:

در فصل اول به تاریخچه شیف باز ها، روش تهیه لیگاند های شیف باز،کاربردهای آن ها و مطالعاتی که در رابطه با کمپلکس های شیف بازها با یون های فلزی نیکل،مس،کبالت وروی انجام گرفته، اشاره می شود.

1-1- تاریخچه شیف بازها

در سال 1840، یورگنسن، ورنر و اتلینگ، محصول بلوری سبز تیره ای را از واکنش مس استات (II)، سالسیل آلدئید و آمین جدا کردند. این ماده بیس (سالسیل آلدیمینو) مس (II) بود. پس از این کار در سال 1869، هوگو شیف توانست با تغییر گروه های R و استفاده از مشتقات آریل، روش تهیه طبقه بندی شده ای برای سنتز این مولکول ها و کمپلکس های آن ها ارائه دهد. این تحول بزرگ باعث شد تا نام شیف باز به این ترکیبات شیمیایی داده شود. به طوری که اولین شیف باز سنتزی را به هوگوشیف[1] درسال 1869 نسبت داده اند. [1992،Amany]

2-1- روش تهیه لیگاند های شیف باز

لیگاند های شیف باز از تراکم آمین های نوع اول با ترکیبات کربونیل دار حاصل می شوند. گروه عاملی مشخصه شیف بازها  که آزومتین یا ایمین نامیده می شود و دارای پیوند دوگانه کربن نیتروژن  (R2C=NR  ) است. از نظر ساختاری ایمین هایی هستندکه محصول تراکمی واکنش آلدئید ها،کتون ها یا β کتون ها با آمین های نوع اول و

خرید اینترنتی فایل کامل :

 

 مشتقات آن ها هستند.

ایمین های حاصله از طریق جفت الکترون های غیر پیوندی نیتروژن خود، با فلزات واسطه اتصال دارند. مشابه آلدئید ها، کتون ها نیز قادر به تشکیل لیگاند های شیف باز می باشند اگر چه لیگاند های سنتزی با کتون ها، مانند آلدئیدها متداول نیستند. Yang , 2012))

کمپلکس های فلزی حاصل از لیگاندهای شیف باز کایرال، فضاگزینی خوبی در تبادل های آلی نشان می دهند از این رو سنتز کمپلکس های کایرال، بخش مهمی از تحقیقات جدید در زمینه شیمی کئوردیناسیون را به خود اختصاص داده است. Jesmin, 2010) )

3-1- طبقه بندی لیگاند های شیف باز

همچنین لیگاندهای شیف باز از لحاظ تقارن به دو دسته متقارن و نا متقارن، تقسیم بندی می شوند. شیف باز متقارن از تراکم دی آمین با دو ترکیب کربونیل یکسان و شیف باز نا متقارن از تراکم دی آمین با دو ترکیب کربونیل مختلف به دست می آید.  (Katarzyna brodowska, 2014)

4-1- اهمیت و کاربردهای مهم کمپلکس های سنتز شده با لیگاند های شیف باز

 بنزیلی، اکسایش سولفیدها به سولفوکسید  و… دارند. همچنین گزارش­ هایی در مورد استخراج و اندازه ­گیری یون های فلزات سنگین موجود در نمونه های حقیقی توسط لیگاند­ های باز شیف ارائه شده  است. (, 2014 Katarzyna brodowska)

در مقالات کاربردهای زیادی از شیف بازها در بیولوژی گزارش شده که از جمله آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد.

1- خواص مغناطیسی

2- خواص کاتالیزگری

3- خواص دارویی

4- خواص فلوئورسانی

5- خواص نوری غیر خطی

6-فعالیت آنزیمی

1-4-1- خواص مغناطیسی کمپلکس های شیف باز

اخیرا کمپلکس های منگنز (III)به خاطر نقش مهمی که در زمینه مغناطیس مولکولی دارند، بسیار مورد توجه واقع شده اند.کمپلکس های شیف باز دو هسته ای منگنز(III) به دلیل حضور مراکز پارا مغناطیسی در ساختارشان، در زمینه مغناطیس مولکولی از اهمیت ویژه ای برخور دارند کمپلکس های دوهسته ای نیکل (II) با لیگاند شش دندانه زیر خاصیت فرومغناطیسی دارند.) Soma Deoghoria , 2003  )

2- Hugo Schiff

1-1- تاریخچه پیدایش زئولیت

2-1- سنتز غربال ­های مولکولی به روش هیدروترمال معمول (CH)

3-1- سنتز غربال ­های مولکولی توسط ریزموج (MW)

امواج در ناحیۀ ریزموج برای تسریع سنتز در واکنش­های آلی استفاده می­شوند. این امواج می­توانند بدون هیچ مشکلی گرما را از طریق دیوارۀ ظرف انتقال دهند و مخلوط واکنش را به سرعت و به­ طور یکنواخت گرم کنند، به نحوی که سرعت گرمـادهی 2-1 درجۀ سانتیـگراد بر ثانیه برای 100 گـرم نـمونه به ­وجود آورد. اثر گرمادهی تابش ریزموج از طریق فرایند فقدان دی­الکتریک[1](ε)  ظاهر می­گردد [29-27]. مایعات و جامدات با هدایت بالا نظیر سوسپانسیون و مایعات قطبی فقدان دی­الکتریک بالایی نشان می­دهند، در حالی­که هیدروکربن­ها و حلال­های با قطبیت پائین اثرات گرمایی کمی را نشان می­ دهند [30].

سنتز غربال­های مولکولی با ریزموج در مقایسه با هیدروترمال معمول دارای مزیت زمان واکنش کم و تبلور یکنواخت می­باشد. گرمادهی سریع و ایجاد نقاط داغ باعث کاهش قابل توجهی در زمان سنتز می­ شود و هسته­زایی تحت گرمادهی ریزموج تقریباً ده مرتبه سریعتر می­باشد [31]. حل شدن سریع ژل سنتزی زئولیت باعث کاهش زمان تبلور در طی گرمادهی ریزموج می­ شود و انرژی ریزموج می ­تواند بدون تغییرات دمایی توسط حلال جذب گردد و باعث یکنواختی و سرعت گرمادهی شود. اولین آلومینوفسفات سنتزی توسط گرمادهی ریزموج توسط گیموس[2] با نام CoAPO-5 تهیه گردید [32]. امکان سنتز آلومینوفسفات­ها با وارد کردن رنگ­های ناپایدار در هیدروترمال مثل آبی- 159 و کومارین- 40[3] بدون تخریب رنگ توسط گرمادهی ریزموج امکان­ پذیر می­ شود که این امر به­­خاطر کاهش زمان تبلور با ریزموج می­باشد [33]. 

[1] Dielectric Loss

[2] Gimus

[3] Coumarin-40

[4] Solvothermal

[5] Ionothermal

[6] Li

[1] Autogenous

خرید اینترنتی فایل کامل :

 

 

[2] Structure Directing Agents

[1] Stilbite

[2] Cronstedt

[3] Zeo

[4] Lithos

[5] Deville

[6] Levynite

[7] Barrer

[8] Carbide

[9] Faujasite

[10] Mobil

[11] Open-framework

[12] Molecular sieves

[13] Wilson

[14] Boronsted

[15] Silicoaluminophosphate

[16] Metalloaluminophosphates

[17] Silicomtalloaluminophosphates

[18] Harvay

[19] Stucky

[20] Guillou  

[21] Template

[22] Versailles Santa Barbara-1

شیمی­فیزیک[1] دانشی از علم شیمی است که به بررسی ماهیت شیمیایی سیستم های شیمیایی، از نظر اصول و قوانین نظری فیزیکی می ­پردازد. در واقع شیمی فیزیک رابطه میان دو علم شیمی و فیزیک را برقرار می­ کند و به دانش فیزیک بسیار نزدیک است. رشته­ هایی مانند نانو شیمی، شیمی سطح، شیمی کوانتوم، طیف سنجی مولکولی، ترمودینامیک، شیمی هسته­ای همه بیانگر ارتباط شیمی فیزیک به دانش فیزیک است ]1[.

2-1- نانو چیست؟

قرن بیست و یکم قرن فناوری نانو، پدیده ای بزرگ است که در تمامی گرایش­های علمی راه یافته است. فناوری نانو از کلمه یونانی به معنی “کوتوله” سرچشمه گرفته است. نانو فقط یک مقیاس است، یک میلیاردم یک متر و یا حدود یک صد هزارم ضخامت تار موی انسان است.

در بعد نانو خصوصیات فیزیکی و شیمیایی اتم ها، مولکول ها با خصوصیات توده ماده فرق دارد و همین مشخصات باعث پیدایش دستاوردهای جدیدی در علوم پزشکی و مهندسی شده است ]2[.

3-1- تاریخچه فناوری نانو

 در سال 1981 اریک درکسلر³ اولین مقاله خود را در مورد نانو تکنولوژی مولکولی ارائه داد ]3و4[.

4-1- کربن

5-1- انواع گونه های کربن

خرید اینترنتی فایل کامل :

 

 

1-5-1- گرافیت

2-5-1- الماس

در ساختار بلوری الماس، چهاروجهی­ها با همدیگر یک شبکه سه بعدی از حلقه­های کربن شش ضلعی تشکیل می­ دهند که این شبکه پایدار از پیوند کووالانسی و حلقه شش ضلعی دلیل سخت شدن الماس است. هر اتم کربن در الماس با چهار اتم کربن دیگر پیوند کوالانسی با هیبرید sp³ دارد ]9[.

3-5-1- فولرن

4-5-1- گرافن

گرافن یک تک لایه دو بعدی از گرافیت است که اتم­های کربن در یک پیکربندی شش ضلعی هستند و هیبریداسیون  sp²دارند. شکل 1-5 ساختار اتمی گرافن است که در آن اتم‏های کربن با نقاط سیاه و پیوندها با نقطه چین نمایش داده شده ‏اند. گرافن دارای خواص الکتریکی و حرارتی و فیزیکی فوق العاده می­باشد. گرافن را می­توان توسط لایه برداری مکانیکی از گرافیت تولید کرد. یکی از کاربردهای آن شامل جایگزین کردن سیلیکون در دستگاه­های الکترونیکی با عملکرد بالا است ]12[.

6-1- نانولوله های کربنی

¹Richard Feynman

²NorioTaniguchi

³Eric Drexler

[1]Physical Chemistry

:

یکی از مهمترین عوامل در کاهش اثرات منفی زیست محیطی آب تولیدی مدیریت صحیح آن می باشد، بگونه ای که برخی مواقع هزینه های مورد نیاز در حذف آلودگیهای یک پسماند و یا کنترل انتشار آلودگی آن با اعمال مدیریتی صحیح و ابتکاری به میزان چشمگیری کاهش پیدا خواهد کرد.

با توجه به توسعه روز افزون صنعت نفت و گاز در کشور ما و اینکه به طور معمول با گذشت زمان و به دلایل مختلف، تولید آب همراه نفت و گاز روز به روز افزایش می یابد، در نظر گرفتن تمهیدات لازم جهت کاهش این صدمات و پیشگیری از آن ضروری به نظر می رسد.

با توجه به این ضرورت و اینکه بحث محیط زیست در طی سالهای اخیر جایگاه خوبی را در شرکت های نفتی پیدا کرده است، این پژوهش به بررسی مسائل مختلف آب تولیدی، روش های تصفیه آب تولیدی و انتخاب روش مناسب جهت تصفیه آب همراه در سکوهای تولید نفت و گاز در دریا پرداخته است. شایان ذکر است این پایان نامه تحت حمایت شرکت نفت فلات قاره ایران و با همکاری واحد پژوهش و توسعه این شرکت انجام شده است.

فصل اول: کلیات

1-1- آب تولیدی همراه نفت (PW)

طبق منابع موجود می‌توان گفت حدود سال 1938 بود كه وجود شكاف‌ها و حفره‌هایی در مخازن هیدروكربوری كه شامل آب هستند، شناخته شد. Fettke اولین كسی بود كه وجود آب را در مخازن تولید كنندة نفت گزارش داد. اما وی گمان می‌كرد كه این آب ممكن است در حین عملیات حفاری وارد حفره‌های مخزن شده باشد.

در بیشتر سازندهای حاوی نفت اینگونه گمان می‌رود كه سنگ مخزن قبل از اینكه توسط نفت اشغال شود، كاملاً به وسیله آب اشباع شده بوده است. هیدروكربن‌های با دانسیته كمتر به سمت موقعیت‌های تعادل دینامیكی و هیدرواستاتیكی مهاجرت می‌كنند،‌ و سپس آب را از قسمت اعظم سنگ مخزن جابجا می‌كنند و جای آنرا می‌گیرند. البته نفت تمام آب را جابجا نخواهد كرد بنابراین سنگ مخزن به طور معمول شامل هیدروكربن‌های نفتی و آب می‌باشد.

در واقع آب تولیدی جزء جدا نشدنی فرایند بازیابی هیدروكربن‌هاست و در حوزه‌های نفتی توسعه یافته مقدار آب تولیدی به مراتب بیشتر است.

آب تولیدی كه به آن آب شور (Brine) نیز گفته می‌شود می‌تواند شامل آب سازند، آب تزریق شده به مخزن، مقدار كمی آب میعان یافته و مقادیر كمی از تركیبات شیمیایی استفاده شده در عملیات تولید باشد. آب تولیدی بیشترین حجم مواد زاید تولیدی در عملیات تولید مواد هیدروكربنی را تشكیل می‌دهد. این جریان مواد زاید را می‌توان مواد زاید با حجم زیاد و سمیت كم فرض كرد. حجم آب تولیدی از مخازن گازی به مقدار قابل توجهی كمتر از مخازن نفتی بوده ولی آلودگی آلی آن در مقایسه با چاه های نفتی بیشتر می باشد. خصوصیات آب تولیدی نظیر شوری، دانسیته، فلزات و محتوای آلی آن از یک حوزة به حوزة دیگر تفاوت دارد.

تولید جهانی آب تولیدی همراه نفت حدود 250 میلیون بشکه به ازای 80 میلیون بشکه تولید نفت در روز تخمین زده می شود. این رقم نشان می دهد سرعت آب تولیدی

خرید اینترنتی فایل کامل :

 

 به نفت تولیدی 3 به 1 می باشد.

 پیش‌بینی می‌شود میزان تولید این آب در طی قرن آینده به دو برابر مقدار فعلی افزایش یابد كه این مسئله لزوم توجه بیشتر به مسائل مربوط به مدیریت آب تولیدی را سبب می شود.

نمودار (1-1) میزان آب تولیدی همراه نفت در دریا در دهه های گذشته و پیش بینی آن تا سال های آتی را نشان داده است.

2-1- عوامل مؤثر برحجم آب تولیدی

مدیریت آب تولیدی به دلیل حجم بالا و هزینه بهره برداری سنگین یک فاکتور کاملا کلیدی است. علاوه بر این با توجه به اینکه آب تولیدی یک رخداد طبیعی است، اگر به درستی مدیریت نشود تاثیرات زیست محیطی آن می تواند قابل توجه باشد. برخی از عواملی که می توانند بر حجم آب تولیدی در طی چرخه عمر یک چاه اثرگذار باشند عبارتند از:

1- روش های حفاری چاه

با ثابت بودن تمامی شرایط تولیدی، حجم آب تولیدی از یک چاه عمودی بیشتر از حجم آب تولیدی در یک چاه افقی است.

2- مکان حفر چاه

چنانچه مکان حفر یک چاه در یک مخزن هیدروکربوری با توجه به ساختار آن مخزن به خوبی انتخاب نگردد، بدون توجه به نوع چاه (افقی یا عمودی بودن) میزان آب تولیدی افزایش خواهد یافت.

3- چگونگی تکمیل چاه

هنگام تکمیل یک چاه بایستی به مکانیسم رانش سیالات هیدروکربنی موجود در آن مخزن توجه نمود.

4- نوع تکنولوژی جداسازی آب

از گذشته به منظور جداسازی آب همراه تولیدی از سیالات هیدروکربنی از تجهیزات و تصفیه کننده های سطحی استفاده می شود. البته این روش شامل هزینه های استخراج، تجهیزات و مواد شیمیایی تصفیه کننده می باشد.

5- تزریق آب به منظور افزایش راندمان تولید از مخازن

یکی از راه های افزایش میزان بازده تولیدی از مخازن نفتی، تزریق آب به درون مخزن می باشد. این آب باعث تثبیت فشار مخزن شده و موجب می شود نفت بیشتری تولید گردد. در مقابل این افزایش تولید، آب بیشتری به دلیل پیشروی سریعتر جبهه آب به سمت چاه تولیدی، تولید خواهد شد.

6- آسیب دیدگی دیواره لوله های جداری و چاه

7- مشکلات درون چاهی و زیر سطحی

بعضی مواقع مشاهده می شود که با توجه به میزان آب تولیدی در سطح لازم است تعدادی از شبکه های ایجاد شده تولیدی در دیواره چاه در مخزن مسدود گردند. این عمل موجب کاهش میزان آب تولیدی از چاه خواهد شد، اما چنانچه این انسداد به خوبی انجام نشود مجددا” میزان آب تولیدی از چاه افزایش خواهد یافت.

8- تاثیرات دبی تولیدی از مخزن

تولید از سیالات هیدرو کربنی با بالاترین دبی ممکن باعث می شود که آب همراه موجود در زیر ستون نفت خیلی سریع کانالی درون نفت به سمت چاه زده و مقدار آب همراه تولیدی از چاه را به شدت افزایش دهد. پدیدة مخروطی شدن (coning) آب یكی از عوامل تولید آب اضافی در چاه های تولیدی هیدروكربنی است .در واقع مخروطی شدن آب، بالا آمدن ستون آب در اثر رسوخ جزیی در چاه نفت می‌باشد كه در نتیجه كاهش فشار در طی تولید جریان نفت رخ می‌دهد. این پدیده یكی از علل رایج تولید آب بیشتر، بخصوص در مخازنی است كه تحت نیروی محركه آب، جریان نفت بالا می‌آید.

برخی روش‌های رایج جهت كنترل پدیدة مخروطی شدن آب عبارتند از:‌

1) كاهش روند افت فشار (كاهش فشار با شیب كندتر) به وسیله تولید نفت با نرخ كمتر.

2) تكمیل مجدد چاه و ایزوله كردن یا مسدود كردن حفره‌های پایینی.

3) بستن چاه برای كمك به فروكش كردن مخروط آب و سپس بازكردن مجدد آن و تولید نفت با نرخ پایین‌تر.

در طی فرایند تولید نفت بایستی تا آنجا که ممکن است از تولید بیش از اندازه آب همراه جلوگیری نمود. تولید بیش از اندازه آب همراه نفت مشکلات زیادی را باعث می شود که در زیر به برخی از آنها اشاره شده است.

1) کاهش نسبی تولید نفت

2) کاهش نرخ تولید کلی

3) کاهش میزان بهره دهی تولید نفت

4) افزایش میزان آبی که در مرحله جداسازی باید از نفت جدا شود.

5) افزایش میزان ماسه ناپایدار در اطراف چاه

6) کاهش قابلیت تصفیه پذیری نفت

شیوه ­های کلاسیک تجزیه­ی شیمیایی و بیولوژیکی دربرگیرنده­ی واکنش­هایی هستند که در محلول و با افزایش معرف­ها و نمونه­ها انجام می­گیرند. امروزه تلاش برآن است که بتوان تجزیه را در سیستم­ بدون معرف انجام داد، استفاده ازروش های دستگاهی که بیشتر از سیگنال حاصل از یک دستگاه برای رسیدن به چنین داده ­هایی استفاده می­ شود. مثلا در روش های الکتروشیمیایی، معرف یا واکنشگر روی بستر الکترودی و به صورت تثبیت شده قرار گرفته و در نتیجه نیازی به اضافه نمودن آن توسط کاربر نمی ­باشد. دو نوع اساسی از اندازه ­گیری­های الکتروشیمیایی تجزیه، شامل پتانسیومتری و پتانسیواستایی است. هر دو نوع حد­اقل احتیاج به دو الکترود (هادی) و یک نمونه در تماس با الکترودها (الکترولیت) دارند که پیل الکتروشیمیایی را تشکیل می­دهند. بنابراین سطح الکترود، محل ارتباط یک هادی یونی و یک هادی الکترونی می­باشد. یکی از این دو الکترود به ماده یا مواد مورد اندازه ­گیری جواب می­دهد و بنابراین به نام الکترود شناساگر یا کار نامیده می­ شود. الکترود دوم که الکترود شاهد نامیده می­ شود، دارای پتانسیل ثابت است (پتانسیل آن مستقل از خواص محلول می­باشد). امروزه در قلمرو الکتروشیمی یکی از بخش­هایی که مورد توجه قرار گرفته طراحی و ساخت الکترود­هایی است که در حالت ایده­آل بتوانند به یک گونه شیمیایی خاص به صورت کاملا گزینش­پذیر و با حساسیت بالا پاسخ دهند.

در این کار پژوهشی از مایع یونی در حضور نانو­لوله­های کربنی جهت اصلاح و بهینه­سازی رفتار الکتروکاتالیتی الکترود کربن­سرامیک استفاده شده است و انتظار می­رود که خواص الکتروکاتالیزی این الکترود در حضور این اصلاح کننده ­ها بهبود یابد.

2-1- حسگرهای شیمیایی

یک حسگر ایده­آل باید خصوصیات زیر را داشته باشد:

خرید اینترنتی فایل کامل :

 

 

– سیگنال خروجی باید متناسب با نوع و میزان گونه هدف باشد

– قدرت تفکیک و گزینش­پذیری بالایی داشته باشد

– تکرارپذیری و صحت بالایی داشته باشد

– سرعت پاسخ­دهی بالایی داشته باشد( در حد میلی ثانیه)

– عدم پاسخ­دهی به عوامل مزاحم محیطی مانند دما، قدرت یونی محیط و …

حسگرهای شیمیایی را براساس مبدل به کار رفته برای تبدیل تغییر شیمیایی به یک سیگنال قابل پردازش، به چهار دسته تقسیم بندی می کنند: حسگرهای گرمایی، حسگرهای جرمی، حسگرهای الکتروشیمیایی (پتانسیومتری، آمپرومتری، هدایت­سنجی) و حسگرهای نوری.

1-2-1- حسگرهای گرمایی

گرما از ویژگی­های عمومی واکنش­های شیمیایی است. بر این اساس، یک فاکتور فیزیکی مناسب برای حسگری، تشخیص و اندازه گیری تغییرات دمای ایجاد شده در حین انجام یک واکنش است که متناسب با تغییرات غلظت آنالیت می باشد. برای این کار فقط مقدار جزئی از محلول، برای کنترل دما نیاز است. در ساخت حسگرهای گرمایی از دو نوع ردیاب گرمایی استفاده می شود. از بین این ردیاب­ها، ترمیستور معمولترین آنها است که به علت قیمت ارزان، در­دسترس بودن و حساسیت بالا کاربرد بیشتری دارد. پیروالکتریک­ها نوع دیگر مبدل های بکار رفته در حسگرهای گرمایی هستند که حساسیت بسیار بالایی برای حسگری گرمایی دارند. با بهره گرفتن از آنها می­توان گرمای جذب شده توسط لایه گاز را ردیابی کرد. شکل(1-2) یک حسگر گرمایی را نشان می دهد ]6[.

2-2-1- حسگرهای جرمی