي بنايي ساخته مي‌شود. اكثر كارخانه‌ها فرمول خاص خود را براي ساختن اين سيمان رعايت كرده و آن را مخفي نگه مي‌دارند و منتشر نمي‌كنند.
اين سيمان معمولاً از مخلوط كردن حدود (50%) كلينكر سيمان پرتلند و حدود (45%) گرد سنگ آهك مرغوب و قدري سنگ گچ و برخي مواد افزودني[7] با مقاومت كمتر از سيمان پرتلند ولي داراي خواص مطلوب جهت كارهاي بنايي ساخته مي‌شود. بعضي سيمانهاي بنايي، آميخته‌اي از سيمان پرتلند و آهك مرده و مواد افزودني هستند.
سيمانهاي ويژه ديگري نظير سيمان چاه نفت، سيمان برقي، سيمان سوپر سولفات، سيمان منبسط شونده، سيمان با گيرش تنظيم شده[8]، سيمان با ماده حباب‌ساز[9]، سيمان آب‌بند كننده[10]، سيمان پلاستيك (خميري)[11] ، نيز وجود دارد كه از بحث پيرامون آنها خودداري مي‌شود.

2-7-2-5 انطباق با مشخصات و استانداردها
سيمانهاي مورد مصرف در هر پروژه بايد از نظر ويژگيهاي فيزيكي و شيميايي و مكانيكي و مشخصه‌هاي ظاهري با آنچه در نقشه‌ها، مشخصات فني خصوصي، دستور كارها و ديگر مدارك پيمان ذكر شده است منطبق باشد، نوع سيمان در هر قسمت از پروژه و در هر بخش از ساختمان بايد قبلاً به تصويب دستگاه نظارت برسد.
ويژگيهاي فيزيكي، شيميايي و مكانيكي سيمانها و روشهاي آزمايش آنها بايد مطابق استانداردهاي ايراني زير باشد:

ـ استاندارد شماره 389 : تعيين ويژگيهاي سيمان پرتلند (قسمت اول)
ـ استاندارد شماره 390 : تعيين نرمي سيمان پرتلند (قسمت دوم)
ـ استاندارد شماره 391 : تعيين انبساط سيمان پرتلند (قسمت سوم(
ـ استاندارد شماره 392 : تعيين زمان گيرش سيمان پرتلند (قسمت چهارم(
ـ استاندارد شماره 393 : تعيين تاب فشاري و تاب خمشي سيمان پرتلند (قسمت پنجم(
ـ استاندارد شماره 394 : تعيين هيدراتاسيون سيمان پرتلند (قسمت ششم(
ـ استاندارد شماره 989 : گرد تراس
ـ استاندارد شماره 1692 : تجزيه شيميايي سيمان ـ اندازه‌گيري عناصر اصلي سيمان پرتلند
ـ استاندارد شماره 1693 : تجزيه شيميايي سيمان ـ اندازه‌گيري عناصر فرعي سيمان پرتلند
ـ استاندارد شماره 1694 : تجزيه شيميايي سيمان ـ اندازه‌گيري عناصر گوگرد به صورت سولفور
ـ استاندارد شماره 1695 : تجزيه شيميايي سيمان ـ اندازه‌گيري عناصر اكسيد سديم و اكسيد پتاسيم
ـ استاندارد شماره 3432 : ويژگيهاي سيمان پوزولاني
ـ استاندارد شماره 3517 : ويژگيهاي سيمان سرباره‌اي
ـ استاندارد شماره 3516 : ويژگيهاي سيمان بنايي
ـ استاندارد شماره 4220 : ويژگيهاي سيمان پرتلند آهكي
ـ استاندارد شماره 2931 : ويژگيهاي سيمان پرتلند سفيد
ـ استاندارد شماره 405 : ويژگيهاي سيمان پنبه نسوز
ـ استاندارد شماره 990 : سيمان تراس
ـ استاندارد شماره 2761 : آيين كاربرد حفاظت و انبار كردن سيمان در كارگاه ساختماني
ـ هر استاندارد ايراني ديگري كه تا زمان انعقاد پيمان درباره‌ي سيمان، تدوين يا تجديد نظر شود.
تا زماني كه استاندارد ايراني در برخي موارد تدوين نشده باشد، در درجه اول استانداردهاي ”سازمان بين‌المللي استاندارد ISO “ معتبر خواهد بود و در صورت نبودن استاندارد مزبور به ترتيب استانداردهاي آمريكايي ASTM ، آلماني DIN ، بريتانيايي BS ، ژاپني JIS و شوروي سابق GOST ملاك عمل قرار خواهد گرفت.

2-7-2-6 ويژگيها و حداقل حدود قابل قبول
سيمانهاي مصرفي در هر پروژه بايد با شرايط اقليمي، شرايط رويارويي و موقعيت عضو يا قطعه ساختماني سازگاري داشته باشد.
ويژگيهاي شيميايي انواع سيمان پرتلند بايد مطابق با جدول 2-7-2-6 (الف) و ويژگيهاي فيزيكي آنها مطابق جدول شماره 2-7-2-6 (ب) باشد.
به علاوه سيمانها بايد با مندرجات آيين‌نامه بتن ايران انطباق داشته و الزامات آن را پاسخگو باشند.

2-7-2-7 سيمانهاي مناسب براي مصارف گوناگون
براي مصارف مختلف و شرايط متنوع مي‌توان سيمانهايي انتخاب نمود كه در جدول 2-7-2-7 آمده است. بديهي است اين جدول جنبه راهنما داشته و قبل از اقدام و اخذ تصميم قطعي در هر مورد بايد آزمايشهاي لازم، زير نظر دستگاه نظارت صورت گيرد.
جدول شماره 2-7-2-6 (الف) ويژگيهاي شيميايي انواع سيمان پرتلند (مقادير بر حسب درصد وزني سيمان)

انواع ويژگيها
5 4 3 2 1
- - - - - مقدار اکسيد سيليسيوم SiO2 حداقل
- - - -/6 - مقدار اکسيد آلومينيوم Al2O3 حداکثر
- 5/6 - -/6 - مقدار اکسيد آهن Fe2O3 حداکثر
-/4 -/5 -/5 -/5 -/5 مقدار اکسيد منيزيم MgO حداکثر
مقدار انيدريد سولفوريک SO3
3/2 2/2 -/3 5/2 5/2 الف- اگر C3A (8%) يا کمتر باشد حداکثر
- - -/4 - -/3 ب- اگر C3A بيش از (8%) باشد حداکثر
- -/3 5/2 -/3 -/3 -/3 افت سرخ شدن حداکثر
- 75/0 75/0 75/0 75/0 75/0 باقيمانده نامحلول حداکثر
- - -/35 - - - سيليکات تري کلسيم C3S حداکثر
- - -/40 - - - سيليکات دي کلسيم C2S حداقل
- - -/7 -/15 -/8 - آلومينات تري کلسيم C3A حداکثر
- - - - -/58 - C3S + C3A حداکثر
- تترا کلسيم آلومينوفريت به علاوه دو برابر
- -/20 _ _ _ _ آلومينات تري کلسيم (2C3A +C4AF ) حداکثر
- جدول شماره 2-7-2-6 (ب) ويژگيهاي فيزيكي انواع سيمان پرتلند

انواع ويژگيها
5 4 3 2 1
الف - نرمي - حداقل سطح مخصوص بر حسب سانتيمتر مربع بر گرم
2600 2600 - 2600 2600 به وسيله دستگاه بلن
- - - - 10 به وسيله دستگاه لوشاتوليه80% 80% 80% 80%
ب- حداکثر انبساط - به وسيله اتوکلاو

ج- گيرش- به وسيله سوزن ويکا
45 45 45 45 45 گيرش ابتدايي بر حسب دقيقه نبايد کمتر باشد از:
12 12 12 12 12 گيرش نهايي بر حسب ساعت نبايد بيشتر باشد از:

د- تاب فشاري
حداقل مقاومت ملات سيمان با ماسه استاندارد (که طبق قسمت پنجم استاندارد سيمان پرتلند تهيه و آزمايش مي‌شود) بايد با توجه به شرايط عمل‌آوري و سن بتن معادل مقادير زير (بر حسب مگاپاسکال) باشد.
- - 5/12 - - يک روز در هواي مرطوب
- - 0/24 0/8 5/9 يک روز در هواي مرطوب و 2 روز زير آب
5/12 0/7 - 0/25 5/17 يک روز در هواي مرطوب و 6 روز زير آب
0/27 0/18 - 5/31 5/31 يک روز در هواي مرطوب و 27 روز زير آب

هـ- تاب خمشي
حداقل مقاومت ملات سيمان با ماسه استاندارد (که طبق قسمت پنجم استاندارد سيمان پرتلند تهيه و آزمايش مي‌شود) بايد با توجه به شرايط عمل‌آوري و سن بتن معادل مقادير زير (بر حسب مگاپاسکال) باشد.
- - 35 - - يک روز در هواي مرطوب
- - 55 15 20 يک روز در هواي مرطوب و 2 روز زير آب
30 25 - 35 30 يک روز در هواي مرطوب و 6 روز زير آب
50 45 - 50 10 يک روز در هواي مرطوب و 27 روز زير آب

و- حداکثر گرماي آبگيري بر حسب گالري بر گرم:
- - - 70 - 7 روزه
- - - 80 - 28 روزه
به علاوه سيمانها بايد با مندرجات آيين‌نامه بتن ايران انطباق داشته و الزامات آن را پاسخگو باشند.

نوع سيمان مناسب موارد مصرف
سيمان پرتلند معمولي (نوع 1) کارهاي معمولي و عمومي شامل اسکلتهاي بتن‌آرمه، پلها، قطعات پيش‌ساخته بتن‌آرمه، جدول و فرش کف خيابانها ملاتها و اندودها و پي ساختمانهايي که در معرض حمله سولفاتها نباشند.
سيمان سفيد و رنگي ملاتها و اندودهاي سيماني تزئيني بتنهاي نمايان
سيمان پرتلند نوع 2، سيمان پرتلند- سرباره (با (15%) تا (25%) سرباره( و سيمان پرتلند- پوزولاني )با (15%) تا (25%) پوزولان) کارهاي جسيم (يا حجيم) مانند سدهاي وزني، کارهايي که در معرض حمله ضعيف سولفاتها قرار دارند و بتن‌ريزي و اندودکاري در هواي گرم
سيمان پرتلند نوع 3 بتنهاي با مقاومت زودرس، مواردي که قالب برداري زودتر از موعد مقرر مورد نظر است، بتن‌ريزي، بنايي و اندودکاري در هواي سرد
سيمان پرتلند نوع 4 بتن‌ريزي و اندودکاري در هواي گرم، کارهاي بتن حجيم که در معرض حمله سولفاتها نباشند.
سيمان پرتلند سرباره (با بيش از (25%) سرباره) مقابله با سولفاتهاي قوي
سيمان پرتلند پوزولاني (با بيش از (25%) پوزولان(
سيمان پرتلند نوع 5، سيمان سوپر سولفات
سيمان پرتلند سرباره (با بيش از (50%) سرباره) مقابله با سولفاتهاي قوي به همراه يون کلر، مقابله با واکنش سنگدانه‌ها و ساخت بتن متراکم با نفوذپذيري کم
سيمان پرتلند پوزولاني ( با بيش از (40%) پوزولان(
سيمان بنايي، سيمان آهکي- پوزولاني[12] و سيمان آهکي - سرباره[13[
کارهاي بنايي، ملاتها و اندودها در شرايط عادي
2-7-2-8 حمل و نقل و نگهداري
سيمان به دو صورت فله و پاكتي به فروش مي‌رسد. در هر دو حال مشخصات انواع سيمان به صورت برچسب روي محموله درج مي‌گردد. بارگيري، حمل و تخليه انواع سيمانها بايد با دقت صورت گيرد و از اثر باران و رطوبت بر آنها جلوگيري شود. ظروف حمل سيمان فله (بونكرها) بايد پس از تخليه تميز شوند تا براي محموله بعدي ايجاد آلودگي نكنند. برچسب مشخصات سيمان بايد روي سيلوي سيمان در كارگاه چسبانده شود.
انبار كردن سيمان امري بسيار مهم و حساس است و از اين رو رعايت نكات خاصي در انبار كردن سيمان در كارخانه قبل از فروش و در كارگاهها قبل از مصرف ضرورت دارد. رطوبت عامل خطرناكي براي سيمان است و بايد سيمان را در برابر آن حفاظت نمود. رطوبت موجود در هوا به تدريج باعث گرفتن سيمان و توليد كلوخه مي‌شود و گاهي اوقات كلوخه‌ها به حدي سخت مي‌شوند كه نمي‌توان آنها را با فشار انگشتان خرد كرد. سيمان حاوي اين كلوخه‌هاي سخت شده را نمي‌توان براي كارهاي ساختماني به مصرف رساند، زيرا علاوه بر ديرگير شدن سبب كاهش مقاومت بتن و ملات نيز مي‌شوند.
در كارگاههايي كه كارهاي پراكنده دارند و مقادير كم سيمان در نقاط مختلف مورد نياز است، كيسه‌هاي سيمان اجباراً بايد در فضاي باز انبار شوند. در اين صورت كف محلي كه سيمان روي آن چيده شود، بايد خشك و دست كم 10 سانتيمتر از اطراف خود بالاتر باشد. استفاده از تخته و آجر براي بالا آوردن بستر و ورقه‌هاي پلاستيكي براي خشك نگه داشتن كف مفيد، است. كيسه‌هاي چيده شده بر روي هم بايد مطابق شكل 2-7-2-8 (الف) با روكش برزنتي يا پلاستيكي پوشيده شده و لبه‌هاي پوشش به اندازه كافي هم پوشاني داشته باشند و در بالا و اطراف، اجسام سنگيني مانند آجر يا سنگ روي آنها قرار داده شود. در هر حال نگهداري سيمان به اين ترتيب نبايد براي مدت طولاني ادامه داشته باشد.
در كارهاي بزرگتر كه قرار است سيمان پاكتي مصرف شود، كيسه‌هاي سيمان بايد در انبارهاي مخصوصي نگهداري شوند. سقف، ديوار و كف انبار بايد كاملاً نم‌بندي شده و كيسه‌هاي سيمان به فاصله دست كم 30 سانتيمتر از ديوار چيده شوند. حداكثر ارتفاع كيسه‌ها 5/1 متر و پهناي رديف كيسه‌هاي چيده شده پهلوي هم 3 متر است.

انبار كردن كيسه‌ها بايد به نحوي باشد كه دستيابي به هر محموله براي مصرف و بازرسي يا آزمايش آسان باشد. كيسه‌هايي كه زودتر وارد انبار شده‌اند، بايد زودتر از بقيه به مصرف برسند. درهاي انبار به ويژه در نقاط مرطوب بايد به نحو مناسبي بسته شده و بسته بماند، چيدن كيسه‌ها نزديك به هم و پوشاندن آنها با ورقه‌هاي پلاستيكي نيز اقدام مفيدي است در شكل 2-7-2-8 (ب) نحوه انبار كردن سيمان در فضاي بسته نشان داده شده است.
نگهداري سيمان فله فقط در سيلو مجاز است، هنگام تغيير نوع سيمان، سيلوها بايد كاملاً تميز شوند. نگهداري و ذخيره سيمان در نقاطي كه رطوبت نسبي هوا از (90%) بيشتر باشد، نبايد در كيسه بيش از 6 هفته و در سيلوهاي مناسب از 3 ماه تجاوز كند، در صورت تجاوز از مهلتهاي ياد شده، سيمان بايد قبل از مصرف آزمايش شود. سيماني كه براي مدت زيادي انبار شود، ممكن است به صورت كلوخه‌هاي فشرده در آيد. اين‌گونه سيمان را مي‌توان با غلتاندن كيسه‌ها روي كف اصلاح نمود. چنانچه با يك بار غلتاندن كلوخه‌ها باز شود، سيمان قابل مصرف است وگرنه بايد آزمايشهاي مقاومت استاندارد يا آزمايش افت ناشي از گرما دادن (افت سرخ شدن) به منظور اطمينان از مرغوبيت سيمان انجام شود.
چنانچه سيماني مورد آزمايش قرار گيرد و ويژگيهاي آن مطابق استاندارد نباشد، دستگاه نظارت حق دارد مصرف آن را ممنوع و خروج آن را از كارگاه خواستار شود.
براي نگهداري انواع و ماركهاي مختلف سيمان (بر پايه نام كارخانه سازنده) بايد محلهاي جداگانه‌اي را در نظر گرفت. روي كيسه‌هاي سيمان بايد مشحصات آن، مانند نوع سيمان، مارك كارخانه سازنده و تاريخ بسته‌بندي و غيره چاپ شود.
در موقع حمل و نقل سيمان، بايد براي جلوگيري از پخش گرد آن در هوا مقررات ايمني ويژه‌اي را به مرحله اجرا گذاشت و به ويژه براي پيشگيري از ورود آن به دستگاه تنفسي، بايد در محلهايي كه در آنجا سيمان حمل و نقل و انبار مي‌شود، دستگاههاي تهويه تعبيه نمود.
به طور كلي در حمل و نقل و انبار كردن سيمان، رعايت استاندارد شماره 2761 ايران، با عنوان ”استاندارد آيين كاربرد، حفاظت و انبار كردن سيمان رد كارگاههاي ساختماني“ الزامي است.

+ نوشته شده در سه شنبه 8 آبان1386ساعت 12:49 توسط علیرضا ابراهیمی |

سیمان (1)

ریشه لغوی
کلمه سیمان از یک لغت لاتین به نام سی‌منت ( cement ) گرفته شده است و ماده ای است که دارای خاصیت چسبانندگی مواد به یکدیگر است و در حقیقت ، واسطه چسباندن است.

سیمان در صنایع ساختمانی
در صنایع ساختمانی ، سیمان به ماده ای گفته می‌شود که برای چسباندن مصالح مختلف به یکدیگر از قبیل سنگ و شن ، ماسه ، آجر و غیره بکار می‌رود و ترکیبات اصلی این سیمان از مواد آهکی است. سیمانهای آهکی معمولا از ترکیبات سیلیکات و آلومیناتهای آهک تشکیل شده‌اند که هم به‌صورت طبیعی یافت می‌شوند و هم قابل تولید در کارخانجات سیمان‌سازی هستند.

تاریخچه
اگرچه از زمانهای بسیار گذشته اقوام و ملل مختلف به نحوی با استفاده از سیمان در ساخت بنا سود می‌جستند، ولی اولین بار در سال 1824 ، سیمان پرتلند به نام "ژوزف آسپدین" که یک معمار انگلیسی بود، ثبت شد. به لحاظ شباهت ظاهری و کیفیت بتن‌های تولید شده از سیمانهای اولیه به سنگهای ناحیه پرتلند در دورست انگلیس ، سیمان به نام سیمان پرتلند معروف شد و تا به امروز برای سیمانهایی که از مخلوط نمودن و حرارت دادن مواد آهکی و رسی و مواد حاوی سیلیس ، آلومینا و اکسید آهن و تولید کلینکر و نهایتا آسیاب نمودن کلینکر بدست می‌آید، استفاده می‌شود

ساختار سیمان
اساسا سیمان با آسیاب نمودن مواد خام از قبیل سنگ و آهک و آلومینا و سیلیسی که به صورت خاک رس و یا سنگهای رسی وجود دارد و مخلوط نمودن آنها با نسبتهای معین و با حرارت دادن در کوره‌های دوار تا حدود 1400درجه سانتی‌گراد بدست می‌آید. در این مرحله ، مواد در کوره تبدیل به گلوله‌های تقریبا سیاه رنگی می‌شوند که کلینکر نامیده می‌شود.
کلینکر پس از سرد شدن ، با مقداری سنگ گچ به‌منظور تنظیم گیرش ، مخلوط و آسیاب شده و پودر خاکستری رنگی حاصل می‌شود که همان سیمان پرتلند است. با توجه به نوع و کیفیت مواد خام ، سیمان با دو روش عمده‌تر و خشک تولید می‌شود، ضمن اینکه روشهای دیگری نیز وجود دارد. البته امروزه عمومـا از روش خشک در تولید سیمان استفاده می‌شود، مگر در مواردی که مواد خام ، روش تر را ایجاب کند، زیرا در روش خشک ، انرژی کمتری برای تولید مورد نیاز است.

ترکیبات شیمیایی سیمان
مواد خام مورد مصرف در تولید سیمان در هنگام پخت با هم واکنش نشان داده و ترکیبات دیگری را بوجود می‌آورند. معمولا چهار ترکیب عمده به‌عنوان عوامل اصلی تشکیل دهنده سیمان در نظر گرفته می‌شوند که عبارتند از:

• سه کلسیم سیلیکات (3O2=C3S(

• دو کلسیم سیلیکات
( 2CaOSiO2=C2S)

• سه کلسیم آلومینات (3CaOAl2O3=C3A(

• چهار کلسیم آلومینو فریت (4CaOAl2O3Fe2O3(

که اختصارا اکسیدهای CaO را با C و SiO2 را با S و Al2O3 را با A و Fe2O3 را با F نشان می‌دهند. سیلیکاتهای C3S و C2S مهمترین ترکیبات سیمان در ایجاد مقاومت خمیر سیمان هیدراته می‌باشند. در واقع سیلیکاتها در سیمان ، ترکیبات کاملا خالصی نیستند، بلکه دارای اکسیدهای جزئی به‌صورت محلول جامد نیز می‌باشند. این اکسیدها اثرات قابل ملاحظه ای در نحوه قرار گرفتن اتمها، فرم بلوری و خواص هیدرولیکی سیلیکاتها دارند.

ترکیبات دیگری نیز در سیمان وجود دارند که از نظر وزن قابل ملاحظه نیستند، ولی تأثیرات قابل ملاحظه ای در خواص سیمان دارند که عمدتا عبارتند از: MgO،TiO2،Mn2O3،K2O،NaO2، که اکسیدهای سدیم و پتاسیم به نام اکسیدهای قلیایی شناخته شده‌اند. آزمایشها نشان داده است که این قلیائی‌ها با بعضی از سنگدانه‌ها واکنش نشان داده‌اند و حاصل این واکنش باعث تخریب بتن شده است. البته قلیائی‌ها در مقاومت بتن نیز اثر دارند.

وجود سه کلسیم آلو مینات (C3A) در سیمان نقش عمده ای در مقاومت سیمان به جزء در سنین اولیه ندارند و در برابر حملات سولفاتها نیز که منجر به سولفوآلومینات کلسیم می‌شود، مشکلاتی به بار می‌آورد، اما وجود آن در مراحل تولید ، ترکیب آهک و سیلیس را تسهیل می‌کند. میزان C4AF در سیمان هم در مقایسه با سه ترکیب دیگر کمتر است و تأثیر زیادی در رفتار سیمان ندارند، ولی در واکنش با گچ ، سولفو فریت کلسیم را می‌سازد و وجود آن به هیدراسیون سیلیکاتها شتاب می‌بخشد.

مقدار و اندازه واقعی اکسیدها در ترکیبات انواع سیمان ، مختلف است. البته باقی مانده نامحلول نیز که عمدتا از ناخالصی‌های سنگ گچ حاصل می‌گردد، اندازه گیری می‌شود، تا حدود 1,5 درصد وزن در سیمان مجاز است. افت حرارتی نیز که دامنه کربناسیون و هیدراسیون آهک آزاد و منیزیم آزاد را در مجاورت هوا نشان می‌دهد، تا حدود 3 الی 4 در صد وزن سیمان اندازه گیری می‌شود.

هیدراسیون سیمان
ماده مورد نظر ما ملات یا خمیر سیمان است که با اختلاط آب و پودر سیمان ماده چسباننده ای می‌شود. در واقع سیلیکاتها و آلومیناتهای سیمان در مجاورت آب محصولی هیدراسیونی را تشکیل می‌دهند که کم‌کم با گذشت زمان ، جسم سختی بوجود می‌آید.

دو ترکیب عمده سیلیکاتی سیمان یعنی C3S و C2S عوامل عمده سخت شدن سیمان هستند و عمل هیدراسیون روی C3S سریعتر از C2S انجام می‌گیرد.

حرارت هیدراسیون
همانند هر واکنش شیمیایی ، هیدراسیون ترکیبات سیمان نیز حرارت‌زا است و به میزان حرارتی که در هر گرم از سیمان هیدراته در اثر هیدراسیون در دمای معینی تولید می‌گردد، حرارت هیدراسیون گفته می‌شود و به روشهای مختلفی قابل اندازه گیری است. درجه حرارت و دمائی که در آن عمل هیدزاسیون انجام می‌شود، تأثیر قابل ملاحظه ای در نرخ حرارت تولید شده است دارد.

برای سیمانهای پرتلند معمولی ، حدود نصف کل حرارت تا سه روز و حدود 3,4 حرارت تا حدود 7 روز و تقریبا 90 در صد حرارت در 6 ماه آزاد می‌شود. در واقع حرارت هیدراسیون بستگی به ترکیب شیمیایی سیمان دارد و تقریبا برابر است با مجموع حرارتهای ایجاد شده یکایک ترکیبات خالص سیمان ، اگر به صورت جداگانه هیدراته شود.

هر گرم از سیمان تقریبا 120 کالری حرارت آزاد می‌کند. چون هدایت حرارتی بتن کم است، لذا حرارت می‌تواند به‌عنوان یک عایق حرارتی عمل نماید. از طرف دیگر حرارت تولید شده بوسیله هیدراسیون سیمان می‌تواند از یخ زدن آب در لوله‌های موئین بتن تازه ریخته شده جلوگیری نماید. بنابراین آگاهی به خواص حرارت‌زایی سیمان می‌تواند در انتخاب نوع مناسب سیمان برای هدف مشخصی مفید باشد.

همانطور که گفته شد، نقش اصلی در مقاومت سیمان C3S و C2S ایفا می‌کنند و C3S در 4 هفته سنین اولیه و C2S پس از آن مقاومت سیمان را ایجاد می‌کنند. نقش این دو ترکیب در مقاومت سیمان پس از یک سال تقریبا مساوی می‌شود.

آزمایشهای سیمان
به لحاظ اهمیت کیفیت سیمان در ساختن بتن ، معمولا تولید کنندگان ، آزمایشهای متعدد و استاندارد شده ای را برای کنترل کیفیت سیمان انجام می‌دهند و بعضا نیز مصرف‌کنندگان برای اطمینان خاطر ، خواص سیمان تولید شده را از کارخانجات درخواست می‌کنند و گاها نیز آزمایشهایی انجام می‌دهند. خواص فیزیکی سیمان عمدتا عبارتست از نرمی سیمان ، گیرش سیمان ، سلامت سیمان و مقاومت سیمان.

نرمی سیمان
از آنجا که هیدراسیون از سطح ذرات سیمان شروع می‌شود، مساحت تمامی سطح سیمان موجود در هیدراسیون شرکت دارند. بنابراین نرخ هیدراسیون بستگی به ریزی سیمان دارد و مثلا برای کسب مقاومت سریعتر نیز به سیمان نرم تر یا ریزتر می‌باشد. اما باید توجه داشت که همیشه یک سیمان نرم از نظر اقتصادی و فنی مقرون به صرفه نیست، زیرا هزینه آسیاب کردن و اثرات بیش از حد نرم بودن سیمان بر خواص دیگر آن مانند نیاز بیشتر به گچ برای تنظیم گیرش ، کارآیی بتن تازه و سایر موارد نیز باید مد نظر باشد.

نرمی یکی از خواص عمده سیمان است که معمولا در استانداردها با سطح مخصوص تعیین می‌شود (m2/kg). روشهای متداول و متفاوتی برای تعیین نرمی سیمان در دنیا بکار گرفته می‌شود. استاندارد ملی ایران به شماره 390 تعیین نرمی سیمان را مشخص می‌کند.

گیرش سیمان
کلمه گیرش برای سفت شدن خمیر سیمان بکار برده می‌شود، یعنی تغییر وضعیت از حالت مایع به جامد. گیرش به‌علت هیدراسیون C3S و C2A با افزایش دمای خمیر سیمان اتفاق می‌افتد. گیرش اولیه مربوط به افزایش سریع دما و گیرش نهایی مربوط به دمای نهایی است. مدت زمان گیرش سیمان با افزایش درجه حرارت کاهش می‌یابد، ولی آزمایش نشان داده است که در دمای حدود 30 درجه سانتی‌گراد ، اثر معکوس را می‌توان مشاهده نمود. در درجات حرارت پائین ، گیرش سیمان کند می‌شود.

+ نوشته شده در سه شنبه 8 آبان1386ساعت 12:48 توسط علیرضا ابراهیمی |

مشتقات سنتز شده كربوفسفاتها

کربوفسفات
شیمی فسفر شامل بررسی تركیب های اكسی فسفر است كه تمامی آنها پیوند فسفر- اكسیژن دارند، بسیاری از این تركیب ها، از نوع فسفات هستند.

کربوفسفات

با آن كه بیش از۲۰۰ سال از سنتز نخستین تركیب آلی فسفر دار می گذرد، اما در طول سه دهه اخیرتنوع و كاربرد این تركیبات بیش از هر زمان دیگری رشد و پیشرفت داشته است. تنوع و كاربردهای مهم این تركیبات در ساخت كودهای شیمیایی، مواد شوینده، مواد ساختمانی، مواد مورد كاربرد در صنعت دندانسازی و داروسازی، غذاهای حیوانی،
آفت كش ها، استرهای فسفات صنعتی و سمی و محصولات طبیعی انجام تحقیقات گسترده تر در این زمینه را ضروری ساخت است.
در حال حاضر بررسی و پژوهش در خصوص سنتز و كاربرد این تركیبات مورد توجه بسیاری از شیمیدانهای جهان قرار گرفته است.
شیمی فسفر شامل بررسی تركیب های اكسی فسفر است كه تمامی آنها پیوند فسفر- اكسیژن دارند، بسیاری از این تركیب ها، از نوع فسفات هستند. تقریباً در همه تركیب های فسفر طبیعی، پیوند فسفر- اكسیژن وجود دارد. در این میان استرهای فسفات آلی كه شامل پیوند فسفر- اكسیژن- كربن هستند، اهمیت بیوشیمیایی دارند. تركیبات آلی فسفر(تركیبات كربوفسفر) كه پیوند فسفر- كربن دارند، دومین گروه مهم تركیبات فسفر را تشكیل می دهند. تركیباتی كه دارای پیوند فسفر- نیتروژن هستند( تركیب های آزافسفر)، سومین گروه این طبقه است. تركیبات متالوفسفر كه پیوند بین فلز و فسفر را شامل می شوند، گروه بسیار مهم و بزرگی از این تركیبات را تشكیل می دهند كه با شناخت و سنتز سایر تركیبات هم گروه خود، از نظر تعداد به سرعت در حال رشد هستند. تركیبات هر یك از این گروه ها بسیار زیاد و متنوع است.
آپاتیت معدنی، بزرگترین و گسترده ترین تركیب فسفر در جهان است و اسید فسفریك، مهمترین تركیب صنعتی فسفر است. هم اكنون استرهای آلی فسفات كه به عنوان داكسی ریبونوكلئیك اسید(DNA) شناخته شده اند، قلب بیوشیمی و ژنتیك در دنیا محسوب می شوند و بیشترین مطالعات بر روی آنها انجام شده است.
امروزه حفاظت از گیاهان به عنوان یكی ا ز اصلی ترین منابع غذایی از توجه روز افزونی برخوردار است. تركیب های آلی فسفر به علت داشتن آثار كوتاه مدت (از نظر پایداری، تخریب و ...)، تنوع و چگونگی عملكرد خاصشان توجه زیادی را به خود جلب كرده اند.
از این رو مطالعات ساختاری و مكانیسمی تركیبات آلی فسفر گسترش روز افزونی داشته و شیمی فسفر همچون شیمی كربن به سرعت توسعه یافته است. واكنش های چنین تركیباتی معمولاً در زیر مجموعه شیمی آلی طبقه بندی می شوند. چرا كه از روش های آزمایشگاهی مشابهی استفاده می شود و واكنش های مشتركی برای این دو عنصر( كربن و فسفر) وجود دارد.
از این تركیبات می توان به صورت مؤثر در ساخت داروها از جمله داروهای ضد سرطان استفاده كرد.
همچنین در صنعت از این تركیبات به عنوان نرم كننده، ضد اكسیداسیون و پایدار كننده و افزودنی های مواد نفتی هم استفاده می شود.
تركیبات جدیدی از خانواده ارگانوفسفر كه دارای CO- NH- PO هستند می توانند به عنوان لیگاند مناسبی برای فلزات سنگین (به خصوص گروه لانتانیدها) باشند كه علاوه بر خصوصیات جالب ساختاری كه مورد توجه شیمیدان هاست، می توانند به صورت سوپر مولكول هایی باشند كه همانند زئولیتها عمل كنند.
علاوه بر این، این تركیبات می توانند به عنوان جاذب مؤثری برای فلزات سنگین خاص از پساب كارخانه ها عمل كنند. ارگانوفسفر طبقه بندی شده می توان به عنوان باز دارنده های مؤثر آنزیم استیل كولین استراز عمل كنند. بنابراین می توانند به عنوان سموم و آفت كش هایی، مورد استفاده قرار گیرند كه در محیط زیست به دلیل تخریب، تركیبات بی خطری تولید می كند. بنابراین انجام این تحقیق و سنتز این تركیبات می تواند گام مؤثری در پیشبرد اهداف علمی و كاربردهای صنعتی، كشاورزی و داروسازی در كشورباشد.
متداولترین موارد استفاده از تركیبات فسفر عبارتند از:
۱) مورد استفاده در ساخت كودهای شیمیایی،
۲) مورد استفاده در ساخت مواد شوینده، انجام عملیات سطحی روی سطح فلز،
۳) مورد استفاده در ساخت عینك ها،
۴) مورد استفاده در ساخت سیمان،
۵) مواد نسوز و ساختمانی،
۶) مورد استفاده در ساخت مواد دندان سازی و دارویی،
۷) مورد استفاده در تكنولوژی غذایی،
۸) مورد استفاده در ساخت غذاهای حیوانی و ساخت استرهای فسفات صنعتی و آفت كش ها،
۹) مورد استفاده در ساخت استرهای سمی و تركیبات دارویی،
۱۰) مورد استفاده در ساخت بسپارهای سنتزی و كند كننده آتش و محصولات طبیعی.
استرهای فسفات كه از جمله تركیب های آلی فسفر هستند، از اجزای مهم موجودات زنده بدست می آیند كه در بسیاری از فرآیندهای حیاتی مانند سنتز پروتئین ها، كد گذاری ژنتیكی، فتوسنتز، تثبیت نیتروژن و دیگر اعمال متابولیكی نقش اساسی ایفا می كنند.

منبع : ماهنامه نفت پارس

+ نوشته شده در سه شنبه 8 آبان1386ساعت 12:42 توسط علیرضا ابراهیمی |

برنده جایزه نوبل شیمی سال۲۰۰۷

سوئد استکهلم ـگرهارد ارتل آلمانی جایزه نوبل شیمی سال۲۰۰۷ را به خاطر مطالعات خود بر روی واکنشهای شیمیایی سطوح جامد از آن خود کرد٬ مطالعاتی که کلیدی برای فهم سئوالاتی مانند این که چگونه آلودگی باعث از بین رفتن لایه اوزون می شود ٬ می باشد.

بنا به گفته های رویال آکادمی سوئد تحقیقات ارتل بر اساس بنیان های "شیمی سطح مدرن" بود که کمک کرد مطالبی مانند "چگونگی کارکرد سلولهای سوختی که انرژی بدون آلودگی تولید می نمایند٬ چگونه مبدل های کاتالیزگز آلودگی اگزوز ماشین ها را پاک می کنند و حتی اینکه چگونه اهن زنگ می زند؟"٬ توضیح داده شود.

بر اساس گفته های آسترید گراسلاد منشی کمیته جایزه نوبل٬ کارهای ارتل راه را برای پیشرفت منابع انرژی پاک صاف کرد و همچنین راهنمایی برای پیشرفت سلولهای سوختی خواهد بود.

ارتل کسی که جابزه نوبل را در تولد ۷۱ سالگی خودش برنده شده است به یکی از گزارشگران گفت که این بهترین هدیه تولدی استکه می توانید به کسی هدیه بدهید و به روزنامه آسوشیتد پرس دردفتر کار خود در برلین گفت"من واقعا نمی دانم چه بگویم و من واقعا بر روی این جایزه حساب نمی کردم "

ارتل پروفسور بازنشته موسسه فریتز هابر(متعلق به جامعه پلانک) در برلین می باشد.پلانک و هابر نیز خودشان هر دو برنده جایزه نوبل فیزیک و شیمی سال ۱۹۱۸ بودند.

آکادمی میگوید که ارتل یک توضیح با جزئیات کامل از چگونگی رخداد واکنشهای شیمیایی یر روی سطح تهیه نموده است و تعدادی از مهمترین بنیان های راز گونه را در این زمینه مطالعه نموده است.

بنا به گفته های آکادمی ارتل نشان داد که چگونه در تحقیق های دشوار می توان به نتیجه قابل قبولی دست یافت و یافته ای او هم در مطالعات آکادمیک و هم در پیشرفت های صنعتی به کار گرفته خواهد شد.

ماریو.ر.کاسپچی و الیور اسمیسیز و سیر بریتون مارین جی. اوانس که همگی آمریکایی هستند٬ جایزه نوبل پزشکی امسال را به خاطر تحقیقات برجسته شان راجع به دست یافتن به تکنیکی پیشرفته برای دستکاری ژن های دهان٬ دریافت کردند.

آلبرت فرت فرانسوی و پیتر گرونبرگ آلمانی جایزه نوبل فیزیک امسال را به خاطر کشف پدیده ای دریافت کردند که اجازه می دهد کامپیوتر ها و mp3 ها بدون محدودیت اطلاعات بر روی سخت افزارشان ذخیره کنند.

رییس دانشگاه آلمان به هر دو آلمانی تبریک گفت و اضافه کرد:"من بسیار خوشحالم که امسال ما توانستیم درهر دو زمینه شیمی وفیزیک به جایزه نوبل دست پیدا کنیم و این افتخاری خاص برای من به خاطر دانشمندان آلمانی است".

رییس جمهور آلمان هرست کوهلر یک نامه تبریک به ارتل فرستاد و در آن چنین نوشت:"در خالصانه ترین ترین احساس آلفرد نوبل شما کار بسیار بزرگی برای بهبود زندگی مردم انجام داده اید".

جایزه های ادبیات٬ صلح و اقتصاد در ۱۵ اکتبر اهدا خواهد شد و هر ارزش هر جایزه ۱.۵ میلیون دلار می باشد که توسط کارل پادشاه سوئد طی مراسمی در دهم دسامبر به برنده ها اعطا خواهد شد.

با آرزوی موفقیت برای شما

ترجمه و نقل مطلب از yahoo!NEWS

+ نوشته شده در دوشنبه 7 آبان1386ساعت 16:39 توسط علیرضا ابراهیمی |

انعقاد آب

نگاه کلی

وجود ناخالصیهای معلق و کلوئیدی درآب کهباعث ایجاد رنگ و بو و طعم نامطبوع آب می‌شوند، لزوم تصفیه آب را مطرح می‌کند. اینناخالصیها به کمک صاف کردن قابل رفع نیستند، لذا از روش انعقاد و لخته سازی برایحذف آنها استفاده می‌شود. افزودن یک ماده منعقد کننده به آب باعث خنثی شدن بار ذراتکلوئیدی شده و این ذرات با نزدیک شدن به هم ذرات درشت دانه و وزین‌تری را ایجادمی‌کنند.

برای کامل کردن این عمل و ایجاد لخته‌های بزرگتر از مواد دیگری بهنام کمک منعقد کننده استفاده می‌شود. لخته‌های بدست آمده که ذرات معلق و کلوئیدی رابه همراه دارند، به حد کافی درشت هستند و به راحتی ته ‌نشین و صاف می‌شوند.

مکانیسم انعقاد

معمولا برای حذف مواد کلوئیدی آبوفاضلاب از ترکیبات فلزاتی مانند آلومینیم ، آهن یا برخی از ترکیبات الکترولیتاستفاده می‌شود. املاح فلزات که به عنوان منعقد کننده وارد آب می‌شود. دراثر هیدرولیز به صورت یونی یا هیدروکسید یا هیدروکسیدهای باردار ، در می‌آید. بوجودآمدن این مولکول باردار بزرگ با خنثی نمودن ذرات کلوئیدی و کاهش پتانسیل زتا (اختلاف پتانسیل بین فاز پخش شده و محیط اطراف آن) که عامل اصلی دافعه بین ذراتکلوئیدی می‌باشد، امکان لازم برای عمل نمودن نیروی واندروالسی بوجود می‌آورند کهموجب چسبیدن ذرات به یکدیگر می‌شود.

بنابر این عامل اصلی حذف بار کلوئیدها، یونهای فلزی نیستند بلکه محصولات حاصل از هیدرولیز آنها می‌باشد. با توجه بهآزمایشات مختلف یونهای فلزات سه ظرفیتی در عمل انعقاد مؤثرتر از سایر یونهامی‌باشند. عمل انعقاد توسط عمل لخته سازی تکمیل شده و ذرات بزرگتر شروع به ته‌نشینی می‌کنند. در مرحله ته ‌نشینی عامل زمان بسیار مهم می‌باشد و با قطر ذراترابطه مستقیم دارد.

انواع منعقد کننده ها

منعقد کننده‌های آلومینیوم‌دار

سولفات آلومینیمAL2(SO4)3, n H2O :که نام تجاری‌اش آلوم یا زاجسفید می‌باشد. با اضافه کردن به آب یا بی‌کربنات‌ کلسیم و آب واکنش دادهو هیدروکسید آلومینیم ایجاد می‌کند که هیدروکسید آلومینیوم مرکزی برای تجمع موادکلوئیدی بدون بار شده و لخته‌های درشت‌تر ایجاد می‌کند. در صورت ناکافی بودنقلیائیت محیط برای ایجاد هیدروکسد آلومینیم ، از آب آهک و کربنات سدیم استفادهمی‌شود. چون H⁺ مانع تشکیل هیدروکسید آلومینیوم می‌شود. عیب مهم استفادهاز زاج ایجاد سختی کلسیم و CO₂ (عامل خورندگی) می‌باشد.
آلومینات سدیم Na3ALO3 :این ترکیب هم در اثر واکنش با بی‌کربنات ‌کلسیمایجاد هیدروکسید آلومینیوم می‌کند. به علت خاصیت قلیایی ، احتیاج به مصرف باز اضافیندارد.

منعقدکننده های آهن دار

سولفات فرو (FeSO4, 7H2O):با ایجاد هیدروکسید آهن III باعث انعقاد ذراتکلوئیدی می‌شود. همراه آهک هیدراته استفاده می‌شود.
سولفات فریک:می‌تواند همراه یا بدون آهک هیدراته مصرف شود و از لحاظاقتصادی با صرفه‌تر از زاج است. مزایت‌اش نسبت به زاج در میدان وسیعی از PH عملمی‌کند. زمان لازم برای تشکیل لخته‌ها کمتر است و لخته‌ها درشت‌تر و وزین‌تر هستند. با استفاده از سولفات فریک در PH حدود 9 منگنز موجود در آب حذف می‌شود. با از بینرفتن طعم و بوهای خاص آب می‌شود.
کلرور فزیک (FeCL3, 6H2O):از پر‌مصرف‌ترین منعقد کننده‌‌هاست و به صورتپودر، مایع یا متبلور به فروش می‌رسد. در اثر واکنش با بی‌کربنات کلسیم یاهیدروکسید کلسیم ایجاد هیدروکسید آهن III می‌کند که مرکزی برای تجمع مواد کلوئیدیبه شمار می‌رود.

+ نوشته شده در دوشنبه 7 آبان1386ساعت 8:38 توسط علیرضا ابراهیمی |

هیدروکربن‌های آروماتیک چند هسته‌ای

بطور کلی هیدرو کربنهایی که خواص بنزن مانند از خودشان نشان می‌دهند، هیدروکربنهای آروماتیک نامیده می‌شوند و آنهایی که حلقه‌های جوش خورده بنزن دارند، هیدروکربنهای آروماتیک چندحلقه‌ای یا پلی‌سیکلیک نامیده می‌شوند. بسیاری از PAH‌ ها مانند بنزن پایداری بالا و ساختار هندسی مسطح دارند. از میان هیدروکربنها فقط نفتالین بصورت تجاری تولید می‌شود. برخی از PAH‌ ها در مشتقات قطران زغال‌سنگ یافت می‌شوند.

ساختار PAH‌ ها

PAH‌ ها از دو یا چند حلقه شش عضوی تشکیل شده‌اند که این حلقه‌ها بوسیله اشتراک یک جفت اتمهای کربن مجاور بین حلقه‌ها جوش خورده و بهم متصل شده‌اند. ساده‌ترین عضو این گروه ، نفتالین C₁₀H₈ است. به کربنهای مشترک بین دو حلقه ، اتم هیدروژن متصل نیست. نفتالین ، جامد فراری است که بخار آن برای برخی حشرات ، سمی است و به‌عنوان ضد بید بکار می‌رود.

آنتراسن (دارای سه حلقه بنزن بصورت خطی) و فنانترن (دارای سه حلقه ولی بصورت انشعابی) ، هر دو جزو آلاینده‌های مربوط به احتراق ناقص چوب و زغال سنگ هستند و از پالایشگاه‌های نفت و کوره‌های زغال‌سنگ به محیط زیست وارد می‌شوند.

مکانیسم تشکیل PAH در جریان احتراق

مکانیسم تشکیل PAH در جریان احتراق پیچیده است، اما ظاهرا بطور عمده به علت بسپارش (پلیمریزاسیون) مجدد قطعه‌های هیدروکربنی است که به هنگام کراکینگ یعنی شکسته شدن مولکولهای بزرگتر سوخت در اثر گرما به چندین قسمت تبدیل می‌شوند. این قطعات هیدروکربنی با کاهش نسبت اکسیژن به سوخت ، دوباره با یکدیگر ترکیب می‌شوند و با از دست دادن هیدروژن ، قطعه‌های غنی از کربن به یکدیگر جوش خورده ، ترکیبات هیدروکربنی آروماتیک چند هسته‌ای را تشکیل می‌دهند که مولکولهای بسیار پایداری بشمار می‌روند.

PAH‌ ها به عنوان آلاینده‌های هوا

این ترکیبات از آلاینده‌های متداول هوا هستند و در شهرهای بزرگ و صنعتی ، غلظت آنها در هوا روز به روز بیشتر می‌شود. PAH‌ هایی که تعداد حلقه‌هایشان 4 یا کمتر از آن است وقتی رها می‌شوند در هوا بصورت گاز باقی مانده و معمولا کمتر از یک روز توسط واکنشهای رادیکالی تخریب می‌شوند. اما PAH های با بیش از 4 حلقه بنزن بر خلاف همرده‌های کوچکتر خود برای مدت طولانی در هوا به صورت مولکولهای گازی دوام نمی‌آورند و بعلت کم بودن فشار بخار به سرعت متراکم شده ، جذب سطحی دوده و خاکستر می‌شوند و بعلت ریز بودن برخی ذرات دوده ، ممکن است از راه تنفس وارد ششها شوند.

PAH ها به عنوان آلاینده‌های آب

هیدروکربنهای آروماتیک پلی‌سیکلیک همچنین از آلاینده‌های جدی آب بشمار می‌روند. PAH ها به مقدار قابل ملاحظه‌ای در تولید مشتقات قطران زغال‌سنگ مانند کرئوزوت که محافظ چوب است، بوجود می‌آید. استفاده از کرئوزوت برای محافظت الوارهای غوطه‌ور در آب لنگرها باعث نفوذ PAH ها به آب و باعث آلودگی سخت‌پوستان می‌شود. این ترکیبات همچنین از ریخته شدن نفت از نفتکش‌ها و پالایشگاه‌ها و محلهای حفر چاه واقع در فلات قاره ، وارد محیط زیست آبی می‌شوند. PAH های بزرگتر در بافتهای چربی برخی موجودات دریایی تجمع زیستی دارند.

منبع مهم PAH

گازهای خروجی از موتورهای بنزین سوز و دیزلی ، قطران دود سیگار ، سطح غذای سوخته ، دود ناشی از سوختن چوب یا زغال ‌سنگ یا سایر فراورده‌های احتراق که در آنها کربن موجود در سوخت بطور کامل به CO یا CO₂ تبدیل نمی‌شود، از منابع PAH‌ها هستند. اگر چه این مواد تنها حدود 0.1 % مواد معلق موجود در هوا را تشکیل می‌دهند، وجود آنها به‌عنوان آلاینده‌های جوی موجب نگرانی است.، زیرا شواهدی از سرطانزایی آنها دست‌کم در حیوانات آزمایشگاهی در دست است.

دوده

دوده بطور عمده ، کربن گرافیت مانند است و از خرده بلورهایی که هر کدام از آنها از لایه‌های روی هم انباشته اتمهای کربن است، تشکیل یافته است که تمام آنها در حلقه‌های جوش خورده بنزن شرکت دارند. گرافیت ، PAH نهایی است. هر کدام از صفحه‌های موازی حلقه‌های جوش خورده بنزن دارای تعداد بی‌شماری اتمهای کربن است. در گرافیت هیچ اتم هیدروژنی بجز در پیرامون لایه‌ها وجود ندارد. سطوح ذره‌های دوده ، جاذبه‌های مناسبی برای مولکولهای گازی است.

+ نوشته شده در دوشنبه 7 آبان1386ساعت 8:37 توسط علیرضا ابراهیمی |

داستانی عبرت آموز درباره محیط زیست

می‌گویند تیمور گورگانی ، آنگاه که به آسیای صغیر حمله کرد، برای آنکه سپاه ترکان از وجود فیلهای جنگلی در لشگر او مطلع نشوند، دستور داد فیلها را که تعدادشان به هزار راس می‌رسید، در جنگلهای انبوه این منطقه پنهان کنند. به این ترتیب ، صبح روز مقرر ، هزار فیل تنومند از پشت شاخ و برگ انبوه درختان جنگلی بیرون جستند و کار بر ترکان سخت شد. نام این جنگل آنکارا بود و اکنون جای آن را جنگل دیگری اشغال کرده، جنگلی که یک سره از سیمان و بتون می‌باشد و در هر سوی آن ساختمانهای بلند و آسمان خراش ، ساخته شده است.

داستان آنکارا و آنچه بر آن گذشته داستان آشنایی است که بارها در گوشه و کنار جهان تکرار شده و تصویر روشنی از توسعه ناپایدار جهان امروزی به ما می‌دهد. توسعه‌ای که بشر را از طبیعت جدا کرده و بدین گونه طبیعت بشری را تغییر داده است. توسعه‌ای که به نابودی و تباهی منابع طبیعی نگاهدارنده حیات بشر و سایر موجودات زنده انجامیده، توسعه‌ای که به رغم دستاوردهای عظیم فنی ، فقر و گرسنگی را افزایش داده است و چنین توسعه‌ای ، ناپایدار است.

دید کلی

توسعه پایدار مفهومی است که در اصل ریشه در اکولوژی (زیست بوم شناختی) دارد و بر مبنایی کاملا علمی استوار است. اقتصاد پایدار به بهای تخریب منابع طبیعی ، توسعه نمی‌یابد و لذا دستاوردهای آن دوام پذیر و ماندگار است، اقتصادی که از نظر زیست محیطی پایدار است و از قوانین و اصول پایداری تبعیت می‌کند. امروزه که توجه به مسائل محیط زیست کم و بیش ، پسند روز شده، کمتر کشوری است که ضرورت حفظ محیط زیست را انکار کند.

قرار گرفتن توسعه پایدار در کانون استراتژی توسعه اقتصادی هر کشور به معنای پذیرفتن این نکته است که توسعه اقتصادی و حفظ محیط زیست ، دو موضوع جدا از هم نیستند. هنگامی که تاریخ اواخر قرن 20 نوشته می‌شود، ممکن است دهه نود با اطمینان به عنوان دهه عدم تداوم ، مورد بررسی قرار گیرد، اما عدم تداومهای دهه 90ریشه در افزایش بهای انرژی ندارد، بلکه از تخریب گسترده محیط زیست ، محدودیتهای زیست محیطی جدید و افزایش نگرانی در مورد محیط زیست ، نشات می‌گیرد.

چالشهای جدید

از نظر تولید مواد غذایی ، نه کشاورزان جهان و نه ناوگان ماهیگیری ، هیچ یک نتوانسته‌اند، تولید خود را با آهنگ رشد جمعیت تطبیق دهند. تولید سرانه غلات که در سال 1984 به نقطه اوج خود رسیده بود، اکنون 8 درصد سقوط کرده و تقریبا سالانه یک درصد کاهش می‌یابد. در چشم انداز آینده نیز هیچ تکنولوژی جدیدی وجود ندارد که نویدبخش آن باشد که کشاورزان خواهند توانست در برداشت غله مجددا به رشد سالانه 3 درصد برسند و به آن وسیله به کاهش گرسنگی و سوء تغذیه یاری رسانند.
افزایش صید ماهی از آن هم مشکل‌تر است. بعید است که اقیانوسها بتوانند در مقابل صید بیش از یکصد میلیون تن در سال ، یعنی سطح صید سال 1989 تاب بیاورند. از آن سال تاکنون با کاهش آهسته صید ماهی ، سرانه صید ماهی 6 درصد سقوط کرده است.
در مورد اقتصاد و انرژی جهان نشانه‌های فراوانی دال بر این که بازسازی مهمی در راه است، وجود دارد. این بازسازی ، در وسیع‌ترین سطح ، گرایش به دور شدن از سرمایه‌گذاری در زمینه سوختهای فسیلی و حرکت به سمت سرمایه‌گذاری در زمینه افزایش کارآیی و انرژیهای تجدد شونده دارد.
انرژی اتمی که زمانی تصور می‌شد، بهترین منبع تامین انرژی آینده است، نتوانسته امیدی را که برانگیخته بود، برآورده سازد و در غالب کشورهای تولید کننده آن ، این روش در پهنه اقتصاد مورد انتقاد قرار گرفته است. رشد انرژی اتمی که از میانه دهه 50 به این سو بی‌وقفه ادامه داشت، در سال 1990 کاهش یافته است.

افزایش بی آبی در جهان

با وجود اینکه آب شیرین منبعی تجدید شدنی است، در عین حال منبعی است محدود. در هر مکان مفروض ، چرخه آب در هر سال تنها مقدار محدودی آب فراهم می‌کند. این موضوع به آن معنی است که چندان که جمعیت رشد می‌کند، مقدار عرضه آب به ازای هر نفر ، که شاخص مهمی از میزان عرضه آب است، کاهش می‌یابد. یکی از آشکارترین نشانه‌های کمبود آب ، افزایش تعداد کشورهایی است که در آنها جمعیت از حدی که بتواند آب مورد نیاز خود را به راحتی فراهم سازد، فراتر رفته است. از میان 14 کشور خاورمیانه 9 تای آنها کم آب هستند و به این جهت این ناحیه متمرکزترین منطقه کم آب جهان است.

یکی از چشمگیرترین مشکلات در مورد آب ، مساله پایین رفتن سطح سفره‌های آب است. این مشکل هنگامی حادث می‌شود که آب منابع زیرزمینی سریع‌تر از آن که طبیعت بتواند آن را بازسازی کند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. یکی از نگران کننده ترین موارد مصرف ناپایدار آب زیرزمینی استفاده از سفره‌های آب فسیلی است. آبخوانهای فسیلی ، مخازنی زیرزمینی هستند که آب آنها طی صدها یا هزاران سال جمع شده است و امروزه ریزش باران ، آب آنها را بازسازی نمی‌کند، این مخازن مانند مخازن نفتی ، تجدید نشدنی هستند.
در بعضی موارد ، مشکل آب مستقیما از سوء مدیریت و تخریب زمین ، نشات می‌گیرد. وقتی باران به زمین می‌رسد، یا بلافاصله به داخل رودخانه‌ها سرازیر شده و به طرف دریا ، جریان می‌یابد، یا به زمین فرو رفته و موجب تقویت رطوبت خاک و ذخایر آب زیرزمینی می‌شود و یا از طریق تبخیر یا تعرق گیاهان از نو به جو زمین برمی‌گردد. تخریب زمین ، خواه بر اثر جنگل زدایی باشد، یا چرای بیش از حد دامها و یا توسعه شهرنشینی ، نسبت آبی را که در هر یک از سه مسیر فوق می‌رود، تغییر می‌دهد. با کاهش پوشش گیاهی ، خاک قدرت جذب و نگهداری آب را از دست می‌دهد و نتیجه آن کم شدن مخازن آب زیرزمینی ، افت سفره‌های آب ، افزایش سیل و خشکسالی می‌باشد و باید در مورد اینها فکری کرد.

آلودگی هوا ، عامل نابودی جنگلها

پس از چندین دهه تحمل اثرات تراکمی و فزاینده آلودگی هوا ، اکنون در تعداد زیادی از کشورهای منطقه معتدله ، مساحت جنگلها پیوسته کاهش می‌یابد. مواد آلوده کننده هوا که در اثر مصرف سوختهای فسیلی در صنایع حمل و نقل و تولید برق ، ایجاد می‌شوند، پیوسته با سرعت و میزان بی‌سابقه‌ای بر فراز جنگلها ، گسترش می‌یابند و آنها را تحت فشاری شدید قرار می‌دهند و جنگلهای مناطق گرمسیری نیز به تازگی تحت تاثیر این مواد قرار گرفته‌اند.

مواد آلوده کننده هوا نظیر سولفاتها و نیتراتهای اسیدزا ، دی‌اکسید گوگرد گازی ، گاز ازن و فلزات سنگین همراه تنش طبیعی ، عوامل اصلی این تخریب هستند. آلوده کننده‌های هوا به صورت منفرد یا همراه با هم ، از چندین طریق درختان را تضعیف می‌کنند. این مواد بطور مستقیم باعث نازک شدن طوقه درختان و زرد شدن ، ریزش پیش رس برگهای پهن و سوزنی از شاخه‌ها می‌شوند. این درختان مقاومت خود را در برابر عوامل محیطی مانند خشکسالی و تغییرات شدید دما از دست می‌دهند. در مجموع این فشارهای مستقیم یا غیر مستقیم ، توانایی جنگلها برای محافظت از آبخیزها و تثبیت خاک را به خطر می‌اندازند.
روشن‌ترین و عملی‌ترین راه کاهش میزان انتشار آلودگی ، افزایش بازده انرژی ، به خصوص در منازل ، وسایل نقلیه و کارخانه‌هاست. رواج گسترده‌تر استفاده از گاز طبیعی نیز در این زمینه موثر خواهد بود، زیرا احتراق این گاز تقریبا هیچ آلاینده‌ای تولید نمی‌کند. در نهایت کاهش آلوده کننده‌های اصلی هوا ، تنها با انتقال از اقتصاد مبتنی بر سوختهای فسیلی به اقتصاد مبتنی بر انرژیهای تجدید شدنی مانند انرژی خورشیدی ، باد ، نیروی آب و ... میسر خواهد بود.

کاهش جمعیت بسیاری از پستانداران دریایی

تلفات وارده بر پستاندارن دریایی ، نظیر نهنگها ، دلفینها ، خوک آبی ، گاو دریایی و ... تنها بخش کوچکی از این براندازی کلی را تشکیل می‌دهد، اما این نگرانی خاصی ایجاد کرد، زیرا وضعیت این حیوانات را می‌توان به عنوان شاخص بسیار روشنی از مشکلاتی که سایر موجودات زنده ، از جمله انسان با آن مواجه می‌باشند، تلقی کرد. حیوانات در راس زنجیره غذایی قرار دارند، در استفاده از بسیاری از منابع غذایی با انسان رقابت دارند و ممکن است تحت تاثیر بسیاری از آلودگی‌ها یا از هم گسیختگی‌های زیست محیطی موثر بر انسان قرار گیرند.
طی سده گذشته که دگرگونی‌های بی‌سابقه‌ای از لحاظ زمین _ فیزیکی و زیست شناسی در محیط زیست پدید آمده، جمعیت پستانداران دریایی نیز مانند نسل بشر دستخوش سرنوشتهای گوناگون شده است. در سالهای اخیر جمعیت بسیاری از گونه‌های پستانداران به میزان فاحشی کاهش یافته و بعضی از انها ظاهرا در معرض انقراض قرار گرفته‌اند.
اقدامات حفاظتی شرایط نسبتا پایداری را برای جمعیت کلی پستانداران دریایی جهان فراهم آورده است. در ایالات متحده ، قانون حفاظت از پستانداران دریایی ، در سال 1972 ، به تصویب رسید. با تمام اینها ، با در نظر گرفتن ظهور فزاینده ستیز بین تقاضاهای اقتصادی کوتاه مدت انسان و دوام پذیری دراز مدت فعالیتهای دریایی ، اقدامات حفاظتی بی ثبات به نظر می‌رسند. کشورهای نروژ و ایسلند اعلام کرده‌اند که موجودیت اقتصادی آنها به از سرگیری صید تجاری نهنگ بستگی دارد و ممنوعیت جهانی شکار نهنگ از جانب برخی کشورها ، زیر سوال رفته است.

چشم انداز بحث

طی 20 سال گذشته ، در کنار لوکس شدن روز افزون زندگی و مصرف بی‌رویه و رفاه طلبی فراوان ، به خصوص در کشورهای غربی ، 120 میلیون هکتار به بیابانهای جهان افزوده شده و این مقدار بیش از مجموع زمینهایی است که هر ساله در چین و نیجریه به زیر کشت می‌رود. طی همین مدت کشاوزان جهان بیش از 450 میلیون تن خاک حاصلخیز کشاورزی را از دست داده‌اند که تقریبا معادل کل خاکی است که زمینهای کشاورزی هندوستان و فرانسه را پوشانده است.

در 25 سال گذشته ، بیش از 2 میلیون کیلومترمربع از جنگلهای جهان ناپدید شده است که مساحت آنها بیش از مساحت کشور ایران است. امروزه در هر سال قریب 4 میلیارد اصله درخت برای تولید کاغذ بریده می‌شود. رودخانه‌ها و اقیانوسها در اثر ورود پسابهای سمی و نشت نفت و عملیات جنگی ، آلوده شده‌اند. هوای شهرها به آمیزه‌ای از مواد شیمیایی مضر تبدیل شده است. کره زمین در حال گرم شدن است و جمعیت هر لحظه افزایش می‌یابد. همه این عوامل در مجموع قابلیت حیات کره خاکی و پایداری بزرگترین اکوسیستم کره زمین ، یعنی بیوسفر ، را به خطر انداخته و کیفیت حیات بشر را تنزل داده‌اند. باید برای اینها فکری کرد.

+ نوشته شده در دوشنبه 7 آبان1386ساعت 8:36 توسط علیرضا ابراهیمی |

شیمی محلولها

مقدمه:

محلولها ، مخلوطهایی همگن هستند. محلولها را معمولا بر حسب حالت فیزیکی آنها طبقه بندی می‌کنند: محلولهای گازی ، محلولهای مایع و محلولهای جامد. بعضی از آلیاژها محلولهای جامدند؛ سکه‌های نقره‌ای محلولهایی از مس و نقره‌اند و برنج محلولی جامد از روی در مس است. هر آلیاژی محلول جامد نیست، بعضی از آلیاژها مخلوطهایی ناهمگن اند. محلولهای مایع متداولترین محلولها هستند و بیشترین کاربرد را در بررسیهای شیمیایی دارند. هوا هم مثالی برای محلولهای گازی می‌باشد.

ماهیت محلولها

در یک محلول ، معمولا جزئی که از لحاظ کمیت بیشترین مقدار را دارد، حلال و سایر اجزا را مواد حل شده (حل شونده) می‌گوییم. اما گاهی آسانتر آن است که جزئی از محلول را با آنکه مقدارش کم است، حلال بنامیم و گاهی اصولا اطلاق نام حلال و حل شونده به اجزای یک محلول (مثلا محلولهای گازی) چندان اهمیتی ندارد. بعضی از مواد به هر نسبت در یکدیگر حل می‌شوند.

امتزاج پذیری کامل از ویژگیهای اجزای تمام محلولهای گازی و بعضی از اجزای محلولهای مایع و جامد است. ولی غالبا، مقدار ماده ای که در حلال معینی حل می شود، محدود است. انحلال پذیری یک ماده در یک حلال مخصوص و در دمای معین، بیشترین مقداری از آن ماده است که در مقدار معینی از آن حلال حل می شود و یک سیستم پایدار به وجود می آورد.

غلظت محلول

برای یک محلول معین ، مقدار ماده حل شده در واحد حجم حلال یا در واحد حجم محلول را غلظت ماده حل شده می‌گوییم. مهمترین نوع غلظتها که در آزمایشگاه بکار می‌رود مولاریته و نرمالیته است. مولاریته عبارت است از تعداد مولهای یک ماده که در یک لیتر محلول وجود دارد. به همین دلیل آن را مول بر لیتر یا M/L می‌گیرند. نرمالیته یک محلول عبارتست از تعداد هم ارز گرمهای (اکی والان گرم های) ماده موجود در یک لیتر محلول. نرمالیته را با N نشان می‌دهند.

انواع محلولها

محلولهای رقیق

محلولهایی که غلظت ماده حل شده آنها نسبتا کم است.

محلولهای غلیظ

محلولهایی که غلظت نسبتا زیاد دارند.

محلول سیر شده

اگر مقدار ماده حل شده در یک محلول برابر با انحلال پذیری آن در حلال باشد، آن محلول را محلول سیر شده می‌نامیم. اگر به مقداری از یک حلال مایع ، مقدار زیادی ماده حل شونده (بیشتر از مقدار انحلال پذیری آن) بیفزاییم، بین ماده حل شده و حل شونده باقیمانده تعادل برقرار می‌شود. ماده حل شونده باقیمانده ممکن است جامد ، مایع یا گاز باشد. در تعادل چنین سیستمی ، سرعت انحلال ماده حل شونده برابر با سرعت خارج شدن ماده حل شده از محلول است. بنابراین در حالت تعادل ، غلظت ماده حل شده مقداری ثابت است.

محلول سیر نشده

غلظت ماده حل شده در یک محلول سیر نشده کمتر از غلظت آن در یک محلول سیر شده است.

محلول فراسیرشده

می‌توان از یک ماده حل شونده جامد ، محلول فراسیر شده تهیه کرد که در آن، غلظت ماده حل شده بیشتر از غلظت آن در محلول سیر شده است. این محلول ، حالتی نیم پایدار دارد و اگر مقدار بسیار کمی از ماده حل شونده خالص بدان افزوده شود، مقداری از ماده حل شده که بیش از مقدار لازم برای سیرشدن محلول در آن وجود دارد، رسوب می‌کند.

خواص فیزیکی محلولها

بعضی از خواص محلولها به دو عامل ، نوع ماده حل شده و غلظت آن در محلول بستگی دارند. این مطلب برای بسیاری خواص فیزیکی محلولها از جمله ، محلولهای آبی درست به نظر می‌رسد. برای مثال، محلول نمک طعام در آب بی رنگ پرمنگنات پتاسیم در آب، بنفش صورتی است (در اینجا نوع ماده حل شده مطرح است). افزون بر این ، می‌دانیم که هر چه بر محلول پرمنگنات آب بریزیم و آن را رقیقتر کنیم، از شدت رنگ آن کاسته می‌شود (اینجا غلظت محلول مطرح است).

یکی دیگر از خواص فیزیکی که به این دو عامل بستگی دارد، قابلیت هدایت الکتریکی محلول آبی مواد گوناگون است. چهار خاصه فیزیکی دیگر از محلولها وجود دارد که به نوع و ماهیت ذرات حل شده بستگی ندارد، بلکه فقط به مجموع این ذرات وابسته است. به عبارت دیگر ، تنها عامل موثر بر خواص محلول در اینجا ، غلظت است. چنین خواصی از محلول را معمولا "خواص جمعی محلولها" (خواص کولیگاتیو Colligative properties) می‌نامند و عبارتند از کاهش فشار بخار ، صعود نقطه جوش ، نزول نقطه انجماد و فشار اسمزی.

کاهش فشار بخار

وقتی یک حل شونده غیر فرار در یک حلال حل می‌شود، فشار بخار آن کاهش می‌یابد و مقدار کاهش به مقدار حل شونده بستگی دارد. هر چه میزان حل شونده بیشتر باشد، میزان کاهش در فشار بخار بیشتر است. برای مثال اگر دو ظرف را در نظر بگیریم که در آنها مقدار مساوی مایع وجود دارد که یکی محتوی مولکولهای آب خالص و دیگری محتوی محلول قند در آب است، بدیهی است که تعداد مولکولهای آب در واحد حجم از آب قند ، کمتر از آب خالص است. به همین نسبت ، تعداد مولکولهای آب در سطح آب قند ، نیز کمتر می‌باشد. بنابراین، نسبت مولکولهای پرانرژی آب که قادر به تبخیر از سطح آب قند هستند، کمتر می‌باشد و در نتیجه فشار بخار محلول کمتر می‌شود.

افزایش نقطه جوش

در اثر حل شدن مقداری حل شونده غیر فرار در یک حلال ، نقطه جوش آن افزایش می‌یابد. مقدار افزایش فقط به مقدار حل شونده بستگی دارد. برای مثال ، آب در شرایط متعارفی (دمای 25 درجه سانتیگراد و فشار بخار یک اتمسفر یا 760 میلی متر جیوه) در 100 درجه سانتیگراد می جوشد. اما اگر در آب، مقداری قند مثلا به غلظت یک مولال (یک مول در 1000 گرم آب) بریزیم، فشار بخار محلول آب قند به اندازه 14 میلی متر جیوه کاهش می‌یابد و در نتیجه محلول در 52/100درجه سانتیگراد می‌جوشد.

کاهش نقطه انجماد

وقتی یک حل شونده غیر فرار در یک حلال حل می‌شود، نقطه انجماد آن کاهش می‌یابد. بنابراین دمای انجماد محلولهای آبی همیشه کمتر از دمای انجماد آب خالص است. استفاده از این خاصیت در رادیاتور اتومبیل می‌باشد که برای جلوگیری از یخ زدن آب رادیاتور اتومبیل در زمستان ، به آن مقداری مایع به نام ضد یخ می‌افزایند. همچنین با اضافه کردن نمک (مانند کلرید سدیم) همراه با شن ریز روی آسفالت خیابانهای شهر ، هیدراته شدن یونهای نمکها مستلزم مصرف مقداری آب است که از ذوب شدن برف فراهم می گردد. بنابراین آب نمک غلیظی فراهم می‌شود که حتی در 20 درجه زیر صفر منجمد نمی‌شود.

فشار اسمزی

اگر در ظرف U شکلی ، حلال A از مخلوط حلال و حل شونده (B + A) به وسیله یک غشای نیمه تراوا ، جدا شود، چون فقط حلال از غشا عبور می‌کند، بعد از رسیدن به حالت تعادل ، ارتفاع مایع در قسمت (حاوی B + A) که حل شونده وجود دارد بالا می رود.
اگر به این ستون فشار وارد شود تا سطح مایع در دو طرف یکسان شود، این فشاراسمزی است که به علت حل شدن حل شونده غیر فرار در حلال ایجاد شده است.

به عکس فرآیند اسمز ، اسمز معکوس گویند که برای شیرین کردن آب استفاده می شود. همچنین برای تعیین جرم مولکولی پلیمرها ، پروتئینها و بطور کلی مولکولهای سنگین از فشار اسمزی استفاده می‌شود.

+ نوشته شده در دوشنبه 7 آبان1386ساعت 8:34 توسط علیرضا ابراهیمی |

نگاه اجمالی به پالایشگاه

نگاه اجمالی

هر پالایشگاه ، دارای طرحهای تولید خاص خود است که بر اساس تجهیزات فراهم ، هزینه‌های عملیاتی و میزان تقاضا برای فراورده‌ها مشخص می‌شوند. طرح تولید بهینه برای هر پالایشگاه ، بر اساس ملاحظات اقتصادی مشخص می‌گردد و عملیات دو پالایشگاه هرگز کاملا مشابه یکدیگر نیستند.

img/daneshnameh_up/1/1a/_ggttqq_pala.jpg

img/daneshnameh_up/1/1a/_ggttqq_pala.jpg

فراورده‌های نفتی

درحالی‌که مصرف کننده عادی تصور می‌کند که شمار فراورده‌های نفتی نظیر بنزین ، سوخت جت ، نفت سفید و غیره محدود است، ولی بررسیهایی که موسسه نفت آمریکا ( API ) در مورد پالایشگاههای نفت و کارخانه‌های پتروشیمی انجام داده است، نشان می‌دهد که بیش از 2000 فراورده نفتی با مشخصات منحصر بفرد تولید می‌شود که در 17 گروه طبقه‌بندی می‌شوند و عبارتند از:

گازهای سوختی - گازهای مایع - انواع بنزین - سوختهای توربین گازی (جت) - نفت سفید - فراورده های میان تقطیر (سوخت دیزل و نفت کوره های سبک) - نفت کوره باقیمانده ای - روغن‌های روان‌ساز - روغن‌های سفید - فراورده های میان روغن‌های ترانسفورماتور و کابل- گریس- مومها (واکس) - آسفالتها - ککها - دوده‌ها - مواد شیمیایی ، حلالها ، متفرقه.

معمولا شمار فراورده‌هایی که طراحی پالایشگاه را جهت می‌دهند نسبتا کم است. فرایندهای اصلی پالایش را با توجه به فراورده‌هایی که تولیدشان زیاد است مانند بنزین ، سوخت جت ، سوخت دیزل طراحی می‌کنند. بعضی از اجزای نفت خام را همان‌گونه که هستند (یعنی فراورده ها تقطیر مستقیم) بفروش می‌رسانند و یا اینکه عملیات پالایش بعدی را بر روی آنها انجام می‌دهند تا فراورده‌های با ارزشتری بدست آورند.

منابع خوراک پالایشگاه

مواد خام پایه پالایشگاهها نفت خام است. اگر چه در بعضی موارد از نفت‌های سنتزی حاصل از سایر منابع (جیلسوتیت، ماسه‌های قیری ، غیره) نیز استفاده می‌شود.

img/daneshnameh_up/5/55/refinery.jpg

فرایندهای پالایش در پالایشگاه

تقطیر نفت خام

دستگاه‌های تقطیر نفت خام ، نخستین واحدهای فراورش (پالایش) عمده در پالایشگاه هستند. تفکیک نفت خام در دو مرحله صورت می‌گیرد، اول تفکیک جزء به جزء همه نفت خام در فشار اتمسفر و سپس ارسال باقیمانده دیر جوش این مرحله به دستگاه تفکیک دیگری که تحت خلاء شدید عمل می‌کند. بنابراین ، نفت خام پس از حرارت در کوره در برج تقطیر اتمسفری به فراورده‌های زیر تفکیک می‌شود:

گازهای سوختی ( که عمدتا شامل متان و اتان است ) ، گازهای سبکتر (شامل پروپان ، بوتان و همچنین متان و اتان است) ، نفتهای سبک تثبیت نشده ، نفتهای سنگین ، نفت سفید ، نفت گاز اتمسفری و باقیمانده خام برج تقطیر اتمسفری (ARC). در برج تقطیر در خلاء نیز باقیمانده برج تقطیر اتمسفری به جریان نفت گاز خلاء و باقیمانده برج تقطیر در خلاء (VRC ) تفکیک می‌شود. نفت گاز اتمسفری و نفت گاز خلاء را غالبا برای تولید بنزین ، سوخت هواپیما و سوخت دیزل به واحد هیدروکراکینگ یا کراکینگ کاتالیزی می‌فرستند.

باقیمانده برج خلاء را نیز می‌توان در واحدهای گرانروی شکن ، کمک‌سازی و یا آسفالت‌زدایی برای تولید نفت کوره سنیگن و یا خوراک واحد کراکینگ و یا مواد خام روغن روان‌سازی پالایش کرد. باقیمانده نفت خامهای آسفالتی را می‌توان برای تولید آسفالت جاده سازی و یا پشت بام ، مورد عملیات یا پالایش دیگری قرار داد.

فرایندهای کک سازی و گرمایی

باقیمانده خام برج تقطیر در خلاء ( VRC ) در واحد کک سازی به کمک گرما شکسته می‌شود و در نتیجه گاز تر، بنزین واحد کک سازی ، نفت گاز واحد کک سازی و کک تولید می‌شود. در واقع ، در کک بدست آمده مواد فرار و یا با نقطه جوش بالا وجود دارد. برای حذف اغلب مواد فرار از کک نفتی ، باید آن را در دمای 2000 تا 2300 درجه فارنهایت تکلیس کرد. موارد استفاده اصلی از کک نفتی عبارتند از:

سوخت انواع کوره‌ها ، ساخت آند ها برای کاهش سلول الکترولیتی آلومین ، استفاده مستقیم از آن به عنوان منبع کربن شیمیایی برای تولید فسفر عنصری ، کلسیم کاربید و سیلسیم کاربید ، ساخت الکترود برای بکارگیری در کوره الکتریکی تولید فسفر عنصری ، تیتان دی اکسید ، کلسیم کاریبد و سیلیسیم کاربید ، تولید گرافیت.

img/daneshnameh_up/7/70/ref_image_2.jpg

کراکینگ و هیدروکراکینگ کاتالیزی

نفت گاز حاصل از واحدهای تقطیر اتمسفری و تقطیر در خلاء و کک سازی به عنوان خوراک واحدهای کراکینگ کاتالیزوری و یا هیدروکراکینگ بکار می‌رود. این واحدها مولکولهای سنگین را شکسته و آنها را به مواد باارزشتری مانند بنزین ، سوخت جت و نفت کوره سبک تبدیل می‌کنند. فراورده های سیر نشده واحد کراکینگ ، نخست سیر می‌شوند و سپس در واحد تبدیل و یا واحد پالایش با هیدروژن ، کیفیت بهتری پیدا می‌کنند. فراورده های واحد هیدروکراکینگ ، سیر شده هستند.

رفرمینگ (تبدیل) کاتالیزی و همپارش

نیاز اتومبیلهای امروزی به بنزینهای با عدد اکتان بالا ، محرکی برای استفاده رفرمینگ کاتالیزی شد. در رفرمینگ کاتالیزی ، تغییر در نقطه جوش ماده‌ای که از این واحد می‌گذرد، نسبتا کم است، زیرا مولکولهای هیدروکربن ، شکسته نمی‌شوند، بلکه ساختارهای آنها بازآرایی می‌شوند تا آروماتیکهای با عدد اکتان بالا تولید شوند. منابع خوراک واحد رفرمینگ کاتالیزی عبارتند از:

بنزینهای سنگن تقطیر مستقیم (HSR ) و نفت سنگین حاصل از واحدهای برج تقطیر نفت خام ، کک سازی و کراکینگ. فراوده های حاصل تبدیل کاتالیزی برای فروش به عنوان بنزین معمولی و بنزین سوپر با هم مخلوط می‌شوند.

عدد اکتان نفتهای سبک ( LSR ) را می‌توان با استفاده از فرایند همپارش که طی آن پارافینهای نرمال (راست زنجیر) به همپارهایشان تبدیل می‌شوند، بهبود بخشید.

بازیابی بخار (واحد صنعتی گاز)

جریانهای گاز تر حاصل از واحد تقطیر نفت خام ، کک سازی و واحدهای کراکینگ در بخش بازیابی بخار ، به گاز سوختی ، گاز نفتی مایع ( LPG ) ، هیدروکربنهای سیر نشده (پروپیلن، انواع بوتیلن و پنتن )، نرمال بوتان و ایزوبوتان تفکیک می‌شوند. گاز سوختی در کوره‌های پالایشگاه سوزانده می‌شود و n-بوتان با بنزین و یا LPG مخلوط می‌شود. هیدروکربنهای سیر نشده و ایزوبوتان بمنظور فراورش ، به واحدهای آلکیل دار شدن فرستاده می‌شوند.

آلکیل دار کردن

افزایش یک گروه آلکیل به هر ترکیب ، یک واکنش آلکیل دار کردن است. ولی در پالایش نفت ، واژه آلکیل دار کردن در مورد واکش اولفین های دارای وزن مولکولی پایین با یک ایزوپارافین ، به منظور تشکیل ایزوپارافینهای دارای وزن مولکولی بالاتر ، بکار می رود. نیاز به سوختهای هواپیمایی با عدد اکتان بالا انگیزه خوبی برای توسعه فرایند آلکیل دار کردن بمنظور تولید بنزین‌های ایزوپارافینی با عدد اکتان بالا بود.

اگر چه آلکیل دار کردن در فشار و دمای بالا ، بدون نیاز به کاتالیزگر مسیر است، ولی تنها فرایندهایی از اهمیت اقتصادی برخورد دارند که در دمای پایین و در مجاورت سولفوریک اسید یا هیدروفلوئوریک اسید انجام می شود. با انتخاب مناسب شرایط عملیاتی ، بیشتر فراورده‌ها در گستره جوش بنزین با اعداد اکتان موتوری 88 تا 94 و اعداد اکتان پژوهشی بین 94 تا 99 قرار می‌گیرد.

اختلاط فراورده ها

هدف از اختلاف فراورده‌ها ، تخصیص اجزای اختلاطی فراهم برای دستیابی به شرایط و مشخصات فراوده مورد تقاضا با کمترین هزینه و تولید فراورده‌های فزاینده‌ای است که سود کلی پالایشگاه را بیشینه کند. فراورده‌های عمده پالایشگاهی که از طریق اختلاط بدست می‌آیند عبارتند از:

بنزین ، سوخت جت ، نفت کوره و سوخت دیزل که از مخلوط میان تقطیرهای واحد تقطیر نفت خام ، کک سازی و واحدهای کراکینگ بدست می‌آیند. در برخی از پالایشگاهها ، نفت گاز خلاء سنگین و باقیمانده خام نفتهای خام نفتنی و یا پارافینی را برای تولید روغن‌های روانسازی فراورش (پالایش) می‌کنند. پس از حذف آسفالتها در واحد آسفالت زدایی با پروپان ، باقیمانده خام تقطیر در خلاء و نفت گاز خلاء ، بمنظور تولید مواد پایه روغن‌های روانساز ، در معرض یک رشته عملیات محدود قرار می‌گیرند.

نفت گازهای خلاء و منابع خام آسفالت زدایی شده را نخست بمنظور حذف ترکیبات آروماتیکی ، با حلال استخراج می‌کنند و سپس بمنظور بهبود نقطه ریزش ، موم (واکس) زدایی می‌نمایند. بعد از این مرحله ، این مواد را بخاطر بهبود رنگ و پایداری ، با خاک رسهای خاص عمل آوری کرده یا در معرض عمل آوری جدی با هیدروژن قرار می‌دهند و سپس آنها را برای تولید روغنهای روانساز مخلوط می‌کنند.

فرایندهای پشتیبانی

تعدادی از فرایندها در پالایشگاهها مستقیما در تولید سوختهای هیدروکربنی شرکت ندارند، بلکه نقش پشتیبانی ایفا می‌کنند. این فرایندها عبارتند از:

واحد هیدروژن بمنظور تولید هیدروژن برای واحدهای هیدروکراکینگ و عمل‌آوری با هیدروژن.
واحد فراوری گاز که هیدروربنهای زود جوش را جدا می‌سازد.
واحد عمل آوری گاز اسیدی که هیدروژن سولفید و یا سایر گازهای اسیدی را از جریان گاز هیدروکربنی جدا می‌کند.
واحد بازیافت گوگرد
سیستمهای عمل‌آوری مایع خروجی (فاضلاب پالایشگاهها)
کنترل آلودگی ناشی از گازهای احتراق و بخارهای هیدروکربنی خروجی از دستگاههای فرایندی و مخازن ذخیره مواد

img/daneshnameh_up/2/2f/_ggttqq_pala3.jpg

رده بندی فراورده‌ها در پالایشگاه

در یک پالایشگاه ، اغلب سه نوع فراورده تولید می‌گردد:

فراورده‌های نهائی که مستقیما قابل عرضه به بازار می‌باشد (بنزین- نفت گاز).
فراورده‌های نیمه نهائی که باید مجددا عملیاتی بر روی آنها انجام گیرد (برش هائی که بهینه روغن های معدنی بکار می‌روند).
فراورده‌های حد واسط ، شامل ترکیباتی می‌گردد که بعنوان مواد اولیه در صنعت پتروشیمی بکار برده می‌شوند.

و بطور کلی فراورده های حاصل از پالایشگاهها عبارتند از:

گازها ، شامل هیدروژن و هیدروکربورهای گازی شکل (گازهای صنعتی و پتروشیمیایی) و گازهای مایع شده ( L.P.G ) مثل بوتان و پروپان‌های تجارتی جهت مصارف خانگی و صنعتی
کربوران‌ها جهت موتورهای اتومبیل و هواپیما و موتورهای دیزل
اسانس‌های مخصوص و حلال‌ها ، بعنوان پاک‌کننده لکه‌ها ، حلال در نقاشی ، حلال در صنعت
کروزن یا نفت لامپا برای روشنایی و یا ایجاد حرارت
مازوت خانگی ، ماده قابل احتراق برای تاسیسات حرارتی خانگ یا صنعتی با قدرت کم
روغن ها ، روغن های سبک جهت چرب‌کردن دستگاههای مکانیکی کوچک (چرخ خیاطی) ، روغن‌های سنگین جهت ساخت روغن موتور ، روغن سیلندر مورد استفاده در ماشین‌های بخار
پارافین و موم ، جهت محافظت مواد غذائی و عایق الکتریسته
مازوت سنگین ، بعنوان سوخت برای تاسیسات حرارتی با قدرت زیاد مانند نیروگاههای برق و کشتی
آسفالت ، بصورت قید جهت استفاده در جاده‌ها یا در ساختمان‌ها و همچنین بمنظور قالب‌گیری و بسته‌بندی
کک ، بعنوان سوخت برای صنایع و یا ماده مورد استفاده جهت تهیه الکترودها

+ نوشته شده در پنجشنبه 3 آبان1386ساعت 14:6 توسط علیرضا ابراهیمی |

آسفالت

لایه زیرین آسفالت یک خیابان

آسفالت یکی از مصالح ساختمانی محسوب می‌شود. این ماده با استفاده از شن و ماسه و قیر ساخته می‌شود و در ساخت جاده، باند فرودگاه و پشت بام ساختمان‌ها به کار گرفته می‌شود.

فهرست مندرجات

تعریف آسفالت

آسفالت به‌صورت عام به مایع غلیظ، شبه جامد یا جامدی اطلاق می‌شود که عمدتا از هیدروکربن‌ها و مشتقات آنها تشکیل شده است و در دی‌سولفید کربن به‌طور کامل حل می‌شود. ^[۱]

انواع آسفالت

آسفالت با توجه به نحوه کاربرد و اختلاط، به سه دسته آسفالت گرم، آسفالت حفاظتی و آسفالت سرد تقسیم‌بندی می‌شود.

آسفالت گرم

آسفالت گرم به آن دسته از آسفالت‌هایی اطلاق می‌گردد، که در آن‌ها قیر و مصالح سنگی گرماگرم مخلوط شوند و گرماگرم پخش و متراکم گردند. ^[۲]

آسفالت گرم دارای انواع زیر می‌باشد:

بتون آسفالتی

این نوع از آسفالت دارای چند مجموعه اجرائی می‌باشد:

1. گرم مخلوط شونده و گرم اجرا شونده
2. این نوع مخلوط آسفالتی بتنی که گرم تهیه و گرم نیز اجرا شود تشکیل شده‌است از: قیر خالص (AC)، مصالح سنگی بد دانه بندی شده، مصالح سنگی خوب دانه بندی شده. در موقع اجرا، استفاده از میله استحکام نیز رایج می باشد.
3. سرد مخلوط شونده و سرد اجرا شونده
رلد آسفالت
آسفالت ماستیک

آسفالت‌ حفاظتی

آسفالت‌های حفاظتی به آن دسته از مخلوط‌های قیر و مصالح سنگی اطلاق می‌شود که جهت پوشش و محافظت راه در مقابل عوامل جوی به‌کار گرفته می‌شوند. آسفالت حفاظتی باعث جلوگیری از فرسایش سطح راه‌های شنی و یا آسفالته می‌شود. این آسفالت به سهولت اجرا می‌شود و ضخامت آن معمولا تا ۲٫۵ سانتی‌متر است. ^[۲]

البته آسفالت حفاظتی می تواند کاملا قیر نیز باشد، که در این نوع از آسفالت حفاظتی مصالح سنگی به کار نرفته است و به نوعی آن را از مخلوط های آسفالتی نیز می توان جدا نمود. که هدف از ایجاد لایه حفاظتی و اختصاصا از این نوع آسفالت ایجاد یک لایه قیر بر روی مصالح سنگدانه است تا مصالح سنگی را به مخلوط آسفالتی که بعدا مورد استفاده قرار می گیرد بچسباند. در این نوع آسفالت نباید از قیری استفاده شود که به لایه سنگدانه نفوذ کند، اما باید آسفالت بالا را بچسباند.

آسفالت‌ سرد

آسفالت سرد (Cold Mix) به مخلوطی از مصالح سنگی و قیر مخلوط و یا امولسیون قیر گفته می‌شود که مواد اولیه آن در دمای محیط مخلوط شوند. در برخی انواع آسفالت سرد، ممکن است قیر بر حسب ضرورت گرم شود، اما سایر مصالح بدون گرم شدن با قیر مخلوط می‌شوند. ^[۲] آسفالت سرد به دو دسته زیر تقسیم‌بندی می‌شود:

آسفالت سرد پیش ساخته (Plant Mixed cold mix)
ردمیکس (Road Mix)

خواص فیزیکی

چگالی آسفالت فشرده برابر ۲٫۲ تن بر متر مکعب می‌باشد.

+ نوشته شده در پنجشنبه 3 آبان1386ساعت 14:5 توسط علیرضا ابراهیمی |

پالایشگاه نفت

یک پالایشگاه نفت.

پالايشگاه نفت يك واحد صنعتي پروسسي است كه در آن نفت خام به مواد مفيدتري مانند سوخت جت، سوخت ديزل، بنزين، آسفالت، گاز مايع شده و بسياري ديگر از فرآورده هاي نفتي تبديل مي گردد. پالايشگاه های نفت به طور معمول واحدهاي صنعتي بزرگ و درهم پيچيده اي مي باشند كه در آنها واحدهاي مختلف توسط مسيرهاي لوله كشي متعددي به هم پيوند داده شده اند.

فهرست مندرجات

مقدمه

نفت به صورت خام يا پروسس نشده خيلي مفيد نيست و به صورتي كه از دل زمين بيرون آمده كاربرد چنداني ندارد. با اينكه نفت شيرين (با لزجت كم و نيز با گوگرد كم) به صورت تصفيه نشده در وسايل محركه با قوه بخار به كار برده مي شد، گازها و ساير محلول هاي سبك تر آن معمولاً داخل مخزن سوخت جمع شده و باعث بروز انفجار مي گرديد. غير از مورد گفته شده براي استفاده از نفت براي توليد محصولات ديگر مانند پلاستيك، فوم ها و ... نفت خام به طور حتم بايد پالايش گردد. فرآورده هاي سوختي نفتي در رنج وسيعي از كاربردها، سوخت كشتي، سوخت جت، بنزين و بسياري ديگر موارد كاربرد دارد. هر كدام از مواد فوق الذكر داراي نقطه جوشي متفاوت مي باشند از اين رو مي توان آنها را توسط فرآيند تقطير از همديگر جدا نمود. از آنجائيكه تقاضاي زيادي براي اجزاي مايع سبك تر وجود دارد از اين رو در يك پالايشگاه مدرن نفتي هيدروكربن هاي سنگين و اجزاي گازي سبك در طي فرآيندهاي پيچيده و انرژي بري به مواد با ارزش تري تبديل مي شوند. نفت به خاطر دارا بودن هيدروكربن هايي با وزن و طول هاي مختلف مانند پارافين، آ‌روماتيك ها، نفتا، آلكن ها، دين ها و آلكالين ها مي تواند در موارد متعددي مفيد واقع گردد. هيدروكربن ها مولكول هايي با طول هاي متفاوت هستند كه تنها از هيدروژن و كربن تشكيل شده اند، ساختارهاي مختلف به آنها خواص متفاوتي مي دهد. فن پالايش نفت در واقع عبارتست از جداكردن و بالابردن درجه خلوص اجزا تشكيل دهنده نفت از هم مي باشد. همينكه اجزا از هم جدا گرديده و خالص شدند مي توان ماده روغنكاري يا سوخت را به طور مستقيم روانه بازار مصرف كرد. مي توان با تركيب مولكول هاي كوچكتر مانند ايزوبوتان و پروپيلن و يا بوتيلن طي پروسه هايي همانند آلكالنين كردن يا ديمرازسيون مي توان سوختي با اكتان موردنظر تهيه نمود. همچنين درجه اكتان بنزين را مي توان طي فرآيند بهسازي توسط كاتاليزور بهبود بخشيد كه طي آن هيدروژن از هيدروكربن جداشده و هيدروكربن آروماتيكي تشكيل مي گردد كه درجه اكتان بسيار بيشتري دارد. توليدات مياني برج جداكننده را مي توان طي پروسه هاي كراكينگ گرمايي، هيدروكراكينگ و يا كراكينگ كاتاليزوري سيالي به محصولات سبك تري تبديل نمود. مرحله نهايي در توليد بنزين تركيب مواد هيدروكربن مختلف با درجه هاي اكتان متفاوت با همديگر است تا به مشخصات محصول موردنظر دست يابيم. معمولاً پالايشگاه هاي بزرگ توانايي پالايش از صدهزار تا چندين صدهزار بشكه نفت در روز را دارا مي باشند. به دليل ظرفيت بالاي مورد نياز، بسياري از پالايشگاه ها به صورت دائم براي مدت طولاني از چندين ماه تا چندين سال بطور مداوم كار مي كنند.

محصولات

پروسس های رايج

در شکل پروسس های معمول در يک پالايشگاه نفت نشان داده شده است. پالايشگاه های نفت شامل واحد های پروسس مختلفی است که در ذيل به توضيح مختصر هر يک از موارد می پردازيم:

واحد نمك زدايي(Desalter Unit) (طي عمليات شستشو قبل از آنكه نفت خام به واحد جداسازي اتمسفريك منتقل گردد نمك از نفت جدا مي گردد.).
واحد جداسازي اتمسفريك (Atmospheric Distillation Unit) (نفت خام به برش هاي مختلف تقطير مي شود).
واحد جداسازي خلا (Vacuum Distillation Unit) (باقيمانده مواد از واحد جداسازي اتمسفريك بيشتر از هم جدا مي گردند).
واحد بهبود هيدروتريتور نفتا (Naphta Hydrotreator Unit) (با استفاده از هيدروژن از نفتاي حاصل از برج تقطير گوگردزدايي مي شود).
واحد اصلاح كاتاليستي (Catalytic Reformer Unit) (اين واحد داراي كاتاليست مي باشد كه براي تبديل رنج تبخير نفتا به محصولات بهينه با اكتان بالا استفاده مي گردد. يكي از توليدات جانبي واحد اصلاح كاتاليستي هيدروژن مي باشد كه در هيدروتريتور و هيدروكراكر استفاده مي گردد).
واحد هيدروتريتور چگالشي (Distillate Hydrotreator) (سوخت ديزل چگاليده را پس از برج جداكننده گوگردزدايي مي كند).
واحد شكافت كاتاليستي سيالي (Fluid Catalytic Cracking Unit) (برش هاي سنگين تر برج تقطير را به برش هاي سبك تر و با ارزش تر ارتقا مي دهد).
واحد شكافت هيدروكراكر (Hydrocracker Unit) (با استفاده از هيدروژن برش هاي سنگين تر را به برش هاي سبك تر با ارزش بيشتر تبديل مي كند).
واحد اصلاح مركس (Merox Treater) (در برخي موارد ويژه همانند اصلاح سوخت جت يا يك پروسه مركس براي اكسيداسيون مركاپتان ها به مواد آلي استفاده مي گردد).
فرآيند كك سازي (Caking Process) (طي اين پروسه آسفالت به بنزين و سوخت ديزل تبديل مي شود و كك به عنوان باقيمانده مي ماند).
واحد آلكاليشن (Alkylation Unit) (براي پروسه تركيب و اختلاط اجزايي با عدد اكتان بالا توليد مي كند).
واحد ديمرزاسيون (Dimerization Unit)
وحد ايزومريزاسيون (Isomeration Unit) (مولكول هاي خطي را به مولكول هاي حلقوي كه داراي اكتان بالاتري مي باشند تبديل مي كند و محصول جهت اختلاط به درون واحد الكاليشن و يا بنزين هدايت مي گردد).
واحد تغيير بخار (Steam Reforming Unit) (هيدروژن مورد نياز براي واحدهاي هيدروكراكر و هيدروتريتور را تامين مي كند).
واحدهاي گاز مايع شده پروپان و سوخت هاي گازي مشابه (اين واحدها به صورت مدور مي باشند تا توانايي تامين سوخت هاي مزبور را به صورت مايع داشته باشند).
مخازن ذخيره نفت خام و فرآورده هاي پالايش شده.
واحدهاي يوتيليتي همانند برج هاي خنك كن، واحد آب، واحد بخار، واحد جمع آوري و تصفيه فاضلاب.

تاريخچه

اولين پالايشگاه جهان در پولشيتي، روماني در سال 1856 ساخته شده، تا قبل از اشغال روماني توسط نازي ها چندين پالايشگاه ديگر نيز با سرمايه گذاري شركت هاي آمريكايي در همان محل تاسيس گرديد. اكثر اين پالايشگاه ها در طي بمباران نيروي هوايي آمريكا در عمليات تيدال ويو در 1943 از كار افتادند. پس از اين حادثه اين پالايشگاهها دوباره سازي گرديده اند. پالايشگاه قديمي ديگر پالايشگاه Oljeon مي باشد كه هم اكنون به عنوان موزه در ميراث جهاني يونسكو به عنوان سايت انگلسبرگ (Engelsberg) ثبت شده است. اين پالايشگاه در 1875 افتتاح گرديده است. پالايشگاه هاي اوليه درايالات متحده تنها نفت سفيد را پالايش مي كردند و مابقي محصولات پالايش نشده به نزديك ترين رودخانه تخليه مي گرديد. با اختراع اتومبيل پالايشگاه ها به سمت توليد بنزين و سوخت ديزل هدايت شدند كه تا به امروز به عنوان اصلي ترين فرآورده پالايشگاه شناخته مي شوند. پس از نيمه دوم قرن بيستم در ايالات متحده سازمان هاي محيط زيست قوانين بسيار محدودكننده اي براي احداث پالايشگاه هاي جديد (از نظر آلودگي هاي آب و هوا) و ضع نموده اند. اين شرايط احداث پالايشگاه هاي جديد در آمريكا را بسيار محدود و پرهزينه كرده است بطوريكه آخرين پالايشگاه نفت احداث شده در ايالات متحده مربوط به سال 1976 مي باشد. تشخيص اينكه كدام پالايشگاه هم اكنون بزرگترين پالايشگاه جهان است كار مشكلي است. زماني ادعا مي شد پالايشگاه راس التانورا در عربستان سعودي متعلق به آرامكو صاحب اين عنوان است. با اين حال مي توان ادعا نمود كه در قرن بيستم پالايشگاه آبادان واقع در ايران بزرگترين پالايشگاه جهان بوده است. اين پالايشگاه در طي جنگ ايران و عراق متحمل خسارات فراواني شد. هم اكنون كتاب ثبت ركوردهاي گنيس (اكتبر 2006) پالايشگاه BP Ameco واقع در تگزاس ايالات متحده را به عنوان پالايشگاه داراي بيشترين ظرفيت پالايش (با ظرفيت 433،000 بشكه در روز) ثبت كرده است.

پالايشگاه های نفت ايران

پالايشگاه نفت تبريز
پالايشگاه نفت تهران
پالايشگاه نفت اصفهان
پالايشگاه نفت شيراز
پالايشگاه نفت آبادان
پالايشگاه نفت جزيره لاوان
پالايشگاه نفت بندر عباس
پالايشگاه نفت شازند اراک
پالايشگاه نفت جزيره لاوان
پالايشگاه نفت فلات قاره، لاوان

+ نوشته شده در پنجشنبه 3 آبان1386ساعت 14:4 توسط علیرضا ابراهیمی |

كاتاليست‌هاي مورد نياز پالايشگاهها

معرفي محصول
كاتاليست‌ها مواد شيميايي هستند كه با توجه به ساختار شيميايي ـ فيزيكي خود قادرند سرعت انجام يك واكنش را بالا برده و انجام واكنش را در شرايط ساده‌تري از نظر دما و فشار و با راندمان بيشتر صورت دهند. كاتاليست‌ها از دير باز نقش اساسي در پيشرفت صنايع نفت، پتروشيمي، غذايي و شيميايي داشته و به طور قابل توجهي هزينه توليد را كاهش و كيفيت را افزايش مي‌دهند. بيش از 90 درصد فرآيندهاي شيميايي از كاتاليست‌ها بهره مي‌برند. توليد كاتاليست به سرعت در حال پيشرفت است و با توسعه كاتاليست‌هاي جديد و با راندمان بالا، هزينه‌هاي توليد به‌طور محسوسي كاهش مي‌يابد.
كاتاليست‌هاي مورد مصرف در پالايشگاه‌ها عمدتاً به چهار دسته تقسيم مي‌گردند:
• كاتاليست‌هاي واحد توليد هيدروژن (Steam Reforming , HTSC , LTSC and etc)
• كاتاليست واحد آيزوماكس (Hydrocraking catalyst)
• كاتاليست واحد پلاتفرمر (Platforming catalyst)
• كاتاليست واحد گوگردگيري (Hydroctreating catalyst)

ميزان مصرف و ارزش اقتصادي تقريبي ساليانه
ميزان مصرف ساليانه كاتاليست‌ها در عمليات پالايش در حال حاضر حدودً 700 تن و ارزش هر كيلو به طور متوسط 25 دلار است كه عمدتا وارداتي مي باشد.

+ نوشته شده در پنجشنبه 3 آبان1386ساعت 14:4 توسط علیرضا ابراهیمی |

شناسایی کلی اسیدهای آمینه

شناسایی کلی اسیدهای آمینه

نین هیدرین طی واکنش زیر باعث دآمینه شدن و دکربوکسیله شدن یک اسید آمینه آلفا آمین میشود و اسکلت اسید آمینه به صورت یک آلدئید باقی میماند.

نین هیدرین با 19 نوع اسید آمینه موجود در ساختمان پروتئینها واکنش نشان میدهد و ترکیب آبی رنگی پدید می آورد که در اثر حرارت تقریبا ارغوانی میشود، پرولین و هیدروکسی پرولین با نین هیدرین رنگ زرد ایجاد میکنند.

بخش عملی

3 میلی لیتر اسید آمینه را در یک لوله آزمایش ریخته و سپس چند قطره نین هیدرین یکدهم درصد در استون به آن اضافه نمائید و پس از مخلوط کردن به مدت 10 دقیقه در حمام آب جوش قرار دهید. ایجاد رنگ آبی متمایل به بنفش نشانه مثبت بودن واکنش یا به عبارت دیگر نشانه وجود اسید آمینه در محیط است.

+ نوشته شده در چهارشنبه 2 آبان1386ساعت 14:14 توسط علیرضا ابراهیمی |

ایمنی آزمایشگاه

آزمایشگاه شیمی محلی است که در آن احتمال خطر وجود دارد. این محل محتوی مایعات قابل اشتعال، ظروف شیشه ای شکننده و مواد شیمیایی خورنده و سمی است. با این حال اگر پیشگیری و دقت به عمل آید از یک آشپزخانه خطرناکتر نیست.

معمولترین خطرات در یک آزمایشگاه شیمی عبارتند از:

1- آتش سوزی و انفجار، 2- مواد شیمیایی، 3- ظروف شیشه ای.

پیشگیری از آتش سوزی و انفجار

1- در صورت امکان از بکار بردن شعله در آزمایشگاه اجتناب کنید

2- چنانچه لازم است از شعله استفاده کنید پیشگیریهای زیر را به عمل آورید

الف) هرگز یک مایع قابل اشتعال را در ظرف باز حرارت ندهید.

ب) هنگامی که مایع قابل اشتعالی را در حالت تقطیر یا رفلاکس حرارت می دهید اطمینان حاصل کنید که تمام رابطها محکم و عاری از فشار باشند.

ج) هرگز مایعات قابل اشتعال را در نزدیکی شعله از ظرفی به ظرف دیگر منتقل نکنید.

د) هرگز نگذارید که یک محصول تقطیر قابل اشتعال، در نزدیکی شعله آزادانه از خنک کننده به ظرف گیرنده ای که چند اینچ پایین تر از آن است بچکد.

3- هرگز دستگاه بسته ای را که در برابر فشار مسدود شده، حتی اگر خنک کننده هم داشته باشد حرارت ندهید.

4- هنگامی که واکنش گرمازایی را انجام می دهید یک حمام آب سرد یا آب یخ تهیه کنید که اگر واکنش بخواهد از کنترل خارج شود از آن استفاده کنید.

5- محل نزدیکترین کپسول آتشنشانی را یاد بگیرید.

6- هیچگاه به یک مایع جوشان سنگ جوش یا جامد دیگری اضافه نکنید.

7- محلولهای اتری را تا مرحله خشک شدن حرارت ندهید.

پیشگیریهای شیمیایی

1- تا جایی که ممکن است نگذارید مواد شیمیایی با پوست شما تماس پیدا کند. و در صورت تماس موضع تماس را با مقدار زیاد آب یا هر ماده شستشو دهنده مناسب بشویید.

2- هرگز ماده شیمیایی را نچشید.

3- تا جایی که ممکن است از استنشاق دود و بخارهای مواد شیمیایی و حلالها اجتناب کنید.

+ نوشته شده در چهارشنبه 2 آبان1386ساعت 14:11 توسط علیرضا ابراهیمی |

استخراج کافئین از چای

50 گرم چای را در یک بشر یک لیتری ریخته با 500 میلی لیتر آب حدود 25 دقیقه بجوشانید. در یک بشر دیگر به وسیله پارچه آنرا صاف کنید و در همان حال ظرف محلول صاف شده باید روی اجاق باشد تا محلول سرد نشود. همراه با به همزدن 150 میلی لیتر محلول 10% بازی استات سرب به آن اضافه کنید. تانین رسوب میکند. محلول گرم را صاف کنید. محلول را با اسید سولفوریک رقیق واکنش دهید تا سولفات سرب رسوب کند. رسوب را صاف کنید. به محلول 5 گرم کربن اکتیو اضافه کنید و حرارت دهید تا حجم آن حدود 200 – 150 میلی لیتر بشود. محلول را صاف کنید و با 25 میلی لیتر کلروفرم تکان دهید. لایه کلروفرم را در قیف جدا کننده جدا کنید. استخراج با 25 میلی لیتر کلروفرم را 3 مرتبه انجام دهید. به وسیله تقطیر، بیشتر کلروفرم را خارج کنید. باقی مانده را در مقدار کمی آب گرم حل کنید و محلول را با تبخیر آهسته فشرده کنید. کافئین مانند رشته های ابریشم جدا میشود. محصول کافئین با یک مولکول آب همراه است که اگر تا 100 درجه سانتیگراد آنرا گرم کنید آبش را از دست میدهد. راندمان و نقطه ذوب آنرا تعیین کنید.

+ نوشته شده در چهارشنبه 2 آبان1386ساعت 14:10 توسط علیرضا ابراهیمی |

تهیه صابون

عمل هیدرولیز چربی یا روغن را اصطلاحا صابونی کردن مینامند. برای این کار، چربی (a) را با محلول سود حرارت میدهند. در نتیجه گلیسرین (b) و مخلوطی از نمک سدیم اسیدهای چرب (c) مطابق واکنش زیر حاصل میشود:

چربیها و روغنهای طبیعی استر اسیدهای آلیفاتیک یک ظرفیتی با تعداد اتمهای کربن زوج و گلیسرین میباشند که آنها را گلیسرید نیز مینامند. چربیها و روغنها به طور کلی دارای ساختمان (a) میباشند. چربیها جامد و روغنها مایع میباشند. نقطه ذوب چربیها بالاتر از نقطه ذوب روغنها است. این اختلاف بستگی به نوع و مقدار اسید مربوطه دارد. هرچه مقدار اسیدهای اشباع نشده در ساختمان یک چربی بیشتر باشد، نقطه ذوب پایین تری دارد. اگر چربی تنها از اسیدهای اشباع شده تشکیل شده باشد مانند پیه گوسفند و غیره نقطه ذوب بالا خواهد داشت.

روغنهای نباتی مانند روغن زیتون، خرما، نارگیل و کرچک علاوه بر این که دارای اسیدهای چرب (اولئیک، استئاریک و پالمیتیک) هستند، اسیدهای اشباع نشده با چند پیوند دوگانه مانند اسید لینولئیک به فرمول زیر نیز در ساختمان آنها شرکت میکنند.

مکانیزم عمل هیدرولیز استر را در محیط بازی میتوان به صورت زیر نوشت:

ابتدا یون هیدروکسید به عنوان نوکلئوفیل (هسته دوست) به کربن گروه کربنیل حمله کرده، پس از خارج شدن یک مولکول الکل، انیون اسید به صورت هیبرید رزونانس فوق، پایدار میگردد.

بخش عملی

تهیه صابون

50 گرم چربی را در یک بشر 250 میلی لیتری ریخته و به طور ملایم آنرا حرارت دهید تا ذوب شود (دما نباید از 70 درجه بالاتر برود).

در حالیکه چربی را حرارت میدهید ضمن به همزدن مداوم محلول سود (7گرم در 50 میلی لیتر آب) را در قسمتهای 5 میلی لیتر به چربی اضافه کنید. پس از افزودن اولین 5 میلی لیتر سود، زمان اضافه نمودن 5 میلی لیتر بعدی وقتی است که سود اضافه شده قبلی تقریبا مصرف شده باشد. (برای اطمینان از مصرف سود نوک اسپاتول را در بشر فرو برده و یک قطره معرف فنل فتالئین روی آن بچکانید، چنانچه رنگ آن فورا ارغوانی شد دلیل آن است که هنوز سود در محیط وجود دارد و باید به هم زدن را ادامه داد).

پس از افزودن آخرین قسمت سود، آنقدر به هم بزنید تا صابون یک حالت کشدار به خود بگیرد (بوی صابون در این حالت به خوبی استشمام میشود.) صابون حاصل را در قالب ریخته و بگذارید یک هفته بماند تا عمل صابونی شدن کامل شود. صابون حاصل دارای مقدار زیادی گلیسیرین است، چنانچه بخواهند گلیسیرین آنرا جدا کنند، قبل از ریختن در قالب، صابون را به مدت 24 ساعت در محلول اشباع شده نمک طعام قرار میدهند، سپس قرص صابون را از درون ظرف خارج کرده و پس از شستن به قطعات کوچک تقسیم نموده، در هوا خشک میکنند.

روش دیگر تهیه صابون

در یک بالن، cc50 روغن مایع را با cc40 اتانول و gr3 پتاسیم هیدروکسید ریخته و بمدت نیم ساعت رفلاکس کنید. پس از اتمام این مدت چند قطره از مخلوط را در مقدار کمی آب حل کنید که اگر قطره روغنی روی آب قرار نگرفت واکنش پایان یافته و اگر روغن در سطح آب مشاهده شد عمل رفلاکس را به مدت 15 دقیقه دیگر ادامه دهید. سپس الکل موجود در مخلوط را به وسیله تقطیر ساده جدا کنید و ماده باقیمانده در بالن را در cc 75 آب مقطر گرم حل کنید. دقت کنید که حتما الکل موجود در بالن از مخلوط خارج شود سپس آزمایش زیر را انجام دهید.

الف) مقدار 25 میلی لیتر محلول به دست آمده را به 25 میلی لیتر آب نمک اشباع به آهستگی اضافه کنید مخلوط را صاف کرده و ماده جامد که صابون میباشد روی کاغذ صافی میماند. آنرا با آب نمک اشباع بشوئید و صابون را در روی یک ظرف شیشه ای پهن کنید.

ب) مقدار 10 میلی لیتر آب شهر را با 10 میلی لیتر محلول صابون مخلوط کرده تکان دهید و نتیجه را گزارش کنید.

+ نوشته شده در چهارشنبه 2 آبان1386ساعت 14:9 توسط علیرضا ابراهیمی |

منابع شیمی

The Catalyst

سايتي است كــه به معلمان شيمي دبيرستان اجازه مي دهد تا به مجموعــه اي از منابع جالب شيمي
دست يابند .ه

Chem 4 Kids

مجموعه اطلاعاتي است در مورد مفاهيم بنيادي شيمي براي دانش آموزان و سايرين .ه

The Chem Tutor

درس هاي كمك آموزشي مربوط به شيمي پـايه براي دانش آموزان دبيرستان در اين سـايت قـــرار دارد .ه

The Chem Team

يك بخش كمك آموزشي عالي براي شيمي دبيرستان است كه مباني نظري , نمونه مسايل حل شده
و پرسش هاي اضافي براي تمرين بيشتر را شامل مي شود .ه

Chemistry For Students

شيمي و كشور نيوزيلند . يك لينك مناسب براي دانش آموزان و معلمان .ه

The Chem Com

شيمي در جامعـه ـ مركز منابع معلمان ـ اين سايت به عنـوان محلي جهت گردهمايي معلمان و اعضـاي
انجمنهاي شيمي و تبادل اطلاعات با سايرين به شمار مي آيد .ه

The Chemmy Bear

يك لينك خوب به عنوان منبع شيمي دبيرستاني .ه

Periodic Table

يك جدول تناوبي زيبا و رنگي شامل مجموعه اطلاعات وسيع و گسترده در مورد هر عنصر .ه

The Chem Web

جامعه جهاني شيمي بر روي اينترنت به همراه مقاله هاي منتشر نشده ، مجله هاي معتبر شـيمي و
مطالب جالب و خواندني ديگر .ه

Environmental Chemistry

فراهم كننده منابع آموزشي مربوط به شيمي ، محيط زيست و مواد خطرزا است همراه با جدول تناوبي
عناصر ، مقالات و بسياري چيزهاي ديگر .ه

Web Elements
يك جدول تناوبي روي وب است و اطلاعات مفيد زيادي افزون بر ويژگي هاي سرگرم كننده دارد . ه
Chem Dex
يك راهنماي بسيار عظيم بين المللي روي اينترنت است كه توسـط دانشـگاه شفـيلد انگلستان طراحي شده و شامل بيش از4400 پيوند به ساير سايت هاي اينترنتي در تمام زمينه هاي شيمي است . ه
Chem Info
منابع اطلاعاتي شيمي در دانشگاه اينديانا است و دستيابي به منابع اطلاعاتي شيمي را روي اينترنت فراهم مي كند و مي تواند براي معلمان و دانش آموزان بسيار مفيد باشد . ه
The Visual Elements Periodic Table
يك جدول تناوبي بسيار جذاب روي اينترنت است . ه

مـجــامـع شـيــمـي

ACS - American Chemical Society
شامل انجمن حرفه اي شيميدانها است به همراه انواع فعاليت هاي آموزشي .ه
Chem Soc
خانه مجامع بين المللي شيمي به صورت يك شبكه الكترونيكي است.ه اين سايت طرح هاي جالب و سرويس هاي مفيدي بـــراي جامـعه شيمي فــراهم مي كنـد . به تازگي حدود 30 مجمع بين المللي شيمي سطوح متنوعي از اطلاعات را روي اين سايت تدارك ديده اند .ه
NSTA - National Science Teacher Association
انجمن حرفه اي معلمان ، بازرســان ، دانشمندان و ... است ، كه روي آموزش علـوم در دوره دبيرستان متمركز مي شود .ه
ASE - Association for Science Education
اين انجمن براي معلمان ، مشـاوران ، تكنيسين ها ، صاحبـان صنايع و ساير افرادي است كه در آموزش علوم مشاركت دارند .ه
IUPAC - International Union of Pure and Applied Chemistry
سازماني است كه بر ارتباط جهاني در زمينه علـوم شيميايي تاكيد مي كند و به عنـوان قدرتي جهاني در موضـوعاتي چون نامگذاري شيميايي ، اصطلاح شناسي ، روش هاي استاندارد بـراي اندازه گيري و وزن اتمي شناخته مي شود .ه
RSC - The Royal Society of Chemistry
يك انجمن علمي براي علوم شيميايي است و يك هيئت حرفــه اي براي دانشمندان شيمي انگلستان به شمار مي رود .ه

شيمي آزمايشگاهي

Hazardous Chemical DateBase
اين سايت يك بانك اطلاعاتي قابل جست و جو بـــراي بيش از 1300 ماده شيميايي خطر زا است كه نام ها ، فرمول ها ، داده هاي فيزيكي ، شماره هاي ثبت و چيزهاي ديگر را شامل مي شود .ه
EPA - Envirofacts - EMCI
اين سايت شامل مراجع شيمي سازمان حفاظت محيط زيست آمريكاست .ه

Creative Chemistry
چه شما يك معلم شيمي باشيد و يا تنها به علم شيمي علاقمند باشيد اين سايت چيزهاي جالبي براي شما دارد . ه

Smile
اين سايت مجموعه اي است از تقريبا 200 درس مفهومي شيمي و بيشتر طـرح درس ها به صــورت رايگان قابل دسترسي است . ه

MSDS
جايي است كه شما مي توانيد نكات ايمني مربوط به مواد شيميايي را در آن بيابيد . ه

مجلـه هـاي اينترنتي

JCE Online
مجله آموزش شيمي ، جزو اولين مجله هاي آموزش شيمي است و هدف آن كمك به معلمان شيمي است تا با پـيشرفت هاي پـژوهشي نوين آشنا شــوند و در ايده هاي جديد در زمينـــه روش شناسي تدريس و سازماندهي درس ها شريك گردند .ه
New Scientist
مقالات تازه در زمينه علوم و فناوري با تعداد زيادي لينك به ساير سايت هاي علمي .ه
Nature
يك مجــله هفتگي بين المللي علمي است كه در جهان بسيار مشهور بوده و حــوزه هاي پـژوهشي بسياري را شامل مي شود .ه
Discover
مقالات علمي تازه و بسيار خـواندني از ويژگي هاي نسـخه اينترنتي اين مجله است كه شامل پـيوند هايي به ساير سايت هاي علمي و آرشيو شماره هاي قبل همين مجله مي باشد .ه

The Nobel Prize
اين سايت ، اطلاعاتي درباره جايزه نوبل شيمي به كاربران مي دهد .ه
Chemists
اين سايت ، زندگينامه دانشمندان مشهور را شامل مي شود .ه

Classic Chemistry
هدف اصلي اين سايت جمع آوري متون كلاسيك در شيمي است

+ نوشته شده در چهارشنبه 2 آبان1386ساعت 14:5 توسط علیرضا ابراهیمی |

پنجمين شكل از كربن ساخته شد

پنجمين شكل از كربن ساخته شد

منبع:nature

بعد ازالماس ، گرافيت، باكي بال هاونانوتيوب هااينك محققان بوجود آوردند يك شكل تازه اي از كربن جامد اسفنجي بينهايت سبك كه بطور غير معمول جذب مي شود بوسيله مغناطيس ها بنام نانو فوم0 اين فوم در آينده مي تواند كمك كند به درمان سرطان و تومور.

اين ساختار جديد زماني كه فيزيكدانها در دانشگاهي دراستراليا شكستند و ريز كردند يك كربن خيلي بزرگ به كمك ليزر بوجود آمد هنگامي كه دماي اين كربن به حدود 10000 درجه سانتيگراد مي رسيد آن شكل مي گرفت بصورت يك بافت متقاطعي از تيوب هاي كربن كه محققان اين جامد را نانو فوم ناميده اند.

John Giapintzakis استفاده كرد از يك ميكروسكوپ الكتروني براي مطالعه ساختمان نانوفوم.او مي گويد اين كشف پنجمين شكل از كربن شناخته شده بعد از گرافيت و الماس ودو نمونه اخيرا كشف شده (كره هاي توخالي كه معروف به باكي مينستر فلورنس يا باكي بالها ونانوتيوبها هستند)است.

Giapintzakis كسيكه بررسي كرده اين ساختمان را در 22 مارس درannual در جلسه انجمن فيزيك آمريكا در مونترال مي گويد اين فوم جذب مي شود به آهن ربا بطور جالبي ، با توجه به اينكه كربن غير مغناطيسي است.مطالعات در آزمايشگاه او نشان مي دهد اين اثر محو مي شود پس از چند ساعتي در دماي معمولي، اما اين كافي است براي نانوفوم جهت كشف كاربردهاي جديد.

آن مي تواند مورد استفاده قرار بگيرد براي بهبود تصوير گردش خون ،همچنين مي تواند ارائه دهد يك تصوير مفصلي از بدن .بوسيله اين عمل وبا توجه به اين واقعيت كه انواع مختلفي از بافتها به محيط هاي مغناطيسي در روشهاي متفاوت واكنش نشان مي دهند.Giapintzakis مي گويد اگر اين نانوفوم تزريق مي شد به رگهاي گردش خون آن مي توانست بسيار برجسته كند فضايي كه خون در آن جريان دارد.

David Tomanek از دانشگاه ميشيگان كسي كه با اين فوم كار كرده است ،مي گويد آن مي تواند كمك كند به معالجه تومورها. او اشاره مي كند كه اين ساختمان جديد براي انتقال حرارت خيلي بد است . Tomanek بيان مي كند كه اين فوم مي تواند تزريق شود به تومورها و سپس اين تومورها در معرض اشعه فروسرخ قرار مي گيرد . اين فوم جذب مي كند اين اشعه را وگرم مي شود وسپس اين تومور از بين مي رود بدون اين كه بافتهاي اطراف گرم شوند وصدمه ببينند

+ نوشته شده در چهارشنبه 2 آبان1386ساعت 14:3 توسط علیرضا ابراهیمی |