دانشگاه شیراز

دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز

پایان نامه‌ی کارشناسی ارشد در رشته‌ی مهندسی شیمی

تجزیه‌ی الکتروشیمیایی فرمالدئید

استاد راهنما

دکتر نصیر مهران بد

شهریور 1391

چکیده

تجزیه‌ی الکتروشیمیایی فرمالدئید

فرمالدئید یکی از مواد شیمیایی آلی است که کاربرد بسیار گسترده‌ای بعنوان ماده خام در بسیاری از صنایع دارد. پساب‌های خروجی صنایعی که حاوی غلظت‌های بالای فرمالدئید می‌باشند به‌دلیل خطرات احتمالی سرطان‌زایی و جهش‌زایی آن باید قبل از ورود به محیط زیست تصفیه گردند. هدف از این مطالعه تاثیر عوامل موثر در جداسازی فرمالدئید به روش اکسیداسیون الکتروشیمیایی می‌باشد. در این مطالعه با استفاده از طراحی آزمایش به روش تاگوچی با توجه به 4 عامل اصلی تاثیر‌گذار آزمایش‌هایی طراحی و انجام گردید که با توجه به نتایج آزمایش‌ها مشاهده گردید که زمان دارای بیشترین و الکترولیت دارای کمترین اثر در جداسازی فرمالدئید را دارا می‌باشند. اثر الکترولیت بر انرژی مصرفی نیز بررسی و مشاهده گردید که هیدروکلریدریک دارای کمترین انرژی مصرفی در محلول جهت جداسازی فرمالدئید می‌باشد. همچنین حالت بهینه جهت حذف فرمالدئید در 3pH= ، آمپراژ 4/0، الکترولیت هیدروکسید سدیم (NaOH) و در زمان 2 ساعت بدست می‌آید که در آن جداسازی 30درصد فرمالدئید حاصل گردید.

کلمات کلیدی : روش تاگوچی، جداسازی فرمالدئید، اکسایش الکتروشیمیایی

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                      صفحه

فصل اول: مقدمه

1-1- فرمالدئید و کاربردهای آن……………………………………………………………………………………………. 3

1-1-1- کاربردهای فرمالدئید…………………………………………………………………………………………… 3

1-2- سرچشمه‌های آزاد سازی فرمالدئید در محیط زیست ……………………………………………… 4

1-3- فرآیندهای تولید فرمالدئید………………………………………………………………………………………….. 5

1-4- اثرات بهداشتی فرمالدئید ……………………………………………………………………………………………. 6

1-5- خواص فیزیکی و شیمیایی، روش‌های آنالیتیک……………………………………………………….. 7

1-5-1- خواص فیزیکی و شیمیایی فرمالدئید………………………………………………………………. 7

1-5-2- روش‌های آنالیتیکال ………………………………………………………………………………………….. 8

1-6- روش‌های تصفیه فرمالدئید…………………………………………………………………………………………… 9

1-6-1- روش شیمیایی……………………………………………………………………………………………………. 9

1-6-1-1- واکنش با آب آهک………………………………………………………………………………….. 9

1-6-1-2- واکنش با آمونیاک …………………………………………………………………………………… 9

1-6-1-3- واکنش با پتاس ……………………………………………………………………………………… 10

1-6-1-4- واکنش با آب اکسیژنه H₂O₂………………………………………………………………… 10

1-6-1-5- واکنش با سدیم سیانید NaCN……………………………………………………………. 10

1-6-1-6- واکنش جذب سطحی بر روی سطح کربن فعال ………………………………… 10

1-6-2- روش بیولوژیکی ……………………………………………………………………………………………….. 11

1-6-2-1- اصول و قوانین اکسیداسیون بیولوژیکی ……………………………………………………. 11

1-6-2-2-انواع تصفیه بیولوژیکی …………………………………………………………………………………. 11

1-6-2-2-1- تصفیه هوازی …………………………………………………………………………………….. 12

1-6-2-2-2- تصفیه بی‌هوازی…………………………………………………………………………………. 12

عنوان                                                                                                                      صفحه

فصل دوم: مروری بر پژوهش‌های پیشین…………………………………………………………………………… 14

فصل سوم: طراحی آزمایشات به‌روش تاگوچی

3-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………… 23

3-2- تعاریف مفاهیم اولیه……………………………………………………………………………………………………. 25

3-2-1- پاسخ…………………………………………………………………………………………………………………… 25

3-2-1-1- پاسخ‌هایی از نوع بزرگ‌تر (بیشتر) – بهتر……………………………………………. 25

3-2-1-2- پاسخ‌هایی از نوع کمتر – بهتر……………………………………………………………… 25

3-2-1-3- پاسخ‌هایی از نوع نزدیک‌تر – بهتر ………………………………………………………. 25

3-2-2- فاکتور…………………………………………………………………………………………………………………. 25

3-2-2-1- فاکتورهای کمی و کیفی……………………………………………………………………….. 25

3-2-2-2- فاکتورهای کنترلی و اغتشاشگر…………………………………………………………….. 26

3-2-3- سطح………………………………………………………………………………………………………………….. 26

3-2-4- اثر اصلی…………………………………………………………………………………………………………….. 26

3-2-5- اثرات متقابل………………………………………………………………………………………………………. 26

3-3- انواع روش‌های طراحی آزمایش…………………………………………………………………………………. 27

3-3-1- روش تک‌عاملی…………………………………………………………………………………………………. 27

3-3-2- روش چند عاملی………………………………………………………………………………………………. 28

3-3-3- روش فاکتوریل………………………………………………………………………………………………….. 28

3-3-4- روش رویه پاسخ………………………………………………………………………………………………… 29

3-3-5- روش تاگوچی……………………………………………………………………………………………………. 30

3-4- فرایند طراحی آزمایش‌ها……………………………………………………………………………………………. 31

3-4-1- فاز برنامه‌ریزی و مفاهیم مهم در آن……………………………………………………………….. 31

3-4-1-1- مشخص کردن تعداد اثرات متقابل………………………………………………………… 32

3-4-1-2- انتخاب آرایه متعامد متناسب………………………………………………………………… 32

3-4-1-3- درجه آزادی فاکتور………………………………………………………………………………… 32

3-4-1-4- درجه آزادی اثرات متقابل……………………………………………………………………… 32

3-4-1-5- درجه آزادی کل آزمایش……………………………………………………………………….. 32

3-4-1-6- ویژگی‌های آرایه‌های متعامد………………………………………………………………….. 32

عنوان                                                                                                                      صفحه

3-4-1-7- مشخص کردن ستون اثرات متقابل…………………………………………………………….. 35

3-4-1-7-1- استفاده ازجداول مثلثی……………………………………………………………….. 35

3-4-1-7-2- استفاده از گراف‌های خطی…………………………………………………………. 35

3-4-2- فاز اجرایی………………………………………………………………………………………………………….. 35

3-4-3- فاز تجزیه و تحلیل…………………………………………………………………………………………….. 35

فصل چهارم:ابزار، مواد و روش‌ها

4-1- ابزار……………………………………………………………………………………………………………………………….. 37

4-2- مواد………………………………………………………………………………………………………………………………. 37

4-3- روش‌ها…………………………………………………………………………………………………………………………. 38

فصل پنجم:نتایج و تجزیه و تحلیل

5-1- فاز تجزیه و تحلیل………………………………………………………………………………………………………. 44

5-1-1- تجریه و تحلیل مقدماتی…………………………………………………………………………………… 44

5-1-1-1- محاسبه اثر اصلی فاکتورها…………………………………………………………………….. 44

5-1-1-2- تخمین جواب درشرایط بهینه………………………………………………………………. 45

5-1-1-3- بررسی شاخص دقت………………………………………………………………………………. 46

5-1-2- آنالیز واریانس (ANOVA)………………………………………………………………………………. 46

5-1-2-1- تعریف مفاهیم مهم در آنالیز واریانس…………………………………………………… 47

5-1-2-2- روش آنالیز استاندارد……………………………………………………………………………… 49

5-1-2-3- روش آنالیز  …………………………………………………………………………………………. 49

5-1-2-3-1- کاربرد نسبت   …………………………………………………………………………… 49

5-1-3- انواع مختلف تابع زیان………………………………………………………………………………………. 50

5-1-3-1- مشخصه نوع هرچه به ‌مقدار اسمی نزدیک‌تر، بهتر…………………………….. 50

5-1-3-2- مشخصه نوع هر چه کوچک‌تر، بهتر……………………………………………………… 50

5-1-3-3- مشخصه نوع هرچه بزرگ‌تر، بهتر…………………………………………………………. 50

عنوان                                                                                                                      صفحه

فصل ششم: جمع‌بندی و پیشنهادات

6-1- جمع‌بندی…………………………………………………………………………………………………………………….. 58

6-2- پیشنهادات ………………………………………………………………………………………………………………….. 59

فهرست منابع و مأخذ……………………………………………………………………………………………………………… 60

 برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.