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.

امروزه ابزارهاي برش و ساينده كاربردهاي فراواني در صنعت پيدا كرده‌اند. كاربيد تنگستن/كبالت يكي از ابزارهاي مهم در صنعت ابزارهاي برش و ساينده مي‌باشد ولي كبالت فلزي به دليل سمي بودن، منابع كم، كاهش مقاومت به خوردگي و .. كاربرد اين كاربيد سمانته را اخيرا با محدوديت روبرو كرده است. در سالهاي اخير جايگزين¬هايي نظير Ni، Fe، TiC، ZrO2، MgO و... براي آن در نظر گرفته شده است. برخي از محققين تهيه ماده را بدون بايندر توصيه كرده اند. اما بايد توجه كرد كه بدون استفاده از بايندر فلزي ، دماي سينتر بالا (̊C 1700-1800) براي رسيدن به چگالي مناسب(%98-97 چگالي تئوري) حتي با استفاده از فرايندهاي نوين لازم است. در بين بايندرهاي سراميكي، آلومينا يك ماده ديرگداز با قيمت پايين ، سختي بالا، مقاومت به اكسيداسيون و خوردگي بالا است. از آنجايي كه دماي ذوب آلومينا پايين تر از ZrO2 و MgO است . لذا دماي سينتر آن پايين تر از سيستم WC-ZrO2 و WC-MgO خواهد بود. همچنين اين ماده ارزان تر از Co ، ZrO2 و MgO مي¬باشد.

الف: تعيين ويژگي هاي پودر هيدروكسي آپاتيت. ا1) آناليز پراش پرتو ايكس بر روي پودر مورد استفاده (XRD). 2) آناليز طيف سنجي فرو سرخ بر روي پودر مورد استفاده (FTIR). 3) آناليز توزيع اندازه ذرات بر روي پودر مورد استفاده (PSA). 4) آناليز حرارتي بر روي پودر مورد استفاده (STA). ب: بررسي رفتار رئولوژي دوغابهاي هيدروكسي آپاتيت. 1)بررسي گرانروي دوغاب در غلظت هاي مختلف ماده جامد. 2) بررسي اثر روانسازهاي مختلف بر رواني و پايداري دوغاب هيدروكسي آپاتيت و انتخاب روانساز مناسب. 3) بررسي گرانروي دوغاب در درصدهاي مختلف روانساز. 4) بررسي گرانروي دوغاب در pHهاي مختلف. ج: ساخت دوغاب پايدار جهت ريخته گري دوغابي هيدروكسي آپاتيت. در اين مرحله با توجه به نتايج به دست آمده از مرحله به دوغاب بهينه هيدروكسي آپاتيت جهت ريخته گري دوغابي تهيه مي كنيم. د: ساخت قالبهاي گچي مناسب به اشكال پيچيده. ه: ساخت قطعات با اشكال پيچيده با استفاده از ريخته گري دوغاب بهينه هيدروكسي آپاتيت در قالبهاي گچي ساخته شده. و: پخت قطعات ريختخ گري شده در دماهاي مختلف و بررسي خواص فيزيكي و مكانيكي قطعات. 1)پخت قطعات در دماهاي 1350، 1200، 110 درجه سانتي گراد. 2) بررسي فازي قطعات پخته شده در دماهاي مذكور به كمك آناليز پراش پرتو ايكس (XRD). 3)اندازه گيري استحكام خمشي قطعات با روش استحكام خمشي 3 نقطه اي. 4)بررسي مرفولوژي ذرات پودر و همچنين بررسي سطح مقطع شكست پس از انجام عمليات حرارتي با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM). 5) اندازه گيري چگالي نمونه هاي سينتر شده و بررسي ميزان تخلخل آنها.

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 كار حاضر ابتدا نانو پودرهاي كربن آمورف ACNPs بوسيله فن آوري مكانيكي Mechanical actication تهيه گرديد. براي تبديل نانو ذرات كربني به نانو تيوب ها 200mg از ACNPs در آلومينا كوچك قايقي شكل قرار مي گيرد بطوريكه در بخش مركزي راكتور لوله اي آلومينا طول 900mm قطر 50mm كه در يك كوره الكتريكي افقي لوله اي جا دارد واقع شده است راكتور در ابتدا بوسيله بخار آرگون بسيار خالص 100ml/min از كسيژن و آب تخليه مي گردد تا سيستم واكنش عاري از هوا شود و سپس تا دماهاي مورد نياز با سرعت 50c/min حرارت داده مي شود بعد از افزايش مداوم دماي كوره 1350c به مدت 2h راكتور تا دماي اتاق تحت بخار آرگون سرد مي شود. مورفولوژي پودر توليد شده توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي philips XL30 SEM تعيين شد اناليز شيميايي پودر نهايي و ساختار پودرها توسط ميكروسكوپ الكتروني عبوري با قدرت تفكيك بالا Philips CM200 HRTEM تعيين شد. پودر گرافيت با خلوص 99/8٪ و با نسبت وزني گلوله به پودر 20 به 1 تحت فرايند فعالت سازي مكانيكي قرار گرفتند نمونه برداري در زمانهاي 5 و 10 و 20 و 40 و ... و 150 ساعت صورت گرفت. تغييرات ساختار داخلي بكمك دستگاه پراش پرتور ايكس PHILIPS تحت ولتاژ 30KV و جريان 25mA بررسي شد. در تمام آزمايش ها از اشعه ايكس CUka با طول موج 5404A و 1 استفادهخ شد اندازه متوسط دانه و كرنش موجود در شبكه كريستالي ذرات پودر بكمك روشهاي Williamson-Hall مطابق رابطه ذيل محاسبه شدند.

در ساخت كامپوزيت هيدروكسي آپاتيت - 3 درصد وزني نانو لوله كربني مراحل ذيل اجرا شد: الف) تهيه سوسپانسيون پايدار هيدروكسي آپاتيت 1) توزين 1/5 گرم هيدروكسي آپاتيت و ديسپرز كردن آن در 100 ميلي ليتر آب مقطر با استفاده از آلتراسونيك به مدت 10 دقيقه (متوسط اندازه دانه هاي پودر هيدروكسي آپاتيت مورد استفاده برابر 7 ميكرومتر بوده است) 2) همزدن سوسپانسيون حاصل به مدت 20 دقيقه با استفاده از مگنت و همزن مغناطيسي 3) افزودن 0/1 درصد وزني ديسپرزانت سديم دودسيل سولفات به سوسپانسيون فوق 4) تنظيم PH سوسپانسيون حاصل در 10= PH با استفاده از آمونياك و آلتراسونيك مجدد آن به مدت 30 دقيقه ب) تهيه سوسپانسيون پايدار نانو لوله هاي كربني 1) توزين 0/045 گرم نانو لوله كربني (نانو لوله هاي كربني مورد استفاده از نوع چند ديواره و با قطر كمتر از 40 نانومتر بوده اند) و ديسپرز كردن آن در آب مقطر با ساتفاده از آلتراسونيك به مدت 30 دقيقه 2) تهيه محلول 0/3 درصد وزني سديم دودسيل سولفات 0/3 گرم SDS در 100 گرم آب مقطر و اين محلول به سوسپانسيون نانو لوله هاي كربني 3) تنظيم PH سوسپانسيون حاصل در 10= PH با استفاده از آمونياك و آلتراسونيك مجدد آن به مدت 30 دقيقه پ) تهيه كامپوزيت هيدروكسي آپاتيت و نانو لوله هاي كربني 1) اختلاط سوسپانسيون هيدروكسي آپاتيت و نانو لوله هاي كربني با استفاده از آلتراسونيك به مدت 60 دقيقه 2) تبخير حلال سوسپانسيون حاصل با قرار دادن آن بر روي صفحه گرم 3) قرار دادن رسوب حاصل در خشك كن به مدت 24 ساعت