در اختراع حاضر، سنتز نانوكاتاليست منگنز اكسيد از باتري هاي مستعمل براي اولين بار با استفاده از روش هيدرومتالوژي جهت حذف تركيبات آلي بنزن، تولوئن و زايلن از هواي آلوده است. بدين منظور، كاتاليست منگنز اكسيد با استفاده از روش هيدرومتالوژي از پودر باتري هاي مستعمل سنتز شد و در ادامه به عنوان فاز فعال با درصدهاي وزني 5، 10 و 15% بر روي پايه آلومينا قرار گرفت. كاتاليست هاي تهيه شده توسط آناليزهاي FTIR، XRD، SEM، EDX، BET، TEM و TPR-H2 مورد بررسي قرار گرفتند. براي بررسي كارايي و عملكرد كاتاليست ها نيز از سامانه اكسيداسيون پلاسمايي- حرارتي در فشار پايين استفاده شد. نتايج آناليزهاي FTIR و XRD مشخص كرد كه امكان استفاده از پودر باتري جهت سنتز كاتاليست وجود دارد؛ چرا كه نشان دادند كه منگنزاكسيد به صورت صحيح سنتز گرديده است. مورفولوژي و نحوه توزيع فاز فعال روي پايه آلومينا توسط آناليز هاي SEM و TEM و EDX بررسي شدند و نشان دادند توزيع مناسب فاز فعال بر روي پايه اتفاق افتاده است. نتايج آناليز BET نشان داد كه كاتاليست هاي سنتز شده داراي سطح ويژه بالايي هستند. با استفاده از آناليز TPR-H2 مشخص گرديد كه استفاده از آلومينا به عنوان پايه موجب بهبود حالت اكسيداسيون كاتاليست شده است. جهت بررسي اثر دماي كلسيناسيون، كاتاليست ها در چهار دماي 400، 500، 600 و C° 700 كلسينه شدند كه در بين آنها دماي C° 600 به عنوان دماي مناسب انتخاب گرديد. نتايج آناليز FTIR نيز اين ادعا را تصديق كرد. در ادامه، به بررسي درصد وزني فاز فعال روي آلومينا به عنوان پايه پرداخته شد. نتايج آزمايش ها نشان دادند كه استفاده از 10% وزني از منگنز اكسيد روي آلومينا نتايج خوبي را به همراه دارد. جهت بررسي اثر پارامترهاي عملياتي، مقدار ولتاژ، محل قرارگيري كاتاليست در پلاسما، دبي جريان آلاينده ها، وزن كاتاليست مورد مطالعه قرار گرفتند. نتايج نشان دادند كه ولتاژ kV 10 داراي نتايج بهتري است و درصد تبديل بنزن، تولوئن و زايلن در آن به ترتيب 82/97، 59/99 و 74% مي باشد. همچنين مشخص گرديد كه محل قرارگيري كاتاليست در پلاسما اثر محسوسي بر ميزان حذف نداشته و با توجه به شرايط عملياتي مي توان گزينه مناسب را انتخاب نمود. با افزايش دبي جريان نيز، درصد تبديل آلاينده ها كاهش يافت.

در سال¬هاي اخير توليد سوخت پاك دي متيل اتر از گاز سنتز بسيار مورد توجه قرار گرفته است. اثر هم¬افزايي بين اجزاء در نانوكاتاليست دو عاملي CuO-ZnO-Al2O3/HZSM-5 تاثير بسزايي در عملكرد نانوكاتاليست فوق و ميزان تبديل گاز سنتز به دي متيل اتر دارد. در اين اختراع براي بهبود اثر هم¬افزايي اجزاء، سنتز اين كاتاليست با استفاده از روش هيبريدي همرسوبي-سونوشيمي انجام شد. بررسي خصوصيات كاتاليست فوق با آناليزهاي XRD، FESEM، EDX ، PSD وBET نشان داد در اين روش سنتز اندازه كريستا¬ل¬هاي اكسيد مس كوچك است و درجه بلورينگي آن نيز كم است كه تضمين كننده افزايش اثر هم افزايي در نانوكاتاليست است. علاوه بر اين ذرات توزيع اندازه باريكي داشته و سطح ويژه نانوكاتاليست زياد است. افزون بر نوع نانوكاتاليست نوع راكتور نيز در عملكرد فرآيند سنتز دي متيل اتر بسيار مهم است. اين واكنش بسيار گرمازاست و راكتوري با قابليت حذف گرماي آزاد شده از ملزومات اين فرآيند است. به همين منظور يك ميكروراكتور فشار بالا كه به دليل فاصله نفوذ كوتاه قادر به مديريت انتقال حرات است طراحي شد و نانوكاتاليست فوق با استفاده از روش دوغابي بر روي صفحات آن پوشش داده شد. كيفيت پوشش كاتاليستي كاملا بر رژيم جريان و بازدهي راكتور موثر است. به همين منظور پارامتر غلظت دوغاب به عنوان يك عامل مهم در كيفيت پوشش كاتاليستي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج آناليزهاي خصوصيت سنجي و همچنين تست راكتوري نشان داد يك غلظت بهينه براي دوغاب جهت ايجاد يك پوشش يكنواخت و چسبنده بين پوشش و صفحه استيل وجود دارد. در اين مقدار بهينه (20% وزني) پوشش كاتاليستي مورفولوژي همگني داشته و ترك يا حفره در آن مشاهده نمي¬شود. ميكروراكتور با پوشش كاتاليستي با غلظت 20% وزني قادر به تبديل 61% از مونوكسيد كربن و بازده توليد دي متيل اتر به ميزان 53% است.

فيلم هاي نازك نانوذرات در صنايع مختلف مانند صنايع نساجي، ساختمان، تصفيه آب و هوا، نساجي و .... كاربرد زيادي دارند و لايه نشاني اين فيلم ها با استفاده از دستگاه هاي پوشش دهي مختلفي انجام مي گيرد كه در بيشتر مواقع به علت محدوديت كاربردي اين دستگاهها پوشش دهي فيلم ها بر روي سوبستراها و سطوح مختلف امكان پذير و گاهي از لحاظ اقتصادي مقرون به صرفه نيست. لذا استفاده از دستگاههاي پوشش دهي انعطاف پذير و مركب از چند روش در صنايع ذكرشده فوق ضرورت دوچندان مي يابد. به اين منظور دستگاه پوشش دهي مشتمل بر دو روش پوشش دهي غوطه وري و پوشش دهي با تيغه Doctor Blade با قابليت امكان پوشش دهي سطوح و سوبستراهايي با اشكال مختلف و ضخامت مختلف و همچنين امكان پوشش دهي محلول هاي پوشش با دامنه وسيعي از ويسكوزيته پيشنهاد مي شود كه توانايي پوشش دهي انواع فيلم هاي نازك نانوذرات شامل فلزات، نيمه هادي ها، پليمرها و ... را دارد. دستگاه مذكور داراي نوار قرقره اي جهت غوطه وري سازي سطوح به طور عمودي در محلول پوشش در روش پوشش دهي غوطه وري است كه سرعت حركت سطح و خروج آن از محلول با برنامه الكترونيكي قابل تنظيم است لذا به دليل كنترل سرعت دخول و خروج سوبسترا به صورت الكترونيكي، دستگاه تكرار پذيري خوبي دارد. به منظور استفاده توأم از روش پوشش دهي با تيغه Doctor Blade ريل هايي بر روي پايه هاي كناري دستگاه نصب شده اند كه تيغه مذكور با مخزن متصل به آن بر روي آن حركت مي كند و سرعت حركت رفت و برگشتي آن با برنامه الكترونيكي قابل تنظيم است. مخزن مورد استفاده در روش تيغه Doctor Blade در قسمت جلويي تيغه نصب شده است و محلول خروج محل پوشش در قسمت متصل به تيغه تعبيه شده است. در پوشش دهي با تيغه Doctor Blade مخزن مورد استفاده در روش غوطه وري كه ارتفاع آن همسطح ارتفاع پايه هاي كناري است نقش جمع آوري محلول پوشش دهي را دارد به طوري كه بر روي ريل هايي همزمان با تيغه و سرعت برابر با سرعت تيغه در زير صفحه قرار داده شده به منظور نصب سوبسترا جهت پوشش دهي حركت مي كند و از هدر رفت محلول جلوگيري مي كند. حركت تيغه مذكور با استفاده از بازوي فلزي تاشو ( جمع شونده) افقي كه به يك موتور الكتريكي متصل است انجام مي گيرد. همچنين امكان تعويض تيغه و استفاده در تيغه هاي متفاوت بسته به نوع محلول پوشش دهي وجود دارد و ارتفاع قرارگيري تيغه قابل تنظيم است.

در اين اختراع نانو كاتاليست روتنيوم روي پايه اكسيد سريم تهيه شده است كه براي حذف فنيل از طريق اكسايش هواي مرطوب به كار مي رود. از روش نوين سونوشيمي براي سنتز اين كاتاليست استفاده شده و با عملكرد كاتاليستهاي سنتز شده به روش مرسوم تلقيح مقايسه شده است. تصاوير XRD,SEM گرفته شده از كاتاليست هاي سونوشيمي نشان دهنده ابعاد كوچك ذرات اين كاتاليست ها، آمورف بودن آنها و يكنواختي توزيع اندازه آنها در مقايسه با نوع تلقيچي است. با آزمايشهاي متعدد نشان داده شده است كه 0/3gr كاتاليست 500ppm غلظت اوليه فنل و 5% - 3 وزني از فلز فعال معياري از حالت بهينه براي حذف فنل از آب است. در حالت كلي مي توان نتيجه گرفت كه در عموم موارد كاتاليست هاي سنتز شده به روش سونوشيمي بيشتر از كاتاليست هاي تلقيحي قابليت حذف فنل و تصفيه آب را دارند.

در اين اختراع نانوكاتايست هاي كبالت - موليبدن با پايه آلومينا براي گوگردزدايي از برشهاي نفتي از طريق واكنش هيدرودي سولفوريزاسيون تهيه شده اند. اندازه متوسط ذرات اين كاتاليست در حدود 87nm بوده و توزيع اندازه آن در مقايسه با نوع تلقيحي باريكتر است. اين كاتاليست مقاومت حرارتي خوبي داشته و تصاوير xrd,sem گرفته شده از آنها نشان دهنده ابعاد نانومتري ذرات اين كاتاليست ها در مقايسه با نوع تلقيجي است. طراحي آزمايش صورت گرفته بروش تاگوچي نشان مي دهد كه استفاده از 24 درصد موليبدن 4/5 درصد كبالت و مقدار كاتاليست 6/67gr/lit به عنوان معياري از حالت بهينه به شمارمي رود. استفاده از پايه آلومينا در كاتاليست هاي سنتز شده به روش سونوشيمي درصد حذفي حدود 2 برابر بالاتر از كاتاليست هاي پايه آلومينا تهيه شده به روش تلقيح خواهند داشت. كاتاليستهاي تشكيل شده بروش سونوشيمي ، فرايند هيدروژن سولفوريزاسيون را در جهت HYD به مقادير بزرگتري در مقايسه با جهت DDS ارتقا مي بخشند و در نتيجه محصولات واكنش هيدروژناسيون براي هيدرودي سولفوريزاسيون تيوفن نسبت به حالتي كه از كاتاليست هاي ساخته شده به روش تلقيح استفاده شود مقادير بيشتري را خواهند داشت.

امروزه به دليل افزايش هزينه هاي فرآيندي صنايع درصدد كوچكسازي فرآيندها با حفظ و ارتقاي راندمان موجود هستند. از سوي ديگر كاهش مواد آلاينده صنايع و جلوگيري از ورود آنها به آب و هوا مورد توجه كشورها بوده است. ميكروفتوراكتور پيشنهادي برمبناي مبحث PI با هدف كوچك سازي فرآيند تصفيه فتوكاتاليستي طراحي شده و در تصفيه آب و هوا و تبديل فتوكاتاليستي CO2 به مواد و سوختهاي با ارزشي چون متانول، متان، گازآب، فرميك اسيد و... به كار مي رود. در ميكروفتوراكتور پيشنهادي همزمان ميكروكانالها و ميكرولوله پوشش داده شده با فيلمهاي فتوكاتاليستي به كار گرفته شده است كه با توجه به ساختمان آن و بكارگيري چاه حرارتي در زير منبع نوري همزمان مشكل توزيع نور و نوتركيبي ناشي از افزايش دماي منبع نوري از بين رفته است. با توجه به ساختمان منحصر به فرد ميكروفتوراكتور پيشنهادي و وجود منبع نوري در داخل ميكرفتوراكتور هيچ محدوديتي در انتخاب جنس ميكرولوله ها و سوبستراها جهت ايجاد ميكروكانالها وجود نداشته و الزامي به شفافيت ميكرولوله ها و ميكروكانالها در مقابل نور نمي باشد. ميكروفتوراكتور پيشنهادي قابل حمل و عملكرد ساده و در عين حال كارا بوده و قابليت Number up بالايي دارد.

در اين اختراع نانوكاتاليست MoO3 بر پايه سيليكاژل سنتز، به كمك پلاسماي سرد اصلاح و در گوگردزدايي اكسايشي به كار رفت. در اين فرايند اكسيژن از اكسنده به تركيب گوگردي آروماتيك كه روي كاتاليست جذب شده منتقل و به دليل افزايش قطبيت به كمك استونيتريل از سوخت جدا مي¬شود. اصلاح سطح با پلاسما سايت¬هاي فعال را براي جذب و اكسايش تركيب گوگردي و اكسنده افزايش مي¬دهد. در حالي كه نمونه اوليه حاوي كلوخه ذرات اكسيد موليبدن در اندازه هاي نزديك 500 نانومتر روي پايه سيليكايي بود با اعمال پلاسماي سرد، كلوخه¬ها از هم پاشيده و نانو ذرات با توزيع پذيري بسيار مناسب روي سطح پايه پخش شدند. اين امر زبري سطح و آبدوستي كاتاليست را كاهش و مقاومت حرارتي آن را افزايش داد كه آن را براي احياي نمونه به كمك حرارت مناسب مي¬كند. در گوگردزدايي اكسايشي از مخلوط گازوئيل و نفت سفيد به كمك اين كاتاليست و پراكسيد هيدروژن در حضور امواج اولتراسوند، مقدار گوگرد كل از 25000 پي پي ام به 1069 پي پي ام رسيد. همين آزمايش بر روي كاتاليست مشابه بدون اصلاح سطح با پلاسما صورت گرفت و مقدار گوگرد كل در انتها تنها به 11653 پي پي ام رسيد