فایل بای | FileBuy
مرجع خرید و دانلود گزارش کار آموزی ، گزارشکار آزمایشگاه ، مقاله ، تحقیق ، پروژه و پایان نامه های کلیه رشته های دانشگاهیفایل بای | FileBuy
مرجع خرید و دانلود گزارش کار آموزی ، گزارشکار آزمایشگاه ، مقاله ، تحقیق ، پروژه و پایان نامه های کلیه رشته های دانشگاهیدانلود مقاله تب برفکی
| دسته بندی | دام و طیور |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 25 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 27 |
عامل ایجاد بیماری : ویروسی از خانواده Picornaviridae و از جنس Aphthovirus
دارای 7 سروتیپ Asia1,SAT3,SAT2,SAT1,C,O,A
- مقاومت نسبت به عوامل فیزیکی و شیمیایی :
- دما : ویروس در دمای بیش از 50 درجه سانتیگراد غیرفعال میگردد.
- pH : pH پایینتر از 6 و بالاتر از 9 ویروس را غیرفعال می کند.(راهکار درمان و کنترل بیماری)
- ضدعفونی کننده ها : در برابر سدیم هیدروکساید 2% ، سدیم کربنات 4% و سیتریک اسید 2/0% غیرفعال میشود و نسبت به یدوفورها ، ترکیبات چهارتایی آمونیوم ، هایپوکلریت و فنل مقاوم است.
- بقا : در عقده‌های لنفاوی و مغز استخوان در pH خنثی فعال می ماند اما در عضلات وقتی pH پائینتر از 6 باشد ویروس تخریب میگردد. (در شرایط rigor mortis)
در محیط هم تا بیش از یک ماه می تواند در صورت مساعد بودن درجه حرارت و pH باقی بماند.
- اپیدمیولوژی :
FMD از جمله مهمترین بیماریهای مسری گاوان است که باعث خسارات اقتصادی قابل توجهی میگردد.
در گاوان بالغ احتمال کشندگی آن کم است اما در اثر ایجاد میوکاردیت در کم سن و سال ترها کشندگی بالایی دارد.
- میزبان :
گاو ، گوسفند ، بز ، خوک و همه نشخوارکنندگان وحشی ، البته شتر از استعداد کمی برای ابتلا برخوردار است.
- انتقال : با تماس مستقیم یا غیر مستقیم
- بیماری Air-borne است.
- منبع ویروس : حیوانات مبتلا از نظر بالینی و ترشحات تنفس ، بزاق ، مدفوع و ادرار ، شیر و منی (تا 4 روز قبل از علائم بالینی)
ضمناً گوشت که pH آن کمتر از 6 نباشد.
- دوره کمون بیماری : 2 تا 14 روز
- علائم بالینی در گاو : تب ، بی اشتهایی ، افت تولید شیر برای 2 تا 3 روز ، پس از آن سائیدن دندانها به هم ، ریزش بزاق ، لنگش ، لگدزدن و پا را به زمین زدن (بدلیل وجود وزیکول (تاول) روی مخاط داخلی گونه و بینی و / یا بین سم و تاج آن)
- پس از 24 ساعت تاولها پاره می شوند. ظهور تاولها روی پستان محتمل است.
- دوره بهبود از بیماری : 8 تا 15 روز
- جراحت زبان ، عفونت ثانویه جراحات ، بدشکلی سم ، افت دائمی تولید شیر ، میوکاردیت ، سقط ، مرگ حیوانات جوان ، کاهش مستمر وزن از جمله عوارض دیگر این بیماری هستند.
- تشخیص تفریقی : التهاب تاولی دهان که از نظر بالینی قابل تفریق نیستند.
- سایر موارد تشخیص تفریقی : طاعون - بیماری مخاطی - رینوتراکئیت عفونی گاوان - زبان آبی - ورم پستان - استوماتیت پاپولی گاوان و BVD
- تشخیص آزمایشگاهی : ELISA - جداسازی ویروس - آزمون خنثی سازی ویروس
- نمونه ها : یک گرم از بافتی که وزیکول آن پاره نشده یا به تازگی پاره شده است. pH ظرف حمل نمونه باید بین 2/7 تا 4/7 و کنار یخ باشد.
- واکسن : ویروس غیرفعال بهمراه آجودان ایمنی
- ایمنی : شش ماه پس از دو واکسن اولیه به فاصله یک ماه از هم
دستورالعمل پیشگیری و کنترل بیماری تب برفکی
دانلود پاورپوینت آشنایی با روش ها و فنون کار با مدیران مافوق
| دسته بندی | مدیریت |
| فرمت فایل | ppt |
| حجم فایل | 1022 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 62 |
پاور پوینت روش ها و فنون کار با مدیران مافوق 62 اسلاید
پاورپوینت آشنایی با روش ها و فنون کار با مدیران مافوق
- سرفصل های آموزش:
- آشنایی با سطوح مدیریت
- وظایف و نقش های مدیران
- روش های ایجاد انگیزه در مدیران مافوق
- روش های تعامل، ارتباط و تبادل اطلاعات با مدیر مافوق
- روش های ایجاد، بسط و گسترش مشارکت دوسویه (هدف گذاری، تصمیم سازی و ...)
انواع مدیران: kind of managerial
تعدادی سطوح مختلف از مدیران در سازمانها وجود دارند.
بسیاری از مدیران بر اساس سطوحشان در سازمان از دیگران جدا می شوند. با توجه به آن مدیران را می توان در بخشهای مختلف متمایز کنیم.
و ....
بررسی تاریخچه سنگ تراشی ایران
| دسته بندی | زمین شناسی |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 86 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 46 |
سنگتراشی
سنگتراشی در ایران قرنها قبل از میلاد مسیح، با تهیه لوازمی جهت شکار حیوانات و وسایل‌‌اولیه زندگی آغاز شده و بتدریج به اوج رونق و شکوفائی خود رسیده است.
باز یافته های باستانی از جمله اشیائی که از حفاریهای تپه یحیی واقع در کرمان بدست آمده موید آن است که پیشینه این صنعت به 4500 سال پیش از میلاد می‌رسد و کشف این‌‌ظروف نشانگر آن است که در آن ایام تراش اشیا مختلف مصرفی و تزئینی از سنگ سبز در‌کرمان رواج داشته که البته هنوز هم این نوع سنگ استخراج و به مشهد فرستاده میشود.بطور کلی باید گفت که سنگتراشی در ایران قدیم بیشتر به تهیه وسایل کشاورزی و آلات و‌ابزار شکار و کندن پوست حیوانات اختصاص داشته و لوازم سنگی بدست آمده از غار‌مسکونی کمربند یا غار هوتو در نزدیکی بهشهر که متعلق به 11000 تا 8000 سال قبل از‌میلاد مسیح میباشد نیز دلالت بر همین امر دارد. سنگ در ساختن بناهای تاریخی و آثار‌باستانی هم نقش بسیار مهم و اساسی داشته است. از جمله مهمترین ابنیه تاریخی میتوان‌از کاخ های دوران هخامنشی 7 حجاری‌های دوره ساسانی و... نام برد. تخت جمید نمونه بارزی از صنعت سنگبری دوره هخامنشی است. بط‌وریکه از دو اتاق خزانه تخت جمشید که توسط‌‌هیات علمی موسسه یکاگو کشف گردید بیش از 600 ظرف سنگی سالم و شکسته بدست‌‌آمد. از جمله این ظروف یک جام پایه دار سنگی است
که قط‌عاتی از طلا و سنگهای قیمتی به آن اضافه شده و نوشتهای بنام آشوربانیپال دارد.همچنین یک جام پایه دار از سنگ با کتیبهای بنام خشایار شاه جزو ظروف اخیر است. روی‌‌لبه این جام دوازده قو مجسم گردیده که داخل جام را نگاه میکنند. در دوره اشکانیان نیز‌سنگبری رایج بوده و نمونه آن در بیستون و در قسمت پائین حجاری بزرگ داریوش وجود‌داشته و بعدها که طاقچهای بر روی آن کندهاند تقریبامحو شده است. در آثار این دوره‌‌صورت برجستگی مختصری دارد ولی حالت اشخاص خشک و بدون حرکت است همچنین‌نقش انسان سوار بر اسب مورد توجه فراوانهنرمندان این دوره و نقوشی دیگر از این جمله موبد در حال نیایش و سوزاندن عود در آتشدان در میان آثار این عصر نقش مهمی دارد.
سنگتراشی دوره ساسانی راازکنده کاری و نقوش برجسته بر روی 4 سنگ میتوان شناخت‌‌که بیشتر آنها در دامنه کوههای فارس بوجود آمده است. اکثر این نقوش بمنظور نمایاندن‌پیروزی بر سلاطین روم ایجاد گردیده است. کلیه حجاری‌های دوره ساسانی عبارتست از 20حجاری که در نقش رستم، نقش رجب (2 کیلومتری شمال تخت جمشید) فیروز آباد، سر،مشهد و شاپور واقع شده و علاوه براینها باید از یک حجاری در سلماس (شمال غربی دریاچه‌‌ارومیه) و حجاری مفصل طاق بستان در نزدیکی باختران نام برد که تمام این حجاریها بجز طاق‌بستان در یک دوره هفتاد ساله (بین سالهای 225 تا 295 میلادی) ساخته شده است.
هنر مجسمه سازی و هیکل تراشی طاق بستان تفاوتی کلی با سایر آثار مشابه دارد زیرا اگر‌چه تصاویر فرشتگان که در قسمت دیوار غار قرارگرفته با سنن اوایل دوره ساسانیان انط‌باق دارد ولی نقوش بزرگ قسمتهای دیگر که شکار گراز و آهو را مجسم می‌کند.
چه از لحاظ موضوع و چه از حیث سبک با صور مورد اشاره تفاوت ، دارد. این نقوش که‌‌برجستگی آن چندان زیاد نیست قسمت بندیهای بسیار مشکل و غامضی را نشان میدهد‌بطوریکه حرکات گرازها، آهوان و فیلها را کاملا ظاهر ساخته و چنان دقیق است که حتی‌پارچه لباس شکارچیان نیز کاملا نمایان میباشد. این نقوش برجسته از لحاظ سبک، همان‌نقاشی بر روی دیوار است.
با وجود آنکه در دین مبین اسلام نقش نمودن صورت انسان بر روی سنگ، پارچه و غیر منع‌شده است اما نمونه‌های متعددی از سنگتراشی که در موزه‌های مختلف جهان باقی مانده نشا نه هائی بارز از کندهکاریهای با ارزش این دوران را بدست می‌دهد. از جمله میتوان از سنگ قبری که در سال 532 هجری تهیه شده و هم اکنون در موزه هنرهای زیبا بوستن موجود‌است و با طرحهای خانه و نوشتههای گوناگون تزئین شده و نیز نمونه‌های از سنگ مرمر که در حال حاضر در موزه متروپولیتن نیویورک نگهداری میشود و متعلق به دوره مغولها است و‌اشکالی به شکل محراب روی آن دیده میشود، نام برد. از زمان قاجار یک نمونه در چشمه‌علی قابل ذکر است. با این وجود به آنکه به نظر برخی از محققان و باستان شناسان ایران‌سرزمین سنگ میباشد و منابع سرشاری از انواع سنگها همچون مرمر و سنگ گندمی و سنگ سیاه (که در تخت جمشید بکار رفته) ویش یزدی و سنگ سماق و سنگ آهکی و سنگ میکا‌را دارد ، باید گفت که علیرغم این فراوانی، سنگ در معماری و هنر ایران پایگاهی نسبتا فرعی داشته‌و شاید در این امر شکل پذیری گل سفال که با ذوق ایرانیان سازگارتر بوده بی تاثیر نبوده‌‌است. امروزه دو مرکز اصلی سنگتراشی در ایران، قم و مشهد است و هم اکنون در‌شهرهای مذکور عده ای از افراد در مراحل مختلف استخراج سنگ سنگ بری، سنگتراشی و‌حکاکی روی سنگ اشتغال دارند. سنگتراشان در مشهد از انواع سنگها نظیر سنگ مرمر،سنگ نسوز، سنگ سیاه، سنگ زرد، سنگ قرمزو سنگ سفید استفاده می‌نمایند که صرفنظر‌از سنگ سبز بقیه از معادن موجود در استان خراسان تامین میشود. مصرف سنگ سیاه‌مشهد بعلت ارزانی و نقش پذیری زیاد بوده و نزدیک به 70% سنگتراشان این نوع سنگ را‌مصرف میکنند ولی سنگ سبز کرمان بعلت گرانی و نیاز به صرف وقت زیاد جهت تولید‌محصول مصرف کمتری دارد و فقط برای ساخت اشیا تزئینی بکار میرود.
سنگتراشان قم از سنگ آلاباستر برای تولید محصولات استفاده میکنند و قابل ذکر است که سنگتراشان در هر دو شهر علاوه بر انواع سنگ که شرح آن گذشت از مواد دیگری نظیر گچ،چسب سنگ، رنگ و پولیش نیز در جریان تولید محصولات استفاده می‌نمایند و آلات و ابزار‌متداول در کارگاههای سنگتراشی معمولا بسیار ساده و ابتدائی بوده و شامل وسایلی نظ‌یر‌چرخ سنگتراشی، الماسه، پرگار، قلم آهنی سوهان اره و غیره میگردد. محصولات سنگی قم‌‌که سفید رنگ میباشد شامل شمعدان، گلدان، سینی، کاسه، بشقاب، پایه آباژور، زیر‌سیگاری، چراغ خواب، تابلو، شکلات خوری، گلابپاش، مجسمه و... در طرحها و اندازه‌های‌گوناگون است و محصولات سنگی مشهد را از نظیر کیفیت به سه دسته میتوان تقسیم کرد:
1- فرآورده‌های سنگ سیاه مشهد عبارت است از کاسه بشقاب، شکلات خوری، گلدان، قدح،لیوان پایه دار، لیوان ساده و فنجان که بیشتر بصورت منقوش بوده اغلب به طرحهای گل،کاروان و غیره مزین است.
2- فرآورده‌های سنگی مصرفی که شامل دیزی، هاون و غیره است
3- اشیائی که ازسنگ سبز کرمان و مرمر ساخته میشود. این مصنوعات بیشتر تزئینی بوده و به قیمت گرانی به فروش می‌رسد و انواع متداول آن شامل زیر سیگاری، قلم دان، جای‌نوار، چسب، گلدان، پایه پرچم و... در اندازه‌های مختلف است.
در مشهد برای تولید فرآورده‌های سنگی پس از استخراج سنگ از معدن با استفاده از‌اره‌های دو سر اقدام به برش آن به قط‌عات کوچک نموده و پس از حمل آن به کارگاههای‌سنگتراشی بر اساس نقشه تقریبی می‌تراشند سپس توسط دستگاه تراش آنرا به شکل‌اصلی و موردنظ‌ر در می‌آورند. آخرین مرحله تولید سوهان کاری است که پس از این عمل‌محصول بصورت مطلوب در می‌آید. بمنظور ایجاد نقوش مختلف در فرآورده‌های سنگی پس‌‌از سوهان کاری آنرا در اختیار قلمزن قرار می‌دهند و قلمزن تصویر مورد سفارش را با‌استفاده از قلمهای آهنی روی سنگهای سیاه حکاکی می‌کند و به این ترتیب مراحل مختلف‌ساخت مصنوعات سنگی شامل: استخراج سنگ از معدن، تقسیم سنگ به قط‌عات کوچک،تراش سنگ بااندازه اصلی با دستگاه، سوهان کاری قلمزنی و حکاکی محصول آماده میباشد.محصولات مشهد به ویژه محصولات زینتی آن، معمولا به شکلی حکاکی شده عرضه میشود.در این زمینه لازم به توضیح است که هر گاه صنعتگران بخواهند بشقاب یا کاسه ای را با‌کنده کاری‌های اسگرافیت زینت دهند، روی آن را با رنگ مشکی می‌پوشانند و سپس به‌‌کمک قلمهایی ظریف و با دقت و مهارت کافی روی آن را به اشکال مورد نظر می‌تراشند و در‌نتیجه، سطح رنگ‌آمیزی شده دست نخورده باقی مانده و نقش، حالت مشکی برجسته ای به‌‌خود میگیرد .
سنگتراشان قم نیز باین نحو عمل میکنند که پس از تحویل سنگ در محل کارگاه و بریدن آن‌با اندازه تقریبی محصولی که قصد تولیدش را دارند، ابتدا با کمک تیشه شکل ابتدائی به‌‌آن می‌دهند و سپس بوسیله قلمهای فلزی درشت داخل آن را خالی میکنند و توسط قلمهای کوچکتر آنرا پرداخت نموده و در مرحله نهایی نیز برای صیقل دادن سطح بیرونی‌‌محصول از سوهان یا سنگ سمباده استفاده می‌نمایند.
قابل ذکر است که در حال حاضر در برخی از کارگاههای سنگتراشی سنگتراشان تکنولوژی را‌برای سرعت بخشیدن به کارشان به خدمت گرفته آن و اکثرا از دستگاهی که شبیه اره‌های‌چوب بری است استفاده میکنند ولی در هر حال باید گفت که سنگتراشی به کار مداوم و‌تلاش زیاد نیاز دارد، از اینرو در قیمت تمام شده یک محصول سنگی عامل کار نقش مهمی‌دارد و حدود 80 درصد قیمت را تشکیل می‌دهد.در خاتمه باید گفت که سنگتراشی این صنعت هفت هزار ساله به توجه بیشتری نیاز دارد و‌لازمست به مسائل و مشکلاتش بیش از پیش پرداخته شود تا انشاا.. شاهد رونق و‌شکوفائی آن باشیم.
سنگتراشی در ایران
سنگتراشی در ایران قرنها قبل از میلاد مسیح، با تهیه لوازمی جهت شکار حیوانات و وسایل‌‌اولیه زندگی آغاز شده و بتدریج به اوج رونق و شکوفائی خود رسیده است.
باز یافتههای باستانی از جمله اشیائی که از حفاریهای تپه یحیی واقع در کرمان بدست آمده موید آن است که پیشینه این صنعت به 4500 سال پیش از میلاد می‌رسد و کشف این‌‌ظروف نشانگر آن است که در آن ایام تراش اشیا مختلف مصرفی و تزئینی از سنگ سبز در‌کرمان رواج داشته که البته هنوز هم این نوع سنگ استخراج و به مشهد فرستاده میشود.بطور کلی باید گفت که سنگتراشی در ایران قدیم بیشتر به تهیه وسایل کشاورزی و آلات و‌ابزار شکار و کندن پوست حیوانات اختصاص داشته و لوازم سنگی بدست آمده از غار‌مسکونی کمربند یا غار هوتو در نزدیکی بهشهر که متعلق به 11000 تا 8000 سال قبل از‌میلاد مسیح میباشد نیز دلالت بر همین امر دارد. سنگ در ساختن بناهای تاریخی و آثار‌باستانی هم نقش بسیار مهم و اساسی داشته است. از جمله مهمترین ابنیه تاریخی میتوان‌از کاخ های دوران هخامنشی 7 حجاری‌های دوره ساسانی و... نام برد. تخت جمید نمونه بارزی از صنعت سنگبری دوره هخامنشی است. بط‌وریکه از دو اتاق خزانه تخت جمشید که توسط‌‌هیات علمی موسسه یکاگو کشف گردید بیش از 600 ظرف سنگی سالم و شکسته بدست‌‌آمد. از جمله این ظروف یک جام پایه دار سنگی است
که قط‌عاتی از طلا و سنگهای قیمتی به آن اضافه شده و نوشتهای بنام آشوربانیپال دارد.همچنین یک جام پایه دار از سنگ با کتیبهای بنام خشایار شاه جزو ظروف اخیر است. روی‌‌لبه این جام دوازده قو مجسم گردیده که داخل جام را نگاه میکنند. در دوره اشکانیان نیز‌سنگبری رایج بوده و نمونه آن در بیستون و در قسمت پائین حجاری بزرگ داریوش وجود‌داشته و بعدها که طاقچهای بر روی آن کندهاند تقریبامحو شده است. در آثار این دوره‌‌صورت برجستگی مختصری دارد ولی حالت اشخاص خشک و بدون حرکت است همچنین‌نقش انسان سوار بر اسب مورد توجه فراوانهنرمندان این دوره و نقوشی دیگر از این جمله موبد در حال نیایش و سوزاندن عود در آتشدان در میان آثار این عصر نقش مهمی دارد.
سنگتراشی دوره ساسانی راازکنده کاری و نقوش برجسته بر روی 4 سنگ میتوان شناخت‌‌که بیشتر آنها در دامنه کوههای فارس بوجود آمده است. اکثر این نقوش بمنظور نمایاندن‌پیروزی بر سلاطین روم ایجاد گردیده است. کلیه حجاری‌های دوره ساسانی عبارتست از 20حجاری که در نقش رستم، نقش رجب (2 کیلومتری شمال تخت جمشید) فیروز آباد، سر،مشهد و شاپور واقع شده و علاوه براینها باید از یک حجاری در سلماس (شمال غربی دریاچه‌‌ارومیه) و حجاری مفصل طاق بستان در نزدیکی باختران نام برد که تمام این حجاریها بجز طاق‌بستان در یک دوره هفتاد ساله (بین سالهای 225 تا 295 میلادی) ساخته شده است.
هنر مجسمه سازی و هیکل تراشی طاق بستان تفاوتی کلی با سایر آثار مشابه دارد زیرا اگر‌چه تصاویر فرشتگان که در قسمت دیوار غار قرارگرفته با سنن اوایل دوره ساسانیان انط‌باق دارد ولی نقوش بزرگ قسمتهای دیگر که شکار گراز و آهو را مجسم می‌کند.
چه از لحاظ موضوع و چه از حیث سبک با صور مورد اشاره تفاوت ، دارد. این نقوش که‌‌برجستگی آن چندان زیاد نیست قسمت بندیهای بسیار مشکل و غامضی را نشان میدهد‌بطوریکه حرکات گرازها، آهوان و فیلها را کاملا ظاهر ساخته و چنان دقیق است که حتی‌پارچه لباس شکارچیان نیز کاملا نمایان میباشد. این نقوش برجسته از لحاظ سبک، همان‌نقاشی بر روی دیوار است.
بررسی مهندسی زلزله تدوین آیین نامه ای جامع جهت پیشگیری از عواقب زلزله در ایران
| دسته بندی | عمران |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 3877 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 177 |
مهندسی زلزله
تدوین آیین نامه ای جامع جهت پیشگیری از عواقب زلزله در ایران
فصل اول
1-1) مقدمه
1-2) اهداف مجموعه حاضر
1-1) مقدمه
میلیون ها سال است که زلزله در جهان به وقوع پیوسته و در آینده نیز به همانگونه که در گذشته بوده است، اتفاق خواهد افتاد. این پدیده طبیعی هنگامی به یک مصیبت بزرگ انسانی تبدیل می گردد که در منطقه ای شهری با بافت متراکم اتفاق بیافتد. نمونه آثار این سانحه مرگ آور، در زلزله های بزرگ ایران همچون زلزله سال 1382 بم و زلزله 1369 منجیل بر هیچکس پنهان نیست. با وجود آگاهی از بسیاری از عوامل وقوع این پدیده، جلوگیری از وقوع این پدیده، با علم کنونی بشر امکان پذیر نمی باشد؛ لیکن کاهش اثر ارتعاشات نیرومند زلزله در قالب تقلیل خسارات، صدمات و مخصوصاً تلفات جانی ناشی از آن امکان پذیر می باشد.
علم مهندسی زلزله به اثرات زلزله بر انسان ها و محیط آن ها و همچنین روش های کاهش این آثار می پردازد. مطالعه زلزله و اثرات ناشی از آن با توجه به مدارک مکتوب متعلق به زلزله های ژاپن و نواحی شرق مدیترانه به تقریباً 1600 سال قبل برمی گردد. سوابق مطالعات زلزله در نواحی فعال لرزه ای آمریکا تنها به 200 الی 350 سال قبل برمی گردد. ولی بشر میلیون ها سال است که از وقوع این پدیده مطلع است ولی تجربه و دانش او از علم زلزله خیلی کمتر از عمر این پدیده است. مهندسی زلزله در ابتدای قرن بیستم زاده و در انتهای آن به کمال خود رسید. از سال 1908 در ایتالیا ضوابط بارگذاری لرزه ای براساس قضاوت مهندسی آغاز و در بسیاری کشورهای جهان پذیرفته و اجرا شد. با تولد رایانه ها و افزایش استفاده از آن ها در انجام عملیات های زمان بر و تکراری دستی، علم دینامیک سازه به طور جدی به عرصه مهندسی زلزله وارد شد. اما 40 سال طول کشید تا طراحی لرزه ای متکی بر تحلیل های دینامیکی سازه گردد. در فاصله دهه 60میلادی تا اواخر دهه 70، تلاش ها، عمدتاً صرف آشتی دادن ضوابط قبلی و یافته های جدید شد و معرفی ضریب رفتار حاصل این تلاش های آشتی جویانه است. در کنار شناخت ماهیت زلزله و نحوه وارد آوردن نیرو به ساختمان ها همواره آنچه نیروی زلزله بر آن وارد می شود یعنی خود ساختمان و سیستمی که مقاومت لازم در برابر قدرت ارتعاشات را داشته باشد مورد توجه مهندسین سازه بوده است. رشد و توسعه انواع سیستم های سازه ای از ساختمان های خشتی تا آسمان خراش ها، از مصرف خشت و چوب تا طراحی قالب های لرزه بر با استفاده از بتن و فولاد و امروز مصالح ترکیبی (کامپوزیت) و ...، همگی گواه این مسئله می باشند. اما آنچه مهم است، طراحی لرزه ای این سیستم ها و اهداف آن ها که پایه و اساس روابط حاکم بر آن را تشکیل می دهد، می باشد. اهداف طراحی لرزه ای و روابط معادلات موجود حال در مسیر تکامل، به طراحی براساس عملکرد لرزه ای سازه رسیده است. چیزی که عرصه جدیدی از طراحی لرزه ای و لزوم تحقیق و جستجو در این زمینه را پیش رو مهندسین سازه نهاده است. مطالعه لرزه ای سیستم های معمول سازه ای یا به عبارتی یافتن یک تعادل بین مقاومت سازه و اثرات ناشی از زلزله مانند تغییر مکان ها، کاهش و افت مقاومت و سختی و نهایتاً شکست و فروپاشی مصالح و کل سازه، می رود تا شکل تازه ای به خود بگیرد. لذا در راستای طراحی سازه براساس عملکرد، که در آن در سطح کاربردی معمول به دنبال از بین بردن تلفات جانی و استقرار سازه در محدوده های ایمنی هستیم، بازنگری مجدد سیستم های سازه ای و خصوصیات سختی و شکل هندسی و محدودیت های شکل پذیری و تغییر مکان های آن ها، از جمله فعالیت های مؤثر تا دستیابی به روش های طراحی براساس عملکرد می باشند.
یکی از این سیستم های سازه ای که تولد آن نشانه تیزبینی پروفسور پوپوف و همکارانش بوده است و در سازه های بزرگ بسیاری در سطح جهان مورد استفاده قرار گرفته است، سیستم قاب های لرزه بر فولادی با مهاربندی واگرا می باشد. رفتار این سیستم ها که دارای شکل پذیری بالایی می باشند و از لحاظ عملکرد هندسی و معماری بسیاری از محدودیت ها را از میان برمی دارند، حداقل در کشور ما آنچنان معرفی نشده است.
1-2) اهداف مجموعه حاضر
با پیش رو بودن عصر نوین در طراحی لرزه ای و توجه به خصوصیات و پاسخ های متفاوت سیستم های لرزه بر در برابر زلزله استفاده از سیستم های بادبندی برون محور بسیار گسترش یافته است. با توجه به اینکه کشور ایران در مجموعه کشورهای لرزه خیز می باشد و همچنین توجه به این مسأله که این کشور در حال توسعه اقتصادی است، احداث بناهای با کاربردی های متفاوت و با درجات اهمیت بالا و متوسط، بسیار حیاتی می باشد، لذا لزوم یک آیین نامه قدرتمند که بتواند با اعمال قوانین روشن و واضح در عرصه طراحی و اجرای همگام با توسعه ساخت و ساز در کشور، حافظ منافع و منابع ملی این مرز و بوم باشد، شدیداً احساس می شود. آنگونه که مشاهده میشود، استاندارد 2800 ایران توانسته به گوشه ای از این اهداف دست یابد. خوشبختانه ا ستاندارد مذکور در حال توسعه و بازنگری دائمی بوده و امید آن می رود که روزی به یک مجموعه مستقل در بخش طراحی لرزه ای و مهندسی زلزله از لحاظ مبانی، تبدیل گردد. در ویرایش سوم استاندارد 2800 (1384)، که آخرین ویرایش آن تا این تاریخ می باشد، بسیاری تفاوت ها و تغییرات بنیادی در ارقام کنترل و طراحی در مقایسه با ویرایش های قبلی به چشم می خورد. لیکن به جهت مطالعه تحقیقی بخش کوچکی از این آیین نامه به مطالعه قاب های ساده با بادبندهای برون محور و عوامل مؤثر بر ضرایب رفتار خطی و غیرخطی آن پرداخته شده. در این ویرایش همچنین این قاب ها جز معدود مواردی هستند که عدد جدیدی برای آن اعلام نشده است. لذا ما در این مجموعه با مطالعه و تحلیل پارامترهای ضریب رفتار سیستم مذکور همچون شکل پذیری، ضرایب اضافه مقاومت و ضرایب تنش مجاز متأثر از مشخصات هندسی مرسوم این سازه ها که در بخش های آتی بدان ها پرداخته خواهد شد، به دنبال تعیین ضریب رفتار سیستم های قاب های ساختمانی فولادی ساده با بادبندهای برون محور هستیم. تا بتوان نقص این آیین نامه را در این مورد در حدامکان نشان دهیم، امید است این تحقیق باعث صرفه جویی در مصرف و کاربرد غیرلازم فولاد، این سرمایه ملی و گران قیمت گردد.
1-3) ساختار مجموعه حاضر
پایان نامه حاضر با اهدافی که در بخش های پیشین عنوان گردید، در پنج فصل نگاشته و تنظیم شده است:
فصل یکم: پیش گفتار و ساختار
این فصل شامل پیشگفتار و مقدمه ای بر مهندسی زلزله و لزوم انجام تحقیق درباره ضریب رفتار سازه ها با سیستم های باربری لرزه ای متفاوت من جمله سیستم قاب ساده فولادی با بادبند واگرا می باشد.
فصل دوم: تئوری های حاکم بر رفتار لرزه ای سازه
در این فصل پس از بیان مقدمه ای بر طراحی لرزه ای و اهداف آن در آیین نامه های زلزله ایران،SEAOC ، ATC40 و UBC97 به رفتار نیرو – تغییر شکل سازه ها تحت بارهای چرخه ای و صعودی می پردازیم. مفهوم شکل پذیری و عملکرد انواع مختلف آن در این فصل توضیح داده خواهد شد. با معرفی شکل پذیری نیاز و مقدمه ای بر طراحی سازه براساس شکل پذیری به دنبال یافتن تأثیر شکل پذیری در کاهش نیروی طراحی خواهیم بود. در ادامه با مروری بر طیف ظرفیت و تعریف ضریب رفتار سازه به تعیین عوامل مؤثر بر آن با توجه به طیف ظرفیت پرداخته و مفاهیم اضافه مقاومت و ضرایب تنش مجاز و در نهایت خود ضریب رفتار بازگو خواهد شد. در بخش های دیگری با معرفی روش آنالیز غیر خطی استاتیکی یا روش بارافزون (pushover) و ترازهای عملکرد لرزه ای سازه در تحلیل های غیرخطی به تعیین نقطه عملکرد سازه خواهیم پرداخت. مفاهیم تبدیل منحنی ظرفیت و نیاز به فرمت یکسان ADRS و میرایی و انواع رفتار سازه ای از دیگر مباحث فصل دوم می باشد. پس از مروری بر انواع مفاصل پلاستیک در این بخش و ملاک های پذیرش و کنترل عملکرد سازه به تعیین ضریب رفتار سازه با استفاده از طیف های ظرفیت – نیاز سازه پرداخته می شود. با ارائه مفاهیم کاهش تأثیر زلزله به علت افزایش پریود، اتلاف انرژی و میرایی، اضافه مقاومت و کنترل ضریب رفتار و مبانی مفروض در این تحقیق مباحث فصل دوم به سرانجام می رسد.
فصل سوم: بررسی رفتار ارتجاعی و غیر ارتجاعی قابهای فولادی با بادبند واگرا
در این فصل ابتدا به معرفی عمومی سیستم های قاب فولادی مهاربندی شده با بادبند واگرا EBF و ذکر محاسن و لزوم استفاده از این نوع سیستم باربر سازه ای پس از ذکر تاریخچه تولد این نوع آرایش سازه ای پرداخته و با معرفی انواع اشکال هندسی این نوع سازه ها به پردازش سختی، زمان تناوب و مقاومت و رابطه آن ها با خصوصیات هندسی سازه خواهیم پرداخت. پس از مطالعه رفتار هیسترزیس این سیستم به بحث ملاحظات طراحی این گونه قاب ها می رسیم. در این بخش به صورت خلاصه عمده مباحث موجود در مورد طراحی این نوع سیستم ها و علی الخصوص مشخصات تیر پیوند در این قاب ها و انواع رفتارهای مکانیکی مربوطه پرداخته خواهد شد.
فصل چهارم: بررسی تأثیرمشخصات تیرپیوند در ضریب رفتار قاب های فولادی با بادبند واگرا
در این فصل پس از انتخاب مدل و شرح ملاحظات تحلیل خطی و غیرخطی استاتیکی به ارائه نتایج تحلیل غیرخطی و محاسبه پارامترهای رفتار غیرخطی استاتیکی به ارائه نتایج تحلیل غیرخطی و محاسبه پارامترهای رفتار غیرخطی سازه براساس طیف های ظرفیت سازه پرداخته خواهد شد. در این راستا قاب های EBF با ترازهای ارتفاعی و خصوصیات هندسی متفاوت مورد تحلیل قرار می گیرد. از دیگر مواردی که در این فصل به آن پرداخته شده تحلیل و تعیین پارامترهای مؤثر بر ضریب رفتار سازه و تعیین ضریب رفتار سازه های طراحی شده براساس عملکرد مناسب لرزه ای می باشد. در ادامه با بررسی تحلیلی ارقام به دست آمده، نتایج مدل سازی ها ارائه می شود.
فصل پنجم: جمع بندی، نتایج و پیشنهادات
این فصل شامل جمع بندی تحلیلی نتایج بدست آمده در فصل چهار می باشد. در ادامه این فصل به ارائه پیشنهاد جهت توسعه و ادامه مطالعه و تحقیق در پروژه های تحقیقاتی آتی پرداخته خواهد شد.
در پایان فهرستی از منابع، مراجع و جداول آیین نامه ای استفاده شده جهت انجام این تحقیق در بخش مراجع این مجموعه آمده است.
فصل دوم
تئوری های حاکم بر رفتار لرزه ای سازه ها
2-1) مقدمه ای بر طراحی لرزه ای و اهداف آن
طرح ساختمان های مقاوم در برابر بار زلزله، همچون طرح سازه ای برای سایر حالات بار، اساساً به معنی مشخص نمودن نیروها و تغییر شکل های متناظر و همچنین تعیین اندازه و جزئیات اعضاء برای تحمل این نیروها و تغییر شکل ها است. در برخی ساختمان های خاص مثل راکتورهای اتمی، طرح سازه در مقابل زلزله عمدتاً بر رفتار ارتجاعی استوار بوده و تنش های بحرانی در سازه باید کمتر از تنش های حد تسلیم باشد. اما در طراحی ساختمان های متداول، مخصوصاً قاب ها، یک طرح اقتصادی با مجاز دانستن تسلیم بعضی اعضاء طی زلزله های شدید به دست می آید. ضوابط موجود در آیین نامه های زلزله، به طور ضمنی هدف از طراحی لرزه ای برای ساختمان ها را بصورت های زیر بیان می دارند:
الف) آیین نامه زلزله ایران (استاندارد 2800)
1) زلزله های با شدت کم را بدون ایجاد خسارت تحمل کنند. از یک سازه انتظار می رود که این تحریک های کوچک را که در طول عمر سازه به دفعات اتفاق می افتد، بصورت ارتجاعی و بدون ایجاد تسلیم تحمل کند.
2) زلزله های با شدت متوسط را با ایجاد خسارات بسیار جزئی سازه ای و مقداری خسارات غیرسازه ای تحمل نمایند که با طرح و اجرای مناسب، انتظار می رود که خسارات سازه ای در این محدوده قابل تعمیر باشد.
3) زلزله های شدید را بدون فروریزی تحمل کنند و تلفات جانی نداشته باشند، که ساختمان های با اهمیت زیاد باید علاوه بر ایستایی در سطح بهره برداری خود نیز قرار داشته باشند.
لازم به ذکر است که زلزله های شدید یا زلزله طرح به زلزله ای اطلاق می گردد که احتمال وقوع آن در طی مدت 50 سال عمر مفید ساختمان، کمتر از 10% باشد و زلزله خفیف یا متوسط زلزله ای است که در طی این مدت احتمال وقوع بیش از 5/99 درصد را دارا می باشد.
ب) آیین نامه انجمن مهندسین سازه کالیفرنیا (SEAOC) [1]
1) در زلزله های با شدت کم که به دفعات اتفاق می افتند از خسارت غیرسازه ای جلوگیری شود.
2) در زلزله های متوسط که گهگاه ممکن است اتفاق بیافتد از خسارت سازه ای جلوگیری شود و خسارت غیرسازه ای هم به حداقل برسد.
3) در زلزله های شدید هم که به ندرت اتفاق می افتد، از فروریزی ساختمان جلوگیری شود.
ج) آیین نامه ATC-40
این آیین نامه با معرفی سه سطح نیرو زلزله یعنی بهره برداری (SE)، و شدید (ME) و با تعریف سطوح عملکرد مختلف شامل قابل بهره برداری، خسارات جزیی، ایمنی جانی و پایداری سازه که توسط کارفرما تعیین می شود!، سازه را مورد تحلیل لرزه ای قرار می دهد.
د) آیین نامه UBC97
در این آیین نامه با آنالیز سازه ها براساس کفایت سازه ها، اثرات پاسخ غیرخطی ساختمان همچون اضافه مقاومت ها و شکل پذیری عناصر مختلف مدنظر قرار می گیرد.
بر طبق معیارهای فوق، توجه اصلی در مقاوم سازی در برابر زلزله به ایمنی جانی معطوف است؛ یعنی جلوگیری از فروریزی تحت شدید ترین زلزله ای که در طول عمر سازه محتمل است. سازه ای که براساس چنین فلسفه ای طراحی شده باشد، تحت نیروهای زلزله شدید که قرار می گیرد آن را به محدوده غیرخطی سوق می دهد. چرا که طرح سازه ها برای رفتار خطی تحت لرزش های ناشی از زلزله های بزرگ اساساً اقتصادی نیست. لذا اکثر ساختمان ها برای نیروی برشی به مراتب کوچکتر از نیروی برشی حد تسلیم نظیر قوی ترین زمین لرزه ای که احتمال وقوع آن می رود، طراحی می شوند. بنابراین صدمه دیدن ساختمان ها تحت تحریکات بزرگ زمین، چندان تعجب آور نیست و تلاش مهندسین در این جهت است که طراحی طوری صورت گیرد که خسارت به درجه قابل قبولی محدود گردد. ساختمان هایی که براساس روش های این آیین نامه ساختمانی طراحی شده اند، قادر به مقاومت در برابر نیروهایی هستند که به میزان قابل توجهی بزرگتر از نیروهای مبنای طراحی می باشند و همچنین تغییر شکل ها و تنش های توزیع یافته در طی یک زمین لرزه بزرگ، از حدود ارتجاعی مصالح سازه ای تجاوز خواهد کرد. از این رو نمی توان فرض کرد که پاسخ سازه ای، به طور کامل خطی باشد. و در نتیجه، نتایج پیش بینی شده، بوسیله تحلیل های خطی معتبر نیستند. ضوابط آیین نامه ای، از این جهت مطلوب هستند که طرح های اقتصادیی را ایجاد می کنند، به این طریق که بگونه ای مطلوب، در برابر زمین لرزه های شدید مقاومت داشته باشند. حتی یک مقدار قابل ملاحظه میرایی و مقاومت های ذخیره ای محاسبه نشده، نمی تواند این مغایرت و تناقض را جبران کند. این اختلاف معمولاً بواسطه جذب انرژی در سازه، از طریق تغییر شکل های غیرارتجاعی اعضای سازه ای و اجزای غیرسازه ای که ممکن است بوسیله یک زمین لرزه با شدت ملایم تولید شوند توجیه می گردد. در حالت کلی تلاش می شود که نیل به اهداف فوق با فراهم آوردن مقاومت، سختی، شکل پذیری، قابلیت اتلاف انرژی و ...به مقدار لازم صورت گیرد [2].
2-2) رفتار نیرو – تغییر شکل
همانطور که عنوان شد، در بیشتر ساختمان ها یک طرح اقتصادی با پذیرش تسلیم در برخی اعضاء تحت نیروهای ناشی از زلزله ای متوسط تا شدید به دست می آید. بنابراین پاسخ تغییر شکلی سازه در هر دو محدوده ارتجاعی و غیرارتجاعی، دارای اهمیت است و آزمون های آزمایشگاهی متعددی نیز برای تعیین این پاسخ تحت شرایط زلزله انجام شده است.
2-2-1) رفتار هیسترزیس
به هنگام زلزله، سازه تحت حرکت نوسانی قرار گرفته و تغییر شکل های رفت و برگشتی تجربه می کند. آزمایش های چرخه ای که چنین شرایطی را مشابه سازی می کنند، بر روی اعضاء، اتصالات، مدل های با مقیاس کوچک و حتی مدل های تمام مقیاس انجام شده است. نتایج مبین این است که نمودار نیرو- تغییر شکل تحت بارهای رفت و برگشتی تشکیل منحنی های حلقه ای شکل می دهد که منحنی هیسترزیس نامیده می شود.
شکل(2-1 )حلقه هیسترزیس بار-تغییر مکان
در شکل (2-1) یک حلقه هیسترزیس نیرو- تغییر مکان نشان داده شده است[3]، القاء انرژی از نقطه D تا نقطه A برابر مساحت زیر نمودار نیرو تغییر مکان بوده و با سطح AED مشخص می شود. هنگامی که سازه از نقطه A تا نقطه B حرکت می کند، انرژی معادل سطح BAE باز پس گرفته می شود. این رابطه در بین نقاط B و C و بین نقاط C و D نیز صادق است. نتیجتاً، در هر سیکل بارگذاری و باربرداری، انرژی نظیر سطح داخل منحنی ABCD اتلاف می گردد. در واقع سطح داخلی منحنی هیسترزیس عبارت است از مقدار انرژی تلف شده بصورت حرارت، مقدار این میرایی با بالا رفتن مقدار تغییر شکل و افزایش سطح محصور شده منحنی افزایش می یابد. لذا هر چه حلقه های هیسترزیس باریک تر و کم حجم تر باشد، اتلاف انرژی زلزله کمتر و بالعکس اگر دوکی شکل و حجیم تر باشند، رفتار لرزه ای مناسب تر خواهد بود. نکته قابل توجه در بارهای لرزه ای اینست که سازه های ساختمانی تحت اثر حرکات زمین، تعداد زیادی رفت و برگشت بار را متحمل می شوند و دربعضی از انواع سازه ها، ممکن است مقاومت و یا سختی سیستم بعد از هر
چرخه، تنزل، یابد. شکل(2-2). مسلماً این سازه ها در مقایسه با سازه هایی که فاقد چنین کاهشی هستند، نامناسب تر بوده و قابلیت کمتری از خود نشان می دهند.
شکل(2-2 )تنزل در اثر بار چرخه ای. الف): کاهش مقاومت ب): کاهش سختی[3]
شکل(2-3) رفتار هیسترزیس سازه ها. الف) رفتار نامناسب ب)رفتار مناسب[3]
شکل (2-3) نشان دهنده رابطه بار افقی جابجایی برای دو قاب مختلف است. شکل (2-3-الف) رفتار نامناسب مقاومت در برابر زلزله را نشان می دهد؛ حلقه های هیسترزیس باریک و له شده هستند، مقاومت تحت اثر تکرار بارگذاری کاهش پیدا می کند و مساحت محاط شده توسط یک حلقه که نمایانگر ظرفیت اتلاف انرژی است، کوچک می باشد. این مشخصه معمولاً مربوط به قاب های بتنی می باشد در قاب های فولادی هم که ناپایداری های موضعی و کلی، گسیختگی اتصالات و جوش ها رخ دهد حلقه های هیسترزیس بدین شکل خواهد شد. از طرف دیگر، قاب شکل (2-3- ب) بیانگر رفتار مناسب در برابر زلزله است؛ حلقه های هیسترزیس پایدار و بدون کاهش مقاومت هستند و ظرفیت اتلاف انرژی زیاد است. این نوع رفتار را برای یک قاب EBF با طراحی صحیح می توان انتظار داشت.
بطور کلی یک رفتار هیسترزیس خوب دارای شرایط زیر است[4]:
الف- عدم کاهش مقاومت در اثر بارگذاری.
ب- عدم کاهش مقاومت در اثر جابجایی های زیاد.
ج- عدم کاهش سختی در اثر تناوب بارگذاری و جابجایی های زیاد.
بطور کلی رفتار هیسترزیس یک سازه بستگی به نوع سیستم سازه ای، اجزاء و مصالح بکار رفته در آن دارد.
بررسی تاریخچه رزین های تعویض یونی
| دسته بندی | زمین شناسی |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 74 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 67 |
- تاریخچه رزین های تعویض یونی
رزین های تعویض یونی ذرات جامدی هستند که می توانند یون های نامطلوب در محلول را با همان مقدار اکی والان از یون مطلوب با بار الکتریکی مشابه جایگزین کنند.
در سال 1850 یک خاک شناس انگلیسی متوجه شد که محلول سولفات آمونیمی که به عنوان کود شیمیایی بکار می رود، در اثر عبور از لایه های ستونی از خاک، آمونیم خود را از دست می دهد بگونه ای که در محلول خروجی از ستون خاک، سولفات کلسیم در محلول ظاهر می شود.
این یافته توسط دیگران پیگیری شد و متوجه شدند که سیلیکات آلومینیوم موجود در خاک قادر به تعویض یونی می باشد. این نتیجه گیری با تهیه ژل سیلیکات آلومینیوم از ترکیب محلول و سولفات آلومینیم و سیلیکات سدیم به اثبات رسید. بنابراین اولین رزین مصنوعی که ساخته شد سیلیکات آلومینیوم بود.
به رزین های معدنی، زئولیت می گویند و در طبیعت سنگهای یافت می شوند که می توانند کار زئولیت های سنتزی را انجام دهند. این مواد، یون های سختی آور آب ( کلسیم و منیزیم) را حذف می کردند و بجای آن یون سدیم آزاد می کردند از اینرو به زئولیت های سدیمی مشهور شدند که استفاده از آن در تصفیه آب مزایای زیادی داشت چون احتیاج به استفاده از مواد شیمیایی نبود و اثرات جانبی هم نداشتند. اما زئولیت های سدیمی دارای محدودیتهایی بودند. این زئولیت ها می توانستند فقط سدیم را جایگزین کلسیم و منیزیم محلول در آب نمایند و آنیونها بدون تغییر باقی می ماندند. از این رو آب تصفیه شده با زئولیت های سدیمی به همان اندازه آب خام، قلیاییت، سولفات، کلراید و سیلیکاتت دارند.
واضح است که چنین آبی برای صنایع مطلوب نیست. مثلاً بی کربنات سدیم محلول در آب می تواند مشکلاتی را در مراحل بعدی برای دیگ بخار بوجود آورد. زیرا در اثر حرارت به سود و گاز دی اکسید کربن تبدیل می شود. سود یکی از عوامل مهم در خوردگی موضعی در نیروگاههاست که بحث مفصل تر آن در مباحث آینده خواهد آمد. گاز دی اکسید کربن موجود در بخار آب در اثر میعان بخار به صورت اسید کرینیک در می اید که باعث خوردگی لوله های برگشتی می شود که بخار آب خروجی از توربین را به کندانسور (چگالنده) می برند.
یکی دیگر از اشکلات مهم استفاده از زئولیت ها ی سدیمی، عدم کاهش غلظت سیلیس در آب تصفیه شده می باشد که یکی از خطرناکترین ناخالصی های آب تغذیه دیگ بخار در فشارهای زیاد می باشد.
تحقیقات برای رفع عیوب زئولیت های سدیمی ادامه یافت تا آنکه در اواسط دهه 1930 در هلند زئولیت هایی ساخته شد که بجای سدیم فعال، هیدروژن فعال داشتند . این زئولیت ها که به تعویض کننده های کاتیونی هیدروژنی معروف شدند، می توانستند تمام نمکهای محلول در آب را به اسیدهای مربوط تبدیل کنند. بعنوان مثال بی کربناتهای کلسیم و منیزیم به اسید کربنیک تبدیل می شوند که اسید کربنیک بی دی اکسید کربن و آب تجزیه می شود.
دی اکسید کربن تولید شده را می توان توسط هوادهی یا هوازدایی از محیط حذف کرد. لذا با این روش تمام قلیاییت بی کربناتی حذف می شود. رزین های کاتیونی هیدروژنی جدید، سیلیس نداشته و علاوه بر این قادرند همزمان هم سختی آب را حذف کنند و هم قلیاییت آب را کاهش دهند.
آب خروجی از تعویض کننده کاتیونی هیدروژنی، اسیدی است و باید خنثی شود. این کار با اضافه کردن قلیا (باز) یا مخلوط کردن خروجی تعویض کننده کاتیونی هیدروژنی با خروجی تعویض کننده سدیمی (زئولیت ) امکان پذیر است.
تعویض کننده های کاتیونی هیدروژنی هم دارای محدودیت هایی هستند. هنوز آنیونها، مثل سولفات کلراید و سیلیکات حذف نمی شوند.
برای بهبود تکنولوژی تصفیه آب گام های اساسی در سال 1944 برداشته شد که باعث تولید رزین های تعویض یونی آنیونی شد. (3) رزین های کاتیونی هیدروژنی تمام کاتیونهای آب را حذف می کنند و رزین های آنیونی تمام آنیونهای آب از جمله سیلیس را حذف می نمایند. در نتیجه می توان با استفاده از هر دو نوع رزین، آب بدون یون تولید کرد. پیشرفت های بعدی که در دهه 1950 حاصل شد منجر به اختراع و تولید رزین های تعویض یونی ضعیف گردیدکه صرفه جویی قابل توجهی در مصرف مواد شیمیایی مورد نیاز برای احیاء رزین ها را باعث شد.
2- شیمی رزین ها
همانگونه که می دانید محلول های الکترولیت دارای یون های مثبت (کاتیون) و یونهای منفی (آنیون) هستند و از نظر بار الکتریکی خنثی هستند. یعنی مجموع آنیون ها و مجموع کاتیون ها از نظر بار الکتریکی با هم برابرند.
رزین های تعویض یونی شامل بار مثبت کاتیونی و بار منفی آنیونی می باشند به گونه ای که از نظر الکتریکی خنثی هستند. اما تعویض کننده ها با محلول های الکترولیت این تفاوت را داند که فقط یکی از دو یون، متحرک و قابل تعویض است. بعنوان مثال یک تعویض کننده کاتیونی سولفونیک دارای نقاط آنیونی غیر متحرکی است که شامل رادیکال های آنیونی می باشد که کاتیون های متحرکی مثل H+ یا Na+ می توانند به آن متصل باشند. این کاتیون های متحرک می توانند در یک واکنش تعویض یونی شرکت کنند و به همین صورت یک تعویض کنده آنیونی دارای نقاط کاتیونی غیر متحرکی است که آنیون های متحرکی مثل هیدروکسیل یا کلراید می توانند به آن متصل باشند.
در اثر تعویض یونی، کاتیون ها با آنیون های موجود در محلول با کاتیون ها و آنیون های موجود در رزین تعویض می شوند به گونه ای که هم محلول و هم رزی ناز نظر الکتریکی خنثی باقی می مانند. باید توجه داشت که در اینجا با تعادل جامد- مایع سروکار داریم بدون آنکه جامد در محلول حل شود. برای آنکه یک تعویض کننده یونی جامد، مفید باشد، باید دارای شرایط زیر باشد :
1- خود دارای یون باشد.
2- در آب غیر محلول باشد.
3- فضای کافی در شبکه تعویض کننده وجود داشته باشد که یون ها بتوانند بسهولت در شبکه جامد رزین وارد یا خارج شوند.
اکثر رزین های تعویض یونی که در تصفیه آب بکار می روند رزین های سنتزی هستند که با پلیمریزاسیون ترکیبات آلی حاصل شده اند. بعنوان مثال روش تهیه رزین های سولفونیک در اینجا شرح داده می شود.
برای ساختن رزین، استیرن را با دی وینیل بنزن مخلوط می کنند و به آن یک ماده پراکسید و یک عامل تفرق ساز[1] می افزایند. آنگاه این مخلوط را به آب اضافه می کنند و با یک همزان آنقدر هم می زنند تا بصورت قطرات معلق با اندازه معین در آیند.
با حرارت دادن پلیمریزاسیون شروع می شود که چون گرمازاست باید با یک ماده سرد کننده، دما راکنترل کرد. ذرات به تدریج ویسکوز شده و در نهایت به صورت ذرات یا دانه های کروی در می آیند. حرارت دادن ادامه می یابد تا زمانی که پلیمریزاسیون کامل شود. دانه های حاصل، شبکه پلی استیرن را تشکیل می دهند. حال برای تهیه تعویض کننده کاتیونی باید دانه ها را با سولفوریک اسید ترکیب کرد تا گروه HSO3 به شبکه هیدروکربن متصل شود. به ازاء هر دو گروه بنزن، حدود هشت تا ده گروه HSO3 در شبکه وارد می شود.
برای تهیه تعویض کننده آنیونی باید شبکه را با کلراید متیل یا آمین ترکیب کرد. رزین های حاصل وقتی خشک شوند، شکننده خواهند بود و زنجیرها خیلی نزدیک به هم قرار می‌گیرند. به گونه ای که یون ها نمی توانند به راحتی در دانه ها نفوذ کنند اما وقتی در آب قرار بگیرند با جذب آب متورم می شوند و زنجیرها از هم فاصله می گیرند به طوری که نفوذ یون ها امکان پذیر می شود. درجه متورم شدن بستگی به مقدار دی وینیل بنزن دارد. رزین های تجارتی در حدود 8-20% دی وینیل بنزن دارند.
هر دانه رزین با آنیون غیر متحرک و یون متحرک H+ را می توان همچون یک قطره سولفویک اسید با غلظت 25% تصور کرد که این قطره در غشایی قراردارد که فقط کاتیون از آن می تواند عبور کند. در شکل 9-2 مقطعی از یک دانه رزین را نشان می دهد که معادل تصور قطره ای آن نیز نشان داده شده است.
قدرت اسیدی یا بازی یک تعویض کننده را می توان با تیتراسیون معلوم کرد که برای این کار، تغییر در pH یک سوسپانسیون از آن رزین را اندازه می گیرند.
در مورد تعویض کننده های کاتیونی قوی، pH از حدود یک شروع می شود و با افزایش قلیا تا حدود 12 افزایش می یابد. در حالی که وقتی یک رزین کاتیونی ضعیف مثل کربوکسیلیک را به این صورت خنثی کنیم، pH از حدود 3 شروع می شودد و برای رسیدن به pH حدود 12 احتیاج به قلیای بیشتری است.
سوال 9-1- چرا برای یک رزین کاتیونی ضعیف در مقایسه با کاتیونی قوی، به قلیای بیشتری احتیاج است ؟
وقتی که یک رزین آنیونی قوی را با اسید خنثی کنیم، pH که از حدود 13 شروع شده تا به حدود 2 کاهش می یابد در حالی که یک رزین آنیونی ضعیف را به این صورت خنثی کنیم، pH از حدود 8 شروع می شود و به اسید بیشتری نیاز است تا به pH برابر 2 برسیم.
وقتی از تعویض کننده اسیدی قوی یا ضعیف صحبت می شود منظور کوچکی یا بزرگی درجه تفکیک یا درجه یونیزاسیون آن است. همانگونه که منظور از اسید قوی مثل کلریدریک اسید به مفهوم آن است که بیشتر یونیزه می شود نه اینکه غلیظ تر است.
3-تعادل یون ها در حضور رزین ها
اگر رزین در تماس با محلولی قرار گیرد یون متحرک موجود در ساختمان رزین یون موجود در محلول می توانند محل خود را تعویض کنند ولی با حفظ این شرط مهم که هم محلول و هم رزین همواره از نظر الکتریکی خنثی بمانند. این تعویض محل یون ( در داخل رزین یا در محلول) را می توان همانند یک واکنش شیمیایی تعادلی در نظر گرفت. فرض کنید که درابتدا در رزین فقط یون B موجود است که ظرفیت آن ZB می باشد و در محلول فقط یون A موجود است. که ظرفیت آن ZA می باشد. در اثر تماس رزین با محلول، A و B می توانند جای خود را تعویض کنند که اگر این تعویض را بصورت یک واکنش شیمیایی تعادلی در نظر بگیریم داریم.
( در محلول ) + ( در رزین) ( در محلول) + ( دررزین)
که منظور از اکتیویته مولی یون در داخل رزین و a اکتیوته مولی یون در داخل محلول است.
بنابراین اکتیویته مولی یون A در داخل رزین ولی aA اکتیویته مولی یون A در داخل محلول است. ینکه یون B تمایل داشته باشد به محلول منتقل شود و یا در داخل رزین بماند بستگی به ثابت تعادل ka دارد ولی در هر صورت غلظت مولی یون های A و B در رزین و غلظت مولی یون های A و B در محلول در زمان تعادل به اندازه ای است که رابطه تعادلی بالا ارضا می شود. مقدار ثابت تعادل طبق رابطه زیر به دما بستگی دارد.
همنطور که می دانید اکتیویته مولی بصورت زیر با غلظت رابطه دارد.
که ضریب اکتیویته و C غلظت مولی است.
اگر در رابطه تعادلی بجای اکتیویته، غلظت مولاری قرار دهیم و همه ضرایب اکتیویته را در هم ضرب کنیم به رابطه تعادلی زیر می رسیم
که qM غلظت مولاری در داخل رزین و CM غلظت مولاری در محلول است. رابطه غلظت مولاری و غلظت اکی والانی ( نرمالیته) به صورت زیر است .
qAm.ZA=qA
CAm.ZA=CA
در روابط بین qA و CA به ترتیب غلظت اکی والانی در رزین و محلول می باشند.
اگر Q ظرفیت کل رزین بر حسب نرمالیته و Co نرمالیته محلول باشد در آن صورت داریم
CA+CB=Co
QA+qB=Q
چون در داخل رزین با یون A وجود دارد و یا یون B و در هر صورت مجموع یون های متحرک رزین برابر ظرفیت کل رزین است که مقدار ثابتی است و با توجه به اصل خنثایی الکتریکی، Co هم مقدار ثابتی است. در تصفیه آب Co حدود یک میلی نرمال و Q حدود 2 نرمال است.
معمولاً رابطه تعادلی را بر حسب جزء اکی واالانی می نویسند که منظور از جزء اکی والانی عبارت است :
ِ
1= yA+yB
1=xA+xB
که در اینجا y جزء اکی والانی در رزین و x جزء اکی والانی در محلول است.
که با جایگزینی در ثابت تعادل داریم :
ضریب گزینش[2] که ارزش ضریب فراریت درتقطیر را دارد، برای رزین ها چنین تعریف میشود:
دیده می شود که ضریب گزینش بری یون های یک ظرفیتی همان ثابت تعادل است ولی اگر A و یا B یک ظرفیتی نباشد ضریب گزینش با ثابت تعادل فق می کند.
ثابت تعادل برای یون های یک ظرفیتی حدود یک ولی برای یون های دو ظرفیتی می تواند بزرگتر از بیست باشد. توجه به این نکته مهم است که چون در تعویض یون ها با یک فرآیند تعادلی سروکار داریم بنابراین هر یون در هر فاز دیده می شود و ضریب گزینش معلوم می کند چه کسری از کل هر یون در فاز محلول است و یا در فاز رزین. البته این مزیت مهم برای رزین هاست چون می توانیم با تغییر شرایط محلول، یون داخل رزین را تغییر دهیم.
بطورکلی در غلظت های کم، مثل آب طبیعی، هرچه ظرفیت یون بیشتر باشد با تمایل بیشتری جذب رزین می شود. مثلا یون سه ظرفیتی و یون دو ظرفیتی بیش از یون یک ظرفیتی توسط رزین جذب می شود حتی برای یونهای با ظرفیت یکسان نیز ضریب گزینش متقاوت است و معمولاً هر چه وزن مولکولی بیشتر باشد و یا اندازه یون کوچکتر باشد تمایل جذب افزایش می یابد مثلاً ترتیب زیر در مورد گزنیش نسبی کاتیون ها برای جذب توسط تعویض کننده کاتیونی (اسیدی) وجود دارد ( این ترتیب تجربی است)
رزین قوی
رزین ضعیف
این ترتیب به این مفهوم است که تا زمانی که یون کلسیم در آب وجود دارد، احتمال جذب شدن یون پتاسیم توسط تعویض کننده کاتیونی (اسیدی) بسیار ضعیف است. بنابراین در غلظت های پایین کاتیون ها، مثل آب طبیعی، تعویض کننده کاتیونی به راحتی می تواند تعویض کاتیون ها را بر مبنای گزینش نسبی انجام دهد. توجه داشته باشید :
1- هر چه غلظت یونی محلول کمتر باشد (محلول رقیق تر باشد) تفاوت گزینش ها بیشتر می شود (4)
2- در محلول غلیظ ترتیب گزینش بالا صادق نیست.
اما چگونه واکنش معکوس انجام می شود یعنی رزین احیا می شود؟
اگر ایزوترم تعادلی تعویض یعنی y برحسب x را در مور یک تعویض کننده کاتیونی سدیمی رسم کنیم شکل 9-3 حاصل می شود.
در رابطه تعادلی غلظت یون کلسیم در محلول است که جهت پیشرفت واکنش را تعیین می کند. در آبهای طبیعی که غلظت یون کلسیم حدود چند میلی مول در لیتر است، رزین توضیح می دهد که سدیم داخل شبکه خود را با کلسیم آب تعویض کند و در نتیجه سختی آب کاهش خواهد یافت. اما وقتی که رزین در آب نمک قرار گیرد، رزین ترجیح می دهد که یون کلسیم را از دست بدهد و سدیم را در داخل شبکه خود بپذیرد و به صورت اولیه خود در آید ( احیا رزین).
محورها بر حسب جزء اکی والانی یون کلسیم یعنی
می باشد. محور عمودی جزء اکی والانی یون کلسیم در تعویض کننده و محور افقی جزء اکی والانی کلسیم در محلول را نشان می دهد. اگر هیچ گزینشی وجود نمی داشت ایزوترم به صورت خطی با زاویه ْ45 می شد که معرف آن است که نسبت +2Ca به + Na در تعویض کننده برابر همین نسبت در محلول است. در شکل 9-3 دیده می شود که گزینش تعویض کننده برای جذب یون کلسیم بطور قابل توجهی با کاهش غلظت سدیم در محلول، افزایش می یابد. یعنی یک تعویض کننده به صورت گزینشی یون کلسیم را با ترجیح بیشتری نسبت به یون سدیم در محلول رقیق حاوی 2+Ca و +Na جذب می کند. شکل 9-3 توضیح می دهد که چرا یک تعویض کننده سدیمی می تواند بطور گزینشی یون 2+ Ca را از یک محلول رقیق مثل آب طبیعی حذف کند. حتی وقتی که [Ca2+]<<[Na+] باشد. در شستشوی رزین از محلول نمک طعام استفاده می شود که غلظت یون سدیم در آن محلول بیش از چندین ده هزار ppm است.
بنابراین اگر رزین در تماس با محلولی غنی از سدیم و بسیار فقیر از نظر یون کلسیم قرار گیرد، ضریب گزینش کلسیم رزین کاهش یافته و ضریب گزینش سدیم آن افزایش می یابد که در نتیجه رزین شروع به رها کردن یون کلسیم و جذب یون سدیم می کند که باعث دوباره فعال شدن رزین می شود که به آن اجباری رزین[3] می گویند.
بنابراین در احیای رزین، یون هایی که درطول مدت سرویس توسط رزین از آب جذب شده با یون های ماده احیا کننده تعویض می شوند و رزین دوباره به صورت اولیه ( قبل از شروع سرویس) در می آید. راندمان احیا تعیین می کند که آیا همه یون های جذب شده با یون های ماده احیا کننده تعویض می شود و یا کسری از آن یون های جذب شده تعویض می گردند.
این مطالب در مورد تعویض کننده های آنیونی هم معمولاً صادق است و ترکیب گزینش تجربی در آنها به صورت زیر است :