در حال حاضر، پوشش‌های پلیمری رایج ترین مواد مورد استفاده در بسته بندی به روش اتمسفر اصلاح شده هستند. این پوشش‌ها محدوده وسیعی از ویژگی‌های نفوذپذیری به گاز، بخار آب، قابلیت کشش از خود نشان می‌دهند. انتشار گاز از فیلم بسته بندی به عواملی چون ساختمان پوشش یا فیلم، نفوذپذیری به گازهای مختلف، ضخامت، مسافت و همچنین اختلاف غلظت و فشار گازها در دو سمت فیلم بستگی دارد(بوداری۱۹۹۹،پوری و اسکورا ۱۹۹۱).همچنین نفوذ پذیری پوشش مورد نظر به رطوبت نسبی و نور از دیگر عواملی تعیین کننده در انتخاب فیلم برای محصول خاص می‌باشد به طور مثال گردو از جمله محصولاتی است که بسیار مستعد فساد می‌باشد . میزان سرعت اکسیداسیون مغز گردو در اکسیژن زیاد وکم به ترتیب ۲۱ درصد و کمتر از ۲/۵ درصد و در رطوبت پایین و متوسط به ترتیب ۲۱ درصد و ۵۳ درصد اندازه گیری شده است این نتایج نشان می‌دهد که استفاده از پوشش‌هایی با نفوذپذیری پایین نسبت به اکسیژن یا غیر قابل نفوذ به اکسیژن برای گردو سبب افزایش ماندگاری آن می‌شود. (تاج الدین ۱۳۸۳)لذا با توجه به این که یک پلیمر خاص ممکن است تمامی ویژگی‌های مورد نیاز برای یک سیستم بسته بندی را دارا نباشد، می‌توان از فیلم‌های چند لایه و یا کواکسترود شده استفاده کرد .(پوری واسکورا ۱۹۹۱)

(( 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. ))

۱-۳-۳-۴-۷-گازهای مورد استفاده در MAP
در بسته بندی با اتمسفر تعدیل شده، بسته با یک گاز یا ترکیبی از چند گاز پر می‌شود. گازهای معمول استفاده شده اکسیژن، نیتروژن و دی اکسید کربن می‌باشند. منواکسید کربن، اکسید نیتروژن، ازن، آرگون، بخار اتانول و دی اکسید سولفور نیز به کار می‌روند
گازها چه به صورت تکی و چه به صورت ترکیبی، برای افزایش ماندگاری و خصوصیات ارگانولپتیکی مناسب ماده غذایی استفاده می‌شوند و انتخاب آنها به محصول غذایی بسته بندی شده بستگی دارد (سینگ ۲۰۰۹)
هوای اتمسفری تحت شرایط معمول از ۷۹% نیتروژن، ۹/۲۰% اکسیژن و ۰۵/۰% دی اکسید کربن و اندکی گازهای خنثی و بخار تشکیل می‌گردد.
اکسیژن: گازی است بی رنگ و بی بو، با فعالیت بالا که آتش سوزی را تداوم می‌بخشد. دارای حلالیت کمی در آب است. از جمله واکنش‌های عامل فساد که در حضور اکسیژن صورت می‌گیرند عبارتند از: اکسیداسیون چربی، واکنش‌های قهوه‌ای شدن، اکسیداسیون رنگدانه‌ها و رشد میکروارگانیسم‌ها و قارچ‌های مولد فساد بنابراین برای افزایش زمان ماندگاری مواد غذایی، اتمسفر بسته بایستی حاوی غلظت پایین اکسیژن باشد.بسته‌های با اتمسفر تعدیل شده برای محصولات تازه بایستی برای حفظ مکانیسم هوازی محصول نسبت به اکسیژن نفوذپذیر باشند. درصورتی که غلظت اکسیژن در مرکز بافت محصول به زیر ۱% کاهش یابد تنفس بی هوازی رخ داده و محصول به علت تجمع اتانول و استالدئید، بدبو و بدمزه خواهد شد.
دی اکسید کربن: دی اکسید کربن گازی بی رنگ و با بوی تند در غلظت بالا می‌باشد. دی اکسید کربن یک گاز خفه کننده بوده و در حضور رطوبت اندکی خورنده است . دارای قابلیت انحلال بالا در آب و چربی بوده و تولید اسید کربنیک (H₂CO₃) می‌کند و باعث افزایش اسیدیته محلول می‌شود (کادر ۱۹۸۶، سینگ ۲۰۰۹)
تغییرات نامطلوب افزایش دی اکسید کربن :
_ خسارات فیزیکی در اثر اتانول
_ قهوه ای شدن رنگ داخل محصول
_ رسیدن غیرعادی
_ گسترش پس طعم‌ها
- بدبو شدن و همچنین بد شکل شدن بسته که علت آن حلالیت بالای دی اکسید کربن و کاهش فضای خالی بالای بسته می‌باشد
تغییرات مطلوب افزایش دی اکسید کربن :
- تاخیر در پیری
ـ کنترل تباهی و زوال
ـ افزایش رسیدگی میوه در اثر افزایش اتیلن
ـ کند کردن رشد کپکها و باکتری‌ها
کارایی دی اکسید کربن در کند کردن رشد میکروارگانیسم‌ها به فاز رشد میکرو ارگانیسم موجود بستگی دارد. دی اکسید کربن هم فاز سکون را افزایش داده و هم نرخ رشد میکروارگانیسم را در فاز لگاریتمی کاهش می‌دهد (فاربر ۱۹۹۱). اثر دوم بیشتر بوده و بنابراین هنگامی که باکتری از فاز سکون وارد فاز رشد لگاریتمی می‌شود، اثر بازدارندگی کاهش می‌یابد. بنابراین هر چه محصول زودتر بسته بندی شود، دی اکسید کربن به نحو موثرتری عمل خواهد کرد (چرچ و پارسونس ۱۹۹۵، دنیلز و همکاران ۱۹۸۵). اتمسفرهای حاوی مقادیر بیشتر از ۵% دی اکسید کربن عمدتاٌ بر افزایش زمان ماندگاری موثر هستند. چرا که دی اکسید کربن می‌تواند فاز سکون بسیاری از میکروارگانیسم‌ها را افزایش دهد (هاچکیس ۱۹۸۸). همچنین مقادیر افزوده دی اکسید کربن سرعت تنفس میوه و سبزی تازه را کاهش می‌دهد. اما بسته به مقدار اکسیژن مقادیر بیش از ۲۰% دی اکسید کربن موجب تجمع اتانول و استالدئید در بافت می‌شود (کادر ۱۹۸۶).
نیتروژن: نیتروژن یک گاز خنثی، بدون بو، بدون رنگ و بدون مزه است . دانسیته کمتری نسبت به هوا داشته، غیرقابل اشتعال بوده و حلالیت پایینی در آب و سایر ترکیبات ماده غذایی دارد. نیتروژن از طریق خارج کردن اکسیژن، رشد میکروارگانیسم‌های هوازی و تند شدن اکسیداتیو را به تاخیر می‌اندازد اما خود دارای فعالیت ضدمیکروبی نیست . نیتروژن همچنین به عنوان ضربه گیر عمل کرده و از فروپاشی و چروکیدگی بسته جلوگیری می‌کند یعنی کاهش حجم ایجاد شده در اثر دی اکسید کربن را جبران می‌کند
منواکسید کربن: منواکسید کربن یک گاز بی رنگ، بی بو و بی مزه است که بسیار فعال بوده و دارای حلالیت کمی در آب است. کاربردهای تجاری منواکسید کربن به دلیل سمیت و تشکیل مخلوط‌های انفجاری با هوا دارای محدودیت است . در یک بررسی در آمریکا از این گاز برای جلوگیری از قهوه ای شدن کاهو بسته بندی شده در بسته بندی با اتمسفر تعدیل شده استفاده کرده اند)سینگ ۲۰۰۹)
گازهای خنثی: این گازها شامل هلیوم، آرگون، زنون و نئون می‌باشند. از این گازها در برخی محصولات مانند محصولات اسنکی (snack) با پایه سیب زمینی استفاده می‌شود)سینگ ۲۰۰۹)
گازهای خنثی دارای استفاده تجاری برای محصولاتی مثل قهوه و اسنک هستند مانند آرگون.
۱-۳-۳-۴-۸-افزودن گاز و ایجاد خلا در بسته بندی MAP
روش MAP به دو صورت می‌تواند عمل شود:
تزریق گاز مجاز Flushing
ایجاد خلا و تزریق گاز مجاز gas compensated vacuum
در روش تزریق گاز ،مخلوط مشخصی از گازهای انتخاب شده قبل از درب بندی به داخل بسته تزریق می‌شود در حالی که در تکنیک دوم ابتدا هوای داخل بسته خارج شده و سپس عمل فوق انجام می‌شود .این روش در مقایسه با روش اول هزینه بر است و از راندمان کمی برخوردار می‌باشد.(میر نظامی۱۳۷۴)
۱-۳-۳-۴-۹-دستگاه‌های بسته بندی MAP
دستگاه‌های بسته بندی مورد استفاده در عملیات بسته بندی با اتمسفر اصلاح شده به دو دسته کلی سیستم محفظه ای و سیستم شکل دهنده، پرکننده و دوخت طبقه بندی می‌شوند.
روش بسته بندی با سیستم محفظه ای
این روش بسته بندی در مورد کیسه‌های از قبل شکل گرفته استفاده می‌شود. کیسه با دست باز شده، محصول داخل آن قرار گرفته و در محفظه خلاء جا می‌گیرد. وقتی که محفظه بسته شد، پمپ خلاء فعال شده، محفظه تخلیه می‌گردد. سپس بسته سریع با گاز پر شده و عمل دوخت انجام می‌گیرد. این نوع ماشین برای عملیات کوچک مناسب است. این ماشین‌ها نسبتاٌ ارزان بوده و کار کردن با آنها ساده ولی کند می‌باشد. سیستم بسته بندی با اتمسفر اصلاح شده آر-ام-اف اسنورکل-وک که در این دسته طبقه بندی می‌شود، بدون محفظه کار می‌کند و دارای سه فک دوخت و نازل‌های مخصوص جهت فرستادن گاز به درون بسته می‌باشد. سیستم بسته بندی فوق برای بسته بندی محصولات لطیف و حساس کاربرد ندارد.
روش بسته بندی با دستگاه شکل دهنده، پر کننده و دوخت
این ماشین‌ها قادر هستند از فیلم پایه ( رول ) استفاده کرده و در قسمت شکل دهی، ظروف انعطاف پذیر یا نیمه سخت را به شکل مورد نظر در آورند. پس از شکل دهی، ظروف به مرحله پر کردن وارد شده و در این مرحله محصول با دست یا ماشین داخل آن قرار می‌گیرد. سپس ظروف پر شده به اتاقک خلاء-گاز وارد می‌شوند، جایی که ظروف با لایه رویی پوشانده می‌شوند. در این مرحله هوای داخل ظروف تخلیه می‌گردد، گاز سریعاٌ به داخل آنها فرستاده شده و با حرارت دوخته می‌شود. در قسمت برش بسته‌های دوخته شده از یکدیگر جدا می‌گردند. این روش به دلیل انعطاف پذیری و سرعت زیاد بسیار معمول بوده و دارای عملکرد بالا، هزینه اقتصادی کم و کارایی زیاد است. اکثر این دستگاه‌ها دارای اساس کار مشابه بوده و تفاوت عمده مربوط به طراحی‌ها و روش‌های کنترل می‌باشد (پوری و اسکورا ۱۹۹۱).
مسائل ایمنی
کنترل کیفیت شامل بازرسی دوخت و بی اشکال بودن بسته می‌باشد. دوخت‌های ضعیف یا ناقص، سوراخ‌های ریز و پوشش با کشیدگی خیلی زیاد به خصوص در اطراف زوایای ظروف، دلایل عمده عیب و ناموفق بودن بسته بندی با اتمسفر اصلاح شده هستند. به منظور اطمینان از دقت کار، ترکیب گاز فضای خالی بسته نیز بایستی بطور مرتب تجزیه شود. به طور مثال علت اصلی رنسیدیته در بسته ­بندی مغزها را نامناسب بودن دوخت و نفوذ اکسیژن به داخل بسته­ها عنوان نمودند. با آنالیز گازهای داخل بسته و وجود اکسیژن در بسته­ بندیهایی که دانه­ های آنها فاسد شده بود این مسئله به اثبات رسید. (صداقت ۱۳۸۶) در حال حاظر دستگاه‌های تجزیه کننده گاز قابل حمل یا قابل نصب در خط تولید موجود است (پوری و اسکورا ۱۹۹۱). حتی برخی از انواع مخلوط کن‌های گاز یک تجزیه کننده گاز در خود دارند. حجم فضای خالی بسته نیز بایستی کافی باشد تا مقادیر ضروری گازها برای عمر نگه داری مطلوب محصول در بسته وجود داشته باشد. دستور استفاده و نگه داری از محصول بایستی به صورت خوانا و واضح روی بسته بندی قید شود، به خصوص چنانچه درجه حرارت نگه داری خاصی برای ایمنی محصول لازم باشد. همچنین روش‌های نگه داری محصول باقی مانده پس از باز شدن بسته برای جلوگیری از استفاده نا صحیح مصرف کننده بایستی کافی باشد تا مقادیر ضروری گازها برای عمر نگه داری مطلوب محصول در بسته وجود داشته باشد. دستور استفاده و نگه داری از محصول بایستی به صورت خوانا و واضح روی بسته بندی قید شود، به خصوص چنانچه درجه حرارت نگه داری خاصی برای ایمنی محصول لازم باشد. همچنین روش‌های نگه داری محصول باقی مانده پس از باز شدن بسته برای جلوگیری از استفاده ناصحیح مصرف کننده بایستی ذکر گردد.
۱-۳-۳-۴-۱۰-تاثیر اتمسفر اصلاح شده بر ماندگاری مغز‌های خوراکی
کاهش میزان اکسیداسیون
مغز‌های خوراکی به دلیل میزان بالای روغن به صورت غیر اشباع بسیار مستعد اکسیداسیون می‌باشند یکی از راه های جلوگیری از فساد ناشی از اکسیداسیون جهت افزایش ماندگاری محصول در داخل پوشش‌های بسته بندی اصلاح اتمسفر داخل بسته می‌باشد .از عوامل تشدید کننده اکسیداسیون گاز اکسیژن است که می‌توان با کاهش این گاز و جایگزین کردن این گاز با گاز نیتروژن و دی اکسید کربن در داخل بسته میزان اکسیداسیون را کاهش داد .گاز نیتروژن و دی اکسید کربن به دلیل حلالیت بالا در روغن باعث کاهش واکنش هیدرولیز در روغن می‌شوند .(هاشمی و همکاران۱۳۸۶)
جلوگیری از رشد میکروارگانیسم‌ها
اتمسفر اصلاح شده در جلوگیری از رشد و توسعه عوامل میکروبی نقش مهمی‌دارد. گاز اکسیژن سبب رشد میکرو ارگانیسم‌های هوازی می‌شود . گاز دی اکسید کربن به دلیل حلالیت بالا در آب و ایجاد محیط اسیدی سبب کاهش رشد میکروبها می‌شود گاز نیتروژن به دلیل حذف اکسیژن در جلوگیری از رشد میکروبهای هوازی نقش به سزایی دارد.(راعی و همکاران۱۳۸۶)
جلوگیری از صدمات فیزیکی
گاز نیتروژن به عنوان یک گاز پر کننده از آسیب های فیزیکی به محصول جلوگیری می کند. ومی تواند کاهش حجم ایجاد شده در اثر گاز دی اکسید کربن را از بین ببرد.(سینگ ۲۰۰۹)
فصل دوم:
مروری بر تحقیقات پیشین

جدول ‏۳‑۳۴: فرکانس های طبیعی تیر یک سرگیردار با ترک مثلثی به ازای عمق های مختلف ترک و مقادیر مختلف  و موقعیت ترک در میانه تیر ۹۳
جدول ‏۳‑۳۵: فرکانس های طبیعی تیر دو سر لولا با ترک مثلثی به ازای عمق های مختلف ترک و مقادیر مختلف و موقعیت ترک در میانه تیر ۹۳
جدول ‏۳‑۳۶: فرکانس های طبیعی تیر دو سرگیردار با ترک مثلثی به ازای موقعیت های مختلف ترک و مقادیر مختلف  و عمق  ۹۴
جدول ‏۳‑۳۷: فرکانس های طبیعی تیر یک سرگیردار با ترک مثلثی به ازای موقعیت های مختلف ترک و مقادیر مختلف  و عمق  ۹۴
جدول ‏۳‑۳۸: فرکانس های طبیعی تیر دو سر لولا با ترک مثلثی به ازای موقعیت های مختلف ترک و مقادیر مختلف  و عمق  ۹۵
جدول ‏۳‑۳۹: مقایسه نتایج روش پیشنهادی بامدل آزمایشگاهی در مرجع [۶۸] ۱۱۱

مقدمه و مرور کارهای انجام شده

مقدمه

یکی از مشکلات مهم در تیرها و محورها وجود ترک در آن هاست. این ترک ها اغلب به واسطه خستگی به وجود می آیند و یکی از عوامل، در بروز خرابی ها در محورها می باشند. وجود ترک سبب تغییر در مشخصه های ارتعاشی می شود و محققان دریافته اند که، اغلبِ دامنه این ارتعاشاتِ ساختارهای ترکدار، بستگی به عمق، موقعیت و شکل ترک نسبت به شکل مودهای سیستم دارد. از این رو یک تحقیق جامع و دقیق در مورد ارتعاشات ساختارهای ترکدار بسیار ضروری است. در سال های اخیر تلاش های زیادی در راستای حل تحلیلی برای اینگونه مسائل صورت گرفته است. ایجاد خرابی های ناگهانی در سازه ها محققین را به سمت تحقیق روی دینامیک سازه ها سوق داده است. از این رو بررسی و تحقیق در مورد پاسخ زمانی، شکل مود، شکل شیب و مهمتر از همه اندازه گیری فرکانس طبیعیِ سازه ترکدار می تواند به عنوان یک شاخص در تحقیقات در نظر گرفته 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. ))

هدف از این پروژه ارائه روشی ساده و کاربردی برای پیدا کردن فرکانس های طبیعی یک تیر ترکدار با در نظر گرفتن تأثیر همه پارامترهای مربوط به ترک، بدون استفاده از روابط مربوط به مکانیک شکست می باشد. همچنین در قسمت مدل سازی ترک باز و بسته شونده، هدف مدل سازی ارائه مدلی است که تاثیر همه پارامترهای ترک در آن لحاظ شده و بتوان با بهره گرفتن از آن فرکانس طبیعی تیر را در حین ارتعاش بدست آورد.

تاریخچه مطالعات و مرور کارهای انجام شده

وجود ترک در سازه ها باعث کاهش سفتی و تغییر در خصوصیات دینامیکی مانند کاهش فرکانس طبیعی و تغییر در شکل های مودی می شود[۱و۲]. در سال ۱۹۹۸ چندروس^[۱] و همکارانش، مسأله را برای تیر ترکدار یک لبه و دو لبه، به صورت جامع بررسی کردند[۳]. برخی کوشیده اند تا با روش های عددی به مسأله بپردازند[۴-۱۰].در حل عددی مسأله نیز پارامترهایی نظیر فرکانس طبیعی، ضریب تمرکز تنش و شکل های مودی مورد بررسی قرار گرفته اند.برای توضیح رفتار دینامیکی سازه های آسیب دیده روش های تحلیلی متعددی به کار گرفته شده است. برای مدل سازی ترک نیز، مدلهای بسیاری ارائه شده است؛ که این مدل سازیها را می توان در سه گروه دسته بندی کرد. برخی کوشیده اند تا با در نظر گرفتن کاهش سفتی موضعی در سازه مسئله را حل کنند[۱۱]. این مدل بر اساس روش المان محدود استوار است. هایستی و اسپرینگر^[۲][۱۲]، گوناریس و دیماروگیناس^[۳][۱۳]، تحقیقات خوبی را در مورد بررسی اثر ترک روی یک ناحیه از تیر ترکدار با بهره گرفتن از تعمیم روش المان محدود انجام داده اند. ابراهیم [۱۴] با ارائه یک مدل الاستو-پلاستیک به بررسی تغییر شکل ترک در رأس آن پرداخت. برخی دیگر تلاش کرده اند تا نرمی نسبی موضعی ایجاد شده را تخمین بزنند [۱۵]. در این رویکرد بخش آسیب ندیده سازه با بهره گرفتن از روش های استاندارد مانند^[۴]FEM یا معادلات مشقات جزئی و ترکیب اجزای محدود مدل شده و ترک با یک فنر انعطاف پذیر نشان داده می شود. با بهره گرفتن از ماتریس سازگاری عبارات و معادلات برای میزان انرژی کرنشی آزاد شده و یا ضریب تمرکز تنش بدست می آید. کیزمسر^[۵][۱۶] و همکارانش جزء اولین بررسی کننده های این موضوع بودند. آنها اثر ترک را توسط نیروها یا گشتاورهای معادل در موقعیت ناپیوستگی سازه بررسی کردند. دیماروگیناس [۱۷] ثابت های ماتریس سازگاری را بر اساس روابط مکانیک شکست بدست آورده و از آن برای آنالیز ارتعاش استفاده کرد. کریستیدزمد و بار^[۶] [۱۸] به شکل عمده ای مدل های مختلف را برای بررسی ارتعاشات عمودی یک تیر ترکدار دولبه متقارن و بررسی ارتعاشات پیچشی یک میله ترکدار بر اساس تئوری اویلر-برنولی گسترش دادند. مدلهای ارائه شده توسط کریستیدز و بار، در سالهای اخیر توسط شِن و پیِر^[۷][۱۹-۲۰-۲۱] بهبود و گسترش داده شد. آنها ابتدا تخمینی از پارامتر آسیب دیده با بهره گرفتن از مدلهای المان محدود دو بعدی ارائه کرده و سپس با اعمال ایده های مشابه به توسیع و گسترش مدلهای قبلی برای تیر ترکدار پرداخته اند. چندروس و دیماروگیناس [۲۲-۲۳-۲۴] رویکردی مشابه ارائه کردند اما در بررسی های آنها که به آن تابع ترک گفته می شود از روابط انرژی و مفاهیم مکانیک شکست استفاده شده است. در این رویکرد تلاش شده است تا ایده های کریستیدز و بار را با دیماروگیناس ترکیب کنند. رویکرد سوم، چشم پوشی از اثر برش در مقطع است و ارائه یک مدل پیوسته از تیر ترکدار است که با این فرض می توان ترک را با یک فنر پیچشی جایگزین کرد. هر دو روش نرمی نسبی و مدل پیوسته، توصیفی از سازه را وقتی که ترک به صورت باز در نظر گرفته می شود ارائه می کند. عموما در تحلیل ها ترک را از نوع باز در نظر می گیرند تا از اثرات غیرخطی بودن مسأله که ناشی از باز و بسته شدن ترک می باشد، صرف نظر کنند. برخی مطالعات آزمایشگاهی نیز برای بررسی درستی مدل ها انجام شده است. در اکثر موارد ترک ها با ایجاد یک برش ریز درنمونه ایجاد شده است. برخی از نتایج آزمایشگاهی توسط آدامز و کولی^[۸] [۲۵]، و همچنین روتولو^[۹] [۲۶]، برای چند ترک ارائه شده است. رفتار غیرخطی ترک، با بهره گرفتن از روش پرتوربیشن^[۱۰] توسط بسیاری از محققان مانند گودموندسون^[۱۱] [۲۷]، یاسینسکی [۲۸]، پلاختینکو و یاسینسکی^[۱۲] [۲۹] و بالو^[۱۳] [۳۰] انجام پذیرفته است. جاسیمت [۳۱] به بررسی ارتعاش تیر ترکدار یکسرگیردار و الشودیفات [۳۲] با بهره گرفتن از رویکرد المان محدود به بررسی ارتعاش روتور ترکدار پرداختند. روش تعادل هارمونیک برای حل معادلات حرکت و آنالیز رفتار دینامیکی سیستم استفاده می شود. بررسی رفتار دینامیکی یک تیر ترکدار با یک ترک با در نظر گرفتن تغییر شکل برشی و سفتی محوری توسط گومز و آلمیدا^[۱۴] [۳۳] ارائه شده است. کادمی و مورراسی^[۱۵] [۳۴] به بررسی مدل سازی ریاضی و حل دقیق یک تیر با چند ترک بر اساس تئوری اویلر- برنولی پرداختند. بسیاری از مطالعاتی که در مورد تیرهای شامل چند ترک انجام شده است، مسأله مستقیم یعنی تعیین فرکانسهای تیر با چند ترک را بررسی نموده اند. اما مقالاتی نیز[۳۵-۳۸]، مسأله معکوس یعنی ردیابی ترک از روی پاسخ دینامیکی تیر را بررسی نموده اند. مسأله ردیابی چند ترک از پیچیدگی بسیار بیشتری نسبت به تعیین موقعیت و اندازه یک ترک در طول تیر برخوردار است. برای حل این مسأله چوی^[۱۶] و همکارانش [۳۹]، اثر ترک را به صورت کاهش صلبیت خمشی تیر  ، در اطراف ترک مدل کرده و حل را به کمک روش ماتریس انتقال بدست آورده اند. محققان دیگری به سرپرستی ژنگ^[۱۷] [۴۰، ۴۱]، از روش سری فوریه اصلاح شده استفاده کرده‌اند. اغلب تحقیقات انجام شده در مورد تیر ترکدار با بهره گرفتن از تئوری اویلر- برنولی برای شرایط مرزی مختلف انجام شده است[۴۲-۴۵]. در این میان گروهی با بهره گیری از تئوری تیموشنکو به ارائه مدل و بررسی تیر ترکدار پرداخته اند. له له و مایتی^[۱۸] [۴۶] معادله مشخصه، برای تیر ترکدار تیموشنکو را با یک دترمینان مرتبه هشت بیان کردند. دسته دیگری از تحقیقات انجام شده در مورد تیر ترکدار، بررسی ارتعاشات، هنگام عبور بار متحرک است. زیبده^[۱۹] [۴۷] مسئله را برای بار متحرک تصادفی در تیر، تحت اثر بار محوری بررسی کرد. روش دامنه زمان، مودال و روش تحلیل فرکانسی ازروش های مورد بررسی در این تحقیقات هستند. میچالتسوس^[۲۰] [۴۸] رفتار دینامیکی تیر ساده اویلر- برنولی یک لبه را در اثر عبور یک بار متمرکز با محتوای حرکت متفاوت بررسی کرد. در این تحقیق اثر تغییر سرعت و همچنین شتاب دار شدن حرکت در عبور بار بررسی شده است. ابو هلال^[۲۱][۴۹] در سال ۲۰۰۶ پاسخ تیر دولبه را در عبور یک بار ثابت بررسی کرد. سیسمک و کوکاتورک^[۲۲] [۵۰] تیر سالم اویلر- برنولی را در عبور یک بار هارمونیک مورد بررسی قرار دادند. در تحقیق ذکر شده رفتار سازه در مقطع تیر به صورت یک تابع نمایی فرض شده است. این رفتار سازه در اصطلاح FGM^[23] نامیده می شود. یانگ و همکارانش^[۲۴] [۵۱] با فرض رفتار تابعی سازه، تیر ترکدار اویلر- برنولی را مورد بررسی قرار دادند. مبنای بخش عمده ای از تحقیقات اخیر در هر دو روش تحلیلی و عددی، تغییر در فرکانس های طبیعی[۵۲-۵۸]، اندازه گیری نرمی دینامیکی[۵۹-۶۰] یا مقایسه شکل های مودی [۶۱-۶۴] بوده است. در میان رویکردهای ذکر شده، بررسی تغییر در فرکانس های طبیعی به واسطه سهولت نسبی در به کارگیری، هزینه و سرعت در تحلیل نتایج، روش معمول تری است[۵۳-۶۰]. در بیشتر تحقیقات انجام شده در مورد تیر ترکدار، ترک را با یک فنر پیچشی (دورانی) بدون جرم، مدل کرده و تیر را در موقعیت ترک به دو قسمت تقسیم کرده که توسط این فنر پیچشی به یکدیگر متصل می شوند. سفتی این فنر توسط روابط موجود در مکانیک شکست محاسبه شده که تنها به عمق ترک وابسته است و سایر پارامترها مانند موقعیت و طول دهانه ترک، در نظر گرفته نمی شود. بررسی تحقیقات اخیر برای سازه های آسیب دیده نشان می دهد که مسأله ترک در تیر و تشخیص آن با روش های مبتنی بر ارتعاشات، طی سه دهه اخیر مورد علاقه محققین بسیاری بوده است [۶۱-۶۶].

انواع مدل سازی های ترک

برای بررسی رفتار دینامیکی تیر ترکدار، بررسی فرکانس طبیعی یکی از بررسی های معمول می باشد. به طور کلی برای آنالیز تیر ترکدار دو نوع مدل سازی وجود دارد: مدل سازی خطی و غیرخطی.
در مدل سازی خطی، ترک را به صورت باز (open crack) در نظر می گیرند، یعنی فرض می شود که ترک در حین ارتعاش همواره باز باقی می ماند و تغییری در آن ایجاد نمی شود. بررسی های انجام شده، در مراجع [۱۳،۱۴،۱۷،۱۸] از این فرض استفاده کرده اند.
در مدل سازی غیرخطی، فرض می شود که ترک در حین ارتعاش باز و بسته می شود که به این نوع ترک ها (breathing crack) گفته می شود. یعنی ترک از یک موقعیت کاملا باز به یک موقعیت کاملا بسته تغییر می کند. با این فرض اثرات غیرخطی ناشی از باز و بسته شدن ترک در معادلات وارد می شود، مانند تحقیقات موجود در مراجع[۶۷،۶۸،۶۹].

بیان مسئله مدل سازی ترک باز

یکی از راه های بررسی و تحقیق در مورد تیر ترکدار بررسی فرکانس های طبیعی مربوط به آن است. در مدل های قبلی ارائه شده، در موقعیت ترک، یک فنر پیچشی قرار داده می شود و تیر در این موقعیت، به دو قسمت تقسیم شده که توسط فنر به یکدیگر متصل می شوند. موضوع مورد اهمیت در این مدل سازی پیدا کردن سفتی این فنر می باشد. برای محاسبه سفتی فنر از روابط موجود در مکانیک شکست استفاده شده اما اشکال این مدل سازی در این است که در محاسبه سفتی، پارامتر در نظر گرفته شده تنها عمق ترک می باشد و پارامترهای دیگر، مانند موقعیت و طول دهانه ترک به عنوان پارامتر تأثیر گذار در نظر گرفته نمی شود. در این پژوهش سعی شده به ارائه مدلی پرداخته شود که اثر همه این پارامترها برای پیدا کردن فرکانس طبیعی دخالت داده شود، ضمن اینکه دیگر به استفاده از روابط مکانیک شکست نیازی نباشد. بر این اساس، ترک را با یک تیر که دارای گشتاور دوم سطح متفاوت نسبت به قسمت های بدون ترک تیر است مدل کرده و سپس شرایط پیوستگی، برای دو طرف این تیر تأمین می شود. با این کار اثر عمق ترک، موقعیت ترک و نیز طول دهانه ترک در معادلات وارد می شود و چون دیگر فنری در مدل سازی وجود ندارد نیازی به استفاده از روابط مکانیک شکست نخواهیم داشت. در ادامه با این مدل سازی به بررسی تیر ترکدار با دو و سه ترک و تیر ترکدار با شکل های هندسی مختلف ترک مانند ترک بیضوی، سهموی و مثلثی می پردازیم.

اهداف و مسائل بررسی شده در پایان نامه

هدف از این پژوهش و بررسی، ارائه مدلی برای مدل سازی ترک باز (مدل سازی خطی) و همچنین ارائه مدلی برای مدل سازی ترک باز و بسته شونده (مدل سازی غیرخطی) می باشد. در قسمت اول مدلی ارائه شده تا اثر همه پارامترهای ترک مانند عمق، موقعیت و طول دهانه ترک را در ارتعاش تیر در نظر بگیرد. مزیت این روش نسبت به سایر مدل سازی ها این است که در مدل سازی های قبلی تنها اثر عمق ترک در نظر گرفته می شد و از اثر موقعیت و طول دهانه ترک را به عنوان پارامتر تأثیرگذار چشم پوشی می شد و دیگر اینکه نیاز به استفاده از روابط علم مکانیک شکست برای پیدا کردن فرکانس طبیعی تیر ترکدار نمی باشد. در ادامه به بررسی تیر ترکدار با شکل های هندسی مختلف ترک پرداخته می شود. در این قسمت برای پیدا کردن فرکانس های طبیعی نیاز به روش گالرکین^[۲۵] می باشد. ضمن اینکه برای این قسمت به دلیل عدم وجود نتایج تجربی یا تحقیقات دیگر مقایسه ای انجام نشده است، و تنها نشان دادیم که فرکانس های طبیعی بدست آمده از تیر سالم کمتر است. در قسمت دوم به ارائه مدل غیرخطی پرداخته شده است که باز و بسته شدن ترک را در حین ارتعاش بررسی می کند و با بهره گرفتن از روش میانگین گیری (averaging) به حل مسأله و پیدا کردن فرکانس های طبیعی و نیز زاویه باز و بسته شدن ترک در حین ارتعاش پرداخته شده است.

مدل سازی خطی و غیر خطی ترک و بررسی معادلات حرکت

مقدمه

در بسیاری از بررسی های انجام گرفته برای تحلیل ارتعاش تیر ترکدار، از فرض ترک باز استفاده می شود. یعنی ترک در حین ارتعاش باز باقی می ماند. از این رو در بیشتر مدل سازی های صورت گرفته قسمت ترکدار را با یک فنر پیچشی مدل می کنند، یعنی تیر مانند شکل ۲-۱ الف در قسمت ترک به دو بخش تقسیم شده که این دو بخش با این فنر پیچشی به هم متصل می شوند مانند شکل ۲-۱ ب. نکته مهم در این مدل سازی پیدا کردن سفتی فنر می باشد. برای پیدا کردن سفتی فنر با بهره گرفتن از علم مکانیک شکست یک رابطه بر حسب عمق ترک تخمین زده می شود. که این روابط در پیوست آورده شده است. اما در مدل ارائه شده در این پژوهش به جای آنکه از فنر و روابط مکانیک شکست استفاده کنیم، در موقعیت ترک، یک تیر قرار می دهیم که این تیر با توجه به عمق ترک دارای گشتاور دوم سطحی متفاوت از قسمت های بدون ترک تیر می باشد. با این مدل دیگر نیاز به استفاده از سفتی فنر پیچشی و استفاده از روابط مکانیک شکست نمی باشد.

شکل ‏۲‑۱:الف، تیر به طول  با یک ترک به عمق  در موقعیت نشان داده شده .ب)همان تیر با فنر پیچشی جایگزین ترک با سفتی

معادلات ارتعاش آزاد

در این قسمت به بررسی معادلات حرکت و شرایط پیوستگی با بهره گرفتن از تئوری های اویلر- برنولی و تیموشنکو برای تیر ترکدار با مدل سازی بیان شده می پردازیم.

تئوری اویلر - برنولی

تیری به طول و ارتفاع و ضخامت و ترکی به طول دهانه و عمق در موقعیت نشان داده شده، مانند شکل ۲-۲ در نظر بگیرید. همان طور که قبلا بیان شد قسمت ترکدار تیر را با یک تیر که ممان اینرسی متفاوتی نسبت به مقاطع بدون ترک دارد، مدل سازی می کنیم. معادلات حرکت با فرض تئوری اویلر- برنولی برای هر قسمت تیر به صورت زیر است:

Mokhtar A, Houshmand M. Introducing a roadmap to implement the universal manufacturing platform using axiomatic design theory. International Journal of Manufacturing Research 2010;5:252–۶۹٫
Wang X, Xu X. DIMP: an interoperable solution for software integration and product data exchange. Enterprise information systems. TEIS-2010-0110, in press. doi: 10.1080/17517575.2011.587544.
http://www.manufacturing-executive.com/thread/1753,” MES in the Cloud: Is it Time?”
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/dd129909.aspx, “Distributed Applications in Manufacturing Environments”
http://www.instrumentation.co.za/news.aspx?pklnewsid=37607, “Manufacturing execution systems in the cloud”
http://www.bakertilly.com/Manufacturers-Switching-to-Cloud-Computing, “Success in the Cloud: Manufacturers are switching to Cloud computing systems to achieve improved business performance”
http://www.bizjournals.com/prnewswire/press_releases/2011/12/08/PH18957, “BellHawk Cloud-Based MES System Adds Automated Barcode Label Printing”
Abstract:
The process of manufacturing in different organizations has different styles, that the target of each one is to deliver the proper product to customer in an appropriate manner.By the way, deployment of manufacturing execution systems gives more advantages to the managers in middle layer. In this research, we had purpose of creating framework with modules, connections an necessary requirements, something that had never taken place in cloud environment. In MES^[45] module recognition which is the most important part of research, the order module that was seen in traditional MES, is the basis of work, and with analytic approach using SOMA methodology, other modules such as resource management, scheduling, tracking and tracing , definition management and so on is extracted from it. In other words, the purpose is smallising this huge module. Considering the limitiation of practical scheme of this frame in cloud environment, acase study wich is named Jamsaz organization was the most important of this research, the study which production process of Jamsaz has been compered with and due attention t experts of this scope and interview with the execution manager and related staff, th final result has been obtained. Comparing to traditional MES to take into consideration the new order module lightened and more flexibility and integrity obtained and the new model of business made new point of view available for this organizations.
Service oriented modeling architecture ↑
_۱٫MES ↑
_{Computer integrated manufacturing} ↑
_{Manufacturing Execution Systems Association} ↑
^{Purdue Reference Model} ↑
^{Product Operation Management} ↑
^{Inventory Operation Management} ↑
^{Quality Operation Management} ↑
^{Maintenance operation Managemen} ↑
^{Lean Manufacturing} ↑
^{Agile Manufacturing} ↑
^{Fractal Manufacturing} ↑
^{Holonic Manufacturing} ↑
^{Multi Agent system} ↑
^{Multi Agent system} ↑
^{Plug & Participate} ↑
^Co-evolution ↑
^{Loosely coupled} ↑
^Agent ↑
^{Product-Resource Order-Staff architecture} ↑
^{Plant Automation Based on Distributed Systems} ↑
^{Collaborative manufacturing Unit} ↑
^{Operational Expenditure} ↑
^{Capital Expenditure} ↑
^{World Wide Web Consortium} ↑
^{Hypertext Transfer Protocol} ↑
^{Web Service Description Language} ↑
^{Universal Description, Discovery and Integration} ↑
^{Quality of Service} ↑
Service Oriented Modelling Architecture ↑
Enterprise Service Bus ↑
Goal-Service Modelling ↑
Key Performance Indicator ↑
Design anywhere manufacturing anywhere ↑
Work in Progress ↑
National Institute of standard and technology ↑
Web Services Business Process Execution Language ↑
Service level agreement ↑
Radio-frequency identification ↑
Bill of material ↑
Return of investment ↑
Overall equipment effechiveness ↑

رخت می کردند پنهان هر کسی

پیشوایان گم شده در هر پسی

رفت آن دیوانه بر بام بلند

ژنده‌ای را در سر چو بی فکند

چوب گردانید گرد سر بسی
ج

می نیندیشید، یک جو، از کسی

گفت:« ای دیوانگی! من، بینوا

دارم از بهر چنین روزی ترا »

در موقع هجوم غارت گران، هر چه قدر مقام و دارایی انسان بالاتر و بیشتر باشد خطری که او را تهدید می کند نیز به مراتب بیشتر خواهد بود. دیوانه‌ی عطار که در اوج فقر و فلاکت به سر می برد. نه مالی دارد و نه مقامی . نه خانه ای و نه اسبابی . و عمری را مشتاق دیدار خداوند بوده و از دنیا و مواهب آن سالیان درازی دل کنده . چیزی برای از دست دادن ندارد. پس روزی که همه‌ی هم نوعانش و حشت ازدست دادن داشته‌هایشان را دارند؛ از غم فراق زن و فرزند، مال و مقام، آرامش و رفاه در غذاب الیم به سر می‌برند؛ دیوانه پای کوبان به مقام امن خود پی می‌برد و خوشحال است که پس از سالیانی دراز رنج بردن وتحقیر شدن ؛ دیوانگی عجب گوهر ارزشمندی بوده است که موجب شده حال، غم جدایی و دل کندن از دنیا و چیزهای آن او را درهم نشکند . در حالیکه همه از ترس جان و دارایی خود در جایی پنهان شده اند. او بی‌پروا خود را با جنبانیدن چوب و لباس کهنه‌اش نمایان‌تر می سازد. او حتی از مرگ هم نمی‌هراسد چون عمری موت اختیاری را برگزیده است.

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

حکایتسوم مقاله یازدهم ۱۱/ ۳ ص ۲۳۷ [سفارش به ترک دنیا ]
دیوانه‌ای درگورستان نشسته بود که هم زمان ده جنازه را به قبرستان آوردند بر هر مرده که نماز می‌خواندند؛ مرده‌ای دیگر می‌آوردند و این کار تا ظهر به طول انجامید دیوانه طاقتش تمام شد و گفت‌: آخر تا کی جداگانه بر هر مرده باید نماز خواند و برای هر کدام تکبیری مجزا گفت. باید هم اکنون برای همه آنها چاره ای اندیشید. باید در هر دو جهان بر هر چه جز خداست تکبیر گفت.
حکایت فوق شامل یکی از بلندترین مفاهیم عرفانی یعنی «فناء فی ا. » است. کفری شدن دیوانه از وفور جنازه‌ها و نماز خواندن های مجزا خالی از طنزنیست و پیشنهاد او اگر چه در ظاهر غریب و بی ربط می آید ولی در حقیقت مثل همیشه آموزه‌ ای بزرگ و گراسنگ است و ناشی از خرد ناب و الهی دیوانه است.
حکایت چهارم مقاله یادزهم ۱۱/ ۴ ص ۲۳۸ سفارش به ترک دنیا

می‌دوید آن عامی زیر و زبر

تا نماز مرده دریابد مگر

آن یکی دیوانه چون او را بدید

کودر آن تعجیل بی خود می‌دوید
ج

گفت: «چیزی سرد می گردد به راه

هین بدو تا در رسی آن جایگاه

هستی از مردار دنیا نا صبور

می روی چون مرده می بینی ز دور

می‌خوری مردار دنیا ماه و سال

مس یکی از عناصر ضروری برای گیاهان و حیوانات است که در طبیعت بصورت سولفید، سولفات و کربنات مس مشاهده می‌شود. از نظر فراوانی در لیتوسفر بیست و ششمین عنصر و بعد از روی می‌باشد. فرإوانی آن در لیتوسفر ۷۰ و در خاکها معمولاً ۱۰۰-۲ و بطور متوسط ۳۰ میلی‌گرم در کیلوگرم گزارش شده است[۲۶].

(( 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. ))

مواد مادری شیستهای کریستالی(گارنت وگرانولیت) حاوی۱/۰ درصد مس و افق خاکهای حاصل از آنها حاوی بیش از ۱۰۰ میلی‌گرم در کیلوگرم مس گزارش شده‌اند[۲۷].
مس هم به فرم خالص و هم آلیاژی مصرف زیادی دارد. عنصر مس در آب، و رسوبات و موجودات زنده برخی مناطق مجاور فعالیتهای حفاری و صنایع تغلیظ، در قارچ کشهای مسی برای ضد عفونی میوه و سیب زمینی، کودهای شیمیایی (CuSo₄.5H₂O)لجن فاضلاب و کودهای حاصل از مرغداری وخوکداری مشاهده می‌شود[۲۸].
ووستا و مورگان گزارش نمودند که در غیاب عوامل کمپلکس کننده یا غلظت ناچیز آنها مس دو ظرفیتی از طریق جذب سطحی رسوب می‌کند. مهمترین گونه‌های مس موجود بسته به شرایط ویژه محیط Cu(OH)₂ یا CuCO₃ می‌باشند[۳۰،۲۹].
در غلظت کم و متعارف مس سمی نیست و حتی برای تمام موجودات زنده ضروری شناخته شده است، ولی در غلظت های زیاد برای انسان، حیوان، گیاهان و حتی برای فعالیتهای میکروارگانیسمها نیز سمی است. بطوریکه غلظت ۵/۰ میلی‌گرم در لیتر آن جلبکها و قارچ‌ها را مسموم می‌کند[۳۱].
باعث آسیب روده‌ای- معده‌ای، آسیب‌های کبدی- کلیوی و کم‌خونی می‌شود. مس محلول در آب سبب ایجاد رنگ و طعم نامطلوب در آب آشامیدنی می‌شود. جذب زیاد مس در انسان باعث خوردگی شدید مخاطی، آسیب گسترده مویرگی، تغییرات نکروتیک کبدی و کلیوی، دستگاه گوارشی و سیستم عصبی مرکزی شده و منجر به افسردگی می‌شود. آب موجود در ظروف مسی منجر به حفظ کیفیت باکتریایی بدون فساد می‌شود[۳۲].
شواهدی ‏دال بر تجمع مس در زنجیره غذایی دیده نمی‌شود، لذا بیشترین اثرات سمی آن از مصرف آنی غلظتهای زیاد آن حاصل می‌گردد. در جانداران آلی تخریب سیستم عصبی، گوارشی و خونسازی ویژگی اصلی سمیت مس است[۲۰].
۱-۷- روی
فراوانی روی در لیتوسفر حدود ۸۰، در خاکها به طور متوسط ۵۰ میلی گرم در کیلوگرم می‌باشد. نیمه عمر روی باقیمانده در بدن انسان، یک سال است. روی عنصری حیاتی برای تمامی ارگانیسمهای زنده است. روی تمایل زیادی در پیوند با سولفیدها دارد که منجر به تشکیل معمول‌ترین کانی روی اسفالریت^[۷] می‌شود[۲۷].
روی به مقدار کم در تمام سنگ‌های آتشفشانی وجود دارد. میزان روی طبیعی در خاک، حدود mg/kg ۳۰-۱ می‌باشد. این عنصر طعم نامطلوب تلخ و گزنده‌ای به آب می‌دهد. فلز روی که بعد از فولاد، آلومینیوم و مس پر مصرف‌ترین فلز صنعتی تلقی می‌شود، به عنوان محافظ فولاد در صنعت آبکاری، به‌صورت فلز آلیاژ کننده با مس جهت تولید برنج، در ریخته‌گری‌ها و همچنین به صورت ترکیبات شیمیایی در لاستیک و رنگها به کار می‌رود. مهمترین مورد کاربرد عنصر روی به عنوان پوشش محافظ، روی سایر فلزات مانند آهن و فولاد گالوانیزه است که در لوله های انتقال آب و ناودانها استفاده می‌شود. همچنین در ترکیب مواد مختلفی مثل مرکب، کاغذ کپی، مواد آرایشی، رنگ و لاستیک بکار می‌رود. علاوه بر صنایع ذوب فلزات، تاثیر بارانهای اسیدی و مواد ساختمانی حاوی روی، منابع عمده ورود این عنصر به محیط زیست است. می‌توان فعالیتهای حفاری و تغلیظ فلزات، کاربرد لجن فاضلاب، کمپوست، کودهای شیمیایی، حشره‌کشها و آفت‌کشها در کشاورزی را نیز به این منابع اضافه کرد[۳۳].
روی قابل جذب، شامل یونهای^۲+Zn و کمپلکس محلول روی می‌باشد. سایر اشکال روی بصورت تبادلی جذب شده روی کانیهای رسی، مواد هومیک، هیدروکسیدها و کربناتها هستند. نوع و مقدار سطوح جذبی، غلظت کل لیگاندها، PH، پتانسیل اکسیداسیون و احیاء و فاز جامد روی می‌توانند غلظت یون ^۲+Zn در محلول را کنترل نمایند. در PH کمتر از ۷/۷ یون ^۲+Zn و PH بالاتر از آن گونهZnOH⁺ در محلول، غالب هستند. از نظر قدرت جذب، عنصر روی بیشتر وابسته به مواد آلی است و با افزایش کود و بقایای گیاهی به خاک، با وجود افزایش غلظت کل روی میزان فرم محلول روی کمتر می‌شود[۹].
آلن و تیمپرلی^[۸] در سال ۱۹۷۴ به این نتیجه رسیدند که روی هم به صورت سولفید فلزی هم کمپلکس آلی فلزی رسوب می‌کند. جکسون^[۹] با انجام آزمایشاتی روی چند فلز در سال ۱۹۷۸با تایید مطلب فوق اضافه کرد که عنصر روی نسبت به کادمیوم بیشتر وابسته به مواد آلی است. روی و مس غالبا با رسهای از نوع سزکوئی اسید، که بخشی کوچک ولی از نظر بیولوژیکی مهم می‌باشد، پیوند برقرار می‌کند[۳۴].
در بدن انسان، در غلظت بالا، در پروستات، استخوان، عضله و کبد پیدا شده است. بعضی از عوارض نامطلوب آن عبارتند از مسمومیت، تب، دل آشوبه، تهوع، استفراغ و اسهال متعاقب مصرف نوشیدنی‌های اسیدی یا غذاهایی که در ظروف گالوانیزه تهیه و نگهداری می‌شوند. در درک مزه و طعم، عنصر ضروری به شمار می‌رود و کمبود آن سبب بی‌اشتهایی، اختلال در فعالیت متالوآنزیم‌ها، کمبود رشد، اعمال بینایی، تاخیر در بهبود زخمهای بدن، هضم غذا، تولید مثل، تنفس، اعمال کلیه و تنظیم قند خون می‌گردد. در هنگام زخم شدن بدن، روی در اطراف زخمهای ‌پوستی افزایش می‌یابد و باعث بهبود آن می‌شود. جذب بسیار بالای روی (۲-۱ گرم) در انسان با سر درد، تهوع، دردهای شکم و اسپاسم گوارش همراه است. مس و روی در جذب بدن با یکدیگر رقابت دارند. افزایش روی در محدوده ۳۰۰ -۱۰۰ میلی گرم در روز با کم خونی سلولی همراه است و منجر به کاهش جذب مس در بدن می‌شود [۲۷].
روی در غلظت پایین برای انسان، حیوان و اغلب گیاهان ضروری است. روی به عنوان کاتالیزور و یا بخش ساختمانی در اکثر آنزیمهای فعال در متابولیسم انرژی عمل می کند. معمولاً عنصر کم‌خطری در نظر گرفته می‌شود، ولی در مقادیر زیاد و در حضور آرسنیک، سرب، کادمیوم و آنتیموان سمیت آن افزایش می‌یابد[۱۸].
اثرات سمی روی ناشی از بخارات و کف از مخازن گالوانیزاسیون و پساب فاضلابهای صنعتی مشاهده شده است. تب روی، ناشی از مسمومیت روی بوده است و علائم آن زکام، تب و تهوع است. بخار کلرید روی باعث خشک شدن ریه‌ها می‌شود. نگهداری غذا بویژه با واکنش اسیدی در ظروف گالوانیزه باعث انحلال مقادیری سمی از روی ظرف در غذا می‌شود. عاملی که سمیت روی را نسبت به جیوه و کادمیوم یا سرب کاهش می‌دهد، دفع تدریجی روی از بدن و زنجیره غذایی است. غلظت بالای روی می‌تواند به سیستم گوارشی، غدد درون ریز، خونسازی و بافت پوست صدمه بزند[۳۵].
روی در غلظتهای بالا برای ماهیها و سایر موجودات آبزی بسیار سمی است همچنین گارتون علت مسمومیت روی در گیاهان آبزی را تخلیه پساب صنایع فولاد و فلزکاری در محیط گزارش کرده است[۲۰].
سمیت روی برای موجودات آبزی با افزایش سختی آب کم می‌شود چرا که روی با کلسیم اثر آنتاگونیسی دارد، از سوی دیگر ظاهراً عنصر مس اثر سینوژیسمی روی جذب روی دارد[۳۶].
زیانهای ناشی از فلزات سنگین و آلودگی‌های زیست محیطی حاصل از آنها سبب گردیده است تا توجه ویژه به حذف فلزات سنگین از فاضلابهای صنعتی معطوف گردد و روش های گوناگونی برای حذف این آلاینده‌ها توسعه یابد. در حال حاضر روش های تصفیه شامل: ترسیب، انعقاد،‌شناورسازی، ته‌نشینی، فیلتراسیون، ‌عملیات غشائی،‌ تکنیکهای الکتروشیمیایی،‌ تعویض یونی، عملیات زیستی و فعالیتهای شیمیایی می‌باشد. در عمل هر روش دارای مزایا و محدودیتهایی است. همه روش های فوق در حذف فلزات سنگین به نحوی کارا و موثر می‌باشند، ولی روش های شیمیایی به طور گسترده‌تری مورد استفاده قرار گرفته‌اند. در سال ۱۹۹۵ معلوم گردید که تصفیه شیمیایی روش مناسبی برای کاهش غلظتهای فلزات در فاضلاب قبل از تخلیه به سیستمهای جمع‌ آوری فاضلاب می‌باشد. تصفیه شیمیایی به اندازه کافی غلظت فلزات محلول را کاهش می‌دهد. عملیات جذب سطحی با کربن فعال، به علت تاثیرگذاری در حذف یونهای فلزی در مقادیر کم مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته است. یکی از محدودیتهای استفاده از این روش هزینه بالا می‌باشد. به همین علت از مواد ارزان قیمت به عنوان جاذب سطحی برای حذف فلزات سنگین نیز استفاده شده است. اخیراً کوششهای بسیاری برای تکامل یافتن و گسترش جاذبهای جدید و بهبود جاذبهای فعلی، کربن فعال شده دانه‌ای و جاذبهای دیگر از جمله: اکسید فلزات پوشش شده با ماسه، سلولز نفوذپذیر اصلاح شده با پلی‌اتیلن ایمید، فلز پوشش شده با کربن فعال دانه‌ای به عمل آمده است[۳۷].
یکی از فعالیتهای مفید استفاده از ضایعات طبیعی است. مواد مورد تحقیق پنبه، ضایعات فندق، پوست بادام، ضایعات سیب،‌ پشم،‌ سبوس و ساقه برنج، پوست درخت و مواد سلولزدار و ساقه و دانه گیاه فلاکس^[۱۰] هستند. به علت ارزانی و در دسترس بودن این مواد و عدم نیاز به عملیات پیچیده بازیابی، این روشها بیشتر مورد توجه محققین قرار گرفته است[۳۸].
آقایان نسیم^[۱۱] و تهیر^[۱۲] به حذف سرب از محیطهای آبی به وسیله بنتونیت پرداختند و توانستند در شرایط بهینه تا ۹۸ درصد سرب را حذف کنند و آنها همچنین بیان کردند که وجود الکترولیتها باعث کاهش راندمان حذف می‌شود[۳۹].
آقایان ریو^[۱۳] و دلبر^[۱۴] به حذف جیوه دو ظرفیتی از فاضلاب به کمک جذب به وسیله خاکستر پرداختند، نتایج آزمایشات نشان داد که جذب جیوه با افزایش PH‌ افزایش می‌یابد[۴۰].
آقای سینگ^[۱۵] و همکارانش از هماتیت جهت حذف کادمیوم دو ظرفیتی از محیط‌های آبی پرداختند. آنها بیان کردند از عوامل تاثیرگذار در فرایند جذب، PH محلول، اندازه ذرات هماتیت، سرعت اختلاط و دمای سیستم می‌باشد[۴۱].
آقایان کاتسویانس ^[۱۶]و زوبولیس^[۱۷] به حذف آرسنیک از آب به کمک مواد پلیمری نظیر پلی‌استیرن که سطح خارجی آنها توسط اکسید آهن پوشیده شده بود پرداختند. آنها توانستند به این روش غلظت آرسنیک را به کمتر از mg/l ۱۰ در آب برسانند. آنها همچنین پیشنهاد کردند که وجود آنیونهایی نظیر کربنات، کلراید و نیترات حذف آرسنیک را محدود می‌کنند[۴۲].
۲-۱- ترسیب
متداولترین روش برای حذف فلزات سنگین در محدوده بالای ppm است. بعضی از نمکهای فلزات در آب نامحلول‌اند، در صورتی که فلز به آن یون مناسب اضافه شود، ته‌نشین می‌گردد[۱۲].
بازدهی فرایند توسط PHپایین و وجود سایر نمکها تحت تأثیر قرار می‌گیرد. فرایند نیاز به افزودن مواد شیمیایی دیگری دارد که در نهایت منجر به تولید لجن فراوان با مقدار آب زیاد می‌شود که حاوی ترکیبات سمی است و دفع آن به شدت هزینه‌بر است[۴۳].
ترسیب در غلظتهای پایین یون فلزات مؤثر نمی‌باشد. واضح است که وقتی که دو یا چند فلز سنگین در محیط وجود داشته باشند، PH بهینه برای ته نشینی هر یک از آنها ممکن است، متفاوت باشد، لذا به کمک ساخت پایلوت در استفاده از مواد رسوب‌ساز مختلف شرایط بهینه را می‌توان یافت. مواد شیمیایی که بیشترین مصرف را در رسوب‌سازی دارند عبارتند از: آهک، سود، کربنات سدیم و سولفید سدیم، که آهک بیشترین مصرف را دارد. معمولاً لخته سازهایی نظیر آلوم، کلرید، فریک، پلی الکترولیتها در هنگام رسوب‌سازی برای کاهش نیروهای دافعه بین ذرات و ایجاد تراکم و ته‌نشین شدن ذرات استفاده می‌شود. ترسیب به عنوان روش متداول و سنتی در حذف فلزات سنگین شناخته می‌شود و دارای معایب زیر است:
۱- تولید حجم زیادی از لجن که در برخی شرایط، آبگیری و ته‌نشینی آنها بسیار مشکل است.
۲- هزینه‌ بالای دفع لجن که خود به عنوان یک ماده خطرناک تلقی می‌شود.
۳- چنانچه آب یا پسابی حاوی مخلوطی از فلزات سنگین باشد، این روش قادر به حذف تمامی فلزات به مقادیر دلخواه نمی‌باشد و این امر به علت اختلاف PH بهینه هر یک از فلزات می‌باشد.
در مورد برخی از فلزات لازم است قبل از عمل رسوب‌دهی، درجه اکسیداسیون فلز را تغییر داد. برای مثال برای ترسیب Cr⁺⁶ابتدا باید آنرا به کروم Cr⁺³تبدیل و سپس عمل رسوبدهی را انجام داد.
بنابراین با توجه به قوانین سخت برای تصفیه، تخلیه و دفع فاضلابها و آبهای آلوده به محیط زیست، نمی‌توان از آن به عنوان روش نهایی در تصفیه و حذف فلزات سنگین استفاده نمود[۴۳].
۲-۱-۱- رسو بدهی هیدروکسیدی
حلالیت فلزات در PHمختلف، متفاوت است، به صورتی که در PH اسیدی محلول و در PH قلیایی نامحلول هستند و با بهره گرفتن از این خاصیت در این روش سعی می‌شود با ایجاد محیط قلیایی، رسوب نامحلولی از هیدروکسید فلز تشکیل گردد.
Me⁺ⁿ+OH>Me(OH)_n
در روش رسوبدهی PHبالا، محیط را قلیایی نموده و رسوب هیدروکسیدی با افزایش ماده تنظیم کننده PH تشکیل می‌گردد. معمولاً در PHبالاتر از ۹ اکثر قریب به اتفاق فلزات رسوب می‌نمایند و پتاس، سود، آمونیاک و هیدروکسید سدیم جهت رساندن PH محلول به این سطح مناسب هستند، ولی عمومی‌ترین ماده آمونیاک است که مزیت آن به دیگر مواد مشابه، بی‌خطر بودن و ارزان‌تر بودن است.
در حقیقت با افزایش آهک، یون فلز سنگین به صورت نامحلول حذف می‌شود و کلسیم وارد محلول می‌شود و این تعویض یون خطرناک و سمی فلز سنگین (نظیر سرب)، با فلز غیرسمی کلسیم می‌باشد که واکنش انجام گیرنده به صورت ساده به شکل زیر می‌باشد:
Me²⁺ + Ca(OH)₂ Me(OH)_n + Ca²⁺
Meⁿ⁺ + n NaOH Me(OH)_n + nNa⁺
در مورد رسوب‌دادن Cr⁺⁶ با این روش باید اشاره شود که ابتدا Cr⁺³ سه ظرفیتی احیا کرد و سپس هیدروکسید آنرا رسوب داد[۴۴].
۲-۱-۲- رسوبدهی سولفیدی
حلالیت رسوب سولفید فلزی (MeS) بسیار کمتر از حلالیت رسوب سولفید فلزیMe(OH)₂ می‌باشد و این باعث شده است که تشکیل رسوب با بنیان سولفید فلزی (S) هم به عنوان یکی از روش های حذف فلزات سنگین از آب ‌باشد. برای این منظور از عوامل سولفید ساز نظیر H₂Sو دیگر نمکهای سولفیدی می‌توان استفاده کرد. از معایب این روش ایجاد گاز سولفید هیدروژن که سمی بوده و با افزایش PH میزان آن کاهش می‌یابد. در میان سولفیدها استفاده ازFeS به دلیل حلالیت مناسب آن، رایج‌تر است. ترکیب سولفیدی نسبت به هیدروکسیدی و انواع دیگر آن دارای کارایی بهتری برای حذف فلزات سرب و کادمیوم و جیوه می‌باشد[۴۴].
۲-۱-۳- رسو‌دهی بوسیله کربناتها
از این ترکیبات بیشتر برای رسوب دادن فلزات بخصوصی مانند سرب و کادمیوم استفاده می‌شود. زیرا در مورد این فلزات اگر بخواهیم از روش هیدروکسیدی استفاده کنیم، باید PH را به بالاتر از ۱۰ برسانیم. اما با بهره گرفتن از کربنات در PH ۵/۷ تا ۵/۹ عمل رسوبدهی انجام می‌شود. واکنش به صورت زیر می‌باشد:
Na₂CO₃+M²⁺ MCO₃ +۲Na⁺
باید توجه داشت که این روش برای برخی از فلزات نظیر روی و نیکل دارای هیچ امتیازی نسبت به روش هیدروکسیدی نمی‌باشد و حتی در برخی از موارد از آن ضعیف‌تر است[۴۴].
۲-۱-۴- رسوبدهی توسط ترکیبات فسفات
ترکیبات فسفات بیشتر به صورت تری فسفات سدیم Na₃PO₄ یا فسفات کلسیم و منیزیم قادر به حذف فلزات سنگین به خصوصPb²⁺ از محلولهای آبی می‌باشد. تری فسفات سدیم قادر است که سرب را به صورت Pb₃(PO₄)₂ رسوب نماید. این روش قادر است سرب را تا میزان mg/l ۵/۰ برساند. بهترین سیستم رسوب سازی ترکیب تری‌ فسفات سدیم و سود به نسبت ۱ به ۵/۲ می‌باشد[۴۵].
۲-۲- تبادل یونی
تبادل یونی، روش دیگری است که در صنعت برای حذف فلزات سنگین از به طور موفق استفاده می‌شود. در این فرایند، یونهای فلز داخل محلول رقیق با یونهای نگه داشته شده توسط نیروهای الکترواستاتیک در رزینهای تبادل یونی، معاوضه می‌شوند[۴۳]. این روش در مقایسه با روش های دیگربه نسبت گران است، اما توانایی حذف در محدوده نسبتاً بالا را دارد[۴۶]. در این فرایند بعضی از کاتیونها و آنیونهای نامطلوب با یونهای سدیم، هیدروژن و یا سایر یونهای مواد رزینی تعویض می‌شوند. مبدل یونی یک ماده جامد است که توانایی تبادل کاتیون یا آنیون با مواد اطراف خود را دارد مبدل یونی متداول مورد استفاده، رزین‌های تبادل یونی آلی مصنوعی می‌باشند. فرایند تبادل یون در اصل برای کاهش سختی آب آبرسانی خانگی به کار می‌رفت. اما اخیراً برای تصفیه فاضلابهای صنعتی نظیر فاضلابهای آبکاری فلز به کار می‌رود[۴۷].
به طور کلی استفاده از این فرایند برای حذف و جداسازی فلزاتی مانند کادمیوم، کروم، روی، مس، جیوه، نیکل، باریم و آرسنیک گزارش شده است.
از مشکلات این روش می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
۱- برای محلول غلیظ فلزات و یا آلوده شده توسط مواد آلی به کار نمی‌رود. به علاوه قابلیت انتخاب یون را ندارد، دارای هزینه بالاتر می‌شود.
۲- وجود عملکرد دقیق و نظارت و سرپرستی در تمام اوقات به علت وجود واکنشهای پیچیده شیمیایی لازم می‌باشد.
۳- مواد شیمیایی مصرفی برای کارکنان خطرناک می‌باشند.
۴- مواد شیمیایی مصرف شده در فعال کردن بسترهای رزین نیز ممکن است نیاز با تصفیه مخصوص پیش از دفن داشته می‌باشند[۴۸].
۲-۲-۱- زئولیتهای طبیعی