FeSO4

دانلود پایان نامه

(Ai)
۰
Mean
۷۹۰۸/۴۰
۱
SDS
۵۸۵۸/۱
۲
CHP
۷۶۹۲/۰
۳
SFS
۹۵۷۵/۰-
۴
FeSO4
۱۸۷۵/۴
۵
EDTA
۱۱۷۵/۰
۶
TDM
۶۳۰۸/۱
۷
TEMP
۲۳۲۵/۶
۸
KOH
۴۰۰۸/۳۸-
۹
RPM
۵۵۲۵/۰-

نتیجه حاصل از محاسبه مجدد درصدهای تبدیل با استفاده از ثوابت فوق و معادله ۴-۳ برای ورودی هایی معادل با شرایط آزمایش های اجرا شده ( در واقع مقادیر پیش بینی شده) ، و ترسیم این مقادیر به ازای مقادیر واقعی حاصل از آزمایش ها در شکل ۴-۴ نشان داده شده است. چنانکه ملاحظه می شود، تطابق بسیار خوبی میان مقادیر تجربی و پیش بینی شده وجود دارد، که این بدین معنی است که مدل پیشنهادی توانسته است به خوبی درصد تبدیل را تخمین بزند.

شکل ‏۴-۴- مقادیر درصد تبدیل پیش بینی شده به کمک مدل خطی حاصله بر حسب مقادیر تجربی

یکی دیگر از جنبه های بسیار مفید مدل خطی ارائه شده، امکان ترسیم نمودارهای سطحی بدست آمده از مدل برازش شده است، که در واقع بیانگر چگونگی وابستگی پاسخ مورد نظر در فرآیند، با تغییر در مقادیر مربوط به متغییرهای مستقل است. برای ترسیم این سطوح ابتدا دو متغییر اصلی انتخاب می شوند و سپس در مقادیر معینی از سایر متغییرها، تغییرات پاسخ سیستم بر حسب تغییر در مقادیر این دو متغییر منتخب محاسبه می شوند. نتایج حاصله بر روی منحنی هایی با سه بعد ترسیم می گردند.
سطوح محاسبه شده به کمک مدل خطی حاصله، برای زوج های مختلفی از پارامترهای مستقل (با در نظر گرفتن این نکته که سایر پارامترها در سطوح متوسط برآورد گردیده‌اند و فقط عامل پتاس در سطح پایین در نظر گرفته شده است تا اثر خالص دیگر پارامترها بر روی پاسخ مشاهده شود) در مجموعه منحنی های آورده شده در قالب شکل ۴-۵ و ۴-۶ نشان داده شده‌اند. وجود برخی شیب های بسیار زیاد در سطوح حاصله، تاثیرپذیری بسیار زیاد درصد تبدیل را از این دسته از متغییرها نشان می دهد.

شکل ‏۴-۵- سطوح حاصله از پیش بینی درصد تبدیل ۸ ساعت به ازای مقادیر مختلفی از KOH و دیگر متغییرهای ورودی

شکل ‏۴-۶- سطوح حاصله از پیش بینی درصد تبدیل ۸ ساعت به ازای مقادیر مختلفی از متغییرهای ورودی در سطح پایین KOH (ادامه دارد)

ادامه شکل ۴-۶- سطوح حاصله از پیش بینی درصد تبدیل ۸ ساعت به ازای مقادیر مختلفی از متغییرهای ورودی در سطح پایین KOH

۴-۳- طراحی آزمایش تمام عاملی
در ادامه اجرای آزمایش ها به منظور بهینه سازی فرآیند کوپلیمریزاسیون، یک دسته آزمایش جدید به روش طراحی آزمایش تمام عاملی به انجام رسید تا ضمن رسیدن به فرمولاسیون(های) بهینه، بتوان وجود برهمکنش ها میان اجزای سیستم اکسیداسیون-احیا را نیز بررسی نمود.
زمانی که تعداد متغییرهای مستقل ورودی کمتر از ۵ است، طراحی آزمایش تمام عاملی بسیار کارآمد است. این روش در تعداد بیشتر متغییرها بدلیل اینکه بررسی همه حالتهای مختلف متغییرهای ورودی و بررسی تداخل میان آنها بسیار وقتگیر و پرهزینه است خیلی کارآمد نیست. با توجه به تعداد چهار عامل اصلی در نظر گرفته شده، و همچنین دامنه تغییرات آنها در دو سطح، الگوریتم طراحی تمام عاملی برای این دسته از آزمایش ها شامل ۲۴ یا ۱۶ آزمایش می باشد.
همانند آزمایش های انجام شده به روش غربالی پلاکت-بورمن، در این آزمایش ها نیز هر چهار متغییر اصلی در نظر گرفته شده شامل غلظت های کیومین هیدروپراکساید (CHP) ، سولفات آهن(II) (FeSO4)، سدیم فرمالدهید سولفوکسیلات (SFS) و نمک سدیم اتیلن دی آمین تترا استیک اسید (EDTA)، در دو سطح
جدول ‏۴-۵- محدوده سطوح برای تغییر عوامل ۴ گانه مورد بررسی
نام عامل
سطح پایین (۱-)
سطح بالا (۱+)
کیومین هیدروپراکساید (گرم)
۲۵/۰
۵/۰
سدیم فرمالدهید سولفوکسیلات (گرم)
۲۵/۰
۵/۰
سولفات آهن (II) (گرم)
۱۲۵/۰
۲۵/۰
سدیم اتیلن دی آمین تترا استیک اسید (گرم)
۲۵/۰
۵/۰

جدول ‏۴-۶- مقادیر مورد استفاده برای پارامترهای فرآیندی مورد استفاده در طراحی آزمایش به روش تمام عاملی
نام عامل
مقدار در نظر گرفته شده
واحد
آب یون زدایی شده
۲۰۰۰
گرم
بوتادین
۲۵۰
گرم
آکریلونیتریل
۱۲۹
گرم
امولسیفایر (صابون روزینی)
۲۵
گرم
ترشیو دودسیل مرکاپتان
۲
گرم
دمای واکنش
۵
?C
بازدارنده
۷۵۸/۰
گرم
دور همزن
۲۵۰
RPM

به شرح مندرج در جدول ۴-۵ تغییر نمودند. عامل KOH به دلیل اثر کاملاً منفی بر روی درصد تبدیل، در این سری از آزمایشات حذف شد. در تمام آزمایش ها مقادیر فرآیندی مورد استفاده مطابق با مقادیر مندرج در جدول ۴-۶ انتخاب گردیدند. طراحی آزمایش انجام شده به این روش، همراه با نتایج حاصله برای درصدهای تبدیل در زمان های مختلف، به همراه pH فاز آبی در جدول ۴-۷ ارائه شده است.

جدول ‏۴-۷- طراحی آزمایش انجام شده برای ارزیابی عوامل اصلی موثر در واکنش
آزمایش
CHP
SFS
FeSO4
EDTA
درصد تبدیل پس از گذشت:
pH فاز آبی

۲ ساعت
۴ ساعت
۶ ساعت
۸ ساعت

NBR-FF1
۱-
۱-
۱-
۱-
۲۵/۰
۱۶/۲
۱۶/۱۰
۷۹/۲۶
۳۲۱/۱۰
NBR-FF2
۱-
۱-
۱-
۱
۲۷/۰
۳/۱
۹۵/۷
۰۱/۲۵
۴۰۵/۱۰
NBR-FF3
۱-
۱-
۱
۱-
۷۴/۰
۴۹/۰
۹۶/۵
۶۶/۲۱
۲۷۹/۱۰
NBR-FF4
۱-
۱-
۱
۱
۳۱/۱۶
۱۱/۴۱
۵۶/۶۷
۶۳/۷۹
۱۶۰/۱۰
NBR-FF5
۱-
۱
۱-
۱-
۱/۸
۰۶/۳۰
۵۵/۵۲
۶۹/۶۵< br />۴۶۰/۱۰
NBR-FF6
۱-
۱
۱-
۱
۶۳/۵
۱۴/۲۶
۴۱/۵۲
۵۲/۷۳
۳۸۶/۱۰
NBR-FF7
۱-
۱
۱
۱-
۰۴/۲
۰۹/۳
۸۳/۱۷
۴۴/۳۷
۳۱۲/۱۰
NBR-FF8
۱-
۱
۱
۱
۹۷/۱۰
۴۶/۴۳
۰۴/۶۹
۲۹/۷۷
۱۷۰/۱۰
NBR-FF9
۱
۱-
۱-
۱-
۳/۱
۱۴/۱
۲۷/۹
۵۵/۲۸
۲۶۶/۱۰
NBR-FF10
۱
۱-
۱-
۱
۸۴/۵
۷۸/۱۹
۷۵/۴۱
۲۴/۶۰
۳۹۴/۱۰
NBR-FF11
۱
۱-
۱
۱-
۰۵/۰
۶/۱
۱۷/۱۱
۶/۳۰
۱۴۰/۱۰
NBR-FF12
۱
۱-
۱
۱
۰۷/۱
۳/۱
۶۳/۷
۲۷/۲۶
۳۲۳/۱۰
NBR-FF13
۱
۱
۱-
۱-
۷۴/۱۵
۱۲/۳۹
۰۲/۶۳
۲۷/۷۶
۳۴۷/۱۰
NBR-FF14
۱
۱
۱-
۱
۹۱/۳
۳۳/۱۹
۰۸/۴۶
۲۹/۷۰
۴۶۲/۱۰
NBR-FF15
۱
۱
۱
۱-
۷۶/۸
۷۲/۳۳
۶۲/۵۴
۹۹/۷۶
۳۸۶/۱۰
NBR-FF16
۱
۱
۱
۱
۷۶/۲۲
۶۲/۵۲
۵۵/۷۳
۴۴/۸۲
۳۶۳/۱۰

۴-۳-۱- نتایج مربوط به تعیین درصد تبدیل
نتایج حاصل از اندازه گیری درصدهای تبدیل، مندرج در جدول ۴-۷ ، به صورت گرافیکی در شکل آورده شده است. چنانکه مشاهده می شود طیف گسترده ای از سرعت های واکنش پلیمریزاسیون قابل مشاهده هستند.

شکل ‏۴-۷- تغییرات درصد تبدیل با زمان در آزمایش های تمام عاملی

۴-۳-۲- آنالیز داده ها
همانند طراحی آزمایش به روش غربالی، در اینجا نیز با آنالیز نتایج بدست آمده، مهمترین عواملی که به طور معنیداری بر درصد تبدیل اثرگذار هستند، تعیین می شوند. یکی از مناسب ترین روش ها برای نشان دادن معنی دار بودن و نیز ترتیب اهمیت و میزان تاثیرگذاری متغییرهای مورد بررسی، استفاده از نمودارهایPareto میباشد. نمودار Pareto حاصل از آنالیز آماری برای مجموعه آزمایش های تمام عاملی برای درصدهای تبدیل، به ترتیب پس از گذشت ۲، ۴، ۶ و ۸ ساعت از زمان واکنش در شکلهای ۴-۸ تا ۴-۱۱ نشان داده شده است.
چنانکه مشاهده می شود، تنها اثر اصلی معنی دار مربوط به غلظت سدیم فرمالدهید سولفوکسیلات است که پس از گذشت حدود ۴ ساعت از زمان واکنش و با علامت مثبت ظاهر می شود. به عبارتی با افزایش غلظت سدیم فرمالدهید سولفوکسیلات درصد تبدیل، به طور معنی داری افزایش پیدا می کند.

این مطلب مشابه را هم بخوانید :   ابعاد مسئولیت اجتماعی سازمان ها

شکل ‏۴-۸- نمودار Pareto حاصل از آنالیز آماری درصد تبدیل ها پس از گذشت ۲ ساعت از زمان واکنش

شکل ‏۴-۹- نمودار Pareto حاصل از آنالیز آماری درصد تبدیل ها پس از گذشت ۴ ساعت از زمان واکنش

شکل ‏۴-۱۰- نمودار Pareto حاصل از آنالیز آماری درصد تبدیل ها پس از گذشت ۶ ساعت از زمان واکنش

شکل ‏۴-۱۱- نمودار Pareto حاصل از آنالیز آماری درصد تبدیل ها پس از گذشت ۸ ساعت از زمان واکنش

نمودار های مربوط به مقادیر متوسط در مجموعه آزمایش های تمام عاملی انجام شده، در مقاطع زمانی مختلف از واکنش پلیمریزاسیون، در شکل ۴-۱۲ نشان داده شده اند. چنانکه در این نمودارها نیز مشاهده می شود، بیشترین اثر افزایشی بر درصد تبدیل مربوط به غلظت سدیم فرمالدهید سولفوکسیلات می باشد.

شکل ‏۴-۱۲- نمودار متوسط ها برای درصد تبدیل های ۶،۴،۲ و ۸ ساعت

در نمودار های Pareto نشان داده شده در شکل های ۴-۸ تا ۴-۱۱ اگر چه برهمکنش ها و یا اثرات متقابل معنی داری دیده نمی شود، ولی اثر برخی از این برهمکنش ها به مراتب بیشتر از برخی عوامل اصلی است. نمودارهای مربوط به این برهمکنش ها برای درصد تبدیل ها پس از گذشت ۸ ساعت از زمان واکنش، در شکل ۴-۱۳ نشان داده شده اند. بیشترین برهمکنش ها میان زوج های EDTA-CHP ، EDTA-FES و SFS-CHP وجود دارند.

شکل ‏۴-۱۳- نمودار برهمکنش ها برای درصد تبدیل ها پس از گذشت ۸ ساعت از زمان واکنش

همانند آنچه در مورد طراحی آزمایش به روش پلاکت-بورمن به انجام رسید، در اینجا نیز به منظور ایجاد یک ارتباط کمّی بین متغییرهای ورودی و متغییرهای پاسخ، میتوان با آنالیز نتایج حاصله ، مدلی به صورت زیر ارایه نمود که ضرایب آن به وسیله رگرسیون تعیین می شوند.
(۴-۴) Y= b0 + b1 A + b2 B + b3 C + b4 D + b12 A×B + b13 A×C + b14 A×D + …

که A ، B ، C و D کمیتهای مستقل ورودی و bn ضرایب کمیتهای ورودی در این مدل هستند. حاصلضرب A در B بیانکننده تداخل بین این عوامل مستقل است. ضرایب bn از طریق رگرسیون نتایج تجربی با مدل توسط نرم افزار محاسبه میشوند که علامت این ضرایب نشان دهنده اثرات افزایشی یا کاهشی متغییرها بر پاسخ نهایی است. ثوابت تعیین شده برای مدل موصوف، برای پاسخ “درصد تبدیل پس از ۸ ساعت” در جدول ۴-۸ آورده شده‌اند. با استفاده از معادله ۴-۴ و به کمک ثوابت مندرج در این جدول، میتوان به ازای مقادیر مختلفی از پارامترهای مستقل ورودی، خروجی سیستم یعنی درصد تبدیل واکنش پلیمریزاسیون پس از گذشت مدت زمان ۸ ساعت را پیش بینی نمود. نتیجه حاصل از ترسیم مقادیر محاسبه شده برای درصد تبدیل پس از ۸ ساعت، به ازای مقادیر واقعی حاصل از آزمایش ها در شکل ۴-۱۴ نشان داده شده است. سطوح محاسبه شده به کمک مدل برازش شده حاصله (معادله ۴-۴ ) ، برای زوج های مختلفی از پارامترهای مستقل (با در نظر گرفتن سایر پارامترها در سطوح متوسط) در مجموعه منحنی های شکل ۴-۱۵ نشان داده شده‌اند. وجود برخی سطوح با شیب های بسیار زیاد، نشانگر تاثیرپذیری زیاد درصد تبدیل از این دسته از متغییرها هستند.
جدول ‏۴-۸- ثوابت مدل برای پاسخ “درصد تبدیل پس از ۸ ساعت”
اندیس(i)
عامل
ضریب ثابت (Bi)
۰
Mean
۶۶۷/۵۳
۱
EDTA
۱۶۸/۸
۲
FeSO4
۳۷۳/۰
۳

SFS
۳۲۴/۱۶
۴
CHP
۷۸۹/۲
۵
EDTA× FeSO4
۱۹۹/۴
۶
EDTA × SFS
۲۷۳/۲-
۷
EDTA × CHP
۸۱۴/۴-
۸
FeSO4 × SFS
۸۲۴/۱-
۹
FeSO4 × CHP
۷۵۴/۲-
۱۰
SFS × CHP
۷۱۷/۳

شکل ‏۴-۱۴- مقادیر درصد تبدیل پیش بینی شده به کمک مدل حاصله از مقادیر تجربی

شکل ‏۴-۱۵- سطوح حاصله از پیش بینی درصد تبدیل ۸ ساعت به ازای مقادیر مختلفی از متغییرهای ورودی

۴-۴- تعیین دستور خوراک بهینه
یکی از مهمترین مشخصات لاستیک نیتریل که در کنار درصد آکریلونیتریل تعیین کننده گونه۱۰۷ این محصول است، ویسکوزیته مونی می باشد. برای تعدادی از آزمایش های تهیه شده در مجموعه آزمایش های تمام عاملی که دارای درصد تبدیل های بالا بودند، این مشخصه مهم تعیین گردید. مقادیر ویسکوزیته مونی در

جدول ‏۴-۹- نتایج حاصل از اندازه گیری ویسکوزیته مونی محصولات
آزمایش
درصد تبدیل ۸ ساعته
ویسکوزیته مونی
NBR-FF1
۷۹/۲۶

NBR-FF2
۰۱/۲۵

NBR-FF3
۶۶/۲۱

NBR-FF4
۶۳/۷۹
۱۵۳/۴۶
NBR-FF5
۶۹/۶۵
۵۲۴/۲۹
NBR-FF6
۵۲/۷۳
۰۵۸/۴۱
NBR-FF7
۴۴/۳۷
۳۷۴/۴۲
NBR-FF8
۲۹/۷۷
۴۴۳/۳۲
NBR-FF9
۵۵/۲۸

NBR-FF10
۲۴/۶۰
۴۶۶/۴۱
NBR-FF11
۶/۳۰
۳۲۱/۴۸
NBR-FF12
۲۷/۲۶
۵۱/۵۵
NBR-FF13
۲۷/۷۶
۶۵۱/۴۱
NBR-FF14
۲۹/۷۰
۳۹۴/۴۵
NBR-FF15
۹۹/۷۶
۹۷۸/۲۹
NBR-FF16
۴۴/۸۲
۶۱۱/۳۶

کنار درصد تبدیل های متناظر آن ها برای نمونه های تهیه شده در جدول ۴-۹ نمایش داده شده‌اند.
نظر به اینکه ویسکوزیته مونی برای گونه عمومی لاستیک نیتریل بین ۳۶ تا ۴۶ قرار دارد، چنانکه مشاهده می شود، محصولات حاصل از آزمایش های NBR-FF 6,7,10,13,14,16 دارای ویسکوزیته مونی در این محدوده می باشند. با محدود کردن کاندیدهای فوق به نمونه های با درصد تبدیل بالا، میتوان آزمایش های با کد NBR-FF6 و NBR-FF13 را به عنوان آزمایش های ایده‌آل انتخاب نمود. از این رو آزمایش NBR-FF6 به عنوان آزمایش بهینه انتخاب شد که در ادامه، محصول این آزمایش مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت.

۴-۴-۱- نتایج مربوط به آزمون تفرق نور پویا
به منظور بررسی کیفیت و اندازه ذرات لاتکس برای نمونه بهینه NBR-FF6 ، این آزمون انجام شد. همانطور که در جدول ۴-۱۰ و شکل ۴-۱۶ مشاهده می شود اندازه قطر ذرات در محدوده بین ۱۰ تا nm 70 با توزیع نسبتاً گوسی قرار دارند.
جدول ‏۴-۱۰- نتایج مربوط به آزمون تفرق نور پویا برای نمونه بهینه NBR-FF6
پارامتر
مقدار
قطر متوسط پیک ۱ (nm)
۴۲/۳۰
قطر متوسط پیک ۲ (nm)

قطر متوسط پیک ۳ (nm)

شاخص پراکندگی توزیع (PDI)
۰۹۲/۰
Z-average (r.nm)
۳۵/۲۷

شاخص پراکندگی توزیع(PDI)، نسبتاً باریک می باشد و هر چه این شاخص به صفر