فهرست مطالب

شیمی و مهندسی شیمی ایران - سال سی و چهارم شماره 4 (پیاپی 78، زمستان 1394)

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران
سال سی و چهارم شماره 4 (پیاپی 78، زمستان 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/12/10
  • تعداد عناوین: 8
|
  • مریم صفایی* صفحات 1-22
    نانولوله روش های تهیه نانولوله تیتانیا/ تیتاناتی به دو گروه «با استفاده از الگو» و «بدون استفاده از الگو» دسته بندی می شوند. در تهیه نانولوله های تیتانیا/ تیتاناتی می توان از الگوی نوع مثبت یا منفی (شامل ژل کننده های آلی، غشاهای نانومتخلخل آلومینایی، نانولوله های کربنی، فعال کننده سطحی) به منظور دستیابی به شکل نانولوله به عنوان شابلون، قطرهای بزرگ (nm50>) را تهیه کرد. روش های بدون استفاده از الگو شامل رشد نانولوله ها بر ذره های کلوئیدی، فرایند هیدروترمال قلیایی و آندکاری تیتانیم در حمام های دارای فلورید است. کلید توسعه و بهره برداری مواد جدید نانوساختار در افزایش درک چگونگی اثر شرایط تهیه بر روی ویژگی های مواد نانوساختار به منظور تهیه مواد مناسب برای کاربردهای ویژه است. در این راستا شناخت مکانیسم تشکیل نانوساختار از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این مقاله روش های تهیه، بررسی ریزساختاری این نانولوله ها و مکانیسم تشکیل و رشد آن ها و برتری ها و عیبهای هر یک از روش ها که توسط پژوهشگران گزارش شده، بیان می شود. افزایش چشمگیر سطح ویژه و حجم حفره بهدست آمده بهد لیل مورفولوژی نانولوله است که منجر به افزایش پتانسیل کاربردی این مواد در زمینه های گوناگون تبدیل و ذخیره سازی انرژی، کاتالیست ها، الکتروکاتالیست ها، کاتالیست های نوری، مواد مغناطیسی، رهاسازی دارو ، کاربردهای زیستی، کامپوزیت ها، تکمیل سطح، پوشش های تریبولوژیکی و... می شود.
    کلیدواژگان: نانولوله ها، تهیه، تیتانیا، تیتانات، مکانیسم تشکیل، کاربرد
  • عباس حمیدی*، الهه خزاعلی، فریدون خضعلی صفحات 23-30
    وجود فلزهای سنگین و سمی مانند کادمیم در منبع های آبی از مشکل های مهم زیست محیطی است در این پژوهش نانو ذره های روی اکسید با استفاده از روش سل ژل تهیه شد و با استفاده از فناوری های XRD، SEM مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین تاثیر عامل های فرایند جذب مانند غلظت اولیه یون و دما بررسی شد که نتیجه ها نشان داد که با افزایش غلظت و دما به ترتیب جذب افزایش و کاهش می یابد. بررسی ترمودینامیکی جذب سطحی یون کادمیم (II) توسط نانو ذره های روی اکسید در دماهای متفاوت صورت گرفت که پارامترهای ترمودینامیکی جذب سطحی یون کادمیم (II) توسط روی اکسید نشان داد که فرایند جذب به صورت خود به خودی، گرماده و برگشت پذیر رخ داده است و اطلاعات به دست آمده از هم دماهای جذب، برتری مدل فرندلیچ را نسبت به سایر مدل ها نشان داد.
    کلیدواژگان: نانو ذره های روی اکسید، کادمیم (II)، ترمودینامیک، هم دمای جذب
  • مژگان شمس الدین*، مصطفی فضلی، مسعود نصیری، کمالالدین حق بین صفحات 31-43
    در این پژوهش کاتیون استرانسیوم(II) توسط اگزروژل به دست آمده از تترااتیل اورتو سیلیکات از محلول آبی در یک سامانه ناپیوسته حذف شد. مقدارهای جذب با تغییر پارامترهای زمان، pHمحلول، دما، مقدار جاذب و مقدار اولیه یون فلزی بررسی شد. هم دماهای جذبی لانگمویر، فروندلیچ، تمپکین و دوبینین رادشکویچ بررسی شد. مطالعه ها نشان دادند که داده های آزمایش با هم دمای لانگمویر تطابق بیش تری داشتند. با بهره گیری از مدل لانگمویر بیش ترین ظرفیت جذب 17 میلی گرم بر گرم تعیین شد. مدل های سینتیکی گوناگونی برای توصیف داده های سینتیکی به کار رفتند و مدل سینتیکی شبه درجه دوم با نتیجه ها منطبق بود. پارامترهای ترمودینامیکی فرایند جذب استرانسیوم (II) همچون انرژی آزاد گیبس(∆G0)، آنتالپی (H0∆) و تغییرهای آنتروپی (S0∆) محاسبه شدند. نتیجه ها نشان دادند که با توجه به منفی بودن انرژی آزاد گیبس و مثبت بودن مقدار آنتالپی، فرایند جذب خودبه خودی و گرماگیر می باشد.
    کلیدواژگان: استرانسیوم، اگزروژل، جذب سطحی، همدما، سینتیک، مطالعه ناپیوسته
  • سید حمید حسینی، امیرعباس ایزدپناه*، حسین رهیده صفحات 45-57
    در این کار، تعادل بخار مایع (VLE) سامانه سه تایی کربن دی اکسید (1)- آب(2)- متیل دی اتانول آمین(3) در بازه ی گسترده دما (K 433-313) ، فشار (kPa 4930-775/0) و درصد وزنی متیل دی اتانول آمین (75-5) با استفاده از معادله ی حالت مکعبی به اضافه تجمعی (CPA) مدل سازی شد. مدل سازی سامانه سه تایی کربن دی اکسید آب متیل دی اتانول آمین با دو روش متفاوت صورت پذیرفت. روش اول: بهینه سازی پارامترهای انرژی و حجم تجمعی با فرض این که مقدار پارامتر برهم کنش دوتایی (kij) بین کربن دی اکسید و متیل دی اتانول آمین برابر با صفر باشد. روش دوم: متوسط گیری از مقدارهای انرژی تجمعی به دست آمده در دماهای گوناگون و در درصدهای وزنی متفاوت متیل دی اتانول آمین و استفاده از آن برای بهینه سازی پارامتر حجم تجمعی و نیز پارامتر برهم کنش دوتایی بین کربن دی اکسید و متیل دی اتانول آمین. در هر دو روش کربن دی اکسید با دو حالت گوناگون در نظر گرفته شد: 1) به عنوان یک مولکول تجمعی با طرح تجمعی 4C و 3B . 2) به عنوان یک مولکول غیرتجمعی. نتیجه های به دست آمده در این کار هم خوانی خوبی با داده های آزمایشگاهی برای سامانه سه تایی دارد. مقایسه ی نتیجه های به دست آمده از مدل Clegg-Pitzer و مدل N-Wilson-NRF نشان می دهد که نتیجه های به دست آمده از مدل CPA نسبت به هر دو مدل رضایت بخش تر است. هم چنین نتیجه های به دست آمده از به کار بردن طرح تجمعی 4C برای کربن دی اکسید در معادله حالت CPA خطای کمتری را نسبت به طرح تجمعی 3B و بدون طرح تجمعی برای کربن دی اکسید، نشان می دهد.
    کلیدواژگان: مواد تجمعی، کربن دی اکسید، تعادل فازی، معادله ی حالت CPA، متیل دی اتانول آمین
  • حسن پهلوان زاده*، حبیب الله شیرازی زاده صفحات 59-67
    در این پژوهش، تعادل فازی سامانه سه جزیی نفتالین تولوئن کربن دی اکسید به وسیله دستگاه تعادلی جامد مایع گاز ساخته شده مورد بررسی قرار گرفت. داده های تعادلی این سامانه در دماهای K 15/298 و K 15/308 در بازه ی فشاری 6/9 تا bar 6/75 اندازهگیری شد.داده های به دست آمده نشان می دهد که با افزایش فشار، حلالیت کربن دی اکسیددر فاز مایع افزایش یافته و حلالیت نفتالین در آن کاهش می یابد. همچنین با افزایش فشار، جزء مولی حلال آلی در فاز مایع کم می شود. داده های حلالیت با استفاده از معادله حالت سواو ردلیش کوانگوبا قوانین اختلاط واندروالس 1 و 2مدل سازی شده و مولفه ی تنظیم شونده این مدل به همراه خطای آن به دست آمد. مشخص شد که مدلSRK-vdW2با خطای متوسط75/11 خطای کمتری نسبت به مدلSRK-vdW1 با خطای متوسط 41/14 دارد. همچنین با رسم نمودار داده های تعادلی و مقایسه آن با نتیجه های به دست آمده از مدل سازی بازه ی فشاری مناسب جهت رسوب بیش از 90٪ ماده جامد حل شونده در محلول آلی پیشنهاد شد.
    کلیدواژگان: تعادل فازی، کربن دی اکسید، حلالیت، معادله حالت
  • مرضیه محمودی، سید نظام الدین اشرفی زاده* صفحات 69-76
    در این پژوهش، میزان انحلال مولیبدنیت و انرژی مصرفی به وسیله فرایند الکترواکسیداسیون کنسانتره مولیبدنیت در الکترولیت قلیایی بررسی شده و اثر پارامترهای گوناگون شامل پتانسیل الکتریکی، نسبت مایع به جامد، غلظت نمک سدیم کلرید، و فاصله بین الکترودها بر میزان انحلال مولیبدنیت و انرژی مصرفی در سل الکتروشیمیایی مورد بررسی قرار گرفته است. نتیجه ها نشان می دهد که میزان انحلال مولیبدنیت با افزایش پتانسیل الکتریکی، نسبت مایع به جامد و غلظت نمک سدیم کلرید افزایش می یابد. همچنین با افزایش فاصله بین الکترودها تا mm 10، میزان انحلال مولیبدنیت افزایش و برای مقدارهای بیش از آن کاهش می یابد. میزان مصرف انرژی با افزایش پتانسیل الکتریکی، نسبت مایع به جامد و فاصله بین الکترودها افزایش می یابد و با افزایش غلظت نمک سدیم کلرید تا g/L 100 کاهش یافته و برای مقدارهای بیش تر از آن افزایش می یابد.در شرایط بهینه (پتانسیل الکتریکی برابر با V 3، فاصله بین الکترودها mm 10، نسبت مایع به جامد mL/g 200 و غلظت نمک سدیم کلرید برابر با g/L100 و مدت زمان 4 ساعت) میزان انحلال مولیبدنیت و میزان انرژی مصرفی به ازای هر کیلوگرم مولیبدن انحلال یافته، به ترتیب معادل 41/70% و kWh 56/5 تعیین شد.
    کلیدواژگان: مولیبدن، کنسانتره مولیبدنیت، الکترواکسیداسیون، انرژی مصرفی، الکترولیز
  • الهامه نریمانی، شاهرخ شاه حسینی* صفحات 77-85
    صفحه موج دار (وینVane ) یک ابزار بسیار مفید و با اهمیت در جداسازی قطره های مایع از جریان گاز در صنعت می باشد. در این پژوهش، جریان دو فازی گاز مایع بین صفحه های جداکننده موج دار به روش دینامیک سیال های محاسباتی(CFD) شبیه سازی شد و تاثیر سه عامل سرعت گاز ورودی، فضای بین صفحه ها و زاویه وین ها بر راندمان جداسازی این صفحه ها مورد بررسی قرار گرفت. برای مدل نمودن جریان دو فازی متشکل از گاز و قطره های مایع از دیدگاه اولرین لاگرانژین استفاده شد. راندمان جداکننده وین در سرعت های m/s 8 3 برای قطره های آب در هوا با جزء مرطوب 089/0 مورد بررسی قرار گرفت. در این شبیه سازی پدیده شکست فیلم مایع تشکیل شده بر دیواره وین در شبیه سازی ها در نظر گرفته شد. مقایسه نتیجه های شبیه سازی با داده های تجربی نشان داد که پیش بینی مدل ریاضی به طور متوسط 9/0درصد نسبت به نتیجه های تجربی خطا دارد. مطابق نتیجه های شبیه سازی راندمان صفحه های موج دار وابسته به سرعت گاز ورودی، زاویه وین ها و فاصله صفحه های وین می باشد.
    کلیدواژگان: صفحه های وین، راندمان جداسازی، دیدگاه اولرین، لاگرانژین، دینامیک سیال های محاسباتی، زاویه وین، سرعت گاز ورودی، فاصله وین ها
  • اسماء چگینی، علی بهرامی*، مجتبی خانی، محمد داوود غفاری صفحات 87-96
    پلی گاماگلوتامات، زیست پلیمر پلی آمیدی متشکل از واحدهای گلوتامیک اسید است که به علت خاصیت زیست تخریب پذیری و غیر سمی بودن به عنوان یک ترکیب زیستی می تواند در بسیاری از زمینه ها همچون پزشکی و دارورسانی، غذایی، هیدروژل ها، لخته سازهای زیستی، جاذب های رطوبت، تغلیظ کننده ها و پوشش های ضد خوردگی مورداستفاده قرار گیرد. به این ترتیب برای بهینه سازی تولید آن، در این پژوهش ابتدا تاثیر غلظت منبع نیتروژن به عنوان یک منبع تغذیه ای مهم روی pH محیط و میزان رشد سلولی موردبررسی قرار گرفت و سپس چگونگی سازوکار تاثیرگذاری روی تولید پلی گاماگلوتامات از گونه ی فلاووباکتریوم بررسی شد، و سرانجام برای بهینه سازی منبع نیتروژن، پنج منبع نیتروژنی گوناگون (به روش آماری تک فاکتوریلی) ارزیابی و سدیم گلوتامات با بیش ترین مقدار تولید (7/23 گرم بر لیتر) و همچنین ارزان و در دسترس بودن به عنوان منبع نیتروژن انتخاب شد.
    کلیدواژگان: زیست پلیمر، پلی گاماگلوتامات، گلوتامیک اسید، تغییر pH، فلاووباکتریوم، منبع نیتروژن
|
  • M. Safaee* Pages 1-22
    The synthesis methods for titania/ titanate nanotubes can be split into two categories: template and non-templated procedures. The templates can be classified into positive and negative (include: oregano gelator, macroporous alumina membranes, carbon nanotubes, surfactant) that synthesized nanotubes with diameters > 50 nm. The non-templating methods include alkaline hydrothermal, anodization of titanium in fluoride bathing, seeded growth. The key to developing
    and exploiting new nanostructured materials lies in an improved knowledge of how synthesis conditions affect properties of nanostructured materials in order to tailor materials to specific needs, In particular, a knowledge of the mechanism of nanostructure formation is very important. In this paper, synthesis methods, microstructure, mechanism of formation and growth and their advantages and disadvantages for these nanotube reported by researchers are reviewed. The nanotube morphology, the highly surface area, and pore volume, render titania/titanate nanotubes promoting materials for many applications in different fields which include energy conversion and storage, catalysis, electro catalysis, photo catalysis, magnetic materials, drug delivery, bio-applications, composites, surface finishing, tribological coatings.
    Keywords: Nanotubes, Synthesis, Titania, Titanate, Mechanism of formation, Application
  • A. Hamidi Pages 23-30
    Cadmium as heavy and toxic metal is commonly found in water resource. It has made significant environmental issue. In this research, zinc oxide nanoparticle was prepared by sol-gel method, it was also evaluated with XRD, SEM techniques. Factors relevant to absorption processes such as the concentration of initial ion and temperatures were investigated. As a result, increasing the concentration and temperature, lead to increase, and decrease the absorption respectively. Thermodynamics of adsorption of cadmium (II) on zinc oxide nanoparticle at different temperatures were studied. Therefore, thermodynamic factors were shown that the absorption process was spontaneous, exothermic and reversible. The obtained absorption isotherms obviously showed that Langmuir model preferable than other models.
    Keywords: Zinc oxide nanoparticle, Cadmium(II), Isotherm of adsorption, Thermodynamics
  • M. Shamsedin*, M. Fazli, M. Nasiri Pages 31-43
    TEOS xerogel was investigated as adsorbent to removal strontium ion from aqueous solution in batch operations. Batch experiments were carried out as a function of pH, initial concentration, time, and temperature. Simple kinetic and thermodynamic models have been applied to the rate and isotherm sorption data and kinetic and thermodynamic parameters were determined. These studies were showed that the Langmuir isotherm model and pseudo-second-order kinetic model were fitted well with experimental data. The maximum capacity of the adsorbent for Sr(II) is 17 mg/g. The paper discusses the thermodynamic parameters of the adsorption (the Gibbs free energy, entropy, and enthalpy). Results demonstrate that the adsorption process was spontaneous and endothermic under natural conditions.
    Keywords: Strontium, Xerogel, Adsorption, Isotherm, Kinetics, Batch experiment
  • Aa Izadpanah*, H. Hoseyny, H. Rahide Pages 45-57
    In this work, Vapor-Liquid Equilibrium (VLE) of the 3-component system composed of carbon dioxide (1), water (2), and methyl diethanolamine (3) has been modeled by the cubic plus association equation of state in a wide range of temperatures (313 –433 K), pressures (0.775 –4,930 kPa), and methyl diethanolamine wt% (5 –75). The 3-component system composed of carbon dioxide, water, and methyl diethanolamine was modeled by two different approaches. In the first approach, binary interaction coefficient between carbon dioxide and methyl diethanolamine was set equal to zero and energy and volume of association between carbon dioxide and methyl diethanolamine were optimized. In the second approach, the average energy of association between carbon dioxide and methyl diethanolamine at different temperature and amine wt% that was obtained in the first approach was used and volume of association and binary interaction between carbon dioxide and methyl diethanolamine were optimized. In both approaches, carbon dioxide has been considered as two association schemes: 1) as an association molecule with 3B and 4C association schemes, 2) as a non-association molecule. The results obtained in this work showed a good compatibility with the experimental data for this 3-component system. Comparison the results between this work and the Clegg-Pitzer and N-Wilson-NRF models reveals that the cubic plus association model leads to more convincing results than both of them. Furthermore, results obtained from the 4C association scheme for carbon dioxide in the cubic plus association equation of state shows a lesser error compared to 3B association scheme and to non-association scheme.
    Keywords: Molybdenum, Molybdenite concentrate, Electro oxidation, Energy consumption, Electrolysis
  • H. Pahlvanzade*, H. Shirazizade Pages 59-67
    In the present research, the equilibrium data of ternary systems, carbon dioxide- toluene- naphthalene is determined by using a high-pressure apparatus. Mentioned data is measured between 298.15 K and 308.15 K and pressure at 9.6 to 75.6 bar. In each experiment, equilibrium solubilities of naphthalene in toluene decrease by increasing the pressure due to adding the carbon dioxide as the anti-solvent. Also, the obtained experimental data have correlated by the Soave-Redlich-Kwong equation of states along with Van der Waals 1 and 2 mixing rules.The adjustable parameters of mentioned models are obtained using the experimental data and reported along with average absolute relative deviation of each model. The results show that SRK equation of state with vdW2 mixing rule (AARD = 11.75 %) has less deviation than SRK-vdW1 (AARD =14.41 %) and optimum operational condition for production of fine particles (over than 90%) in the GAS process has been suggested.
    Keywords: Phase equilibrium, Carbon dioxide, Solubility, Equation of state
  • M. Mahmudi*, N. Ashrafizade Pages 69-76
    In this research, dissolution of molybdenite through electro-oxidation of molybdenite concentrate in alkaline electrolyte solution was investigated. Effect of various parameters, including operating potential, liquid to solid ratio, NaCl concentration and distance between electrodes on the dissolution of molybdenite and the consumed electric energy within the electrochemical cell was studied. The results show that, dissolution of molybdenite was increased by increasing operating potential, liquid to solid ratio and NaCl concentration. The same was increased by increasing the distance between electrodes up to 10 mm, while for further distances the latter decreased. The energy consumption increased by increasing operating potential, liquid to solid ratio, and the distance between electrodes. The consumed energy also decreased by increasing NaCl concentration up to 100 g/L, while for further salt concentrations the latter increased. At optimum conditions including operating potential of 3 V, liquid to solid ratio of 200 mL/g, NaCl concentration of 100 g/L, distance between electrodes of 10 mm, and a period of 4 hours operation, the efficiency of molybdenum recovery and energy consumption were 70.41% and 5.56 kWh, respectively, per kilogram of molybdenite concentrate.
    Keywords: Molybdenum, Molybdenite concentrate, Electro oxidation, Consumed energy, Electrolysis
  • E. Narimani, Sh Shahhoseiyni* Pages 77-85
    Vane plates are considered as one of the most efficient devices in industry which are widely used to eliminate liquid droplets from gas flows. In this study, the two-phase flow of gas-liquid between the wavy plates of a type of vane separator was simulated using Computational Fluid Dynamics (CFD) technique and influences of three independent factors of inlet gas velocity, vane spacing and vane angle on the separation efficiency were investigated. To model the liquid-gas flow, Eurelian-Lagrangian approach was applied and separator efficiency was evaluated within a velocity range of 3-8m/s while mass fraction of liquid droplets in the gas flow was 0.089. The liquid film breakup phenomenon was considered in these simulations. Having compared simulation results with experimental data, we realized that there was an average error about 0.9% in simulations. Regarding the simulation results, vane separation efficiency depends on inlet gas velocity and geometrical parameters of the vanes.
    Keywords: Vane plates, Separation efficiency, Eulerian, Lagrangian approach, Computational fluid dynamics, Vane tuning angle, Inlet gas velocity, Vane spacing
  • Ali Bahrami* Pages 87-96
    Poly-Gamma-glutamate, biopolymer polyamide is consisting of units glutamic acid, that due to biodegradability and non-toxicity property as a biological compound can be used in many fields such as medical and pharmaceutical, food, hydrogels, flocculants, moisture absorbers, thickener and drug carriers and anti-corrosion coatings. Therefore, have been done extensive studies to the over efficiency production of the biopolymer. That is why in this study was evaluated the effect of the concentration of nitrogen source as an important nutritional source on the pH and cell growth, then was studied in terms of how and through what mechanism the production of species flavobacterium gamma glutamate made an impact and Finally, in order to optimize the nitrogen source evaluated five different nitrogen source and sodium glutamate with the highest yields
    Keywords: Poly(gamma)glutamate, Flavobacterium sp, Nitrogen source, Biopolymer, pH