Tuesday, January 15, 2013

KRISTALIZIMI (Crystallization)

PRINCIPLES OF CRYSTALLIZATION

Crystals A crystal may be defined as a solid composed of atoms arranged in an orderly, repetitive array. The interatomic distances in a crystal of any definite material are constant and are characteristic of that material. Because the pattern or arrangement of the atoms is repeated in all directions, there are definite restrictions on the kinds of symmetry that crystals can possess. There are five main types of crystals, and these types have been arranged into seven crystallographic systems based on the crystal interfacial angles and the relative length of its axes. The treatment of the description and arrangement of the atomic structure of crystals is the science of crystallography. The material in this discussion will be limited to a treatment of the growth and production of crystals as a unit operation. Solubility and Phase Diagrams Equilibrium relations for crystallization systems are expressed in the form of solubility data which are plotted as phase diagrams or solubility curves. Solubility data are ordinarily given as parts by weight of anhydrous material per 100 parts
by weight of total solvent. In some cases these data are reported as parts by weight of anhydrous material per 100 parts of solution. If water of crystallization is present in the crystals, this is indicated as a separate phase. The concentration is normally plotted as a function of temperature and has no general shape or slope. It can also be reported as a function of pressure, but for most materials the change in solubility with change in pressure is very small. If there are two components in solution, it is common to plot the concentration of these two components on the X and Y axes and represent the solubility by isotherms. When three or more components are present, there are various techniques for depicting the solubility and phase relations in both threedimension and two-dimension models. For a description of these techniques, refer to Campbell and Smith (loc. cit.). Shown in Fig. 18-56 is a phase diagram for magnesium sulfate in water. The line p–a represents the freezing points of ice (water) from solutions of magne-


GENERAL REFERENCES:
AIChE Testing Procedures: Crystallizers, American Institute of Chemical Engineers, New York, 1970; Evaporators, 1961. Bennett, Chem. Eng. Prog., 58(9), 76 (1962). Buckley, Crystal Growth,Wiley, New York, 1951. Campbell and Smith, Phase Rule, Dover, New York, 1951. De Jong and Jancic (eds.), Industrial Crystallization, North-Holland Publishing Company, Amsterdam, 1979. “Crystallization from Solution: Factors Influencing Size Distribution,” Chem. Eng. Prog. Symp. Ser., 67(110), (1971). Mullin (ed.), Industrial Crystallization, Plenum, New York, 1976. Newman and Bennett, Chem. Eng. Prog., 55(3), 65 (1959). Palermo and Larson (eds.), “Crystallization from Solutions and Melts,” Chem. Eng. Prog. Symp. Ser., 65(95), (1969). Randolph (ed.), “Design, Control and Analysis of Crystallization Processes,” Am. Inst. Chem. Eng. Symp. Ser., 76(193), (1980). Randolph and Larson, Theory of Particulate Processes, Academic, New York, 2d ed., 1988. Rousseau and Larson (eds.), “Analysis and Design of Crystallization Processes,” Am. Inst. Chem. Eng. Symp. Ser., 72(153), (1976). Seidell, Solubilities of Inorganic and Metal Organic Compounds, American Chemical Society, Washington, 1965. Myerson (ed.), Handbook of Industrial Crystallization, Butterworth, 1993. Crystallization is important as an industrial process because of the number of materials that are and can be marketed in the form of crystals. Its wide use is probably due to the highly purified and attractive form of a chemical solid which can be obtained from relatively impure solutions in a single processing step. In terms of energy requirements, crystallization requires much less energy for separation than do distillation and other commonly used methods of purification. In addition, it can be performed at relatively low temperatures and on a scale which varies from a few grams up to thousands of tons per day. Crystallization may be carried out from a vapor, from a melt, or from a solution. Most of the industrial applications of the operation involve crystallization from solutions. Nevertheless, crystal solidification of metals is basically a crystallization process, and much theory has been developed in relation to metal crystallization. This topic is so specialized, however, that it is outside the scope of this subsection, which is limited to crystallization from solution.

Monday, January 14, 2013

NANOMATERIALET (Nanomaterials)


Historiku

Historia e nanoteknologjisë gjurmon zhvillimin e koncepteve dhe punën eksperimentale që bëjnë pjesë në kategorinë e gjerë të nanoteknologjisë. Edhe pse nanoteknologjia është një zhvillim relativisht i kohëve të fundit në kërkimin shkencor, zhvillimi i koncepteve të saj qendrore ka ndodhur gjatë një periudhe më të gjatë kohore. Shfaqja e nanoteknologjisë në vitin 1980 u shkaktua nga konvergjenca e përparimeve eksperimentale si shpikja e mikroskopit me skanim tunneling në vitin 1981 dhe zbulimi i fullereneve në vitin 1985. Për sqarimin dhe popullarizimin e një kuadri konceptual për qëllimet e fillimit nanoteknologji me 1986 u botua libri Makinat e Krijimit. Fusha ishte subjekt për të rritur ndërgjegjësimin e publikut dhe polemika në fillim të viteve 2000, me debate të njohura rreth dy implikimeve të tij të mundshme, si dhe mundësinë e kërkesave të parashikuara nga mbrojtësit e nanoteknologjisë molekulare, dhe me qeveritë të lëvizin për të nxitur kërkime në nanoteknologji. Në fillim të viteve 2000 filloi edhe tregtimi i aplikacioneve në nanoteknologji, edhe pse këto ishin të kufizuara për aplikacione të mëdha të nanomaterialeve së aplikimeve transformuese parashikuara me këtë fushë.
Fizikanti amerikan Richard Feynman tha, "Ka mjaft hapësirë ​​në fund", në një takim të Shoqërisë Amerikane Fizike në Kaltek në Dhjetor 29, 1959, e cila është mbajtur shpesh për të kanë dhënë frymëzim për fushën e nanoteknologjisë. Feynman e kishte përshkruar një proces me të cilin aftësia për të manipuluar atomet dhe molekulat individuale mund të zhvillohet, duke përdorur një sërë mjetesh të sakta. Në vazhdën e kësaj, ai vuri në dukje ndryshimin e fenomeneve të ndryshme fizike: gravitetit do të bëhej më pak i rëndësishëm, tensioni sipërfaqësor dhe Van der Waals do të bëheshin më te rëndësishëm. Richard Feynman dha një ide në 1959 e cila shumë vite më vonë frymëzoi bazat konceptuale të nanoteknologjisë. Pas vdekjes së Feynman, studiuesitfilluan të studiojnë zhvillimin historik të nanoteknologjisë dhe kanë arritur në përfundimin se roli i tij aktual përshpejtoi hulumtimin e nanoteknologjisë dhe ishte i kufizuar, bazuar në kujtimet nga shumë njerëz që janë aktive në fushën e sapolindur në vitet 1980 dhe 1990. Chris Toumey, një antropologe kulturore në Universitetin e Karolinës së Jugut, konstatoi se versionet e botuar të Feynman kishin një ndikim të papërfillshëm në njëzet vjet pasi ajo u botua së pari, siç matet nga citate në literaturën shkencore, dhe jo ndikim shumë më tepër në dekadë pas Mikroskopi skanimit tunel u shpik në vitin 1981. Më pas, interesi në shumë vende është rritur në masë të madhe në fillim të viteve 1990. Kjo është ndoshta për shkak se termi "nanoteknologji" fitoi vëmendje serioze vetëm pak para atë kohë, pas përdorimit të saj nga K. Eric Drexler në vitin 1986 librin e tij, Makinat e krijimit: Era Vjen nga Nanoteknologjia, që mori konceptin Feynman e një miliard fabrika të vogla dhe shtoi idenë se ata mund të bëjnë më shumë kopje të vetvetes nëpërmjet kontrollit të kompjuterit në vend të kontrollit nga ana e një operatori të njeriut dhe në një artikull të mbuluar titullin "Nanoteknologjia", botuar më vonë atë vit në një masë të qarkullimit shkencë- Revista orientuar, OMNI. 

Nanomaterialet

Nanomaterialeve janë substanca kimike ose materiale që janë prodhuar dhe përdorur në një shkallë shumë të vogël (poshtë në 10.000 herë më e vogël se diametri i një fije floku të njeriut). Nanomaterialeve janë zhvilluar të shfaqin karakteristikat të tilla si forca, reaktivitet kimike ose përçueshmëria në krahasim me të njëjtit material pa karakteristika nanoscale. Qindra e produkte që përmbajnë nanomateriale janë tashmë në përdorim. Shembuj janë bateritë, veshjet, anti-bakteriale etj. Nano risi do të shihen në shumë sektorë, duke përfshirë shëndetin publik, punësim dhe sigurin në punë dhe të shëndetit, të shoqërisë, të informacionit, industrisë, ë mjedis, në energji, transporti etj. Nanomaterialet kanë potencial për të përmirësuar cilësinë e jetës dhe për të kontribuar në konkurrencën industriale në Evropë. Megjithatë, materialet e reja mund të paraqesin rreziqe për mjedisin dhe shëndetin. Këto rreziqe, dhe deri në çfarë mase ata mund të trajtohet nga masat ekzistuese të vlerësimit të rrezikut në BE, kanë qenë objekt i mendimeve të ndryshme të Komitetit Shkencor dalë nga rreziqet e identifikuara së fundmi. Konkluzioni i përgjithshëm deri më tani është se, edhe pse nanomaterialet nuk janë në vetvete të rrezikshme, ka ende paqartësi shkencore në lidhje me sigurinë e nanomaterialeve në shumë aspekte dhe për këtë arsye vlerësimi i sigurisë dhe substancave duhet të bëhet mbi bazën rast-për-rast.
Të dhëna se si rregullorja nanomaterialeve zbatohet në përgjithësi në BE mund të gjenden në Komunikatën e Komisionit mbi aspektet rregullatore të nanomaterialeve dhe në Dokumentin e Shtabit të Komisionit të Punës.

Përkufizimi i një nanomateriali

Më 18 tetor 2011 Komisioni miratoi Rekomandimin mbi përkufizimin e një nanomateriali. Sipas këtij Rekomandimi një "Nanomaterial" nënkupton: Një material natyror i prodhuar në mënyrë të rastësishme që përmbajnë grimca, në gjendje të palidhur ose si një total apo si një aglomerat dhe ku, 50% ose më shumë prej grimcave është në varg madhësi 1 nm - 100 nm. Në raste të veçanta ku shqetësimi për garancinë e mjedisit dhe shëndetit është parësor, shpërndarja prag 50% mund të zëvendësohet nga një prag midis 1 dhe 50%. Me përjashtim nga fullerenet, të gjitha materialet e mësipërme, grafenet dhe nanotubat e karbonit me një dimension të jashtëm nën 1 nm duhet të konsiderohen si nanomateriale. Përkufizimi do të përdoret kryesisht për të identifikuar materialet me anë të dispozitave të veçanta që mund të zbatohen. Këto dispozita të veçanta nuk janë pjesë e përkufizimit, por e legjislacionit specifik në të cilin do të përdoret. Nanomaterialet nuk janë qenësisht të rrezikshme në vetvete, por nuk mund të jetë një nevojë për të marrë parasysh konsideratat e veçanta në vlerësimin e rrezikut. Prandaj një qëllim të përkufizimit është që të sigurojë kritere të qarta dhe të sakta për të identifikuar materiale për të cilat zbatohen konsiderata të tilla. Ajo është vetëm rezultatet e vlerësimit të rrezikut që do të përcaktojë nëse nanomaterialet janë të rrezikshme dhe nëse është apo jo veprim i mëtejshëm është i justifikuar. Sot janë disa pjesë të legjislacionit të BE, si dhe udhëzimi për zbatimin teknik në mbështetje të legjislacionit, me referenca specifike për nanomaterialet. Për të siguruar konformitetin në fusha legjislative, ku shpesh të njëjtat materiale janë përdorur në kontekste të ndryshme, qëllimi i Rekomandimit është që të mundësojë një referencë koherente ndër-prerje. Prandaj një tjetër qëllimi themelor është që të sigurojë që një material i cili është një nanomaterial në një sektor gjithashtu do të trajtohet si i tillë kur ai është përdorur në një tjetër sektor. Informacione të hollësishme dhe teknike në lidhje me përkufizimin e një nanomateriali është në dispozicion në seksionin "pyetje dhe përgjigje." Nanomaterialet mbulohen me përkufizimin e një "substancë" të arrirë, edhe pse nuk ka asnjë referencë eksplicite për nanomaterialet. 

Vetitë mekanike

Që nga 2009, grafenet janë një nga materialet më të fortë të testuar ndonjëherë. Matjet kanë treguar se grafenet kanë një forcë thyerje 200 herë më të madhe sesa çeliku, me një modul elasticiteti prej 1 TPA ​(​simbol 150.000.000 PSI). Grafenet kanë qenë kohët e fundit të zhvilluara nga një departament kërkimor në Universitetin e Teknologjisë së Sidneit nga Guoxiu Wang, që mund të jenë të përpunuara, riorganizohen dhe të reformohen nga gjendja origjinale e saj materiale të papërpunuara. Hulumtuesit kanë bluar me sukses grafit të marrë nga pastrimi dhe filtrimi me kimikate për të riformuar atë në nano-strukturuara, konfigurime të cilat janë të përpunuara më pas në fletë të holla si letër, sipas një deklarate të universitetit. Lead studiues Ali Reza Ranjbartoreh tha: Jo vetëm që është e lehtë, e fortë, e vështirë dhe më elastike sesa çeliku, por është gjithashtu një produkt i riciklueshëm dhe i qëndrueshëm pra është eko-miqësor dhe me kosto efektive në përdorimin e tij. Gjithashtu tha se rezultatet do të lejojnë zhvillimin e makinave të lehta dhe më të forta dhe avionët që përdorin më pak karburant e që gjenerojë më pak ndotje, janë më të lirë për të kandiduar dhe ekologjikisht të qëndrueshëm. Ai tha se kompanitë e mëdha të hapësirës ajrore kanë filluar tashmë për të zëvendësuar me metale të fibrave të karbonit, karbon dhe me bazë material. Fletët Grafene të mbajtura së bashku nga forcat e van der Waals, u shpërndan mbi SiO2 dhe dëmtimin e dhëmbëve. Presioni i saj konstant ka qenë në rangun 1-5 N/m dhe moduli ri ishte 0.5 TPA, e cila ndryshon nga pjesa më e madhe grafit. Këto vlera të larta i bëjnë grafenet shumë të fortë dhe të ngurtë. Këto detaje esenciale mund të çojnë në përdorimin e graphene për NEMS aplikime të tilla si sensorë presioni dhe rezonatorë. Të gjitha materialet e grafeneve janë subjekt i luhatjeve termike dhe kuantike në zhvendosjen relative. Edhe pse amplituda e këtyre luhatjeve kufizohet në strukturat 3D (edhe në kufirin e madhësisë së pafund), Mermin-Wagner teorema tregon se amplituda e afat-gjatësi vale luhatje do të rritet në mënyrë logaritmike me shkallën e një strukture 2D, dhe do të ishte i pakufizuar në strukturat e madhësisë së pafund. Deformimi lokal dhe tendosja elastike janë prekur papërfillshëm nga kjo divergjence me rreze të gjatë në zhvendosjen relative. Besohet se një strukturë mjaft e madhe 2D, në mungesë të tensionit të aplikuar anësor, do të formojë një strukturë të luhatshme 3D. Si pasojë e këtyre deformimeve dinamike, është e diskutueshme nëse grafenet janë me të vërtetë një strukturë 2D.
Vetitë mekanike janë të rëndësishme në materialeve ndërtimore dhe ndërtimin si dhe pëlhura tekstile. Ato përfshijnë shumë prona që përdoren për të përshkruar fuqinë e materialeve të tilla si: fleksibiliteti, plasticiteti, rezistenca në tërheqje, forca kompressive, forca rrjedhëse, rezistenca në  thyerje dhe duktiliteti dhe fortësisë së gjurmës. Mekanika e thyerjes është një fushë që merret me studimin e formimit dhe shumimin e mëvonshëm të mikrocarjeve në materiale. Ai përdor metodat e mekanikës analitike të ngurta për të llogaritur forcën lëvizëse termodinamike në një çarje dhe metodat e mekanikës eksperimentale të ngurta të karakterizojë rezistencën e materialit për thyerje dhe dështimin katastrofik. Në shkencën moderne materiale, mekanikë thyerje është një mjet i rëndësishëm në përmirësimin e performancës mekanike të materialeve dhe komponenteve. Kjo vlen në veçanti për teoritë e elasticitetit dhe plasticitet, për defektet mikroskopike kristalografike të cilët gjenden në materiale të vërtetë në mënyrë që të parashikojnë dështimin mekanik makroskopike të organeve. Fraktografia është përdorur gjerësisht me mekanikën e thyerjes e për të kuptuar shkaqet e dështimeve dhe gjithashtu të verifikojë parashikimet teorike të dështimit.
Kështu, e çara dhe defekte të tjera mikrostrukturore mund të ulin forcën e një strukture përtej asaj që mund të parashikohet nga teoria e objekteve të kristaltë, një pronë të ndryshme nga materiali-lart dhe përtej konvencionale forca është e nevojshme për të përshkruar rezistencën e thyerjes në inxhinierinë e materialeve. Kjo është arsyeja për nevojën e mekanikës së thyerjes: vlerësimi i fuqisë së strukturave të meta. Në këtë kontekst, rezistenca është një detaj i cili përshkruan aftësinë e një materiali që përmban një çarje për t'i rezistuar frakturës, dhe është një nga vetitë më të rëndësishme të çdo materiali për pothuajse të gjitha aplikacionet e dizajnit. Rezistenca ndaj frakturës është një mënyrë sasiore për të shprehur rezistencën e një materiali për frakturë kur ka një çarje të pranishme. Nëse një material ka vlerë të madhe të rezistencës së thyerjes ai ndoshta do të pësojë thyerje të ngadaltë. Fraktura e brishtë, është shumë karakteristike e materialeve me vlerë rezistencë të ulët thyerje. Mekanika, e cila çon në konceptin e rezistencës ndaj thyerjes, ishte bazuar kryesisht në punën e AA Griffith i cili, ndër të tjera, ka studiuar sjelljen e çarjeve në materialet e brishta. Materialet qeramike janë zakonisht materiale jonik ose kovalente lidhura, dhe mund të jetë kristaline ose amorf. Një material i mbajtur së bashku me llojin e obligacionit do të priren për thyerje para se të ndodh ndonjë deformim plastik, gjë që rezulton në rezistencë të dobët në këto materiale. Përveç kësaj, për shkak se këto materiale priren të jenë poroz. Poret dhe përqëndruesi, ulin rezistencën më tej, dhe zvogëlojnë forcën elastike. Këto kombinohen për të dhënë dështime katastrofale. Këto materiale kanë të bëjnë me deformim plastik. Megjithatë, për shkak të strukturës së ngurtë të materialeve të kristaltë, ka shumë pak sistemeve në dispozicion dhe kështu ata shtrembërohen shumë ngadalë. Rrjedhja e trashë është burim dominant i deformimit plastik, dhe është gjithashtu shumë i ngadalshëm. Ajo është lënë pas dore këtë arsye në shumë aplikacione të materialeve qeramike. Për të kapërcyer sjelljen e brishtë, zhvillimi material qeramik ka prezantuar klasën e materialeve qeramike të përbërë, në të cilën fibrat qeramike janë të ngulitura dhe me veshje të veçanta janë formuar ura fibrash nëpër çdo plas. Ky mekanizëm rrit ndjeshëm rezistencë thyerje të qeramikës. Frenat me disk qeramik janë prodhuar me një proces të veçantë.

Tensioni sipërfaqësor

Tensioni sipërfaqësor, ka efekt në vetitë mekanike të nanomaterialeve studiuar nga mikroskopi atomik force.  Efekti i madhësisë reduktuar në pronat elastike në argjend dhe nanotelat të çonë dhe në nanotubat polipirrolit me një diametër të jashtëm që variojnë midis 30 dhe 250 Nm është paraqitur dhe diskutuar.  forca atomike e mikroskopit rezonantkontakt (AFM) është përdorur për të matur modulin elastik. Moduli i nanomaterialeve me diametër të vogël është dukshëm më i lartë se ai i atyre të mëdha. Kjo e fundit është e krahasueshme me modulin makroskopik të materialeve. Rritja e dukshme e modulit elastik për diametra të vegjël i atribuohet efektet të tensionit sipërfaqësor.Tensioni sipërfaqësor i materialit mund të përcaktohet eksperimentalisht nga këto matje AFM. Materialet me përmasa të reduktuara dhe dimensione të tilla si filma të hollë, nanotelat, nanotubat, ose grupimet metalike. Nanomaterialet paraqesin sfida të ndryshme për shkak të përmasave të vogla të tilla si manipulim të tyre apo matja e detajeve të tyre fizike. Zhvillimet e skanimit! mikroskopët SPM lejuan daljet e reja, mjet mjaft i fuqishëm për karakterizimin e materialit në shkallë mikro dhe nano. Sidomos, mikroskopi atomike force  AFM është përdorur gjerësisht për të studiuar materiale si dhe detajet e nanostrukturave mekanike. Sjellja mekanike e materialeve në shkallë nano është shpesh e ndryshme nga ajo në shkallë makroskopike. Edhe pse mekanika vazhdon vlen kur madhësitë janë mbi 10 nm, efektet sipërfaqe mund të kontrollojnë detajet e deformimit. Për strukturat me madhësi mikrometër, detajet mekanike janë të kontrolluara nga energjia e tendosjes elastike. Në shkallët me gjatësi nanometer, efektet sipërfaqësore bëhen mbizotëruese dhe mund të modifikojnë detajet makroskopike.
Cammarata dallon qartë tensionin sipërfaqësor dhe konceptet e energjisë sipërfaqësore, të cilat janë keqkuptuar shpesh, dhe përshkruan efektin e tensionit sipërfaqësor në vetitë mekanike të filmave të hollë. Nga rezultatet eksperimentale marrë nga nanomaterialet organike dhe inorganike, analizojmë efektet dhe madhësitë mbi vetitë mekanike. Elektrostatika tingëlluese me kontakt AFM është përdorur për të përcaktuar modulet e nanotubave dhe nanotelave. Kjo metodë lejon ngacmim të vibrimit pa ndonjë modifikim të tij dhe nuk paraqet kufizime në përgjimin e regjimit, apo uljen e forcës. Një fushë sinusoidale e jashtme elektrike zbatohet ndërmjet mbajtësit të mostrës dhe kokës së mikroskopit shkakton dridhje.Nga frekuenca të ndryshme të fushës elektrike, spektri rezonantiv mund të karakterizohet plotësisht, ndërsa kontaktet të tipit sipërfaqja mostra, jo. Kur maja është në kontakt me mostrën, frekuencat rezonantive kalojnë në të larta. Disa studime kanë treguar se rezonanca e frekuencave varet nga kontakti me trupin e ngurtë.

Temperatura

Temperatura të ndryshme në dispozicion ~ 210 dhe 20 ° C!. Në të vërtetë, u treguan më parë se përçueshmëria elektrike e nanotubave sintetizohet në rritjen e temperaturës më të ulët në krahasim me atë të atyre që sintetizohen në temperaturë dhome. Kjo rritje u atribuohet në një shtrirje më të mirë dhe një përsosmëri të mirë strukturore të zinxhirëve polimer. Fakti që ne e bëmë nuk respektojnë asnjë efektin e temperaturës sintezës për modulin elastik mund të vendosë këtë shpjegim për detajet e këtij të fundit. Për më tepër, imazhet AFM tregojnë se diametrat janë shumë konstante përgjatë shufrave dhe se sipërfaqja e tyre është e lëmuar. Prandaj madhësia e defekteve pritet të jetë e vogël në krahasim me diametrin e tubit. Së fundi, transmetimi mikroskopi elektronik nuk zbulon ndonjë modifikim strukturor midis nanotubave të vegjël dhe nanotelave. Si deformim i rreze shkaktohet një rritje në zonën së saj, ku efektet e tensionit sipërfaqësor mund të llogariten nga rezultatet e vëzhguara. Prandaj, një llogaritje e hollësishme e nanotubave  nxjerr ne pah modulin elastik dhe sipërfaqësor. Devijimi i madhësisë së nanostrukturave ishte gjithmonë i vogël në krahasim me diametrin saj, teoria e devijimeve të vogla të trarëve është aplikuar për të vlerësuar kontributin e efekteve sipërfaqësore në nanostrukturat e ngurta.
Për të marrë nanomaterialeve me diametra të jashtëm të ndryshëm, me membranë të trashë 20 mm dhe me madhësi pore duke filluar midis 30 dhe 250 nm janë përdorur. Për diametra të tilla, modele mekanikë pritet të mbeten të vlefshme. Pas sintezës, membrana u shpërbë me anë të zhytjes në një përzierje diklormetan me një sulfat dhe tretësira u vendos në një banjë për rreth 1 orë për ti ndarë. Tretësira u filtrua përmes poli-etilenit tereftalat, membranat me diametra pore variojnë midis 0.8 dhe 3mm. Në mënyrë për të hequr çdo papastërti nga sipërfaqja nanomaterial mostrat ishin shpëlarë tërësisht me dichloromethane. Për të minimizuar vazhdimësinë e deformimeve në eksperiment, raporti mes gjatësisë L, dhe diametrit të saj të jashtëm D duhet të jetë më e lartë se 16. Për të arritur këtë, çdo nanotub i sintetizuar në një template membrane me një diametër pore të veçantë u shpërnda në një membranë PET që korrespondon me një diametër pore të kënaqshme.


Ts/°C
O2 Pressure in mTorr
FËHM
Intensity
(002)
(004)
(002)
(004)
(002)
(004)
  100  
0
-
-
-
-
-
-
100
50
34.20
-
0.32
-
423
-
100
100
34.32
-
0.16
-
398
-
300
0
33.82
-
0.28
-
608
-
300
50
34.46
72.66
0.28
1.3
8700
81
400
0
34.03
71.40
0.47
-
4700
40
400
50
34.01
71.36
0.216
1.3
15000
222
600
0
34.25
72.13
0.24
1.3
22880
410
600
50
34.46
72.63
0.24
1.3
6500
100

Ts/°C
Oxygen pressure, in mTorr
UV peak
Green-yelloë
Orange band
Intensity Counts
  100  
0
385
501
-
17/4
100
50
384
-
-
19
100
100
383
-
586
29/23
300
50
380
-
604
171/29
400
0
378
-
651
8/4
400
50
-
-
540/738
8/15
600
0
382
-
684
13/81
600
50
378
504
630
571/54/146

Sunday, January 13, 2013

EKOLOGJIA INDUSTRIALE (Industrial ecology)


19.1 HISTORIKU
Në fillim të Kapitullit 11,  përmendëm se nga se është e përbërë  antrosfera, si konsiston në ndërtimin e gjërave humane, në përdorim dhe në përbërjen e mjedisit. Antrosfera përbën një nga pesë pjesët  e  mjedisit, së bashku me gjeosferën, hidrosferën, atmosferën dhe biosferën.  Cdo përpjekje inteligjente për të rritur cilësinë e mjedisit, duhet të marrë në konsideratë antrosferën së bashku me këto katër sferat e tjera. Ky kapitull i kushtohet kryesisht  antrosferës. Duke vepruar kështu, në të theksohet kontributi i shkencës në zhvillimin e ekologjisë industriale,  e cila është e përcaktuar duke e shpjeguar si më poshtë.
Ekologjia industriale është një përqasje e bazuar në sistemet inxhinierike dhe parimet ekologjike që konsistojnë në aspektet e prodhimit, konsumit, përdorimin dhe përfundimin (cmontimin) e produkteve dhe shërbimeve, në një mënyrë që minimizon ndikimin mjedisor, ndërkohë që optimizon përdorimin e burimeve dhe kapitalit energjitik. Praktika e ekologjisë industriale paraqet një mjedis të pranueshëm mendërisht, mjete të qëndrueshme, sigurinë e mallrave dhe shërbimeve. Kjo është e lidhur ngushtë me mjedisin kimik dhe të dyja këto shkenca janë të lidhura në mënyrë sinergjike me njëra-tjetrën. Ekologjia industriale punon në kuadër të një sistemi ekosistemesh industriale, në të cilat imitohen ekosistemet natyrore.
Ekosistemet natyrore drejtohen zakonisht nga energjia diellore dhe fotosinteza. Ajo përbëhet nga një grumbullim organizmash të cilat ndërveprojnë reciprokisht në mjedisin e tyre, ku materiali ndryshon kryesisht në mënyrë ciklike. Një sistem ideal i ekologjisë industriale ndjek rrjedhjen e energjisë dhe materialeve përmes disa niveleve, duke përdorur mbetjet nga një pjesë e sistemit si lëndë e parë për sistemin tjetër, duke maksimizuar përdorimin me efikasitet të energjisë. Produktet e përdorura konsiderohen si një sistem industrial i lënë në pikën ku një produkt apo shërbim është i shitur tek konsumatori, ndërkohë që ekologjisë industriale i përkasin materiale të tilla si pjesë e një sistemi të madh, i cili duhet konsideruar i tillë deri në një cikël të plotë ku prodhimi, përdorimi dhe asgjesimi është përfunduar. Nga kjo mund të konkludohet se ekologjia industriale është mbi të gjitha një ciklim i materialeve. Kjo qasje është e përmbledhur në një deklaratë e cila i atribuohet Kumar Patel i Universitetit të Kalifornisë në Los Angelos, “Qëllimi është djepi i rimishërimit, pasi nëse dikush është duke praktikuar ekologjinë industriale në mënyrë të saktë, nuk ka vdekje.” Që praktika e ekologjise industriale të jetë efikase duhet të jetë e mundur që riciklimi i materialit të bëhet në nivelin më të lartë të pastërtisë dhe fazës së zhvillimit të produktit.
Baza e ekologjisë industriale është dhënë nga fenomeni i metabolizmit industrial, e cila i referohet mënyrave në të cilat një sistem industrial i trajton materialet dhe energjinë në nxjerrjen e materialeve të nevojshme nga burime të tilla si minerale, duke përdorur energji në mbledhien e materialeve të dëshiruara, si dhe materiale të cmontimit dhe komponent të tjerë.  Në këtë aspekt një ekosistem industrial vepron në mënyrë analoge me biologjinë organike, e cila përdor biomolekulat për të kryer  anabolizmin (sintezën) dhe katabolizmin (degradimin).  Ashtu sic ndodh në sistemet biologjike, edhe ndërmarrjet industriale mundë të jenë mbledhur në ekosisteme industriale. Sisteme të tilla të përbëra nga një numër i madh dhe i larmishëm i ndërmarrjeve industriale, ku secili shfrytëzon produktet dhe mbeturinat e mundshme nga antarët e tjerë të sistemit. Sistemet e tilla janë mbledhur nëpërmjet seleksionimit natyror në një masë të madhe ose të vogël. Zgjedhje të tilla ka në të gjithë botën. Megjithatë njohja e egzistencës dhe funksionimit pa probleme të ekosistemeve industriale mund të siguroj baza për ligjet dhe rregullatorët që japin shtysë për krijimin dhe funksionimin e sistemeve të tilla. Termi zhvillim i qëndrueshëm në rastin konkret është përdorur për të përshkruar zhvillimin industrial, që mund të jetë i qëndrueshëm pa dëmtimin e mjedisit dhe në të mirë të të gjithë njerëzve. Në mënyrë që njerzit të mundë të jetojnë në një standart të qëndrueshëm jetese termi “zhvillim i qëndrueshëm” duhet të zhvillohet në kontekstin ku përdorimi i burimeve jo të rinovueshme është minimizuar aq sa është e mundur dhe aftësia për të prodhuar burime të rinovueshme. Kjo gjë do të kërkojë ndryshime të rëndësishme të sjelljes, vecanërisht në kufizimin e rritjes së popullsisë dhe frenimin e oreksit njerëzor për rritjen e konsumit ndaj mallrave dhe energjive.

19.2-EKOSISTEMET INDUSTRIALE.
Në një grup firmash ekologjija dhe praktika industriale përmes një sistemi të metabolizmit industrial është efikas në përdorimin e materialeve dhe burimieve duke përbërë ekosistemin industrial funksional. Një sistem i tillë mund të përkufizohet si një grup rajonal i firmave industriale dhe subjekte të tjera të lidhura së bashku, në një mënyrë që u mundësojnë atyre të shfrytëzojnë derivate të tjera, materiale dhe energji ndërmjet ndërmarrjeve të ndryshme në një mënyrë reciproke. Figura 19.1 tregon atributet kryesore të një ekosistemi funksional industrial, i cili në kuptimin më të thjeshtë tregon proceset e materialeve, të mundësuara nga një burim relativisht i bollshëm energjie. Materialet hyjnë në sistem nga një burim i materialeve të papërpunuara dhe janë vënë në një formë LLC të përdorshme nga një prodhues kryesor i materialeve. Nga atje materialet shkojnë në mallrat e prodhimit për konsumatorët. Lidhur me sektorët e ndryshëm të operacionit janë procesorët e mbeturinave që mund të marrin efektet anësore të materialeve, përmirësimin e tyre, dhe kthimin përsëri në sistem.
Që një sistem funksional transporti të jetë efikas, është e nevojshme që të ketë një sistem të mirë pune dhe duhet të egzistojë një komunikim i mirë ndërmjet sektorëve të ndryshëm. Një material i rëndësishëm në sistem është ujë, dhe ai shpesh është i kufizuar ndaj popullatës dhe  shumë rajone të botës janë të thata. Figura 19,1 paraqet komponentët kryesor të nevojshëm për një sistem industrial. Këto komponentë ekzistojnë simbiotikisht, duke shfrytëzuar materialet e mbeturinave si një magazinë ushqimi për një tjetër, ato përbëjnë një ekosistem funksional industrial. Kur një  ekosistem industrial është i suksesshëm ofron disa përfitime. Një sistem i tillë pakëson ndotjen. Kjo rezulton në efikasitetin e energjisë së lartë në krahasim me sistemet e firmave që nuk janë të lidhura duke ulur konsumin e materialeve të virgjëra dhe duke maksimizuar përdorimin e materialeve të ricikluara. Zvogëlimi i sasisë së mbeturinave është një tjetër avantazh i një sistemi funksional të ekologjisë industriale. Së fundi, një masë e rëndësishme e suksesit të një sistemi të ekologjisë industriale është se ka rritur vlerën e tregut të produkteve të materialit dhe të konsumit të energjisë.
Një ekosistem industrial mund të jetë krijuar duke përdorur teori themelore komplementare, ku brenda një industrie, theksi mund të vendoset mbi qëndrueshmërinë e produktit dhe papërgjegjshmërisë për riparim dhe riciklim, të cilat janë në përputhje me praktikën e ekologjisë industriale. Qasja e dytë thekson ndërveprimet mes shqetësimeve, në mënyrë që të veprohet në përputhje me praktikën e mirë të ekologjisë industriale. Kjo qasje lehtëson materialet dhe rrjedhën e energjisë, shkëmbim, dhe riciklim mes firmave të ndryshme në ekosistem industrial. Një aspekt i rëndësishëm i një ekosistemi industrial është praktikë e një shkalle të lartë në simbiozën industriale. Marrëdhëniet simbioze në sistemet natyrore biologjike shfaqen kur dy organizma shpesh shumë të ndryshëm jetojnë së bashku në një mënyrë reciprokisht të dobishme. Marrëdhëniet analoge simbioze, në të cilën firmat shfrytëzojnë materialet e njëri-tjetrit, formojnë bazën e marrëdhënieve ndërmjet firmave në një ekosistem funksional industrial. Shembuj të simbiozës industriale janë përmendur në nenin 19.14 në diskutimin e Kalundborg, Danimarkë, të ekosistemit industrial.
Një mënyrë e dobishme për të parë një ekosistem industrial është gjeografikisht i ndikuar, shpesh në bazë të një rrjeti të transportit. Një shembull është Houston Ship Channel, e cila shtrihet për kilometra të shumta dhe kufizohet nga një numër i madh i shqetësimeve petrokimikate që ekzistojnë në favor të ndërsjelltë, nëpërmjet shkëmbimit të materialeve dhe të energjisë. Pastrimi i gazit natyror nga shqetësimet e vendosura përgjatë kanalit jep molekula masive hidrokarburesh të tilla si etan propanit dhe që mund të përdoret nga shqetësimet e tjera, për shembull, në polimere prodhimi. Squfuri i hequr nga gazi natyror dhe nafta mund të përdoren për prodhimin e acidit sulfurik, i cili është një material kyc për prodhimin e një numri të kimikateve të tjera.

19.3- PESË KOMPONENTËT KRYESOR TË NJË EKOSISTEMI INDUSTRIAL.
Ekosistemet industriale mund të përkufizohen gjerësisht duke përfshirë të gjitha llojet e prodhimit, përpunimit, konsumit, këtu mund të përfshijmë për shembull, prodhimin bujqësor dhe operacionet e thjeshta industriale. Është e dobishme për të përcaktuar pesë komponentët kryesor të një ekosistemi industrial, siç është treguar në figurën 19.2. Këto janë (1) materialet prodhuese, (2) burime të energjisë, (3) materialet e përpunimit dhe prodhimit, (4) përpunimi i mbeturinave dhe (5) sektori konsumit.




MATERIALET PARËSORE DHE PRODHUESIT E ENERGJISË.
Ekosistemi industrial është i përshtatshëm për të marrë në konsideratë materialet primare prodhuese dhe gjeneratorët e energjisë së bashku, sepse të dyja si materialet dhe energjia janë të nevojshme që ekosistemi industrial të veprojë. Materialet primare mund të përbëhen nga një ose disa ndërmarrje të përkushtuara për sigurimin e materialeve bazë që mbështesin e ekosistemin industrial. Më në përgjithësi, në çdo ekosistem realisht industrial një pjesë e konsiderueshme e materialit të përpunuar nga sistemi përbëhet nga material i virgjër. Në një numër të rasteve, dhe gjithnjë në mënyrë që të ndërtojë presione që riciklojnë materialet, sasi të konsiderueshme të materialeve vijnë nga burime  të riciklueshme.
Proceset ku materialet e virgjëra hyjnë në sistem janë të nënshtruar që të ndryshojnë nga lloji i materialit, por në përgjithësi mund të ndahet në disa hapa të mëdha. Në mënyrë tipike, hapi i parë është nxjerrja, i projektuar për të hequr përmbajtjen e dëshiruar nga substanca të tjera. Kjo fazë e materialeve të përpunimit mund të prodhojë sasi të mëdha të mbeturinave, siç është rasti me disa minerale metalike në të cilat metali përbën një përqindje të vogël të mineralit. Në raste të tjera, të tilla si gruri apo misri ku siguron bazën e një industrie të produkteve të misrit "mbeturinat" në këtë shembull konkret mund të lihen në vend. Një hap përqendrimi mund të ndiqni për të bërë nxjerrjen e materialit të dëshiruar në një formë më të pastër. Pas përqendrimit, materiali mund të vihet me hapa shtesë që me anë të rafinimit përfshijnë ndarjen. Pas këtyre hapave, materiali është nënshtruar zakonisht për përpunim plotësues dhe përgatitja që çon në materialin përfundimtar. Gjatë hapave të ndryshme të nxjerrjes, përqendrimit, ndarjes, rafinimit, përpunimit, përgatitjes dhe operacioneve të ndryshme fizike dhe kimike janë përdorur dhe mbeturinat që kërkojnë të prodhohen. Materialet mund të riciklohen dhe të futen në pjesë të ndryshme të procesit, edhe pse ata janë futur zakonisht në sistem pas hapit të përqendrimit. Nxjerrjen dhe përgatitjen e burimeve të energjisë mund ta ndiqni nga hapat e përshkruara më lart për nxjerrjen dhe përgatitjen e materialeve. Për shembull, proceset e përfshira në nxjerrjen e uraniumit nga toka, e pasurojnë atë në izotop uraniumi-235 të zbërthyeshëm, dhe që hedh atë në shkopinjtë e karburantit për prodhimin e energjisë atomike bërthamore duke përfshirë të gjitha ato të përshkruara më lart për materialet. Nga ana tjetër, disa burime të pasura të thëngjillit janë në thelb të zbuluara nga një shtresë qymyri dhe dërgohen në një central për prodhimin e energjisë me anë të përpunimit. Materiale të riciklueshme si p.sh letra, alumini riciklohen dhe mund të shtohen në fazën e metalit të shkrirë në prodhimin e aluminit.

PERPUNIMI I MATERIALEVE DHE SEKTORËT E PRODHIMIT.
Materialet finale që dalin nga prodhuesit e materialeve fillestare janë të fabrikuara për t'i bërë produktet në përpunimin e materialeve dhe sektorin e prodhimit. Ky sektor është shpesh një sistem shumë kompleks. Për shembull, prodhimi i një automobili kërkon çelik, plastikë, kornizë për komponentë të ndryshëm, gomë, bakër, bateri për instalime elektrike, dhe lëkurë për ulëse, së bashku me një numër të madh të materialeve të tjera. Në mënyrë tipike, hapi i parë në prodhim dhe përpunimin e materialeve është një operacion formimi.
Për shembull, fletë çeliku i përshtatshëm për të bërë kornizat e automobilave, mund të prehet dhe të ngjitet në konfigurimin e nevojshëm për të bërë një kornizë. Në këtë hap, disa mbeturina mund të prodhohen dhe që kërkohet të largohen. Një shembull i këtyre mbeturinave përbëhet nga  fibrat kompozuese karboni të mbetura nga formimi i pjesëve të tilla si pjesët e avionëve. Komponentët final nga hapi i formimit janë të fabrikuar në produkte të gatshme që janë gati për tregun e konsumit. Përpunimi i materialeve dhe sektori i prodhimit paraqesin disa mundësi për riciklimin. Në këtë pikë, mund të jetë e dobishme për të përcaktuar dy rrjedhat të ndryshme të materialeve të riciklueshme:
·         Procesi i rrymave të riciklimit të materialeve, përbëhet nga operacionet e prodhimit  në vetvete.
·         Resurset e rrymave të jashtme përbëhen nga riciklimi i materialeve që riciklohen nga
prodhues të tjerë ose nga produkte, materialet pas konsumi të përshtatshme për riciklim që mund të ndryshojnë në mënyrë të konsiderueshme. Në përgjithësi, materialet nga rrjedhat e procesit riciklues janë mjaft të përshtatshme për riciklimin, sepse ato janë të njëjtat materiale që përdoren në operacionin e prodhimit. Materiale të riciklueshme nga jashtë, sidomos ato nga burime pas konsumit, mund të jenë shumë të ndryshueshme në karakteristikat e tyre për shkak të mungesës së kontrolleve efektive mbi materialet të pas konsumuara. Prandaj, prodhuesit mund të ngurrojnë për të përdorur substanca të tilla.
Sektori Konsumatorit.
Në sektorin e konsumatorit, produktet janë shitur ose dhënë me qira për konsumatorët që përdorin ato. Kohëzgjatja dhe intensiteti i përdorimit të ndryshojnë gjerësisht me produktin; psh, peshqir letre janë përdorur vetëm një herë, ndërsa një automobil mund të përdoret mijëra herë gjatë shumë viteve. Në të gjitha rastet, fundi i jetës së dobishmërisë  së produktit është arritur dhe ajo është ose (1) fshi, ose (2) riciklo. Suksesi i një sistemi të përgjithshëm industrial ekologjik mund të matet kryesisht nga shkalla në të  cilën  predominon riciklimi.
Sektori i përpunimit të mbeturinave.
Riciklimi është bërë aq i praktikuar gjerësisht se një mënyrë krejtësisht të veçantë të përpunimit të mbeturinave. Sektori i një sistemi ekonomik tani mund të përkufizohet i përbërë nga ndërmarrjet.


KONKLUZIONE
Nga studimi i këtij kapitulli nxorrëm këto konkluzione:
1. Riciklimi i mbetjeve zë 70% të lëndëve të para;
2. Riciklimi i mbetjeve mbron mjedisin;
3. Riciklimi i mbetjeve ul koston e prodhimit të një produkti;
4. Riciklimi i mbetjeve ul përqëndrimin e NOx;
5. Riciklimi i mbetjeve rrit përfitimet;
6. Riciklimi i mbetjeve zëvendëson lëndët e para të parinovueshme;
7.Riciklimi i mbetjeve është një proces i domosdoshëm;



SUGJERIME
Duke parë rëndësinë që ka riciklimi dhe rolin që luan në mbrojtjen e mjedisit së bashku me uljen e kostos së produkteve, ne sugjerojmë që:
1. Të ndërtohen sa më shumë industri riciklimi;2. Të përhapen sa më shumë kazanët ndarës të materialeve;
3. Të investohet në seleksionimin e mbetjeve me qëllim riciklimin;
4. Të vihen gjoba për hedhjen e mbeturinave në vende të pacaktuara;
5. Të ndërmerren sa më shumë fushata sensibilizimi e ndërgjegjësimi;
6. Të mbjellim sa më shumë pemë;