فهرست مطالب

مهندسی شیمی ایران - پیاپی 82 (آذر و دی 1394)

دوماهنامه مهندسی شیمی ایران
پیاپی 82 (آذر و دی 1394)

  • بهای روی جلد: 100,000ريال
  • تاریخ انتشار: 1394/10/23
  • تعداد عناوین: 11
|
  • سرمقاله
  • نقش دانشگاه ها در توسعه کشور
    صفحه 3
  • مقالات
  • مژگان آهنگر داودی، جعفر توفیقی داریان*، علیمراد رشیدی، تورج محمدی صفحه 4
    نانولوله کربنی به دلیل برخورداری از سطح داخلی تقریبا بی اصطکاک و مقاومت مکانیکی و حرارتی بسیار مطلوب، در سال های اخیر در زمره مواد جذاب برای ساخت غشا قرار گرفته است. روش های ساخت غشاهای نانولوله کربنی را می توان به پنج دسته تقسیم کرد، که عبارت اند از غشای نامنظم نانولوله کربنی، غشای ساخته شده در قالب آماده، فیلتر نانولوله کربنی همراستا، غشای نانولوله کربنی همراستای عمودی و غشای ماتریس مخلوط نانولوله کربنی. در چهار مورد اول، نانولوله کربنی، ماده اصلی سازنده غشا است. آنچه در ساخت این غشاها اهمیت دارد، چگونگی دستیابی به ساختار یکپارچه بی نقص از این ماده است. در نوع پنجم که غشای ماتریس مخلوط است، توزیع مناسب نانولوله ها در ماتریس بسپاری که ماده اصلی سازای غشا است، عامل کلیدی به شمار می آید. در این مقاله، این روش ها را تشریح و مزایا و معایب آن ها را بیان کرده ایم.
    کلیدواژگان: نانولوله کربنی، غشای نانولوله کربنی، باکی پیپر، رسوب دهی بخار شیمیایی، ماتریس مخلوط نانولوله کربنی
  • سلمان احمدی اسب چین*، رضا تبارکی، محمد فریدی، باقر سیدعلیپور صفحه 23
    صنایع نساجی یکی از مصرف کننده های مهم آب به شمار می آیند و مقدار زیادی آلودگی آب ایجاد می کنند؛ یکی از مهم ترین این آلودگی ها رنگ های آزو هستند. فرایند های میکروبی برای تیمار فاضلاب نساجی به خاطر موثر بودن، هماهنگی با محیط زیست و تولید لجن کم مفیدند. نمونه برداری از خاک انجام و بر اساس خصوصیات زیست شیمیایی باسیلوس تورژنسیس شناسایی شد. باسیلوس تورنژنسیس می تواند رنگ آزوی قرمز کونگو را در شرایط مختلف تحمل و آن را تجزیه کند. مشخص شد که باسیلوس تورنژنسیس رنگ قرمز کونگو را در مدت 48 ساعت به میزان 83 درصد تجزیه کرد؛ همچنین، نشان داده شد که شرایط بهینه برای رنگزدایی این رنگ توسط این گونه دمای 37 درجه، pH خنثی، غلظت رنگ 50 میلی گرم در لیتر و شرایط ایستاست. این قدرت تجزیه باعث افزایش کاربرد ریزاندامگانها برای حذف رنگ های آزو می شود.
    کلیدواژگان: تجزیه زیستی، رنگ آزو، قرمز کونگو، باسیلوس تورنژنسیس
  • مرضیه طاهرزاده، حسین گنجی دوست، بیتا آیتی* صفحه 30
    در این تحقیق با بررسی عوامل تاثیرگذار بر عملکرد هیدرولیکی برکه های تثبیت در مقیاس آزمایشگاهی، راهکارهایی به منظور افزایش کیفیت فاضلاب خروجی ارائه شده است. بنابر نتایج به دست آمده، مقایسه هندسه سه نوع برکه نشان داد که زمان وقوع جریان میان بر در برکه تیغه گذاری شده، نسبت به برکه ای با ورودی چندراهه و تکراهه بیش از 115 دقیقه (در مدت زمان 5 ساعت) به تعویق افتاد. بنا بر نتایج آزمایش های ردیابی، استفاده از ورودی چندراهه در برکه و تیغه گذاری آن، به بهبود عملکرد هیدرولیکی انجامیده و جریان را به حالت آرمانی نزدیک کرد. میزان حجم موثر برکه در حالت تیغه گذاری شده، 75 تا 80 درصد و در برکه ای با ورودی چندراهه 60 درصد به دست آمد. تیغه گذاری برکه حدود 40درصد کارایی هیدرولیکی و بیش از 30درصد بازده بیولوژیکی را افزایش داد. با بررسی کارایی بیولوژیکی (زیستی) در شرایط بی هوازی، برکه تیغه گذاری شده و با ورودی چندراهه، به ترتیب، 72 و66 درصد COD ورودی را حذف کردند.
    کلیدواژگان: کارایی هیدرولیکی، حجم موثر، عدد پراکندگی، جریان قالبی، آزمایش ردیابی، بازده حذف COD
  • مائده پهلوانی نژاد، نسرین اعتصامی*، محسن نصر اصفهانی صفحه 39
    جذب گاز از طریق فاز مایع از روش های متداول برای جداسازی یک جزء از مخلوط گازی است. تحقیقات گسترده ای برای افزایش بازده این فرایند مانند روش های مکانیکی، افزودن مواد فعال کننده، میکروذرات و نانوذرات به فازمایع و نهایتا اعمال میدان خارجی انجام شده است. این مقاله ابتدا به مطالعه اثر بهره گیری از نانوذرات برای بهبود انتقال جرم سیستم گاز- مایع پرداخته و سپس اثر استفاده همزمان از نانوذرات و اعمال میدان مغناطیسی را مورد مطالعه قرار می دهد. بررسی ها نشان می دهد که جریان های میکرونی ایجاد شده در سیال از طریق حرکتهای براونی نانوذرات، اثر گریزینگ، و افزایش زمان نگهداشت گاز در نانوسیال، نسبت به سیال پایه و بهبود انتقال گرما از عوامل توجیه کننده افزایش انتقال جرم در نانوسیالات است. وارد آوردن میدان مغناطیسی نیز باعث برقرار شدن گشتاور در نانوذرات مغناطیسی می شود که به افزایش حرکتهای نانوذرات می انجامد و نهایتا اختلاط داخل لایه مرزی افزایش می یابد که به کاهش مقاومت و بهبود انتقال جرم خواهد انجامید.
    کلیدواژگان: جذب گاز، ضریب نفوذ، ضرایب انتقال جرم، نانوسیال، میدان مغناطیسی، حرکتهای براونی
  • طاهر رحیمی اقدم، حبیب مهری زاده، علیقلی نیایی*، داریوش سالاری، اعظم امینی صفحه 56
    افزایش نگرانی ها در مورد آلاینده گازیCO2 موجب شده است که حذف کربن دی اکسید به یکی از زمینه های تحقیقاتی مورد توجه در دهه های اخیر تبدیل شود. اخیرا کاهش فوتوکاتالیستی کربن دی اکسید به متان، ناشی از انجام واکنش در دما و فشار محیط به کمک انرژی خورشیدی، یکی از مباحث مورد علاقه پژوهشگران در این زمینه بوده است. لذا، در این مقاله ابتدا ضرورت حذف آلاینده گازی کربن دی اکسید بررسی و سپس روش های کاهش انتشار، حذف و یا تبدیل کربن دی اکسید به ترکیبات بی خطر و ارزشمند بیان می شود. در ادامه، تبدیل فوتوکاتالیزوری کربن دی اکسید به کمک نیمرساناها بررسی و سازوکار فرایند فوتوکاتالیزوری به کمکTiO2 و ZrO2، که رایج ترین فوتوکاتالیست ها در تبدیل فوتوکاتالیستی کربن دی اکسید به متان اند، تشریح خواهد شد. در بخش پایانی، انواع واکنشگاه های نوری مورد استفاده و پربازده ترین فوتوکاتالیست های به کار برده شده برای تبدیل کربن دی اکسید به متان بررسی خواهد شد.
    کلیدواژگان: گاز CO2، فرایند فوتوکاتالیزوری، انرژی های تجدیدپذیر، واکنشگاه نوری
  • صدرا عزیزی، هجیر کریمی* صفحه 65
    یکی از مهم ترین پارامترهای جریان دوفازی مایع- مایع الگوی جریان است. با این وجود، مدل جامع و دقیقی برای پیش بینی آن موجود نیست. در این مقاله، از شبکه های عصبی مصنوعی به منظور پیش بینی الگوهای جریان افقی مایع- مایع استفاده شد. شبکه های عصبی به کار رفته، پس انتشار پیش خور (FFBP) و شبکه عصبی احتمالی (PNN) است. با استفاده از 13 نقشه الگوی جریان مایع- مایع مختلف موجود در نوشتگان علمی، تعداد 1912 داده گردآوری شد. سرعت ظاهری آب و نفت، نسبت گرانروی و چگالی نفت به آب و کشش بین سطحی آنها و نیز قطر و میزان زبری لوله ها به عنوان متغیرهای ورودی و 9 الگوی جریان به عنوان متغیرهای خروجی هر دو شبکه انتخاب شد. نتایج به دست آمده بر روی مجموعه آزمون ساختار بهینه این شبکه ها آشکار کرد که PNN با دقت34/96% نسبت به FFBP (با دقت 73/73%) عملکرد بهتری از خود بروز می دهد و می تواند به عنوان مدلی جامع به منظور پیش بینی الگوهای جریان دوفازی افقی مایع- مایع به کار رود.
    کلیدواژگان: جریان دوفازی، الگوی جریان، جریان نفت، آب، شبکه عصبی مصنوعی
  • احد قائمی*، محمدحسن خانی، مسعود نصیری، مصطفی قاسمی صفحه 75
    در واکنشگاه های بستر سیال، افزایش شدت جریان فاز گاز باعث آشفتگی جریان، ایجاد پدیده لختگی و دور شدن از رژیم سیالیت حبابی می شود. همچنین، به پدید آمدن رژیم های سیالیت سریع و حمل بادی شده و کاهش کارایی واکنشگاه می انجامند. برای حل این مشکلات، در این تحقیق علاوه بر بهره گیری از توزیع کننده کف بستر از یک توزیع کننده ثانویه برای ورود فاز گاز استفاده شد. در آزمایشهای تجربی، تاثیر توزیع کننده ثانویه جریان گاز بر اندازه قطر حباب ها در واکنشگاه بستر سیال گاز- جامد بررسی شد. برای بررسی کاهش قطر حباب ها و سنجش نسبت قطر در حالت استفاده از توزیع کننده ثانویه در حالت معمولی، از روش انحراف استاندارد فشار بهره گرفته شده است. نتایج تجربی نشان داد که با استفاده از توزیع کننده مجدد،قطر حباب ها به میزان 50 درصد قطر اولیه کاهش یافته و این امر باعث بهبود و افزایش تماس گاز- جامد شده است.
    کلیدواژگان: واکنشگاه بستر سیال، انحراف استاندارد فشار، توزیع کننده ثانویه، قطر حباب
  • محمود معصومی*، سعید جهانی، آرمین حاجی بابا صفحه 85
    هدف از این پژوهش، بررسی غلظت نانوذرات کلسیم کربنات بر شکل شناسی، خواص مکانیکی و سینتیک تبلور آمیزه پلی پروپیلن/پلی (اتیلن ترفتالات) است. به این منظور روی نمونه های مختلف حاوی phr 3، phr 5 و phr 8 نانوذرات کلسیم کربنات به روش اختلاط مذاب و اکسترودر دو مارپیچه، فرآیند صورت گرفت. نتایج تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان دادند که افزودن phr 3 نانو کلسیم کربنات به همراه 5%وزنی سازگارکننده پلی پروپیلن- گلایسیدیل متاکریلات، بیشترین تاثیر را بر بهبود ساختار فازی داشته است. با توجه به آزمون خواص مکانیکی، نمونه شامل phr3 نانو ذرات کلسیم کربنات، بیشترین میزان استحکام کششی و مدول کشسانی را از خود بروز می دهد. از مطالعات مربوط به رفتار تبلور مشخص شد که با سازگارسازی آمیزه پلی پروپیلن/پلی (اتیلن ترفتالات)، درصد تبلور فاز پلی پروپیلن افزایش و درصد تبلور فاز پلی (اتیلن ترفتالات) کاهش می یابد. همچنین، افزودن نانوذرات کلسیم کربنات به آمیزه سازگارشده پلی پروپیلن/پلی (اتیلن ترفتالات)، سبب کاهش درصد بلورینگی فاز پلی پروپیلن و افزایش میزان تبلور فاز پلی(اتیلن ترفتالات) شده است. در نهایت سینتیک تبلور آمیزه پلی پروپیلن/پلی (اتیلن ترفتالات) با مدل آورامی نیز تخمین زده شد.
    کلیدواژگان: شکل شناسی، سینتیک تبلور، خواص مکانیکی، نانوذرات کلسیم کربنات، آلیاژ پلی پروپیلن
  • فاطمه بسحاق، بابک مختارانی*، حمیدرضا مرتهب صفحه 96
    اعمال مقررات سختگیرانه جدید برای کاهش گوگرد در سوخت های فسیلی، بهره گیری از روش های اقتصادی و کارامد برای گوگردزدایی را ضروری می کند. گوگردزدایی زیستی با برخورداری از مزایایی چون انعطاف پذیری پردامنه ناشی از به کار گرفتن سیستم های آنزیمی میکروبی، شرایط عملیاتی ملایم، ایمنی بیشتر، و آلودگی زیست محیطی کمتر، یکی از راهکارهای بسیار مناسب برای رسیدن به کمترین مقدار گوگرد در سوخت است که می تواند در گوگردزدایی صنعتی به کار گرفته شود. هدف از انجام این تحقیق بررسی مسائل کلیدی، پیشرفت ها و چالش های فرایند گوگردزدایی زیستی است. با وجود تحقیقات زیاد در این زمینه، حتی بالاترین فعالیت بدست آمده هنوز برای برآوردن الزامات صنعتی ناکافی است. برای افزایش کارایی گوگردزدایی زیستی نیازمند تحقیقات بیشتری در زمینه هایی چون افزایش فعالیت گوگردزدایی، یافتن مسیر های تبدیل جدید، حذف گوگرد در دمای بالاتر، استفاده از تکنیک های مهندسی ژنتیک، جداسازی سویه های جدید، بهینه سازی طراحی زیست واکنشگاه ها و استفاده از فناوری های تلفیقی با گوگردزدایی زیستی است.
    کلیدواژگان: گوگرد زدایی زیستی، سوخت های فسیلی، ریزاندامگان
  • اخبار و گزارش ها
  • صفحه 112
|
  • M. Taherzadeh, H. Ganjidoust, B. Ayati* Page 30
    In this study, hydraulic operation factors of lab-scale stabilization ponds were investigated. The results have shown that suitable inlets geometry had important effect on delay of short circuiting occurrence. Comparison of three kinds of ponds (single inlet, manifold inlet and baffled ones) showed that short circuiting occurrence in baffled pond has delayed that was more that 65 minute in 3 hours retention time. The results of tracing tests showed that using manifold inlets and its baffling will improve hydraulic performance and close current situation to the ideal flow in the ponds. The amount of effective volume in the baffled pond and pond with manifold inlets were obtained 75-80 and about 60 percent, respectively. Other experiments presented that baffled pond increased about 40 and over 30 percent of hydraulic performance and biological efficiency, respectively. Study of biological efficiency of the ponds in the anaerobic conditions showed that baffled pond and pond with manifold inlets removed 72 & 66 percent of the influent COD, respectively.
    Keywords: Hydraulic Performance, Effective Volume, Dispersion Number, Plug Flow, Tracer Test, COD Removal Efficiency
  • M. Pahlevani Nezhad, N. Etesami*, M. Nasr Esfahany Page 39
    Gas absorption is a prevalent and important process in industry for gas component separation of gas mixture. Numerous research have been carried out to increase the efficiency of absorption processes which include mechanical method, adding surfactant, microparticles and nanoparticles to liquid phase and using external fields. This paper, either effect of nanoparticles addition in liquid phase and applying magnetic field on gas-liquid mass transfer were investigated separately and simultaneously. Studies show fluid micro convection of nanoparticles as a result of brownian motion, grazing effect and increase of nanofluid residence time in comparison to base fluid and finally heat transfer improvement are some of the primary reasons which cause to increase of mass transfer in the nanofluid. Moreover applying magnetic field results in a torque on magnetic nanoparticles which increases nanoparticles movement, therefore mass transfer improves owing to enhancement of turbulency in boundary layer and decreases mass transfer resistance, consequently.
    Keywords: Gas Absorption, Diffusion Coefficient, Mass Transfer Coefficients, Nanofluid, Magnetic Field, Brownian Motion
  • T. Rahimi Aghdam, H. Mehrizadeh, A. Niaei*, D. Salari, A. Amini Page 56
    In the last decade, increasing concerns about emission of CO2 gas into environment cause interesting research area about the removal of carbon dioxide. Recently, photocatalytic reduction of carbon dioxide to methane is one of the topics of interest to researchers in this field because of their reaction at ambient temperature and pressure specially using solar energy. In this paper, first removal pathway of carbon dioxide gaseous pollutants is studied and then method of abatement removal or conversion of carbon dioxide to safe and valuable compounds is discussed. Next part of this work will be focused on the mechanisms of photocatalytic conversion of carbon dioxide using TiO2 and ZrO2 as the most common semiconductors in photocatalytic conversion of carbon dioxide to methane. Finally, the types of photo reactor were used and most efficient photo catalysts to convert carbon dioxide to methane will be investigated.
    Keywords: Carbon Dioxide, Photo Catalytic Processes, Renewable Energy, Photo Reactor
  • S. Azizi, H. Karimi* Page 65
    Flow pattern is one of the main parameters of two-phase liquid-liquid flows. Nevertheless, there is no anaccurate and comprehensive model to predict it. In this paper, artificial neural networks (ANNs) were used for prediction of flow pattern in horizontal liquid-liquid flows. The applied neural networks for this investigation were feed-forward back propagation (FFBP) and probabilistic neural network (PNN).1912 data points from 13 different flow pattern maps reported in literature were collected. Superficial velocity, viscosity ratio and density ratio of oil and water and interfacial tension between them, as well as inner diameter and roughness of pipes were chosen as input variables of both networks and 9 flow patterns were selected as their output variables. The results obtained from optimal structure of networks on their testing data set revealed that the PNN has better performance(withaccuracy of 96.34%) compared to FFBP (with accuracy of73.73%) and can be used as a comprehensive model to predict horizontal liquid-liquid two-phase flow patterns.
    Keywords: Liquid, Liquid Flow, Flow Pattern, Oil, Water Flow, Artificial Neural Network
  • A. Ghaemi*, M. Hasan Khani, M. Nasiri, M. Ghasemi Page 75
    In the fluidized bed reactors, the gas-phase flow turbulent flow increases, causing clotting phenomenon and is away from the bubble flow regime. It also causing a rapid flow regimes and air transport and will be reduced performance of fluidized bed reactor.To solve these problems, in this research, in addition of floor distributor, a secondary distributor has been used for gas phase distribution.In the experiments the effect of gas flow secondary distributor on bubble diameter has been studied. Experimental results showed that bubble diameter was decreased 50 percent because of using secondary distributor. So it will be improve and increasing contact of gas –solid.
    Keywords: Fluidized Bed Reactor, Standard Deviation of Pressure, Secondary Distributor, Bubble Diameter
  • M. Masoomi*, S. Jahani, A. Hajibaba Page 85
    The aim of this research is investigation the effect of CaCO3nano-particles on morphology, mechanical properties and crystallization kinetic of PP/PET blend. Then, different samples containing 3, 5 and 8 phr of nano sized CaCO3were prepared via melt blending and two screw extruder. The results of scanning electron microscopy demonstrated that the addition of 5%wt of PP-GMA as compatibilizer, together with 3 phr of CaCO3nano-particles had pronounced effect on morphology development of PP/PET polymer blend. According to mechanical properties, the sample containing 3 phr of nano CaCO3 indicated the highest values of tensile strength and elastic modulus. The studying of crystallization behavior revealed that the compatibilization of PP/PET blend results in increment of PP crystallinity and decrement of PET crystallinity. The crystallinity degree of PP decreases and crystallinity of PET increases with the addition of nano CaCO3, as well. Finally, the crystallization kinetic of PP/PET blend was estimated by Avrami equation.
    Keywords: Morphology, Crystallization Kinetic, Mechanical Properties, Calcium Carbonate Nano Particles, PP, PET Blend
  • F. Boshagh, B. Mokhtarani*, H. R. Mortaheb Page 96
    New strict regulations to reduce sulfur in fossil fuels require economic and efficient desulfurization methods. Biodesulfurization (BDS) can be an appropriate alternative for applying in industrial desulfurization to achieve the lowest sulfur content in feul owing to its high reflexibility because of utilization of enzyme microbial systems, mild operating conditions, higher safty, and lower environmental pollution. The aim of this research is to investigate on key issues, advances and challenges in biodesulfurization process. In spite of lots of researches performed in recents years, even the highest activity obtained is still insufficient to fulfill the industrial requirements. To improve the biodesulfurization efficiency, more researches should be performed in the fields such as increasing desulfurization activity, finding newer conversion pathways, sulfur removal at higher temperatures, applying genetic engineering techniques, isolating new strains for desulfurizing a broader range of sulfur compounds, optimization of bioreactors design, and examination of combined technologies with this process.
    Keywords: Biodesulfurization, Fossil Fuels, Microorganism