پدیده های انتقال و نانوفناوری

درباره آزمایشگاه

معرفی آزمایشگاه

نام آزمایشگاه معرف اهمیت و موضوعیت آزمایشگاه است. در سال ۱۳۸۴، هنگامی که موضوع فناوری نانو در دانشکده فنی بطور جدی مطرح گردید، ارتباط بین این فناوری با مهندسی شیمی، شفاف تر و زمینه های پیرامونی آن نظیر سنتز نانو ذرات با فرایندهای مختلف، تهیه و کاربرد نانوسیالات در مبدلها و سایر سیستم ها و … توجه محققین را به خود جلب نمود؛ لذا ضرورت ایجاد پیوندی بین دو مقوله مهم پدیده های انتقال و علوم و فناوری نانو عینیت یافت. در همین راستا طرح ایجاد و راه اندازی آزمایشگاه پدیده های انتقال و فناوری نانو تدوین و پس از طی مراحل قانونی و اداری، این آزمایشگاه تأسیس گردید. در حال حاضر، پروژه ها و تحقیقات متعددی در آزمایشگاه مذکور در دست اجرا می باشد و بالغ بر دهها دانشجوی دوره کارشناسی ارشد و دکتری در آن مشغول به امر تحقیق و پژوهش می باشند.

معرفی تجهیزات

1- همگن ساز اولتراسونیک پروبی

این دستگاه مدل HD3200 ساخت شرکت BANDELIN SONOPULS می باشد. مشخصات دستگاه در جدول زیر آمده است.

از این دستگاه معمولاً برای پایدارسازی نانوذرات در سیال پایه استفاده می شود. همچنین از این دستگاه در موارد زیر نیز استفاده می شود.

۱) امولسیون کردن مایعاتی که به سختی قابل اختلاط هستند. مثل آب و روغن

۲) تسریع واکنشهای شیمیایی

۳) آماده سازی نمونه برای تعیین اندازه دانه

۴) تولید حجم زیادی از امولسیون های پایدار

مقدار	ویژگی
حداکثر ۱۰۰۰ میلی لیتر	حجم
حداکثر ۲۰۰ وات	توان موثر خروجی
چرخه های روشن: ۶۰۰-۰٫۲/۰٫۱ ثانیه	نوسان
چرخه های خاموش: ۶۰۰-۰٫۳/۰٫۲ ثانیه	نوسان

2- حمام اولتراسونیک

این دستگاه مدل ۵۵۱۰ ساخت شرکت BRANSON می باشد. مشخصات دستگاه در جدول زیر آمده است.

ویژگی	اندازه
حداکثر توان ورودی	۱۸۵ وات
محدوده ی دمایی عملکرد دستگاه	۱-۶۹ درجه سانتی گراد
فرکانس دستگاه	۴۰ کیلو هرتز
دقت دمای خوانده شده	۴± درجه سانتی گراد
بازه زمانی عملکرد دستگاه	۱-۹۹ دقیقه

یکی از کاربردهای این دستگاه، استفاده از ضربه ناشی از کاویتاسون ایجاد شده، در فرآیند شسشتشوی اولتراسونیک است. علاوه بر این از آن برای پایدارسازی نانوذرات در سیال پایه نیز استفاده می شود

3- مبدل حرارتی پوسته-لوله (shell and Tube)

این دستگاه که توسط گروه نانوسیال آزمایشگاه پدیده های انتقال و فناوری نانو، طراحی و ساخته شده است شامل یک سیستم بسته بوده و از قسمتهای مختلفی برای اندازه گیری دما و دبی تشکیل شده است. تمامی بخشها به وسیله سیستم PLC کنترل میشود و نتایج و نمودارهای مربوطه بر روی کامپیوتر ثبت میگردد. به منظور جلوگیری از اتلاف حرارت، پوسته به صورت کامل عایق بندی شده است. برای اندازه گیری دمای سیال از ترموکوپل نوع PT100 با دقت ۰٫۱ درجه سانتیگراد استفاده شده است. همچنین برای انتقال جریان سیال، یک پمپ آبی دور متغیر بکار برده شده است. برای به دست آوردن دبی های متفاوت، دورموتور پمپ با استفاده از سیستم PLC تغییر داده می شود

4- دستگاه تعیین متوسط اندازه حفرات غشایی توخالی (Hollow Fiber Membrane)

بسیاری از خواص غشاهای توخالی نظیر فشار ورود مایع به داخل غشا و میزان انتقال جرم از درون آن رابطه مستقیمی با اندازه حفرات غشا دارد. روش های مختلفی برای تعیین اندازه حفرات غشا و توزیع آنها پیشنهاد شده است. از جمله این روش ها می توان به Solute Rejection، استفاده از AFM و روش عبور گاز (Gas Permeation) اشاره کرد. این دستگاه بر پایه روش عبور گاز (به خاطر سادگی و دقت مناسب) توسط گروه غشا آزمایشگاه پدیده های انتقال و فناوری نانو طراحی و ساخته شده است. در این دستگاه، ماژول با استفاده از چند غشا توخالی بدین ترتیب ساخته می شود که یک طرف غشاها در داخل یک محفظه کوچک فلزی با چسب اپوکسی بسته می شود. طرف دیگر غشاها نیز در داخل یک لوله از جنس فولاد ضد زنگ با چسب اپوکسی ثابت شده با استفاده از یک چاقوی تیز چسب روی غشا بریده می شود به طوری که دهانه ورودی غشاها باز باشد. سپس ماژول ساخته شده در داخل پوسته که دارای مجرای عبوری گاز می باشد قرار داده می شود. گاز مورد استفاده در آزمایش با فشار ثابت وارد پوسته شده پس از عبور از غشا از طرف باز غشا خارج می گردد. فشار گاز تغییر داده شده و دبی گاز خروجی از غشا توسط دبی سنج حباب صابونی اندازه گیری می شود. سپس با استفاده از روابط مربوطه اندازه حفرات تعیین می گردد.

5- دستگاه جذب گاز توسط مایع در تماس دهنده غشایی

در این دستگاه میزان جذب گاز توسط مایع در حالیکه آب در قسمت داخلی الیاف و گاز در پوسته جریان دارد اندازه گیری می شود. غشاهای ساخته شده در یک ماژول تماس دهنده مونتاژ شده سپس میزان جذب گاز توسط مایع در این تماس دهنده اندازه گیری می شود. مایع توسط پمپ دیافراگمی از مخزن به سمت تماس دهنده پمپ شده و توسط شیر تعبیه شده در خروجی تماس دهنده دبی آن تنظیم می شود. در این سیستم گاز تحت فشار و دبی مشخص وارد پوسته تماس دهنده می گردد و همچنین آب مقطر تحت فشار مورد نظر وارد الیاف می شود. دبی آب مقطر طوری تنظیم می گردد که سرعت خطی آب مقطر در داخل الیاف برابر میزان مورد نظر باشد. پس از پایدار شدن وضعیت تماس دهنده, نمونه ای از آب خروجی گرفته شده, توسط محلول NaOH و شناساگر فنل فتالئین تیتر می شود، تا میزان جذب گاز در آب مشخص شود.

6- دستگاه اندازه گیری شار عبوری از غشا

$Description: F:\Dr.shariati\works\AZMAYESHGAH\photoe\18092011974.JPG$

این دستگاه توسط گروه غشا آزمایشگاه پدیده های انتقال و فناوری نانو به منظور اندازه گیری شار عبوری از غشا طراحی و ساخته شده است. این دستگاه شامل پمپ پیستونی فشار قوی، شلنگ های فشار قوی، سل قرار گیری غشا و مخزن خوراک می باشد. غشا در سل به وسیله یک واشر آب بندی می شود. پس از روشن شدن پمپ جریان خوراک برقرار شده تا با فشار مورد نظر به داخل سل پمپ شود. یک ظرف مدرج در زیر غشا قرار دارد. پس از پایا شدن سیستم میزان آب خروجی از سیستم در واحد زمان اندازه گیری می شود. با داشتن سطح مقطع غشا، شار آن محاسبه می شود.