حضور فلزات سنگين در پسماند و فاضلاب‌هاي روان يكي از مشكلات اساسي است كه باعث بروز مشكلات شده و بر‌روي سلامتي انسان، جانداران موجود در آن اقليم و گياهان تاثير مي‌گذارد. حذف فلزات سنگين به وسيله فرآيند جذب و رسوب دهي به عنوان سازوكارهاي عمومي كاهش آسيب ناشي از فلزات سنگين مورد توجه است. در اين اختراع امكان ارزيابي حذف يون Cd2 به عنوان نمونه اي از فلزات سنگين از محلول‌هاي آبي به‌وسيله نانو بلورك‌هاي ويت لوكيت (تري كلسيم فسفات) بررسي شده است. اين اختراع نشان داد كه نانو ويت لوكيت مي‌تواند به‌عنوان يك جاذب موثر و دوست دار محيط زيست براي حذف فلز سنگين دو ظرفيتي كادميم از محلول هاي آبي مورد استفاده قرار گيرد.

فلزات سنگين، مثل شامل سرب، جيوه، روي، نيكل، كرم، كادميم و غيره هستند. وجود اين فلزات در غلظت بيش از مقدار استاندارد، در آب آشاميدني، باعث عوارضي مانند مسموميت، حساسيت شديد، ضايعات كروموزومي، عقب افتادگي ذهني، فراموشي، پاركينسن، سنگ كليه، نرمي استخوان و انواع سرطان مي شود. حذف فلزات سنگين به وسيله فرآيند جذب و رسوب دهي به عنوان سازوكارهاي عمومي كاهش آسيب ناشي از فلزات سنگين مورد توجه است. در اين اختراع امكان ارزيابي حذف يونCd2+ ، از محلول‌هاي آبي به‌وسيله گرانول هاي نانو هيدروكسي آپاتيت در سيستم راكتور بستر ثابت بررسي شد. همچنين تاثير عامل‌هاي فرآيند جذب مانند غلظت اوليه يون كادميم، ارتفاع ستون جذب، و سرعت جريان در راكتور بستر ثابت مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه در راكتور بستر ثابت با افزايش سرعت جريان خطي شديدا از حجم تحت عمليات قرار گرفته تا نقطه شكافت مي كاهد و در نتيجه باعث كاهش عملكرد بستر مي شود. همچنين با افزايش عمق بستر، جذب افزايش مي يابد كه اين امر به دليل افزايش ميزان جاذب در بسترهاي بزرگتر است كه باعث ايجاد مكان هاي جذب بيشتري مي شود. نتايج نشان مي دهد كه افزايش غلظت اوليه فلزكادميم سرعت جذب در بستر را افزايش مي دهد و ظرفيت جذب بستر را بالا مي برد. اين روش اختراع شده نشان داد كه گرانول هاي نانو هيدروكسي آپاتيت مي‌تواند به‌عنوان يك جاذب موثر براي حذف فلز سنگين دو ظرفيتي كادميم، از محلول هاي آبي در راكتور بستر ثابت مي تواند مورد استفاده قرار گيرد.

مولايت به علت دماي سنتز بالا و شرايط تشكيل در فشار پايين، به‌ندرت در طبيعت يافت مي‌شود. آلومينا و كائولن منابع مهم و ارزان قيمت در تهيه مولايت است كه جهت توليد كامپوزيت هاي زمينه مولايتي مورد استفاده قرار مي گيرد. ذرات تقويت‌كننده كاربيد تنگستني به دليل خواص مطلوبي مثل سختي و استحكام بالا و ضريب انبساط حرارتي نزديك به مولايت گزينه مناسبي براي بهبود رفتار سينتر و خواص مكانيكي كامپوزيت زمينه مولايتي مي‌باشد. در اين پژوهش پودر مولايت از آلومينا و كائولن سنتز شد. مولايت سنتز شده و كاربيد تنگستن توسط آسياب با كاپ و گلوله كاربيد تنگستني با نسبت گلوله به پودر 5 به 1 با سرعت rpm150 به مدت 2 ساعت مخلوط شدند. پودر هاي مخلوط شده در دستگاه SPS سينتر شدند. از نمونه هاي سينتر شده آناليز XRD، چگالي، SEM، استحكام و سختي به عمل آمد. كامپوزيت توليد شده نسبت به بدنه تك فاز، به واسطه افزودن ذرات سخت WC، مقاومت سايشي و خزشي بالاتري از خود نشان مي دهد.

منيزيم فلزي است كه به دليل خواص منحصر به فرد خود امروزه كاربردهاي بسياري در صنايع هوايي، خودرو‌سازي، الكترونيك و پزشكي پيدا كرده است. مشكل اصلي در استفاده از اين فلز ميل واكنش‌پذيري بالاي آن در برابر اكسيژن و رطوبت است كه در نتيجه منجر به تغيير خواص مي‌گردد. همچنين بار سطحي و چگالي متفاوت مشكلاتي را در پايدار سازي آن در حلال هاي آلي ايجاد مي‌نمايد. به همين منظور روش‌هاي متعددي براي ايجاد مقاومت شيميايي و اصلاح سطحي در سيستم پودري آن صورت گرفته ‌است. از جمله روش‌هاي شيميايي و الكتروشيميايي كه با ايجاد يك لايه محافظ و بي‌اثر بر روي سطح ذرات پودري منيزيم و از بين بردن تماس مستقيم با اكسيژن و مواد ديگر سعي در بهبود عملكرد قطعات، بدنه‌ها و پوشش‌هاي بر پايه منيزيم نموده‌اند. در اين اختراع پودرهاي منيزيم با ابعاد ميكرومتري توسط فرايند آسياكاري همراه با غوطه‌وري در اتيلن‌گليكول جهت افزايش مقاومت شيميايي و پايدارسازي پودر در حلال آلي استفاده شد. از تكنيك پراش پرتو ايكس XRD به منظور بررسي ساختار فازي و تاييد حضور فازهاي مطلوب در تركيب و ميكروسكوپ الكتروني روبشي SEM براي ارزيابي مورفولوژي و توزيع اندازه ذرات استفاده گرديده و به منظور بررسي مقاومت حرارتي و واكنش هاي انجام شده آزمون STA و بررسي ميزان پايداري در حلال آلي قبل و بعد از اسياكاري توسط آزمون پايداري استوانه مدرج در حلال اتيلن گليكول انجام گرديده و در نتيجه پودر منيزيم با افزايش مقاومت شيميايي و پايداري در حلال آلي بدست آمد.

در اين كار تهيه نانوبلوركهاي هيدروكسي آپاتيت مغناطيسي و عملكرد آن به عنوان ماده جاذب به منظور حذف ماده آلي تولوئن مورد بررسي قرار گرفت. تهيه كريستالهاي هيدروكسي آپاتيت مغناطيسي با روش هم¬رسوبي در محيط تر صورت گرفت. بنابراين مطالعات فازي، پيوندهاي شيميايي، مورفولوژي ذرات سنتز شده و خواص مغناطيسي به ترتيب با استفاده از آزمونهاي XRD، FTIR، SEM و VSM انجام شد. نتايج بدست آمده نشان¬دهنده مورفولوژي صفحه¬اي و ميانگين اندازه دانه nm 6/11 بود. بررسي نتايج XRD وجود فاز هيدروكسي آپاتيت مغناطيسي را نشان داده و نتايج VSM از مغناطيس اشباع emgg^(-1) 00147/0 و مغناطيس پس ماند emgg^(-1) 02615/0 خبر داد. پس از آن، آزمون¬هاي جذب به وسيله پودر نانوبلورك¬هاي هيدروكسي آپاتيت مغناطيسي به دست آمده به عنوان جاذب براي آلاينده تولوئن در محلول¬هاي آبي انجام شد. به منظور بررسي ميزان جذب آلاينده و مورفولوژي ذرات پس از جذب، از آزمون¬هاي طيف¬سنجي UV-Visible، FT-IR و SEM استفاده شد. حداكثر ميزان جذب پودر mg/g 980 است. اطلاعات بدست آمده از آزمون جذب با تك¬دماهاي جذب مختلفي چون لانگمير، فرندليش و DKR انطباق داده و مشخص شد كه سازوكار جذب تك لايه (تك¬دماي لانگمير) انطباق بيشتري با فرآيندهاي جذب دارد.

امروزه شيشه-سراميك¬هاي دنداني با خواص مكانيكي و نوري مطلوب از اهميت ويژه اي در دندانپزشكي ترميمي برخوردارند. در اختراع حاضر، رفتار زينترپذيري و ارزيابي فازي شيشه-سراميك¬هاي ¬دنداني فلوركاناسيتي با روش اقتصادي زينتري بررسي شد. در اين راستا، ابتدا شيشه پايه تهيه شد. اين تركيب طي فرآيند ذوب در بوته آلومينايي و سردسازي مذاب شيشه حاصل در آب به فريت تبديل شد. شكل¬دهي فريت به روش پرس به صورت قرص انجام شد و عمليات حرارتي در محدوده دمايي C°950-650 انجام شد. خواص فيزيكي شامل جذب آب و دانسيته بالك شيشه-سراميك¬هاي نهايي، بر حسب دماهاي عمليات حرارتي اندازه گيري و با يكديگر مقايسه شد. نتايج حاصل نشان داد كليه شيشه-سراميك¬هاي ساخته شده در محدوده دمايي عمليات حرارتي از رفتار زينترپذيري بسيار مناسبي برخوردار بودند. با افزايش دماي عمليات حرارتي نمودار جذب آب شيشه-سراميك‌ها نمودار‌ نزولي‌اند، بنابراين كل شيشه-سراميك‌ها در حال زينتر شدن هستند و در انتهاي محدوده دمايي عمليات حرارتي جذب آب نمونه‌ها نزديك به صفر رسيده‌اند. بر اساس نتايج آزمون پراش پرتوهاي ايكس، فاز بلوري اصلي فلوركاناسيت (Ca5Na3-4K2-3Si12O30F4) بود. همچنين بلورهاي تيغه‌اي شكل فلوركاناسيت در ارزيابي ريزساختاري شيشه-سراميك مشاهده شد.

الف: شناسايي و انتخاب روانساز مناسب جهت ساخت دوغاب هاي هيدوركسي آپاتيتي. 1) ساخت دوغاب هيدوركسي آپاتيتي با استفاده از روانسازهاي مختلف از جمله دولاپيكس، گليسرول، ساولن، هگزامتافسفات سديم، CTAB. 2) مشاهده نظري و بررسي كيفي ميزان رواني اين دوغاب ها در اثر افزودن روانسازهاي مختلف و شناسايي و انتخاب بهترين روانساز. ب: ساخت دوغاب هيدروكسي آپاتيت با استفاده از تايرون به عنوان روانساز و بررسي رفتار رئولوژي اين دوغاب ها. 1) بررسي گرانروي دوغاب در غلظت هاي مختلف ماده جامد. 2) بررسي گرانروي دوغاب در درصدهاي مختلف روانساز. 3)بررسي گرانروي دوغاب در pHهاي مختلف.

1) ساخت دوغاب پايدار جهت ريخته گري دوغابي هيدوركسي آپاتيت. - در اين مرحله با توجه به نتايج به دست آمده از مرحله ب دوغاب بهينه هيدروكسي آپاتيت جهت ريخته گري دوغابي تهيه مي كنيم. 2) ساخت قالبهاي گچي نوع آلفا مناسب به اشكال پيچيده. 3) ساخت قطعات با اشكال پيچيده با استفاده از ريخته گري دوغاب بهينه هيدوركسي آپاتيت در قالبهاي گچي نوع آلفا ساخته شده. 4) پخت قطعات ريخته گري شده در دماهاي مختف و بررسي خواص فيزيكي و مكانيكي قطعات. - پخت قطعات در دماهاي 1350، 1200، 1100 درجه سانتي گراد. 5) بررسي مرفولوژي ذرات پودر و همچنين بررسي سطح مقطع شكست پس از انجام عمليات حرارتي با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM).

در ساخت اين ماده مراحل ذيل اجراء مي شود. الف) تهيه سيستم مواد اوليه AL+Si ب) انجام محاسبات رياضي جهت تعيين ميزان مواد اوليه با توجه به فرمول شيميايي مولايت ج) مخلوط كردن مواد اوليه در محيط غير آبي (الكل اتيليك) د) عمليات حرارتي در دماي پايين جهت خروج الكل و خشك شدن پودرها ه ) الك كردنْ مش بندي و تهيه گرانول مناسب و ) شكل دهي به روش فشار تك محوري و توليد نمونه هاي قرصي شكل ز) عمليات حرارتي نهايي در محدوده 1600C -و 700 در درون كوره براي رسيدن به محصول نهايي ج) شناسايي فازهاي تشكيل شده و بررسي ريز ساختار آنها توسط ميكروسكوپ الكتروني

در ساخت اين ماده كامپوزيتي مراحل ذيل اجراء مي شود: الف) تهيه مواد اوليه شامل پودر آلومينيم و پودر نيتريد آلومينيم ب) تعيين ويژگيهاي پودر اوليه نظير توزيع اندازه ذرات و ناخالصي هاي موجود ج) اختلاط در محيط غير آبي (الكل اتيليك) به مدت 24 ساعت د) خشك كردن در دماي 70 درجه سانتيگراد به مدت 5 ساعت ه) الك كردن با الك صد مش ز) نيتريده كردن ح ) بررسي شناسايي فازهاي تشكيل شده و اندازه گيري هدايت حرارتي