پایان نامه - مقاله - تحقیق

برنامه ریزی تولید همواره یکی از ارکان غیر قابل تفکیک در امر تولیده بوده است. امروزه، با پیچیده تر شدن شرایط تولید، برنامه­ریزی کلی تولید نقش بسزایی در موفقیت شرکت­های بزرگ تولیدی ایفا می­نماید. این شرایط عبارتند از:

• افزایش تنوع محصولات

• افزایش پیچیدگی تقاضا
• کاهش دورة عمر محصول
• تغییرات سریع در تقاضای بازار و سلیقه مشتریان
• فشرده شدن رقابت جهانی
• نیاز روزافزون به افزایش کیفیت و ضرورت کاهش هزینه­های زاید
• کاهش زمان تحویل کالا به مشتریان
• توسعه شرکت­های بزرگ چند ملیتی و گسترش روز افزون زنجیره تأمین
• عدم قطعیت موجود در پارامترهای موثر در تولید و زنجیره تأمین

همه این عوامل منجر گشته برنامه­ریزی کلی تولید جایگاه ویژه خود را خصوصاً در زنجیره­های بزرگ تأمین حفظ نماید. تولید اقتصادی و سودآور ایجاب می­کند که برای کلیه مراحل تولید از تأمین مواد اولیه از تأمین­کنندگان گرفته تا تولید محصول در کارخانه­ها و توزیع محصولات نهایی به مشتریان، برنامه­ریزی جامع و دقیق صورت گرفته تا ضمن استفاده بهینه از منابع موجود، هزینه­های کل سیستم تولیدی کمینه گردد. عدم قطعیت موجود در زنجیره تأمین که معمولاً در مواردی نظیر پیش بینی نادقیق تقاضا، زمان تدارک متغیر، تحویل­های دیرهنگام، ارسال ناقص سفارشات، نوسانات هزینه­ها و قیمت، تخفیف مقداری و مناسبتی، سفارشات متورم شده و غیره رخ می­دهد، همواره اثرات نامطلوبی نظیر تأخیر، ناتمام ماندن سفارشات و تحمیل هزینه­های اضافی بر سیستم تولیدی می­گذارد. بنابراین یکی از اهداف مهم برنامه­ریزی کلی تولید، تعمیم برنامه­ریزی متمرکز از یک شرکت منفرد به تمامی موجودیت­های زنجیره تأمین و در نظر گرفتن توأمان همگی فاکتورهای موثر در تولید می­باشد به نحویکه برنامه تهیه شده توانایی پاسخگوئی به عدم قطعیت­های موجود را داشته باشد. بنابراین در تحقیق حاضر، ضمن یکپارچه نمودن برنامه­ریزی تولید کلی با برنامه­ریزی زنجیره تأمین، تلاش شده است رویکردهای نوینی در این عرصه برای مواجهه با انواع مختلف عدم قطعیت ارائه گردد.

……………………………………..172

 5-2-نتایج بدست آمده از محیط زمین شناختی خاک و غبار فیلتر………………………..173

 5-3- راهکارهای پیشنهادی برای مدیریت منابع آلودگی در محیط زمین شیمیایی خاک..177

منابع و مآخذ………………..183

کلیات

  فرایندهای معدنکاری، ذوب و کانه آرایی در بسیاری از نقاط جهان سبب آلودگی زیست بومهای طبیعی مجاور این مراکز شده‌است. این فرایندها عناصر بالقوه سمناک را به شکل گاز، ذرات معلق، پساب مایع و یا باطله‌های جامد به محیطهای طبیعی به ویژه آب، رسوب و خاک اضافه می‌کنند (Dudka and Adrino, 1997). تولید مس نمونه بارزی از ایجاد این گونه مسائل زیست محیطی است، چرا که ذوب کانسنگ سولفیدی مس به آلودگی وسیع هوا منجر می‌شود. گسیل های گازی اغلب با گازهای سمّی مانند گوگرد دیوکسید و فلزات سنگین از جمله As, Pb, Hg, Cd, Ni, Be, v همراهند. در مناطق مجاور منبع آلاینده، تنفس هوای آلوده به این گسیل‌ها منجر به ورود غلظت های بالا به بدن موجودات زنده می شود. فلزات سنگین گسیل شده از راه بارش جوی وارد بوم سامانه های زمین می‌شوند. افزون بر این، همراه با خاک و رسوب وارد شبکه های غذایی شده و می توانند تندرستی جمعیت‌های زنده را به خطر اندازند. بدین ترتیب که فلزهای بالقوه سمّی نهشته شده از جو، درسطح زمین با خاک آمیخته می شوند؛ این فلزها می‌توانند بخشی از تغذیه آبخوان ها یا رواناب های سطحی را تشکیل دهند (مُر و همکاران،1387). در زیست‌بوم‌سامانه‌هایی که دچار آلودگی انسان‌زاد شده‌اند، تعیین مقدار کل هر عنصر صرفاً روند تغییرات و یا

 نوع عناصر آلاینده را مشخص می‌کند و اطلاعاتی در زمینه تحرک و یا زیست دسترس پذیری آنها به دست نمی‌دهد؛ زیرا تحرک و زیست دسترس پذیری یک عنصر آلاینده به شکل حضور آن در محیط بستگی دارد. بطور کلی تغییر در شرایط محیط طبیعی با تغییر شکل حضور عناصر بالقوه سمناک و حتی عناصر مغذی ضروری همراه بوده، و می‌تواند به شدت بر رفتار زمین‌شیمیایی آنها در محیط تاثیر بگذارد. برای پیش بینی رفتار شیمیایی یک عنصر باید شکل‌های مختلف آن در محیط مورد نظر ( برای مثال خاک و یا رسوب) به طور کامل در انواع شرایط سامانه‌های طبیعی مورد بررسی قرار گیرد. شناسایی و تعیین غلظت فلزات بالقوه سمناک مرتبط با بخش‌های مختلف خاک و یا رسوب تحت عنوان تجزیه کسر شیمیایی (chemical fraction analysis) شناخته شده‌است. در این روش با استفاده از حلالهای متفاوت و بر طبق دستورالعمل استخراج ترتیبی (sequential extraction procedure) شرایط متنوعی برای آزادسازی و انحلال عناصر مرتبط با فازهای مختلف و یا ساختارهای کانی شناختی خاص در نمونه خاک و یا رسوب ایجاد می‌شود. توالی ویژه‌ای برای شناسایی شکل‌های عناصر بالقوه سمناک در خاک و یا رسوب وجود دارد. این توالی بسته به شرایط متفاوت دارای تنوع زیاد می‌باشد؛ اما آنچه مسلم است روشهای تجزیه‌ی کسر شیمیایی اطلاعات ارزشمندی از منشأ، تحرک فیزیکوشیمیایی، انتقال و پتانسیل سمناکی عناصر آلوده را را فراهم می‌کند. در واقع انواع شکلهایی که توسط تجزیه کسر شیمیایی شناسایی می‌گردند، تخمینی از مقدار عناصر سمناک در مخازن مختلف این عناصر در خاک و یا رسوب می‌باشند، که می‌توانند با تغییر شرایط محیطی آزاد گردند. هدف از ارائه این فصل بیان طرح موضوع و ارائه کلیاتی در راستای اهداف و فرضیه‌های پژوهش، روشهای ذوب، اثرات زیست محیطی ذوب فلزات، روشهای تفکیک شیمیایی و ارتباط آنها با تحرک و زیست‌دسترس‌پذیری عناصر بالقوه سمناک، معیارهای گزینش و انواع الگوهای استخراج عناصر می‌باشد.

 1-2- طرح موضوع و اهمیت آن در مطالعات زیست محیطی

  پایش زیست محیطی در مناطق صنعتی به ویژه در مجاورت کوره‌های ذوب کانسنگهای فلزی و شناسایی منابع آلاینده طبیعی و انسانزاد می‌تواند نقش بسیار مهمی در کمینه کردن خطرات زیست محیطی داشته باشد، و به بهینه سازی سامانه ذوب و فرآوری مواد معدنی کمک زیادی کند. از این راه می توان آسیب هایی که به ساکنان منطقه وارد می‌شود را کاهش داد. از طریق تجزیه‌ی کسر شیمیایی امکان تعیین میزان تحرک، رهاسازی و پتانسیل زیست دسترس‏پذیری عناصر فراهم می‌شود. در معادن مس پورفیری و واحدهای کانه آرایی و ذوب آنها، بدلیل تنوع منابع آلاینده، شکل حضور عناصر در محیطهای زمین‌شیمیایی آب، خاک و رسوب این مراکز نیز تنوع گسترده‌ای دارد. علاوه بر منابع آلودگی و نوع عناصر آلاینده، شرایط اقلیمی که تأثیر زیادی بر فرایندهای زمین شناختی و زیست محیطی مانند تشکیل خاک، رهاسازی و انتقال عناصر دارد نیز در نقاط مختلف تفاوت می‌کند. تمام این عوامل بر رفتار شیمیایی، تحرک و زیست دسترس‌پذیری یک عنصر در خاک، آب و یا رسوب تاثیر می‌گذارد.

 تفکیک شیمیایی عناصر در خاک و یا رسوب با استفاده از روشهای استخراج ترتیبی       (extraction sequential) انجام می‌شود. با استفاده از این روش انتظار می‌رود که هم پیش بینی مناسبی در مورد انواع شکل شیمیایی عناصر بالقوه سمناک فراهم ‌آید، و هم عوامل حاکم بر رفتار این عناصر در خاک و یا رسوب شناسایی شوند  (Violante et al., 2007).

تفکیک شیمیایی عناصر از طریق روشهای استخراج ترتیبی در واقع نوعی ارزیابی خطر زیست محیطی محسوب می‌شود که می‌توان آنرا بر طبق مراحل زیر شرح داد:

• انتخاب عناصر دارای پتانسیل سمناکی
• ارزیابی سطح آلودگی عناصر مورد نظر و نیاز به تحقیقات بعدی در زمینه پتانسیل رهاسازی عناصر از خاک و یا رسوبات
• تعیین پتانسیل رهاسازی، انحلال و انتقال عناصر سمی
• زیست دسترس پذیری عناصر آلوده برای موجودات زنده‌ای که در معرض آلودگی قرار دارند
• ارتباط بین شاخص‌های فیزیکوشیمیایی محیط مانند pH بررفتار عناصر
• تأثیر ترکیب کانی‌شناختی بررفتار عناصر و ارتباط آن با غلظت عناصر در اجزاء تفکیک شده در هر مرحله از روشهای تفکیک شیمیایی
• برآورد ریسک (risk assessment) انواع عناصر آلاینده و همچنین خطر منابع مختلفی که این عناصر را وارد محیط می‌کنند.
• ضرورت بهسازی و یا پاکسازی عناصر آلاینده، تعیین الویت منابع الودگی و ارزیابی گزینه‌های مختلف پاکسازی با توجه به شرایط منطقه

 راه اندازی کارخانه ذوب کانسنگ مس خاتون آباد، حساسیت زیادی در منطقه ایجاد کرده است به طوریکه سازمان حفاظت محیط زیست و عامه مردم، فعالیت این کارخانه را عامل اصلی بروز بیماری و مرگ و میر دامهای منطقه در چند سال اخیر می‌دانند. شرکت ملی صنایع مس تا کنون برای جبران تلفات دامی مورد ادعا، غرامت زیادی پرداخت کرده است. علت مرگ و میر گوسفندان در منطقه تاکنون به درستی مشخص نشده است و احتمال این که عوامل دیگری بجز کارخانه ذوب مس خاتون آباد نیز در بروز این نابهنجاریها دخیل باشند وجود دارد. در این پژوهش ابتدا بی هنجاریهای موجود در خاکهای منطقه  شناسایی و عوامل مؤثر در ایجاد آنها مشخص می‌شود. سپس سهم عوامل طبیعی و انسانزاد به وجود آورنده این بی‌هنجاریها به طور جداگانه محاسبه می‌گردد.

، بیان مسئله، اهمیت موضوع، اهداف پژوهش، محدودیت­های پژوهش و تعریفی از کلیدواژه­ها مطرح می­گردد. فصل دوم شامل دو بخش می­شود؛ در بخش اول آن به­طور کلی بعضی از مفاهیم نظری چون ناشنوایی، علل ابتلا به ناشنوایی، زبان اشاره، زبان‌شناسی زبان اشاره و فراگیری زبان در ناشنوایان به تفصیل معرفی خواهند شد و در بخش دوم این فصل به تعریفی از موضوعات اصلی (زمان و نمود) و مفاهیم ساختواژی و تکواژ تصریفی پرداخته می­شود و سپس پیشینة پژوهش ارائه­ می­گردد. فصل سوم به معرفی جامعه آماری، روش پژوهش و بخش اجرایی پژوهش می­پردازد. در فصل چهارم به ارائة یافته­ها و تجزیه و تحلیل داده­ها پرداخته می­شود. در نهایت در فصل پنجم بحث و نتایج حاصل از بررسی میدانی و مشاهدات انجام شده در پژوهش مطرح می­شود، در قسمت بعد آن پیشنهادات مربوطه و در قسمت پیوست چند نمونه از گفتار و مکالمات ناشنوایان ارائه می­شوند.

1-2 بیان مسئله و اهمیت موضوع

       از دهة 1960 به بعد در آمریکا، اروپا و سایر کشورها با رخداد وقایع مختلفی از جمله مطالعات علمی زبان­شناختی در مورد زبان اشاره از طرف زبان‌شناسان، رشد نهضت حقوق مدنی و توسعة وسایل فناوری خاص ناشنوایان و به تبع آن، حضور فعال­تر ناشنوایان در جوامع باعث شد که به­تدریج ناشنوایان به عنوان یک گروه یا اقلیت مستقل فرهنگی- زبانی پذیرفته و شناخته شوند (آرمسترانگ و ویلکوکس[18]، 2003).

        کم­کم در این دهه، از طریق تحقیقات استوکو زبان اشاره به عنوان یک زبان با ارزش و کامل شناخته شد. در حقیقت وی انقلاب بزرگی را در طول تاریخ، جهت شناسایی زبان اشاره در دنیا به راه انداخت (ولی و لوکاس[19] ، 2000). اولین زبان اشاره­ای که در جهان مورد بررسی زبان­شناختی قرار گرفت زبان اشاره آمریکایی[20] بود که در سال 1979 کلیما و بلوجی[21] در کتاب معروف خود اشاره­های زبان[22] به توصیف ساختاری آن پرداختند. با وجود آنکه سال­ها از عمر بررسی زبان­شناختی زبان اشاره می­گذرد، هنوز رشته­ای نوپا و در حال رشد است که امروزه به­خوبی توانسته است توجه بسیاری از زبان‌شناسان را به خود جلب کند. نکتة بسیار مهم آن است که زبان‌شناسان کار بر روی زبان­های اشاره را با این پیش فرض آغاز می­کنند که زبان­های اشاره نیز به اندازه زبان­های گفتاری، طبیعی هستند (شامل همان عناصری هستند که در زبان­های گفتاری موجود است) و نیازهای ارتباطی ناشنوایان را به­خوبی برطرف می­کنند.

        زبان اشارة ایرانی نیز از این قاعده مستثنا نیست. تاکنون شمار تحقیقات صورت گرفته در زمینة زبان‌شناسی زبان اشارة ایرانی در داخل کشور بسیار اندک بوده است. بنابراین انگیزة اصلی انجام پژوهش حاضر معطوف کردن توجه زبان‌شناسان به ویژگی­های زبانی زبان اشارة ایرانی است تا بتوان آنها را از خصوصیات و طبیعی بودن این زبان آگاه کرد. زیرا همانطور که زبان گفتاری در جامعة افراد شنوا اهمیت دارد، وضعیت زبان اشاره نیز در جامعة ناشنوایان از اهمیت و ارزش بالایی برخوردار است، چرا که این زبان تاثیر مستقیمی بر روی زندگی ناشنوایان به خصوص در بخش­های تحصیلی، پزشکی، حقوقی و شغلی دارد که بالطبع حفظ این زبان در جامعة آنها نیازمند شناخت بیشتر آن می­باشد.       

1-3 اهداف پژوهش

       نداشتن یک حس هیچ­گاه نمی­تواند توجیه­کنندة محرومیت باشد. افراد ناشنوا که درصد عمده­ای از جامعه را به خود اختصاص داده­اند، گروهی هستند که می­کوشند از طریق زبانی خاص با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. این افراد یک اقلیت زبانی هستند که زبان طبیعی مورد استفادة آنها، زبانی است که به خاطر واضح و آشکار بودن، زیبایی، صحت، کامل و پر معنی بودن، با ارزش تشخیص داده شده است. در استفاده از زبان اشاره به جای زبان گفتاری هیچ اثر منفی دیده نشده است و حتی می­توان گفت که استفاده از زبان اشاره ارتباط برقرار کردن را برای ناشنوایان بهتر و راحتتر می­کند. در گذشته و حتی امروزه تصورات اشتباهی در رابطه با زبان اشاره وجود داشته و دارد که برخی آن را زبانی بدون دستور در نظر گرفته  و آن را تنها برگرفته از یک رشته ژست­ها[23] و یا پانتومیم می­دانند. اما باید گفت که زبان اشاره اولین و مهمترین شیوه ارتباطی ناشنوایان است، چرا که این افراد در گرفتن اطلاعات به جای گوش از حواس دیگر خود استفاده می­کنند و همچنین می­کوشند تا از طریق اشارات افکار خویش را به دیگران منتقل کنند. لانگ[24] (2003، ص2) معتقد است که حواس دیگر در نبود حس شنوایی می­توانند نمادهای زبانی را به ناشنوایان منتقل کنند. بنابراین شناخت این نشانه­ها نخستین زبانی است که این افراد می­آموزند و در ضمن اساسی­ترین وسیله ارتباطی آنان به شمار می­رود.

:
با توجه به گسترش روزافزون بحران کمبود آب مورد نیاز نه فقط برای مصارف خانگی و کشاورزی که در بخش صنعت، تلاش‌ها برای تصفیه و بازگرداندن بخش قابل توجهی از آب مصرفی به چرخه مصرف در حال افزایش است. میزان مصرف آب در بخش صنعت با توجه به گزارش وزارت نیروی جمهوری اسلامی ایران، در حدود 5/1 درصد کل آب مصرفی کشور معادل 5/1 ملیارد متر مکعب را به خود اختصاص داده است. لذا با توسعه علم و فناوری نظیر فرایندهای غشایی میتوان بخش عظیمی از این آب را به چرخه صنعت بازگرداند. فرآیندهای غشایی مانند نانوفیلتراسیون [1] (NF) ، اولترافیلتراسیون[2] (UF) و اسمز معکوس[3] (RO) به طور فزاینده‌ایی در احیا و استفاده مجدد از پساب و تصفیه آب آشامیدنی استفاده می‌شوند]1.[
1-1- معرفی کارخانه زغالشویی
این کارخانه در فاز اول به منظور تامین کک مورد نیاز برای کارخانه ذوب آهن اصفهان طراحی و اجرا گردیده‌است. ظرفیت اسمی این کارخانه که بزرگترین کارخانه‌ی زغالشویی کشور می‌باشد 300 تن در ساعت است. زغال سنگ پس از استخراج از معادن پروده که حدوداً شامل 50 درصد باطله است جهت خالص سازی و جداسازی از باطله به کارخانه زغالشویی منتقل می‌شود. سپس زغال سنگ وارد روتاری بریکر شده تا عمل دانه‌بندی و ریزکردن ابعاد زغال سنگ انجام شود. پس ازعملیات مختلفی که بر روی زغال به منظور دانه‌بندی و خاکستر کردن آن انجام می‌شود، مهم ترین قسمت کارخانه زغالشویی یعنی بخش فلوتاسیون مورد استفاده قرار می‌گیرد.
هدف از بخش فلوتاسیون تولید زغال کنسانتره در ابعاد بسیار ریز (خاکستر) می‌باشد. در این بخش زغال دانه‌بندی شده و ریز با آب مخلوط می‌شود. فرایند فلوتاسیون در واقع جداسازی جامد از جامد ( جداکردن  زغال کک شو از باطله) در اثر اختلاف در دانسیته ذرات است]2.[
شش سلول در قسمت فلوتاسیون فعال است که این سلول‌ها دارای قطر4 متر و ارتفاع 8 متر هستند و ظرفیت آن‌ها 300 تن در ساعت است. جریان خوراک اولیه (مخلوط آب و زغال) از ارتفاع 2 متری بالای سلول وارد آن شده، سپس  فروتر یا همان کف ساز از ارتفاع 5/1 متری کف سلول وارد می‌شود. علت افزودن کف ساز در واقع ایجاد حباب است، که باعث می‌شود که ذرات با دانسیته کمتر که همان زغال مرغوب است، روی سطح حباب‌ها قرار گیرند و از بالای سلول  به صورت سر ریز خارج شوند و باطله نیز به علت دانسیته بیشتر در کف

 سلول باقیمانده، و خارج می‌شود.

زغال فرآوری شده به سمت فیلتر پرسی هدایت شده و آبگیری می‌شود و پساپ تولیدی راهی تیکنر می‌شود. همچنین باطله خروجی از فلوتاسیون به همراه پساب نیز وارد تیکنر می‌شود. تیکنر قسمتی از کارخانه جهت بازیابی آب است که استخری به حجم3 m5400 را شامل می‌شود. در مرحله آخر به دلیل وجود ذرات معلق در پساب، از منعقد کننده‌ها به منظور ته نشینی -تحت عنوان فرآیند انعقاد ولخته سازی- و استفاده مجدد از آب استفاده می‌شود.
2-1- معرفی فرآیند انعقاد و لخته سازی
انعقاد و لخته سازی[1] یک واحد فیزیک و شیمیایی در فرآیند پیش تصفیه[2] می‌باشد. در این فرآیند ذرات ریز معلق توسط منعقد کننده‌ها[3] به ذرات درشت تبدیل و ته نشین می‌شوند. برای این فرآیند می‌توان از مواد آلی یا معدنی و مواد با جرم ملکولی بالا مانند پلیمرها استفاده کرد. فلوکولاسیون نوعی فرایند انعقاد و لخته سازی است که از پلیمرها به منظور ته نشین کردن ذرات معلق استفاده می‌کند، که خود به سه دسته کاتیونی، آنیونی و خنثی تقسیم می‌شود. پلیمرهای کاتیونی کاربرد فراوانی در تصفیه پساب‌های حاوی ذرات معدنی دارند. بیشتر پلیمرهای مورد استفاده در فرآیند فلوکولاسیون پلیمرهای خطی می‌باشند]3-11[.
برای سوسپانسیون‌ها با غلظت و اندازه ذرات مختلف، پلیمرها با جرم ملکولی متفاوتی استفاده می‌شوند. مهم ترین عوامل مؤثر در کارایی فرایند انعقاد یون‌های موجود در محلول آبی (قدرت یونی آب)، غلظت مواد هیومیک، pH، دمای آب و نوع ماده منعقدکنند هستند. در عملیات انعقاد و لخته سازی، رشد لخته‌ها در چند مرحله‌ی متوالی رخ می دهد:
– پراکندگی پلیمر در محیط
– نفوذ پلیمر در فصل مشترک جامد – مایع
– جذب پلیمر بر روی سطح مایع برخورد ذرات حامل لخته‌ی جذب شده با ذره‌ای دیگر
– جذب لخته برروی ذره‌ی دوم برای ایجاد پل و تشکیل یک میکرو لخته
– رشد میکرو لخته‌ها از طریق برخوردهای موفق و جذب
– شکسته شدن لخته‌های ایجاد شده به وسیله ی تنش
هر مرحله با توجه به سینتیک خودش رخ می‌دهد و نتایج نهایی به سرعت نسبی مراحل مختلف وابسته است. بنابراین، برای مثال اگر فاز جذب بسیار سریع‌تر از فاز رشد باشد، لخته‌های کوچک بسیاری وجود خواهند داشت، در حالی که اگر سرعت رشد بیشتر باشد، لخته‌ها بزرگتر و تعدادشان کمتر خواهد بود]12[.
3-1- معرفی پلی‌اکریل‌آمید
استفاده از پلیمرهای آلی محلول در آب، از 40 سال گذشته در عملیات‌ پیش‌تصفیه‌ی آب‌های آشامیدنی و پساب‌های صنعتی بسیار متداول بوده‌اند. در ابتدا ایالات متحده آمریکا از این پلیمرها به منظور عملیات پیش تصفیه استفاده نموده‌است و با گذشت زمان 15 سال از اولین استفاده از پلیمرها به منظور عملیات پیش تصفیه در ایالات متحده، بیش از نیمی از واحدهای دارای فرآیندهای پیش تصفیه، از یک یا چند پلیمر برای افزایش بازدهی این فرآیند استفاده می‌کردند]13[.
پلی‌اکریل‌آمید (به اختصار PAM) متداولترین پلیمر قابل انحلال در آب است که از ملکول‌های اکریل‌آمید تشکیل شده‌است. پلی‌اکریل‌آمید خانواده‌ای از پلیمرها یا کوپلیمرهاست که می‌تواند در جرم ملکولی، نوع بار، دانسیته بار و سایر خواص متفاوت باشند. پلی‌اکریل‌آمید ماده شیمیایی مصنوعی و ارزان قیمتی است و اثرات مخرب محیط زیستی ندارد]13[. بازار تقاضای این ماده در سال 2012 به میزان 95/3 میلیارد دلار گزارش شده است و انتظار می‌رود تاسال 2019 این مقدار با رشد سالیانه 7/4 درصد به میزان 9/6 میلیارد دلار برسد. از این پلیمر در صنایع حاوی پساب معدنی به منظور ته نشینی  ذرات معلق در پساب های صنعتی بسیار استفاده می‌شود. این پلیمر در سه نوع کاتیونی، آنیونی و خنثی وجود دارد. غالب ذرات معدنی موجود در پساب در اثر اصطکاک دارای بار سطحی منفی هستند، لذا استفاده از نوع کاتیونی این پلیمر بازدهی بیشتری خواهد داشت. پلی‌اکریل‌آمید با نام تجاری فلوکولانت 911 در بازار شناخته می‌شود. ساختار این پلیمر در دو نوع خنثی و کاتیونی در شکل 1-2 و 1-3 موجود است]14[.
همانطور که از ساختار این پلیمر مشخص است دارای گروه‌های آمیدی می‌باشد که هر گروه آمید در پلیمر به همراه خود 2 اتصال قوی با ملکولهای آب در اثر انحلال خواهد داشت]15[. شکل 1-4 طیف FT-IR از پلی‌اکریل‌آمید استفاده شده در این مطالعه را نشان می‌دهد.
یکی از فاکتورهای مهم در بازدهی این پلیمر در فرآیند انعقاد و لخته سازی جرم ملکولی و به دنبال آن اندازه پلیمر است. هرچه جرم ملکولی پلیمر بیشتر باشد اندازه زنجیره‌ها بیشتر شده و با توجه به مکانیزم اشاره شده در قسمت قبل توانایی بیشتری در ته نشینی ذرات خواهد داشت. پلیمرهایی که برای این منظور استفاده می‌شوند غالباً جرم ملکولی بین 5000 تا 147000کیلو دالتون دارند]13[.
 پلی‌اکریل‌آمید در تمام محدوده pHها قابل حل در آب است و علاوه بر آب، قابلیت انحلال در سایر حلال‌های قطبی مانندگلیسرول، اتیلن گلایکول را دارد و در اثر انحلال این ماده در آب ویسکوزیته محلول  به شدت افزایش می‌یابد]15[.
سن وانگ و همکاران نشان دادند pH محلول می‌تواند بر روی توزیع اندازه ذرات پلیمری اثر گذار باشد. همچنین آنها به این نتیجه رسیدند کهpH  محیط بر روی اندازه‌ی ذرات پلی‌اکریل‌آمید با جرم ملکولی بالا اثرگذار نیست. با توجه به اینکه پلی‌اکریل‌آمید مورد استفاده جرم ملکولی بالایی در حدود 5000 کیلودالتون دارد، pH بر روی اندازه ذرات پلیمری با  این جرم ملکولی اثری ندارد. در حالی که بر روی پلی‌اکریل‌آمید با جرم ملکولی 5/1 کیلو دالتون اثر گذار است. شکل1-5 تاثیر pH محلول را در اندازه ذرات نشان می‌دهد]18.[
پلی‌اکریل‌آمید تجاری، به صورت پودر سفید رنگ وبا دانسیتهKg/m3800-880 ودانسیته بار 80% وجود دارد.
پلی‌اکریل‌آمید کاتیونی بدون قرارگرفتن در محلول به مانند پلی‌اکریل‌آمید خنثی می‌باشد. اما با قرار گرفتن در محیط محلول خاصیت کاتیونی به خود می‌گیرد. دراثر انحلال‌پذیری پلیمر در آب و نفوذ آب درون کلاف زنجیره پلیمر، زنجیره‌های پلیمری در اثر دافعه‌ی بارها از کلاف زنجیره جدا می‌شوند و بعد از جداشدن زنجیره‌های پلیمری تحت دو مکانیزم عمل انعقاد و لخته سازی را انجام می دهند.
1-پلیمر به صورت منفرد، که هر زنجیره یک ذره را پوشش می‌دهد.
2-زنجیره‌های پلیمر باعث اتصال دو یا چند ذره به هم می شوند]13[.
دو مکانیسم یاد شده در شکل 1-6 نشان داده شده است.
6 Flocculation
7 Pretreatment
8 Flocculant
1 Nanofiltraton
2 Ultrafiltration
3 Reverse osmosis

1-1- کلیات

افزایش تأثیرات منفی انرژی فسیلی بر روی محیط زیست، مانند گرم شدن جهانی و بحران در دسترس بودن انرژی، بسیاری از کشورها را بر آن داشته است که از انرژی­های جایگزین دیگری مانند انرژی خورشید، باد و خورشید-هیدروژن استفاده کنند. این انرژی­ها تجدیدپذیر و دوست­دار محیط زیست هستند، به گونه‏ای که پاسخ­گوی تقاضای روزافزون بشر برای انرژی می­باشند. انرژی باد، سریع­ترین منبع انرژی رو به رشد در جهان، یک منبع انرژی تجدیدپذیر و تمیز است. اکنون کشورهای بسیاری، به خصوص در اروپا، ایالات متحده آمریکا، چین و ملل دیگر، توجه خاصی به این منبع انرژی دارند ]1[.

بر اساس اطلاعات سازمان انرژی­های نو ایران (سانا)،استفاده از انرژی باد در طول سالیان اخیر بیشترین رشد را در مقایسه با سایر انرژی­های نو تجربه کرده است و توربین­های بادی هر روز بهینه­تر و با ظرفیت توان بیشتر به بازار عرضه می­شوند. تاریخچه انرژی بادی یک سیر تکاملی را به استفاده از قطعات سبک و ساده برای به حرکت درآوردن پره­ها بوسیله نیروی بازدارنده[1] طی کرده است. آسیاب­های بادی که در قدیم مورد استفاده قرار می­گرفتند نخستین نوع توربین­های بادی بودند که به عقیده تمامی کارشناسان نخستین بار توسط ایرانیان به کار گرفته شد ]2[.

با وجود این پیشینه ارزشمند تاریخی و علی‌رغم پتانسیل­های موجود و مناطق مستعد بادخیز کشور، توسعه صنعت باد در ایران با پیشرفت مناسبی روبرو نشده است. در حال حاضر در وزارت نیرو، نصب MW5000 نیروگاه تجدیدپذیر در قانون برنامه پنجم توسعه هدف­گذاری شده است که از این میزان MW4500 آن برای توسعه باد در نظر گرفته شده است و می‌توان گفت در پنج سال آینده قریب به MW4000 بازار برای توسعه بخش خصوصی وجود خواهد داشت. هم اکنون سایت­های بادی بینالود و منجیل، بزرگ­ترین سایت­های بادی کشور محسوب شده که تقریبا MW100 از برق مورد نیاز کشور را تامین می­کنند، این مقدار سهم ناچیزی از مقدار کل انرژی برق تولید شده در کشور را تشکیل می­دهد ]2[.

اما بر خلاف رویه موجود در داخل کشور، سایر کشورهای جهان به طور گسترده در راستای توسعه صنعت بادی خود گام برداشته­اند و میزان انرژی الکتریکی تولید شده بوسیله باد روز به روز سهم بیشتری از کل انرژی تولیدی جهان را تشکیل می­دهد. به عنوان نمونه­ای از سیاست­گذاری­های کلان در این زمینه می­توان به تصمیم اتحادیه اروپا برای تولید 20% از انرژی خود از منابع پاک تا سال 2020 اشاره کرد. شکل 1-1 ظرفیت کلی انرژی بادی تولیدی در جهان را تا سال 2011 را نشان می­دهد ]2[.

شکل 1-1- ظرفیت کلی انرژی بادی تولیدی در جهان تا سال 2011 ]2[.

جدول1-1 نیز میزان ظرفیت نیروگاه­های بادی نصب شده در کشورهای شاخص استفاده کننده از انرژی باد را نشان می­دهد ]2[.

جدول1-1- ظرفیت نیروگاه‌های بادی نصب شده در کشورهای پیشرو ]2[.

اغلب پره­های توربین، چه کوچک و چه بزرگ، قسمت­های اصلی مشابهی دارند: پره­ها، شفت­ها، چرخ­دنده­ها، ژنراتور، و یک کابل (برخی از توربین­ها ممکن است دارای جعبه دنده نباشند). کلیه این قسمت­ها با هم کار می­کنند تا انرژی باد را به الکتریسیته تبدیل نمایند. در این بین، پره یکی از مهمترین اجزای توربین­های بادی است که وظیفه آن تولید نیروی لازم برای چرخاندن محور اصلی توربین است. طراحی پره توربین­های بادی یکی از مهم­ترین و اصلی­ترین بخش­های طراحی توربین به شمار می­شود که با توجه به شرایط بسیار متغیر بهره­برداری و اعمال بارهای شدید بر آن، انتخاب جنس و طراحی سازه­ای آن از اهمیت زیادی برخوردار است. مواد مورد استفاده در ساخت پره­ها به طور قابل ملاحظه­ای بر روی کارایی و خواص آن­ها، مانند وزن پره، مکانیزم آسیب، و عمر خستگی اثرگذار است. پره­های توربین­های بادی از مواد ناهمسان­گرد ساخته می‏شوند که معمولاً از کامپوزیت­های زمینه پلیمری، در ترکیبی از یک تک پوسته و کامپوزیت ساندویچی تهیه شده‏اند. طراحی­های امروزی عمدتاً بر اساس کامپوزیت­های تقویت شده با الیاف شیشه[2] (GFRP) صورت می‏گیرد. به طور کلی مواد مورد استفاده در ساخت پره­های توربین بادی بایستی تحمل بارگذاری­های خستگی شدید را در شرایط کاری داشته باشند ]1[.

ساختار کامپوزیتی به عنوان یک نوع خاص از کامپوزیت­های لایه­ای  تلقی می­شود و مقبولیت گسترده­ای به عنوان یک ساختار عالی برای دست­یابی به اجزایی با وزن کم و ساختارهایی با سفتی خمشی[3] بسیار بالا، استحکام زیاد، و مقاومت کمانشی بسیار زیاد به دست آورده است. این مواد توسط روش قالب­گیری انتقال رزین[4] (RTM)، RTM به کمک خلاء[5]، لایه­گذاری دستی و تزریق رزین به کمک خلاء[6] (VIP) ساخته می‏شوند. تفاوت روش VIP با روش RTM در آن است که در این روش تنها یک سمت از قالب جامد است در صورتی که در روش RTM هر دو سمت جامد هستند. علاوه بر آن، از یک خلأ اعمالی به منظور نیرو محرکه برای انتقال رزین به تقویت­کننده استفاده می­شود ]3[.

در تولید پره‌های توربین بادی کوچک و متوسط معمولاً از روش لایه‌گذاری دستی و در پره بزرگ و حتی متوسط با توجه به اهمیت وزن و استحکام سازه از روش تزریق رزین به کمک خلأ (VIP) استفاده می‌شود. یکی از موضوعاتی که باید در طراحی محصولات مهندسی مورد استفاده قرار گیرد آن است که عمر محصول تولیدی چقدر خواهد بود. عمر در این محصولات به صورت مدت زمانی تعریف می­شود که محصول قادر است تحت بارهای سرویس عمل­کرد مورد انتظار را داشته باشد. عمر یک قطعه می­تواند به کوتاهی یک بار استفاده تعیین شود، از سوی دیگر در برخی محصولات باید قابلیت تحمل میلیون­ها سیکل در نظر گرفته شود که توربین­های بادی نیز از این دسته­اند. محصولاتی با چنین عمرهای بالایی مستعد برای شکست خستگی هستند.

گسترش ابزارهای مورد نیاز جهت تعیین عمر خستگی مواد ساخته شده از کامپوزیت با کندی روبروست، دلیل این امر را باید در ماهیت لایه­ای و غیریکنواخت این مواد جست و جو کرد، به طور مثال اگر در فلزات تنها عامل خرابی را طول ترک تشکیل می­دهد، مواد کامپوزیتی حالت‌های مختلف شکست را از خود بروز می­دهند که از آن جمله می­توان به ترک خوردن زمینه[7]، جدایش الیاف از زمینه[8]، کمانش الیاف، جدایش لایه­ها[9]، شکست تک­لایه و شکست الیاف اشاره کرد. معمولاً در یک شکست ناشی از خستگی در مواد کامپوزیتی ترکیبی از مکانیزم­های فوق فعال است و این مسأله به خودی خود تحلیل­های خستگی را با چالش­های فراوانی روبرو می­کند. حال اولین قدم در تحلیل­های خستگی تعیین منحنی S-N به صورت آزمایشگاهی و در قدم بعد شناسایی مکانیزم­های مختلف واماندگی خستگی می­باشد. با مشخص شدن این داده‌ها، مهندسین می‌توانند به تخمین‏های اولیه خستگی جهت ساخت محصول برای صنعت و خریداران کمک نمایند.