فهرست مطالب

مهندسی شیمی ایران - پیاپی 79 (خرداد و تیر 1394)

دوماهنامه مهندسی شیمی ایران
پیاپی 79 (خرداد و تیر 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/05/06
  • تعداد عناوین: 11
|
  • سخن سردبیر
  • مقالات
  • عباس علیجان زاده روشن، فرید طالب نیا روشن*، حسین شکی صفحه 4
    تولید زیست گازوئیل از روغن های گیاهی می تواند جایگزینی مناسب برای سوخت های فسیلی باشد. میزان روغن موجود در سبوس برنج را می شود به عنوان ماده اولیه برای تولید زیست گازوئیل به کار برد. در پژوهش حاضر، تولید زیست گازوئیل از روغن سبوس برنج باروش تبادل استری یا الکولیز و با بهره گیری از کاتالیست قلیایی و متانول بررسی شده است. متغیرهای تاثیرگذاری که در فرایند مطالعه شده اند، عبارتند از: نسبت مولی الکل به روغن، غلظت کاتالیست قلیایی (KOH)، دمای واکنش و مدت زمان انجام واکنش. با هدف بهینه سازی فرایند. از روش طراحی آماری پاسخ سطح با مدل طراحی مرکب مرکزی1 (CCD) استفاده شده است، که تعداد 31 آزمایش با چهار پارامتر یادشده در پنج سطح را دربر می گیرد. در شرایط بهینه، نسبت مولی الکل به روغن با مقدار 12:1، غلظت کاتالیست با مقدار 75/ 0% وزنی روغن، دمای °C 52/4 و مدت زمان 45 دقیقه که حداقل طول زمان است، به دست آمده است. تحت این شرایط، بازده زیست گازوئیل تولیدی معادل 90% بدست آمد. برای ارزیابی شرایط بهینه و راستی آزمایی آن، آزمایشی تحت این شرایط انجام شد که بازده آن 07 /85% بود.
    کلیدواژگان: روغن سبوس برنج، زیست گازوئیل، تبادل استری، زیست سوخت، طراحی آماری، روش پاسخ سطح
  • محمد یوسفی*، محمدحسین یاسین صفحه 13
    فرایند انعقاد در تصفیه آب از جایگاه ویژه ای برخوردار است، به طوری که مطالعات زیادی پیرامون نوع ماده منعقد کننده و نیز شرایط عملیاتی بهینه به منظور حذف کدورت انجام شده است. یکی از بهترین روش های راهبری صحیح تصفیه خانه ها و خصوصا فرایند اختلاط و انعقاد، مدیریت تزریق مواد شیمیایی است. در این مطالعه، به بررسی مشکلات تولید آب صنعتی در تصفیه خانه شرکت پتروشیمی فجر پرداخته شده است. به همین منظور، جام آزمون با تغییر نوع و غلظت منعقدکننده و کمک منعقدکننده، دور همزن و pH انجام گرفت و در هر آزمایش، کدورت و سختی کل آب ورودی و خروجی اندازه گیری شد. با توجه به اهمیت تمامی داده های موجود، طراحی آزمایش ها به صورت تمام فاکتوری1 و در مجموع با 1296 آزمایش صورت پذیرفت.
    برای کاهش خطای انسانی و رسیدن به نتایج دقیق تر در سامانه پیش تصفیه آب، استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی پیشنهاد شد که با بهره گیری از نتایج حاصل از جام آزمون به آموزش این شبکه پرداخته شد. به علت کمتر بودن تعداد پارامترهای ورودی از خروجی در طراحی شبکه عصبی پیش گفته، استفاده از الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی نتایج پیشنهاد شد. پیش بینی حاصل از این شبکه برای پارامترهای عملیاتی، بیانگر تطابق بسیار بالای نتایج با داده های عملیاتی واحد صنعتی بود. حداکثر خطای نسبی پیش بینی کدورت 6/0% و سختی کل 3/2% است. باید گفت که شبکه عصبی طراحی شده از قابلیت استفاده در سامانه های کنترلی تصفیه خانه ها نیز برخوردار است.
    کلیدواژگان: پیش تصفیه آب صنعتی، انعقاد، شبکه عصبی مصنوعی، الگوریتم ژنتیک
  • علی آراسته نوده* صفحه 23
    استفاده از خاکستر استخوان بعنوان منبعی غنی از کلسیم فسفات در بدنه چینی مظروف، خصوصیات نهایی بدنه چینی مظروف را تغییر می دهد و باعث افزایش سفیدی، شفافیت و استحکام مکانیکی آن می شود.‍ در کنار خواص یاد شده، این ماده به علت وجود کلسیم کربنات در آن به عنوان فلاکس قوی، محدوده پخت را باریک تر و مشکلات پخت را بیشتر می کند و قیمت تمام شده محصولات را نیز به علت هزینه بالای تهیه خاکستر استخوان، افزایش می دهد. به همین دلایل، بسیاری از تولیدکنندگان مشتاقند بدانند در صورت کاهش مقدار خاکستر استخوان، چه میزان از خصوصیات مورد انتظار از دست خواهند رفت. هدف از این مقاله، بررسی تاثیرتغییر مقدار خاکستر استخوان در بدنه چینی استخوانی در دمای ثابت روی خواص نهایی بدنه چینی استخوانی است.
    به این منظور، ترکیبات متفاوتی از بدنه با مقادیر 41،36،31،26 و 46 درصد تهیه و خواص فیزیکی و نوری آن اندازه گیری شد. تغیییرات ساختاری آن به کمک روش های پراش اشعه ایکس(XRD)، میکروسکوپ الکترونی بررسی شده اند. نتایج نشان می دهد که با افزایش میزان خاکستر استخوانبلورهای تری کلسیم فسفات و آنورتیت در بدنه افزایش یافته و از شدت قله های کوارتز کاسته می شود. نیز، مشاهده شد که بدنه های چینی استخوانی با مقدار بیشتری خاکستر استخوان و مقدار کمتری کوارتز و فلدسپار ساختار متراکم تر و انقباض پخت، استحکام پخت و ضریب انبساط گرمایی بالاتری دارند و اندیس سفیدی (L*) آنها افزایش و اندیس رنگ (a وb) در آنها به سمت صفر میل می کند.
    کلیدواژگان: چینی استخوانی، خاکستر استخوان، چینی مظروف، ترکیب فازها
  • جبرائیل الهوردیزاده، محمد علی دهنوی* صفحه 34
    عوامل مختلف موثر بر مهاجرت نرم ساز 1 در پیشرانه های جامد مرکب مطالعه و تاثیر نفوذ نرم ساز بر خواص مکانیکی پیشرانه بررسی شده است. همچنین، پدیده مهاجرت نرم ساز در حالت پایا و نا پایا مطابق با قوانین نفوذ فیک بررسی شد. چندین روش به منظور جلوگیری از مهاجرت اجزای مایع در پیشرانه های جامد مرکب ارائه شده است. یک برنامه کامپیوتری بر مبنای مدل قانون دوم نفوذ فیک برای مدل سازی و شبیه سازی داده های غلظت به دست آمده از آزمایش ها تدوین شده است. تطابق نتایج شبیه سازی و نتایج حاصل از آزمایش ها اعتبار مدل را تایید کرد.
    کلیدواژگان: پیشرانه جامد مرکب، نرم ساز، نفوذ و قوانین فیک، مهاجرت نرم ساز
  • مجید آستانه، فرزین گلزار، رامین روشندل* صفحه 46
    هدف از انجام این پژوهش تولید همزمان برق و گرما از محصولات سنگین پالایشگاهی است. به منظور دستیابی به این هدف دو سناریو مدلسازی و بررسی می شوند. در سناریوی اول، سیستم ترکیبی گازی سازی و سیکل ترکیبی به عنوان حالت پایه در نظر گرفته می شود و گاز کربن دی اکسید تولید شده در محیط منتشر می شود. در سناریوی دوم، به منظور ارتقای عملکرد سیستم و کاهش انتشار کربن دی اکسید در محیط، پیل سوختی کربنات مذاب به سیستم افزوده می شود. در سناریوی دوم، به ازای کاهش 5/ 1 درصد از بازده الکتریکی سیستم و 97 /0 درصد از بازده تولید همزمان نسبت به سناریوی اول، حدود 70 درصد از میزان انتشار کربن دی اکسید در محیط کاسته خواهد شد. در پایان، برای تعیین تاثیر ضریب مصرف سوخت بر ویژگی های عملکردی سیستم، بر روی این پارامتر تحلیل حساسیت صورت خواهد گرفت.
    کلیدواژگان: تولید همزمان، پالایشگاه، گازی سازی، سیکل ترکیبی، پیل سوختی کربنات مذاب، دی اکسید کربن
  • مریم اکبری بیناباج، سید مصطفی نوعی*، نوید رمضانیان صفحه 61
    در قرن حاضر، آلودگی شیمیایی آب ها به مشکلی جهانی تبدیل شده است. آلاینده هایی چون فلزات سنگین از جمله آلاینده های زیست محیطی مهمی اند که در فاضلاب صنایع مختلفی یافت می شوند. از جمله فلزات سنگین که منجر به آلودگی فاضلاب های صنعتی می شود، می توان به کروم (VI) اشاره کرد. همراه با گسترش صنایع و افزایش این نوع فاضلاب ها، روش های متعددی برای حذف این آلاینده ها از محیط های آبی به وجود آمده است. بنابراین، در این مطالعه روش های مختلف حذف کروم (VI) از فاضلاب های صنعتی بررسی شده و در برخی موارد نیز سازوکار های حذف کروم (VI) و شرایط بهینه برای انجام فرایند مورد نظر شرح داده خواهد شد. همچنین، معایب و مزایای هر کدام از روش ها ذکر می شود تا با توجه به این اطلاعات، خواننده بتواند کاربردی ترین و موثرترین روش جداسازی را در شرایط مشابه انتخاب کند.
    کلیدواژگان: کروم (VI)، تصفیه، فاضلاب صنعتی، روش های حذف
  • حسین عشقی*، مهدی شنبدی، احمد امیری، سعید زینالی هریس صفحه 80
    نانولوله های کربنی در سال های اخیر به دلیل خواص الکتریکی قوی، هدایت حرارتی و گسیل میدان الکترونی بالا، توجه مراکز علمی و تحقیقاتی و حتی مراکز صنعتی جهان را به خود جلب کرده اند. از سوی دیگر، چقرمگی و استحکام کششی بسیار بالا، مدول یانگ بالا و چگالی بسیار کم نانولوله های کربنی به تولید الیافی مستحکم و سبک وزن بر پایه نانولوله های کربنی توسط محققین انجامیده است. اما، علی رغم خواص یادشده، طول ناکافی و ناپیوستگی الیاف از چالش های پیش روی محققان است که تحقیقات بیشتر به منظور دست یابی به الیافی بدون نقص را بیان می کند. در این مقاله، به بررسی روش های آزمایشگاهی تولید الیاف نانولوله های کربنی خواهیم پرداخت. از روش های عمده تولید الیاف نانولوله های کربنی که در نشریات مختلف انتشار یافته، می توان به ریسیدن محلول و ریسیدن حالت جامد اشاره کرد. روش های دیگری نیز، چون ریسیدن الکترو فورتیک و دی الکترو فورسیس نیز به صورت محدود گزارش شده اند که در ادامه به بررسی آن ها خواهیم پرداخت.
    کلیدواژگان: نانولوله های کربنی، الیاف، ریسیدن، استحکام، چقرمگی
  • ادریس اعتماد، احد قائمی*، منصور شیروانی صفحه 98
    در این تحقیق، برای پیش بینی شار انتقال جرم کربن دی اکسید در محلول پیپرازین از شبکه پرسپترون چند لایه استفاده شده است. پارامترهای موثر بر شار انتقال جرم کربن دی اکسید شامل غلظت کربن دی اکسید در سطح مشترک و در بالک مایع، ضریب بارگذاری، نسبت ضریب نفوذ کربن دی اکسید فاز گاز به مایع، نسبت فشار جزئی کربن دی اکسید به فشار کل، نسبت ضخامت فیلمی فاز گاز به مایع و پارامتر فیلم، به عنوان متغیرهای ورودی و شار انتقال جرم کربن دی اکسید به عنوان متغیر خروجی شبکه انتخاب شدند. برای آموزش، آزمون و ارزیابی شبکه عصبی پرسپترون چند لایه از داده های تجربی ارائه شده در مقالات بهره گرفته شده است. تعداد داده های تجربی به کار رفته، 104 داده و محدوده غلظت پیپرازین 2 تا 8 مولال بوده است. نتایج پیش بینی شبکه پرسپترون نشان داد که متوسط خطا برای شار انتقال جرم کربن دی اکسید 61/ 8 درصد است. نتایج شبکه های عصبی با نتایج دیگر محققان نیز مقایسه شد و نتایج نشان داد که شبکه عصبی شار انتقال جرم کربن دی اکسید را با دقت و سرعت بیشتری محاسبه می کند.
    کلیدواژگان: شار انتقال جرم، کربن دی اکسید، پیپرازین، شبکه عصبی، پرسپترون
  • آیلین آقابابایی، لیلا وفاجو* صفحه 107
    هر سال پسماندهای زیادی سالانه در سراسر جهان تولید می شود. قسمتی از آن را به عنوان ماده بازیافتی شیمیایی یا منبع انرژی جمع آوری و بازیابی می کنند و بقیه به روش های نادرستی دفع و یا سوزانده می شود. روش نادرست دفع این پسماندها به علت وجود فلزات، دوده و هیدروکربورهای آروماتیک حلقهای، مشکلات و خطرات زیادی برای محیط زیست پدید می آورد. به منظور جلوگیری از آلودگی ها و ارائه یک سامانه نو در حمل، ذخیره، دفع و تخریب اجزای خطرناک پسماندها، تحقیقات زیادی انجام شده است. مزایا و بازدهی بالای روش میکروموجی، به علت وسعت عملیات و طرز عمل آن، باعث ترویج این فناوری در مدیریت پسماندها شده است. کاربرد این فرایند در پردازش، کنترل، و بازیافت پسماندهای مشکل ساز از جمله پسماندهای الکترونیکی، پلاستیکی، لجنهای صنعتی و شهری و پسماند صنعت اتومبیل است. در این تحقیق روش میکروموجی و پیرولیز به کمک میکروموج به عنوان روشی موثر و جایگزین روش های معمول در امر بازیافت پسماند و تولید محصولات با ارزش، بررسی شده است.
    کلیدواژگان: میکروموج، بازیافت پسماند، پیرولیز
  • اخبار و گزارش ها
  • اخبار و گزارش ها
    صفحه 120
|
  • A. Alijanzadeh Roshan, F. Talebnia Roshan*, H. Shaki Page 4
    Biodiesel production from vegetable oils showed to have a great potential as a substitute of fossil fuels. The oil content of rice bran can be used as a raw material for biodiesel production. In the present work, biodiesel was produced from rice bran oil through transestrification where methanol and KOH were used as alcohol and catalyst, respectively. The effects of process variables including Alc./Oil molar ratio, catalyst concentration, temperature and reaction time were investigated. A central composite rotatable experimental design (CCD) was applied to evaluate the effects of the aforementioned variables on the process. The investigated response variables were biodiesel and glycerol yields. Under optimum condition, a biodiesel yield of 90% was obtained at the following conditions: Alc./Oil molar ratio 12:1, KOH concentration 0.75% of oil, temperature 52.4 °C and time 45 min. This result was verified by conducting an experiment under optimal condition where a yield of 85.07 % was achieved.
    Keywords: Rice Bran Oil, Biodiesel, Transestrification, Biofuel, Optimization
  • M. Yousefi*, M. H. Yassin Page 13
    Coagulation process is of vital importance for achieving good performance in water pre-treatment units. It usually implements optimum operating conditions that results in highest turbidity removal. The choice, dosage, pH and rate of mixing of coagulant and coagulant-aid are the variables that define optimum operating conditions. In this research, coagulation process of Fajr petrochemical company has been studied. Several jar tests are conducted to determine performance of Alum, Ferric chloride and Poly aluminum chloride as coagulants and anionic poly electrolyte and wheat starch as coagulant-aids at different pH and mixing rates.Optimum operating conditions data obtained in jar tests are used in developing a Neural Network model. This model allows operators to have an estimation of the operating conditions. The success of water pre-treatment depends on fixed feed water quality without frequent need to run jar tests. The predicted result of this network for operating parameters, presented the high consistency with operating data of industrial unit. The maximum relative error for prediction of turbidity is 0.6 % and for total hardness is 2.3 %. The number of neurons of Neural Network hidden layer is optimized and the developed model is validated and tested using a fraction of data that was not utilized in network training. The estimated operating condition for a given feed water quality is implemented in practice and the result of pre-treated water quality matched the expected quality.
    Keywords: Pre, Treatment Industrial Water, Coagulation, Artificial Neural Network, Genetic Algorithm
  • A. Arasteh Nodeh* Page 23
    In this paper, the effect of various amount of bone ash in bone china bodies while the firing temperature is constant has been investigated. The samples were characterized by XRD, XRF and SEM. It was observed that increasing the bone ash content leads to more intense β-tricalcium phosphate (β-TCP) and anorthite peaks but less intense SiO2 peaks. It was also observed that bone china bodies with higher amount of bone ash have a more glassy structure than bodies with lower amount of it. In bodies with low amount of bone ash and consequently high amount of milled mix, quartz cannot be melted completely and remains as crystals in the structure of body which leads to a body with less glassy structure and a less translucence body. By increasing the bone ash content of bone china bodies, shrinkage, bulk density, module of rapture and thermal expansion coefficient increase while no change can be observed in water absorption. As phosphate has a bleaching effect, increasing the bone ash content in the bone china bodies resulted in a brighter and white body with less colorful tint on the appearance of samples.
    Keywords: Bone Ash, Bone China, Tableware, Phase Composition
  • J. Allahverdizade, M. A. Dehnavi* Page 34
    In this paper, various affecting parameters on plasticizer migration and mechanical properties of propellant in the composite solid propellants have been investigated. The plasticizer migration phenomenon in steady and un-steady state was also investigated by Fick law’s. Several methods to prevent liquid species migration in the composite solid propellants are described. A computer program based on the mathematical model of Fick’s second Law of diffusion was developed to perform the calculus from the concentration data obtained by experiments. The agreement between the simulated and experimental values obtained from current work validates this model.
    Keywords: Composite Solid Propellant, Plasticizer, Diffusion, Fick's Laws, Migration of Plasticizer
  • M. Astaneh, F. Golzar, R. Roshandel* Page 46
    The aim of this study is to develop a model for producing combined heat and power from heavy refinery products. To do this aim, two scenarios are developed and analyzed. In the first scenario Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC) is investigated as the base case and its related carbon dioxide emitted to atmosphere. In the second scenario molten carbonate fuel cell is added to the cycle in order to improve the performance and reduce carbon dioxide emissions. In the second scenario by reducing 1.5% of net electrical efficiency and 0.97% of cogeneration efficiency with respect to the first scenario, 70% of carbon dioxide emission rate is reduced. Finally sensitivity analysis is performed to investigate the effect of fuel utilization factor on system operational specifications.
    Keywords: Cogeneration, Refinery, Gasification, Combined Cycle, Molten Carbonate Fuel Cell, Carbon Dioxide
  • M. Akbari Binabaj, S. M. Nowee*, N. Ramezanian Page 61
    In this century water pollution has become a global issue. Heavy metals including Cr(VI) as common environmental contaminants, could be found in different industrial wastewater. Along with the expansion of industry and the increase in the contaminated wastewater, several methods have been proposed for removing contaminants from aquatic environment. Accordingly in this study various methods for the removal of Cr(VI) are presented and in some cases, the removal mechanism of Cr(VI) and the optimum conditions for the process are described. Also the advantages and disadvantages of each technique are presented. So this paper gives the reader a clear direction to find the most suitable separation method for a defined condition.
    Keywords: Cr(VI), Treatment, Industrial Wastewater, Removal Methods
  • H. Eshghi*, M. Shanbedi, A. Amiri, S. Zeinali Heris Page 80
    Recently, carbon nanotubes (CNT) have been investigated by scientific and research centers as well as industrial sections due to the promising electrical, thermo-physical and biological properties. Also, powerful strength and toughness, excellent tensile strenght, Young's modulus and low density of CNT play key roles to select above-mentioned structure as a good candidate for production of strong CNT -base yarn. Despite the above-mentioned properties, short length and non-continuos yarn were introduced as a main challenge of researchers to achieve a yarn without defect. In the present work, experimental methods for producing CNT yarn were investigated. The main methods for synthesizing CNT yarn that have been published recently were investigated completely to reach good solution spinning as well as solid-phase spinning. Also, other methods such as electrophoretic and dielectrophorsis spinning have been investigated in terms of performance and compared completely.
    Keywords: Carbon Nanotubes, Yarn, Spinning, Strength, Toughness
  • E. Etemad, A. Ghaemi*, M. Shirvani Page 98
    In this work, multilayer perceptron network are used to predict the mass transfer flux of CO2 in Piperazine solution. The effective parameters on the absorption flux of CO2 such as interfacial and bulk concentration, CO2 loading, ratio of diffusion coefficient of gas to liquid of CO2, ratio of the CO2 partial pressure to the total pressure, ratio of film thickness of gas to liquid and the film parameter as input variables and mass transfer flux of CO2 as output variables were selected. Experimental data presented in the literature were used for training and evaluating the multilayer neural network of Perceptron. A total of 104 experimental data were used and total concentrations of piperazine were 2-8 mol/lit. The predicting results of neural network indicated that the mean square error for mass transfer flux was 8.61%. In addition, the results of neural network were compared with the predictions of other researchers and the findings revealed that the artificial neural network computes the mass transfer flux of CO2 more accurately and quickly.
    Keywords: Mass Transfer Flux, CO2, Piperazine, Neural Network, Perceptron
  • A. Aghababaei, L. Vafajoo* Page 107
    Waste materials are being generated around the world every year. Some of these are effectively collected and recovered for use as an energy source or chemical feedstock, while others are simply discarded or burned which in many ways polluting the environment. The improper disposal of these waste materials may constitute an environmental hazard due to the presence of undesirable species such as metals, soot and polycyclic aromatic hydrocarbons. New technologies are being investigated to develop systems which shall support the safe handling, transportation, storage, disposal and destruction of the hazardous constituents of these wastes. The recent interest in microwave technologies due to the extent of the treatments and assisted applications promoting a specific technology has been highlighted against conventional methods, and appears to offer the best alternative to waste management. This paper discusses the potential use of microwave as an energy-efficient mean to current heating technologies employed in the processing and treatment of wastes. The process applications considered are the treatment and control of specific and often problematic waste-streams including; electrical and plastic as well as; industrial and municipal sludge and automotive industry wastes. Moreover, it presents an extensive review of the scientific literature associated with various microwave pyrolysis applications in waste to energy engineering.
    Keywords: Microwave, Waste Recycling, Pyrolysis