فهرست مطالب

علوم و مهندسی جداسازی - سال هشتم شماره 1 (پیاپی 15، 1395)
  • سال هشتم شماره 1 (پیاپی 15، 1395)
  • تاریخ انتشار: 1395/04/24
  • تعداد عناوین: 9
|
  • غلام خیاطی*، مطهره فیروزی، میترا احمدی صفحات 1-6
    یکی از چالش های عمده در صنعت بیوتکنولوژی، تخلیص پروتئین مطلوب از مجموعه بیومولکول های موجود در سوسپانسیون تخمیری است. هدف از تحقیق حاضر جداسازی آنزیم پروتئاز تولید شده توسط سویه باسیلوس لیکنی فورمیس از سوسپانسیون تخمیری با استفاده از سیستم دوفازی آبی می باشد. سیستم دوفازی آبی روشی ارزشمند برای جداسازی و تخلیص مخلوط بیومولکول ها است. در این تحقیق سیستم های دوفازی آبی مختلف شامل پلی اتیلن گلایکول (وزن مولکولی 2000 و 8000) در غلظت های 40، 50 و 60 درصد وزنی و نمک های سیترات سدیم و سیترات پتاسیم در غلظت های 40 و 50 درصد برای استخراج آنزیم پروتئاز از سوسپانسیون تخمیریباسیلوس لیکنی فورمیس مورد آزمایش قرار گرفتند. نتایج نشان داد که سیستم متشکل از پلی اتیلن گلایکول با وزن مولکولی 2000 و نمک سیترات سدیم برای استخراج پروتئاز از سوسپانسیون تخمیری مناسب و بهترین شرایط عملیاتی شامل 40 درصد وزنی به وزنی پلی اتیلن گلایکول 2000 و 40 درصد وزنی به وزنی سیترات سدیم بود که در شرایط فوق، فاکتور تخلیص و درصد بازیابی آنزیم به ترتیب 7/12 و 9/48 بدست آمد.
    کلیدواژگان: پروتئاز، استخراج، سیستم دوفازی آبی، پلی اتیلن گلایکول، نمک های سیترات
  • تکتم شهریاری*، زینب مجتهدزاده صفحات 7-15
    فاضلاب صنعت آبکاری، حاوی مقدار بالایی فلز کروم می باشد. در این تحقیق حذف کروم (VI) توسط نانوذره مغناطیسی Fe3O4 از فاضلاب صنعت آبکاری مورد مطالعه قرار گرفت. فاضلاب مورد آزمایش از کارگاه آبکاری واقع در شهرک صنعتی پایتخت تهیه گردید. نانوذره مورد آزمایش دارای قطر متوسط ذره ای 30 نانومتر بود. در این تحقیق پارامترهای pH ، میزان نانوذره،مدت زمان واکنش،دما و تاثیرات آنها بر فرایند جذب مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد، حذف بهینه کروم در مدت زمان 60 دقیقه و pH حدود 3 ، میزان نانوذره g/L 1 در دمای C°25 به دست آمد. همچنین به منظور بررسی مکانیزم جذب، ثابت ایزوترمهای لانگموییر و فروندلیچ با داده ها تطبیق داده شد. نتایج نشان داد که ایزوترم فروندلیچ مدل مناسبتری می باشد. برای بررسی سینتیک جذب از مدلهای شبه کاذب درجه اول و دوم استفاده شد،که سینتیک جذب کروم از مدل درجه دوم پیروی کرد.
    کلیدواژگان: جذب، فاضلاب آبکاری، فلز سمی، کروم، نانوذره مغناطیسی
  • رضا غلامی، احد قائمی*، محمدتقی صادقی صفحات 17-24
    در این تحقیق،فرآیند جذب گاز دی اکسیدکربن با استفاده از زئولیت13 در یک راکتور بستر ثابت مورد مطالعه قرار گرفت. آزمایش های جذب در یک بستر ثابت با ارتفاع 1 متر و قطر 10 سانتیمتر انجام گردید. آزمایشات جذب جهت بررسی پارامترهای عملیاتی شامل دما، فشار، دبی گاز و مقدار جاذب انجام گرفت. نتایج آنالیز ذرات جاذب نشان داد که متوسط قطر حفرات جاذب 92/1 نانومتر و سطح ویژه 697 مترمربع بر گرم می باشد. نتایج آزمایشات تجربی نشان داد که با افزایش فشار و ارتفاع بستر و کاهش دما، سرعت جذب گاز دی اکسیدکربن افزایش می یابد. ارزیابی داده های ایزوترم جذب نشان داد که جذب دی اکسیدکربن فیزیکی بوده و جاذب دارای ظرفیت جذب بالائی می باشد. همچنین داده های ایزوترم با مدل های مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت و نتایج نشان داد که ایزوترم فرندلیچ با مقدار ضریب همبستگی 999/0 بهترین تطابق با داده های تجربی دارد.
    کلیدواژگان: جذب سطحی، بستر ثابت، دی اکسیدکربن، زئولیت 13x، گاز دودکش
  • آیدا محمدی، ابوالقاسم عطائی، سعید شیبانی* صفحات 25-33
    در این تحقیق نانوپودر هگزافریت باریم تهیه شده با روش هم رسوبی به عنوان جاذب یون کروم شش ظرفیتی از محلول آبی مورد استفاده قرار گرفت و اثر بخشی متغیرهای مختلف تولید نانوپودر و به ویژه آسیاکاری مکانیکی پودر، بر عملکرد این نانوجاذب مورد مطالعه قرار گرفت. از روش های پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و طیف سنجی نشر اتمی پلاسمای جفت شده القایی به منظور مشخصه یابی نمونه ها استفاده گردید. نتایج نشان دادند که فاز هگزافریت باریم طی هم رسوبی از مخلوط آب- الکل و سپس کلسیناسیون در دمای نسبتا پایین C 700 در مدت یک ساعت با اندازه متوسط ذرات nm90 تشکیل شده است. همچنین آسیاکاری مکانیکی منجر به کاهش اندازه ذرات به حدود nm60 می شود. نتایج جذب نشان دادند که نمونه آسیاکاری شده ظرفیت جذب mg/g 25/13 (درصد حذف حداکثری 5/99) را در شرایط بهینه جذب و طی مدت زمان یک ساعت از خود نشان می دهد. ضمنا داده های فرایند جذب با مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم منطبق بود.
    کلیدواژگان: هگزافریت باریم، آسیاکاری مکانیکی، جذب، کروم، سینتیک
  • زهرااستخر، فاطمه حیدری*، نصرالله شکیباصفت صفحات 35-43
    به منظور بررسی قابلیت استفاده از روش ازدیاد برداشت میکروبی نفت در ایران، جداسازی باکتری از نمونه نفت خام مخازن نفتی گچساران و چشمه خوش انجام شد. قابلیت جدا سازی به منظور تولید بیوسورفاکتانت توسط محیط کشت اختصاصی بررسی شد. باکتری ها نیز در محیط های غنی شده با منابع مختلف کربنی ازجمله آب پنیر، سویا، نشاسته، ملاس، آب نخود، روغن زیتون و کنجد کشت داده شدند و در نهایت منحنی رشد آنها پس از 7 روز به منظور تعیین وضعیت رشد مطلوب آنها مورد ارزیابی قرار گرفت. موثرترین مواد مغذی آب پنیر، نشاسته و آب سویا بودند. شناسایی باکتری ها با دو روش مولکولی و بیوشیمیایی انجام شد. در مجموع با توجه به نتایج بیوشیمیایی و تست های 16sr RNA ، این سویه ها در جنس باسیلوس طبقه بندی گردیدند.سویه های شماره 5، Bacillus licheniformis با کد شناساییJN033541 و شماره 7Bacillus subtilis ، با کد شناسایی JN0335542 در بانک ژن آمریکا ثبت شدند.
    کلیدواژگان: جداسازی، بیوسورفاکتانت، باکتری، باسیلوس سابتیل، باسیلوس لیکنیفورمیس
  • محمود رضا رحیمی*، فریبا زارعی صفحات 45-56
    اهمیت تعیین ضریب انتقال جرم با توجه به اثرپذیری قابل ملاحظه ارتفاع واحد انتقال و به دنبال آن ابعاد بخش پرشده از این فاکتور کاملا مشهود است. محدود بودن میزان نتایج تجربی موجود و همچنین کامل نبودن مجموعه پارامترهای عملیاتی بررسی شده، لزوم پژوهش حاضر را مشخص می کند. در مطالعه حاضر ضریب کلی انتقال جرم فاز گاز و ارتفاع واحد انتقال در بستر آکنده ی دوار با بهره گیری از متغییرهای عملیاتی موثر و با مطالعه اصول حاکم بر واکنش های شیمیایی، تعیین شده است. نتایج بدست آمده حاکی از لزوم درنظر گرفتن فاکتورهای غلظت محلول جاذب و جذب شونده ی ورودی در کنار سرعت چرخش بستر و نرخ های ورودی، در مطالعه تجربی ضریب کلی انتقال جرم و ارتفاع واحد انتقال و همچنین ابعاد بهینه سیستم می باشد. همچنین، قرارگرفتن مقادیر تجربی ضریب کلی انتقال جرم در گستره ی توانی 1- 10 تا 1 10 خود شاهد دیگری بر صحت نتایج بدست آمده است.
    کلیدواژگان: مطالعه تجربی، ضریب کلی انتقال جرم، ارتفاع واحد انتقال، بستر آکنده ی دوار
  • مارال احمدی*، محمد غیاثوند، محمدحسن ایکانی، فاطمه ذبیحی صفحات 57-76
    در این تحقیق با هدف ارائه مدل ریاضی جامع جهت توصیف استخراج فوق بحرانی روغن های گیاهی، پیچیدگی ساختار ماتریس جامد گیاهی، تاثیر اندازه ذرات، اثر کنترل کننده تعادل فازی، برهمکنش بین حل شونده و ماتریس جامد، و همچنین پراکندگی محوری در فاز سیال در نظر گرفته شد. بعنوان دو کار جدید، توزیع غلظت برای ناحیه درونی ذره به همراه مفهوم حل شونده آزاد در سطح خارجی آن لحاظ گردید و جهت غلظت تعادلی، تابعیتی از غلظت حل شونده آزاد ارائه شد. معادلات دیفرانسیل حاصل جزئی هستند و بصورت عددی حل شدند. توانایی مدل برای پیش بینی بازده استخراج در تغییر پارامترهای عملیاتی دبی سیال، فشار، دما و اندازه ذرات، برای روغن دانه چریش بررسی شد که میانگین درصد مجموع مربعات خطا (SSD%) بین مدل و داده های آزمایشگاهی به ترتیب، 1%، 4/0%، 3/0% و 3/0% ، حاصل شد. همچنین برای استخراج روغن دانه آفتابگردان اثر دبی بررسی گردید که SSD% برابر 5/0% بدست آمد.
    کلیدواژگان: استخراج توسط سیال فوق بحرانی (SFE)، تعادل فازی، برهمکنش حل شونده و ماتریس جامد، حل شونده آزاد
  • حافظ مقصودی* صفحات 77-85
    در سیستمهای جذب سطحی چند جزئی غیرایده آل، مدلهای تئوری لانگمیر توسعه یافته، لانگمیر دو سایتی توسعه یافته، سیپس توسعه یافته، تئوری محلول جذب ایده آل (IAST)، تئوری محلول فضای خالی فلوری-هاگینز (FH-VST) از پیش بینی دقیق جذب تعادلی عاجزند. در اینگونه سیستمهای جذب، تئوری محلول جذب واقعی (RAST) می تواند با درنظر گرفتن ضرایب فعالیت ترمودینامیکی، پیش بینی دقیق تری ارائه کند به شرطی که ضرایب فعالیت توسط مدل ترمودینامیکی مناسبی بیان شود بطوریکه قادر به پیش بینی مناسب ضرایب فعالیت همه اجزا بطور همزمان باشد. در مقاله حاضر مدل RAST با ضرایب فعالیت ویلسون برای پیش بینی رفتار فاز جذب شده توسعه داده شده است. در یافتن ضرایب فعالیت اجزا، از رابطه گیبس-دوهم فقط در دمای ثابت استفاده شده است زیرا فشار گسترش در طول فرایند جذب سطحی متغیر است. براساس سیستمهای جذب بررسی شده، نتایج نشان داد که مدل مذکور، خطای متوسط پیش بینی غلظتهای اجزا در فاز جذب شده را در بدترین حالت به حدود 10% می رسد در حالیکه این مقدار در مدل IAST بیش از 50% است.
    کلیدواژگان: مدلسازی جذب سطحی غیرایده آل، تئوری محلول جذب واقعی (RAST)، ضرایب فعالیت ویلسون
  • لهون احدی، حسن پهلوانزاده* صفحات 87-95
    امروزه با توجه به مزایای هیدرات در انتقال وذخیره سازی گاز طبیعی، این موضوع مورد توجه محققین قرار گرفته است. همچنین با توجه به شرایط تشکیل هیدرات که در دمای پایین وفشار بالایی می باشد سعی شده است این شرایط به شرایط محیطی نزدیک شود و برای این کار از افزودنی هایی استفاده شده است که این نقاط ترمودینامیکی را تغییر می دهد. برای پیش بینی این نقاط، مدل های ترمودینامیکی نیز وجود دارد که غالبا دارای ثوابت ومعادلات زیادی می باشند .در این تحقیق، از مدل ترمودینامیکی ساده ودقیق برای پیش بینی نمودار های فازی دما- فشار هیدرات گاز پروپان و همچنین گاز پروپان در حضور افزودنی های غیر محلول سیکلوهگزان (CH)، متیل سیکلوهگزان (MCH)،تتراهیدروپیران (THP) و سیکلوبوتانن (CB) استفاده شد. این مدل بر مبنای برابری فوگاسیته در فاز های مایع وهیدرات می باشد. از تئوری واندروالس-پلاتیو برای بیان فوگاسیته فاز هیدرات استفاده شد. برای فوگاسیته فاز گاز وهمچنین ترکیبات آلی غیر محلول در آب معادله حالت PRاز میان معادله حالات مورد بررسی مناسب تر شناخته شد .دربخش عملی با استفاده از این دستگاه، نقاط تجزیه هیدرات گاز پروپان در حضور بهبود دهنده های غیر محلول در آب به دست آمد. نتایج حاصل از مدل با نتایج آزمایشگاهی مقایسه و دقت مدل مورد ارزیابی قرار گرفت. توافق خوبی بین داده های آزمایشگاهی و مدل سازی به دست آمد. درصد خطای مطلق در سیستم های پروپان خالص، آب + پروپان+ تتراهیدروپیران، آب + پروپان+ سیکلوبوتانن، آب + پروپان+ متیل سیکلوهگزان به ترتیب 19/3% ، 10/4%، 16/4% و 33/2% به دست آمد.
    کلیدواژگان: هیدرات گازی، مدل ترمودینامیکی، بهبود دهنده های ترمودینامیکی غیر محلول در آب و نقاط تعادلی هیدرات
|
  • Gholam Khayati *, Motahareh Firoozi, Mitra Ahmadi Pages 1-6
    Purification of the desired protein from the fermentation broth containing a wide variety of biomolecules is one of the major challenges in the biotechnology industry. The aim of this work was partitioning of protease from the fermentation broth using aqueous two-phase systems (ATPS). ATPS has proved to be a valuable tool for separating and purifying mixtures of biomolecules. In this study, the various aqueous two-phase systems containing polyethylene glycol (PEG 2000 and 8000) at a concentration of 40, 50, and 60% (w/w) with salts sodium citrate, potassium citrate at a concentration of 40 and 50% (w/w) were investigated for extraction of protease from fermentation broth. The results showed that the polyethylene glycol 2000/ sodium citrate system was suitable for the extraction of protease from fermentation broth of Bacillus licheniformis and the best operating system was contained the 40% (w/w) polyethylene glycol 2000, 40%(w/w) sodium citrate resulted in enzyme activity recovery of 48.9% and purification factor of 12.7.
    Keywords: Partitioning, Protease, aqueous two, phase system, poly ethylene glycol, sodium citrate, potassium citrate
  • Toktam Shahriari*, Zeinab Mojtahedzadeh Pages 7-15
    The wastewater from plating industry usually contains high amounts of chromium. In this study, the removal of chromium (VI) from plating wastewater by magnetic Fe3O4 nanoparticles was investigated. The wastewater was obtained from a plating workshop in Paytakht Industrial Park located in Tehran, Iran. The studied nanoparticles had an average particle size of 30nm. The effects of pH, reaction time, amount of nanoparticles and temperature on the adsorption process were studied. Results showed that the optimized chromium removal could be achieved at reaction time of 60min, pH of about 3, nanoparticles amount of 1 g/L, and temperature of 25 ˚C. Moreover, the obtained data were fitted to the Langmuir and Freundlich isotherm constants to study the adsorption mechanism. Results indicated the Freundlich adsorption isotherm model was more suitable. Pseudo-firstorder and pseudo-second-order models were employed to study the adsorption kinetics, and it was found that chromium adsorption kinetics followed the second-order model.
  • Reza Gholami, Ahad Ghaemi*, Mohammad Taghi Sadeghi Pages 17-24
    In this research, carbon dioxide absorption by 13x zeolite was studied in a fixed bed reactor. The adsorption experiments were carried out in a fixed bed with 1 m height and 10 cm diameter. The adsorption experiments were carried out to investigate adsorption operating parameters including temprature, pressure, gas flow rate and adsorbent amount. The analyses result showed that adsorbent diameter avarege is 1.92 nm and interface area is 697 m2/gr. The experimental result showed that adsorption rate of carbon dioxide was increased by increasing pressure and bed height and decreasing temperature. The evaltuation of adsorption isotherm data showed that the CO2 adsorption is physical and the adsorbent has high capacity. Also the isotherm data was evaluated with different isotherm models and the results showed that Frendlich model with correlation coeffient 0.999 has good agreement with experimental data.
  • Aida Mohammadi, Abolghasem Ataie, Saeed Sheibani* Pages 25-33
    In this study, barium hexaferrite nano-powder was prepared by chemical co-precipitation method to remove Cr (VI) ions from aqueous solutions. The effectiveness of different synthesis variable such as mechanical milling on the adsorption performance of barium hexaferrite nanao-particles was studied. The properties of samples were investigated by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and inductively coupled plasma atomic emission mass spectrometry. Results showed that barium hexaferrite formed with the average particle size of 90 nm at a relatively low temperature of 700˚C in the sample prepared with a mixture of water/alcohol as a solvent. Also, the average particle size was decreased to 60 nm by mechanical milling of powder. It was demonstrated that barium hexaferrite nanoparticles showed the adsorption capacity of 13.25 mg/g (highest adsorption efficiency of 99.5%) at optimal conditions and with a contact time of 1 h. The adsorption data were best fitted with the pseudo-second-order kinetic model.
  • Zahra Estakhr, Fatemeh Heidari*, Nasrollah Shakiba Sefat Pages 35-43
    In order to investigate the potential of applying microbial enhanced oil recovery technique in Iran, bacterial isolation was carried out from crude oil samples of Gachsaran and Cheshmeh Khosh petroleum reservoirs. The ability of isolates to produce biosurfactant was checked by specific culture media. Isolates were also cultured in media enriched by different carbon sources and evaluated their growth curve after 7 days to determine the optimum growth condition of them. The most effective nutrients were whey, starch and soybean water. Finally isolates were characterized by conventional biochemical tests and two isolate with the highest performance were selected for molecular characterization. The nucleotide BLAST similarity search analysis, based on the 16S DNA gene sequence revealed that these isolates belong to Bacillus subtilis (JN0335542) and Bacillus licheniformis (JN0335541). 
  • Mahmood Reza Rahimi*, Fariba Zarei Pages 45-56
    According to dependence of height transfer unit and packed bed dimension to Mass transfer coefficient, this parameter is highlight factor. Since, previous work have been offer limited amount experimental data and focused on the investigated few collection of operational parameter, this study was be important. This work overall mass transfer coefficient and mass transfer unit was determined by used of essential operational parameter and basic concept of chemical reaction. This result was illustrate the influence of absorbent and adsorb concentration and rotor speed and gasliquid flow rate in experimental study of overall mass transfer coefficient and height transfer unit and optimum dimension of packed bed. Also, values of experimental overall mass transfer coefficient were existence in 10-1 to 101 rang that was show accuracy of experimental result.
    Keywords: Experimental Study, Overall Mass Transfer, Coefficient, Height Transfer Unit, Rotating Packed Bed
  • Maral Ahmadi *, Mohamad Ghiasvand, Mohammad H. Eikani, Fatemeh Zabihi Pages 57-76
    The aim of this paper is to provide a comprehensive mathematical model to describe the supercritical fluid extraction of vegetable oils. The complexity of the plant solid matrix structure, the effect of size, controlling effect of phase equilibrium, interaction between solute and solid matrix have been taken into account as well as axial dispersion in fluid phase. As two new attempts, profile of concentration for the inner region of particle along with concept of free solute on the surface of the particle was considered and equilibrium concentration dependence on concentration of free solute was presented. Obtained differential equations are partial and solved numerically. The ability of the model to predict the extraction yield was checked out under changing operating parameters of solvent flow rate, pressure, temperature and particle size, for the extraction of neem seed oil that percentage of sum of squared differences (SSD%) between the model prediction and the experimental data obtained 1%, 0.4%, 0.3% and 0.3%, respectively. Also for the extraction ofsunflower seed oil, the effect of solvent flow rate was investigated that the SSD% was obtained 0.5%.
    Keywords: Supercritical Fluid, Extraction(SFE), Phase Equilibrium, Solute–matrix interaction, Free Solute
  • Hafez Maghsoudi* Pages 77-85
    At non-ideal multicomponent adsorption systems, adsorbed phase behavior is not well predicted by ideal adsorption solution theory (IAST). At these systems, real adsorption solution theory (RAST) can present more accurate predictions by introducing adsorbed phase activity coefficients provided that they are obtained with a suitable thermodynamic model. In this paper, RAST with Wilson equation was develop for modeling of adsorbed phase behavior. In obtaining activity coefficients of components, Gibbs–Duhem equation at only constant temperature was utilized because the spreading pressure varies at the adsorption process. According to the results of the systems investigated, it was revealed that the model reduces the average prediction errors to about 10% (in worst case) while it is more than 50% by IAST.
    Keywords: Non, ideal adsorption modeling, Real adsorption solution theory (RAST), Wilson activity coefficients
  • Lohon Ahadi, Hasan Pahlavanzadeh* Pages 87-95
    Positive applications of gas hydrates have been the subject of many studies nowadays. To make the industrial applications of these crystalline solid like compounds more feasible, some additives are normally added to the corresponding processes. Investigation of phase behavior of such systems is of interest for the industry. In the theoretical section of this work, a simple and reliable thermodynamic model were used to predicting pressure-temperature phase diagrams of the pure gas hydrates, and pure gas hydrates in the presence of water insoluble additives (CH, THP, CB, and MCH). The model is based on equality of fugacities in liquid and hydrate phases. The vdW-P is applied to model the hydrate phase. The PR for equation of state were suitable for predicting fugacity of hydrate formers in the gas phase. In the experimental part, an experimental set-up has been designed and tested. Using this apparatus, propane hydrate dissociation points in the presence of water insoluble have been measured and reported. The results of the model were compared with the experimental data. The percent of Absolute Average Deviation of model for pure propane, propane THP water, water propane CB, water propane MCH were about 3.19%, 4.10%,4.16% and 3.6%, respectively.
    Keywords: Gas hydrate, Thermodynamic model, Water insoluble promoters, Experimental data