بيان مسأله اساسی تحقيق به طور كلی

(شامل تشريح مسأله و معرفی آن، بيان جنبه‏ های مجهول و مبهم، بيان متغيرهای مربوطه و منظور از تحقيق)

نمونه بیان مساله در نگارش پروپوزال کارشناسی ارشد در رشته مهندسی شیمی گرایش طراحی فرآیندهای نفت در زیر عنوان شده است :

"بهینه سازی هیدروتریتینگ در یک واحد تبدیل گاز به مایع مبتنی بر فرایند فیشر–تروپش"

Optimization of hydrotreating in a gas-to-liquid conversion unit based on the Fisher-Tropesh process

بيان مسأله اساسی تحقيق به طور كلی
(شامل تشريح مسأله و معرفی آن، بيان جنبه‏ های مجهول و مبهم، بيان متغيرهای مربوطه و منظور از تحقيق):

سنتز فیشر-تروپش یک فرآیند گاز به مایع است که در آن گاز طبیعی به سوخت های مایع مانند دیزل تبدیل می شود. یک واحد گاز به مایع از سه بخش تشکیل شده است.
الف) آماده سازی گاز سنتز
ب) سنتز فیشر-تروپش
ج) ارتقاء محصولات [1].
تولید گاز سنتز پرخرج ترین بخش می باشد. فرآیندهای مختلفی برای تهیه گاز سنتز وجود دارند که عبارتند از:
اصلاح بخار (SR)، اصلاح حرارتی خودکار (ATR)، اکسیداسیون جزئی (POX) یا ترکیبی از این فرایند ها [2].
در سنتز فیشر-تروپش عمدتاً از دو نوع راکتور استفاده می شود که عبارتند از یک ستون حباب دوغاب و یا یک راکتور بستر ثابت چند لوله ای که معمولا راکتور ستون حباب دوغاب به جهت هم دمایی و برای حذف گرما در واکنش گرمازای فیشر-تروپش پیشنهاد شده است [3].
دو سنتز مختلف فیشر-تروپش وجود دارد.
سنتز دمای بالا از کاتالیزور آهن استفاده می کند، در دمای 330-350 درجه سانتیگراد عمل می نماید و عمدتاً هیدروکربن های سبک (نفتا) تولید می کند.
سنتز فیشر-تروپش با دمای پایین که می تواند از کاتالیزور کبالت و آهن استفاده نماید و در دمای حدود 200 درجه سانتیگراد کار می کند و هیدروکربن های عمدتا سنگین تری (دیزل و موم) را تولید می کند [4].
در واحد ارتقاء، زنجیره‌های هیدروکربنی طولانی حاصل از سنتز فیشر-تروپش تحت واکنش‌های هیدروکراکینگ و هیدروایزومریزاسیون در یک هیدروتراتر قرار می‌گیرند [5].
کاتالیزورهای مورد استفاده در راکتور هیدروفرایند دو عملکردی بوده و تابع هیدروژناسیون/دهیدروژناسیون هستند با مشخصه های اسیدی هستند تا ایزومریزاسیون و کرک را فراهم کنند [6].
در بررسی کار محققان، تولید گاز سنتز و سنتز فیشر-تروپش یک فرآیند گاز به مایع مورد بررسی و بهینه سازی قرار گرفته است ولی تمرکز این پیشنهاد پژوهش بهینه سازی واحد ارتقاء می باشد بدین منظور یک مدل ریاضی برای هیدروتراتر در یک برنامه مدلسازی (MATLAB) استخراج و به یک برنامه شبیه سازی (HYSYS) ارسال می شود.
هدف این خواهد بود که اجرای همزمان این دو برنامه شرایط بهینه ای را برای هیدروتریتینگ پیدا کنند.

نمونه بیان مساله در نگارش پروپوزال در رشته زیست شناسی و در مقطع کارشناسی ارشد را ملاحظه فرمایید

"بررسی ارتباط بین پلی مورفیسم های rs1129055 وrs17281995 در ژن CD86 با خطر ابتلا به سرطان تخمدان"

Investigation of the relationship between rs1129055 and rs17281995 polymorphisms in the CD86 gene with the risk of ovarian cancer

بيان مسأله اساسي تحقيق
(تشريح مسأله و معرفی آن، بيان جنبه‏ های مجهول و مبهم، بيان متغيرهای مربوطه و منظور از تحقيق):

سرطان یکی از رایج‌ترین عامل مرگ و میر در بیشتر مناطق دنیا می‌باشد و در حال حاضر یکی از موانع رایج برای داشتن امید به زندگی مطلوب در برخی از کشورها قلمداد می شود. سرطان تخمدان یکی از شایع‌ترین سرطان‌های زنان به‌شمار می‌آید و با نرخ بقا 5 ساله در حدود 47 درصد و تشخیص مرحله ای 15 درصد در رتبه پنجم شایعترین بدخیمی های مرگبار زنان قرار دارد که منجر به مرگ 125000 نفر در هر سال می شود بنابراین بررسی راهبرد های جدید و موثر برای درمان ریشه ای ضروری است اما متاسفانه با این‌ وجود سرطان تخمدان پیش‌آگهی مطلوبی ندارد و نرخ مرگ و میر بالایی را به ثبت رسانیده است(Yan Zhai et al, 2020).

شیوع بیماری سرطان تخمدان در مناطق مختلف به عوامل متفاوتی بستگی دارد که از جمله‌ی آن می‌توان به رشد جمعیت، افزایش عوامل سرطان‌زا، بستن لوله‌ی تخمدان، کاهش تعداد حاملگی و کاهش مدت زمان شیردهی اشاره کرد(Isherwood et al., 2018).

میزان نفوذ در جمعیت‌های مختلف نیز اعداد متفاوتی را به ثبت رسانیده‌اند برای مثال در سال 2012 بیشترین نرخ سرطان تخمدان در چین ( 60/14% از کل موارد)، هند ( 33/11% از کل موارد) و آمریکا ( 8/81% از کل موارد) اتفاق افتاده است (Rahmani et al., 2018) و در کشورهای آسیایی؛ سنگاپور، قزاقستان و برونئی بیشترین نرخ سرطان تخمدان را ثبت کرده‌اند.

همچنین در ایران، استان مرکزی با بیشترین نرخ مبتلای سرطان تخمدان ( 3/6%) و استان کهکیلویه و بویراحمد با کمترین نرخ (0%) در جایگاه اول و آخر قرار گرفتند و گفتنی است، استان‌های شمالی، مرکزی و شمال غربی نرخ بالاتری از ابتلا به سرطان تخمدان را نسبت به استان‌های شرقی و جنوب شرقی به ثبت رسانده بودند(Moradi et al., 2019).

ریسک فاکتورهای متعددی در ارتباط با بروز سرطان تخمدان شناسایی شده است. سن و سبک زندگی، عوامل تولید مثل، فاکتورهای زنانگی، عوامل هورمونی و فاکتورهای ژنتیکی از آن جمله‌اند، که در این میان مطالعات زیادی در ارتباط بین فاکتورهای ژنتیکی و خطر ابتلا به سرطان تخمدان صورت گرفته است.

برای مثال سابقه‌ی خانوادگی بعنوان یکی از مهمترین فاکتورهای ژنتیکی در ارتباط با خطر ابتلا به سرطان تخمدان در نظر گرفته شده است. به طوریکه افرادی که خواهر یا مادر مبتلا به سرطان پستان و یا تخمدان دارند، احتمال خطر ابتلا به سرطان تخمدان در این افراد چند برابر افرادی است که چنین سابقه‌ای ندارد. همچنین مطالعات نشان داده است جهش در ژن BRCAبعنوان ژن مهارکننده‌ی تومور، یکی از عوامل موثردر بروز سرطان تخمدان می‌باشد(Toss et al., 2015).

از طرف دیگر چندشکلی‌های تک نوکلئوتیدی (SNP) در ژن‌های مختلف، بعنوان یک عامل موثر در ابتلا به انواع بیماری از جمله سرطان در نظر گرفته شده‌اند. چندشکلی‌های تک نوکلئوتیدی، جابجایی‌های تک نوکلئوتیدی در جایگاه خاصی از DNA هستند که می‌توانند اثرات متقاوتی را از خود نشان دهند و در جمعیت‌ها قابل شناسایی است.بدین صورت که اگر فراوانی آللی جابجایی مذکور کمتر از 1 درصد باشد، بعنوان جهش شناسایی می‌شود اما اگر میزان این فراوانی مساوی یا بیشتر از 1 درصد باشد، بعنوان پلی‌مورفیسم شناخته می‌شود. همچنین مطالعات نشان داده است که SNPها می‌توانند اثرات مهمی را روی سلامتی انسان وارد کنند.

از این رو SNPها بعنوان فاکتورهای پیش‌بینی کننده در افراد برای پاسخ به داروها، فاکتورهای محیطی مثل سموم و همچنین احتمال پیشرفت یک بیماری مانند سرطان درنظرگرفته شوند.

از این رو مطالعات زیادی، ارتباط بین SNP های ژن‌ها مختلف و خطر ابتلا به سرطان تخمدان را بررسی کرده‌اند. در سال 2007 مطالعه‌ای‌‌ بر روی ژن‌های دخیل در متابولیسم هورمون و ترمیم DNA انجام شد و ارتباط معناداری بین SNPهای مورد مطالعه و سرطان تخمدان بدست آمد(Beesley et al., 2007).

تحقیق دیگری نیز ارتباط بین پلی‌مورفیسم‌های ژن‌های BRCA1وBRCA2 با سرطان تخمدان را به اثبات رسانده‌اند(Peter et al., 2009). از این‌رو به نظر می‌رسد مطالعه‌ی رابطه‌ی پلی‌مورفیسم ژن‌های مختلف در جمعیت‌های گوناگون با سرطان تخمدان می‌تواند اطمینان ما را در مورد SNPها بعنوان یک فاکتور پیش‌آگهی بالا ببرد برهمین اساس مطالعات پلی‌مورفیسمی از اهمیت بالایی برخوردار هستند اما متاسفانه مطالعات کمی برای بررسی ارتباط پلی‌مورفیسم‌های ژن‌های تولید‌کننده‌ی پروتئین‌های ایمنی‌زایی با سرطان تخمدان وجود دارد.

یکی از پروتئین‌هایی که نقش مهمی در ایمنی‌زایی سلول ایفا می‌کند، CD86 می‌باشد که توسط ژن CD86کد می‌شود. این پروتیئن‌ یکی از پروتیئن‌های محرک در سلول‌های عرضه کننده‌ی آنتی‌ژن است و نه تنها در خودایمنی و پیوند اعضا نقش دارند بلکه در ایمنی‌زایی تومور نیز عملکرد مهمی را از خود نشان می‌دهند و و همچنین برای سیگنالینگ جهت فعال سازی و بقای سلول‌های T ضروری هستند(Seliger et al., 2008).

همچنین مطالعات، افزایش سطح بیان mRNA ژن CD86 را در سلول‌های سرطانی تخمدان و ریه نشان داده است (Greenwald et al., 2005)و ثابت شده است که اتصال بین CD86 و CTLA-4 باعث ایجاد آپوپتوز از طریق کاسپاز 8 و کاسپاز 3 می‌شود(Contardi et al., 2005). بنابراین هرگونه تغییر در بیان و عملکردژن CD86 می‌تواند سبب گسترش سرطان شود. چندشکلی تک نوکلئوتیدی یکی از فاکتورهایی است که می‌تواند سبب تغییر در بیان و عملکرد ژن CD86 شود.

ژن CD86 در کروموزوم 3q21 جا گرفته است و شامل 8 اگزون است و اگزون‌های 8 و 7 دم سیتوپلاستی پروتنین CD86 را کد می‌کنند(Seliger et al., 2008).دو پلی‌مورفیسم +1057G/A (rs1129055) و +2379G/A(rs17281995) در ژن CD86 گزارش شده اند که با بیماری‌های مختلفی در ارتباط است.

پلی‌مورفیسم rs1129055 باعث جابجای آمینواسید Ala به Thr می‌شود که عملکرد بهینه‌ی پروتئین مذکور کاهش می‌یابد. (Ma et al., 2010)و پلی‌مورفیسم (rs17281995) در 3'-UTR ژن CD86 جای دارد و در اتصالت mRNA و تنظیم بیان ژن CD86 نقش مهمی را بازی می‌کند(Liu et al., 2013).

نمونه بیان مساله در نگارش پروپوزال در رشته مهندسی شیمی 

"تصفیه فاضلاب مواد مصرفی سوزآور در پالایشگاه های نفت"

بيان مسأله اساسي تحقيق به طور كلي
(شامل تشريح مسأله و معرفی آن، بيان جنبه ‏های مجهول و مبهم، بيان متغيرهای مربوطه و منظور از تحقيق):

در طول قرن گذشته، افزایش سریع فعالیت‌های صنعتی تأثیرات نامطلوبی بر محیط ‌زیست به‌ویژه منابع آب گذاشته است.
تخلیه فاضلاب صنعتی بد تصفیه شده به محیط زیست و یا تخلیه به منابع آب می تواند منجر به آلودگی شدید شود. این مهم تنها بر محیط زیست تأثیر نمی گذارد زیرا ممکن است بر سلامت افراد در این منطقه نیز تأثیر گذار باشد.
طی سالیان گذشته به منظور حفظ منابع آب و همچنین سلامت انسان، مقررات زیست محیطی دقیق تری وضع شده است. این مقررات برای صنایع مطلوب نیستند زیرا هم هزینه عملیاتی و هم سرمایه ای را برای فرایندهای اضافی افزایش می دهد.

بخش دیگری از بیان مساله در نگارش پروپوزال کارشناسی ارشد
پالایشگاه های نفت یکی از صنایع تولید کننده پسماندهای صنعتی هستند که باید به درستی با آن ها برخورد شود. پالایشگاه های نفت، نفت خام را به محصولات تصفیه شده تر مانند بنزین، نفت سفید، سوخت جت و غیره تبدیل می کنند.
این محصولات معمولاً حاوی ناخالصی هایی هستند که باید قبل از استفاده استخراج شوند مانند فنل ها، ترکیبات گوگردی (مانند سولفید هیدروژن) و .... فرآیندی که برای حذف این ناخالصی ها استفاده می شود، شیرین کردن نامیده می شود.
یکی از معروف‌ترین روش‌های شیرین‌سازی، فرآیند Merox است که در آن از سود سوزآور (NaOH) به عنوان مایع استخراج کننده برای حذف ناخالصی‌ها از جریان‌های هیدروکربنی استفاده می‌شود.
هنگامی که این ماده در فرآیند استخراج استفاده می شود، یک جریان زباله ایجاد می شود که به آن پسماند مصرفی سوزآور پالایشگاه می گویند. پسماند سوزاور مصرفی یک زباله خطرناک است که باید به درستی تصفیه و با آن رفتار شود.
این پساب هم برای محیط زیست و هم برای انسان بسیار سمی است. این پساب به دلیل PH بالا بسیار خورنده است. مقدار متوسط pH در این پساب حدود 12 است.
پساب مصرفی سوزآور به دلیل وجود سولفید و برخی مواد آلی فرار موجود در آن، زباله‌های بسیار بدبو است. همچنین به دلیل اسیدهای موجود میل ترکیبی بالایی دارد. پساب سوزآور تولیدی نیاز به اکسیداسیون شیمیایی بالایی دارد که از احیا بیولوژیکی جلوگیری می کند. سایر خصوصیات این ماده سوزاور به منبع آن بستگی دارد.
این پساب سوزآور در پالایشگاه های معمولی شامل غلظت بالایی از هیدروکسید سدیم باقیمانده در محروده 6-13 درصد وزنی است. پساب سوزآور مصرفی نیز ممکن است شامل سولفید، فنل، آمین، پارافین، هیدروکربن و نفتنات های امولسیون شده باشد. سه نوع اصلی پساب سوزآور مصرفی پالایشگاهی وجود دارد.
در ادامه آخرین بخش مربوط به بیان مساله در نگارش پروپوزال کارشناسی ارشد در رشته مهندسی شیمی عبارت است از:
با وجود اینکه ترکیب این پساب مصرفی پالایشگاهی بسته به منبع متغیر است. معمولاً پالایشگاه‌ها این پساب سوزآور مصرفی را جدا نمی‌کنند، بلکه به صورت مخلوط آن را دفع می کنند. پساب سوزآور مصرفی جریان زباله ای در نظر گرفته می شود که قبل از تخلیه نیاز به تصفیه دارد.
تصفیه این ماده میتواند تحت فرایندهای، اکسیداسیون شیمیایی و تصفیه بیولوژیکی انجام گیرد.