دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته شیمی

عنوان : تهیه بیوگاز از پارچهای مواد پسماندی

دانشگاه صنعتی اصفهان

 

دانشكده مهندسی شیمی

تهیه بیوگاز از پارچهای مواد پسماندی

پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی شیمی

استادان راهنما

دكتر كیخسرو كریمی

دكتر حمید زیلویی

واسه رعایت تکهایی از متن پایان نامه مثلا :

(ممکنه هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزه یا بعضی نمادها و اشکال درج نشه ولی در فایل دانلودی همه چیز منظم و کامله)

فهرست مطالب

 

 

عنوان                                                  صفحه

فهرست مطالب

هشت

فهرست شکل ها

یازده

فهرست جدول ها

دوازده

 

فصل اول                                                                                                                                                                            2

1-1 اهمیت پروژه

2

1-2 هدف

3

1-3 کارای در ارتباط انجام گرفته

4

 

1-4 ساختار کلی پایان نامه

6

فصل دوم                                                                                                                                                                               7

2-1 اهمیت سوخت های زیستی

7

2-2 بیوگاز

8

2-2-1

پروسه تولید بیوگاز

8

2-3 اتانول و اهمیت تولید اون

10

2-4 سوبسترا و خوراک

10

2-5 اطلاعات آماری از تولید جهانی الیاف

11

2-6 اثرات زیست محیطی الیاف نساجی پسماند

11

2-7 راهکارهای مدیریت الیاف نساجی زائد

12

2-7-1

استفاده دوباره

12

2-7-2 بازیافت

12

2-8 طبقه بندی الیاف

15

2-9 الیاف پلی استر

15

2-10 خصوصیات فیزیکی و شیمیایی پلی اتیلن ترفتالات

16

2-10-1

هیدرولیز قلیایی پلی استر

17

2-11 پنبه

18

2-11-1

ساختار الیاف پنبه

18

2-11-2

ساختار سلولز

21

2-11-3

حلال های سلولز

23

2-12 پیش فرآوری

24

2-12-1پیش فرآوری با کربنات سدیم

24

2-13 هیدرولیز

25

2-13-1

هیدرولیز اسیدی

25

2-13-2

هیدرولیز آنزیمی

26

2-14 تخمیر

26

 

 

 

فصل سوم: مواد و روش انجام آزمایش ها                                                                                                                               28

3-1 مواد مورد استفاده

28

3-1-1 پارچه پنبه-پلی استر و پنبه خالص

28

3-1-2 کربنات سدیم

29

3-1-3 آنزیمهای مورد استفاده در هیدرولیز آنزیمی

29

3-1-4 مخمر استفاده شده  در تخمیر

29

3-1-5 کیت گلوکز

29

3-1-6 بقیه مواد لازم

29

3-2 مخلوط میکروبی

29

3-3 لوازم به کار رفته

30

3-3-1 حموم روغن

30

3-3-2 حموم آب

30

3-3-3 اتوکلاو

30

3-3-4 کوره

30

3-3-5 آون

30

3-3-6 راکتور

30

3-3-7 شیکر انکوباتور

30

3-3-8 سانتریفوژ

31

3-3-9 اسپکتروفوتومتر

31

3-3-10 دستگاه کروماتوگرافی گازی

31

3-3-11

دستگاه کروماتوگرافی مایع با بازده بالا                                     31

3-3-12

بقیه لوازم لازم

32

3-4 روش انجام آزمایش ها

32

3-4-1 تعیین مقدار جامدات کل و جامدات فرار

32

3-4-2 بررسی ترکیب ها

33

3-4-3

عملیات پیش فرآوری

33

3-4-4 آزمایش تولید بیوگاز در سیستم ناپیوسته

34

3-4-5 اندازه گیری و بررسی بیوگاز تولید شده

35

3-4-6 هیدرولیز آنزیمی

36

3-4-7

تعیین میزان قند آزاد شده از هیدرولیز آنزیمی                   36

3-4-8 تخمیر

37

3-4-9 ظرفیت جذب آب

37

3-4-10

بررسی ساختار ترکیب ها

37

 

فصل چهارم: ارائه و بررسی یافته های                                                                           Error! Bookmark not defined

4-1 مشخصات مخلوط میکروبی

38

4-2 پیش فرآوری

39

4-2-1

مقدار جامدات کل و جامدات فرار پنبه و پارچه                      39

4-2-2

بررسی تغییرات سطح پنبه در اثر پیش فرآوری با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی رویشی

40

4-2-3 یافته های حاصل از FTIR و بررسی بلورینگی و ساختار سلولز

42

نه

4-2-4

یافته های میزان جذب آب نمونه ها

44

4-3 ترکیب درصد فاز جامد و مایع بدست اومده از پیش فرآوری

46

4-3-1 برابری جرم کلی پروسه

46

4-3-2

ترکیبات محلول حاصل از پیش فرآوری

46

4-3-3 ترکیبات جامد باقی مونده از پیش فرآوری

46

4-3-4

بررسی ساختار پلی استر

47

4-4 تولید بیوگاز

48

4-4-1

مقادیر متان حاصل از هضم بی هوازی

48

4-4-2 کیفیت بیوگاز تولیدی

52

4-5 یافته های تولید اتانول

53

4-5-1

یافته های حاصل از هیدرولیز آنزیمی

53

4-5-2

یافته های حاصل از تخمیر

55

 

فصل پنجم:نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات

5-1 مقدمه

57

5-2 یافته های کلی حاصل از تحقیق

57

5-3 پیشنهادا

59

مراجع

60

 

 

فهرست شکل ها

 

 

عنوان

صفحه

 

شکل ‏1‑1-مراحل انجام این پروژه 4

شکل ‏2‑1-مراحل کلی تولید بیوگاز 9

شکل ‏2‑2-روند کلی مدیریت ضایعات نساجی 13

شکل ‏2‑3- نمودار طبقه بندی الیاف 14

شکل ‏2‑4- ساختمون شیمیایی پلی استرهای مورد استفاده در تهیه لیف 16

شکل ‏2‑5-ساختار هیدرولیز قلیایی پلی استر 17

شکل ‏2‑6- گیاه پنبه 18

شکل ‏2‑7- تصویر سطح مقطع طولی و عرضی الیاف پنبه 19

شکل ‏2‑8- ساختار لیف پنبه 19

شکل ‏2‑9- شمایی از پیوند هیدروژنی و اتصالات (1→4) بتا گلوکوسایدی 21

شکل ‏2‑10-ساختار سلولز 22

شکل ‏2‑11- واحد تکرارشونده تشکیل دهنده سلولز 22

شکل ‏3‑1- تصویر پارچه و پنبه مورد استفاده در پیش فرآوری قلیایی 28

شکل ‏3‑2- طراحی آزمایش به شکل فاکتوریل کامل واسه پیش فرآوری قلیایی 34

شکل ‏3‑3-منحنی برازش خطی استاندارد متان و CO2 35

شکل ‏4‑1-تصویر SEM از نمونه  پنبه نپخته  با بزرگنمایی 500 و 1000 40

شکل ‏4‑2-تصویر SEM از نمونه پنبه پیش فرآوری شده 41

شکل ‏4‑3-تصویر SEM از نمونه الیاف پنبه موجود در پارچه پنبه-پلی استر 42

شکل ‏4‑4- تصویر SEM از نمونه الیاف پنبه باقیمونده از پارچه پنبه-پلی استر پیش فرآوری شده 41

شکل ‏4‑5- نمودار جذب طبق عدد طول موج حاصل از بررسی FTIR نمونه های پنبه 42

شکل ‏4‑6- نمودار جذب حاصل از بررسی FTIR نمونه های پلی استر 47

شکل ‏4‑7-نمودار میله ای تجمعی میزان تولید متان از نمونه پارچه 49

شکل ‏4‑8-نمودار میله ای تجمعی میزان تولید متان از نمونه پنبه 50

شکل ‏4‑9-نمودار  میله ای تجمعی تولید متان نمونه های پارچه، پنبه و نمونه ویسکوز 50

شکل ‏4‑10-نمودار میزان تجمعی متان تولیدی از نمونه پارچه 51

شکل ‏4‑11-نمودار میزان تجمعی متان تولیدی از نمونه پنبه 51

شکل ‏4‑12- بازده هیدرولیز آنزیمی نمونه های پیش فرآوری شده پارچه 63

شکل ‏4‑13- بازده هیدرولیز آنزیمی نمونه های پنبه 63

شکل ‏4‑14- بازده اتانول حاصل از تخمیر نمونه های پارچه و پنبه 56

یازده

 

فهرست جداول

 

عنوان

صفحه

 

جدول ‏2‑1- جدول گروه بندی حلال های سلولز[52] 23

جدول ‎4‑1-غلظت و درصد جامدات کل و فرار مخلوط میکروبی

39

جدول ‎4‑2-درصد جامدات کل و جامدات فرار مربوط به پنبه و پارچه پیش فرآوری شده و نپخته
39

جدول ‎4‑3- میزان جذب بدست اومده از نمودار FTIR مربوط به گروه های دلیلی جور واجور

43

جدول ‎4‑4 شاخص بلورینگی نمونه های پیش فرآوری شده و پیش فرآوری نشده –
44

جدول ‎4‑5- ظرفیت جذب آب مربوط به پنبه پیش فرآوری شده و نپخته
45

جدول ‎4‑6- ظرفیت جذب آب مربوط به پارچه پیش فرآوری شده و نپخته
45

جدول ‎4‑7- یافته های حاصل از بررسی FTIR نمونه های پلی استر
47

جدول ‎4‑8- نسبت های جذبی نمونه ِ های  پلی استر
48

جدول ‎4‑9- کیفیت بیوگاز تولیدی از پارچه، پنبه و نمونه ویسکوز
52

جدول ‎4‑10- غلظت اتانول تولیدی پس از 24 ساعت تخمیر پارچه و پنبه پیش فرآوری شده و نشده
55

دوازده

1        فصل اول

فصل اول: مقدمه

1-1              اهمیت پروژه

بشر از هزاران سال پیش از میلاد مسیح با اهداف مختلفی از الیاف نساجی استفاده می کنه
گرچه تاریخچه مستندی از تکامل صنعت نساجی در دست نیس اما در اول الیاف نساجی واسه حمل مواد غذایی و در تهیه حصیر به عنوان سرپناه به کار می رفتند
در مراحل بعدی تکامل، الیاف نساجی به عنوان البسه مورد استفاده قرار گرفتن و این روزا در مورد های مختلفی چون پوشاک، وسایل خونه و صنایع کاربرد دارن[1]

به دلیل افزایش جمعیت و ارتقاء سطح استانداردهای زندگی مصرف الیاف[1] در چند دهه گذشته خیلی زیاد شده
طوری که در سال 2012 حجم تولیدات نساجی با 9/1 % افزایش به 5/88 میلیون تن رسید
گرچه ممکنه این الیاف پس از پایان طول عمر به نحوی دوباره در غالب محصولی دیگه مورد استفاده قرار گیرند، اما در آخر دیر یا زود به عنوان زباله دور ریخته می شن و الیاف جدید جانشین الیاف فرسوده و کهنه می شن]2و3[

تولید بیشتر به معنی مواد پسماند بیشتر، و هم اینکه اثرات زیست محیطی تخریب کننده تره
این روزا مواد پسماند نساجی[2] بیشتر به وسیله: استفاده دوباره(جنسای نساجی دست دوم)[3]، استفاده دوباره در تولیدات(به عنوان ماده پرکنندهو استفاده در بقیه بخش های صنعت نساجی)[4]، بازیافت[5](پلی استر)، تهیه کود کمپوست، دفن و یا سوزاندن [6]مدیریت می شن
بعضی از کارشناسان روش سوزاندن رو واسه تبدیل مواد پسماند به انرژی پیشنهاد می کنن، اما این روش با آزادسازی مواد سمی چون دیوکسین ها[7]، فلزات سنگین، اسید، گاز و ذرات گرد و غبار همراهه که همه واسه سلامت آدم و محیط زیست مضر هستن
هم اینکه سوزاندن مواد پسماند احتیاج به لوازم پیشرفته داره و حذف کامل مواد خطرناک هم غیر ممکنه
دفن مواد پسماند به باعث ایجاد گازهای سمی آلوده کننده محیط زیست و هزینه بالایی که دربر داره، آخرین و ناکارآمدترین راه حل جهت دفع مواد پسماند نساجیه[2]
بیشتر از 90%  الیاف نساجی قابل بازیافت ان که یکی از راهکارهای دوستدار محیط زیست جهت دفع مواد پسماند نساجیه
اما از دست دادن روش مقرون به صرفه بازیافت در اندازه وسیع و هم اینکه تنوع زیاد الیاف و رنگای به کار رفته در پارچه مثل محدودیتای این روش حساب می شن[3]

به دلیل نگرانیای اقتصادی و زیست محیطی در چند دهه گذشته تحقیقات بسیاری جهت یافتن منابع پنبه

پارچه
پیش فرآوری
 تولید بیوگاز
 هیدرولیز آنزیمی
تولید اتانول
پنبه فرآوری شده

(ویسکوز)

 )FTIR ,NREL

SEM,Swelling (

بررسی مواد به وسیله

شکل ‏1‑1-مراحل انجام این پروژه

1-3              کارای در ارتباط انجام گرفته

باتوجه به اهمیت افزایش زباله های نساجی در سال های گذشته، فعالیت های مقدماتی پس انجام شده
جیحانی پور و همكارانش[6]، از پیش فرآوری با حلال نرمال متیل مورفولین نرمال اکسید[12] واسه بهبود تولید بیوگاز از پارچه های زائد استفاده کردن
تاثیر پیش فرآوری با این حلال در 3 غلظت متفاوت شامل انحلال کامل (غلظت 85 % نرمال متیل مورفولین نرمال اکسید)، بالونی شدن[13](غلظت 79 % نرمال متیل مورفولین نرمال اکسید) و تورم[14](غلظت 73 % نرمال متیل مورفولین نرمال اکسید) مورد مطالعه قرار گرفت
در آخر شرایط بهینه در غلظت 85 % نرمال متیل مورفولین نرمال اکسید و دمای 120 درجه سانتی گراد ،تحت فشار اتمسفریک و به مدت 5/2 ساعت حاصل شدکه تحت این شرایط بهینه بازده متان نمونه پنبه از 02/0 % نمونه پیش فرآوری نشده به 30 % رسید

جیحانی پور و همكارانش[8]، اثر پروسه دو مرحله ای  استفاده از راکتور CSTR[15]  به همراه راکتور با بستر پوشونده شده از لجن بی هوازی(UASB) [16]رو در تولید بیوگاز از الیاف نساجی زائد تحت شرایط بسته و نیمه همیشگی مورد بررسی قرار دادن
استفاده از پروسه دو مرحله ای تولید متان رو تا 80% بازده تئوری بالا برد و فاز تاخیر[17]رو از 15 روز به 4 روز کم کرد

جیحانی پور و همكارانش[9]، تولید اتانول از پنبه و پارچه ی جین[18] استفاده شده رو مورد بررسی قرار دادن
در پارچه پیش فرآوری نشده پس از 24 ساعت هیدرولیز و یه روز تخمیر[19] بازده 25-26 %  برابر  بازده تئوری بود
پیش فرآوری با اسید فسفریک[20] غلیظ تولید اتانول رو تا 66% بازده تئوری بالا برد
هیدرولیز قلیایی با سود 0-20 % در دماهای صفر،23 و100 درجه سانتی گراد انجام گرفت
در آخر تحت شرایط بهینه (NaOH 12%،  صفر درجه سانتیگراد و زمان 3 ساعت) پس از 24 ساعت هیدرولیز آنزیمی به 1/85 % بازده تئوری و پس از 4 روز هیدرولیز به 1/99% بازده تئوری رسیدن

غلامزاد و همکاران[10]، به خاطر افزایش بازده تولید اتانول پیش فرآوری با حلال های قلیایی، پیش فرآوری با فسفریک اسید 85 % و پیش فرآوری با نرمال متیل مورفولین نرمال اکسید رو مورد بررسی قرار دادن
یافته های حاصله نشون داد که، بازده هیدرولیز آنزیمی نمونه های پیش فرآوری شده با حلال های قلیایی بیشتر از 80 % و با حلال های فسفریک اسید و نرمال متیل مورفولین نرمال اکسید به ترتیب بیشتر از 99 و 94 % بود
در حالی که پارچه پیش فرآوری نشده این مقدار برابر 3/46 % بود

شین و همکاران[11]، جهت افزایش میزان تولید قند آنزیمی و جداسازی پلی استر از الیاف نساجی زائد پنبه ای، از پیش فرآوری با حلال فسفریك اسید استفاده كردند
بررسی تاثیر شرایط پیش فرآوری چون غلظت فسفریک اسید، دما، زمان و نسبت سوبسترا به فسفریک اسید نشون داد که بازیافت کامل پلی استر با افزایش غلظت، دما، زمان و با کم شدن نسبت جامد به حلال افزایش می یابد
میزان تولید قند و بازیافت 100% پلی استر در شرایط بهینه (غلظت فسفریک اسید 85%، دمای  50، به مدت 7 ساعت و نسبت 1 به 15 )بدست اومد

مواد لیگنوسلولزی زائد به دلیل صنایع کشاورزی ( کاه گندم، تفاله ی نیشکر، علوفه ی ذرت )، جنگلداری ( چوبای سخت و نرم ) و شهرنشینی منابع ارزون قیمت، دردسترس و منابع تجدید پذیر انرژی هستن که می تونن در تهیه اجناس بیولوژیکی مورد استفاده قرار گیرند
این مواد بیشترً از سلولز، لیگنین و همی سلولز تشکیل شدن
سلولز و همی­سلولز دارای ساختار کربوهیدراتی می­باشن و می­تونن خیلی راحت به اجناس بیولوژیکی تبدیل شن
اما لیگنین یک پلیمر آروماتیکی با ساختار پیچیده می­باشه که بصورت یک غشا دور و بر ناحیه­ی کربوهیدراتی رو محاصره کرده و مانع دسترسی به ناحیه­ی کربوهیدراتیه
بنابر این عموما یک مرحله ساده پیش فرآوری پیش از استفاده از این مواد در مرحله تبدیل بیولوژیکی جهت حذف لیگنین و کاهش کریستالینیتی سلولز مورد نیازه
پیش فرآوری مورد استفاده در این تحقیق تا الان واسه مواد سلولزی استفاده نشده است بنابر این در ادامه به معدود کارای انجام شده در این مورد روی مواد لیگنوسلولزی اشاره داریم[12]

یانگ و همکاران[13]، از فرآوری کاه برنج [21]با کربنات سدیم و سولفات سدیم جهت بهبود بازده تولید اتانول استفاده کردن
یافته های تاثیر مثبت هردو نمک معدنی کربنات سدیم و سولفات سدیم رو در زیست تخریب پذیری کاه برنج تایید کرد
اونا بازده تولید قند رو هنگام استفاده از کربنات سدیم با نسبت وزنی 1 به صفر (نسبت به سولفات سدیم) در دمای 140 درجه سانتیگراد با نسبت وزنی سوبسترا به محلول 12 درصد و با استفاده از مقدار 20 FPU به ازای هر گرم سلولز، به ترتیب واسه قند کل، گلوکان[22] و زایلان[23]، 1/67، 4/74 و 7/53 درصد و هم اینکه درصد تبدیل پلی ساکاریدها رو 9/88 درصد گزارش کردن

صالحی و همکاران[14]، از فرآوری کاه برنج با کربنات سدیم در فشار بالا جهت بهبود بازده تولید اتانول استفاده کردن
در آخر شرایط بهینه فرآوری در غلظت 5/0 مولار کربنات سدیم و دمای 180 درجه سانتی گراد به مدت 120 دقیقه بدست اومد
تولید اتانول با استفاده از فرآوری نامبرده از 2/90 گرم بر لیتر به 4/351 گرم بر لیتر رسید

خالقیان[15]، از فرآوری با کربنات سدیم جهت جداسازی سیلیس از کاه برنج به خاطر بهبود تولید اتانول از آن استفاده کرد
یافته ها نشون داد که با افزایش دما بازده تولید اتانول افزایش داشت
شرایط بهینه در غلظت 5/0 مولار کربنات سدیم و دمای 100 درجه سانتی گراد به مدت 3 ساعت بدست اومد
تحت شرایط بهینه عمل پیش فرآوری بازده تولید اتانول رو از 8/39 % تا 2/83 % افزایش نشون داد

[1] Fiber

[2] Waste textiles

[3] Reuse (second hand clothing)

[4] Remanufacture (filling materials and other uses of textile pieces)

[5] Recycling

[6] Landfilling and incineration

[7] Dioxins

[8] Anaerobic digestion

[9] Greenhouse gases

[10] Cotton fiber

[11] Pretreatment

[12] N-Methymorpholine N-oxide (نرمال متیل مورفولین نرمال اکسید)

[13] Ballooning

[14] Swelling

[15] Continuously stirred tank reactor

[16] Upflow anaerobic sludge blanket bed

[17] Lag phase

[18] Jean

[19] Fermentation

[20] Phosphoric acid

[21] Rice straw

[22] Glucan

[23] Xylan

تعداد صفحه :80

قیمت : 14700 تومن

com/?checkout=3113″ method=”post” name=”frm_jahanpay3113″>

بی معطلی پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار میگیره

و در جدا از اینکه فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شه

پشتیبانی سایت :        ****       serderehi@gmail
com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارین می تونین مبلغ مورد نظر واسه هر فایل رو کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز رو به ایمیل ما ارسال کنین تا فایل رو از راه ایمیل دریافت کنین

***  *** ***

متن کامل در سایت sabzfile.com