n
nپژوهشگران مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی همدان با همکاری محقق دانشگاه ایالتی باسک اسپانیا با بررسی رفتار شناورسازی تودههای مجتمع نانوذرات اکسید نقره و با استفاده از شبیهسازی به کمک دینامیک سیالات محاسباتی، موفق به ارائه راهکارهای صنعتی کاهش میزان کلوخگی ذرات حین شناوری شدند.
n
n
n
nبه گزارش سرویس فناوری ایسنا به نقل از ستاد نانو، نتایج این طرح میتواند به طور گستردهای در صنایعی همچون پتروشیمی، داروسازی، تولید پودرهای شیمیایی در مقیاس نیمهصنعتی و صنعتی، رنگ و سرامیک مورد استفاده قرار گیرد.
n
n
”
————————————-
nدکتر علیرضا بهرامیان، عضو هیات علمی گروه مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی همدان در مورد این تحقیقات گفت: بخش شبیهسازی این کار منتج از نتایج پایان نامه دانشجویی و بخش آزمایشات آن از طرح صنعتی مصوب من در پارک علم و فناوری همدان جهت تولید اکسیدهای فلزی معدنی در ابعاد میکرو و نانومتری به دست آمده است. البته جهت انجام برخی از آنالیزها از امکانات دانشگاه ایالتی باسک اسپانیا استفاده شده است.
n
n
n
nوی افزود: از جنبههای تجاری نانوذرات این است که اغلب به یکی از روشهای تبخیر در دمای بالا، رسوب دهی فاز بخار، روشهای مکانیکی نظیر آسیاب و روشهای فاز مایع یا کلوئید طی واکنشهای شیمیایی تولید میشوند. تولید نانوذرات اکسید فلزی به کمک روشهای شیمیایی نظیر سل-ژل و خشک کردن ذرات مرطوب به دست آمده به روش انجمادی یا شناورسازی ذرات صورت میگیرد. استفاده از تکنیک خشک کردن به روش انجمادی علاوه بر هزینه بالا، به دلیل محدودیتهای عملیاتی امکان تولید محصول در مقیاس صنعتی را ندارد. در این کار شناورسازی نانوذرات اکسید نقره در یک بستر سیال مورد بررسی قرار گرفته است. از دیدگاه صنعتی استفاده از بسترهای سیال و تکنیکهای مختلف آن جهت شناورسازی تودههای مجتمع نانوذرات و ذرات زیر میکرون حائز اهمیت است.
n
n
n
nبهرامیان خاطرنشان کرد: در این تحقیق ما به دنبال بررسی رفتار هیدرودینامیکی بسترهای حاوی چنین ذراتی بودیم. شبیهسازی بستر از دیدگاه هیدرودینامیکی این امکان را فراهم آورد تا در مواردی که امکان انجام آزمایشات تجربی روی بستر وجود نداشت، بتوان اطلاعات مهمی از رفتار شناوری ذرات درون بستر به دست آورد و مناسبترین شرایط عملیاتی جهت تولید محصول با حداقل میزان به هم چسبیدگی ذرات حین برخورد با یکدیگر را فراهم کرد.
n
n
n
nاین تحقیقات با هدف بررسی رفتار شناورسازی تودههای مجتمع نانوذرات اکسید نقره و راهکارهای کاهش میزان کلوخگی ذرات حین شناوری از دو دیدگاه آزمایشگاهی و شبیهسازی به کمک دینامیک سیالات محاسباتی انجام شده است. برای انجام این تحقیقات، در مرحله اول نانوذرات اکسید نقره تهیه شده از محلول شیمیایی با اندازه اولیهای در حدود 30 نانومتر وارد بستر شناور شده و با تزریق هوای گرم به بستر خشک شدند. با توجه به بروز پدیده نامطلوب کلوخگی حین خشک کردن و شناوری نانوذرات این ذرات به یکدیگر چسبیده و تشکیل تودههای بزرگتری میدهند که درنتیجه سبب افزایش ابعاد ذرات ثانویه به وجود آمده و کاهش خاصیت موثر آنها میشود. برای این منظور این محققان سعی کردند با بهبود پارامترهای هیدرودینامیکی بستر نظیر تخلخل، سرعت ورودی گاز، میزان پرشدگی اولیه و طراحی هندسی بستر، میزان کلوخگی حین شناوری ذرات را تا حد ممکن پایین آورند.
n
n
n
nبهرامیان در توضیح مرحله بعد، افزود: در مرحله بعد شبیهسازی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) بر اساس نتایج به دست آمده از آزمایشات روی بستر انجام گرفت و انواع نیروهای موثر روی چسبندگی ذرات در محیط شبیهسازی مورد بررسی قرار گرفتند. در نهایت صحت مدلهای به دست آمده با نتایج آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار گرفتند. این کار موجب میشود تا بتوان شکل هندسی و شرایط هیدرودینامیکی مناسب برای یک بستر سیال را از مقیاس آزمایشگاهی به یک واحد صنعتی تعمیم داد و از نتایج طرح جهت تولید پودر اکسید نقره در مقیاس بالا و با حداقل میزان کلوخگی استفاده کرد.
n
n
n
nنانوذرات تولید شده به روشهای شیمیایی به دلیل وجود پیوندهای بین مولکولی و درون مولکولی به شدت تمایل دارند به یکدیگر چسبیده و تودههای بزرگتری را تشکیل دهند. این مساله موجب بزرگ شدن ابعاد ذرات نهایی و درنتیجه کاهش خواص مناسب نانوذرات میشود. به همین علت، در این طرح سعی شده است با بهبود شرایط هیدرودینامیکی بستر بتوان ابعاد ذرات را در محدوده نانومتری حفظ کرد.
n
n
n
nتعیین شرایط بهینه هیدرودینامیکی جهت کاهش میزان کلوخگی نانوذرات در مقیاسهای آزمایشگاهی و شبیهسازی و ارزیابی مدلهای هیدرودینامیکی موجود جهت بررسی رفتار شناوری تودههای مجتمع حاوی نانوذرات اکسید نقره جهت کاربری نیمه صنعتی تولید پودرهای شیمیایی از مهمترین نتایج این طرح هستند.
n
n
n
nنتایج این کار تحقیقاتی که توسط دکتر علیرضا بهرامیان، هادی استادی فارغ التحصیل رشته مهندسی شیمی در مقطع کارشناسی ارشد و پرفسور مارتین الازار عضو هیات علمی دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه ایالتی باسک اسپانیا صورت گرفته، در مجله «Industrial Engineering Chemistry Reserch» منتشر شده است.
n
n
n
nانتهای پیام
n
n
n
‘