عنوان پایان‌نامه
مطالعه رفتار ترمو فیزیکی محلول های مواد فعال سطحی در آب
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی – فرآوری و انتقال گاز
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1387.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 61256
- تاریخ دفاع
- ۰۳ بهمن ۱۳۹۲
- دانشجو
- مهناز طیاری
- استاد راهنما
- علی مقاری, علیرضا بهرامیان
- چکیده
- روش¬های به نسبت دقیقی برای توصیف رفتار ترمودینامیکی سیالات شامل مولکول¬های ساده پیشنهاد شده است ولی بسیاری از سیالات به خصوص مخلوط آن¬ها جزو سیالات ساده نیستند. در چنین سیالاتی نیروهای بین مولکولی مانند نیروهای قطبی قوی، نیروهای تجمعی و سایر نیروها در تعیین ساختار نقش دارند. سیالاتی که قادر به تشکیل کمپلکس می¬باشند سیالات تجمعی نامیده می¬شوند. امروزه روش¬های مکانیک آماری قادر به تعیین رفتار ترموفیزیکی سیالات تجمعی و پیچیده هستند. از میان این روش¬ها نظریه SAFT قابلیت زیادی در مطالعه رفتار ترمودینامیکی و تعادلات فازی سیالات تجمعی و غیرتجمعی دارد. در این پایان نامه نسخه جدیدی از معادلات حالت SAFT ، به نام heterosegmented SAFT یا به اختصار hetero-SAFT برای استخراج خواص تعادل فازی و مشتقات مرتبه اول و دوم محلول آبی مواد فعال سطحی با بدست آوردن انرژی آزاد هلمهولتز سامانه توسعه داده شده است. با محاسبه مقادیر فشار اشباع برای محلول آبی 06/0% مولی (یا mol/kg 5-10?3394) از ماده فعال سطحی SDS و مقایسه آن¬ها با مقادیر تجربی در فاصله K 15/298 تا K 15/313، مقدار انحراف میانگین 1/9 % بدست آمد. ظرفیت گرمایی در حجم و فشار ثابت، سرعت صوت و ضریب تراکم پذیری همدما نیز نمونه¬هایی از خواص مشتق مرتبه دومی بودند که در کار تحقیقاتی حاضر محاسبه شدند. با توجه به اینکه داده¬های تجربی برای ظرفیت¬های گرمایی، سرعت صوت و ضریب تراکم پذیری همدمای محلول SDS موجود نبود، لذا محاسبات برای آب خالص نیز انجام شد و نمودار ظرفیت¬های گرمایی و سرعت صوت در دمای K 400 به عنوان نمونه نشان داده شد. نتایج بدست آمده برای ظرفیت¬های گرمایی انحراف زیادی را نشان دادند، اما نتایج حاصل برای سرعت صوت بهتر بود. به نظر می¬رسد یکی از دلایل انحراف نتایج ظرفیت¬های گرمایی آب از مقادیر تجربی، عدم اعمال جمله تجمع در مدل بکار رفته می¬باشد که باید در کارهای آتی اصلاح شود. با محاسبه نقطه بحرانی مایسلی شدن برای محلول آبی حاوی SDS مشخص شد مقدار محاسبه شده در دمای K 15/313، که عبارتست از 0078/0، نسبت به مقدار تجربی 0087/0، دارای انحراف میانگین 34/10 % می¬باشد.
- Abstract
- Relatively accurate approaches have been proposed for description of thermodynamic behavior of fluids including simple molecules, where as most of the fluids, specially their mixture, aren’t classified in the simple fluid category. In these fluids intermolecular forces like strong polar forces, association forces and other forces play an important role in determining the structure. These fluids which are able to form complex structure are named associating fluids. Today statistical mechanical methods are able to predict the thermophysical behavior of associating and complex fluids. Among them, Statistical Associating Fluid Theory (SAFT) provides an excellent model for prediction of thermophysical properties and phase behavior of associating and non associating fluids. In this thesis, a new version of SAFT model, called heterosegmented SAFT or hetero-SAFT in abbreviated form, is extended and developed to describe the first and second thermodynamic derivative properties of surfactant solutions in water through calculation of Helmholtz free energy. Comparing the amounts of saturated pressure for 0.06 % molar based SDS solution (3394?10-5mol/kg) with experimental amounts in the temperature range of 298.15 K to 313.15 K, shows 9.1% AAD. Heat capacities, speed of sound and isothermal compressibility for SDS solution, are examples of second thermodynamic derivatives which are calculated in this work. Due to the lack of experimental data for SDS solution, the calculations are repeated for pure water and heat capacities and speed of sound diagrams are presented for example. The results show a relatively high deviation for heat capacities and a better result for speed of sound. A possible reason, for deviations of water heat capacities, is ignoring association term in calculations, which should be corrected in future works. The calculated number of critical micellar concentration for SDS solution, at 313.15 K is 0.0078, which has 10.34% AAD, comparing to the experimental result.
