:
در این کار تحقیقاتی، روش ساده و آسان یک مرحله ای میکرو استخراج مایع مایع پخشی در سرنگ، برای تغلیظ مقادیر كم پالادیوم در نمونه های آب، به عنوان یک مرحله آماده سازی، قبل از اندازه گیری با اسپکتروفوتومتری ماوراء بنفش – مرئی  بکار گرفته شد. در روش ارائه شده، به عنوان واحد استخراج کننده، فقط از یك سرنگ پلاستیکی معمولی استفاده شده است. دراین روش، مخلوط رودانین به عنوان عامل کمپلکس دهنده، بنزیل الكل به عنوان حلال استخراجی و اتانول به عنوان حلال پخشی، به سرعت توسط سرنگ به ٥ میلی لیتر نمونه پالادیوم كه در یک سرنگ پلاستیکی ١۰ میلی لیتری قرار داشت، تزریق گردید. اثر پارامترهای موثر بر استخراج كمپلكس پالادیوم –رودانین، مانند نوع و حجم حلال های پخشی و استخراجی و pH محلول آبی مورد بررسی قرار گرفته و بهینه شدند. تحت شرایط بهینه، برای روش پیشنهادی محدوده خطی منحنی كالیبراسیون بین ٢٠٠٠-١٢۰ میكرو گرم بر لیتر پالادیوم و مقدار انحراف استاندارد نسبی ٨١/٥ درصد به دست آمد. حد تشخیص روش ٠٧٥/٠ میكروگرم بر لیتر محاسبه شد. این روش به طرز موفقیت آمیزی برای تعیین پالادیوم در نمونه های آب بکار رفت.
فصل اول: پالادیوم و روشهای تجزیه آن
1-1- عنصر پالادیوم
پالادیم عنصری فلزی به رنگ سفید است که در سال١٨٣٠ توسط ویلیام ولاستون دانشمند انگلیسی کشف گردید. این ماده معمولأ همراه کانیهای پلاتین، مس و جیوه یافت می شود. نام  این عنصر از آستروئید پالاس گرفته شده است. پالاس نام یک الهه یونانی است، الهه حکمت

 و فرزانگی. پالادیم همراه با پلاتین و دیگر فلزات گروه پلاتین در نهشته های پلاسر روسیه و آمریکای جنوبی، آمریکای شمالی، اتیوپی و استرالیا یافت می شود. این عنصر همچنین در نهشته های مس – نیکل در آفریقای جنوبی و اونتاریو یافت می شود. پالادیم را میتوان از فلزات گروه پلاتین نیز جدا نمود. آفریقای جنوبی و روسیه، تولید کنندگان بزرگ جهانی فلزات اصلی گروه پلاتین بخصوص پالادیم هستند. در شوروی سابق، پلاتین به عنوان محصول فرعی از استخراج پالادیم و در کانادا، پلاتین به عنوان محصول فرعی از استخراج نیکل، تولید می شود. آفریقای جنوبی تنها کشوری است که پلاتین را به عنوان ماده اولیه استخراج می کند. اگر در بازار جهانی در عرضه آنها وقفه رخ دهد لازم است که همه کشورهای مصرف کننده حداقل برای مصرف یک سال این ماده ذخیره داشته باشند [1].

2-1- خواص فیزیکی و شیمیایی پالادیوم
همانگونه که ذکر شد، پالادیوم یک فلز سفید – نقره ای متالیک و نرم است که شبیه پلاتین بوده، در مجاورت هوا سیاه نمی‌شود. این فلز با چگالی اندک خود، پایین‌ترین نقطه ذوب را در میان فلزات گروه پلاتین دارد. زمانی که به آن حرارت داده شود، به میزان زیاده کشیده و نرم شده، در دمای سرد سفت و محکم می‌شود. پالادیوم به‌شدت با ترکیبات گوگردی و اسید نیتریک ترکیب شده، به‌آرامی در اسید کلریدریک حل می‌شود. همچنین این فلز در دماهای معمولی با اکسیژن ترکیب نمی‌شود و به طرز غیر معمول و بسیار عجیبی خاصیت جذب هیدروژن را تا ۹۰۰  برابرحجم خود در دمای اتاق داشته است. حالتهای معمولی اکسیداسیون پالادیوم +۲، +۳ و +۴ می‌باشد. اخیرا ترکیبات پالادیوم که در آن، این عنصر اکسیداسیون +۶ دارد هم سنتز شده است[1].
در جدول ١-١ مطالبی در مورد خواص فیزیکی و شیمیایی پالادیوم آورده شده است [2].
3-1- کاربردهای پالادیوم
از پالادیوم در تجهیزات و سیستمهای سوئیچینگ مخابراتی استفاده می‌شود. همچنین این ماده کاتالیزورهای خوبی، مخصوصا درعمل تصفیه نفت محسوب می شود که سرعت هیدروژن‌ دارکردن و هیدروژن‌زدایی را زیاد می‌کند. به كمك یك قشر كاتالیزر پالادیم به دست آوردن هیدروژن بسیار خالص از نفت خام و بنزین طبیعی میسر و ممكن می گردد كه این هیدروژن در ساختن اجسام نیمه رسانا و تولید فلزات ضرورت دارد. از دیگر کاربردهای پالادیوم در پیلهای سوختی است که از منابع پاک و تجدید پذیر انرژی محسوب می شود که توسط ترکیب اکسیژن و هیدروژن، برق تولید می کند و محصول جانبی آن تنها آب است. این عنصر در دندانپزشکی، ساعت سازی، جواهرسازی، ساخت ابزار جراحی و اتصالات الکتریکی تلفن های همراه و اتوموبیلها کاربرد دارد. در حال حاضر پالادیوم در مقایسه با پلاتین کاربرد وسیع تری در صنایع خودروسازی داشته و میزان تقاضای این محصول در این صنعت بیشتر می باشد. مصرف پالادیوم از ١٠٠ تن، در سال ١۹۹٠ به ٣۰٠ تن در سال ٢٠٠٠ افزایش یافته است که قسمت عمده آن در کاتالیزور خودروها مصرف می شود. کاربرد اصلی پالادیوم در موتورهای گازوئیلی به عنوان کاتالیست خودرو می باشد که از اینرو یکی از محصولات فلزی پرکابرد در بازارهای امریکای شمالی و آسیا بوده و رشد بازار آن وابستگی بسیار زیادی به این صنعت دارد. آلیاژ آن، در جواهرسازی استفاده می‌شود. طلای سفید، آلیاژی از طلا بوده که با اضافه کردن پالادیوم، رنگ خود را از دست می‌دهد. پالادیوم به‌تدریج در تولید و ساخت جواهرآلات از اهمیت ویژه‌ای برخوردار خواهد شد. رنگ پالادیوم سفید متمایل به خاکستری، سفیدتر از پلاتین است و هرگز تیره نمی‌شود و یا رنگش تغییری پیدا نمی‌کند و آلرژی‌زا نیست. ضمن آنکه ۶/۱۲ درصد سخت‌تر و انعطاف‌پذیرتر می‌باشد. اگرچه سختی آن در مقایسه با پلاتینیوم کمتر است. قابلیت تغییر و وزن سبک آن سبب می‌شود تا بیشتر از پلاتینیوم در ساخت جواهر استفاده شود و هزینه کمتر و سود بیشتری را به‌دنبال داشته باشد. آلیاژ پالادیم با فلزهای دیگر و عمدتا نقره برای ساختن دندان های مصنوعی در دندان پزشكی استفاده می شود[1و2].
4-1- مشکل تعیین Pd در نمونه های محیطی
تعیین پالادیوم در نمونه های محیطی نشان دهنده یک چالش جدید است. این عنصر همراه با رودیم یک جزء اصلی از کاتالیزور فعال خودرو است که به شدت توسعه یافته است. به عنوان مثال از سایش سطح, این عناصر در محیط زیست منتشر می شوند. تعیین این آلاینده ها در غلظت زیست محیطی آن نیاز به استفاده از تکنیکهای تجزیه ای بسیار حساس مانند اسپکتروسکوپی جرمی همراه با پلاسما می باشد. مشکلات مربوط به تعیین پالادیوم می تواند شامل بازیابی ناقص پس از آماده سازی نمونه, هضم نمونه یا جداسازی ماتریکس و همچنین خطر ابتلا به آلودگی در طی آماده سازی نمونه باشد. به عنوان مثال پالادیوم در مقابله با دیگر عناصر گروه پلاتین به شدت به باقیمانده سیلیکات متصل می شود حتی در محلول اسیدی. بنابراین در نمونه های محیطی باید به طور کامل هضم شوند[3].

:
انتخاب گروهای گوگردی و نیتروژنی در متالو آنزیم های متنوع توجه قابل ملاحظه‌ای را در شیمی تركیبات فلزات واسطه برانگیخته است كه در این راستا، كمپلكس‌های شیف‌ باز فلزات واسطه دارای دهنده‌های گوگردی و نیتروژنی تحت بررسی های ساختاری قرار گرفته و به عنوان مشابه ‌هایی برای بررسی خواص آنزیم ها مورد مطالعه قرار گرفته ‌اند. یون های فلزات واسطه نظیر كبالت (II)، منگنز  (II)، آهن (II) و مس (II) دارای كمپلكس‌ های شیف باز دارای عملكرد های متنوعی می‌باشند. برخی از آن ها توانایی اتصال برگشت ‌پذیری با مولكول اكسیژن دارند، بنابراین به عنوان مدل هایی، در مطالعه ی تثبیت برگشت‌ پذیر اكسیژن از طریق حامل های طبیعی آن ( هموگلوبین، هموسیانین و…) به كار گرفته می‌شوند. دیگر كمپلكس‌ها  به خاطر توانایی آن ها به عنوان كاتالیست ممكن است به عنوان مدل هایی در مطالعة اكسیدازها، پراكسیدازها و مونو  و دی اكسیژنازها به كار روند. همچنین رفتار شیمیایی كمپلكس‌های شیف باز با فلزات واسطه‌ به خاطر فعالیت كاتالیزوری آن ها در برخی فرآیند های صنعتی و بیوشیمیایی مورد توجه بوده‌اند. (JudithAnn R, 2004) با توجه به اهمیت شیف ‌بازها و كمپلكس‌های آن ها، هدف ما در این پروژه تهیه ی كمپلكس‌ های شیف‌باز بر پایه پیریدین-2- کربوکسالدهید  با شش اتم دهنده N4S2 با برخی از فلزات واسطه و بررسی ساختار الکترونی آن ها  با استفاده از روش های محاسباتی  تئوری عامل دانسیته DFT و  ab initio می باشد.
در فصل اول به تاریخچه شیف باز ها، روش تهیه لیگاند های شیف باز،کاربردهای آن ها و مطالعاتی که در رابطه با کمپلکس های شیف بازها با یون های فلزی نیکل،مس،کبالت وروی انجام گرفته، اشاره می شود.

1-1- تاریخچه شیف بازها
در سال 1840، یورگنسن، ورنر و اتلینگ، محصول بلوری سبز تیره ای را از واکنش مس استات (II)، سالسیل آلدئید و آمین جدا کردند. این ماده بیس (سالسیل آلدیمینو) مس (II) بود. پس از این کار در سال 1869، هوگو شیف توانست با تغییر گروه های R و استفاده از مشتقات آریل، روش تهیه طبقه بندی شده ای برای سنتز این مولکول ها و کمپلکس های آن ها ارائه دهد. این تحول بزرگ باعث شد تا نام شیف باز به این ترکیبات شیمیایی داده شود. به طوری که اولین شیف باز سنتزی را به هوگوشیف[1] درسال 1869 نسبت داده اند. [1992،Amany]
   در دو دهه اخیر، شیف باز ها به عنوان لیگاندهای کی لیت کننده، یک نقش کلیدی را در شیمی کئوردیناسیون فلزات واسطه و همچنین فلزات گروه اصلی، ایفا کرده اند. این لیگاند ها  می توانند به راحتی، کمپلکس های پایداری را با اغلب یون های فلزات واسطه ایجاد کنند. این لیگاند ها اغلب از مسیرهای سنتزی مستقیم با بازده خوب و درجه خلوص بالا حاصل می­شوند. علت اینکه این لیگاند ها بیشتر از سایر لیگاند ها مورد توجه شیمی کئوردیناسیون می باشند به خواص الکترونی و حلالیت مناسب آن ها در حلال های رایج، دسترسی ساده برای تهیه آن ها و تنوع ساختاری گسترده این ترکیبات مربوط می شود. (Ashraf M. A, 2011  )
کمپلکس های فلزات واسطه با لیگاندهای شیف باز دهنده اکسیژن و نیتروژن به خاطر توانایی شان در داشتن پیکربندی های متنوع و تنوع ساختاری از اهمیت ویژه ای برخوردارند. کمپلکس های فلزی حاصل از لیگاندهای شیف بازی که دارای هر دو نوع اتم های دهنده سخت مثل اکسیژن و نیتروژن و اتم‌های دهنده نرم سولفور در ساختار شان هستند، اغلب خواص فیزیکی و شیمیایی جالبی نشان می‌دهند. همچنین سنتز و استفاده از شیف بازهای نا متقارن به عنوان کاتالیزگر برای انواع واکنش ها بیش از قبل مورد توجه قرار گرفته است. Ramachandran , 2008))
ترکیب نا متقارن اجازه می دهد که هم خواص الکترونی و هم اثرات فضایی به طور هم زمان تنظیم شوند و به طور کلی عملکرد شیف باز را افزایش می دهد. در کمپلکس های شیف باز نا متقارن، فلز محیط شیمیایی مشابه با متالوپورفین را تجربه می کند و لذا می توان از لیگاند های شیف باز نا متقارن در مطالعه الگویی برای بررسی رفتار پورفیرینها، استفاده کرد. بسیاری از گروه های تحقیقاتی تلاش خود را بر سنتز و مطالعه لیگاند های شیف باز نا متقارن و کمپلکس های فلزی آن ها متمرکز کرده اند. بیشتر این لیگاندها با تراکم مرحله به مرحله دی آمین مناسب با دو ترکیب کربونیل متفاوت حاصل می شوند. این ترکیبات ممکن است به عنوان کاتالیزگر برای بسیاری از تبدیل های آلی و همچنین برای طراحی حسگرها به کار روند. (2010 , Ashrafy  )
2-1- روش تهیه لیگاند های شیف باز
لیگاند های شیف باز از تراکم آمین های نوع اول با ترکیبات کربونیل دار حاصل می شوند. گروه عاملی مشخصه شیف بازها  که آزومتین یا ایمین نامیده می شود و دارای پیوند دوگانه کربن نیتروژن  (R2C=NR  ) است. از نظر ساختاری ایمین هایی هستندکه محصول تراکمی واکنش آلدئید ها،کتون ها یا β کتون ها با آمین های نوع اول و مشتقات آن ها هستند.
ایمین های حاصله از طریق جفت الکترون های غیر پیوندی نیتروژن خود، با فلزات واسطه اتصال دارند. مشابه آلدئید ها، کتون ها نیز قادر به تشکیل لیگاند های شیف باز می باشند اگر چه لیگاند های سنتزی با کتون ها، مانند آلدئیدها متداول نیستند. Yang , 2012))
کمپلکس های فلزی حاصل از لیگاندهای شیف باز کایرال، فضاگزینی خوبی در تبادل های آلی نشان می دهند از این رو سنتز کمپلکس های کایرال، بخش مهمی از تحقیقات جدید در زمینه شیمی کئوردیناسیون را به خود اختصاص داده است. Jesmin, 2010) )
3-1- طبقه بندی لیگاند های شیف باز
همچنین لیگاندهای شیف باز از لحاظ تقارن به دو دسته متقارن و نا متقارن، تقسیم بندی می شوند. شیف باز متقارن از تراکم دی آمین با دو ترکیب کربونیل یکسان و شیف باز نا متقارن از تراکم دی آمین با دو ترکیب کربونیل مختلف به دست می آید.  (Katarzyna brodowska, 2014)
4-1- اهمیت و کاربردهای مهم کمپلکس های سنتز شده با لیگاند های شیف باز
برای شیف بازها به عنوان لیگاندهایی که قادر به تشکیل کمپلکس های پایدار با بسیاری از یون­های فلزی­ اند، کاربرد های فراوانی گزارش شده است. کمپلکس ­های شیف باز تاثیر به سزایی به عنوان کاتالیزور در واکنش­هایی از قبیل اکسیداسیون  استیرن، اپوکسایش الکن­ ها، برم­ دارکردن اولفین­های
 بنزیلی، اکسایش سولفیدها به سولفوکسید  و… دارند. همچنین گزارش­ هایی در مورد استخراج و اندازه­گیری یون های فلزات سنگین موجود در نمونه های حقیقی توسط لیگاند­ های باز شیف ارائه شده  است. (, 2014 Katarzyna brodowska)
در مقالات کاربردهای زیادی از شیف بازها در بیولوژی گزارش شده که از جمله آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد.
1- خواص مغناطیسی
2- خواص کاتالیزگری
3- خواص دارویی
4- خواص فلوئورسانی
5- خواص نوری غیر خطی
6-فعالیت آنزیمی
1-4-1- خواص مغناطیسی کمپلکس های شیف باز
اخیرا بررسی خواص مغناطیسی کمپلکس های چند هسته ای فلزات واسطه با لیگاندهای شیف باز، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این ترکیبات، دارای خواص مغناطیس مولکولی منفرد  مغناطیس زنجیری منفرد بوده و به عنوان پیش ماده ای برای مواد مغناطیسی مولکولی به کار برده می شوند . ترکیبات مغناطیس مولکولی منفرد، یک آسایش کند مغناطیس شدن که ناشی از اثر ترکیب حالت پایه پر اسپین و آنیزوتروپی تک محوری می باشد را نشان می دهند. آنیزوتروپی تک محوری یک سد انرژی بی نهایت میان حالت های پراسپین و کم اسپین تولید می کند.
به دلیل حضور سد انرژی میان حالت های با اسپین بالا و اسپین پایین، این ترکیبات ممکن است  به طور ذاتی به عنوان ذخیره کننده اطلاعات در سطح تراز مولکولی بکار روند. علاوه بر آن، این ترکیبات ممکن است به عنوان سیستم های منحصر به فردی برای مطالعه تونل زنی کوانتومی اسپین و تداخل فاز کوانتومی عمل کنند که به کاربرد این ترکیبات در الکترونیک مولکولی منجر می شود.
اخیرا کمپلکس های منگنز (III)به خاطر نقش مهمی که در زمینه مغناطیس مولکولی دارند، بسیار مورد توجه واقع شده اند.کمپلکس های شیف باز دو هسته ای منگنز(III) به دلیل حضور مراکز پارا مغناطیسی در ساختارشان، در زمینه مغناطیس مولکولی از اهمیت ویژه ای برخور دارند کمپلکس های دوهسته ای نیکل (II) با لیگاند شش دندانه زیر خاصیت فرومغناطیسی دارند.) Soma Deoghoria , 2003  )
2- Hugo Schiff

1-1- تاریخچه پیدایش زئولیت
زئولیت­­ها به­طور معمول ترکیبات آلومینوسیلیکات بلوری هستند که ساختار چهار وجهی TO4  Si) و Al  (T = به­­­صورت شبکۀ سه ­بعدی چهار اتصالی دارند و اکثراً دارای ابعاد مولکولی با اندازۀ حفره­های یکنواخت هستند [1،2]. تاریخچه زئولیت با کشف مادۀ طبیعی استیلبیت[1] در سال 1765 میلادی توسط کرونستد[2] شروع شد که با گرمادهی مواد سیلیکاتی مشاهده نمود که جوش خورده و در شعله ذوب می­شوند. با این مشاهدات کرونستد نام زئولیت که مشتق از لغات یونانی ”زئو“[3] به معنای جوشیدن و ”لیتوس“[4] به معنای سنگ می­باشد را برای این مواد انتخاب نمود [3]. اولین زئولیت سنتزی تحت شرایط هیدروترمال در سال 1862 میلادی توسط دویل[5] با نام لواینیت[6] تهیه شد [4]. در سال 1948 میلادی بارر[7] مقاله­ای را در مورد سنتز و خواص جذب سطحی زئولیت­ها گزارش نمود و در سال 1955 کاربید[8] تعدادی از شکل­های کاتیونی زئولیت سنتزی مثل زئولیت A و X را گزارش نمود که نوع X شکل فوجاسیت[9] (FAU) مواد کمیاب معدنی می­باشد. موبیل[10] در 1955 استفاده از زئولیت­های سنتزی به­عنوان جاذب سطحی و کاتالیزور را گزارش نمود و استفاده از زئولیت X به­­عنوان کاتالیزور جهت هیدروکراکینگ مواد نفتی و گازی را ارائه نمود.
        سنتز مواد با ساختار پیکره- باز[11] به­­عنوان یک بحث جالب و کاربردی در فناوری­های صنعتی نظیر استفاده در فرآیندهای کاتالیزوری، جذبی، تعویض یونی و جداسازی حائز اهمیت می­باشد [5]. علاوه بر زئولیت­های آلومینوسیلیکاتی که به­عنوان بهترین مواد پیکره- باز محسوب می­گردند، شبکه­های معدنی دیگری که با گروه­های آلی شکل­دهی می­شوند نیز مفید و کاربردی هستند [6]. در سال 1982 میلادی سنتز اولین خانوادۀ غربال­های مولکولی[12] بدون سیلیکا به­نام آلومینوفسفات­ها توسط ویلسون[13] و همکاران [7]  گزارش گردید که زمینۀ جدیدی در مورد سنتز مواد معدنی پیکره- باز به­­وجود آمد [8]. غربال­های مولکولی، اکسیدهای بلوری میکرومتخلخل هستند که دستۀ بزرگ مواد پیکره- باز با ساختار بلوری سه­ بعدی را شامل می­شوند و پل­های اکسیژنی در شبکۀ خود دارند.
ساختار آلومینوفسفات­ها (AlPO4-n) بر پایۀ یک تناوب چهار وجهی AlO4 و PO4 برای تولید سیستم پیکره- باز می­باشد که اتم­های آلومینیوم و فسفر موجود در شبکه می­توانند توسط سیلیس و عناصر دیگر نظیر Li، Be، B، Mg، Fe، Mn، Co، Zn، Ge، Ga، As و Ti برای تولید موقعیت­های اسید برونستد[14] و یا مراکز فعال کاتالیزوری جایگزین شوند [9،10]. در سال 1984 میلادی با وارد کردن سیلیس در هنگام سنتز غربال­های مولکولی آلومینوفسفات، نوع جدیدی از غربال­های مولکولی به­نام سیلیکوآلومینوفسـفات[15] (SAPO-n) تهیه شد که در این مواد با جانشینی P5+ توسط Si4+ بار شبکۀ زئولیت منفی می­شود و خواص مبادلۀ کاتیونی و کاتالیزوری اسید ضعیف تا متوسط را می­یابد [11]. خانوادۀ آلومینوفسفات­های فلزی[16] (MeAlPO-n) و سیلیکوآلومینوفسفات­های فلزی[17] (MeAPSO-n) نیز تهیه شدند. بعد از این سنتزها، فسفات­های فلزی مثل بریلیوم فسفات­ و ­روی فسفات با ساختار مشابۀ زئولیت­ها که بدون آلومینیوم بودند،

 تهیه شدند. هاروی[18] و همکاران [12] پنج نوع بریلیوم فسفات با ساختار مشابۀ زئولیت­های آلومینوسیلیکاتی و با ساختار جدید سنتز نمودند. استاکی[19] و همکاران [13] در سال 1991 میلادی غربال­های مولکولی بریلیوم فسفات، ­روی فسفات، بریلیوم آرسنات و روی آرسنات هیدراته با ساختار مشابه آلومینوسیلیکات­ها گزارش نمودند. این مواد در گسترۀ وسیعی از pH و در دمای سنتزی پائینتری نسبت به آلومینوفسفات­ها تهیه می­شوند. غربال­های مولکولی دیگر نظیر بریلیوم سیلیکات و روی سیلیکات، گالیم آرسنات و فسفات، بور سیلیکات و گالیم سیلیکات [18-14] نیز تهیه شدند. گویلو[20] و همکاران [19] با به­­کار بردن عنصر واسطۀ نیکل به­­جای آلومینیوم در شبکه آلومینوفسفات در حضور دی­آمین­ها به­­عنوان قالب ­دهنده[21]، نوع جدیدی از غربال­های مولکولی پیکره- باز به­نام نیکل فسفات با ریخت­VSB-1 [22] و VSB-5 را سنتز نمودند [20،21]. از غربال­های مولکولی دیگر که پایۀ فسفاتی دارند، می­توان به روی فسفات اشاره نمود که اولین بار توسط استاکی و همکاران [13] سنتز شد. این ترکیب دارای خواص جالبی نظیر تعویض یون، کاتالیزور نوری، رسانایی یونی، جداسازی و ذخیره کنندۀ گازهایی نظیر هیدروژن می­باشند [22،23]. یک دسته­بندی از غربال­های مولکولی در شکل 1-1 نشان داده شده است.

2-1- سنتز غربال ­های مولکولی به روش هیدروترمال معمول (CH)
معمولاً تبلور غربال­های مولکولی در حالت هیدروترمال در دمای پائین و در فشار خود­تولیدی[1] انجام می­شود. ژل اولیه حاوی منبع عناصر شبکه، آب و ترکیبات آلی و یا کاتیون­های معدنی به­­عنوان عوامل جهت دهندۀ ساختار[2] (SDAs) می­باشد. تشکیل غربال­های مولکولی به منبع اولیۀ عناصر شبکه، حلال، منبع کاتیون معدنی یا ترکیب آلی، ترکیب ژل اولیه، زمان و دمای سنتز بستگی دارد [25]. دو مکانیسم برای سنتز غربال­های مولکولی پیشنهاد شده است: در مکانیسم اول گونه­ها در حالت محلول هستند و در اثر واکنش با هم هسته­زایی و رشد بلورها انجام می­شود. در مکانیسم دوم که انتقال در فاز جامد می­باشد، ساختار غربال مولکولی از هیدروژل جامد تشکیل می­شود [26].
3-1- سنتز غربال ­های مولکولی توسط ریزموج (MW)
امواج در ناحیۀ ریزموج برای تسریع سنتز در واکنش­های آلی استفاده می­شوند. این امواج می­توانند بدون هیچ مشکلی گرما را از طریق دیوارۀ ظرف انتقال دهند و مخلوط واکنش را به سرعت و به­طور یکنواخت گرم کنند، به نحوی که سرعت گرمـادهی 2-1 درجۀ سانتیـگراد بر ثانیه برای 100 گـرم نـمونه به­وجود آورد. اثر گرمادهی تابش ریزموج از طریق فرآیند فقدان دی­الکتریک[1](ε)  ظاهر می­گردد [29-27]. مایعات و جامدات با هدایت بالا نظیر سوسپانسیون و مایعات قطبی فقدان دی­الکتریک بالایی نشان می­دهند، در حالی­که هیدروکربن­ها و حلال­های با قطبیت پائین اثرات گرمایی کمی را نشان می­دهند [30].
سنتز غربال­های مولکولی با ریزموج در مقایسه با هیدروترمال معمول دارای مزیت زمان واکنش کم و تبلور یکنواخت می­باشد. گرمادهی سریع و ایجاد نقاط داغ باعث کاهش قابل توجهی در زمان سنتز می­شود و هسته­زایی تحت گرمادهی ریزموج تقریباً ده مرتبه سریعتر می­باشد [31]. حل شدن سریع ژل سنتزی زئولیت باعث کاهش زمان تبلور در طی گرمادهی ریزموج می­شود و انرژی ریزموج می­تواند بدون تغییرات دمایی توسط حلال جذب گردد و باعث یکنواختی و سرعت گرمادهی شود. اولین آلومینوفسفات سنتزی توسط گرمادهی ریزموج توسط گیموس[2] با نام CoAPO-5 تهیه گردید [32]. امکان سنتز آلومینوفسفات­ها با وارد کردن رنگ­های ناپایدار در هیدروترمال مثل آبی- 159 و کومارین- 40[3] بدون تخریب رنگ توسط گرمادهی ریزموج امکان­پذیر می­شود که این امر به­­خاطر کاهش زمان تبلور با ریزموج می­باشد [33]. 
در دهه­های اخیر امکان تهیۀ ترکیبات با ساختارهای جدید و متنوع با به­کارگیری فنون جدید سنتزی نظیر روش سنتزی سولوترمال[4] [34] و روش یونوترمال[5] شامل استفاده از یک مایع یونی به­عنوان حلال و قالب­ دهنده [35] فراهم شده است. بیش از دویست گونه از انواع ساختارهای آلومینوفسفات پیکره-باز شناسـایی شدند که اینها شامـل ساختارهای پیـکره- باز خنثی (AlPO4-n)، MeAPO-n و آلومینـوفسـفات­های با شـبکه آنیونی می­باشند [1]. آلومینوفسـفات­های آنیونی شـامل یک شبکه سه­ بعدی و با ابعاد ساخته­ شده از تناوب پلی­هدرال آلومینیوم- مرکزی (AlO4، AlO5 و AlO6) و چهاروجهی فسفر- مرکزی P(Ob)n(Ot)4-n می­باشند (b و t به­­ترتیب نماینده پل و پایانی و n برابر 1، 2، 3 و 4 می­باشد) که باعث تشکیل استوکیومتری­های متنوع نظیر Al2P3O123−، AlP2O83−، AlP4O169−، Al5P6O243−، Al12P13O523−، Al13P18O7215−، Al11P12O483−، Al3P5O206−، Al3P4O163−، AlPO4(OH)−، Al4P5O203− و غیره می­شود [36]. اخیراً لی[6] و همکاران [37] یک سری داده­ها شامل اطلاعاتی در زمینۀ ساختار آلومینوفسفات­های پیکره- باز گزارش نمودند.
[1] Dielectric Loss
[2] Gimus
[3] Coumarin-40
[4] Solvothermal
[5] Ionothermal
[6] Li
[1] Autogenous
[2] Structure Directing Agents
[1] Stilbite
[2] Cronstedt
[3] Zeo
[4] Lithos
[5] Deville
[6] Levynite
[7] Barrer
[8] Carbide
[9] Faujasite
[10] Mobil
[11] Open-framework
[12] Molecular sieves
[13] Wilson
[14] Boronsted
[15] Silicoaluminophosphate
[16] Metalloaluminophosphates
[17] Silicomtalloaluminophosphates
[18] Harvay
[19] Stucky
[20] Guillou  
[21] Template
[22] Versailles Santa Barbara-1

شیمی­فیزیک[1] دانشی از علم شیمی است که به بررسی ماهیت شیمیایی سیستم های شیمیایی، از نظر اصول و قوانین نظری فیزیکی می­پردازد. در واقع شیمی فیزیک رابطه میان دو علم شیمی و فیزیک را برقرار می­کند و به دانش فیزیک بسیار نزدیک است. رشته­هایی مانند نانو شیمی، شیمی سطح، شیمی کوانتوم، طیف سنجی مولکولی، ترمودینامیک، شیمی هسته­ای همه بیانگر ارتباط شیمی فیزیک به دانش فیزیک است ]1[.
2-1- نانو چیست؟
قرن بیست و یکم قرن فناوری نانو، پدیده ای بزرگ است که در تمامی گرایش­های علمی راه یافته است. فناوری نانو از کلمه یونانی به معنی “کوتوله” سرچشمه گرفته است. نانو فقط یک مقیاس است، یک میلیاردم یک متر و یا حدود یک صد هزارم ضخامت تار موی انسان است.
در بعد نانو خصوصیات فیزیکی و شیمیایی اتم ها، مولکول ها با خصوصیات توده ماده فرق دارد و همین مشخصات باعث پیدایش دستاوردهای جدیدی در علوم پزشکی و مهندسی شده است ]2[.
3-1- تاریخچه فناوری نانو
  ایده فناوری نانو برای اولین بار در سال 1959 توسط فیزیکدان معروف ریچارد فاینمن[1] که در بحث خود با عنوان “فضای زیادی در سطوح پایین وجود دارد” مطرح شده است. او در بحث خود، امکان سنتز از طریق دستکاری مستقیم اتم ها و مولکول ها، در آینده را ارائه

 داد. اصطلاح فناوری نانو اولین بار توسط نوریو تایونگوچی2 در سال 1974 جهت دستیابی به اندازه­هایی در حدود یک نانومتر مورد استفاده قرار گرفت. چشم انداز های فاینمن انقلابی در راه اندازی مسابقه جهانی فناوری نانو بود.

 در سال 1981 اریک درکسلر3 اولین مقاله خود را در مورد نانو تکنولوژی مولکولی ارائه داد ]3و4[.
4-1- کربن
كربن یكی از متنوع ترین عناصر شناخته شده برای بشر است. تقریبا 79 درصد از شیمی آلی را کربن تشکیل می­دهد. کربن در حالت پایه دارای ساختار الکترونی 1s22s22p2 است. هیبریداسیون sp3 اتم های کربن، این اجازه را به کربن می­دهد که چهار پیوند کووالانسی با اتم های دیگر داشته باشد. در فناوری نانو، ترکیبات کربن یک دسته مهمی را تحت عنوان نانو ساختارهای کربنی به خود اختصاص می­دهند. نانو ساختارهای کربنی دارای خصوصیات فیزیکی و شیمیایی ویژه­ای هستند و به همین لحاظ باعث پیشرفت­های متفاوتی در عرصه فناوری نانو شده است ]5[.
5-1- انواع گونه های کربن
از لحاظ میکروسکوپی کربن در انواع مختلفی در طبیعت یافت می­شود. ترکیبات کربن مانند گرافیت، الماس، کربن­های بی شکل (آمورف)، فولرن، نانو الیاف کربنی، نانولوله­های کربنی و گرافن هستند. انواع گونه ­های کربن در شکل 1-1 آورده شده است. فولرن یک نانو ماده­ی صفر بعدی، نانولوله های کربنی یک نانوماده­ی یک بعدی و گرافیت به عنوان یک ماده سه بعدی در نظر گرفته می‌شوند [6]. در زیر بعضی از خصوصیات و ویژگی های انواع مختلف کربن آورده شده است.
1-5-1- گرافیت
گرافیت یکی از رایج ترین فرم­های کربن است. بر خلاف الماس، گرافیت یک هادی الکتریکی است. بنابراین می­توان آن را به عنوان نمونه در الکترود لامپ قوس الکتریکی استفاده کرد. در شرایط استاندارد گرافیت پایدارترین شکل کربن است. بنابراین از آن در ترموشیمی به عنوان شرایط استاندارد برای تعریف گرمای تشکیل ترکیبات کربن استفاده می­کنند. گرافیت یک ساختار شش ضلعی از اتم­های کربن است که دارای هیبرید sp2 می باشند. اتمهای کربن با پیوند های کوالانسی به هم متصل شده اند ]7[. شکل 1-2 صفحات گرافیت را نشان می­دهد. در لایه های بین صفحات نیروهای ضعیف واندر والسی وجود دارد و به همین علت لایه های گرافیت به خوبی بر روی هم نگه داشته می­شود. از پودر گرافیت به عنوان روان کننده خشک استفاده می­شود. از نظر فعالیت شیمیایی، گرافیت کمی فعال تر از الماس است و دلیل آن توانایی نفوذ پذیری واکنش­دهنده­ها بین لایه های شش ضلعی از اتم های کربن در گرافیت است ]8[.
2-5-1- الماس
الماس یکی از آلوتروپ شناخته شده کربن است. سختی و درخشندگی الماس، آن را برای کاربردهای صنعتی و جواهرات مفید می­سازد. الماس سخت ترین ماده طبیعی شناخته شده است. با ادامه پیشرفت در تولید الماس مصنوعی کاربردهای آینده آن امکان پذیر می­شوند. همچنین از الماس به عنوان نیمه رسانا برای ساخت تراشه به عنوان فرو رفتن حرارت در الکترونیک استفاده می­شود. ساختار بلوری الماس در شکل 1-3 آورده شده است.
در ساختار بلوری الماس، چهاروجهی­ها با همدیگر یک شبکه سه بعدی از حلقه­های کربن شش ضلعی تشکیل می­دهند که این شبکه پایدار از پیوند کووالانسی و حلقه شش ضلعی دلیل سخت شدن الماس است. هر اتم کربن در الماس با چهار اتم کربن دیگر پیوند کوالانسی با هیبرید sp3 دارد ]9[.
3-5-1- فولرن
 فولرن به عنوان یک آلوتروپ دیگر کربن در سال ۱۹۸۵ توسط یک گروه از دانشمندان دانشگاه رایس کشف شد ]10[. فولرن­ها مولکول هایی با اندازه های مختلف بوده و به طور کامل از کربن تشکیل شده­اند که به شکل کره تو خالی، بیضی و یا لوله ای می­باشند. ساده ترین فولرن، شامل ۶۰ اتم کربن در یک ساختار کروی است که بیست تا شش وجهی و دوازده تا پنج وجهی منظم دارد که در شکل 1-4 نشان داده شده است. هر اتم کربن در فولرن، دارای هیبریدsp2 است و با سه اتم کربن دیگر، پیوندهای سیگما تشکیل می‌دهد. این مولکول‌های قفس مانند با فرمول­های C60، C70 و C78 وجود دارند. خصوصیات فیزیکی و شیمیایی فولرن در حال حاضر به طور مفصل مورد بررسی قرار گرفته است. فولرن­های مورد مطالعه در سال 2003 استفاده دارویی داشتند. محققان با اتصال آنتی بیوتیک­های خاص به ساختار فولرن توانستند باکتری­های مقاوم و حتی سلول­های سرطانی خاص مانند ملانوم را مورد هدف قرار داده و راهکارهای درمانی را پیشنهاد دهند ]11[.
4-5-1- گرافن
گرافن یک تک لایه دو بعدی از گرافیت است که اتم­های کربن در یک پیکربندی شش ضلعی هستند و هیبریداسیون  sp2دارند. شکل 1-5 ساختار اتمی گرافن است که در آن اتم‏های کربن با نقاط سیاه و پیوندها با نقطه چین نمایش داده شده ‏اند. گرافن دارای خواص الکتریکی و حرارتی و فیزیکی فوق العاده می­باشد. گرافن را می­توان توسط لایه برداری مکانیکی از گرافیت تولید کرد. یکی از کاربردهای آن شامل جایگزین کردن سیلیکون در دستگاه­های الکترونیکی با عملکرد بالا است ]12[.
6-1- نانولوله های کربنی
نانولوله­های کربنی یکی از آلوتروپ های کربن با نانو ساختار استوانه ای می­باشد که buckytubes نیز نامیده می­شوند. نانولوله­های کربنی، مولکول­های کربن استوانه ای با خواص فوق العاده هستند که آنها را در طیف گسترده­ای از کاربردهای صنعتی ( به عنوان نمونه در نانو الکترونیک، اپتیک و غیره) مفید می­سازند. نانولوله­ های کربنی دارای خواص الکتریکی منحصر به فرد و هدایت حرارتی و خواص الکتریکی و مکانیکی می باشند ]13[.
1Richard Feynman
2NorioTaniguchi
3Eric Drexler
[1]Physical Chemistry

:
امروزه در مناطق مختلف جهان در خشکی و دریا به منظور استخراج  نفت و گاز عملیات مختلفی صورت می گیرد. یکی از مشکلات دائمی در تولید نفت و گاز، فرایند تولید آب از مخازن می باشد که جز جدانشدنی فرایند تولید هیدروکربن ها می باشد. این آب تولیدی به دلیل مجاورت با مخازن از لحاظ کیفیت شبیه به نفت و یا گاز تولیدی می باشد. ضمن اینکه مواد مختلفی در طی مراحل مختلف از اکتشاف تا تولید مورد استفاده قرار می گیرند که برخی از آنها خطرناک و سمی بوده و می توانند اثرات زیانباری از جنبه های مختلف داشته باشند. در مرحله برداشت از یک چاه نفت یا گاز، آب همراه از جمله آلودگی هایی می باشد که در این حین تولید شده و به طور قطع به یقین تاثیرات خود را برمحیط زیست خواهد گذاشت. در بسیاری از مناطق جهان قوانین و مقرراتی برای جلوگیری از آلودگی های محیط زیست وضع و حتی در برخی از مناطق بسیاری از فعالیت هایی که منجر به تولید پسماندهای خطرناک نفت و گاز می شوند ممنوع گردیده است. حد مجاز نفت و روغن در آب تولیدی برای تخلیه به دریا در استرالیا mg/lit30 متوسط روزانه و mg/lit50 متوسط ماهانه می باشد. در خصوص موادی که از نظر محیط زیستی نگرانی قابل توجهی را ایجاد می کنند، بیشتر کشورها استانداردهای سخت و دقیقی برای تخلیه آب تولیدی تنطیم کرده اند. به عنوان مثال حد متوسط ماهیانه برای تخلیه نفت و روغن در آب تولیدی در ونزوئلا برابر با mg/lit  20 می باشد. در کشور ما میزان نفت و روغن در آب تولیدی برای تخلیه، بر اساس کنوانسیون کویت برای متوسط روزانهmg/lit  15 می باشد. رشد روز افزون فعالیت های صنعتی از یک سو و عدم رعایت الزامات زیست محیطی و مدیریت نامناسب پسماندهای تولیدی از سوی دیگر، سبب شده است که در چند دهه اخیر مقادیر زیادی از پسماندهای ناشی از فعالیت های نفتی به محیط زیست راه پیدا کند. در صورتیکه برنامه ریزی مناسب جهت تصفیه و یا حذف پسماندهایی که به محیط زیست تخلیه می شوند صورت نپذیرد این مهم می تواند اثرات نامطلوبی به دنبال داشته باشد. اثرات زیست محیطی هیدروکربنها و مواد سمی موجود در آب تولیدی بر روی اکوسیستم، گیاهان، جانوران و انسان در این بین از مهمترین موضوعات خواهد بود. امروزه توسعه روز افزون آگاهی عمومی درباره محیط زیست در فرایند تولید از چاههای نفت و گاز باعث توجه شرکتها و خریداران به این مهم شده است، بطوریكه مسائل زیست محیطی نقش تعیین كننده ای را در انتخاب تجهیزات و همچنین استفاده از تكنولوزی های جدید برای دفع این مواد و به حداقل رساندن آلودگی، ایفا می كند.
یکی از مهمترین عوامل در کاهش اثرات منفی زیست محیطی آب تولیدی مدیریت صحیح آن می باشد، بگونه ای که برخی مواقع هزینه های

 مورد نیاز در حذف آلودگیهای یک پسماند و یا کنترل انتشار آلودگی آن با اعمال مدیریتی صحیح و ابتکاری به میزان چشمگیری کاهش پیدا خواهد کرد.

با توجه به توسعه روز افزون صنعت نفت و گاز در کشور ما و اینکه به طور معمول با گذشت زمان و به دلایل مختلف، تولید آب همراه نفت و گاز روز به روز افزایش می یابد، در نظر گرفتن تمهیدات لازم جهت کاهش این صدمات و پیشگیری از آن ضروری به نظر می رسد.
با توجه به این ضرورت و اینکه بحث محیط زیست در طی سالهای اخیر جایگاه خوبی را در شرکت های نفتی پیدا کرده است، این پژوهش به بررسی مسائل مختلف آب تولیدی، روشهای تصفیه آب تولیدی و انتخاب روش مناسب جهت تصفیه آب همراه در سکوهای تولید نفت و گاز در دریا پرداخته است. شایان ذکر است این پایان نامه تحت حمایت شرکت نفت فلات قاره ایران و با همکاری واحد پژوهش و توسعه این شرکت انجام شده است.
فصل اول: کلیات
1-1- آب تولیدی همراه نفت (PW)
سنگ‌های رسوبی كه در حال حاضر شامل لایه‌های رسوبی مختلفی است، در ابتدا از ته‌نشین شدن رسوبات اقیانوس‌ها، ‌دریاها، دریاچه‌ها و جریان‌های دیگر حاصل شده‌اند. این رسوبات به طور طبیعی شامل مقدار زیادی آب هستند. این آب همچنان با این رسوبات دفن می‌شود و باقی می‌ماند و میلیون‌ها سال بعد به عنوان (Connate water) مورد توجه قرار می‌گیرد. بسیاری از لایه‌های رسوبی بزرگ، در ابتدا با آب های اقیانوس‌ها و دریاها همراه بوده‌اند، بنابراین در اینگونه رسوبات، آب همراه در اصل آب دریاها بوده است. بهرحال، در طی سال‌های مختلف رویدادهایی رخ می‌دهد كه طی آنها نفت كه از مواد‌آلی ته‌نشین شده با این رسوبات تشكیل شده است از جایی كه سنگ مبداء نامیده می‌شود به سمت سنگ‌های رسوبی با نفوذپذیری و تراوایی بیشتر مهاجرت می‌كند. نفت دارای دانسیته‌ای كمتر از آب بوده و لذا به سمت سطح آب آمده و آب در لایه‌های زیرین قرار می‌گیرد و این آب، آب حوزه‌های نفتی نام می‌گیرد که به صورت ناخواسته هنگام استخراج نفت یا گاز به سطح آورده می شود. شکل (1-1) نحوه قرارگیری گاز، نفت و آب در یک مخزن را نشان داده است.
طبق منابع موجود می‌توان گفت حدود سال 1938 بود كه وجود شكاف‌ها و حفره‌هایی در مخازن هیدروكربوری كه شامل آب هستند، شناخته شد. Fettke اولین كسی بود كه وجود آب را در مخازن تولید كنندة نفت گزارش داد. اما وی گمان می‌كرد كه این آب ممكن است در حین عملیات حفاری وارد حفره‌های مخزن شده باشد.
در بیشتر سازندهای حاوی نفت اینگونه گمان می‌رود كه سنگ مخزن قبل از اینكه توسط نفت اشغال شود، كاملاً به وسیله آب اشباع شده بوده است. هیدروكربن‌های با دانسیته كمتر به سمت موقعیت‌های تعادل دینامیكی و هیدرواستاتیكی مهاجرت می‌كنند،‌ و سپس آب را از قسمت اعظم سنگ مخزن جابجا می‌كنند و جای آنرا می‌گیرند. البته نفت تمام آب را جابجا نخواهد كرد بنابراین سنگ مخزن به طور معمول شامل هیدروكربن‌های نفتی و آب می‌باشد.
به تدریج با انجام آزمایشات مختلف مشخص شد كه كیفیت این آب از لحاظ تركیبات شیمیایی حل شده در آن از یك مخزن هیدروكربنی به مخزن هیدروكربنی دیگر تفاوت دارد. همچنین با افزایش برداشت از یك مخزن هیدروكربنی مقدار آب تولیدی نیز افزایش می‌یابد. در سال‌های گذشته آب تولیدی هنگام استخراج منابع هیدروكربنی به عنوان بخشی از مواد زاید تولید شده در عملیات تولید مورد توجه قرار گرفته است.
در واقع آب تولیدی جزء جدا نشدنی فرآیند بازیابی هیدروكربن‌هاست و در حوزه‌های نفتی توسعه یافته مقدار آب تولیدی به مراتب بیشتر است.
آب تولیدی كه به آن آب شور (Brine) نیز گفته می‌شود می‌تواند شامل آب سازند، آب تزریق شده به مخزن، مقدار كمی آب میعان یافته و مقادیر كمی از تركیبات شیمیایی استفاده شده در عملیات تولید باشد. آب تولیدی بیشترین حجم مواد زاید تولیدی در عملیات تولید مواد هیدروكربنی را تشكیل می‌دهد. این جریان مواد زاید را می‌توان مواد زاید با حجم زیاد و سمیت كم فرض كرد. حجم آب تولیدی از مخازن گازی به مقدار قابل توجهی كمتر از مخازن نفتی بوده ولی آلودگی آلی آن در مقایسه با چاههای نفتی بیشتر می باشد. خصوصیات آب تولیدی نظیر شوری، دانسیته، فلزات و محتوای آلی آن از یك حوزة به حوزة دیگر تفاوت دارد.
تولید جهانی آب تولیدی همراه نفت حدود 250 میلیون بشکه به ازای 80 میلیون بشکه تولید نفت در روز تخمین زده می شود. این رقم نشان می دهد سرعت آب تولیدی به نفت تولیدی 3 به 1 می باشد.
 پیش‌بینی می‌شود میزان تولید این آب در طی قرن آینده به دو برابر مقدار فعلی افزایش یابد كه این مسئله لزوم توجه بیشتر به مسائل مربوط به مدیریت آب تولیدی را سبب می شود.
نمودار (1-1) میزان آب تولیدی همراه نفت در دریا در دهه های گذشته و پیش بینی آن تا سال های آتی را نشان داده است.
2-1- عوامل مؤثر برحجم آب تولیدی
مدیریت آب تولیدی به دلیل حجم بالا و هزینه بهره برداری سنگین یک فاکتور کاملا کلیدی است. علاوه بر این با توجه به اینکه آب تولیدی یک رخداد طبیعی است، اگر به درستی مدیریت نشود تاثیرات زیست محیطی آن می تواند قابل توجه باشد. برخی از عواملی که می توانند بر حجم آب تولیدی در طی چرخه عمر یک چاه اثرگذار باشند عبارتند از:
1- روش های حفاری چاه
با ثابت بودن تمامی شرایط تولیدی، حجم آب تولیدی از یک چاه عمودی بیشتر از حجم آب تولیدی در یک چاه افقی است.
2- مکان حفر چاه
چنانچه مکان حفر یک چاه در یک مخزن هیدروکربوری با توجه به ساختار آن مخزن به خوبی انتخاب نگردد، بدون توجه به نوع چاه (افقی یا عمودی بودن) میزان آب تولیدی افزایش خواهد یافت.
3- چگونگی تکمیل چاه
هنگام تکمیل یک چاه بایستی به مکانیسم رانش سیالات هیدروکربنی موجود در آن مخزن توجه نمود.
4- نوع تکنولوژی جداسازی آب
از گذشته به منظور جداسازی آب همراه تولیدی از سیالات هیدروکربنی از تجهیزات و تصفیه کننده های سطحی استفاده می شود. البته این روش شامل هزینه های استخراج، تجهیزات و مواد شیمیایی تصفیه کننده می باشد.
5- تزریق آب به منظور افزایش راندمان تولید از مخازن
یکی از راه های افزایش میزان بازده تولیدی از مخازن نفتی، تزریق آب به درون مخزن می باشد. این آب باعث تثبیت فشار مخزن شده و موجب می شود نفت بیشتری تولید گردد. در مقابل این افزایش تولید، آب بیشتری به دلیل پیشروی سریعتر جبهه آب به سمت چاه تولیدی، تولید خواهد شد.
6- آسیب دیدگی دیواره لوله های جداری و چاه
چنانچه دیواره لوله های جداری و چاه در اثر فشارهای موجود، خوردگی، سایش و …. دچار آسیب دیدگی شوند، آنگاه ایجاد ترک یا تغییر فرم در آنها می تواند این اجازه را به آب های سطحی بدهد که به دهانه چاه وارد شوند و به عنوان آب همراه استخراج گردند.
7- مشکلات درون چاهی و زیر سطحی
بعضی مواقع مشاهده می شود که با توجه به میزان آب تولیدی در سطح لازم است تعدادی از شبکه های ایجاد شده تولیدی در دیواره چاه در مخزن مسدود گردند. این عمل موجب کاهش میزان آب تولیدی از چاه خواهد شد، اما چنانچه این انسداد به خوبی انجام نشود مجددا” میزان آب تولیدی از چاه افزایش خواهد یافت.
8- تاثیرات دبی تولیدی از مخزن
تولید از سیالات هیدرو کربنی با بالاترین دبی ممکن باعث می شود که آب همراه موجود در زیر ستون نفت خیلی سریع کانالی درون نفت به سمت چاه زده و مقدار آب همراه تولیدی از چاه را به شدت افزایش دهد. پدیدة مخروطی شدن (coning) آب یكی از عوامل تولید آب اضافی در چاههای تولیدی هیدروكربنی است .در واقع مخروطی شدن آب، بالا آمدن ستون آب در اثر رسوخ جزیی در چاه نفت می‌باشد كه در نتیجه كاهش فشار در طی تولید جریان نفت رخ می‌دهد. این پدیده یكی از علل رایج تولید آب بیشتر، بخصوص در مخازنی است كه تحت نیروی محركه آب، جریان نفت بالا می‌آید.
برخی روش‌های رایج جهت كنترل پدیدة مخروطی شدن آب عبارتند از:‌
1) كاهش روند افت فشار (كاهش فشار با شیب كندتر) به وسیله تولید نفت با نرخ كمتر.
2) تكمیل مجدد چاه و ایزوله كردن یا مسدود كردن حفره‌های پایینی.
3) بستن چاه برای كمك به فروكش كردن مخروط آب و سپس بازكردن مجدد آن و تولید نفت با نرخ پایین‌تر.
در طی فرایند تولید نفت بایستی تا آنجا که ممکن است از تولید بیش از اندازه آب همراه جلوگیری نمود. تولید بیش از اندازه آب همراه نفت مشکلات زیادی را باعث می شود که در زیر به برخی از آنها اشاره شده است.
1) کاهش نسبی تولید نفت
2) کاهش نرخ تولید کلی
3) کاهش میزان بهره دهی تولید نفت
4) افزایش میزان آبی که در مرحله جداسازی باید از نفت جدا شود.
5) افزایش میزان ماسه ناپایدار در اطراف چاه
6) کاهش قابلیت تصفیه پذیری نفت