با توجه به پتانسيل بالاي كشور ايران به منظور توليد كربن فعال و همچنين نياز وافر كشور به اين ماده در صنايع مختلف و واردات زياد اين ماده مطابق با آمار گمركي موجود، توليد كربن فعال با خواص جذبي مناسب از اهميت بالايي برخوردار است. از طرفي ايران با توليد يك ميليون تن خرما در سال و240 هزار هكتار سطح زير كشت خرما دومين كشور توليدكننده خرما در دنيا مي باشد، هر ساله به دلايل متعدد از جمله پير شدن درختان يا اصلاح باغات تعداد زيادي از نخل هاي خرما بريده مي شوند و حجم نسبتا زيادي از ضايعات توليد ميگردد. در حال حاضر از چوب نخل خرما استفاده خاصي نشده و اغلب سوزانده مي شوند و يا به دريا ريخته مي شوند.در اين اختراع، از ضايعات چوب نخل خرما به عنوان يكي از فراوان ترين و ارزان ترين ضايعات كشاورزي موجود در كشور براي توليد كربن فعال مورد بررسي قرار گرفت. كربن فعال توليد شده با استفاده از فرايند تجزيه حرارتي و فعال سازي شيميايي تهيه شد. همچنين در اين پژوهش، اثر سه پارامتر دماي فعال سازي در محدوده ي 400 تا 500 درجه سانتي گراد، زمان ماند در محدوده ي 1 تا 3 ساعت و غلظت عامل فعال ساز در محدوده ي 40 تا 80 درصد وزني در سه سطح بر روي عدد يدي و سطح ويژه كربن فعال توليد شده با استفاده از روش آماري سطح پاسخ (RSM) به منظور يافتن شرايط بهينه ي سنتز كربن فعال به روش CCD به كمك نرم افزار Design Expert نيز استفاده گرديد. پس از تجزيه و تحليل و بهينه سازي روش سنتز كربن فعال در نرم افزار، كربن فعال در شرايط بهينه با سطح ويژه 903m2/g و عدد يدي 983mg/g توليد گرديد. نتايج آزمايشگاهي گواه بر اين است كه در فرايند تجزيه حرارتي انجام شده از هر 100 گرم چوب نخل خرما حدود بين40 الي 50 گرم كربن فعال با عدد يدي 1150mg/g بدست مي آيد كه نشان دهنده كيفيت بسيار بالاي كربن فعال تهيه شده است. همچنين نمونه كربن فعال سنتز شده در شرايط بهينه تحت آناليزهاي BET , FTIR , EDAX , TGA, DLS , FESEM, قرار گرفت و با توجه به انجام تست جذب، كربن فعال بدست آمده توانايي تصفيه پساب هاي صنعتي شامل انواع ناخالصي ها از جمله فلزات سنگين، آلاينده هاي داروئي، آلاينده هاي رنگي (كاتيوني و آنيوني) را دارا مي باشد.

يكي از راه‌هاي موثر كنترل و كاهش ميزان انتشار دي اكسيد كربن در محيط زيست، حذف و جداسازي اين ماده از جو با استفاده از روش جذب سطحي است. مسلما قلب تپنده اين روش جاذب‌هاي آن بوده كه موفقيت يا عدم موفقيت جذب وجداسازي دي اكسيد كربن به طور مستقيم وابسته به آنها مي باشد. از ميان تمام انواع جاذبهاي قابل كاربرد، چارچوب هاي نانو ساختار آلي - فلزي (MOFs) يكي از بهترين گزينه ها است. در اين تحقيق يكي از سناريوهاي افزايش بازدهي جداسازي دي اكسيد كربن در جاذب هاي MOF يعني اصلاح پسا سنتزي مورد بررسي قرار گرفته است. بدين منظور با اتصال يك گروه عاملي (فلز ليتيوم) به لينكر بكارگرفته شده در ساختار ZIF-8 (ايميدازول) تاثير اصلاح ساختار بر بازدهي فرايند مورد ارزيابي قرار خواهد گرفت. نتايج آزمايشگاهي گواه بر اين است كه افزايش نيروي الكترواستاتيك بين ليتيوم جاذب اصلاح يافته با گاز دي اكسيد كربن سبب افزايش ظرفيت جذب اين گاز در نانو ساختار اصلاح يافته ZIF-8-OLi خواهد شد.

درصد گوگرد زياد در اكثر فرآورده هاي نفتي مضر است و حذف يا تبديل آن ها به مواد بي ضرر، يكي از هدف هاي مهم در پالايشگاه ها است. يكي از راه‌هاي موثر كنترل و كاهش ميزان انتشار اكسيدهاي گوگردي در محيط زيست، تبديل و جداسازي اين مواد با استفاده از روش اكسيداسيون است. در اين روش از كاتاليست‌‌هاي مختلفي استفاده مي‌شود كه از ميان تمام آنها، چارچوب هاي نانو ساختار آلي - فلزي (MOFs) يكي از بهترين گزينه ها است. در اين تحقيق، تاثير اصلاح ساختار روي كاتاليست ZIF-8 در اكسيداسيون دي‌بنزوتيوفن مورد بررسي قرار گرفته است. بدين منظور با اتصال يك گروه عاملي (OH) به فلز روي بكارگرفته شده در ساختار ZIF-8 صورت پذيرفت. نتايج آزمايشگاهي گواه بر اين است كه كاتاليست اصلاح يافته مورد استفاده در اكسيداسيون دي‌بنزوتيوفن سبب افزايش ظرفيت تبديل اين ماده به سولفون و سولفوكسيد دي‌بنزوتيوفن در نانو ساختار اصلاح يافته ZIF-8-OH خواهد شد.

چارچوب فلزي-آلي- زئوليتي- 8 (ZIF-8) با توجه به برخي از ويژگي هاي برجسته و منحصر به فرد نظير سنتز آسان، پايداري حرارتي و شيميايي بالا، جداسازي انتخاب پذير و ... توجه بسياري را جهت استفاده در انواع فرايندهاي شيميايي به خود جلب كرده است. شكل گيري تمام خصوصيات منحصر به فرد جاذب نانو ساختار ZIF-8 به طور قطع وابسته به سنتز صحيح و دقيق آن دارد به گونه اي كه عدم سنتز صحيح و مناسب مي تواند نتايجي كاملا معكوس در عملكرد اين جاذب داشته باشد. روش‌هاي مختلفي براي سنتز انواع نانوذرات تا كنون به كار گرفته شده است كه از آن جمله مي توان به روش هاي سالوترمال و هيدرو ترمال، روش سونوشيمي، روش الكتروشيميايي، روش سل-ژل، روش‌هاي مكانوشيميايي و روش مايكروويو اشاره نمود .در اين اختراع، با توجه به اهميت سنتز دقيق، سالم و مقرون به صرفه جاذب هاي نانوساختار از جمله نانو ذرات ZIF-8 ، يك روش آسان، سبز و بدون نياز به صرف انرژي بالا در شرايط دماي اتاق ارائه شده است. اين روش نسبت به روش هاي قبل (نامبرده) داراي مزاياي قابل توجه اي مي باشد به گونه اي كه مدت زمان لازم براي تشكيل نانوذرات در اين روش تنها 10 دقيقه مي باشد. از مزيت هاي ديگر اين روش علاوه بر كاهش زمان و انرژي، مي توان به درصد بازدهي بالا، جداسازي آسان، سادگي روش و شرايط سبز واكنش اشاره نمود. حضور امواج فراصوت در كنار استفاده از حلال هاي سبز مختلفي نظير اتانول، آب ديونايز، آمونياك با غلظت 25 درصد و استون، از مهمترين خصوصيات اين روش سنتز محسوب مي گردد. نتايج به دست آمده نشان مي دهد كه تشكيل نانو ذرات ZIF-8 در حضور امواج صوتي و با استفاده از حلال هاي سبز نظير اتانول از نظر تبلور و اندازه ذرات، داراي عملكرد عالي مي باشند. اندازه ذرات نانو ذرات زيف سنتز شده در حضور حلال آب ديونايز23/12 نانومتر، اتانول 22/98 نانومتر، آمونياك (25%) 27/33 نانومتر و استون17/71 نانومتر مي باشد.

يكي از مباحثي كه امروزه در زمينه استفاده از برش هاي مختلف نفتي مطرح است، حذف آلاينده هاي مختلف از جمله تركيبات گوگردي مي باشد كه در سطح جهاني، قوانين سختگيرانه اي براي آن در نظر گرفته شده است. احتراق اين تركيبات موجب توليد و نشر اكسيدهاي گوگردي، آلودگي محيط زيست، باران‌هاي اسيدي خوردگي تجهيزات و غيرفعال شدن كاتاليست‌هاي شيميايي مي‌شود. استفاده از روش اكسيداسيون، يكي از راه‌هاي موثركاهش انتشار اكسيدهاي گوگردي به‌شمار مي‌آيد. در اين روش مي توان از كاتاليست‌‌هاي مختلفي استفاده نمود كه از ميان آنها، نانو كامپوزيت هايي از اكسيد تيتانيوم يكي از بهترين گزينه‌ها مي‌باشد. در اين تحقيق، تاثير اصلاح سطح نانو ذرات هيبريدي اكسيد تيتانيوم-سيليكا در اكسيداسيون دي‌بنزوتيوفن (يك تركيب گوگردي آروماتيك) مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج گواه بر اين است كه اين كاتاليست سبب افزايش راندمان تبديل اين ماده به سولفون و سولفوكسيد دي‌بنزوتيوفن در دما و فشار محيط و در نهايت كاهش سطح گوگرد خواهد شد. از مهمترين مزاياي استفاده از اين كاتاليست، مي توان به سرعت سينتيك فوق العاده بالاي آن در فرايند گوگردزدايي اكسيداسيوني، استفاده از اكسيد كننده سبز پروكسيد هيدرژن و سنتز بسيار راحت و سبز آن اشاره نمود كه امكان تهيه آن را در مقياس صنعتي در جهت توليد داخلي امكان پذير ميسازد.

در سال هاي اخير، نياز روزافزون نياز به انرژي، سخت تر شدن قوانين استاندارد مربوط به سوخت وسايل نقليه با هدف حفاظت از محيط زيست و نيز كم شدن ذخاير نفتي، چالش بزرگي را براي تصفيه گران صنعت نفت به وجود آورده است. همين امر موجب شده تا تلاش ها و مطالعات جهت يافتن روش هاي بصرفه ي گوگردزدايي با جديت بيشتري دنبال گردد. يكي از راهبردهاي موثر براي گوگردزدايي از سوخت هاي مايع، روش گوگردزدايي اكسيداسيوني مي باشد. در اين روش مي توان از كاتاليست‌‌هاي مختلفي استفاده نمود كه از ميان آنها، نانو كامپوزيت هايي از اكسيد تيتانيوم يكي از بهترين گزينه‌ها مي‌باشد. نتايج حاصل از اين تحقيق، گواه بر اين است كه كاتاليست سنتز شده TiO2-CA@Mo سبب افزايش راندمان در تبديل دي بنزوتيوفن به سولفون و سولفوكسيد دي‌بنزوتيوفن در دما و فشار محيط (25درجه سانتيگراد) و در نهايت كاهش سطح گوگرد خواهد شد. از مهمترين مزاياي استفاده از اين كاتاليست، مي توان به سرعت سينتيك بالاي آن در فرايند گوگردزدايي اكسيداسيوني، استفاده از اكسيد كننده سبز پروكسيد هيدرژن و سنتز بسيار راحت و سبز آن اشاره نمود كه امكان تهيه آن را در مقياس صنعتي در جهت توليد داخلي امكان پذير ميسازد. همچنين مدل سوختي بكار برده شده در اين تحقيق، اكتان بوده كه شباهت زيادي به سوخت واقعي دارد. بنابراين اميد است گامي نو در صنعت پالايش كشور برداشته شده باشد.

سوخت¬هاي زيستي، سوخت غيرآلاينده، قابل دسترس، پايدار و قابل اعتماد از منابع تجديد پذير هستند. سوخت هاي زيستي مايع به دسته هاي زير تقسيم مي¬شوند: الف) روغن¬هاي گياهي و بايوديزل، (ب) الكل ها (پ) روغن¬هاي زيستي و مصنوعي ترانس استريفيكاسيون يكي از روش¬هاي توليد بايوديزل است كه در آن روغن يا چربي با الكل، مانند متانول يا اتانول، در حضور كاتاليزور براي تشكيل الكل استر وگليسرول واكنش مي¬دهد. شبكه هاي متخلخل آلي – فلزي (MOF) به دليل برخي خصوصيات و ويژگي¬هاي منحصر به فرد نظير استحكام شيميايي بالا، سطح تماس بسيار بالا و همچنين قابليت انتخاب پذيري، يكي از مناسب¬ترين كانديدا براي استفاده به¬عنوان كاتاليست به شمار مي¬آيند. از مهم ترين MOF هاي شناخته شده جهت استفاده به¬عنوان كاتالسيت براي توليد بايوديزل ZIF-8 مي¬باشد. در اين پژوهش ابتدا سعي شد تا با اتخاذ روش يا روش¬هايي مناسب هسته¬ي مغناطيسي كاتاليزور مورد نظر به منظور ريكاوري راحت كاتاليزور در محيط واكنش، سنتز شود سپس ZIF-8 با استفاده از روشي آسان توسط نمك نيترات و لينكر 2-متيل ايميدازول توليد شد و به عنوان لايه ي مياني بر روي هسته قرار گرفت و در نهايت اكسيد تيتانيوم به منظور بهبود خاصيت كاتاليزوري به عنوان خارجي ترين لايه بر روي ZIF-8 قرار گرفت. واكنش ترانس استريفيكاسيون در حضور اتانول، اولئيك اسيد وكاتاليست مورد نظر انجام شد. به دليل هسته-ي مغناطيسي اين كاتاليست، بازيابي آن از محيط واكنش به سهولت انجام گرفت.

حذف انواع آلاينده هاي رنگي از پساب هاي صنعتي به روش فتوكاتاليستي در حضور امواج نور مرئي يكي از روش هاي موثر در تصفيه پساب هاي واحد صنعتي تبديل شده است. انتخاب يك فتوكاتاليست مناسب به عنوان قلب تپنده اين روش شناخته مي شود به گونه اي كه موفقيت يا عدم موفقيت اين روش به طور مستقيم وابسته به نوع كاتاليست هاي بكاررفته در آن دارد. از ميان انواع فتوكاتاليست هاي مرسوم و نوين قابل استفاده در فرايند فتوكاتاليستي حذف آلاينده هاي رنگي، ساختارهاي متخلخل فلزي– آلي (MOF) به دليل برخي خصوصيات و ويژگي¬هاي منحصر به فرد نظير استحكام شيميايي بالا، سطح تماس بسيار بالا و همچنين قابليت كاتاليستي بالا، يكي از مناسب¬ترين كانديدا براي استفاده به¬عنوان فتوكاتاليست به شمار مي-آيند. از مهم ترين MOF هاي شناخته شده جهت استفاده در فرايندهاي تصفيه در محيط هاي آبي ZIF-8 مي باشد كه به دليل استحكام شيميايي بالا در محيط هاي آبي و همچنين توليد انبوه (صنعتي) استفاده از آن به¬عنوان فتوكاتالسيت در سالهاي اخير مورد توجه بوده است. با توجه به اين موضوع، در اين اختراع اقدام به افزايش و ارتقاء خاصيت كاتاليستي ZIF-8 جهت حذف آلاينده هاي رنگي از طريق نشاندن نانوذرات نقره بر روي سطح آن گرديده است. بدين منظور پس از سنتز ZIF-8 ، جهت قراردادن نانوذرات نقره بر روي سطح آن، ابتدا سطح ZIF-8 با يك نوع ساختار پلي اكسومتالات (POM) با نام فسفوتنگستيك اسيد پوشانده مي شود و سپس نانوذرات نقره بر روي آن قرار مي گيرد. حضور لايه POM بر روي سطح ZIF-8 علاوه بر تسهيل انتقال بار به آلاينده جهت تخريب و حذف آن در محيط آبي، باعث كنترل رشد نانوذرات نقره بر روي سطح ZIF-8 و ممانعت از از تجمع نانوذرات در فاز مايع نيز مي شود. در نهايت فتوكاتاليست سنتز شده نوين با نام MOF@POM@Ag براي تخريب و حذف آلاينده هاي رنگي از پساب هاي صنعتي مورد آزمايش قرار گرفت. نتايج نشان دهنده حذف 100 درصدي آلاينده هايي نظير كنگورد و آليزارين در حضور اين فتوكاتاليست نانوساختار مي باشد.

درصد گوگرد موجود در نفت خام ايران با توجه به چاه هاي مختلف بين5/2% تا 3/3% مي باشد. درصد بالاي گوگرد موجود در نفت خام ايران تدابير خاص جهت گوگرد زدايي را مي طلبد. از دلايل گوگرد زدايي مي توان 1-كاهش يا حذف خوردگي،2-افزايش عملكرد و پايداري بنزين و گازوئيل،3-كاهش مسموميت كاتاليزور در صنعت نفت و صنعت خودروسازي،4-كاهش آلودگي زيست محيطي و باران هاي اسيدي،5-كاهش آسيب به تنفس انسان و ...اشاره كرد. با وجود نگراني هاي زيست محيطي هنوز هم تامين كننده اصلي انرژي جهان سوخت هاي فصيلي(مواد نفتي) مي باشد. آژانس حفاظت از محيط زيست آمريكا (EPA) در سال 2000 حداكثر ميزان گوگرد را(ppm) 50 و در سال 2010 ، ppm 15 و در سال 2017، ppm 10 قرار داده است و روز به روز تقاضا براي سوخت كم گوگرد تر رو به افزايش است.در اين پروژه تلاش بر اين است تا با سنتز كاتاليستي جديد گوگرد زدايي اكسيداسيوني براي حذف تركيبات گوگردي مقاوم مانند دي بنزوتيوفن صورت پذيرد و شرايط بهينه براي حذف تركيبات مضر در آزمايشكاه جمع آوري شود. درصورت موفقيت آميز بودن كاتاليست مي توان با طراحي واحدي پيوسته به حذف گوگرد و مشتقات گوگردي از فراورده سوختي همچون بنزين و گازوئيل اقدام كرد يا بشكل مكمل فرايند گوگردزدايي هيدروژني در پالايشگاه هاي قديمي استفاده شود.يكي از بهترين كاتالسيت¬هاي جامد ، چارچوب فلز–آلي (MOF)كه داراي ويژگي هاي منحصر به فرد نظير پايداري شيميايي و حرارتي بالا، سطح فعال بسيار بالا و همچنين قابليت انتخاب پذيري، يكي از مناسب ترين مواد براي استفاده به عنوان كاتاليست به شمار مي¬آيند. در اين اختراع با سنتز اكسيد آهن و نشاندن لايه زيف-8 روي هسته آهني در فرايند گوگردزايي اكسيداسيوني مورد استفاده قرار گرفته است و نتايج مطلوب را رائه داده است.

يكي از راه‌هاي موثر كنترل و كاهش ميزان انتشار دي اكسيد كربن در محيط زيست، حذف و جداسازي اين ماده از جو با استفاده از روش جذب سطحي است. مهمترين عامل اين روش جاذب‌هاي آن بوده كه موفقيت يا عدم موفقيت جذب وجداسازي دي اكسيد كربن به طور مستقيم وابسته به آنها مي باشد. از ميان تمام انواع جاذب¬هاي قابل كاربرد، چارچوب¬هاي نانو ساختار آلي - فلزي (MOFs) يكي از بهترين گزينه¬ها است. در اين تحقيق يكي از سناريوهاي افزايش بازدهي جداسازي دي اكسيد كربن در جاذب¬هاي MOF يعني اصلاح پسا سنتزي مورد بررسي قرار گرفته است. بدين منظور با اتصال يك گروه عاملي (فلز ليتيوم) به لينكر بكارگرفته شده در ساختار ZIF-90 (ايميدازول) تاثير اصلاح ساختار بر بازدهي فرايند مورد ارزيابي قرار خواهد گرفت. نتايج آزمايشگاهي گواه بر اين است كه افزايش نيروي الكترواستاتيك بين ليتيوم جاذب اصلاح يافته با گاز دي اكسيد كربن سبب افزايش ظرفيت جذب اين گاز در نانو ساختار اصلاح يافته ZIF-90-OLi خواهد شد.