مدلسازی ریاضی پیل های سوختی میکروبیولوژیکی با هدف تولید انرژی و تصفیه فاضلاب

عنوان تحقیق: مدلسازی ریاضی پیل های سوختی میکروبیولوژیکی با هدف تولید انرژی و تصفیه فاضلاب

فرمت فایل: word

تعداد صفحات: 104

شرح مختصر:

پیل های سوختی میکروبیولوژیکی (MFC) به عنوان یکی پتانسیل های مهم در تامین انرژی پاک و تجدید پذیر آینده مطرح می باشند. MFC ها علاوه بر تامین انرژی از نوع الکتریکی که در میان سایر انواع انرژی ها، پرکاربرد ترین و انعطاف پذیر ترین می باشد، نه تنها کوچکترین آلودگی برای محیط زیست ایجاد نمی کنند بلکه در تصفیه و از بین بردن آلودگی های زیست محیطی از قبیل فاضلاب شهری و شیرابه حاصل از پسماندهای جامد شهری تاثیر بسزایی دارند. فصل اول این تحقیق مروری است بر تکنولوژی پیل های سوختی میکروبیولوژیکی. فصل دوم به مباحث فنی و مبانی ریاضی پیل های سوختی از بدو تا به امروز می پردازد که پایه و اساس مدل ارائه شده در فصل سوم می باشد. در فصل سوم، با بررسی دقیق تر کارهای ارائه شده توسط محقیقن مختلف و استفاده از فرضیات و همچنین داده های تجربی ارائه شده در مقالات مختلف، مدلی مناسب برای پیل سوختی میکروبیولوژیکی دو محفظه ای (Double Chamber) ارائه شده است که با استفاده از این مدل، نمودارهای مختلف مربوط به توان، شدت جریان و اختلاف پتانسیل حاصل از این نوع پیل سوختی ترسیم شده است. فصل چهارم به ارائه نتیجه گیری کلی در زمینه پیل های سوختی میکروبیولوژیکی و مدلسازی ریاضی آن ها می پردازد.

فهرست مطالب

چکیده	1
مقدمه	2
فصل اول : درآمدی بر پیل سوختی میکروبیولوژیکی	3
1-1) مفاهیم	4
1-2) مروری بر واسط های حمل الکترون در MFC ها	7
1-3) میکروب هایی که در پیل های سوختی میکروبی کاربرد دارند	8
1-4) پیکربندی پیل های سوختی میکروبی	12
1-4-1) اجزای MFC	12
1-4-2) سیستمهای MFC دو جزئی	13
1-4-3) سیستمهای MFC تک جزئی	16
1-4-4) سیستمهای MFC نوع Up-flow	19
1-4-5) پیل سوختی میکروبی انباشته (stacked)	21
1-5) عملکرد MFC ها	22
1-5-1) عملکرد ایده آل	22
1-5-2) بازدهی واقعی MFC	24
1-5-3) تاثیر شرایط عملیاتی	26
1-5-4) تاثیر جنس الکترودها	27
1-5-5) بافر pH و الکترولیت	29
1-5-6) سیستم مبادله پروتون	30
1-5-7) شرایط عملیاتی در محفظه آند	31
1-5-8) شرایط عملیاتی در محفظه کاتد	32
1-6) کاربردها	34
1-6-1) تولید الکتریسیته	34
1-6-2) بیوهیدروژن (Biohydrogen)	36
1-6-3) تصفیه فاضلاب	37
1-6-4) سنسورهای بیولوژیکی (Biosensors)	38
1-7) چشم انداز MFC ها	39
فصل دوم : مباحث فنی پیل های سوختی	41
° 2-1) ولتاژ پیل و پتانسیل الکترود ها	42
° 2-2) وابستگی ولتاژ پیل تعادلی به غلظت: معادله عمومی Nernst	44
° 2-3) پتانسیل های فلز/یون فلزی (+M/Mz)	46
° 2-4) پتانسیل های اکسایش/کاهش (RED/OX)	48
° 2-5) کاربرد معادله Nernst در وابستگی پتانسیل RedOx به غلظت	50
° 2-6) محاسبه پتانسیل های تعادلی الکترود	51
° 2-7) الکترود هیدروژن	52
° 2-8) الکترودهای فلز/نمک نامحلول/یون	54
° 2-9) الکترود کالومل	56
° 2-10) الکترود نقره/کلرید نقره	57
° 2-11) الکترود جیوه-سولفات جیوه	59
° 2-12) پتانسیل الکترود های استاندارد	60
° 2-13) غلظت و فعالیت	62
° 2-14) تئوری ضریب فعالیت Debye-Hückel: مدل نقطه-بار	63
° 2-15) تئوری ضریب فعالیت Debye-Hückel: مدل اندازه محدود یون	65
° 2-16) تصحیح Stokes-Robinson تئوری Debye-Hückel تاثیر اثر متقابل یون-حلال	66
فصل سوم :مدلسازی ریاضی پیل سوختی میکروبیوژیکی	68
3-1) ساختار کلی MFC مورد نظر برای مدلسازی	69
3-2) توسعه مدل	69
3-3) سرعت واکنش ها	71
3-4) حل مسئله	78
3-5) محاسبه پارامترها	78
3-6) بحث و نتیجه گیری	83
فصل چهارم : نتیجه گیری و پیشنهادات	84

منابع و ماخذ	86
فهرست منابع فارسی	86
فهرست منابع لاتین	87
سایت های اطلاع رسانی	97
چکیده انگلیسی	98

فهرست جدول ها

1-1: میکروب ها و سوبسترا هایی که در پیل های سوختی میکروبی کاربرد دارند	9
1-2: اجزای اساسی تشکیل دهنده پیل سوختی میکروبی	13
1-3: واکنش هایی که در سطح الکترودها رخ می دهند و پتانسیل احیاء آن ها	24
2-1: پتانسیل الکترودهای استاندارد	61

فهرست شکل‌ها

1-1: نمای شماتیک یک پیل سوختی میکروبی	5
1-2: انتقال الکترون در ماتریس میان سلولی به آند	10
1-3: فرآیندهای بنیادی که در فرآیند انتقال الکترون ها به آند نقش دارند	11
1-4: شماتیک پنج نمونه MFC دو محفظه ای	14
1-5: شماتیک پیل ساخته شده توسط Min و Logan در سال 2004	16
1-6: شماتیک نمونه های دیگری از پیل سوختی میکروبی	17
1-7: شماتیک پیل سوختی ساخته شده توسط Liu و همکارانش در سال 2004	19
1-8: شماتیک دو نمونه پیل سوختی میکروبی از نوع Upflow	20
1-9: شماتیک یک نمونه MFC انباشته	21
2-1: تصویر شماتیک یک پیل الکتروشیمیایی	43
2-2: اختلاف پتانسیل تماس بین دو هادی غیر همجنس؛ EF سطح	44
2-3: سیستم اکسایش/کاهش Fe3+/Fe2+	49
2-4: نمای شماتیک الکترود هیدروژن	53
2-5: نمای شماتیک الکترود کالومل اشباع (SCE)	57
2-6: الکترود نقره-کلرید نقره	58
2-7: پتانسیل الکترودهای مرجع در °C25	60
2-8: پتانسیل استاندارد نسبی، E°، الکترود Cu/Cu2+	61
2-9: یک الکترود با پتانسیل کمتر همواره یون های الکترود دیگر با پتانسیل بیشتر را احیاء خواهد کرد	62
2-10: منحنی تغییر ضریب فعالیت γ± با √mol/L در دمای °C25	64
2-11: منحنی مقایسه ضرایب فعالیت تجربی با مقادیر تئوری با استفاده از تصحیح هیدراسیون	67
3-1: نمای شماتیک محفظه آند و لایه کرزی مبادله جرم	70
3-2: تغییرات غلظت سوبسترا و ماده واسط در شرایط استاندارد	79
3-3: تغییرات شدت جریان با زمان	79
3-4: تغییرات مقدار بار تولید شده با زمان	79
3-5: منحنی مدل سازی شده شدت جریان با زمان در شرایط ایده آل YQ=1 و شرایط تجربی YQ=0.337	80
3-6: منحنی مدل سازی شده مقدار بار تولید شده با زمان در شرایط ایده آل YQ=1 و شرایط تجربی YQ=0.337	81
3-7: منحنی مدل سازی شده ولتاژ با شدت جریان در شرایط استاندارد، میزان تبادل شدت جریان زیاد i0,ref=0.01 A/m2 و مقاوت زیاد در شدت انتقال جرم LL=100m	82
3-8: منحنی مدل سازی شده توان تولید شده با شدت جریان در شرایط استاندارد، میزان تبادل شدت جریان زیاد i0,ref=0.01 A/m2 و مقاوت زیاد در شدت انتقال جرم LL=100m	82

مدیریت پساب های شهری حمام شیخ بهایی تصفیه فاضلاب در مبدا منازل

عنوان مقاله: مدیریت پساب­های شهری حمام شیخ بهایی تصفیه فاضلاب در مبدا منازل

قالب بندی: word

تعداد صفحات: 21

قسمتی از متن:

تصفیه فاضلاب بر خلاف سامانه­ ها و شبکه‌های جمع‌آوری فاضلاب که از پشتوانه تاریخی طولانی برخوردار است سابقه تاریخی کوتاهی داشته و صنعت جدیدی است و بعضی از روشهای تصفیه فاضلاب نظیر سپتیک تانک تازگی بیشتری دارد.

در حدود یکصد سال پیش که رابطه‌ای بین اثر باکتری‌ها و میکروب‌های بیماریزا در واگیری و شیوع بیماریها آشکار گشت انسان به فکر پاکسازی آب‌های آلوده افتاد. به عبارت دیگر تصفیه فاضلاب در روند امروزی خود بیشتر در اثر پیشرفت علم زیست شناسی و پزشکی به وجود‌آمده است. پرداختن و توجه به این فن از آنجا شروع شد که به تدریج برای جلوگیری از آلوده شدن منابع طبیعی و به ویژه رودخانه‌ها ورود فاضلاب به این منابع ممنوع اعلام گردید. این جلوگیری‌ها نیاز به تصفیه فاضلاب و تکامل روشهای آن را ایجاب نمود با گذشت زمان و بویژه پس از جنگ جهانی دوم در نتیجه توسعه شهرها و منابع خطر آلودگی محیط زیست و در نتیجه نیاز به تصفیه فاضلاب با شدت بی­سابقه‌ای افزایش یافت و همزمان با آن روشهای بسیاری برای تصفیه فاضلاب پیشنهاد و به کار گرفته شد.

در تکامل فن تصفیه فاضلاب از نظر زمانی روشهای طبیعی جزو قدیمی­ترین روش‌هایی هستند که برای تصفیه بکار گرفته شده­اند. به ویژه استفاده از فاضلاب برای آبیاری کشاورزی به علت خاصیت کودی آن در یکصد سال پیش تاکنون در کشورهای اروپایی متداول بوده است.

در ایران از زمان‌های بسیار دوری لجن بدست آمده از چاه‌های جذب کننده فاضلاب به عنوان کود کشاورزی بکار گرفته می‌شده است ولی در تمام این روشها بیشتر تکیه بر بازیابی از مواد کودی فاضلاب بوده است و نه تصفیه آن از ده‌ها سال پیش تا کنون دریاچه‌های تثبیت فاضلاب در کشورهای اروپایی مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

مقاله فناوری نانو در صنعت آب و فاضلاب

عنوان مقاله: فناوری نانو در صنعت آب و فاضلاب

قالب بندی: WORD

تعداد صفحات: 17

قسمتی از متن:

فتوکاتالیست ها، مواد نانو حفرهای، نانو ذرات، توانایی های این فناوری در تصفیه آب و با توجه بهانواع آلودگی های نقاط مختلف ایران مورد ارزیابی قرار گرفته است.

فیلترهای فیزیکی با منافذی درحد نانومتر می توانند باکتری ها، ویروس ها و حتی واحدهای کوچک پروتئینی را به صورت کامل و صد درصد غربال کنند؛ همچنین با استفاده از جداکننده های الکتریکی که به وسیله صفحات ابرخازن یون ها را جذب می کنند ، می توان نمک و مواد سنگین را نیز از آب جدا کرد.

بررسی فعالیت های پژوهشی در سطح دنیا نشان می دهد که تصفیه آب یکی از مهم ترین زمینه های کاربرد فناوری نانو در صنعت آب است و با بهره گیری از آن ، هزینه های تصفیه آب به میزان قابل توجهی کاهش خواهد یافت . استفاده از فیلترهای نانومتری به منظور افزایش بازیابی آب در سیستم های موجود و کاربرد نانو حسگرهای زیستی برای تشخیص سریع و کامل آلودگی آب از مهم ترین موارد کاربرد نانو فناوری در صنعت آب و فاضلاب است.

فهرست مطالب:

مقدمه 1

نانو تکنولوژی، فناوری نوین 1

تعریف نانو تکنولوژی 1

تاریخچه نانو در جهان 2

اصول پایه نانو تکنولوژی 3

عناصر پایه در فناوری نانو 4

نانوسنسورها 5

نانوفیلترها 6

نانوفتوکاتالیست 8

نانو مواد 8

نانو مواد حفره ای 9

نانو ذرات 9

شیرین کننده هایی از جنس غشای نانومتری 10

تصفیه آب به کمک نانوذرات 11

تصفیه فاضلاب 12

جیوه‌زدایی از آب 14

تصفیه پساب های صنعتی 14

تصفیه فاضلاب

عنوان تحقیق: تصفیه فاضلاب

فرمت فایل: word

تعداد صفحات: 62

شرح مختصر:

آبی که اهمیت وجود آن شاید بر هیچیک پوشیده نباشد، متاسفانه از طریق تخلیة فاضلابها، پسابها و کلیه زواید حاصل از فعالیتهای انسان به شدت در معرض آلودگی قرار گرفته . پیشرفتهای صنعتی باعث شده که پسابهای غلیظ‌تر و با ترکیبات متنوع‌تر در جریان‌های آب تخلیه شدند.(2)

در حال حاضر بسیاری از منابع آبی دنیا گرفتار مشکلات ناشی از تخلیه فاضلابهای مختلف می‌باشند که بهسازی آنها و بازگشت به حالت طبیعی هزینه‌های هنگفتی را می طلبد. (1)

به منظور تصفیه فاضلاب در اجتماعات کوچک، استفاده از سیستم‌های گیاهی آبزی نظیر لاگونهای پوشیده شده با DW (گیاهان آبزی شناور) به دلیل راهبری آسان، همیشه پائین و اثر بخشی بالا مورد توجه قرار گرفته است.(4)

امروزه تمایل برای استفاده از گیاهان آبزی شناور بخاطر فواید گوناگونشان نظیر میزان رشد بالا، عمل حذف نوترینت در سطوح بالا، غنی بودن این گیاهان از پروتئین که باعث با ارزش شدن آنها به عنوان خوراک دام می گردد، بهره برداری و برداشت آسان آنها و تحمل بالای گیاه و قدرت سرکوب کنندگی جلبکی گیاه، تثبیت بالای نیتروژن (4) ، منبع غذایی برای انسان، کنترل حشرات آبزی ناقل بیماریهای خطرناک (به دلیل ایجاد پوشش متراکم در سطح آب که مانع خروج این حشرات می‌گردد). در داروسازی جهت ساخت داروهای آنتی بیوتیک، افزایش مواد آلی خاک و بهبود ساختمان و ترکیب شیمیایی خاک و . . . . (3) و همچنین استفاده از آنها به عنوان گیاه آلایش زا و مورد توجه قرار گرفته است. (4)

ولی تاکنون مطالعاتی در زمینه اینکه مواد آلی گلوکز و لاکتوز تا چه میزان می توانند در رشد آزولا و عدسک آبی مؤثر واقع شوند یافت نشده است.

لذا در این تحقیق از دو گونه گیاهان آبزی شناور (لمنامینور و آزولا) به منظور حذف مواد آلی محلول در محیطهای کشت حاوی گلوگز و لاکتوز استفاده شده است.

فهرست مطالب

فصل اول: کلیات

1-1- مواد آلی

1-1-1- اندازه‌گیری مواد آلی

1-2- گیاهان

1-2-1- گیاهان غوطه ور

1-2-2- گیاهان شناور

1-2-3- گیاهان حاشیه‌ای

1-3- گیاهان شناور

1-4- گیاه آزولا (مقدمه

1-4-1- جغرافیای گیاهی

1-4-2- پراکنش بوی آزولا در روی کره زمین

1-4-3- پراکنش آزولا توسط انسان

1-4-4- تاریخچه حضور آزولا در ایران

1-4-5- آرایه شناسی

1-4-6- زیست شناسی آزولا

1-4-7- تولید مثل آزولا

1-4-8- فیزیولوژی آزولا

1-4-9- معمای رشد در ایران

1-4-10- برآورد میزان این گیاه در ایران – سطح- وزن

1-4-11- منافع گسترش و هدایت آزولا

1-4-12- مضرات گسترش بی‌رویه

1-5- خانواده هناسه

1-5-1- عدسک آبی

1-5-2- گسترش جغرافیایی

1-5-3- پراکندگی در ایران

1-5-4- اهمیت اقتصادی

فصل دوم: مواد، وسایل و روشها

2-1- تهیه استوک ppm 100، ppm 100 و ppm 50 گلوکز

2-2- تهیه استوک ppm 100، ppm 100 و ppm 50 لاکتوز

2-3- تهیه نوترینت (C, B, A

2-4- روش تهیه مواد و محلولهای شیمیایی آزمایش COD

2-5- روش استاندارد کردن FAS

2-6- آزمایشات مرحله اول (بشر)

2-7- آزمایشات مرحله دوم (پتری دیش)

2-8- آزمایشات مرحله سوم (بصری)

فصل سوم: بحث و نتایج

3-1- یافته‌ها

جداول و منحنی ها

فصل چهارم: نتیجه‌گیری و پیشنهادات

4-1- نتیجه‌گیری

4-2- پیشنهادات

منابع