افزایش سرعت خوردگی یا از بین رفتن یک فلز در اثر حرکت نسبی بین یک سیال خورنده و سطح فلز را خوردگی سایشی گویند (مثل عبور سیال از درون یک لوله). محصولات جامد حاصل از خوردگی از سطح فلز به طریق مکانیکی کنده می‌شوند.
گاهی اوقات حرکت باعث تقلیل سرعت خوردگی موضعی می‌گردد. مخصوصاً موقعی که تحت شرایط ساکن خوردگی موضعی اتفاق افتاده باشد. چرا که حرکت باعث از بین رفتن رسوبات روی سطح فلز شده و نواحی مرده از بین میروند و خوردگی موضعی متوقف می‌شود. لیکن این خوردگی سایشی نیست، زیرا سرعت خوردگی افزایش نیافته است.
خوردگی سایشی دارای ظاهری شیاردار، موجی شکل یا سوراخ دار و ناهموار می باشد و معمولا این اشکال درجهت خاصی قرار دارند. در اکثر موارد خوردگی سایشی در زمان های کوتاهی اتفاق می‌افتد و غیره منتظره بودن آنها عمدتا به این دلیل است که آزمایش های خوردگی تحت شرایط ساکن و یا بدون در نظر گرفتن اثرات سایشی انجام گرفته است.
اکثر فلزات و آلیاژها مستعد خوردگی سایشی هستند، در بسیاری از آنها مقاومت در مقابل خوردگی بستگی به نوع لایه های سطحی دارد. هر چه این لایه ها مقاومتر، چسبنده تر، همگن تر و متراکم‌تر باشند. مقاومت فلز به خوردگی سایشی بیشتر خواهد بود. اگر این پوسته های محافظ سطحی صدمه ببینند یا ساییده شوند، خوردگی سایشی اتفاق می افتد و در نتیجه فلز یا آلیاژ با سرعت بالایی خورده می‌شود. فلزاتی که سختی پایینی دارند و به سهولت صدمه می‌بینند یا از طریق مکانیکی زود ساییده می شوند، نسبت به این نوع خوردگی مستعدتر هستند.
تعداد زیادی از محیط‌های خورنده می‌توانند باعث ایجاد خوردگی سایشی شوند. جامدات معلق در مایعات مخصوصاً از نقطه نظر خوردگی سایشی خیلی مخرب می‌باشند. کلیه تجهیزاتی که در تماس با مایع اتم تحرک می‌باشند در معرض خوردگی سایشی قرار دارند. بعضی از این تجهیزات در صنعت نفت عبارتند از: سیستم های لوله کشی مانند زانوها ، خم ها، لوله های گردن غازی، سه راهی ها شیرها پمپ های گریز از مرکز تغذیه‌، پمپ‌های ‌رفت و برگشتی گل در ناحیه انتهای سیال و پروانه‌های پمپ گریز‌از مرکز و همزن‌ های موجود در مخازن گل و تجهیزاتی که در معرض پاشش سیال حفاری قرار دارند.
سایش ناشی از جریان هوا، شن و آب
با توجه به شناخت کامل سایش های قطره ای و شن در اینجا به بحث اصلی این پایان نامه میرسیم. با توجه به اینکه در موارد زیادی ترکیب سایش قطره ای و شن اتفاق می افتد به این موضوع خواهیم پرداخت. همواره میزان سایش جریان سه فازی فوق در سرعت هوای یکسان از میزان سایش هوا و شن کمتر می باشد و دلیل آن را باید در به دام افتادن ذرات شن در فاز مایع جستجو کرد. باید توجه داشت که در جریان افقی سایش کمتری نسبت به جریان عمودی در زانویی ها و لوله ها خواهیم داشت که در ادامه به توضیح این مطلب خواهیم پرداخت.
در این قسمت به برسی جریان های افقی و عمودی در این حالت می پردازیم. در جریان عمودی با توجه به ۱۰) حالت جریان در سرعت بالای گاز و مقدار مایع کم به صورت آنولار^[۲۴] را نشان می دهد. مایع بروی دیواره ی لوله و گاز در مرکز لوله جریان دارد و ذرات شن ها نیز درون دو فاز مایع و گاز پراکنده شده اند. هرچه ذرات شن درون فاز گاز حضور داشته باشند میزان سرعت برخورد و در نتیجه سایش بیشتری را خواهیم داشت. واضح است که افزایش سرعت گاز و کاهش میزان مایع، سایش را در این حالت بیشتر خواهد کرد. در جریان افقی در همان سرعت گاز و مایع قبل با توجه به ) حالت جریان اسلاگ^[۲۵] است. با توجه به ) مقدار ذرات شن درون فاز گاز به دلیل نیروی گرانش وارد بر مایع و ذرات شن کم است و شن و مایع تمایل بیشتری برای حرکت در کف لوله دارند که این امر سبب کاهش میزان سایش در جریان افقی نسبت به جریان عمودی شده است. ] ۲۱ [

( اینجا فقط تکه ای از متن پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

شکل ۹
شکل (۹): شماتیک جریان عمودی (آنولار) ] ۲۱ [
شکل (۱۰): شماتیک جریان افقی (اسلاگ) ] ۲۱ [
روش های مورد استفاده برای اندازه گیری و گزارش سرعت سایش:
روش های مختلفی برای اندازه گیری سایش تاکنون استفاده شده است که به آنها در اینجا اشاره خواهد شد.
روش اندازه گیری توسط کوپن ها
دستگاه های اندازه ­گیری اولتراسونیک
کاوشگرهای مقاومت الکتریکی
کاوشگرهای الکتروشیمیایی
روش اندازه گیری توسط کوپن ها:
اندازه گیری سایش کوپن ها از روش های متداول در فرایند سایش بوده و تمامی روشها را با بهره گرفتن از این روش کالیبره می کنند. هم اکنون در صنعت نفت و گاز برای اندازه گیری سایش و خوردگی به صورت بسیار متداول استفاده می شود.
کوپن ها ممکن است به شکل رینگ، ورق، میله و یا استوانه ای ساخته شوند. در ) انواع کوپن ها و نگهدارنده کوپن ها را نشان می دهد که در این پایان نامه از نوع دیسکی آن استفاده شده چون درون جریان قرار نمی گیرد و نقش دیواره لوله و زانویی را به خوبی ایفا می کند. البته شایان ذکر است که در فرایند سایش بیشترین کاربرد را داشته و سایر کوپن ها در خوردگی استفاده می شوند. اغلب کوپن های رینگ مانند را در ناحیه فرورفتگی ابزار اتصال، قرار می دهند. اندازه آن به گونه ای است که در این ناحیه محکم شده و تحت تنش قرار نمی گیرند. قطر داخلی آن به اندازه قطر داخلی ابزار اتصال است، تا جریان های آشفته در سیال تولید نکند، بهتر این است که رینگ ها از جنس ابزار اتصال ساخته شوند.] ۳۱ [
شکل (۱۱): انواع مختلف کوپن ها و نگهدارنده آنها ] ۳۱ [
شکل (۱۲): نحوه ی نصب کوپن بروی کوپن هولدر ] ۳۱ [
شکل (۱۳): نحوه ی قرار گرفتن کوپن ها در جریان ] ۳۱ [
در شکل (۱۲) نمایی از یک کوپن نشان داده شده که قطرهای داخلی و خارجی و ضخامت را مشخص کرده است. همواره بروی کوپن ها جنس و شماره سریال کوپن ها درج می شود تا آنها را از هم متمایز سازد.
شکل (۱۴): نمایی از اندازه کوپن
کوپن ها را با حلال مناسب کاملا تمیز می کنند و بعد از خشک کردن آنها را وزن کرده و در معرض جریان سیال قرار می دهند. بعد از گذشت مدتی از درون سیستم خارج کرده و با محلول مناسب تمیز شده و خشک میشود تا دوباره توزین انجام شود. اختلاف وزن اندازه گیری شده که همان وزن از دست رفته است را در فرمول های سایش قرار می دهند تا میزان سایش بدست آید.
کوپن ها فرم مخصوصی دارند که باید بطور دقیق پر نمود .این فرم شامل اطلاعاتی از قبیل محل قرار گرفتن رینگ، جنس رینگ، خواص سیال، نوع خوردگی، وزن اولیه رینگ، زمان، شماره رینگ و هر اطلاعاتی که لازم باشد.
دستگاه های اندازه ­گیری اولتراسونیک:
جهت بسته شدن به سطح خارجی لوله استفاده می­شوند. این ابزار یک موج اولتراسونیک به بیرون فرستاده و از این طریق ضخامت، کاهش و از دست رفتگی فلز را جهت تعیین شدت سایش اندازه می­گیرد. این روش به اختلالات صوتی ناشی از دیگر منابع حساس می­باشد و همچنین محدودیت ابتدایی این روش این است که تنها بخش محدودی از لوله را بررسی می­ کند. شکاف های ناشی از سایش در زانویی ها عموما در شعاع خارجی بین زاویه ۳۰ و ۹۰ درجه اتفاق می­افتد و این محتمل ترین مکانیسم که باید انتظار سایش را داشت. با این وجود بدلیل اختلالات ایجاد شده در بالادست زانویی، نظیر اثرات دیگر زانویی ها، شیرها یا محدودکننده­های جریان، ممکن است محل بیشترین سایش تغییر نموده و تشخیص آن دشوار گردد.] ۳۱ [
آزمایشات انجام شده در NEL نشان داده است در یک زانوی ۲ اینچی، جستجوگرهای اولتراسونیک ضخامت می­توانند ضخامت جداره را تا حدود ۲/۰ ± میلیمتر اندازه ­گیری نمایند. این اندازه ­گیری ها می ­تواند به آسانی شکافی به مساحت ۱ سانتیمتر مربع و عمق ۷/۰ میلیمتر را شناسایی کند. با این وجود مشخص نیست آیا این جستجوگرها می­توانند سوراخ های بسیار ریز اما عمیق روی سطح فلز را شناسایی کنند یا نه. همچنین ممکن است در بخش های مختلف زانویی مخصوصا قسمت خمیده آن حتی بدون وجود سایش، تغییراتی در ضخامت لوله وجود داشته باشد. ازاینرو باید اندازه ­گیری ها با دقت تکرار شده تا کاهش تدریجی ایجاد شده در ضخامت دیواره لوله توسط سایش مشخص شود.
کاوشگرهای مقاومت الکتریکی:
کاوشگرهای مقاومت الکتریکی یکی از ابزارهای اندازه گیری میزان سایش بوده و کاربرد زیادی را دارد. این کاوشگرها معمولا با مقاومت نسبتا بالا ساخته شده و در معرض جریان سیال درون لوله قرار می گیرند. یک کاوشگر از یک میله تشکیل شده که در داخل لوله یا مجاری عبور جریان وارد می شود. بروی این میله، چندین المان حسگر قرار گرفته است. برخورد ذرات شن و سیال به این حسگرها موجب سایش آنها و افزایش مقاومت الکتریکی آن می شود.با اندازه گیری این مقاومت در زمان های مختلف، میزان ساییده شده از المان بدست می آید. این ابزار میزان سایش تجمعی را بصورت افزایش در میزان مقاومت الکتریکی بروی یک سطح مقطع مشخص اندازه گیری می کند. یک سر آن درون لوله قرار می گیرد و سر دیگر آن به یک صفحه نمایش دهنده وصل می شود و با توجه به میزان مقاومت ایجاد شده در جریان عبوری سایش اندازه گیری می شود. با توجه به اینکه تغییرات دما منجر به تغییرات مقاومت الکتریکی المان می شود، در طول این فرایند باید دما تغییر چندانی نداشته باشد تا خطای ایجاد شده ناچیز باشد.
لازم به ذکر است که این حسگر در صورتی می تواند میزان دبی شن تولیدی را مشخص کند که میزان دبی شن ثابت باشد. نمونه ای از این حسگر صنعتی در ) زیر آورده شده است.] ۳۱ [
شکل (۱۵): نمونه حسگر مقاومت الکتریکی صنعتی ] ۲۱ [
کاوشگرهای الکتروشیمیایی:
میزان شدت سایش را از طریق اندازه ­گیری مقاومت پلاریزه خطی بین الکترودها از طریق یک الکترولیت رسانا که درون یک لوله جریان دارد، تعیین می­ کند. این روش برای سیالات مایع رسانا نظیر آب یا سیتمهای نفتی همراه با آب فراوان مناسب است.
راهکارهای کاهش سایش:
راهکارهای ارائه شده برای کاهش میزان سایش در اینجا بطور خلاصه آورده شده است.
کاهش دبی تولید :
کاهش دبی تولید شامل کاهش دبی سیال عبوری از قطعه ای که در خطر سایش است و همچنین کاهش نرخ تولید شن است. که با کاهش سیال تولیدی از چاه سرعت سیال که با افزایش کمی با توجه به آنچه در تاثیر سرعت سیال بروی سایش قبلا توضیح داده شده، کاهش می یابد و تاثیر عمده ای بروی کمتر شدن سایش دارد و همچنین مقدار شن تولیدی را نیز کاهش می دهد که به نوبه ی خود بصورت خطی سایش را کاهش می دهد. اما استفاده از این روش زیان اقتصادی را بر جا میگذارد و مقرون به صرفه نیست.
طراحی سیستم لوله­کشی:
کمتر نمودن سرعت سیال با بزرگتر شدن مسیر عبور سیال و جلوگیری از تغییرات ناگهانی در مسیر جریان (مثل زانویی، کاهنده­های سطح مقطع، چوک ها و شیرها) می تواند موثر واقع شود. مشاهده شده است که سه­راهی های مسدود نسبت به زانویی کمتر ساییده می­شوند. از اینرو با بهره گرفتن از شیرهای کاملا باز و هم قطر با لوله اصلی و سه­راهی های مسدود بجای زانویی ها، می­توان مشکلات مربوط به سایش را کم کند. همچنین رژیم جریان بر روی مشکلات سایش تاثیر دارد و جریان های لخته­ای بصورت خاص ایجاد آسیب می­ کنند، از اینرو استفاده از لخته­گیر می ­تواند جهت کاهش شدت هر نوع سایش مناسب باشد.
مواد مخصوص مقاوم در برابر سایش:
عموما در سیستم های بهره ­برداری نفت و گاز، تقریبا تمامی قطعات از فلزات نرم ساخته می­شوند، اگرچه دیگر مواد نظیر پلاستیک ها و لاستیک ها نیز ممکن است نورد استفاده قرار گیرد. خواص مواد دارای اثرات قابل ملاحظه­ای بر روی مسائل سایش می­باشد. اگر مشکلات سایش مورد انتظار باشد، مواد ویژه مقاوم در برابر سایش نظیر کربید تنگستن را می­توان مورد استفاده قرار داد.
نخستین عامل مهم در مورد کنترل سایش فلزات نرم، سختی آنها است. در نتیجه فولادها نسبت به سایر فلزات نرمتر، مقاومترند. در اجزاء آسیب_­­پذیر، مواد ویژه نظیرکربین تنگستن، پوشش ها و سرامیک ها اغلب مورد استفاده قرار می­گیرد. این مواد عموما سخت و شکننده بوده و نسبت به فولاد دارای مقاومت بسیار بالایی در برابر سایش هستند (اغلب ده ها بار مقاوم تر هستند). با این وجود، مقاومت تعدادی از مواد پوشش­ داده شده ممکن است بدلیل از بین رفتن پوشش یا زیرلایه آن، سریعا کاهش یابد.
افزایش ضخامت دیواره لوله:
اغلب لوله­های با دیواره ضخیم جهت افزایش عمر فرسایش سیستم لوله­کشی مورد استفاده قرار میگیرند. با این وجود ضخامت دیواره­ های ضخیم سبب کاهش اندازه سطح جریان شده و در نتیجه سبب افزایش سرعتهای جریان و افزایش شدت سایش مخصوصا در سیستم های با سطح مقطع کم جریان می­ شود.
ممانعت از تولید شن و جداسازی آن:
بیشتر از بسترهای شنی ته چاهی جهت جلوگیری از ورود شن به درون سیستم بهره ­برداری استفاده میشود. این پیشگیری ها معمولا برای چاه های تازه حفاری شده که تولید شن در آنها تشخیص داده شده است، مورد استفاده قرار می­گیرد. عموما غشاء های شنی از ورود ذراتی با قطر بیش از ۱۰۰ میکرون به درون جریان تولیدی جلوگیری می­ کنند. با این وجود این غشاء ها باعث افزایش مقاومت در برابر جریان سیال ورودی به چاه می­شوند و در نتیجه شاخص تولید چاه را کاهش می­ دهند. از اینرو باید تعادلی بین کاهش شاخص بهره ­برداری چاه و تولید شن اضافی برقرار شود. همچنین در صورتیکه شن کافی تولید شود حتی اگر ابعاد آنها بسیار ریز باشد، می توانند باعث ایجاد میزان سایش زیادی شوند، از اینرو استفاده از غربال ها و بسترهای شنی نمی تواند تضمینی بر تولید سیال بدون شن باشد.

۲-۴-۴- صورت ها و ابعاد سرمایه فرهنگی ۸۴
۲-۴-۴-۱- سرمایه فرهنگی ملموس ۸۴
۲-۴-۴-۲- سرمایه فرهنگی ناملموس ۸۴
۲-۴-۴-۳- سرمایه فرهنگی تجسم یافته ۸۵
۲-۴-۴-۴- سرمایه فرهنگی عینیت یافته ۸۶
۲-۴-۴-۵- سرمایه فرهنگی نهادینه شده ۸۷
۲-۴-۵- نظریه بازتولید ۸۷
۲-۴-۵-۱- بازتولید اجتماعی ۸۷
۲-۴-۵-۲- بازتولید فرهنگی ۸۹
۲-۴-۶- سرمایه فرهنگی از منظر پل دیماجیو ۹۱
۲-۴-۷- سنجش سرمایه فرهنگی ۹۲
فصل چهارم :تجزیه و تحلیل داده ها
۴-۱ مقدمه……………… ۹۵
۴-۲- توصیف و تحلیل آمارهای عمومی ۹۶
۴-۲-۱- توصیف متغیر سن مخاطبان ۹۷
۴-۲-۲- توصیف متغیر جنسیت مخاطبان ۹۸
۴-۲-۳- توصیف متغیر وضعیت تاهل مخاطبان ۱۰۰
۴-۲-۴- توصیف متغیر محل تولد مخاطبان ۱۰۱
۴-۲-۵- توصیف متغیر مدرک تحصیلی مخاطبان ۱۰۲
۴-۲-۶- توصیف متغیر رشته تحصیلی مخاطبان ۱۰۴
۴-۲-۷- توصیف متغیر شغل مخاطبان ۱۰۵
۴-۲-۸- توصیف متغیر شغل پدر مخاطبان ۱۰۷
۴-۲-۹- توصیف متغیر شغل مادر مخاطبان ۱۰۸
۴-۲-۱۰- توصیف متغیر مدرک تحصیلی والدین(پدر) مخاطبان ۱۰۹
۴-۲-۱۱- توصیف متغیر مدرک تحصیلی والدین (مادر) مخاطبان ۱۱۱
۴-۲-۱۲- توصیف متغیر میزان درآمد ماهیانه ۱۱۲
۴-۲-۱۳- توصیف متغیر منطقه سکونت در تهران ۱۱۴
۴-۳- توصیف و تحلیل آمارهای اختصاصی ۱۱۵
۴-۳-۱- توصیف متغیر الویت پاسخگویان برای دیدن یا خرید آثار ۱۱۵
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

۴-۳-۲- توصیف متغیر ذائقه مخاطبان در نوع نقاشی ۱۱۶
۴-۳-۳- توصیف میزان بازدید از گالری ها و آثار ۱۱۸
۴-۳-۴- توصیف متغیر نوع موزه های مورد بازدید مخاطبان ۱۱۹
۴-۳-۵- توصیف میزان اطلاع از اخبار هنری ۱۲۱
۴-۳-۶- توصیف میزان علاقه مخاطبان به آثار سنتی و نگارگری ایرانی ۱۲۲
۴-۳-۷- توصیف میزان علاقه مخاطبان به آثار نگارگری جدید(حسین بهزاد و محمود فرشچیان) ۱۲۳
۴-۳-۸- توصیف میزان علاقه خانواده مخاطبان به آثار هنری ۱۲۵
۴-۳-۹- توصیف گویه ی«آیا خانواده خود را هنر دوست می دانید؟» ۱۲۶
۴-۳-۱۰- توصیف میزان علاقه مخاطبان به آثار نقاشی خط ۱۲۸
۴-۳-۱۱- توصیف میزان علاقه مخاطبان به آثار نقاشی مکتب سقاخانه ۱۲۹
۴-۳-۱۲- توصیف میزان علاقه مخاطبان به آثار نقاشی طبیعت بی جان ۱۳۱
۴-۳-۱۳- توصیف میزان علاقه مخاطبان به آثار نقاشان نوگرای ایرانی ۱۳۲
۴-۳-۱۴- توصیف میزان علاقه مخاطبان به آثار سورئالیست ۱۳۳
۴-۳-۱۵- توصیف میزان علاقه مخاطبان به آثار رئالیست و واقعگرا ۱۳۵
۴-۳-۱۶- توصیف میزان علاقه مخاطبان به آثار سنتی همچون گل مرغ و نگارگری ۱۳۶
۴-۳-۱۷- توصیف میزان علاقه مخاطبان به تابلو فرش ۱۳۸
۴-۳-۱۸- توصیف نوع سبک های نقاشی مورد علاقه مخاطبان ۱۳۹
۴-۳-۱۹- توصیف میزان علاقه مخاطبان به انواع موسیقی ۱۴۰
۴-۳-۲۰- توصیف نوع رسانه های مورد استفاده مخاطبان ۱۴۲
۴-۳-۲۱- توصیف آثار هنری و تزیینی مورد استفاده مخاطبان ۱۴۳

در اینجا،چند روش MPC پیشنهاد می‌شود. برای مثال، یک روش کنترلی پیش‌گویی صحیح در چیزی که بهینه‌سازی از شاخص کنترل به طور یک مسئله برنامه‌ریزی مربعی صحیح فرمول‌بندی می‌شود، پیشنهاد می‌شود. این مسئله شامل حل کردن مسئله برنامه‌ریزی مربعی (QP) مادامی که یک جستجوی درختی انجام می‌شود، می‌باشد. چون مسئله QPمی‌تواند فقط از طریق محاسبه تکراری حل شود، زمان محاسبه معمولابزرگ است و مناسب برای اجرای روی خط برای مدارهای کلیدزنی در جایی که محاسبه باید در داخل تعداد ده‌ها میکرو ثانیه تمام شود، نمی‌باشد. در یک روش جایگزین که می‌تواند روی خط با بهره گرفتن از یک جدول پیدا کردن اجرا شود، یک MPC برای مبدل بوست در جایی که دینامیک‌های هیبرید به طور یک سیستم PWA تقریب زده می‌شود، ایجاد شده است. سپس مینیمم کردن خروجی و خطاهای نسبت کاری (نرم ۱) به وسیله استفاده از برنامه‌ریزی چند پارامتری، بیرون خط حل می‌شود. ورودی بهینه (نسبت کاری) به طور یک تابع PWA از حالت بر طبق جداکننده چند وجهی از فضای حالت به دست می‌آید. در این روش، تعیین ورودی برای چک کردن روی خط که چند وجهی حالت نمونه واقع شده است، انجام می‌شود. چنین روشی نسبتاً حساس برای عدم اطمینان بار می‌باشد. برای ایجاد یک روش MPC که می‌تواند روی خط انجام شود، نکته ضروری ،حل کردن مسئله بهینه‌سازی محدودیت به طور تحلیلی می‌باشد.این هنگامی که افق پیشگویی به اندازه کافی کوتاه است، ممکن می‌شود. ردیابی از خروجی در این جا درنظر گرفته می شود:
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

(۴-۴۲)
مرجع ثابت yr در نظر گرفته می‌شود.
۴-۷-۱-۱L=1 افق پیشگویی
در این حالت، y= || y (K+ T) – yr||² به صورت ادامه محاسبه می‌شود:
(۴-۴۳)
در نتیجه راه حل بهینه نامحدود d^*[K] به آسانی به صورت ادامه محاسبه می‌شود:
(۴-۴۴)
چون J یک تابع مربعی محدب از [k] می باشد، راه حل بهینه محدود در این جا با بررسی در موقعیت به دست می‌آید. با مراجعه به شکل ۴-۲۱ می توان نتیجه گرفت که راه حل به صورت ادامه می‌باشد.
شکل ۴-۲۱: نسبت کاری محدود
(احمد و همکاران، ۲۰۱۰)
۱- اگر
۲- اگر
۳- اگر
این دوره به صورت مسئله دستور اول برای آسانی مرجع می‌باشد.
۴-۷-۱-۲ L=2 افق پیشگویی
در این حالت، شاخص J به صورت ادامه محاسبه می‌شود:
(۴-۴۵)
در اینجا:
(۴-۴۶)
(۴-۴۷)
راه حل بهینه نامحدود مساوی ادامه می‌باشد:
(۴-۴۸)
توجه شود که مجموعه راه حل می‌باشد:
(۴-۴۹)
آن یک حالت بیضی‌گون در بردار و گسترش بیرونی برای افزایش C دارد. ناحیه d مربع می‌باشد که در شکل ۴-۲۲ نشان داده می‌شود. اگر داخل واقع شود، راه حل بهینه محدود مساوی می‌باشد. به عبارت دیگر، هنگامی که بیرون مربع واقع می‌شود، راه حل بهینه محدود به وسیله بزرگتر کردن بیضی تا آن به یک لبه از مربع به طور اتفاقی تماس بگیرد، به دست می‌آید.نقطه مماس راه حل بهینه محدود را می‌دهد. برای نشان دادن راه حل بهینه، سطح بردار نسبت کاری به ۹ ناحیه (R0~R8) تجزیه می شود.اگردر R4 به صورت یک مثال توجه شود به طوری که از شکل ۴-۲۲ مشخص می شود هنگامی که می باشد،بیضی بزرگتر می‌خواهد به خط d[k+1] = 1 کهمی باشد تماس بگیرد. بعداز جایگزینی این مقدار، مینیمم کردن J برای یک مسئله دستور اول کاهش می‌یابد. هنگامی که می‌باشد، بیضی بزرگتر می‌خواهد با خط d[k]=0 که می‌باشد، تماس بگیرد. حالات باقی‌مانده به صورت مشابه تحلیل می‌شوند.
جزئیات از راه حل در جدول ۴-۸ جایی که دستور اول به معنی این که کاهش بهینه‌سازی به داخل یک مسئله دستور اول در معرض شناخته شده قرار می گیرد، داده می‌شود. همچنین زاویه O مساوی در R4 و arctg در R8 می‌باشد.
شکل ۴-۲۲ تعبیر هندسی برای L=2 (احمد و همکاران، ۲۰۱۰)
جدول ۴-۸ بهینه‌سازی محدود برای L=2
(احمد و همکاران، ۲۰۱۰)
۴-۷-۲ کنترل هیسترزیس سه سطحی
اصل اساسی از کنترل هیسترزیس متعارف بر اساس باندهای دو هیسترزیس (محدوده‌های پایین و بالا) درشکل ۴-۲۳ نشان داده می شود و طبق آن کنترل کننده کلید را هنگامی که جریان خروجی به زیر محدوده پایین‌تر کاهش می‌یابد، روشن می‌کند و کلید را هنگامی که خروجی از محدوده بالا فراتر می رود خاموش می‌کند. ولتاژ خروجی می‌خواهد باند هیسترزیس (فاصله بین محدوده‌های بالا و پایین) را شامل شود. به صورت واقعی، عمل کلید‌زنی می‌تواند در ادامه تعیین شود:
۱- اگر محدوده کم i<، d=1
۲- اگر محدوده بالا i>، d= 0
۳- در غیر این صورت خروجی مقدم بر d می‌باشد.
شکل۴-۲۳ کنترل هیسترزیس
(احمد و همکاران، ۲۰۱۰)
کنترل هیسترزیس برای عدم اطمینان پایدار می‌شود ولی فرکانس کلیدزنی نمی‌تواند استقرار یابد. در این جابه صورتی که فقط دو باند استفاده می‌شود، آن به طور نسبی کنترل رو به جلو مستقیم می‌باشد.
۴-۷-۲-۱ الگوریتم کنترل هیسترزیس سه سطحی
روش‌های کنترل پیشنهادی یک لایه مرکزی بین باندهای هیسترزیس از کنترل هیسترزیس متعارف به صورت نشان داده شده در شکل ۴-۲۴ اضافه می‌کنند. این لایه اضافی، سه سطح از مدوله کردن را فراهم می‌کند و قادر به افزایش پایداری از خروجی به صورت حذف ریپل زیاد برای اجتناب‌کردن تغییرات ناگهانی از نسبت کاری می‌باشد. به طور واقعی، الگوریتم می‌تواند به صورت ادامه تعریف شود:
۱- اگر محدوده پایین i<، d= 1
۲- اگر محدوده بالا i>، d= 0
۳- اگر محدوده میانی بالا i< و محدوده میانی پایین i>، d=d
۴- در غیر این صورت خروجی مقدم بر d می‌باشد.
شکل ۴-۲۴: کنترل هیسترزیس سه سطحی
(احمد و همکاران، ۲۰۱۰)
(۴-۵۰)
نسبت کاری به طور d= در حالت ماندگار قرار می‌گیرد. باند هیسترزیس بزرگ است و ریپل در حالت ماندگار می‌خواهد کوچک باشد. بنابراین ارتباط خوب بین همگرایی و درستی کنترل می‌تواند انجام شود. راهکار از انتخاب پارامترها برای هر لایه هیسترزیس می‌تواند به صورت ادامه انجام شود:
۱- محدوده میانی بالایی و محدوده میانی پایینی برای لایه مرکزی به یک مقدارکوچک بزرگ تر از ردیف ریپل در حالت ماندگار قرار می‌گیرند.
۲- لایه‌های بیرونی (محدوده بالایی و محدوده پایینی) از طریق آزمایش و خطا قرار می‌گیرند.
۴-۷-۲-۲ شناسایی بار روی خط
الگوریتم‌های هیسترزیس سه سطحی و MPC مقاومت بار برای پیشگویی خروجی بعدی را نادرست می‌دانند. تغییر در مقاومت بار R بر نتیجه MPC و کنترل هیسترزیس سه سطحی تأثیرزیاد می گذارد. برای قوی کردن هر دو الگوریتم پیشنهادی، یک روش شناسایی روی خط بر اساس ضریب همگرایی پیشنهاد می‌شود. رابطه بین R₁ درست و R نامی در زیر داده می‌شود:
(۴-۵۱)

به­عنوان مثال­های عملی از VRPTW می­توان به تقسیم پول نقد به شعب بـانک­ها، جمع­آوری زباله­ها و ضایعات صنعتی، تقسیم سوخت به جایگاه­های پخش و سرویس مدارس اشاره کرد (توکلی مقدم و همکاران، ۱۳۸۵؛ Zheng, 2012).

VRP با بارگیری و تحویل دادن(VRPPD)
در نسخه­های VRP مورد بحث در بخش­های قبلی، نوع تقاضای مشتریان برای فروش کالا به مشتریان و یا جمع­آوری کالا از آن­ها، همه یکسان هستند. مواردی وجود دارد که در آن مشتریان دو نوع تقاضای مختلف دارند، گرفتن یا تحویل دادن کالا و یا هر دو. این نوع مسأله VRPPD نام گرفته است.

با توجه به تعریف پی­اری^[۳۲] ­و همکاران ­(۲۰۰۸)، مسائل مسیریابی وسایل­نقلیه با بارگیری­ و تحویل(VRPPD) به مسائلی اشاره دارد که در آن محصولات بین مکان­های بارگیری و تحویل منتقل می­شوند. اولین تلاش برای عمومیت دادن مسأله­ بارگیری و تحویل (PDP)^[33] در سولسبرگ^[۳۴] و سول^[۳۵] (۱۹۹۵) پیشنهاد شد که تمام نسخه­های PDP از جمله مسأله­ شماره­گیر سوار (DARP)^[36] (Zidi et al., 2010) را پوشش می­دهد.
پژوهش­های بسیاری بر روی VRPPD وجود داشته است (Desaulniers et al., 2002; Dumas et al., 1991; Mitrovic-Minic, 1998). مانند سایر مسائل بهینه­سازی دیگر، روش­های دقیق، اکتشافی و فرااکتشافی توسعه یافته برای حل این مسأله وجود دارند (Zheng, 2012).

VRP با تقاضا تصادفی(VRPSD)
با وجود اینکه دیدگاه VRP کلاسیک، استاتیک و قطعی است، در بسیاری از مسائل عملی محدودیت­های قابل توجهی وجود دارند که مسأله را پویا و تصادفی می­ کنند. در VRPSD، تقاضاهای مشتری، متغیرهای تصادفی () مستقل هستند که با توزیع­های شناخته شده، توزیع شده ­اند (Zheng, 2012). تقـاضای واقعی هر مشتری تنها هنگامی که وسیله نقلیه به محـل مشتری می­رسد، شناخته می­ شود. هم­چنین فرض می­ شود که از ظرفیت وسیله نقلیه (بیانکی^[۳۷]و همکاران، ۲۰۰۴) تجاوز نمی­کند.
برخی شیوه ­های نامگذاری دیگر برای VRPSD وجود دارد؛ این مسأله مسیریابی وسایل­نقلیه احتمالی (PVRP)^[38] نیز نامیده می­ شود (Bertsimas, 1991).
در پژوهش حاضر تمرکز ما بر روی VRP با تقاضای تصادفی می­باشد.

انواع دیگرVRP
انواع دیگر VRP را به طور خلاصه معرفی می­کنیم.
VRP با زمان­های مقرر (VRPDT)^[39] بهترین زمان سرویس را دنبال می­ کند، که در آن محدوده­های پایین­تر از پنجره­های زمانی تخفیف می­یابند (Kang et al., 2008). درVRP با بهره گرفتن از چند وسیله نقلیه (VRPM)^[40]، وسیله نقلیه مشابه می ­تواند به مسیرهای مختلف در طول یک دوره برنامه­ ریزی شده اختصاص داده شود (Taillard et al., 1996).FSVRP ^[۴۱] به اندازه ناوگان و ترکیب وسایل­نقلیه اشاره دارد که در آن اندازه ناوگـان ممکن است معین باشد و وسـایل­نقلیه ممکن است دارای ظرفیت­های مختلف باشند (Gang, 2010). VRP با چند انبار (MDVRP)^[42]، تخصیص مشتریان به انبارها را اضافه می­ کند (Lim & Wang, 2005). VRP تحویل انشعابی (SDVRP)^[43]، یک توسعه از VRP کلاسیک است که در آن یک مشتری مجاز است توسط وسایل­نقلیه­ی مختلف سرویس بگیرد در صورتی که این­کار، هزینه­ های کلی را کاهش دهد (Archetti et al., 2006).
حتی بسیاری از گونه­ های مختلف وجود دارند که برخی از انواعی که در بالا بحث کردیم را ترکیب می­ کند، مانند VRP ظرفیت­دار با پنجره زمانی(CVRPTW)، VRP چند انبار با پنجره زمانی (MDVRPTW) و غیره (Zheng, 2012).

نتیجه ­گیری
زنجیره تأمین، شامل سازمان­ها و فرآیندهایی است که با همکاری یکدیگر محصولات، اطلاعات و خدماتی را تولید و برای رساندن آن­ها به مشتریان و توزیع آن­ها اقدام می­ کنند. در دهه­های اخیر مبحث لجستیک بسیار مورد توجه شرکت­های خدماتی و تولیدی قرار گرفته است. لجستیک فرآیندی است که در آن مواد خام از ابتدایی­ترین نقطه زنجیره تولید، در طول زنجیره حرکت کرده و به صورت محصول نهایی به نقطه انتهایی آن، که همان مشتری است می­رسند. فرایند لجستیک شامل فعالیت­هایی مانند حمل­و­نقل، ذخیره موجودی، بسته­بندی، بـارگیری و تخلیه و انتقـال اطلاعـات می­باشد. طراحی شبکه ­های حمل­ونقل یکی از مهم­ترین مسائل در مهندسی برنامه­ ریزی حمل­ونقل است و حل آن با بهره گرفتن از روش­های معمول بهینه­سازی امکان­ پذیر نیست. بهینه­سازی هزینه­ های حمل­ونقل، اهمیت بالایی دارد و مسیریابی ناوگـان باری از جمله روش­هـایی است که تـاثیر بسزایی در بهینه­سازی هزینه­ های حمل­ونقل دارا می­باشد (افندی­زاده، غفاری و کلانتری، ۱۳۹۰ب؛ بانک مقالات مدیریت بیمارستان، ۱۳۹۰).
در فصل دوم وجود عدم قطعیت در مسائل و چگونگی مدیریت آن با بهره گرفتن از الگوریتم ژنتیک بیان می­ شود.
عدم قطعیت در مسائل و مدیریت آن به کمک الگوریتم ژنتیک
فصل دوم

مقدمه
یکى از واژه‏هایى که امروزه در مقیاس وسیعى گفته و شنیده می­ شود، مقوله­ی عدم‏ قطعیت^[۴۴] یا عدم ‏حتمیت یا عدم ‏تعیّن است (بی­­نیاز، ۱۳۸۶).
اگر به زندگی روزمره بشر نگاهی انداخته شود، می‌توان دریافت که زندگی سراسر عدم قطعیت است. اکثر مردم آموخته‌اند، که برای اتخاذ تصمیمات بزرگ و کوچکی که در طی حیات آنان رخ می­دهد، با عدم قطعیت موجود، دست به گریبان شده و از میان گزینه‌های پیش‌ رویشان دست به انتخاب بهترین گزینه بزنند. آن‌چه در اغلب موارد تصمیمات بشر را دچار اشتباه می کند، نبود اطلاعات کافی و در نتیجه بروز عدم قطعیت در مسائل می‌باشد. انسان به عنوان موجود محدودی که نمی‌تواند تمامی متغیرهای یک مسأله و عواقب ناشی از اتخاذ یک تصمیم را از نظر بگذراند، همواره در پی کسب تجربه، افزایش آگاهی و از بین بردن ابهامات موجود در سر راه خویش می‌باشد. این تلاشِ بشر به منظور روشن نمودن نقاط تار و فضاهای تاریک گیتی، ممکن است موجب افزایش آگاهی گردد، اما بی‌تردید کاهش ابهام را در پی نخواهد داشت و باعث افزایش عدم قطعیت می‌گردد. با تمامی این اوصاف تلاش مزبور تلاشی بیهوده نبوده و مهمترین عامل در پیشرفت بشر به سمت کمال مطلوب خویش می‌باشد (مرجع متخصصین ایران، ۲۰۱۰).
در شرایط عدم قطعیت، ممکن است یکسری از پارامترها تغییر کنند بنابراین هدف ما در این مطالعه، یافتن جواب­هایی است که نسبت به تغییرات محیط منحرف نشوند و بتوانند با تغییرات محیط، همچنان بهینگی خود را حفظ کنند. الگوریتم ژنتیک ما را در یافتن جواب­های پایدار در شرایط عدم قطعیت کمک می­ کند.
در این فصل، ابتدا مطالبی در مورد عدم قطعیت ارائه می­ شود و سپس به شرح الگوریتم ژنتیک و چگونگی حل مسائل در شرایط عدم قطعیت با بهره گرفتن از این الگوریتم می­پردازیم.

عدم قطعیت
عدم قطعیت به عنوان یک عبارت مصطلح در میان مردم دارای مفهوم مشخصی می‌باشد که ممکن است این مفهوم در تقاطع با علوم مختلف تعاریف متفاوتی را دارا گردد. در هر علم و هر حوزه عدم قطعیت همان ابهامات موجود در آن فضا را در بر می‌گیرد و لذا تعاریف دچار تنوع می‌گردند. اما عدم قطعیت به عنوان یک مفهوم عمومی اصطلاحی است که عدم اطمینان انسان را در مورد برخی اشخاص یا اشیا منعکس می کند، و بازه‌ی باز میان اطمینان کامل و عدم اطمینان محض را دربر می‌گیرد (NRC, 2000).
عدم قطعیت را می‌توان به عنوان خاصیتی از سیستم در نظر گرفت که توصیف کننده نقص دانش بشر درباره یک سیستم و وضعیت پیشرفت آن می­باشد. مطرح نمودن مبحث عدم قطعیت را برای اولین بار، با عنوان احتمال، به ارسطو نسبت داده‌اند. برخی از اصول ریاضی مرتبط با عدم قطعیت، تا قرن بیستم بر اساس تعابیر تناوب احتمال توسط پاسکال^[۴۵]، فرما^[۴۶]، برنولی^[۴۷] و لاپلاس^[۴۸] تشریح گردید. تئوری احتمال جدید، بر اساس تعریف کلموگوروف^[۴۹] ارائه گردید. وضعیتی که عدم قطعیت در تصمیم‌گیری به وجود می‌آورد، باعث ایجاد انحرافات مثبت (شانس) و منفی (تهدید) از نتایج مورد انتظار می­ شود (Ivanov & Sokolov, 2009).

منابع عدم قطعیت
همان‌طور که از تعاریف عدم قطعیت بر می‌آید، نبود آگاهی سرچشمه اصلی حضور یافتن در چنین وضعیتی است. زمانی که قرار است یک تصمیم اتخاذ گردد، عدم قطعیت در این است که تصمیم‌گیر نمی‌داند کدام موقعیت طبیعی رخ می‌دهد (Monahan, 2000).
باید توجه داشت که در مواجهه با عدم قطعیت‌های متفاوت، اساسی‌ترین مسأله یافتن منبع ایجاد این عدم قطعیت است. اصولا تنها دلیل ایجاد عدم اطمینان در رابطه با یک مورد خاص، نبودِ آگاهی کافی در آن زمینه است. این عدم آگاهی می‌تواند انواع گوناگونی داشته باشد، اما می‌توان به‌طور کلی اکثر آن‌ها را در دو دسته‌ی زیر جای داد:.
تغییرپذیری طبیعی^[۵۰]
عدم قطعیت دانش^[۵۱]
تغییرپذیری طبیعی به مشاهدات تصادفی در طبیعت برمی‌گردد و عدم قطعیت دانش به وضعیت دانش در مورد یک سیستم فیزیکی و توانایی بشر به منظور اندازه‌گیری و مدل نمودن آن باز می‌گردد (Wallingford, 1997).
تغییرپذیری طبیعی اغلب با عناوین زیر بیان می‌شود: (NRC, 2000; Van Gelder, 1999; Environment Agency, 2000; MAFF, 2000 )
عدم قطعیت الله‌بختی (قمار)^[۵۲]
عدم قطعیت خارجی^[۵۳]
عدم قطعیت ذاتی^[۵۴]
عدم قطعیت مفعولی^[۵۵]
عدم قطعیت تصادفی^[۵۶]
عدم قطعیت آماری^[۵۷]
عدم قطعیت ساده نشدنی^[۵۸]

۱-۲-۵-۱- بستر ثابت

معمولی ترین نوع تماس دهنده ای که بکار برده می شود بستر ثابت است. به دلیل اهمیت بستر ثابت در صنعت و استفاده آن در این پروژه به طور مختصری شرح داده شده است. در این نوع تماس دهنده ، بستر جاذب در طول عمل تصفیه ثابت است. فاز سیال تا زمانی که به نقطه گذر (Break through) برسیم با ظرفیت جذب بستر تمام شود از بستر عبور می کند. سپس جاذب بستر را احیا می نمایند و یا جاذب فاز، جایگزین می کنند که در این تحقیق جهت انجام آزمایشات مقدار ارتفاع ستون با همان جاذب بکار برده شده (کربن فعال) تغییر داده شده است.
بسترهای ثابت را می توان به صورت جریان به سمت پایین یا بالا مورد استفاده قرار داد که در این تحقیق از جریان به سمت پایین استفاده شده است. از بسترهای ثابت با جریان به سمت پایین می توان به دو منظور، جذب سطحی و فیلتراسیون استفاده کرد، که استفاده دو فرایند توأم با هم ، بدلیل کاهش عمر بستر و هزینه راه اندازی بالاتر بهره اقتصادی را کاهش می دهد.

۱-۲-۵-۲- دینامیک جذب سطحی در یک ستون جذب

در بیشتر موارد، فرایند واقعی جذب در یک بستر ثابت انجام می شود. بدین ترتیب که ذرات جاذب درون یک برج قرار می گیرند و سیالی که دارای یک یا چند ماده جذب شونده باشد از داخل بستر عبور می کند. عمل جذب از ورودی برج شروع شده و تا انتهای آن ادامه می یابد. به واسطه ی جذب پیوسته ماده جذب شونده در طول بستر یک موج با یک ناحیه انتقال جرم تشکیل می شود.
ماده ی جذب شونده به سرعت در لایه های بستر جذب می شود و یک ناحیه ی اشباع در ورودی برج تشکیل می‌شود. زیر این ناحیه ، ناحیه دیگری وجود دارد که جذب دینامیک در آن رخ می دهد. یعنی انتقال جرم از سیال به داخل جاذب در این ناحیه انجام شده و ناحیه ی انتقال جرم نامیده می شود. ضخامت این ناحیه بوسیله فاکتورهای هیدرولیک کنترل می‌شود. ناحیه انتقال جرم به سمت پایین بستر جاذب حرکت می کند تا به انتهای آن برسد. اگر غلظت در جریان خروجی به طور مداوم اندازه گیری شود، وقتی ناحیه ی انتقال جرم به انتهای برج می رسد مواد جذب شونده در جریان خروجی مشاهده می شود. در نتیجه یک منحنی به دست می آید که به آن منحنی گذر گفته می شود. (Break through curve) که در واقع بیانگر تغییرات غلظت خروجی از برج نسبت به زمان با حجم محلول مورد تصفیه قرار داده شده می باشد. ارتفاع لایه انتقال جرم را همچنین ارتفاع بحرانی بستر هم می نامند. زمان یا حجم آب تصفیه شده تا نقطه گذر با افزایش ذرات جاذب، افزایش غلظت محلول ورودی، با افزایش نرخ جریان و کاهش عمق بستر، کاهش می یابد ]۴[.

۱-۲-۶-کربن فعال

از نظر اقتصادی، ترجیحاً موادی با کربن بالا و موادآلی کم برای تولید کربن فعال شده انتخاب می‌شود، ماده تشکیل شده جامد حاصل از عملیات پیرولیز باید دانسیته بالا و همچنین دارای گازهای فرار کافی باشند، آزادسازی گازهای فرار در مرحله پیرولیز باعث ایجاد منافذ در کربن می‌شود. دانسیته بالا باعث می‌شود کربن از استحکام و ساختار محکمی برخوردار گردد موادخام مورد استفاده به ترتیب اهمیت آنها از نظر ظرفیت تولید کربن متخلخل، مشخصات نهائی و مقدار مصرف عبارتند از: چوب، زغال‌سنگ، سیگمنت (نوعی زغال‌سنگ)، پوست نارگیل و تورب.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

کربن‌های فعال در اشکال گرانولی، پودری، اکسترودی و فیبری تهیه می‌شوند. در خواص کربن فعال پارامترهای مختلفی مانند ماده اولیه، روش فعال سازی، نسبت آغشتگی و نوع ماده ی اغشته کننده، دمای فعالسازی، زمان ماند در دمای نهایی و سرعت افزایش دما دخالت می کنند. علاوه بر شرایط تولید کربن، نوع ماده ی اولیه در خواص کربن فعال تولیدی موثر می باشد. به عنوان مثال میزان سلولز موجود در ماده اولیه بر میزان سطح فعال و ساختمان حفره ای کربن فعال موثر می باشد. به طوری که مواد اولیه با مقدار سلولز بالاتر لیگنین پایین تر برای تولید کربن مناسب تر هستند.
درصد خاکستر ماده اولیه نیز در میزان خاکستر وظرفیت جذبی کربن فعال حاصل موثر می باشد. هرچه مقدار خاکستر ماده اولیه کمتر باشد، کربن فعال با خاکستر کمتر به دست می آید که این امر در بسیاری از مصارف مختلف کربن فعال به ویژه در مصارف غذایی و دارویی مهم است. دانسیته توده ای مواد اولیه در مقاومت مکانیکی کربن فعال تولیدی موثر می باشد و از خورد شدن ذرات کربن در هنگام استفاده جلوگیری می کند. مواد اولیه با دانسیته توده ای کم برای تولید کربن های پودری مناسب می باشند در حالت کلی انتخاب ماده اولیه به مقدار سلولز، لیگنین و خاکستر آن بستگی دارد. استفاده از ضایعات گیاهی برای تولید کربن فعال علاوه بر کاهش هزینه ی تهیه ی مواد اولیه، میزان آلودگی ایجاد شده توسط آنها در محیط زیست را نیز کاهش میدهد. کربن ها را با توجه به نحوه ی آرایش و قرار گرفتن بلورهای آن در کنار هم به صورت گرافیت و غیر گرافیت تعریف کرده اند. کربن های گرافیتی دارای بلورهایی با سه بعد یکسان هستند در صورتی که کربن های غیر گرافیتی فاقد چنین ساختاری هستند. محصولات مرحله کربونیزاسیون دارای ظرفیت جذب بسیار پایینی هستند که این ویژگی می تواند ناشی از کربونیزاسیون در دمای پایین و وجود ماده ی قیری مانده در منافذ باشد. کربن فعال به دلیل ویژگی های منحصر به فرد و همچنین قیمت پایین در مقایسه با جاذب های غیر آلی مانند ژئولیت از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشند.کربن های فعال شده به دلیل مساحت گسترده آنها، ساختار منفذی، ظرفیت جذب بالا و قابلیت فعالسازی مجدد سطح، یک ماده منحصر به فرد می باشند. کاربرد مهم و قابل اهمیت آنها در جداسازی بو، رنگ، مزه های غیر دلخواه از آب در عملیات های خانگی و صنعتی، بازیافت حلال، تصفیه هوا بویژه در رستورانها، صنایع غذایی و شیمیایی می باشد، همچنین با مواد غیر آلی به عنوان کاتالیست نیز استفاده می شوند. در داروسازی نیز برای مبارزه با یک نوع باکتری خاص مورد استفاده قرار می گیرند و به عنوان جدا کننده اسیدهای آروماتیک از حلال در داخل اسید استیک نیز می توان از کربن فعال استفاده کرد. کربن فعال در مقایسه با کربن معمولی از مساحت سطح داخلی، تخلخل و قابلیت بیشتری برای جذب گازها و مایعات شیمیایی برخوردار است. این گروه از مواد به عنوان جاذب های حیاتی درصنایع شناخته شده اند و با توجه به این که قابلیت ویژه ای در جذب گازها و مایعات مزاحم دارند، در زمینه های مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند و می توان از آنها برای تصفیه و پاکسازی و حتی بازیافت مواد شیمیایی استفاده کرد. همچنین فیلترهای کربن فعال خاصیت جذب مواد آلی و بعضی فلزات سنگین محلول در آب را دارند و رنگ، بو، کلر و ترکیبات کلر را از آب جذب می کنند. از آنجا که بستر کربن فعال نیز مانند فیلترهای رزین، محیط مناسبی را برای تغذیه و بستر باکتری ها به وجود خواهد آورد، گندزدایی و تصفیه میکروبی از مراحل بعدی ضروری در تصفیه آب خواهد بود[۵].

۱-۲-۶-۱- کربونیزاسیون

در حین کربونیزاسیون اجزاء غیرکربنی، از قبیل هیدروژن و اکسیژن به‌صورت گاز از مواداولیه خارج می‌شوند و کربن‌های آزاد نیز به‌صورت گروهی، بلورهای گرافیت تشکیل می‌دهند. به‌دلیل وجود منافذ در بین بلورها آرایش‌یافتگی بلورها از دو طرف به‌صورت نامنظم می‌باشد. این فرایند معمولاً در درجه حرارتی زیر ۸۰۰ درجه سانتیگراد در یک محیط حاوی یک جریان ورودی از اتمسفر صورت می‌گیرد، پارامترهای مهم تعیین‌کننده کیفیت محصول تولید شده عبارتند از:
۱. نرخ حرارت دادن
۲. دمای نهائی
۳. مدت زمان خیساندن
ساختار ریز منافذ کربن در دمای در حدود ۵۰۰ درجه سانتیگراد شکل می‌گیرد. بعضی از این منافذ به‌وسیله ماده قیری آزاد شده در حین فرایند پیرولیز مسدود می‌شود که می‌توان با حرارت دادن مجدد در ۸۰۰ درجه سانتیگراد دوباره این منافذ را ایجاد کرد. افزایش دما تا ۱۰۰ درجه سانتیگراد و بیش از آن باعث سخت شدن ساختار کربن و کاهش درجه تخلخل می‌شود.
کربن‌ها را با توجه به آرایش‌یافتگی بلورهای آن به‌صورت گرافیت یا غیرگرافیت تعریف کرده‌اند. کربن‌های گرافیتی دارای بلورهائی با سه بعد یکسان می‌باشند در صورتی‌که در کربن‌های غیرگرافیتی این گونه نمی‌باشد. براساس توضیحات داده شده، در حین کربونیزاسیون سه فضای خالی در کربن ایجاد می‌شود که در حین کربونیزاسیون به‌وسیله کربن‌های غیرآرایش‌یافته ”آمورف“ مسدود می‌شود. محصولات مرحله کربونیزاسیون دارای ظرفیت جذب خیلی کمی می‌باشند و احتمالاً این مسئله به‌دلیل کربونیزاسیون در دمای پائین و وجود ماده قیری باقیمانده در منافذ بین بلورها و روی سطح آنها می‌باشد. بعضی از محصولات کربونیزه شده را می‌توان با خارج ساختن موادقیری به‌وسیله حرارت دادن در بخار یا تحت گاز و یا عمل خالص‌سازی به کمک حلال و یا واکنش‌های شیمیائی فعال کرد. عمل فعال‌سازی باعث بزرگ شدن قطر حفره‌هائی می‌شود که در حین فرایند کربونیزاسیون ایجاد شده‌اند و همچنین باعث ایجاد یک‌سری حفره ریز نیز خواهد شد و بدین‌گونه می‌توان به یک ساختار حفره‌ای با مساحت سطح داخلی بالا دست پیدا کرد. پدیده فعال‌سازی به دو روش انجام می‌شود.
الف ـ فعال‌سازی شیمیائی: در ابتدا ماده خام با یک محلول غلیظ از مواد فعال‌کننده اشباع می‌شود و با این عمل، مواد سلولزی از بین می‌روند و تحت عملیات حرارتی در دمای بین ۴۰۰ تا ۶۰۰ درجه سانتی گراد قرار می‌گیرند، مواد پیرولیز شده سرد می‌شوند و به منظور خارج ساختن مواد فعال‌کننده، تحت عملیات شستشو قرار می‌گیرند و مواد فعال‌کننده عبارتند از: اسید فسفریک، کلرید روی، اسید سولفوریک و یدید پتاسیم.
ب ـ فعال‌سازی فیزیکی: در این فرایند به کمک محصولات کربونیزه شده، ابعاد و ساختار مولکولی منافذ گسترش می‌یابد و مساحت سطحی آنها افزایش می‌یابد، این عملیات دردمائی بین ۸۰۰ الی ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد با حضور مواد گازی اکسیدکننده مناسب مانند دی‌اکسید کربن و هوا انجام می‌گیرد.
مولکول آب کوچک‌تر از مولکول دی‌اکسیدکربن می‌باشد و در نتیجه سرعت نفوذ آن به‌داخل منافذ کربن بیشتر می‌باشد و سرعت واکنش با بخار بیشتر از سرعت واکنش با گاز دی‌اکسیدکربن می‌باشد.

۱-۲-۶-۲- ساختار منافذ کربن

منافذ در کربن‌های فعال شده دارای اندازه و شکل‌های متفاوتی می‌باشند. منافذ براساس اندازه آنها به سه دسته تقسیم‌بندی می‌شوند:
۱. ماکرومنافذ: دارای میانگین قطری بیشتر از ۵۰ نانومتر می‌باشند.
۲. مزومنافذ: دارای قطری برابر با ۲ الی ۵۰ نانومتر می‌باشند.
۳. میکرومنافذ: دارای قطری کمتر از ۲ نانومتر می‌باشند که خود نیز به سوپر و آلترا میکرو تقسیم می‌شوند.
بعضی از کربن فعال‌ها با توجه به نوع موادخام مصرفی، شکل منفذ موجود در کربن فعال تولید شده متفاوت می‌باشد.

۱-۲-۶-۳- ویژگیهای کربن فعال

کربن فعال به دلیل ویژگیهایی از قبیل مساحت سطح وسیع، واکنش سطح زیاد، اثرات جذب کلی و اندازه منافذ مطلوب به عنوان جاذب عمل می­ کند. مساحت سطح هر گرم ازکربن فعال بین ۵۰۰ تا ۱۴۰۰ مترمربع گزارش شده است. مساحت سطح داخلی کربن فعال به ۳ جزء کانالها و حفرات دسته بندی می شود که حفرات بر اساس اندازه آنها دسته‌بندی می شوند. حفرات با قطر کمتر از ۲ نانو­متر یا ریز حفره (وسیعترین قسمت از مساحت سطح کربن)، حفراتی با قطر بین ۵۰-۲ نانو­متر به عنوان میان حفره و حفراتی با قطر بزرگتر از ۵۰ نانو­متر بعنوان درشت حفره تقسیم می‌شود. ساختمان حفره‌ها و توزیع اندازه آن­ها تا حد زیادی به نوع ماده اولیه بستگی دارد. درشت حفره‌ها معمولاً به میزان فوق‌العاده کمی در کل سطح داخلی توزیع شده و به ماده اولیه و تا حدی نیز به فرایند تولید بستگی دارد. این حفره‌ها معمولاً اثری در سطح فعال ندارند و اغلب به عنوان یک مسیر عبور برای جذب شونده عمل کرده که آن را به سمت ریز و میان حفره‌ها هدایت می‌کند. میان حفره‌ها در حدود ۵ درصد از سطح داخلی را تشکیل می‌دهد. کربن‌های فعال حاصل از روش فعالسازی شیمیایی، دارای توزیع درشت حفره‌ها و سطح تماس کمتری نسبت به محصولات حاصل از روش فعالسازی حرارتی می‌باشند. کربن فعال از نظر کمی براساس معیارهایی از قبیل مساحت سطح کل کربن، دانسیته کربن، توزیع اندازه ذرات و ظرفیت جذب دسته بندی می­ شود که تمامی این فاکتورها بر سرعت جذب و ظرفیت جذب تأثیر می‌گذارند]۶[.

۱-۲-۶-۴- مساحت سطح کلی

یکی از مهم‌ترین خواص فیزیکی یک کربن فعال میزان سطح آن می‌باشد که معمولاً بوسیله جذب گاز نیتروژن در دمای۷۷ کلوین و با مدل بت^[۲۵] که ۱۹۳۸ توسط استفان برونر^[۲۶] ، پائول ایمت^[۲۷] و ادوارد تلر^[۲۸] بیان شد اندازه‌گیری می‌شود و برحسب مترمربع در گرم کربن بیان می‌شود این پارامتر بیانگر حجمی از نیتروژن است که سطح مقدار مشخصی از کربن فعال را به صورت لایه­ی تک ملکولی به طور کامل می­پوشاند. چون سطح پوشیده شده توسط یک مولکول نیتروژن با دقت بالا قابل تعیین است، سطح کل را می‌توان با ضرب مساحت اشغال شده به وسیله یک مولکول در تعداد مولکولهای لازم برای تشکیل یک لایه تک مولکولی به­دست آورد. اندازه‌گیری سطح فعال به روش بت به تنهایی نمی‌تواند بیانگر خواص کربن باشد زیرا مولکول نیتروژن فوق‌العاده کوچک بوده و می‌تواند به راحتی در حفره‌هایی جذب شود که مولکول هایی بزرگتر نمی‌توانند نفوذ کنند.

۱-۲-۶-۵- توزیع اندازه ذرات

اندازه ذرات در کربن با بهره گرفتن از الک استاندارد تعیین می‌شود. توزیع اندازه ذرات در کربن مهم است و بر سرعت جذب آن اثر می­ گذارد. ساختمان حفره‌ها و توزیع اندازه حفره‌ها تا حد زیادی وابسته به نوع ماده اولیه می‌باشد.

۱-۲-۶-۶- ظرفیت جذب

یکی از پارامترهای مهم و اساسی برای بیان ویژگی کربن فعال توانایی و ظرفیت آن برای جذب مقادیر زیادی از گونه‌های مختلف است و با عدد ید یا عدد ملاس بیان می­ شود. عدد ید ظرفیت کربن را در جذب موادی با وزن مولکولی پایین و عدد ملاس برای ترکیبات پیچیده­تر بیان می­ کند.

۱-۲-۶-۷- مزایا و معایب حذف با کربن فعال

روش حذف با کربن فعال دارای مزایا و محدودیت­هایی است که از آن جمله می­توان به موارد زیر اشاره کرد:
مزایا:
۱- بسیار مؤثر در حذف ترکیبات آلی غیرقطبی از آب
۲- قابل استفاده برای محدوده‌ی وسیعی از ترکیبات آلی
۳- بسیار مؤثر در حذف رنگ از پساب
۴- مؤثر در حذف آلودگیهای غیرآلی با غلظت پائین (در حد نانوگرم بر میلی­لیتر)
۵- بازیافت حرارتی کربن که مواد جذب شده را تخریب می‌کند.
۶- سیستم می‌تواند طوری طراحی شود که براحتی قابل حمل بوده و به محلهای پساب برده شود.
معایب:
۱- محدود به پسابهای آلی با غلظت پائین (پایین‌تر از ۵ درصد) می‌باشد.