فهرست مطالب

علوم و مهندسی جداسازی - سال هفتم شماره 2 (پیاپی 14، 1394)
  • سال هفتم شماره 2 (پیاپی 14، 1394)
  • تاریخ انتشار: 1394/12/10
  • تعداد عناوین: 8
|
  • محمدحسن ابراهیمی، محمد سلطانیه *، سعید کاشفی، مهدی حقی، مهدی یزدان شناس صفحات 1-11
    در این مطالعه تولید بیواتانول از یک ماده لیگنوسلولزی نظیر پوسته ذرت در بیوراکتور غشایی مورد بررسی و آزمایش قرار گرفت. بیواتانول یک سوخت زیستی نسل دوم می باشد که با توجه به کاهش تولید منابع نفتی و همچنین آلودگی ایجاد شده توسط سوختهای فسیلی مورد توجه قرار گرفته است.
    خوراک مورد استفاده برای انجام این آزمایش پوسته ذرت بوده که با توجه به قیمت بسیار کم و همچنین مقدار زیاد آن در کشور بسیار مناسب می باشد. برای تبدیل این ماده به اتانول ابتدا باید درصد سلولز آن را با یکی از روش های پیش تصفیه افزایش داد. در اکثر مطالعات گذشته آزمایشها به صورت ناپیوسته انجام گرفته بودند اما در این پژوهش،فرآیند هیدرولیز و تخمیر همزمان در یک سیستم که محصول را به طور پیوسته با استفاده از یک غشای اولترافیلتراسیون خارج می کرد راه ندازی و استفاده شد. در واقع پیوسته کردن سیستم و خوراک ارزان و سرشار از کربوهیدرات وجه تمایز و پراهمیت این کار می باشد. مزیت پیوسته کردن سیستم جلوگیری از عمل بازدارندگی محصولات به منظور دستیابی به بیشترین بازده تولید اتانول و همچنین غیرفعال نشدن آنزیم های مورد استفاده، می باشد. طراحی و بهینه سازی با استفاده از نرم افزار Design-Expert انجام گرفت. مقادیر بهینه سه پارامتر مورد بررسی که بیشترین غلظت اتانول را می دهد به قرار زیر است: دما °c: 38.5، غلظت سورفکتانت(v/v) 0.08%، و دور همزن 631.2 دور بر دقیقه. دراین مقادیر بازده پیش بینی شده فرآیند 87.8% و بازده واقعی برابر84.2% گزارش شد.
    کلیدواژگان: بیواتانول، بیوراکتور غشایی، پوسته ذرت، هیدرولیز و تخمیر همزمان، ساکارامایسیس کرویسیا
  • مسعود خراسانی*، مرتضی زیودار، فرشاد فرشچی تبریزی صفحات 13-20
    برجهای آکنده، قسمت مهمی از تجهیزات وسیع انتقال جرم و حرارت هستند. امروزه، استفاده از برجهای پر شده به دلیل افت فشار کمتر، ظرفیت و انتقال جرم بالاتر نسبت به برجهای سینی دار، در حال افزایش است.
    در این تحقیق پارامترهای موثر بر عملکرد برج مانند ماندگی مایع و ضرایب انتقال جرم فاز گاز در برج رطوبت زنی با استفاده از آکنه های نامنظم در برجهایی به قطر 0.2 و 0.1 متر و ارتفاع 1 متر، اندازه گیری شد. در آزمایشات، از آب و هوا برای فاز گاز و مایع استفاده شد. دبی هوا بین 1.32تا 3.93 مترمکعب بر ساعت و دبی مایع 10 تا 70 مترمکعب بر ساعت می باشد. یکی از پارامترهای تاثیر گذار بر انتقال جرم سطح تماس موثر است. در این تحقیق از مدل Nakajima جهت محاسبه سطح تماس موثر استفاده شد، سپس مقادیر آزمایشگاهی ضرایب انتقال جرم فاز گاز با مدل های Zech، Onda، Billet، Shulman، Grouff، Shi مقایسه شد. درصد خطای نسبی میانگین این مدلها با نتایج آزمایشگاهی به ترتیب %7، %5، %15، %21، %45 و %195 می باشد. نتایج نشان داد که با کاهش قطر برج، ضریب انتقال جرم فاز گاز (Kg.ae) افزایش می یابد. همچنین مقادیر ماندگی بدست امده نشان داد که ماندگی در برج به قطر 0.1بیشتر از برج به قطر 0.2متر می باشد.
    کلیدواژگان: برج آکنده، آکنه های نامنظم، ضرایب انتقال جرم، برج رطوبت زنی، ماندگی مایع
  • سارا نانواکناری، حسن پهلوانزاده*، لیلا امیدوارلنگرودی صفحات 21-31
    امروزه با استفاده از دسیکنت ها بعنوان جاذب رطوبت در سیستم های تهویه مطبوع و سرمایش می توان بار نهان سیستم را کاهش داد. در این تحقیق به بررسی عملکرد جاذب برمید لیتیم بر فرایند رطوبت زدایی هوا با استفاده از آزمایشهای طراحی شده به روش سطح پاسخ پرداخته شده است. تاثیر چهار متغیر اصلی رطوبت مطلق و دمای هوا، غلظت دسیکنت و نسبت شدت جریان جرمی دسیکنت به هوا (L/G) بر دمای هوا و دسیکنت خروجی و سرعت رطوبت زدایی بعنوان پاسخ مورد ارزیابی قرار گرفته است. معادلات درجه دو کاهش یافته بصورت تابعی از متغیرهای ورودی برای دمای هوا و دسیکنت خروجی و سرعت رطوبت زدایی ارایه شده است که تطابق خوبی با داده های آزمایشگاهی نشان داده است. شرایط عملیاتی بهینه نشان داد که در دمای هوای ورودی (oC)8/28، غلظت دسیکنت ورودی50%، رطوبت مطلق هوای ورودی (kgw/kgda) 0/0190 و نسبت L/G 4/2 سرعت رطوبت زدایی هوا ماکسیمم و دمای هوا و دسیکنت خروجی مینیمم می شود.
    کلیدواژگان: دسیکنت، برمیدلیتیم، رطوبت زدایی، طراحی آزمایش، سطح پاسخ
  • حسین حضرتی، جلال الدین شایگان* صفحات 33-42
    در این مطالعه، جداسازی ترکیبات استایرن و اتیل بنزن از فاضلاب پتروشیمی با استفاده از بیوراکتور غشایی بررسی شد. نتایج بررسی ها نشان می دهد که بازدهی حذف خواست اکسیژن شیمیایی (COD)، استایرن و اتیل بنزن در زمان ماند هیدرولیکی (HRT) 20 ساعت به ترتیب بالای 98، 99 و 99 درصد می باشد و با کاهش زمان ماند به 15 ساعت بازدهی حذف COD تقریبا ثابت ماند و میزان حذف استایرن و اتیل بنزن نیز از طریق دفع به اندازه 4/0 درصد کاهش یافت. از طرف دیگر مشخص شد وجود اتیل بنزن می تواند اثر منفی در حذف استایرن داشته باشد. همچنین نتایج نشان می دهد که بدلیل کاهش اندازه ذرات و افزایش میزان محصولات محلول میکروبی (SMP)، نرخ تغییرات فشار عبوری از غشا (TMP) در زمان ماند 15 ساعت نسبت به زمان ماند 20 ساعت بیشتر می باشد. علوه بر این تغییرات EPS برای محلول لجن نیز نشان داد با کاهش زمان ماند غلظت EPS کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: بیوراکتور غشایی، ترکیبات آلی فرار، جداسازی بیولوژیکی و زمان ماند هیدرولیکی
  • احد قائمی*، وحید هاشم زاده، شاهرخ شاه حسینی صفحات 43-53
    در این تحقیق فرآیند جذب واکنش دار دی اکسیدکربن در محلول آمونیاکی هیدرواکسید سدیم مدل سازی و شبیه سازی گردید. برای مدل سازی فرآیند از مدل غیر تعادلی مبتنی بر سرعت به همراه مدل فیلمی ناپایا با در نظر گرفتن انتقال جرم دو طرفه بین فازها استفاده شد. معادلات مدل شامل مجموعه ای از معادلات دیفرانسیل پاره ای و معمولی بوده که با ترکیب روش تفاضل محدود و روش خطوط به طور همزمان حل شدند. شبیه سازی با تعداد المان های مختلف برج جذب انجام گردید. داده های تجربی بدست آمده از پایلوت جذب برای ارزیابی نتایج شبیه سازی فرآیند جذب دی اکسیدکربن در محلول آمونیاکی هیدرواکسید سدیم استفاده گردید. شبیه سازی با تعداد 60 المان دارای حداکثر متوسط خطای نسبی برابر 36/4 درصد بدست آمد. نتایج مدل با نتایج محاسبه انتقال جرم با فاکتور افزایش مقایسه گردید. نتایج نشان داد که مدل ارائه شده خطای کمتری نسبت به استفاده از فاکتور افزایش انتقال جرم دارد.
    کلیدواژگان: جذب واکنش دار، مدل مبتنی بر سرعت، آمونیاک، هیدروکسید سدیم، دی اکسیدکربن
  • مستوره یوسفی*، سید حسن طباطبایی، علی احمدی صفحات 55-64
    روش تصمیم گیری چند معیاره راهکار مناسبی برای بهینه سازی فرآیندهای غیر خطی است. این روش ها با در نظر گرفتن عوامل مختلف فرآیندی و غیر فرآیندی موثر است که منجر به بهبود فرآیندها و کاهش هزینه های سرمایه گذاری و عملیاتی واحدهای صنعتی می گردد. در این مطالعه، سه گزینه مدار فرآوری زغالسنگ شامل سیکلون واسطه سنگین، تری فلو و فرآیند ترکیبی تری فلو-بیوهیپ لیچینگ، برای انتخاب بهترین فرآیند برای فرآوری زغالسنگ درشت دانه طبس با هم مقایسه شدند. برخی پارامترهای مهم برای مثال مزایای محیط زیستی، سادگی مدار، در دسترس بودن تجهیزات، هزینه سرمایه گذاری، هزینه عملیاتی و درآمد به ازاء تن خوراک زغال انتخاب و براساس نظر کارشناسی و تحقیقات قبلی وزن دهی شدند. با توجه به ماهیت کیفی معیارهای انتخابی و عدم قطعیت همراه آن ها، برای ارزیابی مسیرهای پیشنهادی از روش تصمیم گیری چند معیاره تاپسیس فازی، استفاده گردید. مشاهده شد که بیشترین (336/0) و کمترین (225/0) ضرائب نزدیکی برای شستشوپذیری زغالسنگ درشت دانه پرگوگرد طبس به ترتیب به مدارهای ترکیبی تری فلو-بیوهیپ لیچینگ و سیکلون واسطه سنگین مربوط بود.
    کلیدواژگان: زغالسنگ، شستشوپذیری، تاپسیس فازی، تری فلو و بیوهیپ لیچینگ
  • حمید مثمری، علی بهرامی*، محمد داود غفاری صفحات 65-74
    امروزه بدلیل سمیت بسیار زیاد رنگ های ضد خزه ی سنتی مرسوم خصوصا در اکوسیستم های دریایی، توجه بسیاری از دانشمندان به سوی پوشش هایی سازگار با محیط زیست است. فنازین 1- کربوکسیلیک اسید (PCA) از جمله آنتی بیوتیک های موثر با قابلیت استفاده در پوشش های دریایی بوده که می تواند به عنوان عامل ضدخزه از اتصال گونه های زنده ناخواسته دریایی به بدنه شناورها جلوگیری کند. در این پژوهش فنازین 1- کربوکسیلیک اسید (PCA) تولیدی توسط سویه سودوموناس آئروجینوزا MUT.3 به عنوان ماده ضدباکتریایی مورد بررسی قرار گرفته است. فرآیند استخراج PCA با استفاده از روش پاسخ سطحی بهینه سازی شد. نتایج نشان داد که حلال اتیل استات در زمان 30 دقیقه و درصد اختلاط 150 به عنوان شرایط بهینه در استخراج فنازین 1- کربوکسیلیک اسید از سویه سودوموناس آئروجینوزا MUT.3 می باشند. لذا در این پژوهش بهینه سازی فرآیند استخراج به عنوان یک روش موثر در افزایش تولید محصول در فرآیندهای زیستی پیشنهاد شد که طی آن میزان استخراج ماده ضدباکتریایی یاد شده، به میزان 34% نسبت به مطالعات قبلی افزایش یافت.
    کلیدواژگان: فرآیند استخراج، طراحی آزمایش، روش پاسخ سطحی (RSM)، پوشش دریایی، خزه بستن
  • مسعود حسنی، احمد خدادادی *، سید محمد جواد کلینی صفحات 75-84
    با توجه به کاربردهای فراوان فلزات گروه PGM و گرانقیمتی آنها از یک طرف، و نبود ذخایر و معادن گسترده از این فلزات در سطح دنیا، بازیابی این فلزات از منابع ثانویه بشدت مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش بازیابی هیدرومتالورژیکی پلاتین از کاتالیست های مستعمل بررسی شد. بدین منظور پس از آماده سازی و خردایش کاتالیست ها، لیچینگ توسط HCl و در حضور HNO3 شد. در مدت زمان 200 دقیقه حدود 91 درصد پلاتین از فاز جامد وارد فاز آبی شد. بازیابی و استخراج این فلزات از محلول اسیدی توسط نانوذرات مگنتیت انجام شد. ابتدا نانوذرات مگنتیت توسط روش هم رسوبی فریک و فرو آهن در حضور هیدروکسید آمونیوم سنتز شد. به دلیل عدم پایداری و تمایل به آگلومره شدن این نانوذرات در محلول، سطح آنها توسط سورفکتنت سیلیکاته تترا اتیل اورتوسیلیکات پوشش داده شد.این نانوذرات پایدار شده در محلول اسیدی توسط دی فنیل فسفین اتیل تری اتوکسی سیلان حاوی گروه عاملی شدند که توانایی جذب پلاتین بصورت انتخابی را دارد. در نهایت در مدت زمان کمتر از 15 دقیقه حدود 93 درصد پلاتین از محلول لیچ بر روی نانوذرات مگنتیت جذب شد.
    کلیدواژگان: پلاتین، نانوذرات مگنتیت، پوشش سطحی، بازیابی
|
  • Mohammad Hassan Ebrahimi, Mohammad Soltanieh*, Saeed Kashefi, Mahdi Haghi, Mahdi Yazdanshenas Pages 1-11
    Bioethanol is a second generation biofuel that has recently received attention due to limited fossil fuel resources and air pollution cause of fossil fuels. In this study production of bioethanol from lignocellulosic material of corn fiber in a membrane bioreactor was investigated. Acid pretreatment was used to increase the fraction of cellulose to 41%. The strain of saccharomyces cerevisiae was used as yeast. In most previous works the experimens have been performed in batch systems, whereas in this study simultaneous saccharification and fermentation (SSF) were performed in a continuous ultrafilteration membrane reactor, where the product is removed to prevent the inhibitory effect of the product on bioethanol production yield and enzyme deactivation. Experimental design and optimization was carried out by Design Expert software. The optimum conditions were determined to be: temperature (38.5°C), agitation speed (631.2 rpm) and surfactant concentration (0.08%v/v). Under these conditions the predicted ethanol yield was 87.8% and the actual experimental value was 84.2%.
    Keywords: Bioethanol, Membrane bioreactor, Corn fiber, SSF, Saccharomyces cerevisiae, Ultrafiltration
  • Masoud Khorasani*, Morteza Zivdar, Farshad Farshchi Tabrizi Pages 13-20
    Packed columns are important parts of mass and heat transfer equipments, Nowadays, using packed columns is increasing due to lower pressure drop, higher capacity and mass transfer compared with tray columns. In this survey, parameters affecting column performance were measured, these include: liquid hold up and gas-phase mass transfer coefficient in a humidification column using random packing in towers with 0.1m and 0.2m diameters and 1m height. In these experiments, liquid and gas phase were water and air, respectively. Air velocity was between 1.32 to 3.92 (m3/hr) and liquid velocity was between 10 and 70(m3/hr). In this paper, Nakajima model was used to predict the effective area. Experimental data of gas-phase mass transfer coefficient was compared with Zech, Shi, Grouff, Shulman, Billet and Onda models. Average relative errors were 7%, 15%, 29%, 21%, 45% and 195%, respectively. To predict mass transfer coefficients, Zech model was more accurate Also, by decreasing diameter of tower, gas-phase mass transfer coefficient(Kg.ae) increased.
    Keywords: Packed column, Random packings, Mass transfer coefficients, Liquid hold up, Effective area, Humidification
  • Sara Nanvakenari, Hasan Pahlavanzadeh*, Leila Omidvar Langeroudi Pages 21-31
    Nowadays, we can reduce the latent load of the system with using desiccant as an absorbent in air conditioning and cooling systems. In this research the operation of lithium bromide liquid desiccant in air dehumidification process is investigated with using experimental design of a central composite design of response surface methodology. The effect of four input factors including air inlet humidity and temperature, desiccant concentration and mass flow rate ratio of desiccant solution to the air as a response is investigated. The air and desiccant outlet temperature and dehumidification mass rate is expressed as a function of input parameters with a reduced quadratic equation and the model has shown good agreement with experimental data. The optimum conditions showed that using a desiccant solution with concentration of 50%, mass flow rate ratio of 2.4, air inlet temperature of 28.8(oC)and air inlet humidity of 0.0190 (kgw/kgda) maximize the dehumidification mass rate and minimize the air and desiccant outlet temperature.
    Keywords: Desiccant, Lithium Bromide, Dehumidification, Experimental Design, Response Surface
  • Hossein Hazrati, Jalal Shyaegan* Pages 33-42
    In this study, separation of styrene and ethyl benzene from petrochemical wastewater using membrane bioreactor was investigated. The results showed that the removal efficiency of chemical oxygen demand (COD), styrene and ethyl benzene in the hydraulic retention time (HRT) of 20 hours were 98, 99 and 99%, respectively. With reducing HRT to 15 hours, COD removal efficiency did not change and styrene and ethyl benzene removal efficiency through stripping decreased about 0.4%. On the other hand, it was indicated that existing ethylbenzene could have a negative effect on styrene removal. Also, results show that due to decreasing sludge particle size and increasing soluble microbial product (SMP), transmembrane pressure (TMP) changes rate increased at 15 hour compared to 20 hours. Further, changes of EPS for mixed liquor showed that EPS concentration decreased with decreasing HRT.
    Keywords: Membrane bioreactor, Volatile organic component, Biological separation, Hydraulic retention time
  • Ahad Ghaemi*, Vaheid Hashemzadeh, Shahrokh Shahhosseini Pages 43-53
    In this research, carbon dioxide reactive absorption process in ammonia and sodium hydroxide solution was modeled and simulated. Rate based model with unsteady state film model was used in the process modeling considering two mass transfer directions. The model equations including a set of ordinary and partial differential equations were solved simultaneously using finite difference and method of lines. Simulation of the process was carried out using different stage numbers. Experimental data form absorption pilot plant was used for evaluation of the process simulation. The simulation with 60 stages has 4.36 percent minimum devotion. On the other hand, result from rate base model was compared with enhancement factor method. The results showed that simulation results were more accurate when rate based model has been used.
    Keywords: Reactive absorption, Rate based model, Sodium hydroxide, Ammonia, Carbon dioxide
  • Mastooreh. Yousefi*, Sayed Hasan Tabatabaei, Ali Ahmadi Pages 55-64
    Multi Criteria Decision Making (MCDM) is a suitable approach for optimizing non-linear processes. Considering various effective variables, these methods usually improve process and non-process efficiency and reduce capital and operating costs of industrial units. In this study, three coal processing circuit options including Heavy Medium Cyclone (HMC), Tri-Flow (TF) and the combined process of Tri-Flow and Bioheap leaching (CTBL) were compared to select the most suitable process for treating Tabas coarse-coals. Some critical parameters namely environmental advantages, circuit simplicity, equipment availability, capital cost, operating cost and income per ton of coal feed were chosen and weighted based on expert point of view and previous investigations. Regarding to qualitative nature of the selected criteria and their associated uncertainty, fuzzy TOPSIS multi-criteria decision-making method was used to evaluate the proposed options. It was found that the highest (0.336) and lowest (0.225) closeness coefficients for the washability of highsulfur coarse coals of Tabas were related to the CTBL and the HMC circuits, respectively.
    Keywords: Coal, Washability, Fuzzy TOPSIS, Tri, Flow, Bioheap Leaching
  • Mosmeri Hamid, Bahrami. Ali *, Ghafari. Mohammad Davoud, Khaled Jazayeri Pages 65-74
    Replacing toxic antifouling paints with coatings that have no effect on the marine environment is an important issue. Phenazine 1-carboxylic acid (PCA) is one of the effective antibiotics, which can be used as antifouling agent in marine coatings to prevent attachment of marine species on ship hulls. In this study, Phenazine 1-carboxylic acid (PCA) as an antibacterial agent which produced by Pseudomonas Aeruginosa MUT.3 was investigated. PCA extraction process was optimized using Response Surface Methodology (RSM). Results showed that at 30 min mixing time, 150% of solvent and using ethyl acetate as solvent are considered the optimum levels and factors in phenazine 1-carboxylic acid production which produced by P. aeruginosa MUT.3. In the present paper, the optimization of extraction process suggested as an effective way to increase the production in biological processes in which the extraction of PCA increased by 34% compared to previous reports.
    Keywords: Extraction process, Experiment design, Response surface methodology (RSM), Marine coating, Biofouling, Antifouling
  • Masoud Hasani, Ahmad Khodadadi*, Seyed Mohammad Javad Koleini Pages 75-84
    The numerous applications and high cost of platinum group metals (PGMs), in addition to the scarcity of their sources and mines, has led the secondary sources of these metals to a high consideration. In this study, the hydrometallurgical recovery of platinum from spent catalysts was investigated. For this purpose, after the preparation and grinding, the catalysts were dissolved in HCl and HNO3, as an oxidant. Extraction of platinum from acidic solution was performed by magnetite nanoparticles. Firstly, the magnetite nanoparticles were synthesized by co-precipitation of ferrous and ferric salts in the presence of ammonium hydroxide. Because of the instability and tendency to agglomeration, the surface of nanoparticles was coated by tetraethyl silicate. Subsequently, the silica-coated nanoparticles were functionalized with diphenyl phosphine ligand, that had the ability to selective adsorption of Pt. Finally, in a time less than 15 minutes about 91% [PtCl4]2- was recovered from leach liquor.
    Keywords: Platinum, Magnetite nano particles, Coating, Recovery