. 40
    عنوان       صفحه 3-1-2 بهبود پاسخ الکترود کربن شیشه­ای توسط اصلاح با نانو کامپوزیت Pt/N-Gr 41
3-1-3 بررسی اثر غلظت هیدرازین در رفتار الکتروکاتالیزوری الکترود اصلاح­شده با نانوکامپوزیت Pt/N-Gr 42
3-1-4  محاسبه حدتشخیص، حساسیت، و محدوده خطی الکترد اصلاح­شده با استفاده ازروش آمپرومتری.. 43
3-1-5 بررسی میزان پایداری پاسخ الکتروکاتالیزوری الکترود GC-Pt/N-Gr برای اکسیداسیون هیدرازین. 46
3-1-6 بررسی اثر سرعت روبش پتانسیل. 47
3-1-7 بررسی انتخاب­پذیری الکترود اصلاح­شده 48
3-1-8 کاربرد تجزیه­ای الکترود. 49
3-1-9 نتیجه­گیری.. 52
 بخش دوم: طراحی پیل زیست سوختی گلوکز/اکسیژن. 53
3-2-1 اکسیداسیون الکتروشیمیایی گلوکز با استفاده از الکترود کربن شیشه­ای اصلاح­شده با نانوذرات  Fe-Pt 53
3-2-2 به کارگیری نانوکامپوزیت Pt/N-Gr برای احیای اکسیژن. 53
3-2-3 به کارگیری الکترود کربن شیشه­ای اصلاح­شده با نانوذرات Fe-Pt به عنوان آند پیل زیستی سوختی 54
3-2-3-1 بهبود پاسخ الکترود کربن شیشه­ای اصلاح با نانو ذرات  Fe-Pt نسبت به الکترود کربن شیشه­ای اصلاح­شده با کربن-پلاتین تجاری برای اکسیداسیون گلوکز. 54
3-2-3-2 بررسی اثر غلظت گلوکز در رفتار الکتروکاتالیزوری الکترود اصلاح­شده با نانو ذرات  Fe-P. 55
3-2-3-3 محاسبه سطح فعال آند (الکترود کربن شیشه­ای اصلاح­شده با نانوذرات Fe-Pt) 56
3-2-3-4 بررسی پایداری الکترود اصلاح­شده با نانوذرات Fe-Pt 57
3-2-3-5 بررسی اثر مزاحمت اکسیژن برای اندازه­گیری گلوکز در آند. 58
3-2-4 به­کارگیری الکترود کربن شیشه­ای اصلاح­شده با/N-Gr  Pt به عنوان کاتد پیل                  زیست­ سوختی       58
3-2-4-1 بهبود پاسخ الکترود کربن شیشه­ای اصلاح­شده با نانو کامپوزیت  Pt/N-Gr نسبت به الکترود کربن شیشه­ای اصلاح­شده با کربن-پلاتین تجاری برای احیای اکسیژن. 58
3-2-4-2 محاسبه سطح فعال کاتد (الکترود کربن شیشه­ای اصلاح­شده با Pt/N-Gr) 60
3-2-4-3 بررسی مکانیسم احیای الکتروکاتالیزوری اکسیژن به روش ولتامتری هیدرودینامیک.. 61
3-2-4-4 بررسی پایداری الکترود اصلاح­شده با Pt/N-Gr 62
3-2-5کاربرد آند و کاتد طراحی شده جهت ساخت پیل زیست­سوختی گلوکز/ اکسیژن. 63
3-2-5-2 آماده سازی غشای نافیونی. 64
3-2-5-3 نتایج حاصل از بستن پیل گلوکز/ اکسیژن. 64
3-2-5-4 نتیجه­گیری.. 67
1 الکتروشیمی تجزیه
الکتروشیمی تجزیه­ای، شاخه­ای از مجموعه وسیع شیمی تجزیه است که راه­های تجزیه­ای مبتنی بر فرآیندهای الکتروشیمیایی را مورد بررسی قرار می­دهد. برگزیدگی واکنش­های الکتروشیمیایی و دقت بالایی که با آن می­توان پارامترهای مرتبط با این واکنش­ها را اندازه گرفت، روش­های الکتروشیمیایی تجزیه را در ردیف حساس­ترین و انتخابی­ترین روش­های تجزیه­ای تشخیص و تعیین مقدار قرار می­دهد.
یکی از ویژگی­های کم­نظیر روش­های الکتروشیمیایی تجزیه­ای، گسترش دامنه کارایی آن­هاست، به طوریکه علاوه بر امکان کاربرد آن­ها به صورت روش­های مستقل، می­توان از آن­ها برای آشکارسازی نتایج بسیاری از پدیده­های فیزیکی و شیمیایی استفاده کرد. در حال حاضر، محدوده الکتروشیمی تجزیه از معدود روش­های کلاسیک نظیر پتانسیومتری، آمپرومتری، پلاروگرافی، هدایت­سنجی و ترسیب الکتریکی فراتر رفته و روش­های جدیدتری که ثمره تلفیق اطلاعات الکتروشیمیایی با تکنولوژی مدرن الکترونیک است، به میان آمده­اند [1]. از نظر تاریخی کار در زمینه ولتامتری با کشف پلاروگرافی توسط شیمیدان اهل چک­اسلواکی، ژروسلاو هیروسکی [1] در اوایل دهه 1920 آغاز شد. وی با انجام ولتامتری تجزیه­ای درسطح الکترود جیوه)پلاروگرافی) در این زمینه جایزه نوبل را دریافت کرد [2].  در سال 1964 طبقه­بندی جالبی توسط نیکولسن[2] و شاین[3] با استفاده از نتایج حاصل از ولتامتری چرخه­ای[4] ( (CVو روبش خطی[5] (LSV) روی واکنش­های الکترودی صورت گرفت، به علاوه آن­ها ولتامتری چرخه­ای را شبیه­سازی[6] کردند[3]. در سال1950 ولتامتری به صورت یک روش کاملا پیشرفته به نظر می­آمد. به هر حال دهه­ی 1955 تا 1965 شاهد بروز چندین روش اصلاحی اساسی از روش اولیه بود که به کمک آن­ها بر بسیاری از محدودیت­های روش­های اولیه غلبه شد. تقویت­کننده­های عملیاتی با قیمت کم، ابداع دستگاه­های تجاری نسبتا ارزان را ممکن ساخت، که از این اصلاحات مهم بهره می­گرفتند.

1-1-1 اهمیت و مزایای روش­های الکتروشیمیایی
روش­های الکتروشیمیایی در مقایسه با روش­های شیمیایی دارای مزیت­های ویژه­ای هستند که در زیر برخی از این مزایا بیان شده است:

1. یک روش الکتروشیمیایی می­تواند انتخابی باشد، در انجام فرآیند الکترولیز با اعمال یک مقدار پتانسیل معین به الکترود مورد نظر می­توان واکنش اکسیداسیون و احیا را تا مرحله­ی مورد نظر پیش برد. این در حالی است که در واکنش­های شیمیایی، یافتن یک اکسیدکننده و یا­کاهنده خاصی که دارای نقش انتخابی باشد و بتواند واکنش اکسیداسیون و احیا را تا مرحله­ی خاصی پیش ببرد مشکل است. به عنوان مثال با اعمال ﭘﺘﺎﻧﺴﯿﻞ 52/0– =E‪ در محیط اسیدی و در سطح الکترود جیوه می­توان نیتروبنزن را به فنیل هیدروکسیل آمین تبدیل کرد.

C6H5NO2 + 4H+ + 4e–                               C6H5NHOH + H2O
 حال آنکه اگر کاهش نیتروبنزن به طریق شیمیایی عملی شود، محصول واکنش آنیلین می­باشد.

2. محصولات واکنش­های الکتروشیمیایی اغلب خالص­ترند و بنابراین نیاز کمتری به انجام مراحل خالص­سازی دارند.
3. انتخاب یک محیط مناسب برای انجام الکترولیز خیلی آسان­تر از روش­های شیمیایی است. به دلیل این­که با استفاده از اکسید کننده­ها و یا کاهنده­ها به عنوان معرف در روش­های شیمیایی مسئله انحلال این مواد در محیط نیز مطرح می­شود.
4. از نظر زیست محیطی، واکنش­های الکتروشیمیایی تحت شرایط ملایم نظیر دمای اتاق و فشار اتمسفر با استفاده از جریان الکتریکی انجام می­شوند.

در مقایسه با روش­های طیف­سنجی، دستگاه­های مورد استفاده در الکتروشیمی ارزان­تر هستند. یک آنالیز طیف­سنجی تنها در مورد ملکول­هایی می­تواند انجام شود که دارای گروه­های رنگ­ساز باشند، در غیر این صورت باید مراحل زمان­بر و پیچیده مشتق­سازی آنالیت را طی کرد. برخلاف روش­های طیف­سنجی که اغلب در محلول­های همگن انجام می­شود، واکنش­های الکتروشیمیایی در حد فاصل الکترود-محلول انجام می­شوند. در اغلب روش­های طیف­سنجی نیاز به تهیه محلول­های شفاف و همگن است درحالی که روش­های الکتروشیمیایی در محلول­های کدر نیز قابل اجرا هستند.
روش­های الکتروشیمی تجزیه­ای، تاثیر متقابل شیمی و الکتریسیته، یعنی اندازه­گیری کمیت­های الکتریکی مانند پتانسیل، جریان، بار و ارتباط آن­ها را با پارامترهای شیمیایی شامل می­شوند. چنین استفاده­ای از اندازه­گیری­های الکتریکی برای اهداف تجزیه­ای، گستره وسیعی از کاربرد­ها را به وجود می­آورد که بررسی­های زیست­محیطی، کنترل کیفیت صنعتی و تجزیه­های زیست پزشکی را در بر می­گیرد.
 در دهه­های اخیر روش­های الكتروشیمیایی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این روش­ها در شیمی تجزیه كاربرد­های فراوانی دارند از جمله:

1. تعیین مقادیر ناچیز مواد زیست­محیطی
2. جداسازی و خالص­سازی تركیبات
3. تعیین ثابت­های سینتیكی و ترمودینامیكی

 الکترود به عنوان واسطه انتقال الکترون در واکنش­های الکتروشیمیایی ایفای نقش می­کند. موفقیت یک حسگر الکتروشیمیایی، به انتخاب مناسب الکترودها بستگی دارد. یک الکترود ایده­ال بایستی دارای ویژگی­هایی هم­چون پایداری مکانیکی، غیرفعال بودن شیمیایی، محدوده­ی وسیع پتانسیل کاری و سطح تکرار­پذیر باشد.
استفاده از الکترودهای جامد بدون اصلاحگر[7] به تدریج باعث تغییراتی در سطح الکترود به علت جذب گونه­های موجود در محلول و یا محصولات تولید شده از واکنش­های الکتروشیمیایی می­گردد. این امر به تدریج موجب غیر فعال شدن سطح الکترود می­شود که آن نیز به نوبه خود منجر به کاهش حساسیت و تکرارپذیری به علت ممانعت از انتقال بار می­گردد. یکی از راه­های فایق آمدن بر مشکلات مذکور استفاده از الکترودهای اصلاح­شده می­باشد.
1-2 الکترود
1-2-1 الکترودهای کربن
تاریخچه الکتروشیمی نشان می­دهد که تا سال 1963 در فرآیند­های الکتروشیمیایی تنها از الکترودهای فلزی مانند پلاتین، نقره، جیوه و… یا غیر فلزات رسانا مانند گرافیت استفاده شده­است. مشکل عمده این الکترودها (به جز جیوه) عدم تکرارپذیری رفتار سطح الکترود و توانایی کم آن­ها در انجام انتخابی یکی از چند واکنش شیمیایی ممکن می­باشد. امروزه با استفاده از اصلاح­کننده­های گوناگون توانایی در انتخاب الکترود مناسب برای تشخیص الکتروشیمیایی یک فرآیند خاص یا دسته­ای از فرآیندهای مشابه افزایش یافته­است. از الکترودهایی که امروزه کاربرد فراوانی پیدا­کرده می­توان الکترودهای کربنی را نام برد. از عوامل گسترش کاربرد این الکترودها می­توان به هدایت الکتریکی خوب، مقاومت الکتریکی و جریان­های زمینه پایین، پنجره پتانسیل وسیع، قیمت پایین، سازگاری با بافت­های بیولوژیکی، بی­اثر بودن شیمیایی، شیمی سطح غنی[8](از نظر امکان حضور گروه­های عاملی مختلف(، ساختار تکرارپذیر سطح، قابلیت شکل­دهی آسان و مناسب بودن آن­ها برای شناسایی گونه­های متنوع اشاره کرد ]3[.
کربن به شکل­های مختلفی در الکتروشیمی کاربرد دارد. از مهم­ترین آن­ها می­توان کربن شیشه­ای[9]، فیبرهای کربنی[10]، نانولوله­های کربنی [11] و خمیرکربن [12] و الماس دوپه­شده با بور[13]را نام برد.
1-2-1-1 الکترود کربن شیشه­ای
این نوع الکترودهای جامد خواص مکانیکی و الکترونیکی خوبی دارند، از نظر شیمیایی بی­اثرند و در روش­های الکتروشیمیایی پاسخ­های نسبتاً تکرارپذیری را ارائه می­کنند ]4[. ساختمان کربن شیشه­ای شامل نوارهای ظریف در هم پیچیده متشکل از صفحات شبه گرافیتی با اتصال عرضی می­باشد. مزیت اصلی این الکترودها اندازه­ی کوچک آن­هاست که در محیط­های با حجم کوچک مورد توجه قرار می­گیرد، به عنوان مثال می­توان به تشخیص آزاد شدن انتقال­دهنده­های عصبی درفضای بیرون سلول مغز اشاره کرد ]5[.
الکترود کربن شیشه­ای اولین بار توسط زیتل[14] و میلر[15] در الکتروشیمی مورد استفاده قرار گرفت. آن­ها نشان دادند که محدوده پتانسیل قابل استفاده در پتانسیل­های مثبت نسبت به الکترود پلاتین برای این نوع الکترود گسترش می­یابد. این اختلاف شدید به خصوصیت پلاتین که پیوند کووالانس Pt-H را پایدار می­کند، نسبت داده می­شود. برای اصلاح این الکترودها از ایجاد گروه­های کربونیلی یا کربوکسیلی بر سطح الکترود به وسیله گرما یا حرارت، برای اتصال انواع گروه­های عاملی استفاده می­شود.
خصلت مقاومت در برابر حملات شیمیایی استفاده از این الکترود­ها در محیط­های به شدت خورنده را ممکن ساخته است. برای به­دست آوردن سطوح مناسب، سطح الکترود بایستی با کاغذ سنباده و پودر آلومینا صیقل داده شود. الکترود آماده شده به این روش عاری از گروه­های عاملی است. زمانی که الکترود در محلول قرار می­گیرد، حملات شیمیایی و الکتروشیمیایی می­توانند روی سطح انجام شوند. اگر لازم باشد هیچ گروه اکسیژن­داری در سطح نباشد، الکترود پس از صیقل دادن بایستی در اسید­هایی که خصلت اکسیدکنندگی ندارند، مانندHCl  شسته شود. محلول باید عاری از اکسیدکننده باشد و در پتانسیل منفی نسبت به SCE نگه داشته شود، به محض مثبت شدن پتانسیل و یا ورود عوامل اکسنده گروه­های کربونیلی یا کربوکسیلی در سطح ایجاد می­شوند. روبش متعاقب آن در جهت منفی منجر به کاهش گروه­های کربونیل و ایجاد گروه­های هیدروکسیل می­شود. هیچ عریان­سازی از گروه­های اکسیژن­دار انجام نمی­شود و بنابراین تنها راه تمیز کردن سطح الکترود که یک بار اکسید شده، صیقل دادن مجدد آن است. الکترود آلوده شده به وسیله جذب سطحی واکنش­دهنده­ها یا محصولات واکنش را می­توان با اتانول یا کلروفرم تمیز کرد. به علاوه در این­گونه موارد، استفاده از چند چرخه پلاریزاسیون توصیه می­شود.
شکل1-1 مدل Jenkins-Kawamura کربن شیشه­ای La و Lb طول­های ابعاد افقی و عمودی گرافیتی نسبت به محور c گرافیت
1-2-1-2 الکترودهای فیبرکربنی
الکترودهای فیبرکربنی از یک سری دسته­های موازی رشته­ای گرافیت ساخته می­شوند. عمده­ترین کاربرد این الکترودها در ساخت میکروالکترودهاست ]6 و 7[. موادی با چنین استحکام بالا از طریق تجزیه­ی حرارتی منسوجات پلیمری در دماهای بالا، از طریق لایه نشانی کاتالیزی بخار شیمیایی تهیه می­شوند.
1-2-1-3 الکترودهای خمیرکربن
در سال 1958 آدامز [16] نوع جدیدی از الکترود را گزارش کرد که این الکترود از مخلوط کردن پودر گرافیت و یک مایع غیرالکتروفعال [17] به عنوان اتصال­دهنده (خمیرکننده[18]) تشکیل می­شد که آن را خمیرکربن نامیدند ]8[. ایده خمیرکربن هم­زمان با ایده پلاروگرافی ارائه شد و بعد از چندین سال ایده الکترود قطره چکان کربن ارائه شد]9[ که سوسپانسیونی از پودر کربن در یک مایع غیرفعال بود که به یک لوله کاپیلاری وصل می­شد، این طراحی اجازه می­داد الکترودها قابلیت تجدیدپذیری داشته­باشند. اگرچه ایده الکترود قطره چکان کربن با شکست مواجه شد اما الکترودهای خمیرکربن مورد توجه قرار گرفتند. اولین گزارش کاربردهای خمیرکربن درسال­های  1959-1963 ارائه شده­اند. گروه تحقیقاتی آدامز ویژگی­های الکترود خمیر کربن را شناسایی و نحوه ساخت و استفاده از آن را بررسی کردند. آن­ها از الکترودهای خمیرکربن برای اولین بار برای مطالعه مکانیسم واکنش­های الکترودی برخی ترکیبات آلی استفاده­کردند ]10[.
1-2-2 فعال­سازی سطح الکترود و انواع آن
برای اصلاح سطح الکترود ابتدا لازم است تا سطح الکترود از نظر فیزیکی فعال شود که شامل پولیش دادن، فعال­سازی حرارتی، فعال­سازی با لیزر، فعال­سازی با امواج صوتی- رادیویی و فعال­سازی با حلال می­باشد. سپس باید سطح الکترود از نظر شیمیایی اصلاح شود که شامل اصلاح سطح الکترود با استفاده از نانوساختارها، تک لایه­های خود انباشته، و پلیمرها می­باشد.
به اصلاح سطح الکترود با انجام پیش تیمارهای[19] مختلف که سبب افزایش فعالیت الکتروشیمیایی سطح الکترود می­شود، در اصطلاح فعال­سازی سطح الکترود گفته می­شود ]11[.
1-2-2-1 پولیش دادن
ساده­ترین راه فعال­سازی سطح الکترودهای کربنی است که در آن سطح الکترود را با استفاده از موادی مانند ذرات ریزآلومینا و یا ذرات الماس تمیز می­کنند، نتیجه این کار حذف آلودگی­ها از سطح الکترود است که در اثر پولیش مناسب، یک سطح صاف وآینه­ای حاصل می­شود، این کار موجب افزایش تکرارپذیری الکترود در طی واکنش­های اکسایش-کاهش می­گردد.
1-2-2-2 فعال­سازی حرارتی
فعال­سازی حرارتی معمولا تحت خلأ انجام می­گیرد. برای انجام فعال­سازی حرارتی معمولا الکترود کربن شیشه­ای در داخل یک لوله کوچک قرار می­گیرد و با تابش حرارتی یک ترموکوپل در داخل محفظه­ای که فشار هوا درآن کمتر از6-10×2 تور می­باشد، فعال­سازی انجام می­شود. در اثر فعال­سازی حرارتی تنها سطح الکترود از آلودگی­ها پاک می­شود ]12[.
1-2-2-3 فعال­سازی لیزری
اعمال پالس لیزری با زمان کوتاه (ns10) و با شدت بالا می­تواند سرعت انتقال ناهمگن الکترون را برای الکترود کربن شیشه­ای افزایش دهد. اعمال پالس­های لیزری با زمان کوتاه به عنوان یک روش سریع وتکرارپذیر برای پاک کردن و فعال­سازی سطح الکترود بکار می­رود]13[.
 

کوتاهی درباره اهمیت بهینه‌سازی انرژی واحد 80، روش انجام شده در این مطالعه برای کاهش مصرف انرژی و اصلاح شبکه مبدل‌های حرارتی این واحد بیان شده است.
در فصل دوم  پیشینه روش تحلیل پینچ و تعاریف اولیه با اشاره به تاریخچه انجام مطالعات  این تحلیل و به عنوان معیاری برای ارزیابی سیستم‌های انرژی و تعیین نقاط بحرانی فرآیند بیان شده است.
در فصل سوم روش تحلیل پینچ در انتگراسیون فرایند‌ها، هدف‌گذاری‌ها و اصول و معیارهای روش پینچ در اصلاح شبکه مبدل‌های حرارتی و بهینه‌سازی فرایند‌ها با استفاده از فناوری پینچ بیان شده است.
در فصل چهارم فرآیند تولید نفت خام برای آشنایی بیشتر توضیح داده شده است. در این فصل پس از بیان تاریخچه توسعه این واحد پالایشگاهی، انواع فرآیندهای و مشخصات خوراک و محصول این واحد بیان شده است .
در فصل پنجم نتایج تحلیل‌های پینچ و سایر مطالعات انجام شده در واحد 80 آبادان آورده شده است و در ادامه فصل، اصلاح شبکه مبدل‌های حرارتی واحد بیان شده است و در پایان فصل با انجام مطالعات اقتصادی، نتیجه‌گیری‌ این پژوهش و پیشنهادهایی برای انجام کارها و مطالعات آتی بیان شده است.
2     فصل دوم
2-1           سابقه علمی

در سال 1970 که بحران انرژی آغاز شد مهندسان طراح و صاحبان صنایع بویژه شرکت‌های صنایع  فرایند‌های شیمیایی به صرفه‌جویی در مصرف انرژی اندیشیدند که به ابداع روش‌های گوناگون برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی در طی این سال‌ها منجر شد. همچنین به موازات آن دریافتند که باید از انرژی‌هایی که در یک فرایند تلف می‌شوند نیز دوباره استفاده کنند. (انرژی تلف شده انرژیی می‌باشد که در یک فرایند تولید می‌شود ولی دوباره به محیط دور ریخته می‌شود اگرچه هنوز می‌توان از ان دوباره استفاده نمود).
کیفیت لازم برای انرژی مقدار نیست بلکه ارزش آن می‌باشد. این استراتژی که چگونه این انرژی بازیافت شود به دمای آن و مسائل اقتصادی بستگی دارد.در این خصوص شیوه‌های مختلفی برای استفاده مجدد از این انرژی‌های هدر رفته در کارخانه‌ها ارائه گردیده است که به بازیافت حرارتی معروف شده اند.این فعالیت‌ها تا کنون به ابداع روش‌های متعددی در طراحی منجر شده‌است.
اولین روش تجربی با استفاده از قواعد تجربی و طی چند مرحله تکاملی آرایش مناسبی برای شبکه بدست می‌آید.به عنوان نمونه توصیه می‌شود که در صورت امکان گرمترین جریان گرم موجود در فرایند انرژی خود را با جریان سردی که دمای نهایی آن از دیگر جریان‌های سرد بیشتر باشد مبادله نماید.این روش علی‌رغم سادگی روش قابل اطمینانی محسوب نمی‌شود ودر یک واحد شیمیایی پیچیده ما را به بهترین طرح ممکن رهنمون نخواهد ساخت.
دومین روش، روش ریاضی، که قدیمیترین روش محسوب می‌شود ابتدا تمام آرایش های ممکن برای شبکه تبادل‌گرهای حرارتی تعریف شده و به وسیله‌ی محاسبات ریاضی پیچیده و زمان‌گیر بازده واحد در هر حالت ارزیابی می‌شود و به تدریج گزینه‌های نامناسب حذف می‌گردند تا به شبکه منتخب نهایی برسیم. در این روش تعداد گزینه‌ها و حالات مختلفی که برای هر مسئله می‌بایست در نظر گرفت بسیار زیاد خواهند بود و در مسئله‌ای نظیر شبکه تبادل‌گر‌های حرارتی یک پالایشگاه به ارقامی بیش از 1018 لحاظ میرسد. بنابرین این مجموعه از ارزیابی‌ها به یک کامپیوتر بزرگ و صرف زمان زیادی نیاز دارد به همین لحاظ در یک واحد صنعتی با ابعاد و پیچیدگی‌های یک پالایشگاه استفاده از این روش با محدودیت مواجه خواهد شد [16].
در سال 1965، وا[1]، نظریه ادغام کلیه حالات مختلف شبکه مبدل ها را در یک شبکه کلی به نام ابر ساختار ارائه نمود. روش وی به عنوان ابزاری قوی برای طراحی شبکه مبدل‌های حرارتی و ترکیب کلی فرایند با استفاده از مبدل‌های برنامه‌ریزی ریاضی مورد استفاده قرار گرفت[1].
سومین روش، روش ترمودینامیکی (پینچ)، پیچیدگی غیر ضروری روش دوم را ندارد و در عین حال قابل اعتماد نیز محسوب می‌شود و تا کنون به موفقیت‌های بزرگی نائل آمده‌است. زیرا مهندسین طراح می توانند با استفاده از این روش قبل از طراحی نهایی حداقل گرمایش و سرمایش مورد نیاز  فرایند کمترین سطح مورد نیاز برای تبادل حرارت و هزینه ها را محاسبه نموده و تلقی درستی از شبکه بهینه نهایی بدست آورد. در ضمن بدلیل سادگی و سهولت استفاده بر خلاف روش دوم کنترل طراحی در دست طراح می‌باشد و می‌تواند در مراحل مختلف تصمیم گیری و انتخاب نماید. این روش متکی بر تجربه و یا آزمون خطا نمی‌باشد و بوسیله‌ ان طراحی شبکه آسان‌تر و صرف زمان کمتری انجام می‌گیرد.
 در سال 1971، هامن[2] با استفاده از مفاهیم ترمودینامیکی، گام‌های موثری را در زمینه تحلیل شبکه مبدل‌های حرارتی برداشت که تحقیقات وی بعدها سرچشمه نکات ارزنده‌ای در طراحی شبکه مبدل‌های حرارتی گردید. کار وی به طور عمده بر تعیین حداقل انرژی مورد نیاز بر شبکه مبدل‌های حرارتی با استفاده از روش تحلیل استوار بود که بعد‌ها بوسیله‌ی فلاور[3] و لینهوف[4] کامل‌تر و به صورت الگوریتم ریاضی و مناسب برای هدف‌گذاری تبدیل شد[1].
فناوری پینچ نخستین‌بار در حدود سال 1980 برای صرفه‌جویی در مصرف و ذخیره‌سازی انرژی مورد استفاده قرار گرفت. توسعه و تکمیل این روش به همت محققین مختلف در مراکز دانشگاهی نظیر دانشگاه منچستر و شرکت‌هایی چون لینهوف مارچ،ICI  و یونیون کاربید انجام شده است[16].
نتایج بیان شده توسط هامن، سهم اندکی در ضمینه طراحی شبکه‌مبدل‌ها بوسیله روش های ریاضی تا آن زمان داشت، اما بعد‌ها برجستگی این روش در حل مسائل شبکه‌مبدل های حرارتی در صنعت، به موازات ناتوانی روش‌های ریاضی در حل اینگونه مسائل،مشخص گردید. مهمترین تشخیص وی اهمیت مقدار ΔTmin در طراحی شبکه‌مبدل‌های حرارتی است. به این معنا که دو هزینه غالب در طراحی شبکه‌مبدل های حرارتی (هزینه انرژی و قیمت مبدل‌های حرارتی) با این متغیر ارتباط دارند. اما علی‌رغم نکات ارزنده گفته شده، او به تشخیص فواید مهم و کاربردی نقطه پینچ نائل نشد.
 در سال  1978 یومدا[5] و همکاران به بعضی از خواص نقطه پینچ از جمله خصوصیات منحنی ترکیبی و همپوشانی دو منحنی ترکیبی گرم و سرد پی بردند[17].
  در اواسط دهه هشتاد افرادی نظیر گاندسن[6] و نائس[7] با مورد توجه قرار دادن فناوری پینچ به عنوان ابزاری مناسب در طراحی شبکه تبادل‌گرهای حرارتی و تشخیص ساختار تبادل‌گرهای حرارتی سبب باز تاب مناسب این فناوری در آن زمان گردیده و این دیدگاه به این ترتیب مورد پذیرش قرار گرفت[18].
دمای پینج به عنوان یک معیار طراحی، به منظور رسیدن به بیشینه بازیافت انرژی در سال 1983 توسط لینهوف و هیند مارش معرفی گردید. آنها قوانین پینچ را که به عنوان قوانین طلایی پینچ نامیده شد در قالب سه قاعده بیان نمودند. این قوانین شامل عدم عبور انرژی از خط پینچ، عدم استفاده از جریان سرد خارجی در بالای خط پینچ و جریان گرم خارجی در پایین پینچ می‌باشند[19].
اما مبحث هدف‌گذاری مساحت را به طور جدی نخستین بار در سال 1984، لینهوف و تاون سند با ارائه فرمول یکنواخت بث[8] بیان نمودند. این فرمول توانایی ارائه مقدار مطلقی برای حداقل مساحت واقعی شبکه نداشت و همچنین دارای فرضیاتی بود که می‌توانست نتایج آن را از آنچه در واقعیت وجود داشت دور سازد. یکی از مهمترین فرض‌های آن، یکسان بودن ضرایب انتقال حرارت تمامی واحدهای حرارتی و یکسان بودن جنس مبدل‌های حرارتی است[20].
مباحث متفاوت بودن ضریب انتقال حرارت در منحنی ترکیبی یا عدم انتقال حرارت عمودی در سال 1985، توسط احمد بیان گردیده و در سال 1990، از سوی کلبرگ و مراری تکمیل گردید. نتیجه این تحقیق آن بود که فرض یکسان بودن ضریب انتقال حرارت با آنچه در عمل وجود داشت تا 10% از واقعیت دور می‌باشد[21].

:[7]
خرابیهای یك موتور قفس سنجابی را می توان به دو دسته الكتریكی و مكانیكی تقسیم ‌كرد.هر كدام از این خرابیها در اثر عوامل و تنش های متعددی ایجاد می گردند. این تنشها در حالت كلی بصورت حرارتی، مغناطیسی، دینامیكی، مكانیكی و یا محیطی می باشند كه در قسمت های مختلف ماشین مانند محور، بلبرینگ، سیم پیچی استاتور ، ورقه های هسته روتور واستاتور و قفسه روتور خرابی ایجاد می­كنند. اكثر این خرابیها در اثر عدم بكارگیری ماشین مناسب در شرایط كاری مورد نظر، عدم هماهنگی بین طراح و كاربر و استفاده نامناسب از ماشین پدید می­آید. در این قسمت سعی گردیده است ابتدا انواع تنشهای وارده بر ماشین، عوامل پدید آمدن و اثرات آنها بررسی گردد.
قبل از بررسی انواع تنشهای وارده بر ماشین القایی بایستی موارد زیر در نظر گرفته شود :
1- با مشخص كردن شرایط كار ماشین می توان تنشهای حرارتی، مكانیكی و دینامیكی را پیش بینی نمود و ماشین مناسب با آن شرایط را انتخاب كرد. به عنوان مثال ، سیكل كاری ماشین و نوع بار آن ، تعداد دفعات خاموش و روشن كردن و فاصله زمانی بین آنها ، از عواملی هستند كه تاثیر مستقیم در پدید آمدن تنشهای وارده بر ماشین خواهند داشت.
2- وضعیت شبكه تغذیه ماشین از لحاظ افت ولتاژ در حالت دائمی و شرایط راه اندازی و میزان هارمونیكهای شبكه هم در پدید آمدن نوع تنش و در نتیجه پدید آمدن خرابی در ماشین موثر خواهند بود.

1-2- بررسی انواع تنشهای وارد شونده بر ماشین القایی:

1-2-1- تنشهای موثر در خرابی استاتور:[1.7]

الف ـ تنشهای گرمایی :این نوع از تنشها را می توان ناشی از عوامل زیر دانست:

◄ سیكل راه اندازی: افزایش حرارت در موتورهای القایی بیشتر هنگام راه اندازی و توقف ایجاد  می­شود. یك موتور در طول راه اندازی، پنج تا هشت برابر جریان نامی از شبكه جریان می كشد تا تحت شرایط بار كامل راه بیفتد. بنابراین اگر تعداد راه اندازی های یك موتور در پریود كوتاهی از زمان زیاد گردد دمای سیم پیچی به سرعت افزایش می یابد در حالی كه یك موتور القایی یك حد مجاز برای گرم شدن دارد و هرگاه این حد در نظر گرفته نشود آمادگی موتور برای بروز خطا افزایش می یابد. تنشهایی كه بر اثر توقف ناگهانی موتور بوجود می آیند به مراتب تاثیر گذارتر از بقیه تنشها هستند.
◄ اضافه بار گرمایی:  بر اثر تغییرات ولتاژ و همچنین ولتاژهای نامتعادل دمای سیم پیچی افزایش می یابد.
بنابر یك قاعده تجربی بازای هر  %2/1-3 ولتاژ فاز نامتعادل دمای سیم پیچی فاز با حداكثر جریان خود، 25% افزایش پیدا می كند .
◄ فرسودگی گرمایی: طبق قانون تجربی با ºc10 افزایش دمای سیم پیچی استاتور عمر عایقی آن نصف  می شود. بنابراین اثر معمولی فرسودگی گرمایی ، آسیب پذیری سیستم عایقی است.
ب ـ تنشهای ناشی از كیفیت نامناسب محیط كار : عواملی كه باعث ایجاد این تنشهامی شود به صورت زیر است:

• رطوبت

• شیمیایی

• خراش ( سائیدگی)[1]

• ذرات كوچك خارجی

ج ـ تنشهای مكانیكی: عواملی كه باعث ایجاد این تنشها می شوند به صورت زیر می باشند:
◄ ضربات روتور: برخورد روتور به استاتور باعث می شود كه ورقه های استاتور عایق كلاف را از بین ببرد و اگر این تماس ادامه داشته باشد نتیجه این است كه كلاف در شیار استاتور خیلی زود زمین  می­شود و این به دلیل گرمای بیش از حد تولید شده در نقطه تماس می باشند.
◄ جابجایی كلاف: نیرویی كه بر كلافها وارد می شود ناشی از جریان سیم پیچی است كه این نیرو متناسب با مجذور جریان می باشد ( F∝ ). این نیرو هنگام راه اندازی ماكزیمم مقدار خودش را دارد و باعث ارتعاش كلافها با دو برابر فركانس شبكه و جابجایی آنها در هر دو جهت شعاعی و مماسی می­گردد.

1-2-2- تنشهای موثر در خرابی روتور :

الف ـ تنشهای گرمایی: عواملی كه باعث ایجاد این نوع تنشها در روتور می شود به صورت زیر است:
◄ توزیع غیر یكنواخت حرارت: این مسئله اغلب هنگام راه اندازی موتور اتفاق می افتد اما عدم یكنواختی مواد روتور ناشی از مراحل ساخت نیز ممكن است این مورد رابه وجود آورد. راه اندازی های مداوم و اثر پوستی، احتمال تنشهای حرارتی در میله های روتور را زیادتر می كنند.
◄جرقه زدن روتور: در روتورهای ساخته شده عوامل زیادی باعث ایجاد جرقه در روتور می­شوند كه برخی برای روتور ایجاد اشكال نمی­كنند(جرقه زدن غیر مخرب) و برخی دیگر باعث بروز خطا می شوند(جرقه زدن مخرب ). جرقه زدن­های غیر مخرب در طول عملكرد نرمال[2] موتور و بیشتر در هنگام راه اندازی رخ می­دهد .
◄ نقاط داغ و تلفات بیش از اندازه : عوامل متعددی ممكن است باعث ایجاد تلفات زیادتر و ایجاد نقاط داغ شوند. آلودگی ورقه های سازنده روتور یا وجود لكه بر روی آنها، اتصال غیر معمول میله های روتور به بدنه آن، فاصله متغیر بین میله ها و ورقة روتور و غیره می تواند در مرحله ساخت موتور به وجود آید. البته سازندگان موتور، آزمایشهای خاصی مانند اولتراسونیك را برای كاهش این اثرات بكار می­برند.
ب ـ تنشهای مغناطیسی: عواملی مختلفی باعث ایجاد این تنشها بر روی روتور می شوند همانند، عدم تقارن فاصله هوایی و شارپیوندی شیارها، كه این عوامل و اثرات آنها در زیر مورد بررسی قرار داده شده است:
◄ نویزهای الكترومغناطیسی : عدم تقارن فاصله هوایی، علاوه بر ایجاد یك حوزه مغناطیسی نامتقارن باعث ایجاد مخلوطی از هارمونیكها در جریان استاتور و به تبع آن در جریان روتور می گردد. اثرات متقابل هارمونیكهای جریان، باعث ایجاد نویز یا ارتعاش در موتور می شوند. این نیروها اغلب از نا همگونی فاصله هوایی بوجود می­آیند
◄ كشش نا متعادل مغناطیسی: كشش مغناطیسی نامتعادل باعث خمیده شدن شفت روتور و برخورد به سیم پیچی استاتور می شود. در عمل روتورها به طور كامل در مركز فاصله هوایی قرار  نمی­گیرند. عواملی همانند، گریز از مركز[3]، وزن روتور، سائیدگی یا تاقانها و … همگی بر قرار گیری روتور دورتر از مركز اثر  می گذارند.
 
◄ نیروهای الكترومغناطیسی: اثر شار پیوندی شیارها ناشی از عبور جریان از میله های روتور، سبب ایجاد نیروهای الكترودینامیكی می شوند. این نیروها با توان دوم جریان  میله(  )  متناسب و یكطرفه  می­باشند و جهت آنها به سمتی است كه میله را به صورت شعاعی از بالا به پائین جابجا می كند. اندازه این نیروهای شعاعی به هنگام راه اندازی بیشتر بوده و ممكن است به تدریج باعث خم شدن میله ها از نقطه اتصال آنها به رینگ­های انتهایی گردند.
ج ـ تنشهای دینامیكی: این تنشها ارتباطی به طراحی روتور ندارند بلكه بیشتر به روند كار موتورهای القایی بستگی دارند.
برخی از این تنشها در ذیل توضیح داده می­شود:

• نیروهای گریز از مركز[4] : هر گونه افزایش سرعت از حد مجاز، باعث ایجاد این نیروها می­شود و چون ژنراتورهای القایی در سرعت بالای سنكرون كار می كنند اغلب دچار تنشهایی ناشی از نیروی گریز از مركز می­گردند.

• گشتاورهای شفت: این گشتاورها معمولاً در خلال رخ دادن اتصال كوتاه و گشتاورهای گذرا تولید می شوند. اندازه این گشتاورها ممكن است تا 20 برابر گشتاور بار كامل باشد .

د ـ تنشهای مكانیكی: برخی از مهمترین خرابی های مكانیكی عبارتنداز:

• خمیدگی شفت روتور

• تورق نامناسب و یاشل بودن ورقه ها

• عیوب مربوط به یاتاقانها

• خسارت دیدن فاصله هوایی

هـ ـ تنشهای محیطی : همانند استاتور تنشهای محیطی مختلفی، می تواند بر روی روتور تاثیر گذار باشد همانند رطوبت، مواد شیمیایی، مواد خارجی و غیره
Abrasion -1
[2]- عملکرد نرمال تعریف می شود به صورت هر موتوری که  در معرض افت ولتاژ، تغییر بار (نوسانات بار)، اغتشاشات سوئیچینگ و غیره قرارمی گیرد.
– Eccentricity3
Centrifugal  Force-4

انفارکتوس میوکارد نرسیدن خون و اکسیژن کافی به یک منطقه از قلب است.ظهورنشانه هایMI

[1] ممکن است متنوع باشد و اکتروکاردیوگرافی نیز در حدود 50٪ از موارد غیرتشخیصی است،که خطری بالقوه برای تشخیص اشتباه است، از این رو ناگزیر،نیازمند سنجش بیومارکرهای قلبی هستیم. در این پژوهش سطح تروپونینI [2] سرم در تشخیص وقوع انفاركتوس قلبی با CK-MB[3] سرم، که اندازه گیری تروپونینI با روش Immunoenzymometric  و با استفاده از كیت‌  AccuBind Kit و CK-MB به روش DGKC(استاندارد انجمن بیو شیمیایی آلمان) و IFCC (فدراسیون بین المللی شیمی بالینی و طب آزمایشگاهی) با استفاده از کیت شرکت پارس آزمون با روش فتومتریک ، همچنین سیگاری و غیر سیگاری بودن به صورت پرسشنامه و میزان پارامترهای خونی مانند کلسترول، کاهش HDL و LDL [4]، و تریگلیسیرید که بیان کننده عارضه قلبی عروقی هستند، با استفاده از کیت شرکت پارس آزمون ، با روش فتومتریک و سپس تحلیل آماری نتایج با استفاده از نرم افزار SPSS نسخه 21 و آزمون t  مستقل، در 40 بیمار MI و 40 بیمار قلبی فاقدMI بیمارستان قلب سیدالشهدا ارومیه بررسی و مقایسه شده است.

نتایج نشان داد که بین کلسترول، LDL و کاهش HDL بیماران دارای  MI  و  بیماران فاقد MI تفاوت معنی داری ( 001/0P ) و بین تری گلیسیرید دو گروه تفاوت معنی داری( 05/0P  ) وجود دارد. در ارتباط با مصرف سیگار بین بیماران MI با 5/37% و بیماران فاقد MI با 17% تفاوت چشمگیری وجود داشت.

نتایج حاصل از مقایسه cTnI  وCK-MB  بیماران دارای  MI و فاقد  MI نشان داد که بین cTnI  بیماران فاقد  MIو دارای  MI  و همچنین CK-MB بیماران فاقد  MIو دارای  MI تفاوت معنی داری در سطح ( 001/0P ) وجود دارد و cTnI  و  CK-MBبیماران دارای  MI  بیشتر از بیماران فاقد MI است. بنابراین در تشخیص و درمان به موقع انفارکتوس میوکارد استفاده از آنها ضروری می باشد .در این پژوهش cTnI  وCK-MB را از لحاظ حساسیت و اختصاصیت با هم مقایسه کردیم که با توجه به نتایج حساسیت و اختصاصیت CTnI به ترتیب با 100% و 5/97% بیشتر از حساسیت و اختصاصیت CK-MB به ترتیب با 91% و 75% بود.

کلمات کلیدی : انفارکتوس میوکارد ECG –   – تروپونین I(cTnI  ) – CK-MB

1-1 بیماری ایسکمیک قلب

بیماری ایسکمیک قلب (IHD) به نبود اکسیژن ناشی از خون رسانی ناکافی اطلاق می گردد  که این خود از عدم تعادل بین عرضه و تقاضای اکسیژن میوکارد ناشی می شود . شایع ترین عامل ایسکمی میوکارد بیماری آترواسکلروتیک شرائین کرونر اپیکارد است . وقتی تنگی ناشی از آترواسکلروز به حد کافی رسید ، خون رسانی از میوکارد که توسط شریان کرونر درگیر مشروب می شود کاهش    می یابد .(1و3و12و43و44و45)

 بیماری ایسکمیک قلب بیش از هر بیماری دیگر در کشورهای توسعه یافته موجب مرگ و ناتوانی شده و هزینه های اقتصادی تحمیل می نماید. IHD شایع ترین ، جدی ترین، مزمن ترین و خطرناکترین بیماری در ایالات متحده است و در این کشور 13 میلیون نفر دچار IHD هستند، بیش از 6میلیون نفر به آنژین صدری مبتلا می باشند و بیش از7  میلیون نفر یک انفارکتوس میوکارد داشته اند. رژیم پر چربی و انرژی ، مصرف سیگار و شیوه زندگی کم تحرک با بروز IHD  همراه می باشند . در ایالات متحده و اروپای غربی ، این بیماری بیشتر در بین فقرا در حال افزایش است تا افراد ثروتمند (که از شیوه سالم زندگی بیشتر پیروی می کنند) ضمن اینکه پیشگیری اولیه باعث به تعویق افتادن بیماری در تمام گروه های اقتصادی اجماعی شده است. علیرغم این آمارها ، اطلاعات اپیدمیولوژی نشان می دهند که میزان مرگ و میر  IHD کاهش یافته است که نیمی از آن ناشی از درمان بیماری ایسکیمیک قلب و نیمی ناشی از پیشگیری از طریق اصلاح عوامل خطر ساز  IHD می باشد. (1و43و45و47).

 1-2 سندرم های حاد کرونری

عبارت” سندرم  حاد کرونری ” سندرم های بالینی آنژین ناپایدار، انفارکتوس بدون صعود قطعه ST(NSTEMI)[7] ، وانفارکتوس با صعود قطعه ST (STEMI)[8] را شامل می گردد. معمولاً بیماران مبتلا به آنژین ناپایدار و NSTEMI  را نمی توان از شرح حال ، معاینه فیزیکی و یافته های ECG از یکدیگر افتراق داد.تنها روش افتراق  این دو حالت از یکدیگر  بررسی سطح آنزیم های قلبی در سرم می باشد .(1و43و3و51و55)

1-3 سکته قلبی یا انفارکتوس میوکارد(MI)                                     

انفارکتوس حاد میوکارد[10](AMI) یکی از شایع ترین  تشخیص ها  در بیماران بستری در کشور های صنعتی است. میزان مرگ و میر زود هنگام (30روزه) ناشی از AMI تقریبأ 30% است و بیش ازنیمی از این موارد مرگ ، پیش از رسیدن فرد به بیمارستان اتفاق می افتد. اگرچه میزان مرگ ومیر بعد از پذیرش در بیمارستان به حدود 30 درصد در طی دو دهه ی اخیر کاهش یافته است، از هر25 بیماری که از بیمارستان ترخیص می شوند ،یک نفر در طی سال اول بعد از انفارکتوس جان می سپارد. میزان بقاء خصوصاً در بیماران مسن(بیش از 75سال) کاهش چشمگیری دارد.(1و58)

نرسیدن خون و اکسیژن کافی به یک منطقه از قلب را سکته قلبی می گویند. بر اثر این عمل آن منطقه از قلب دچار صدمه دائمی یا مرگ سلولی می شود .در اصطلاح پزشکی MI و یا انفارکتوس میوکارد عبارت از تخریب دائمی و غیرقابل برگشت و نکروز قسمتی از عضله قلب(میوکارد) است که به علت از بین رفتن جریان خون و وقوع یک ایسکمی[11] شدید در آن قسمت از قلب روی می‌دهد. این توقف گردش خون می‌تواند بطور ناگهانی بدون هیچ علائم قبلی نمایان گردد یا پس از تعدادی از حملات آنژینی(درد قفسه سینه[12] ) نمود یابد.(12و57و60و64و65)

بلافاصله بعداز انسداد حاد کرونر ، جریان خون در عروقی که فراتر از ناحیه انسداد قرار دارند ، قطع می شود و فقط مقدار کمی خون در عروق جانبی آن ناحیه جریان می یابد. ناحیه ای که جریان خون آن قطع شده یا به حدی کم است که ادامه عملکرد عضله قلبی را تضمین نمی کند، ” ناحیه مبتلا به انفارکت ” و کل این فرآیند انفارکتوس میوکارد نامیده می شود.(5)

مدت کوتاهی پس از آغاز انفارکتوس ، مقدار کمی خون از عروق جانبی به ناحیه مبتلا به ایسکمی وارد می شود و همزمان ، اتساع پیش رونده عروق موضعی ، ناحیه را با خون راکد پر می کند. همچنین سلولهای عضله ، آخرین مولکولهای اکسیژن خون را مصرف می کنند و هموگلوبین با از دست دادن تمام اکسیژن خود ، به رنگ آبی تیره در می آید . لذا ناحیه مبتلا به ایسکمی به رنگ آبی تیره در می آید و عروق خونی ناحیه ، علیرغم قطع جریان خون ، محتقن به نظر می رسند. در مراحل بعدی ، تراوایی دیواره عروق افزایش می یابد ودر پی نشت مایع ، ادم بافتی روی می دهد.سلولهای عضله قلبی به دلیل کاهش متابولیسم ، متورم می شوند .سلولهای عضله قلبی در عرض چند ساعت پس از قطع خونرسانی می میرند. (5)

انفارکتوس زیر اندو کارد : عضله زیر اندوکارد ممکن است به انفارکتوس دچار شود اما هیچ نشانه ای از انفارکتوس در لایه خارجی میوکارد مشاهده نگردد . علت آن است که حتی در شرایط طبیعی ،  عضله زیر اندو کارد به سختی خون مورد نیاز خود را دریافت می کند ، زیرا در مرحله سیستول ، عروق خونی در ناحیه زیر اندو کارد ، فشار زیادی را تحمل می کنند . بنابراین هر عاملی که جریان خون یک بخش از قلب را مختل کند ، ابتدا به ناحیه زیر اندوکارد آسیب می زند و سپس آسیب به طرف اپیکارد گسترش می یابد .(5)

عضله قلبی برای ادامه حیات , به 3/1 میلی لیتر اکسیژن به ازای هر صد گرم بافت عضله در هر دقیقه نیاز دارند . می دانیم که به هر صد گرم عضله بطن چپ سالم در وضعیت استراحت ، در حدود 8 میلی لیتر اکسیژن در هر دقیقه وارد می شود . لذا حتی اگر 15 تا 30 درصد از جریان خون طبیعی کرونر بر قرار باشد ، عضله نمی میرد .  با این حال در مرکز یک انفارکتوس بزرگ که جریان خون جانبی نزدیک به صفر است عضله می میرد .

هنگامی که خونرسانی به ناحیه ای قطع می شود ،سلولها در عرض 15 دقیقه در مقابل ایسکمی دوام می آورند ؛اما از آنجایی که سلولهای میوکارد متابولیسم بالایی دارند ، علایم MI در عرض چند ثانیه (حدود 10-8 ثانیه )پس از کاهش جریان خون ناحیه بروز می کند.(12و65)

انفارکتوس ممکن است تمام ضخامت دیواره ی بطن را فراگیرد که به آن ترانس مورال[13] می گوییم و یا ممکن است محدود به ناحیه ی ساب آندو کاردیال باشد که به آن(انفارکتوس میوکارد بدون موجQ) wave MI  None Q نیز می گویند و معمولاً در مواردی اتفاق می افتد که کرونر ناگهان به شدت بسته می شود ولی هنوز راه باریکی جهت عبور خون باقی است و یا در مواردی که رگ قبلاً شدیداً تنگ بوده و حالا ناگهان مسدود می شود و توجیه آن این است که در مدتی که رگ شدیداً تنگ بوده عروق جانبی رشد کرده اند ، مانع از  MIترانس مورال می شود.(3و4).

6تا12 ساعت پس از انسداد کرونر اولین تغییرات در میوکارد ظاهر می شود که بیشتر میکروسکوپیک می باشد و به صورت مواج شدن میو فیبریل هاست.

8 تا12 ساعت بعد از MI  میوکارد رنگ پریده و ملتهب می شود.

18تا36 ساعت بعد از MI  میوکارد به صورت قرمز کم رنگ در می آید که به خاطر به دام افتادن گلبول های قرمز می باشد. این تغییرات تا 48 ساعت نیز ممکن است باقی باشد. بعداز 48 ساعت به واسطه عملکرد نوتروفیل به صورت زرد و خاکستری در می آید .

8 تا 10 روز بعداز MI منطقه انفارکته نازک می شود و بافت های نکروز توسط منونوکلئوزها از محیط برداشته می شوند و سپس به تدریج تشکیل بافت فیبروزه آغاز می گردد که ممکن است تا 2 الی 3 ماه طول بکشد. (هفته دوم از نظرپارگی قلب هفته خطرناکی است) چون بافت نکروز تا حدودی از منطقه برداشته شده وبافت فیبروزه هنوز تشکیل نشده از طرف دیگر بیمار نیز فکر می کند خوب شده و اصرار به ترخیص و برگشت به فعالیت های عادی اش را دارد.(4) در انفارکتوس میوکارد سه ناحیه مشخص وجود دارد . مرکز ناحیه که خونرسانی آن کاملاً قطع شده است ، به ناحیه انفارکته یا نکروز معروف است . اطراف این ناحیه که با کاهش خونرسانی و هیپوکسمی مواجه است ، به ناحیه  پنومبرا[14] یا هیپوکسیک معروف است . بیرونی ترین قسمت ناحیه آسیب دیده ، به ناحیه ایسکمیک معروف است. با مداخلات درمانی به موقع ، امکان زنده نگه داشتن نواحی هیپوکسیک و ایسکمیک وجود دارد.

در انفارکتوس ترنس مورال در ناحیه نکروزه ، در عرض چند هفته ، بافت اسکار و همبند تشکیل می شود . این ناحیه در هنگام سیستول منقبض نمی شود و اگر وسعت آن زیاد باشد ، در هنگام انقباض بطن و افزایش فشار در داخل بطن به بیرون برآمده می شود که به آنوریسم بطنی  معروف است(شکل1-1). (12و96)                                              .

انفارکتوس میوکارد ، مراحل موقت زیر را پشت سر می گذارد :

1) حاد (چند ساعت نخست تا روز هفتم)     2) التیام (روز هفتم تا بیست وهشتم)               3) نقاهت (روز بیست و نهم به بعد) .

در هنگام ارزیابی نتایج تست های آزمایشگاهی ، باید این مراحل سه گانه مد نظر باشند . تست های آزمایشگاهی با ارزش جهت تشخیص انفارکتوس میوکارد به چهار گروه تقسیم می شوند:

• الکتروکاردیوگرافی (ECG)
• نشانگر های سرمی قلب
• تصویربرداری قلب
• -شاخص های غیر اختصاصی التهاب و نکروز سنجی.(1و12)

1-4- بیماران مبتلا به ایسکمیک قلب در دو گروه بزرگ قرار می گیرند :

• بیماران مبتلا به آنژین پایدار ثانویه به بیماری مزمن شریان کرونر و بیماران مبتلا به سندرم های حاد کرونروی (ACS) [15].
• گروه دوم به نوبه خود ، ازبیماران مبتلا به انفارکتوس حاد میوکارد (MI) به همراه صعود قطعه ST در الکتروکاردیوگرام STEMI)) و بیماران مبتلا به آنژین ناپایدار (UA) [16] و MI بدون صعود قطعه ST NSTEMI)) تشکیل شده اند .(1و63)

1-5 پاتوفیزیولوژی  STEMI ، (UA) و (NSTEMI)

STEMI عمومأ موقعی روی  می دهد که میزان جریان خون کرونر به دنبال انسداد ترومبوتیک شریان کرونری که قبلا به وسیله آترواسکلروز تنگ شده است ، ناگهان کاهش می یابد و به انسداد کامل شریان کرونر می انجامد.

UA/NSTEMI ممکن است به علت کاهش در اکسیژن رسانی و یا افزایش نیاز میوکارد به اکسیژن (مثلأ در تاکیکاردی یا آنمی شدید) ایجاد شود که در زمینه انسداد کرونر روی داده است. چهار فرآیند پاتوفیزیولوژیک که ممکن است در ایجاد UA دخالت داشته باشند شناسایی شده اند :   

1 – پارگی یا خورده شدن پلاک به همراه ایجاد لخته غیر انسدادی که تصور می شود شایعترین علت می باشد ؛  NSTEMI ممکن است درنتیجه آمبولی و تجمعات پلاکتی و یا تکه های کنده شده از پلاک آترواسکلروتیک نیز ایجاد شود.

2-انسداد دینامیک (مانند اسپاسم کرونر).             3- انسداد مکانیکی پیشرونده (مانند آترواسکلروز سریعأ پیشرونده کرونر یا تنگی مجدد به دنبال مداخله کرونروی از طریق پوست).       4-   UA ثانویه مربوط به افزایش نیاز میوکارد به اکسیژن و یا کاهش اکسیژن رسانی(مانند آنمی)(1و56و59)

1-6 تظاهرات بالینیSTEMI و UA/NSTEMI

شاه علامت بالینی UA/NSTEMI که در STEMI نیز وجود دارند درد قفسه ی سینه است که به طور تیپیک در ناحیه ی زیر جناغ یا گاهی در اپیگاستر[19] (ناحیه فوقانی شکم ) حس می شود و به طور شایع به گردن ،شانه چپ و بازوی چپ انتشار می یابد. این ناراحتی معمولأ به قدری شدید است که دردناک در نظر گرفته می شود.(48و49و51و57)

اکثر بیماران STEMI نگران و ناآرام هستند و به طور ناموفقی سعی می کنند باجابه جا شدن در تخت و به خود پیچیدن به از بین رفتن درد کمک کنند . رنگ پریدگی همراه با عرق ریزش و سرد شدن به طور شایعی رخ می دهد . مجموعه ای از درد زیر جناغ که بیش از 30 دقیقه طول کشیده باشد، همراه با تعریق ،قویاً STEMI را مطرح می سازد . (61و63)

1-1              اهمیت پروژه

بشر از هزاران سال پیش از میلاد مسیح با اهداف گوناگونی از الیاف نساجی استفاده می‌کند. گرچه تاریخچه مستندی از تکامل صنعت نساجی در دست نیست اما در ابتدا الیاف نساجی برای حمل مواد غذایی و در تهیه حصیر به عنوان سرپناه به‌کار می رفتند. در مراحل بعدی تکامل، الیاف نساجی به عنوان البسه مورد استفاده قرار‌گرفتند و امروزه در زمینه‌های گوناگونی چون پوشاک، وسایل خانه و صنایع کاربرد دارند[1].
به دلیل افزایش جمعیت و ارتقاء سطح استانداردهای زندگی مصرف الیاف[1] در چند دهه اخیر به شدت افزایش یافته است. به طوری که در سال 2012 حجم تولیدات نساجی با 9/1 % افزایش به 5/88 میلیون تن رسید.گرچه ممکن است این الیاف پس از پایان طول عمر به نحوی دوباره در غالب محصولی دیگر مورد استفاده قرار گیرند، اما در نهایت دیر یا زود به عنوان زباله دور ریخته می‌شوند و الیاف جدید جایگزین الیاف فرسوده و کهنه می شوند]2و3[.
تولید بیشتر به معنی مواد پسماند بیشتر، و همچنین اثرات زیست‌محیطی مخرب‌تر است. امروزه مواد پسماند نساجی[2] عمدتا توسط: استفاده مجدد(کالاهای نساجی دست دوم)[3]، استفاده مجدد در تولیدات(به عنوان ماده پرکنندهو استفاده در سایر بخش‌های صنعت نساجی)[4]، بازیافت[5](پلی استر)، تهیه کود کمپوست، دفن و یا سوزاندن [6]مدیریت می‌شوند. برخی از کارشناسان روش سوزاندن را برای تبدیل مواد پسماند به انرژی پیشنهاد می کنند، اما این روش با آزادسازی مواد سمی چون دیوکسین‌ها[7]، فلزات سنگین، اسید، گاز و ذرات گرد و غبار همراه است که همگی برای سلامت انسان و محیط زیست مضر هستند. همچنین سوزاندن مواد پسماند نیاز به تجهیزات پیشرفته دارد و حذف کامل مواد خطرناک نیز غیر ممکن است. دفن مواد پسماند به سبب ایجاد گازهای سمی آلوده کننده محیط زیست و هزینه بالایی که دربر دارد، آخرین و ناکارآمدترین راهکار جهت دفع مواد پسماند نساجی است[2]. بیش از 90%  الیاف نساجی قابل بازیافت اند که یکی از راهکارهای دوستدار محیط زیست جهت دفع مواد پسماند نساجی است. اما فقدان روش مقرون به صرفه بازیافت در مقیاس وسیع و همچنین تنوع زیاد الیاف و رنگ های به کار رفته در پارچه از جمله محدودیت های این روش محسوب می شوند[3].
به دلیل نگرانی های اقتصادی و زیست محیطی در چند دهه اخیر تحقیقات بسیاری جهت یافتن منابع انرژی تجدید پذیر قابل جایگزینی با سوخت های فسیلی صورت گرفته است. بیوگاز یکی از سوخت های زیستی است که از طریق هضم بی‌هوازی[8] بسترهای آلی بدست می‌آید و می‌تواند در تولید حرارت و نیرو جایگزین مناسبی برای سوخت‌های فسیلی باشد یا حتی به عنوان سوخت وسایط نقلیه گازسوز مورد استفاده قرار گیرد. این سوخت بیولوژیک مزایای فراوانی از جمله قابلیت تجدیدپذیری، کاهش آزادسازی گازهای گلخانه‌ای[9] و تخفیف گرم شدن زمین در اثراین گازها، کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی، انعطاف‌پذیری در مصرف نهایی و استفاده از مواد پسماند به عنوان ماده اولیه به‌همراه دارد[4].

حدود 6/31 % از الیاف تولیدی نساجی را الیاف پنبه ای[10] تشکیل می دهند. الیاف جامدهای غنی از سلولز هستند که می توانند به عنوان خوراک در فرآیند هضم بی‌هوازی مورد استفاده قرار گیرند. با این وجود، تولید مناسب بیوگاز از مواد پسماند نساجی نیازمند توسعه فرآیند مناسب می‌باشد[5].
اگر مواد پسماند پنبه‌ای به طور مستقیم در فرآیند بیوگاز به عنوان خوراک استفاده شود به بازده تولید متان مطلوبی بدست نمی‌آید. بنابراین جهت افزایش بازده لازم است که فرآیند‌های مقدماتی پیش‌فرآوری[11] روی مواد پسماند صورت گیرد[6].
به کمک انجام عملیات پیش‌فرآوری مناسب بر روی مواد پسماند نساجی می‌توان به اهدافی چون تشکیل ساختاری سلولزی با بلورینگی کمتر، کاهش ناخالصی‌های موجود در کالا و همچنین افزایش سطح در دسترس سوبسترا دست یافت[7].

1-2               هدف

در این تحقیق پیش‌فرآوری کربنات سدیم جهت بهبود تولید بیوگاز از پارچه پنبه-پلی‌استر به عنوان هدف اصلی مورد نظر قرارگرفت و شرایط بهینه تولید بیوگاز حاصل گردید. نمونه پنبه‌ای جهت مقایسه تحت شرایط دمایی و غلظتی مشابه پارچه پنبه-پلی‌استر پیش‌فراوری شد. بررسی میزان بهبود تولید اتانول و افزایش سطح در دسترس آنزیمی نمونه‌های پنبه و پارچه در اثر اعمال پیش‌فرآوری از اهداف فرعی پروژه بود. بررسی میزان جداسازی جزء پنبه از پلی‌استر در عملیات پیش‌فرآوری در دمای 150درجه سانتی‌گراد و غلظت 5/0 مولار نیز از اهداف فرعی پروژه بود. نوآوری این پروژه اثر محلول قلیایی بر کاهش بلورینگی و ناخالصی جزء پنبه‌ای و همچنین هیدرولیز همزمان بیش از 97 درصد بخش پلی‌استری در دمای 150 درجه است. مراحل انجام کار در شکل ‏1‑1 ملاحظه می‌شود.

شکل ‏1‑1-مراحل انجام این پروژه

1-3              کارهای مرتبط انجام‌گرفته

باتوجه به اهمیت افزایش زباله‌های نساجی در سال‌های اخیر، فعالیت‌های مقدماتی در این راستا انجام شده است. جیحانی‌پور و همكارانش[6]، از پیش‌فرآوری با حلال نرمال متیل مورفولین نرمال اکسید[12] برای بهبود تولید بیوگاز از پارچه‌های زائد استفاده کردند. تاثیر پیش‌فرآوری با این حلال در 3 غلظت متفاوت شامل انحلال کامل (غلظت 85 % نرمال متیل مورفولین نرمال اکسید)، بالونی شدن[13](غلظت 79 % نرمال متیل مورفولین نرمال اکسید) و تورم[14](غلظت 73 % نرمال متیل مورفولین نرمال اکسید) مورد مطالعه قرار گرفت. در نهایت شرایط بهینه در غلظت 85 % نرمال متیل مورفولین نرمال اکسید و دمای 120 درجه سانتی‌گراد ،تحت فشار اتمسفریک و به مدت 5/2 ساعت حاصل شدکه تحت این شرایط بهینه بازده متان نمونه پنبه از 02/0 % نمونه پیش‌فرآوری نشده به 30 % رسید.
جیحانی‌پور و همكارانش[8]، اثر فرآیند دو مرحله‌ای  استفاده از راکتور CSTR[15]  به همراه راکتور با بستر پوشانده شده از لجن بی‌هوازی(UASB) [16]را در تولید بیوگاز از الیاف نساجی زائد تحت شرایط بسته و نیمه مداوم مورد بررسی قرار دادند. استفاده از فرآیند دو مرحله‌ای تولید متان را تا 80% بازده تئوری افزایش داد و فاز تاخیر[17]را از 15 روز به 4 روز کاهش داد.
جیحانی‌پور و همكارانش[9]، تولید اتانول از پنبه و پارچه‌ی جین[18] استفاده‌شده را مورد بررسی قرار دادند. در پارچه پیش‌فرآوری نشده پس از 24 ساعت هیدرولیز و یک روز تخمیر[19] بازده 25-26 %  برابر  بازده تئوری بود. پیش‌فرآوری با اسید فسفریک[20] غلیظ تولید اتانول را تا 66% بازده تئوری افزایش داد. هیدرولیز قلیایی با سود 0-20 % در دماهای صفر،23 و100 درجه سانتی گراد انجام گرفت. در نهایت تحت شرایط بهینه (NaOH 12%،  صفر درجه سانتیگراد و زمان 3 ساعت) پس از 24 ساعت هیدرولیز آنزیمی به 1/85 % بازده تئوری و پس از 4 روز هیدرولیز به 1/99% بازده تئوری دست یافتند.
غلامزاد و همکاران[10]، به منظور افزایش بازده تولید اتانول پیش‌فرآوری با حلال‌های قلیایی، پیش‌فرآوری با فسفریک اسید 85 % و پیش‌فرآوری با نرمال متیل مورفولین نرمال اکسید را مورد بررسی قرار دادند. نتایج حاصله نشان داد که، بازده هیدرولیز آنزیمی نمونه های پیش ‌فرآوری شده با حلال‌های قلیایی بیش از 80 % و با حلال‌های فسفریک اسید و نرمال متیل مورفولین نرمال اکسید به ترتیب بیش از 99 و 94 % بود.در حالی که پارچه پیش‌فرآوری نشده این مقدار برابر 3/46 % بود.
شین و همکاران[11]، جهت افزایش میزان تولید قند آنزیمی و جداسازی پلی‌استر از الیاف نساجی زائد پنبه‌ای، از پیش‌فرآوری با حلال فسفریك اسید استفاده كردند. بررسی تاثیر شرایط پیش‌فرآوری چون غلظت فسفریک اسید، دما، زمان و نسبت سوبسترا به فسفریک اسید نشان داد که بازیافت کامل پلی استر با افزایش غلظت، دما، زمان و با کاهش نسبت جامد به حلال افزایش می‌یابد. میزان تولید قند و بازیافت 100% پلی‌استر در شرایط بهینه (غلظت فسفریک اسید 85%، دمای  50، به مدت 7 ساعت و نسبت 1 به 15 )بدست آمد.
مواد لیگنوسلولزی زائد ناشی از صنایع کشاورزی ( کاه گندم، تفاله ی نیشکر، علوفه ی ذرت )، جنگلداری ( چوب های سخت و نرم ) و شهرنشینی منابع ارزان‌قیمت، دردسترس و منابع تجدید پذیر انرژی هستند که می‌توانند در تهیه محصولات بیولوژیکی مورد استفاده قرار گیرند. این مواد عمدتاً از سلولز، لیگنین و همی سلولز تشکیل شده اند. سلولز و همی­سلولز دارای ساختار کربوهیدراتی می­باشند و می­توانند به راحتی به محصولات بیولوژیکی تبدیل شوند. اما لیگنین یک پلیمر آروماتیکی با ساختار پیچیده می­باشد که بصورت یک غشا اطراف ناحیه­ی کربوهیدراتی را احاطه کرده و مانع دسترسی به ناحیه­ی کربوهیدراتی است. لذا عموما یک مرحله ابتدایی پیش‌فرآوری پیش از استفاده از این مواد در مرحله تبدیل بیولوژیکی جهت حذف لیگنین و کاهش کریستالینیتی سلولز مورد نیاز است. پیش‌فرآوری مورد استفاده در این پژوهش تاکنون برای مواد سلولزی استفاده نشده‌است لذا در ادامه به معدود کارهای انجام شده در این زمینه روی مواد لیگنوسلولزی اشاره داریم[12] .
یانگ و همکاران[13]، از فرآوری کاه برنج [21]با کربنات سدیم و سولفات سدیم جهت بهبود بازده تولید اتانول استفاده کردند. نتایج تاثیر مثبت هردو نمک معدنی کربنات سدیم و سولفات سدیم را در زیست تخریب‌پذیری کاه برنج تایید کرد. آنها بازده تولید قند را هنگام استفاده از کربنات سدیم با نسبت وزنی 1 به صفر (نسبت به سولفات سدیم) در دمای 140 درجه سانتیگراد با نسبت وزنی سوبسترا به محلول 12 درصد و با استفاده از مقدار 20 FPU به‌ازای هر گرم سلولز، به ترتیب برای قند کل، گلوکان[22] و زایلان[23]، 1/67، 4/74 و 7/53 درصد و همچنین درصد تبدیل پلی‌ساکاریدها را 9/88 درصد گزارش کردند.
صالحی و همکاران[14]، از فرآوری کاه برنج با کربنات سدیم در فشار بالا جهت بهبود بازده تولید اتانول استفاده کردند. در نهایت شرایط بهینه فرآوری در غلظت 5/0 مولار کربنات سدیم و دمای 180 درجه سانتی گراد به مدت 120 دقیقه حاصل شد. تولید اتانول با استفاده از فرآوری مذکور از 2/90 گرم بر لیتر به 4/351 گرم بر لیتر رسید.
خالقیان[15]، از فرآوری با کربنات سدیم جهت جداسازی سیلیس از کاه برنج به منظور بهبود تولید اتانول از آن استفاده کرد. نتایج نشان داد که با افزایش دما بازده تولید اتانول افزایش داشت. شرایط بهینه در غلظت 5/0 مولار کربنات سدیم و دمای 100 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ساعت حاصل شد.تحت شرایط بهینه عمل پیش‌فرآوری بازده تولید اتانول را از 8/39 % تا 2/83 % افزایش نشان‌داد.
[1] Fiber
[2] Waste textiles
[3] Reuse (second hand clothing)
[4] Remanufacture (filling materials and other uses of textile pieces)
[5] Recycling
[6] Landfilling and incineration
[7] Dioxins
[8] Anaerobic digestion
[9] Greenhouse gases
[10] Cotton fiber
[11] Pretreatment
[12] N-Methymorpholine N-oxide (نرمال متیل مورفولین نرمال اکسید)
[13] Ballooning
[14] Swelling
[15] Continuously stirred tank reactor
[16] Upflow anaerobic sludge blanket bed
[17] Lag phase
[18] Jean
[19] Fermentation
[20] Phosphoric acid
[21] Rice straw
[22] Glucan
[23] Xylan