گاز سولفيد هيدروژن يكي از خطرناك ترين گازهاي موجود در جهان است كه مقادير زيادي از آن در فرايندهاي پالايشگاهي ، استخراج گاز طبيعي و چشمه هاي آب گرم وجود دارد. از آن جا كه وجود اين گاز ، حتي در مقادير بسيار كم ( 50 پي . پي .ام) براي سلامتي انسان خطر جاني دارد بنابر اين لزوم حسگرهايي با دقت و حساسيت بالا كه توانائي شناسائي گاز را در غلظت هاي بسيار پائين داشته باشند ، ضروري است. در سال هاي اخير استفاده از مواد نانوساختار در ساخت حسگرهاي گازي مورد توجه قرار گرفته است. مواد نانوساختار به دليل خواص ويژه شان (سطح ويژه بسيار بالا ، رسانائي عالي ، دارا بودن خصلت نيمه هادي بودن) از قدرت بالائي در شناسائي گازها برخوردار هستند ، هم چنين به منظور بالا بردن قدرت حسگري و گزينش پذيري از ذرات فلزي يا عامل هاي شيميائي براي هيبريداسيون آن ها استفاده مي شود. در اين پژوهش ابتدا اكسيد گرافن از گرافيت طبيعي به روش هامر اصلاح شده سنتز و با هيدرازين كاهش داده شده و در نهايت اكسيد گرافن با استفاده از روش تلقيح با فلز موليبدن عامل دار شد. ماده حساس ساخته شده سپس به روي صفحه آلوميناي پوشش داده شده با پلاتين ، لايه نشاني شد. براي شناسائي و آناليز مواد ساخته شده آناليزهاي XRD ، Raman Spectroscopy و عكسبرداري با TEM انجام شد. نتايج نشان داد كه نانوحسگر ساخته شده قابليت شناسائي گاز سولفيد هيدروژن را تا غلظت ppm 50 دارد.

در اين پروژه، آب زير دماي بحراني (subcritical water) براي استخراج كوركومين از ريشه گياه زردچوبه به كار برده شد. كوركومين يك آنتي اكسيدان شناخته شده در جهان است كه كاربردهاي دارويي فراواني دارد. كوركومين بدن را در برابر سرطان، بيماري هاي قلبي عروقي و ديابت محافظت مي كند. كوركومين اثرات مختلفي از جمله كاهش كلسترول خون، از بين بردن علاﺋم مرتبط با آرتريت روماتوﺋيد و بيماري آلزايمر و پاركينسون دارد. همچنين سبب افزايش بهبود زخم، محافظت از آسيب كبدي، افزايش ترشح صفرا شده و مانع از تشكيل لخته خون و همچنين مانع از ايجاد آب مرواريد مي شود. خواص ضد التهابي كوركومين نيز به اثبات رسيده است. كوركومين به عنوان رنگ مصرف فراواني در صنايع غذايي دارد. همچنين در صنايع آرايشي بهداشتي استفاده مي شود. اين دارو به صورت وارداتي مورد استفاده قرار مي گيرد. دانش فني توليد كوركومين با روش ايمن و بدون استفاده از حلال هاي آلي، نياز كشور ما مي باشد. در اين پروژه براي اولين بار استخراج كوركومين از ريشه زردچوبه با استفاده از آب زير دماي بحراني با بازده بالا انجام شد. همچنين براي اولين بار تأثير همزمان پارامترهاي دما، دبي آب و متوسط اندازه ذرات بر روي فرآيند استخراج كوركومين با آب زير دماي بحراني بررسي شد. براي طراحي آزمايش و تعيين شرايط بهينه استخراج، از روش رويه پاسخ از نوع BBD استفاده شد. آزمايش ها در شرايط زير انجام شدند: دما (90، 120 و 150 درجه سانتيگراد)، دبي آب زير دماي بحراني (mL/min 4، 2.5، 1) و متوسط اندازه ذرات (0.5، 1 و 1.5 ميلي متر). در تمام آزمايش ها، فشار 2 مگاپاسكال و زمان استخراج 100 دقيقه به كار برده شد. آناليز عصاره ها با استفاده از دستگاه كروماتوگرافي گازي (GC) انجام شد. شرايط بهينه استخراج در دماي 150 درجه سانتيگراد، دبي mL/min 1 و متوسط اندازه ذرات 0.5 ميليمتر به دست آمد. در اين شرايط بيشترين بازده استخراج كوركومين 0.26% ± 4.0253% بود كه با مقدار پيش بيني شده 4.1063% توافق بسيار خوبي داشت. نتايج حاصل از آناليز آماري داده ها نشان دادند كه پارامترهاي دما، شدت جريان آب و متوسط اندازه ذرات به ترتيب بيشترين اثر را بر روي بازده استخراج دارند.

در اين اختراع، حلاليت بتاكاروتن در آب زير دماي بحراني اندازه گيري شد. همچنين مقدار و شرايط بهينه حلاليت به دست آمد. تعيين دقيق حلاليت به عنوان پارامتري كليدي و مؤثر مي تواند شناخت كاملي از فرآيند استخراج با آب زير دماي بحراني را ايجاد نمايد. با اين شيوه مي توان به صورت هدفمند در جهت بهينه سازي فرآيند استخراج با آب زير دماي بحراني گام برداشت. شرايط بهينه حلاليت، شرايط بهينه فرآيند استخراج با آب زير دماي بحراني را نشان مي دهد. بتاكاروتن يك آنتي اكسيدان شناخته شده در جهان است كه كاربردهاي فراواني دارد. حضور اين ماده در بدن انسان خواص پيش درماني و درماني زيادي دارد كه از آن جمله مي توان به خاصيت آنتي اكسيداني قوي آن در غير فعال كردن راديكال هاي آزاد، اثر حفاظتي در مقابل بيماري هاي قلبي و سرطان ، جلوگيري از سكته مغزي و قلبي ، درمان سيستم عصبي و رماتيسم مفاصل ، كاهش خطر مبتلاي چشم به آب مرواريد و .... اشاره كرد. تحقيقات نشان داده است كساني كه مكمل هاي بتاكاروتن را به مدت 15 سال يا بيشتر مصرف كردند كمتر از ساير اشخاص دچار بيماري آلزايمر مي شوند. همچنين بتاكاروتن داراي كاربردهاي وسيعي در فرآورده هاي غذايي از جمله كره، مارگارين، چربي ها، روغن ها، پنير، نوشابه هاي غير الكلي، آب ميوه هاي صنعتي، بستني، ماست، دسرها، فرآورده هاي شكري و آردي قنادي، ژله ها، مواد غذايي نگهداري شده در نگهدارنده هاي خوراكي، سس ها و فرآورده هاي گوشتي مي باشد. به طور معمول استخراج بتاكاروتن با استفاده از روش هايي همچون تقطير آبي، سوكسله و استخراج با حلال انجام مي گيرد. اما هر يك از روش هاي مذكور معايبي مانند مصرف انرژي بالا، زمان طولاني فرآيند، استفاده از حلال هاي آلي و سمي، نرخ توليد پايين دارند. روش هاي جديد استخراج، شامل استخراج با امواج ميكروويو و فراصوت و همچنين استخراج با سيال فوق بحراني نيز معايبي از قبيل استفاده از حلال هاي آلي، مرحله خشك كردن اوليه نمونه، فشار بسيار بالاي سيستم و هزينه زياد دارند. طراحي و توسعه فرآيند استخراج با آب زير دماي بحراني وابسته به دانستن حلاليت حل شونده در آب زير دماي بحراني مي باشد. يك حلاليت خوب باعث تسريع مراحل اوليه استخراج و تا حدودي كاهش زمان انجام فرآيند مي شود. بنابراين ميزان حلاليت يكي از پارامترهاي مهم براي به دست آوردن ميزان مناسب استخراج در شرايط عملياتي بهينه مي باشد. در اين اختراع، از آب زير دماي بحراني به عنوان حلال استفاده شده است. آب تحت فشار در محدوده دمايي بين دماي جوش آب و 374 درجه سانتيگراد (دماي بحراني آب)، آب زير دماي بحراني ناميده مي شود. در اين شرايط، به دليل كاهش قطبيت و ثابت دي الكتريك، آب مانند حلالي غير قطبي عمل كرده و مي تواند محدوده وسيعي از تركيبات غير قطبي را در خود حل كند. حلال مورد استفاده در اين فرآيند، آب است كه ماده اي ارزان، غير سمي، فراوان و در دسترس مي باشد. مقداري اتانول (حداكثر كسر حجمي % 10) نيز به عنوان كمك حلال و براي پايين آوردن ثابت دي الكتريك به آب اضافه شده است. در روش پيشنهادي، براي اولين بار حلاليت بتاكاروتن در آب زير دماي بحراني اندازه گيري شد. همچنين براي اولين بار تأثير همزمان پارامترهاي دما، دبي آب و درصد اتانول به عنوان كمك حلال بر روي حلاليت بتاكاروتن در آب زير دماي بحراني بررسي شد. اندازه گيري حلاليت بتاكاروتن در آب زير دماي بحراني با روش ديناميك انجام شد. آناليز نمونه ها با استفاده از دستگاه كروماتوگرافي مايع با كارآيي بالا(HPLC) انجام شد. شرايط بهينه حلاليت در دماي 85 درجه سانتيگراد، دبي (mL/min) 0/64 و درصد اتانول %10 به دست آمد. در اين شرايط مقدار حلاليت بتاكاروتن در آب زير دماي بحراني 272/341 (ppm) بود. نتايج حاصل از آناليز آماري داده ها نشان دادند كه به ترتيب پارامترهاي توان دوم دما، ترم هاي خطي درصد اتانول، دما و شدت جريان آب، بيشترين اثر را بر روي حلاليت بتاكاروتن در آب زير دماي بحراني دارند.

در سال هاي اخير توجه زيادي به استفاده از روش استخراج با آب مايع با دماي زير بحراني به عنوان يكي از مطرح ترين فنآوري هاي دوستدار محيط زيست، به جاي روش استخراج با حلال هاي آلي متداول صورت گرفته است. آب مايع با دماي زير بحراني به صورت آب تحت فشار با دمايي بين ℃ 100 تا ℃ 374 (دماي بحراني آب)، كه در اين شرايط در حالت مايع قرار دارد، تعريف مي شود. استفاده از آب مايع با دماي زير بحراني به عنوان حلال براي استخراج تركيباتي كه مرتبط با دارو يا غذا هستند بسيار مناسب است زيرا آب حلالي غير سمي است و نيز استفاده از حلال هاي آلي، نيازمند مرحله حذف اين گونه حلال ها مي باشد. داده هاي حلاليت در آب مايع با دماي زير بحراني ، اطلاعات ارزشمندي را در ارتباط با امكان، بازده و زمان استخراج به ما مي دهند. روش هاي آزمايشگاهي اندازه گيري حلاليت تركيبات در آب مايع با دماي زير بحراني به دو دسته استاتيك و ديناميك تقسيم مي شوند. در اين اختراع، حلاليت بتاكاروتن (به عنوان يكي از آنتي اكسيدن هاي مهم) در آب زير دماي بحراني اندزه گيري شد. بدين منظور با طراحي دستگاه اندازه گيري حلاليت در شرايط استاتيك، ابتدا آب با دماي زير بحراني در تماس بتاكاروتن قرار مي گيرد و توسط ميكسر كاملا اختلاط صورت مي گيرد و بعد از گذشت زمان تعادل، محلول با عبور از ميكرو فيلتر با فشار بالا به درون ظرف جمع آوري محصول هدايت مي شود. طراحي فرآيند به گونه اي است كه در تمام مراحل، فشار و دماي محلول ثابت باقي مي ماند و لذا اندازه گيري حلاليت به طور دقيق در شرايط زير دماي بحراني صورت مي گيرد. توليد فشار براي ايجاد شرايط زير دماي بحراني و همچنين اسپري محلول، توسط گاز نيتروژن صورت مي گيرد.

در اين اختراع دستگاهي طراحي شده است كه در آن با استفاده از روش حلال- ضدحلال و با استفاده از آب زير دماي بحراني به عنوان حلال، و آب در شرايط محيط به عنوان ضدحلال، با كاهش اندازه ذرات مواد دارويي، پودر ريز ساختار مواد دارويي توليد مي شود. در اين دستگاه، ابتدا در راكتور فشار قوي شرايط زير دماي بحراني ايجاد مي شود و ماده دارويي درون آب زير دماي بحراني حل مي شود. بعد از حل شدن ماده دارويي، محلول خروجي از راكتور به درون محفظه ته نشيني منتقل و با عبور از نازل 1 ميلي متري، به درون ضدحلال اسپري مي شود. با افزودن محلول به ضدحلال، دماي محلول به طور ناگهاني كاهش پيدا مي كند. چون بلافاصله دماي محلول زير دماي بحراني پايين مي آيد، قطبيت آب نيز كاهش پيدا مي كند. اين كاهش قطبيت باعث كاهش قدرت انحلال آب شده و موجب بالا رفتن درصد فوق اشباع محلول مي گردد. بالارفتن درصد فوق اشباع محلول، سبب مي شود هسته هاي بسيار ريز جامد درون محلول شروع به تشكيل شدن مي كنند. در نهايت، ذرات جامد حاصل شده توسط دستگاه سانتريفوژ از سوسپانسيون آبي جدا مي شوند.

در اين اختراع روشي طراحي شده است كه در آن با استفاده از تكنولوژي آب زير دماي بحراني و از طريق فرآيند حلال- ضدحلال نانوذرات داروي ضدسرطان لتروزول توليد شده است. در اين روش ذرات نهايي توليد شده، عاري از هرگونه حلال بوده و مشكلات سمّيت احتمالي حلال يا تخريب دارو در اثر عمليات مكانيكي را به همراه ندارند. در اين فرآيند از آب زير دماي بحراني به عنوان حلال، و آب در شرايط محيط به عنوان ضدحلال، استفاده شده است. فرآيند به گونه اي است كه ابتدا در راكتور فشار قوي شرايط زير دماي بحراني ايجاد مي¬شود و لتروزول درون آب زير دماي بحراني حل مي شود. بعد از حل شدن لتروزول، محلول خروجي از راكتور به درون محفظه ته نشيني منتقل و با عبور از نازل 1 ميلي متري، به درون ضدحلال اسپري مي شود. ضد حلال آب در شرايط محيط مي باشد كه درون راكتور دوم قرار دارد. با افزودن محلول به ضدحلال درون ظرف ته نشيني، دما و فشار محلول به طور ناگهاني كاهش پيدا مي كند. چون بلافاصله دماي محلول زير دماي بحراني پايين مي آيد، قطبيت آب نيز كاهش پيدا مي كند. با كاهش قطبيت حلال، قدرت انحلال آب براي لتروزول كاهش پيدا مي كند. با كاهش قدرت انحلال آب، محلول درون ظرف ته نشيني به حالت فوق اشباع مي رسد و لذا هسته هاي بسيار ريز جامد لتروزول درون محلول در ظرف ته نشيني شروع به تشكيل شدن مي كنند. در انتها، ذرات بسيار ريز لتروزول حاصل شده توسط دستگاه سانتريفوژ از سوسپانسيون آبي جدا مي شوند و درون آون خلا خشك مي شود. ميزان و بازده ته-نشيني از اختلاف حلاليت حل شونده در شرايط زيردماي بحراني و شرايط آب سرد مشخص مي شود.