پژوهشکده فناوری‌های شیمیایی

جلسه دفاع از رساله دکتری تخصصی آقای ناصر رضاخانی با عنوان "بررسی جداسازی عناصر نادر خاکی از رسوبات محلول لیچ سولفوری فسفوژیپسوم به کمک برج ARDC اصلاح‌شده"، روز هفتم تیرماه ۱۴۰۵ در پژوهشکده فناوری‌های شیمیایی سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران برگزار شد و این رساله با رتبه عالی مورد تأیید هیئت داوران قرار گرفت.

این پژوهش با راهنمایی آقای دکتر اسلام کاشی و خانم دکتر راضیه حبیب پور و با مشاوره آقای دکتر محمد حسن ایکانی انجام شد. هدف اصلی این رساله، توسعه یک فرآیند پایدار، اقتصادی و دوستدار محیط‌زیست برای بازیابی عناصر نادر خاکی از پسماند صنعتی فسفوژیپسوم و ارائه راهکاری نوین برای افزایش بهره‌وری فرآیند استخراج مایع–مایع در مقیاس صنعتی بود. استفاده از نمونه واقعی صنعتی فسفوژیپسوم به عنوان خوراک واحد استخراج یکی از ویژگی‌های شاخص این پژوهش بود که موجب افزایش اعتبار نتایج و ارتقای قابلیت انتقال فناوری به مقیاس صنعتی گردید.

در این پژوهش، با بهره‌گیری از اصول شیمی سبز، اسید سیتریک به عنوان جایگزینی سازگار با محیط‌زیست برای اسیدهای معدنی در تهیه فاز آبی معرفی شد و شرایط بهینه فرآیند و تعداد مراحل تئوریک مورد نیاز برای دستیابی به استخراج با راندمان بالا تعیین شد. در بخش طراحی تجهیزات، یک ستون استخراج مایع–مایع طراحی، ساخته و در قالب یک واحد پیشتاز کوچک ارزیابی شد. نتایج آزمایش‌های هیدرودینامیکی نشان داد که این طراحی جدید، باعث بهبود قابل توجه رفتار هیدرودینامیکی و افزایش سطح تماس بین دو فاز است. همچنین روابط هیدرودینامیکی مورد نیاز برای قابلیت پیش‌بینی مناسب عملکرد این هندسه جدید ارائه شد که می‌تواند در طراحی و افزایش مقیاس این نوع ستون‌ها مورد استفاده قرار گیرد. همچنین به منظور پیش‌بینی رفتار ستون و فراهم‌سازی بستر مناسب برای طراحی و افزایش مقیاس، مدل‌سازی پیشرفته دینامیک سیالات محاسباتی توسعه داده شد. در این مدل، با استفاده از داده‌های تجربی، رابطه جدیدی برای پیش‌بینی شکست قطرات ارائه شد و سپس با بهره‌گیری از روش طراحی آزمایش‌ها ابعاد بهینه پروانه تعیین گردید.

دستاوردهای این رساله نشان داد که تلفیق شیمی سبز، طراحی نوآورانه تجهیزات فرآیندی، استفاده از نمونه واقعی صنعتی و مدل‌سازی پیشرفته دینامیک سیالات محاسباتی می‌تواند راهکاری مؤثر برای توسعه فناوری‌های بومی بازیابی عناصر نادر خاکی از پسماندهای صنعتی ارائه دهد. نتایج این پژوهش علاوه بر ارتقای راندمان استخراج، زمینه کاهش هزینه‌های سرمایه‌گذاری، کاهش مصرف انرژی و تسهیل افزایش مقیاس صنعتی فرآیند را فراهم کرده و گامی مؤثر در مسیر توسعه فناوری‌های پایدار و بهره‌برداری از منابع ثانویه عناصر راهبردی در کشور به شمار می‌رود.