فهرست مطالب

مهندسی شیمی ایران - پیاپی 77 (بهمن و اسفند 1393)

دوماهنامه مهندسی شیمی ایران
پیاپی 77 (بهمن و اسفند 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/12/14
  • تعداد عناوین: 11
|
  • سرمقاله
  • صفحه 3
  • مقالات
  • الهام عامری* صفحه 5
    امروزه استفاده از راکتورهای غشایی در فرایندهای شامل واکنش کاتالیستی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در چنین سیستم های ترکیبی، فرایند جداسازی غشایی با یک واکنش کاتالیستی همراه گشته و استفاده از غشاء موجب افزایش انتخابگری و بازدهی واکنش در فرایند ترکیبی می گردد. در تحقیق حاضر، در ابتدا به انواع راکتورهای غشایی بر اساس نوع هندسه، ساختار مواد سازنده غشاء، ساختار و نوع عملکرد راکتور بر اساس جایگاه و نوع کاتالیست اشاره می گردد. سپس سامانه های شامل واکنش همراه شده با فرایند جداسازی غشایی به مانند راکتورهای غشایی کاتالیستی، راکتورهای غشایی تراوش تبخیری و زیست راکتورهای غشایی مورد بررسی قرار می گیرد. علاوه بر این به شرح انواع راکتورهای غشایی کاتالیستی و واکنش های انجام شده در این گونه سامانه ها به تفصیل پرداخته می شود.
    کلیدواژگان: راکتورهای غشایی، واکنش کاتالیستی، فرایندهای ترکیبی، جداسازی
  • مجتبی گلبین*، محمدرضا احسانی، محمد نیکوکار، لیلی صحرانورد صفحه 25
    رشد حباب یکی از پارامتر های کلیدی در مدل کردن رانش گاز محلول است. لازم است تا نیروهایی که رشد را کنترل می کنند مشخص شده و به طور مناسب برای مدلسازی رشد حباب محاسبه شوند. علاوه براین، قابلیت اجرا و اعتبار مدلهای تجربی رشد حباب بایستی قبل از استفاده، معلوم گردد. در این مقاله، به بررسی مکانیزم های تشکیل حباب، رشد حباب و جریان فاز گاز در فرایند رانش گاز محلول در مخازن نفت سنگین پرداخته می شود. همچنین، تئوری های گوناگون به همراه روابط و فرضیات مختلف بیان شده اند.
    کلیدواژگان: رانش گاز محلول، هسته زایی همگن، هسته زایی ناهمگن، رشد حباب، جریان فازگازی
  • زهره رئیسی، مسعود حق شناس فرد*، وجیه زارعی، شبنم شریف یزد صفحه 33
    در این مطالعه رفتار حرارتی جریان آشفته هوادر یک کانال سه بعدی که با میله ها و آشفته سازهای نوع دلتا- وینگلت1 مجهز شده به صورت عددی تحلیل شده در حالی که شار حرارتی ثابتی روی دیواره بالایی کانال اعمال شده است. محاسبات با استفاده از روش محاسباتی حجم محدود و الگوریتم سیمپل2 برای شدت جریان های در محدوده رینولدزهای 22000-5000 انجام شده است. صحت نتایج به دست آمده از محاسبات عددی در قیاس با نتایج تجربی گزارش شده در مقالات قبلی تایید شده به طوری که افزایش بیشتر در عدد ناسلت و ضریب اصطکاک برای استفاده همزمان از میله و گردابه ساز را تایید کرده است. همچنین رفتار جریان سیال و انتقال گرما برای کانال پیشنهادی که دیواره های بالایی و پایینی آن میله دار شده و همزمان گردابه سازها در ورودی آن نصب شده اند افزایش قابل ملاحظه ناسلت را در مقایسه با حالت های مطالعه شده پیشین نشان داده است.
    کلیدواژگان: انتقال گرما، میله، گردابه ساز، ناسلت، ضریب اصطکاک haghshenas@cc، iut، ac، ir
  • محمد شکوهی*، غلامعباس پارسافر صفحه 45
    نظریه اختلال ترمودینامیکی سیالات کلاسیکی نظریه کامل و قابل قبولی است که با استفاده از آن می توان یک روش تحلیلی جامعی نسبت به معادله حالت سیالات ساده داشت. این نظریه نه تنها در محاسبه خواص ترمودینامیکی توده ای سیال نقش دارد بلکه اخیرا از آن برای محاسبه خواص ترمودینامیکی جامدات نیز استفاده می شود. همچنین در نظریه تابعی چگالی کلاسیکی و معادلات انتگرالی نیز نقش مهمی بازی می کند. بر اساس نظریه اختلال ترمودینامیکی، کمیت های ترمودینامیکی سیالات کلاسیکی وابسته به ساختار مولکولی آنهاست و ساختار مولکولی نیز متاثر از دافعه سخت بین مولکولی است و قسمت جاذبه پتانسیل بین مولکولی، پتانسیل متوسط خالصی را به صورت یکنواخت در سرتاسر سیستم ایجاد می کند و نقش نگهدارنده مولکول ها را بر عهده دارد. نسخه های مختلف این نظریه شامل: 1) ایده و طرح اولیه که زوانزیگ با عنوان بسط دمای-بالا1 پایه ریزی کرد و جمله اول اختلال استخراج شد، 2) بارکر و هندرسون جمله های بالاتر اختلال را بدست آوردند و به تبع آن تصحیحات مختلفی برای حل ضعف های آن ارائه کردند، 3)حالت مرجع سیستم اختلالی را وییک- چندلر- اندرسون با معرفی قطر مولکولی موثر به صورت تحلیلی استخراج کردند و سپس با معرفی معیار قطر مولکولی بولتسمن به عنوان نسخه کاملتر نظریه WCA، یعنی نظریه BAS معرفی شد. در این مقاله کلیه نسخه های این نظریه بررسی شده و روابط ریاضی آنها استخراج، و میزان توانایی های آنها در پیش بینی داده های شبیه سازی ارزیابی می شوند و همچنین نظریه ژوو2 را (با نگرش بسط-ƛ) که با نگرش دیگری غیر از زوانزیگ (بسط دمای-بالا) به نظریه اختلال ترمودینامیکی نگاه می کند، بررسی می کنیم.
    کلیدواژگان: سیالات کلاسیکی، مکانیک آماری، نظریه اختلال ترمودینامیکی، نظریه تغییرات، نظریه بسط پارامتر کوپلاژ، معادله حالت، قطر موثر مولکولی
  • علیرضا ظهیری، هدی مولوی* صفحه 69
    هدف از ساخت واحد تصفیه آب کندانس1 در نیروگاه ها، تصفیه تمام یا بخشی از جریان کندانس است، به گونه ای که کیفیت استاندارد آب جوش آور/ آب تغذیه ثابت نگه داشته شود. ناخالصی های موجود ناشی از عواملی نظیر سوراخ شدن لوله های کندانسور، تغلیظ ناخالصی های بسیار جزیی آب ورودی به جوش آور در فاز بخار و یا به سبب محصولات ناشی از خوردگی فلزات در تماس با آب یا بخار می باشند. واحد های تصفیه کندانس دو فرایند تصفیه فیزیکی و شیمیایی آب را تواما انجام می دهند و برای بی یون سازی آب در این واحدها از انواع رزین های تبادل یونی بصورت مخلوط یا پیش اندوده استفاده می گردد. انتخاب نوع رزین ها بستگی به آنالیز آب و شرایط بهره برداری دارد. در این مقاله به تشریح منابع ایجاد ناخالصی در کندانس و ضرورت تجهیز نیروگاه های بخاری و سیکل ترکیبی به واحد تصفیه کندانس و مزایای بکارگیری این واحد پرداخته می شود. در ادامه، انواع سیستم های تصفیه کندانس معرفی و مقایسه آنها از جنبه های مختلف صورت می پذیرد.
    کلیدواژگان: واحد تصفیه کندانس، CPP، رزین پیش اندوده، رزین بستر مخلوط
  • ریحانه حسنی، جلال شایگان* صفحه 78
    گسترش روزافزون جوامع بشری و توسعه صنعت سبب افزایش تولید فاضلاب شده است. وجود نیتروژن به صورت های مختلف، در فاضلاب برخی صنایع مانند صنعت پرورش ماهی توجه محققان را به روش های کارامد حذف نیتروژن جلب کرده است، زیرا میزان نیتروژن در فاضلاب این صنایع بالاست همچنین وجود بیش از حد نیتروژن در خروجی تصفیه خانه ها، روان آبهای کشاورزی وجریان آب های سطحی شهری سبب افزایش آن و ایجاد اختلال در اکوسیستم آبی می شود. روش های حذف نیتروژن در این متن به چهار دسته فیزیکی- شیمیایی، زیستی، الکتروشیمیایی و زیست الکتروشیمیایی تقسیم شده است. در روش فیزیکی- شیمیایی می توان به اسمز معکوس، جابجایی یونی، الکترودیالیز و جذب با استفاده از کربن فعال اشاره کرد. روش زیستی به سه دسته کلی سیستم هایی با رشد معلق ریزاندام، رشد روی آکنه های خنثی و ترکیبی از این دو سیستم رشد تقسیم شده است. در این بین روش های زیستی و زیست الکتروشیمیایی به علت سازگاری با محیط زیست، سادگی فرایند و هزینه کم نسبت به روش های دیگر بیشتر مورد توجه هستند.
    کلیدواژگان: تصفیه فاضلاب، حذف نیتروژن، روش های زیستی، روش های فیزیکی، شیمیایی، روش های زیست الکتروشیمیایی
  • محمد امین علایی شهمیرزادی، سید سعید حسینی* صفحه 91
    آلودگی های ناشی از فاضلاب واحد های صنعتی سرب و روی که عمدتا حاوی انواعی از فلزات سنگین می باشند یکی از موضوعات پر مخاطره زیست محیطی محسوب می شوند. در سال های اخیر، روش های متعددی برای حذف و بازیابی فلزات سنگین از انواع جریانات فاضلاب مورد استفاده قرار گرفته اند. اما با ظهور فناوری های نوین به ویژه فرایندهای جداسازی غشایی فرصت های جدیدی به منظور سهولت و افزایش کارایی و اثربخشی در تصفیه این گونه فاضلابها بوجود آمده است. هدف از مقاله پیشرو معرفی ویژگی ها، فرصت ها و چالش های جداسازی و حذف فلزات سنگین بویژه در واحدهای صنعتی سرب و روی توسط انواع فرایندهای غشایی اعم از اولترافیلتراسیون، اسمز معکوس، نانوفیلتراسیون و الکترودیالیز و بررسی مزایا و محدودیت های هر یک از این فرایندها می باشد. با توجه به بررسی های صورت پذیرفته و در نظر گرفتن مولفه هایی نظیر میزان مصرف انرژی، میزان حذف، شار غشاء و هزینه های فرایندی، نانوفیلتراسیون یکی از مناسب ترین فرایند ها به منظور حذف فلزات سنگین از فاضلاب به شمار می رود. سایر فرایندها نیز با غلبه بر مشکلاتی نظیر گرفتگی، مصرف بالای انرژی و مصرف مواد شیمیایی قابلیت کاربرد گسترده ای را دارا می باشند.
    کلیدواژگان: فرایند های غشایی، سرب و روی، فلزات سنگین، تصفیه فاضلاب
  • مجتبی خانی، علی بهرامی*، حمید مثمری صفحه 106
    ازدیاد برداشت نفت به روش میکروبی1 به کلیه فرایند هایی اطلاق می شود که در آنها از قابلیت تولید متابولیت های میکروبی توسط میکروارگانیسم های مختلفی جهت بهبود بازدهی استخراج نفت استفاده می شود. از جمله این متابولیت ها، زیست سورفاکتانت ها2 می باشند. زیست سورفاکتانت ها ترکیبات فعال سطحی هستند که با کاهش کشش سطحی منجر به حل شدن ترکیبات آلی در ترکیبات غیرآلی می شوند. این مقاله مروری بر روش ها و مزیت های بهره گیری از زیست سورفاکتانت و فاکتورهای موثر در تولید آنها و همچنین تاثیر شرایط محیطی بر عملکرد زیست سورفاکتانت ها در ازدیاد برداشت میکروبی نفت خواهد داشت.
    کلیدواژگان: ازدیاد برداشت، زیست سورفاکتانت، نفت، MEOR
  • محمد مسعود عاطف*، عبدالله سلیمی، جواد قیصریان فرد صفحه 119
    هدف از این مطالعه، بررسی حذف فلزات سنگین (Ni، Cd، Cr) با استفاده از گیاه مانگرو با توجه به پارامترهای غلظت، زمان و pH می باشد. این گیاهان از نقاط مختلف جنگل های حرا منطقه عسلویه نمونه برداری شد و بعد از قرار گرفتن در پایلوت با غلظتهای 5/ 2، 10/5 و 15میلی گرم در لیتر در pH برابر 7/8 از عناصر مذکور، به مدت یک ماه مورد ارزیابی قرار گرفتند. با توجه به نتایج تجربی در پالایش یون کرم و یون کادمیم با افزایش غلظت، افزایش جذب توسط گیاه و در مورد نیکل با کاهش جذب همراه بود. در ادامه تحقیقات اثر زمان تماس نشان داد که بیشترین جذب در مدت 5 روز توسط گیاه صورت گرفت. جهت بررسی اثرpH، گیاه در pH برابر 2، 4، 6، 8 و 10 در غلظت 15میلی گرم بر لیترازیون کرم، به مدت 7 روز مورد مطالعه قرار گرفت. در نهایت طبق نتایج تجربی بیشترین جذب توسط این گیاه، به ترتیب، یون کرم بیشتر از نیکل و یون کادمیم در pH برابر 8 در مدت 5 روز صورت گرفت.
    کلیدواژگان: حذف فلزات سنگین، گیاه مانگرو، جنگل های حرا
  • اخبار و گزارش ها
  • صفحه 127
|
  • E. Ameri* Page 5
    Recently, using membrane reactors in the processes contain catalytic reaction has attracted much more attention. In such hybrid systems, a membrane separation process is coupled with the catalytic reaction, and using membrane is led to increase the selectivity and the efficiency of the reaction. In this study, the types of membrane reactors based on the geometry, material of the membrane and the structure and function of catalytic reactors based on location and type of the catalyst are first mentioned. After, the reaction systems coupled with the membrane separation processes, such as catalytic membrane reactors, pervaporation membrane reactors and membrane bioreactors are investigated. In addition, type of the catalytic membrane reactors and the reaction occurred in these systems are discussed in detail.
    Keywords: Membrane Reactor, Catalytic Reaction, Hybrid Processes, Separation
  • M. Golbin*, M. R. Ehsani, M. Nikookar, L. Sahranavard Page 25
    Bubble growth is one of the key parameters in solution gas drive modeling study. It is required that the dominant forces to be specified and calculated appropriately for the bubble growth modeling. In addition, performance capability and reliability of experimental models of bubble growth should be specified before consideration. In this paper, mechanisms of bubble formation, bubble growth and gas phase flow in solution gas drive process in heavy oil reservoirs are studied. Also, various theories with different correlations and assumptions are presented.
    Keywords: Solution Gas Drive, Homogeneous Nucleation, Heterogeneous Nucleation, Bubble Growth, Gas Phase Flow
  • Z. Raeisi, M. Haghshenasfard*, M. Zareie, Sh. Sharifyazd Page 33
    In this paper, a numerical modeling of heat transfer and turbulent flow in a solar heater with Delta-Winglet vortex generators is presented. Calculations by the finite volume are conducted using the SIMPLE algorithm. Air turbulent flow with various mass flow rates under the Reynolds number of 5000-22000 was investigated. The CFD predictions were compared with the experimental data and good agreement was observed. The results showed that Nusselt number and friction factor in a system fitted with combined rib and delta-winglet vortex generators are higher than those of traditional ribbed systems. In addition, a system fitted with combined ribbed top and bottom walls and vortex generators through the inlet was proposed, and increase in Nusselt number was shown in comparison with previous systems.
    Keywords: Solar Heater, Vortex Generator, NusseltNumber, Friction Factor
  • M. Shokouhi*, Gh. A. Parsafar Page 45
    Perturbation theory is a helpful tool in many branches of theoretical physics, and also the statistical mechanics of classical liquids. The perturbation strategy not only plays an important role in bulk fluid thermodynamic properties, but also, in recent year, has become more important in bulk solids, in classical density functional theory and integral equation thermodynamic theory. On the base of thermodynamic perturbation theory, thermodynamic quantities are related to molecular structures via THE radial distribution function and molecular structures are extremely established with hard sphere potential interaction. In the last two decades, there have been advances in all types of theories. All versions of this theory includ 1) Zwanzig approach which expressed so-called high temperature series expansion and formulate the first term of perturbation expansion 2) Barker-Henderson theory for the second order term and higher order terms, and also some modification of Barker-Henderson theory 3) Week-Chandler-Anderson soft-core perturbation theory has been developed by Ben-Amotz and Stell (BAS) via introduction of Boltzmann factor criterion as the effective diameter. In this work, different versions of thermodynamic perturbation theory for the bulk fluids are investigated and Zhou - expansion approach as a new version of thermodynamic perturbation theory will be introduced and compared with the Barker-Henderson macroscopic compressibility approach.
    Keywords: Classical Fluids, Statistical Mechanics, Equation of State, Perturbation Theory, Effective Hard Sphere
  • A. R. Zahiri, H. Molavi* Page 69
    Condensate polishing plant (CPP) is employed in power plants for treatment of all or a part of condensate stream in order that the standard quality of boiler/feed water be kept constant. The sources of the impurities could be damage of condenser tubes, concentration of negligible impurities in the boiler inlet water in the steam phase and/or corrision products of metals in contact with water or steam. CPP units treat water both physically and chemically. In order to deionize water, different types of ion-exchange resins are used as mixed or precoat. Selecting the resins type depends on water analysis and operating conditions. In current paper, the sources of impurities in the condensate are described and the necessity of CPP application in steam and combined cycle power plants and also the advantages of the mentioned plants are discussed. Furthermore, different types of CPP systems are introduced and are compared from different aspects.
    Keywords: Condensate Polishing Plant, CPP, Precoat Resin, Mixed Bed Resin
  • R.Hasani, J. Shayegan* Page 78
    Growth of population and industrial development has led to increased production of wastewater. Different forms of nitrogen in some industrials such as fish farming attracted the attention of researchers to the efficient nitrogen removal methods. Nitrogen-rich waste from outflow of wastewater treatment plants, agriculture wastewater and surface runoff has increased nitrogen level in aquatic ecosystem and disrupt it. In this text nitrogen removal techniques are classified to four general categories include: physicochemical, biological, electrochemical and bio-electrochemical treatment. Physicochemical treatment include: reverse osmosis (RO), ion-exchange (IE), electro-dialysis (ED) and activated carbon. Three overcome approaches to biological treatment are suspended growth, attached growth and combination of the two methods. Among these methods biological and bio-electrochemical are more suitable because of the environmental sustainability, simplicity and low process cost.
    Keywords: Wastewater Treatment, Nitrogen Removal, Biological Technique, Electrochemical Technique, Physicochemical Technique, Bio, Electrochemical Technique
  • M. A. Alaei Shahmirzadi, S. S. Hosseini* Page 91
    Pollutions generated from zinc and lead industrial units are considered as one of the serious environmental concerns due to the presence of various types of heavy metals. Therefore, in recent years, numerous technologies have been exploited for the removal and recovery of heavy metals from waste water streams. With the emergence of novel technologies and particularly membrane-based separations, new opportunities are opened for application of membranes for the treatment of waste water streams with easier operation and higher productivity. The present manuscript aims to introduce the properties and potentials of various membrane technologies including ultrafiltration, reverse osmosis, nanofiltration and electrodialysis for the treatment of waste water streams containing heavy metals with special attention to the zinc and lead industry. The opportunities, challenges, benefits and limitations of each technology are presented and described in details. Based on carried out assessments and considering factors such as energy consumption, removal efficiency, membrane flux and process costs, nanofiltration can be recommended as one of the best choices for heavy metal removal from waste water streams. However, other studied technologies can also gain wide applicability for this purpose by overcoming the limitations and obstacles such as fouling, high energy consumption and chemical usage.
    Keywords: Membrane Technology, Zinc, Lead, Heavy Metals, Waste Water Treatment, Nanofiltration
  • M. Khani, A. Bahrami*, H. Mosmeri Page 106
    Microbial enhanced oil recovery method (MEOR) refers to all processes thatuse the capabilitie of various microorganisms to produce microbial metabolites to improve the efficiency of oil extraction. One of this metabolites, isbiosurfactant. Biosurfactants are surface active compounds that dissolve organic compounds in inorganic compounds by reduction the surface tension. In this paper will have an overview on methods and the advantages of using biosurfactants and effective factors in production and the impact of environmental condition on biosurfactantperformancein microbial enhanced oil recovery.
    Keywords: Enhanced Oil Recovery, Biosurfactants, Oil, MEOR
  • M. M. Aatef*, A. Salami, J. Ghisaryan Fard Page 119
    The goal of the present study is to investigate on elimination removal of heavy metals (Ni.Cd.Cr) while using Avicenna Marina plant. These plants are sampled from different parts of Hara jungles in Asalouyeh, after they have placed in pilot for a month in 2.5, 5.0, 10.0 and 15.0 ppm densities and pH=7.8 are studied separately and on a compound type from the items and consequently, the results are found by Spectrophotometer systems and the amount of remaining density is obtained in the Timar lotion. Considering experimental results in the filtration of any separate element with increase in Chrome and cadmium ion, increase in absorbance by the plant and in nickel with increase in density, we have been witness to the decrease in absorbance and in the mixture state of the elements in culture medium with increase in density of the elements, increase in absorbance of the chrome and nickel ion is observed, but with decrease of the total absorbance amount in comparison with separate state they were parallel. In nickel ion with increase of density, decrease in density process has been observed which has been accompanied with increase in total amount. In continuation of the researches, contact time effects has shown than the most absorbance amount during 5 days are carry out by the plants. To study pH effect, plants absorbance potential are studied in pH=2,4,6,8,10 and in ppm 15 density of Chrome ion during 7 days. Finally, according to the experimental results made, the most absorbance amount by the plant were respectively chrome ion > nickel> Cadmium in pH=8 during 5 days.
    Keywords: Avicenna Marina Forest, Heavy Metals Removal, Mangroves Plant