فهرست مطالب

علوم و مهندسی جداسازی - سال نهم شماره 1 (پیاپی 17، 1396)
  • سال نهم شماره 1 (پیاپی 17، 1396)
  • تاریخ انتشار: 1396/06/29
  • تعداد عناوین: 8
|
  • کیوان شایسته، نادر صادقی صفحات 1-9
    هدف اصلی این تحقیق بررسی پتانسیل استفاده از لیگنین سولفونات اصلاح شده برای کنترل رهش کود اوره است. ابتدا لیگنین سولفونات به روش ترسیب با هیدروکسید کلسیم از لیکور سیاه استخراج گردید. طیف FTIR این ماده حاکی از وجود تعداد بسیار زیادی گروه هیدروکسیل در ساختار این ماده است که نشان دهنده خاصیت انحلال پذیری بسیار بالایی آن در آب دارد. جهت کاهش انحلال پذیری این بایو پلیمر در آب، از اگزالیک اسید استفاده شد. لیگنین سولفونات استیله شده با اگزالیک اسید و اوره با نسبت های وزنی مختلف، ذوب و بعد از اختلاط کامل، در قالب هایی کروی شکل ریخته شد تا گرانول های کروی تولید گردید. در این تحقیق، برای نسبت وزنی برابر لیگنین سولفونات استیله شده به اوره، زمان رهش اوره از حدود 2 دقیقه به 48 ساعت افزایش یافت. همچنین از یک مدل تحلیلی برای پیش گویی الگوی رهش استفاده شد. نتایج نشان داد که مدل توانسته است با دقت خوبیالگوی رهش را پیشگویی کند.
    کلیدواژگان: کنترل رهش اوره، لیگنین سولفونات، فرایند استیله شدن، سیستم ماتریس، مدل سازی رهش
  • زهرا فرجی، اکبر فرزانگان* صفحات 11-21
    سرندهای ارتعاشی دو طبقه صنعتی موزی شکل برای جداسازی جامد از جامد ‏بر اساس اندازه ذرات استفاده می شوند. روش اجزای گسسته نوعی رویکرد عددیست ‏که برهم کنش های بین ذرات، بین ذرات و شبکه سرند و حرکت آنها را می تواند ‏محاسبه نماید. در این مقاله، نتایج شبیه سازی طبقه بندی ذرات در یک سرند موزی ‏شکل پنج صفحه ای با روش اجزای گسسته و در محیط نرم افزار ‏PFC3D‏ ارایه ‏می شود. شبیه سازی های اجزای گسسته با هدف بررسی تاثیر شرایط عملیاتی و ‏طراحی سرند بر روی عملکرد طبقه بندی انجام شد. به منظور اعتبارسنجی، نتایج ‏پیش بینی ها در این پژوهش با نتایج گزارش شده قبلی در منابع مقایسه شدند. ‏میانگین خطای نسبی منحنی توزیع برای محصولات روسرندی، میانی و زیر سرندی ‏به ترتیب 38٫6، 16٫9 و 12٫8 درصد به دست آمد. با توجه به تطابق کلی روند ‏منحنی های توزیع در مطالعه جدید و قبلی و میزان و منشاء خطای پیش بینی ها، ‏صحت شبیه سازی در این پژوهش قابل قبول ارزیابی می شود.
    کلیدواژگان: مدلسازی، شبیه سازی، سرند موزی شکل، مدل سازی اجزای گسسته، PFC3D
  • فریبا زارعی، محمود رضا رحیمی*، سلیمان مصلح صفحات 23-32
    میزان ابعاد بهینه بسترهای پر شده به شدت تحت تاثیر تعداد و ارتفاع واحد انتقالاست. با توجه به ضعف های موجود در بررسی دو کمیت فوق در بسترهای آکنده دوار، در این مطالعه با بهره گیری از سیستم های مختلف از جمله CO2-MDEA، CO2-MEA، CO2-AMP، CO2-PZ، CO2-NaOH و همچنین جذب ترکیبات آلی فرار نظیر ایزوپروپیل الکل، استن، اتیل استات، متانول، ایزو بوتانول و اتانول، ارتفاع و تعداد واحد انتقال در بستر پرشده معمولی و بستر آکنده دوار بررسی شد. در این راستا، نوع آکنه مورد استفاده، ابعاد فیزیکی بخش پر شده و نوع تماس دو جریان به عنوان پارامترهای موثر مورد ارزیابی در نظر گرفته شد. نتایج بدست آمده، بر خلاف تصور مرسوم، به وضوح حاکی از تابعیت قوی ابعاد بهینه سیستم از پارامترهای مورد بررسی بود. همچنین، مقایسه نتایج اندازه گیری شده از این دو سیستم عملکرد مطلوب تر بستر آکنده دوار نسبت به بسترهای آکنده معمولی (در کاهش ابعاد سیستم و ارائه بازدهی بالاتر) را نشان داد.
    کلیدواژگان: بستر آکنده دوار، ارتفاع واحد انتقال، تعداد واحد انتقال، بستر پر شده
  • امین احمدپور، علی حقیقی اصل*، نرگس فلاح صفحات 33-45
    در این مطالعه، از روش فتوکاتالیستی برای تصفیه پساب اسپنت کاستیک واحدهای الفین صنایع پتروشیمی که یکی از پساب های صنعتی با (TDS)بالاست، استفاده شده است. برای این منظور با استفاده از فتوکاتالیست تجاری اکسید روی به کار گرفته شده در یک فتوراکتور دوجداره و اندازه گیری پارامتر اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (COD)، درصد کاهش این پارامتر در فرآیند فتوکاتالیستی به کمک روش طراحی آزمایش باکس- بنکن و شبکه عصبی مصنوعی، مورد ارزیابی قرار گرفت. با توجه به محاسبات صورت گرفته می توان نتیجه گرفت که شبکه عصبی مصنوعی، روش مناسبتری نسبت به طراحی آزمایش در مدلسازی و پیش بینی مقدار حذف COD بوده است. این نتایج نشان داد که افزایش غلظت فتوکاتالیست در حالت pH خنثی، تا مقدار بهینه 8/1 گرم بر لیتر در شرایط بدون محدودیت و 2 گرم بر لیتر در شرایط با محدودیت، موجب افزایش حذف COD به ترتیب به میزان 79 و 68 درصد گردید.
    کلیدواژگان: تصفیه پساب فتوکاتالیستی، اسپنت کاستیک(کاستیک دورریز)، اکسید روی، شبکه عصبی مصنوعی، طراحی آزمایش
  • میلاد کردی، تیمور اسلام کیش* صفحات 47-56
    یکی از روش های بررسی و تعیین اجزای سازنده حل شونده از مخلوط های پیچیده در حلال های مختلف، روش استخراج مرحله ای است که در آن با استفاده از چند مرحله استخراج با حلال های مختلف نوع مواد و نقش برهمکنش آن ها با حلال های آلی بررسی می شود. در این پژوهش به منظور بررسی اجزای سازنده نمونه خاک غنی از مواد آلی از مرداب جنگلی سوته در جنگل های استان گلستان، از روش استخراج مرحله ای با 4 نوع حلال آلی شامل دی اتیل اتر، اتانول، دی اکسان و هگزان استفاده شد. به این منظور نمونه خاک در هر مرحله با یکی از چهار حلال فوق الذکر شستشو داده شد و پس از جداسازی، به منظور بررسی مواد استخراج شده در هر مرحله از روش طیف سنجی مادن قرمز (FTIR) استفاده شد. پس از هر مرحله استخراج گروه های عاملی آلی استخراج شده بر حسب پیک های بدست آمده در طیف سنجی مادن قرمز (FTIR) مورد ارزیابی قرار گرفته و تعیین شدند. در نتیجه این بررسی مشخص شد که برخی از ترکیبات مانند لیگنیت، چربی ها، واکس ها، لیپید ها در خاک مرداب و کربوهیدرات ها و فنل های ناشی از مواد ارگانیک در محیط های آبی در همه حلال ها حل شده اند و این در حالی است که ترکیباتی مانند رس ها، آلدئیدها، استرها، هیومیک اسید، پروتئین ها، پلی ساکاریدها و سلولزها در برخی از فازهای خاص حضور دارند.
    کلیدواژگان: مرداب، حلال های ارگانیک، استخراج مرحله ای، FTIR، مواد ارگانیک
  • فرج الله کیانی بروجنی، محمدحسن گلپایگانی*، معبود عسگری مهرآبادی، بهار صلاحی صفحات 57-67
    مهمترین عامل کاهش نفوذپذیری در لیچینگ توده ای، حضور نرمه ها است که به دلیل حرکت با عامل لیچینگ در مناطقی تجمع می کنند و سبب ایجاد زون های مرده و جریان های کانالی در توده می شوند. به همین دلیل در معدن مس چاه موسی کانسنگ در ابعاد 0-2 میلی متر با عیار مس 34/1درصد قبل از بارگذاری توده بدوناستفاده جدا می شود. در این تحقیق به منظور استفاده از بخش 0-2 میلی متر از روش آگلومراسیون با استفاده از ترکیب های معدنی (سیلیکات سدیم و سولفات کلسیم) و ترکیب های پلیمری خنثی، کاتیونی و آنیونی استفاده شد. قدرت پیوندهای اتصالی بین ذرات از طریق پارامتر درصد عبور ذرات ریز در آزمایش سوک بررسی شد. بر اساس نتایج، بیشترین قدرت پیوندهای اتصالی در آگلومره های تولیدی با استفاده از ترکیبات خنثی با کمترین مقدار عبور ذرات ریز (89/3 %) به دست آمد. دلیل افزایش قدرت پیوندهای اتصالی با استفاده از ترکیبات خنثی، بیشتر بودن تاثیر نیروی پیوند هیدروژنی در کنار نیروهای واندروالسی شناخته شد.
    کلیدواژگان: نفوذپذیری، گلومراسیون، ترکیبات پلیمری، آزمایش سوک، پیوند هیدروژنی
  • احسان صالحی*، سلمان احمدی پویا، مجید زارع زاده صفحات 69-79
    پسماند کشاورزی به دلیل در دسترس بودن و هزینه مناسب پیش ساز مناسبی برای تولید کربن فعال است. از این رو، پوست گردو و هسته ی هلو برای تولید کربن فعال به روش فعال سازی فیزیکی انتخاب شد. برای بررسی جذب تعادلی ناپیوسته این جاذب ها از متیلن بلو استفاده شد و داده های تعادلی به دست آمده به وسیله چهار مدل همدمای لانگمویر، فریوندلیچ، تمکین و دوبنین برازش گردید. ظرفیت جذب کربن فعال هلو حدود (mg/g) 16 بیشتر از کربن گردو بود. همچنین مقایسه ساختار حفرات این دو کربن فعال توسط تصاویر SEM و تکنیک آنالیز تصویر صورت گرفت. گروه های عاملی سطح، بی نظمی فازی و شیمی سطح نیز به وسیله آنالیز های FTIR و XRDمطالعه گردید. نتایج به دست آمده نشان داد که کربن فعال هلو ساختاری نامنظم تر، توزیع اندازه حفرات یکنواخت تر، چگالی حفرات بیشتر و سختی مکانیکی بزرگتری دارد که دلایل برتری این نوع کربن فعال برای جذب به شمار می رود.
    کلیدواژگان: کربن فعال، پوست گردو، هسته هلو، جذب سطحی
  • محمدرضا طلاقت*، امحد رضا بهمنی صفحات 81-97
    در این مقاله مدلسازی ریاضی دفع دی اکسید کربن از مخلوط گازی نیتروژن و دی اکسید کربن در حضور آمین ها در یک تماس دهنده غشایی الیاف تو خالی پلی پروپیلن بررسی می شود. مدلسازی در هر دو جهت شعاعی و محوری بر مبنای حالت کاملا مرطوب برای جریان غیرهمسوی گاز-مایع مورد بررسی قرار می گیرد. برای ارزیابی مدل، نتایج حاصل از این مدل سازی با داده های تجربی و نتایج حاصل از نرم افزار COMSOL با یکدیگر مقایسه می شوند. نتایج نشان می دهد که درصد دفع CO2با افزایش دبی جریان مایع، تعداد الیاف ها، طول غشا، غلظت حلال و نسبت تخلخل به انحنا افزایش می یابد، ولی با افزایش دبی جریان گاز کاهش می یابد. همچنین، نتایج نشان داد که درصد دفع CO2به وسیله این غشا بیشتر ازغشای پلی وینیلیدن دی فلورایدو پلی تترافلورو اتیلن در حضور منواتانول آمین است. نهایتا، نتایج نشان داد که با افزایش خیس شدگی میزان جداسازی این گاز کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: حذف دی اکسید کربن، مدلسازی ریاضی، تماس دهنده غشایی، الیاف توخالی ̨جداسازی
|
  • Keyvan Shayesteh*, Nader Sadeghi Pages 1-9
    The main aim of this paper is to investigate the potential usage of acetylated Lignin sulfonate for controlling urea fertilizer release. Initially, lignin sulfonate was isolated from black liquor, based on precipitation calcium hydroxide. FTIR spectrum of this material showed that it is high soluble in water, due to the large number of hydroxyl groups in its structure. Oxalic acid was used to reduce this biopolymer solubility in water. Different weight ratios of acetylated Lignin sulfonate and urea were melted. After complete mixing, they were poured in the spherical template, to produce spherical granules. In this study, time-release urea increased from about 2 min to 48 hr, for equal weight ratio of acetylated Lignin sulfonate to urea. One analytical model was used to predict the release profile. The results showed that the model could predict the release profile accurately.
    Keywords: Urea control release, Lignin Sulfonate, Acetylation process, Matrix system, Release modeling
  • Zahra Faraji, Akbar Farzanegan* Pages 11-21
    Double-deck industrial vibrating screens are extensively ýused for solid-solid separation based on particle size. ýDiscrete Element Method (DEM) is a numerical simulation ýapproach that can compute interactions between particles, ýparticles and screen surface and their movement. In this ýarticle, the results of simulation of particles classification ýin a 5-panel banana screen with DEM under PFC3D ýenvironment is presented. DEM simulations were ýperformed to study the effects of operating conditions and ýgeometry on classification performance. The results ýpreviously reported in literature by other researchers were ýused to validate DEM predications in current research. The ýmean relative error of partition curves for screen overflow, ýmiddlings and underflow were 38.6 %, 16.9 % and 12.8 %, ýrespectively. Given the close agreement between trends of ýpartition curves in previous and current studies, values and ýsources of prediction errors, the accuracy of performed ýsimulation is evaluated as acceptable.
    Keywords: Modeling, Simulation, Banana screen, DEM, PFC3D
  • Fariba Zarei, Mahmood Reza Rahimi*, Soleiman Mosleh Pages 23-32
    Height of transfer unit (HTU) and number of transfer unit (NTU) are important factors to achieve maximum possible efficiency in pecked beds. In this work, in order to eliminate lack of previous studies, HTU and NTU were investigated for many absorption systems, such as CO2-MDEA, CO2-MEA, CO2-AMP, CO2-PZ, CO2-NaOH, and volatile organic compounds including iso propyl alcohol, acetone, ethyl acetate, methanol, ethanol and iso butanol. The effects of various inner packed radius, outer packed radius and height of packed zone, different packing type and contact flow regimes on the height and number of transfer unit were investigated in mentioned systems. The results indicated deep influence of operating parameters on the HTU and NTU in rotating packed bed (RPB). Also, the performance of RPB and conventional packed bed was evaluated. It was found that higher transfer unit and efficiency with lower volume of experimental setup is distinguished factors cause to preferred RPB in comparison to conventional packed beds.
    Keywords: Rotating packed bed, Height of Transfer Unit, Number of Transfer Unit, Packed Column
  • Amin Ahmadpour, Ali Haghighiasl*, Narges Fallah Pages 33-45
    In this study, photocatalytic treatment was used to treat spent caustic wastewater of olefin petrochemical plants which is one of industrial wastewater with high total dissolved solids (TDS). For this purpose, by using the synthetic photocatalyst of ZNO and measuring the parameter of the chemical oxygen demand (COD), this parameter decrease percentage in the Photocatalyst process has been evaluated by means of Box- Behnken (BBD) design of experiment (DOE) and the artificial neural network (ANN) in a double-cylindricalshell photo-reactor. According to the implemented calculations, it can be resulted that the artificial neural network is more suitable method than the experimental design in modeling and forecasting the amount of COD removal. Modeling of this research showed that increasing the concentration of photocatalyst in a state of neutral pH, lead to enhance the COD removal till the optimal amount of 1.8 g/L without restrictions and 2 g/L with restrictions in the rate of 79% and 68%, respectively.
    Keywords: Photocatalytic wastewater, treatment, Spent caustic, Zinc oxide, Artificial Neural Network, Design of Experiment, Chemical Oxygen Demand
  • Milad Kurdi, Taymour Eslamkish* Pages 47-56
    Study of substances dissolved in various solvents and extraction organic material extracted from organic soils like peat and swamps is one of the most important discussions in the field of organic chemistry. In this article, the application of Subsequent Extraction Method to study of the extracted substances in the organic solvents and the interaction with organic solvents has been studied. To achieve this goal, firstly, soil samples which consist organic matter have been collected from a swamp in Golestan province and then 4 types of organic solvent, Diethyl Ether, Ethanol, Dioxane, and Hexane were chosen as a solvent and were used respectively. To investigate the changes of solvents and determining the functional groups, FTIR was used in each phase of extraction. Results showed some compounds like lignin, fats, waxes, lipids, carbohydrates, and phenols are present in all phases but compounds such as clay, aldehydes, esters, humic acids, proteins, polysaccharides, and cellulose are shown in particular phases.
    Keywords: Peat Swamp, Organic Solvents, Subsequent Extraction Method, FTIR, Organic material
  • Farajollah Kiani, Mohammd Hassan Golpayegani*, Maboud Asgari Mehrabadi, Bahar Salahi Pages 57-67
    The most important factor in reducing the permeability of heap leaching, is the presence of fine particles which result in impermeable zones and channel streaming in the heap due to their movements along with the leaching agent in the aggregation areas. That’s why in Chahmousa copper mine, ore with 0-2 mm dimensions and with the copper grade of 1.34 %, could be separated before heap loading. In this research, in order to use the 0-2 mm fraction, the agglomeration method using inorganic compounds (sodium silicate, calcium sulfate) and non-ionic polymer compounds and cationic and anionic, is applied. The strength of bonding among particles is measured using soak test with fine migration parameter. Showing the least fine migration of 3.89%, based on the results, the most powerful bonding ties are agglomerates produced using non-ionic compounds. The reason for this increase in strength using non-ionic compounds is hydrogen bonding forces in which they are more effective aside with Van der Waals forces.
    Keywords: Permeability, Agglomeration, Polymeric binder, Soak test, Hydrogen bonding
  • Ehsan Salehi*, Salman Ahmadipuya, Majid Zarezadeh Mehrizi Pages 69-79
    Agricultural wastes are appropriate precursors for producing activated carbon due to their accessibility and affordability. Therefore, walnut hard shell and peach hard core were selected to produce activated carbon via physical activation method. Methyene blue was used to study the batch equilibrium adsorption. The equilibrium data was fitted to four isotherm models including Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin-Radushkevich. Adsorption capacity of the walnut shell-based activated carbon was around 16 mg/g lower than that of the peach hard core. In addition, SEM and image processing technique were applied to compare the morphology of the two adsorbents. Results indicated that the peach core activated carbon has higher disordered structure, more homogeneous pore size distribution, higher pore density and better mechanical hardness reflecting superiority of this activated carbon for adsorption.
    Keywords: Activated carbon, Walnut shell, Peach core, Adsorption isotherm
  • Mohammad Reza Talaghat*, Ahmad Reza Bahmani Pages 81-97
    In this paper, the mathematical modeling of carbon dioxide removal from the gas mixture of N2/CO2 in a polypropylene hollow fiber membrane contactor in the presence of amines is studied. Modeling was performed in both axial and radial directions under the fully-wet condition for countercurrent gas-liquid flow arrangement. To evaluate the model, the results of this model with experimental data and results of COMSOL software were compared. The results showed that, the CO2 removal efficiency increased with the increase of the liquid flow rate, number of fibers, membrane length,porosity-to-tortuosity ratio and solvent concentration, but, decrease by increasing gas flow rate. The results show that percentage of CO2 removal by the polypropylene hollow fiber membrane is higher than the polyvnildeflouride and polytetrafluroethylene hollow fiber membranes in the presence of MEA. Finally, the results showed that by increasing the wetting, the removal of gas is reduced.
    Keywords: CO2 removal, mathematical modeling, membrane contactor, hollow fiber, Amine solvent, separation