فهرست مطالب

مهندسی شیمی ایران - پیاپی 89 (بهمن و اسفند 1395)

دوماهنامه مهندسی شیمی ایران
پیاپی 89 (بهمن و اسفند 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/12/25
  • تعداد عناوین: 11
|
  • فریده محمودزاده، فهیمه رضایی*، مسعود اصغری، آرمین ملازمی صفحه 6

    در این تحقیق، ظرفیت اولیه و تغییرات ظرفیت باتری های Ah32/V12 به ازای شش غلظت مختلف الکترولیت، در محدوده 33/1-15/1 گرم بر سانتی متر مکعب بررسی می شود. باتری ها با دو جریان تخلیه الکتریکی 2/3 و 8 آمپر در چرخه قرار می گیرند. ضریب مصرف مواد فعال مثبت 50 درصد ، مواد فعال منفی 37 درصد است و براساس غلظت سولفوریک اسید موجود در الکترولیت ضریب مصرف اسیدسولفوریک بین 38 و 88 درصد تغییر می کند. اگر غلظت اسید 24/1 گرم بر سانتی متر مکعب باشد، ضریب مصرف سولفوریک اسید تقریبا با ضریب مصرف مواد فعال مثبت برابر است. وقتی غلظت اسید کمتر از g.cm-3 24/1 است (ناحیه H)، سولفوریک اسید ظرفیت باتری را محدود می کند که این باتری نوع H است. اما وقتی غلظت بیشتر از g.cm-3 24/1 (ناحیه P) باشد، سرب دی اکسید صفحه، ظرفیت باتری را محدود می کند و این باتری نوع P است. ثابت شده است که ظرفیت اولیه باتری در ناحیه P، بالاتر از میزان تعیین شده (C0) است اما طول عمر باتری کوتاه است و باید با ولتاژ بالا شارژ (پر) شود. ولی ظرفیت اولیه در ناحیه H پایین تر از مقدار تعیین شده C0))است، اما طول عمر بسته به جریان تخلیه الکتریکی و غلظت سولفوریک اسید، به طور چشمگیری بیش از 100 چرخه است و امکان شارژ در ولتاژ های پایین را فراهم می کند. در حالت مدار باز، ولتاژ یاخته های شارژ شده با کاهش غلظت سولفوریک اسید کاهش می یابد و این امر امکان شارژ باتری در ولتاژ پایین را فراهم می آورد، از سولفاته شدن برگشت پذیر صفحه ها نیز جلوگیری می شود.

    کلیدواژگان: طول عمر، ظرفیت، مواد فعال، اسید سولفوریک، شارژ (پرشدن)، باتری های سربی، اسیدی
  • محسن باهوش، سهیلا شکرالله زاده*، اسلام کاشی صفحه 18

    فرایند اسمز پدیده ای فیزیکی است که در آن به علت خواص و ساختار غشا و وجود گرادیان غلظت مواد حل شونده، جریان آب در غشاء برقرار می شود. اسمز مستقیم یکی از فرایندهای اسمزی است که در سال های اخیر توجه بیشتری را جلب کرده است. با این که هنوز برای تجاری سازی و صنعتی شدن این فرایند، به علت برخی محدودیت ها مانند دستیابی به محلول کشنده مناسب و ساختار غشایی بهینه، مشکلاتی وجود دارد، ولی براساس مطالعات انجام شده، می توان از این روش در صنایع مختلفی ازجمله: صنایع غذایی، نمک زدایی آب، تصفیه فاضلاب ها، صنایع دارویی و تولید برق استفاده کرد. در این مقاله سعی شده است صنایعی که فرایند اسمز مستقیم در آن ها ازنظر عملیاتی، بهره وری مناسبی دارد یا از توانایی های بالقوه برخوردار است، بررسی شود .

    کلیدواژگان: فرایندهای غشایی اسمزی، اسمز مستقیم، شیرین سازی آب، تصفیه فاضلاب، پیش تصفیه
  • کیوان سهراب پور، سمیه محمدی*، الهام عبدالله زاده شرقی صفحه 35

    گرافن در حکم عضوی از خانواده کربن با ساختار ورقه ای، توجه پژوهشگران را در زمینه حذف آلودگی های رنگی به خود جلب کرده است، ورود فاضلاب های رنگی به محیط زیست از جمله مشکلاتی است که جوامع امروزی با آن روبرویند. گرافن از اتم های کربن با هیبریدی شدن sp2تشکیل شده و برای جذب ترکیبات حاوی حلقه های آروماتیک انتخاب مناسبی به شمار می آید. رنگدانه های آلی حاوی حلقه های آروماتیکی اند و به واسطه برهمکنش های ππ- با گرافن، به آن جذب می شوند. تحقیقات زیادی بر استفاده از گرافن به صورت ذرات پراکنده شده به منظور حذف آلاینده های صنعتی انجام شده و نتایج حاکی از آنند که با بازدهی مطلوبی این مواد را جذب می کنند. تاکنون، آنچه بهره گیری از گرافن را در صنعت محدود کرده، هزینه گزاف تولید و پراکنش نامطلوب آن، در آب است. در این مقاله، پاره ای از دستاوردها در زمینه های تولید و به کارگیری گرافن به منظور حذف آلاینده های رنگی مرور خواهد شد.

    کلیدواژگان: نانوصفحات گرافن، فاضلاب رنگی، حذف رنگ، جذب سطحی
  • نیلا داوری، مهرداد فرهادیان*، علیرضا سلیمانی نظر، مریم همایونفال صفحه 51

    در این پژوهش نانوفوتوکاتالیست ترکیبی تیتانیم اکسید / آهن اکسید بر پایه زیولیت طبیعی کلینوپتیلولایت به روش هم رسوبی شیمیایی سنتز شد. کاتالیست سنتز شده از طریق آنالیزهای XRD،XRF ، FT-IR و FE-SEM مشخصه یابی شد. نتایج XRD و FT-IR حضور نانو ذرات آهن اکسید و تیتانیوم را بر سطح زیولیت تایید کرد. نتایج FE-SEM ضمن تایید لایه نشانی تیتانیم اکسید و آهن اکسید بر سطح زیولیت، ابعاد تقریبی ذرات نانوفوتوک

    کلیدواژگان: مترونیدازول، فرایند اکسایش پیشرفته، نانوفوتوکاتالیست، تیتانیم اکسید، آهن اکسید، کلینوپتیلولایت
  • معصومه محمدی سروستانی*، رضا قشلاقی، محمود اخوان مهدوی صفحه 65

    این مطالعه به بررسی میزان زیست توده و محتوای لیپید ریزجلبک های بومی در محیط کشت فاضلاب پرداخته است. میزان زیست توده، محتوای لیپید، بهره وری زیست توده و بهره وری لیپید در فازهای مختلف رشد ریزجلبک های بومی در محیط کشت فاضلاب اندازه گیری شد. بیشینه مقدار زیست توده، درصد محتوای لیپید، بهره وری زیست توده و بهره وری لیپید ریزجلبک های بومی در فاضلاب خام، به ترتیب، برابر با 1-mg lit 980، 25 درصد، mg lit-1 d-1 4/271، mg lit-1 d-1 53 اندازه گیری شد. با توجه به نتایج به کارگیری فاضلاب و ریزجلبک های بومی به منظور تولید زیست سوخت با هدف کاهش هزینه تولید، گزینه مناسبی است.

    کلیدواژگان: زیست توده، فاضلاب، محتوای لیپید، ریزجلبک بومی
  • ساناز قاسمی، سید مهدی جعفری* صفحه 74

    کاربرد پروتئین های ضد یخ به عنوان یکی از نگهدارنده های غذایی، کیفیت غذاهای منجمد شده را طی سردخانه گذاری، حمل و-نقل و خروج از انجماد بهبود می بخشد. عمده نقش این پروتئین ها، کنترل بازتبلور یخ و جلوگیری از تشکیل بلورهای درشت یخ است که درنهایت از تخریب دیواره سلولی و خروج شیرابه از بافت در طی خروج از انجماد کاسته می شود. نکته درخور توجه دیگر از این قرار است که این پروتئین ها در مقادیر کم نیز از چنین قابلیتی برخوردارند. این پروتئین ها در بسیاری از دستگاه های زیستی مقاوم به سرما مثل ماهی ها، حشرات و گیاهان یافت شده اند که همه آن ها قابل کنترل بازتبلور یخ اندو در مواردی هیسترزیس گرمایی و فعالیت های هسته دار کردن یخ را نیز نشان می دهند. هدف از این مطالعه معرفی پروتئین های ضد یخ، سازوکار عمل آنها و برخی کاربردها و امکان بالقوه مصرف آنها در صنایع غذایی است.

    کلیدواژگان: پروتئین های ضد یخ، تبلور مجدد، پروتئین های بلوری، هیسترزیس گرمایی
  • سپهر صدیقی*، سید رضاسیف محدثی صفحه 85

    فرایند هیدروکراکینگ گازوییل خلا در پالایشگاه نفت برای رسیدن به سوخت پاک و بدون گوگرد از اهمیت بالایی برخوردار است. تهیه و تدوین مدل ریاضی معتبری برای بررسی متغیرهای عملیاتی چون دما، فشار و سرعت فضایی، می تواند در شناخت دقیقتر و بهینه سازی این واحد، موثر باشد. به این منظور، در این تحقیق، برپایه آزمون های آزمایشگاهی انجام شده با خوراک هیدروکراکینگ یکی از پالایشگاه های کشور و کاتالیست تجاری، مدلی برای برآورد مقدار محصولات سبک و سنگین هیدروکراکینگ، گاز هیدروژن سولفوره و آمونیاک، مقدار آروماتیک محصول و سرانجام، مقدار مصرف هیدروژن، ارایه شده است. نتایج نشان دادند که این مدل می تواند متغیرهای یادشده را، به ترتیب، با خطای متوسط مطلق 75/10، 1/4، 4/1، 71/27، 54/6 و 99/7 درصد برآورد کند که برای بررسی دقیق اقتصادی و زیست محیطی فرایند بسیار مهم است. همچنین آنالیز حساسیت انجام شده توسط مدل، نشان می دهد که افزایش شدت سرعت فضایی، افزایش فشار هیدروژن و دما، بر کیفیت محصولات تولیدی، تاثیر بسزایی دارند.

    کلیدواژگان: هیدروکراکینگ، گازوییل خلا، مصرف هیدروژن، مدلسازی
  • علیرضا بهرامیان* صفحه 98

    در این تحقیق به بررسی روابط سینتیکی و تاثیر شرایط عملیاتی حاکم بر آهنگ انحلال لجن تیتانیم برای تولید پودر تیتانیم اکسید با ذراتی با ابعاد 50 تا 100 نانومتر می پردازیم. به منظور رسیدن به پودری با خلوص بالای 98 درصد، لجن خرد شده کاملا خشک با ابعاد 45 تا 160 میکرومتر، طی فرایند شیمیایی سولفات به کمک سولفوریک اسید واکنش داده شد. تاثیر پارامترهای عملیاتی چون غلظت اسید، دما و مدت زمان انحلال و ابعاد اولیه ذرات لجن بررسی شد. با بهینه سازی پارامترها و استفاده از تکنیک سونوشیمیایی در مراحل انحلال، بیشینه میزان بازده استخراج تیتانیم اکسید به دست آمد. روش برازش منحنی نشان داد که نتایج نظری سینتیک هسته کوچک شونده مورد استفاده در این تحقیق شامل مدل نفوذ سطحی و به ویژه مدل کنترل واکنش شیمیایی، با داده های تجربی به خوبی تطبیق می کند. بر اساس مطالعات سینتیکی، انرژی فعال سازی فرایند معادل kJ/mol 16/38 و مرتبه واکنش نسبت به اسید مصرفی از مرتبه اول تعیین شد.

    کلیدواژگان: تیتانیم اکسید، نانوذرات، بررسی سینتیکی، انحلال شیمیایی، لجن خشک تیتانیم
  • امیر فرهادی، وحید محبی* صفحه 111

    هیدرات های گازی از دو دیدگاه ترمودینامیکی و سینتیکی مطالعه می شوند. با وجود مطالعات فراوانی که در بخش ترمودینامیکی هیدرات صورت گرفته، سینیتیک هیدرات ها نیازمند مطالعه و بررسی های بیشتری است. در این کار، تشکیل هیدرات گاز کربن دی اکسید در یک راکتور همزن دار، در شرایط دما و حجم ثابت، بررسی شده است. نتایج آزمایشگاهی بیانگر این است که سرعت مصرف گاز در مرحله رشد بلورهای هیدرات، نسبتا ثابت است. براساس داده های آزمایشگاهی به دست آمده و با استفاده از مدل سینیتیکی ارایه شده، در هر آزمایش ضریب انتقال جرم تعیین شد. ضریب انتقال جرم با کاهش فشار ناشی از جذب گاز توسط هیدرات، کاهش می یابد. بهره گیری از نگرش انتقال جرم باعث ساده تر شدن معادلات و درنتیجه آسانی پیش بینی رشد هیدرات های گازی است.

    کلیدواژگان: هیدرات های گازی، سینیتیک، ضریب انتقال جرم، کربن دی اکسید، راکتور همزده
  • صفحه 126
|
  • F. Mahmoodzade, F. Rezaei*, M. Asghari, A. Molazemi Page 6

    The present investigation determines the initial capacity performance and the changes in battery capacity on cycling of 12 V/32Ah batteries with six different electrolyte concentrations between 1.15 and 1.33 s.g. H2SO4. The batteries are cycled with two discharge currents, 3.2 and 8A. The utilization of PAM is 50% against 37% NAM utilization. The utilization of H2SO4 varies between 38 and 88%, depending on the concentration of H2SO4 in the electrolyte. At CH2SO4 = 1.24 g cm−3, ηH2SO4 ≈ ηPAM.when CH2SO4 1.24 g cm−3 (P-region) in which the lead dioxide plates limit the capacity of the battery (P-type batteries) At CH2SO4 1.24 s.g., the capacity of the battery is limited by PAM. It has been established that in the P-region of H2SO4 concentrations, the initial capacity of the battery is higher than the rated value (C0), but the life of the battery is short and require high charge voltages. In the H-region of H2SO4 concentrations, the initial capacity is lower than C0, but the cycle life is considerably longer than 100 cycles and depends on the discharge current and the H2SO4 concentration and allow to be charged at lower voltages. The voltage of charged cells on open circuit declines with decrease in H2SO4concentration, which allows charging of batteries at lower voltages, as is the case with IT batteries, and reversible sulfation of the plates is avoided as well. The obtained results of the present investigation suggest that lead-acid batteries can be divided in two types depending on the concentration of H2SO4 in them: H-type batteries with CH2SO4 1.24 s.g

    Keywords: Lead-Acid Batteries, Cycle Life, Capacity, Active Masses, H2SO4, Charge
  • M. Bahoosh, S. Shokrollahzadeh*, E. Kashi Page 18

    The process of osmosis is a physical phenomenon where the membrane structure and concentration gradient of solute cause, water flow through the membrane. Forward osmosis is one of the osmotic processes that attracted more attention in recent years. There are still some problems against the commercialization of the process, due to some constraints such as access to an appropriate draw solution and optimum membrane structure. According to some studies, this process can be use in various industries, including food processing, water desalination, wastewater treatment, pharmaceutical industry and power generation. In this paper, the industries where forward osmosis has shown an appropriate productivity or the industries, which have the potential for using this process, have been considered.

    Keywords: Osmotic Membrane Processes, Forward Osmosis, Water Desalination, Wastewater Treatment, Pretreatment
  • K. Sohrabpour, S. Mohammadi*, E. Abdollahzadeh Sharghi Page 35

    Today’s, discharge of toxic industrial effluents into the environment is one of the major problems of societies. Recently, graphene as member of carbon allotropes have attracted researcher's attention to color removal due to high surface area. Graphene is a monolayer of sp2-hybridized carbon atoms arranged in a two dimensional lattice. Dyes contain aromatic rings in their chemical structure that can be adsorbed well by grapheme through the π- π interactions. Several researches have been investigated on the use of dispersed graphene nanosheets as an efficient adsorbent for removal of dyes. The results indicated graphene can adsorb dyes very well but their performance has been limited by extend of dispersion. Now, the high cost of production is the major obstacles to its industrial using. In this paper, the commonly used methods for the synthesis of graphene and its application in the removal of color compounds from industrial wastewater have been reviewed.

    Keywords: Graphene Nanosheets, Color Wastewater, Color Removal, Adsorption
  • N. Davari, M. Farhadian*, A. R. Solaimany Nazar, M. Homayoonfal Page 51

    In this study, TiO2/Fe2O3/zeolite as catalyst was synthesized by co-precipitation method. Synthesized catalyst was characterized by XRD, XRF, FT-IR and FE-SEM analysis. XRD and FT-IR analysis confirmed the presence of TiO2 and Fe2O3 on the zeolite surface. FE-SEM photographs indicated that TiO2 and Fe2O3 nanoparticles deposited on zeolite surface and the size of nanophotocatalyst was approximately 45nm. The investigation of the synthesized catalyst was performed for metronidazole removal from contaminated water and results were analyzed by response surface methodology (RSM). Results indicated that at optimal conditions containing of metronidazole concentration (100mg/L), pH (4), radiation time (90min), nanophotocatalyst concentration (1g/L) and hydrogen peroxide concentration (50mg/L), the contaminant degradation efficiency was about 70%.

    Keywords: Metronidazole, AOP, Nanophotocatalyst, TiO2, Fe2O3, Clinoptilolite
  • M. Mohammadi Sarvestani*, R. Gheshlaghi, M. Akhavan Mahdavi Page 65

    The objective of this study was to evaluate biomass production and lipid content of indigenous microalgae in wastewater. Biomass production, lipid content, biomass productivity and lipid productivity were measured in different phases of indigenous microalgae growth. Maximum biomass production, lipid content, biomass productivity and lipid productivity of indigenous microalgae were respectively 980 mg/lit, 25%, 271.4 mg/lit.d and 53 mg/lit.d. Therefore, the results of this study suggested that wastewater and indigenous microalgae were suitable due to the cost reduction in biodiesel production.

    Keywords: Indigenous Microalgae, Wastewater, Biomass, Lipid Content
  • S. Ghasemi, S. M. Jafari* Page 74

    Application of ice structuring proteins (ISPs) as a food preservative has shown great potential to enhance the quality of frozen foods and desserts during frozen storage, transport, and thawing. The major role of these proteins is controling and preventing the formation of larger ice crystals and ice recrystallization, which eventually damage the cell wall and result in drip loss of the sap from the tissue during thawing. Another important point about these proteins is that they are active in very low amounts for the food industry. They have been discovered in many cold tolerating biological systems such as fishes, plants and insects, which all have ice recrystallization inhibition and some cases exhibit, thermal hysteresis and ice nucleating activities. The aim of this study was to introduce antifreeze proteins, mechanisms of their action and potential applications for them in the food industry.

    Keywords: Antifreeze Proteins, Ice Structuring Proteins, Recrystallization, Thermal Hysteresis
  • S. Sadighi, S. R. Seif Mohaddecy* Page 85

    Due to the growing demands for light oil products such as gasoline and diesel, and also increasing heavy fractions of crude oil, processes such as vacuum gas oil (VGO) hyrocracking are significant in modern refineries to achieve clean fuel without sulfur. Therefore, in this study, based on pilot tests using vacuum gas oil feed taken from an Iranian Isomax unit and commercial catalysts, a model for estimating flow rate of light and heavy products, hydrogen sulfide and ammonia, the amount of aromatic content of product and hydrogen consumption is provided. The results showed that the model can predict the mentioned hydrocracking variables with absolute average deviation (AAD%) of 10.75%, 4.1%, 1.4%, 27.71%, 6.54% and 7.99%, respectively. Additionally, the sensitivity analysis performed by the proposed model shows that increasing the space velocity, hydrogen pressure and temperature on product have a great impact on the quality and quantity of hydrocracking products.

    Keywords: Hydrocracking, Hydrogen Consumption, Model, Vacuum Gas Oil
  • A. R. Bahramian* Page 98

    This study explored the impact of kinetic relations and operating conditions on the dissolution rate of titanium slug to production of TiO2 powders in the size distribution of 50-100 nm. To reach powder with 98% purity, dried and grinned titanium slag in the size distribution of 45-160 μm react with sulfuric acid based on sulphate process. The effect of operating parameters such as acid concentration, digestion temperature, digestion time, and initial particle size of dried slag is studied. By optimizing the digestion factors in dissolution process, and using sonochemical technique in dissolution reactions, the maximum extraction efficiency of TiO2 and maximum weight fraction of removed iron is obtained. Regression analysis showed that that results of shrinking core theory including control diffusion and especially control chemical reaction model applied in this study is in agreement with the experimental data. Based on the kinetic studies, the activation energy of dissolution process is determined to 38.12 kJ.mol-1 and the reaction order was assumed to be first order mechanism with respect to acid concentrations.

    Keywords: Titanium Eioxide, Nanoparticles, Kinetic Otudy, Dissolution Pate, Dried Yitanium Olag
  • A. Farhadi, V. Mohebbi* Page 111

    There are two approaches to study the gas hydrates, thermodynamics and kinetics. Although considerable studies have been conducted on the thermodynamic of gas hydrates, the kinetics of gas hydrates is still ambiguous and different researchers have proposed different approaches. In this work, carbon dioxide gas hydrate formation has been studied at isochoric and isothermal conditions in a stirred reactor. Based on experimental data, mass transfer coefficients were calculated for each experiment using the mass transfer approach model. The results illustrated that in the growth stage of hydrate crystals, gas consumption rate is almost constant. It was shown that mass transfer coefficient is directly affected by the pressure. It can be concluded that the mass transfer approach, can be used to model or predict the formation of CO2 hydrate in such experimental system. The benefit of the mass transfer approach is simplification of governing equations and avoiding from sophisticated modeling as it can be found in literature.

    Keywords: Gas Hydrates, Kinetics, Mass Transfer Coefficient, Carbon Dioxide, Stirred Reactor