فهرست مطالب

شیمی و مهندسی شیمی ایران - سال سی و ششم شماره 2 (پیاپی 84، تابستان 1396)
  • سال سی و ششم شماره 2 (پیاپی 84، تابستان 1396)
  • تاریخ انتشار: 1396/06/30
  • تعداد عناوین: 18
|
  • مسلم توکل *، محمد امین محمدی فر صفحات 1-20
    کتیرا پلی ساکاریدی آنیونی است که از گونه های آسیایی گون ترشح می شود و ایران بزرگ ترین تولید کننده آن در جهان است. مهم ترین ویژگی کتیرا، قوام دهندگی و کاهش کشش سطحی به صورت همزمان است. این ماده از قدیم دارای کاربرد گسترده در صنایع غذایی، دارویی، آرایشی، نساجی و پزشکی بوده است. متاسفانه در دهه های پیشین به دلیل برخی مسئله ها مانند وقوع جنگ بین ایران و عراق و استفاده از صمغ های ارزان تر و دارای کیفیت ثابت تر مثل زانتان، بازار فروش کتیرا کاهش چشمگیری یافته است. البته در سال های اخیربا توجه به ویژگی های دلخواه این ماده، سیر افزایشی فزاینده برای ایجاد فرصت های جدید استفاده از کتیرا به ویژه در زیست پزشکی آغاز شده است. در این مطالعه، پس از اشاره به ویژگی های کتیرا، پژوهش های انجام شده اخیر با موضوع کاربردهای نوین کتیرا در زیست پزشکی مرور شده است. به طور کلی، کتیرا دارای قدرت جذب آب، زیست تخریب پذیری و زیست سازگاری مناسب و پتانسیل بالایی برای اصلاح شیمیایی و فیزیکی است و به دلیل داشتن مونوساکاریدهای ویژه، قابلیت ویژه ای برای استفاده در مهندسی بافت و رهایش ژن و دارو دارد. بنابراین به نظر می رسد در آینده به عنوان یک گزینه امیدوار کننده، کاربردهای کتیرا در زیست پزشکی گسترش یابد. در این راستا انجام پژوهش های بیش تر برای کسب دانش کافی از ویژگی های کتیرا و گسترش ویژگی ها و کاربردهای این صمغ ضروری است.البته باید توجه داشت برخی ویژگی ها مانند نسبت جزء محلول به نامحلول، ترکیب درصد مونوساکاریدها، درجه متوکسیلاسیون و استیلاسیون و در نتیجه رفتار رئولوژیکی، قدرت کاهش کشش سطحی، افزایش قوام، گستره واکنش و برهمکنش های شیمیایی، چگونگی برهمکنش با یون های فلزی و پروتئین ها و بسیاری دیگر از ویژگی های صمغ به دست آمده از گونه های گوناگون متفاوت است.
    کلیدواژگان: کتیرا، گون، ویژگی های فیزیکوشیمیایی، ویژگی های زیستی، کاربردهای زیست پزشکی، هیدروژل
  • آزاده خان محمدی * صفحات 21-33
    در این مقاله اثرهای برهمکنش های غیر کووالانسی بررسی شده اند، جایی کههیدروژن سیانید به عنوان یک دهنده پروتون و سامانه های π گوناگون مانند مشتق های بنزن پارا استخلاف شده (H، F، Cl، OH، SH، CH3 و NH2) به عنوان پذیرنده پروتون عمل کرده اند. کمپلکس ها با روش B3LYP با استفاده از مجموعه پایه6-311++G**بهینه شده اند. انرژی برهمکنش بین مولکولی در همان سطح با خطای برهم نهی مجموعه پایه (BSSE) تصحیح شده است. افزون بر پارامترهای ساختاری و انرژی های پیوندی، ویژگی های مکان شناختی چگالی بار الکترون با روش نظری کوانتوم اتم ها در مولکول ها (QTAIM) محاسبه شده است. افزون بر این، تجزیه و تحلیل اوربیتال پیوند طبیعی (NBO) برای به دست آوردن بینش دقیق تری در مورد ماهیت این برهمکنش ها به کار برده شده است. چندین همبستگی بین انرژی، پارامترهای ساختاری و مکان شناختی پیدا شده است. سرانجام، اثرهای برهمکنش ها بر روی داده های NMR برای بررسی بیش تر کمپلکس های مطالعه شده، انجام شده است.
    کلیدواژگان: انرژی برهمکنش بین مولکولی، مطالعه DFT، QTAIM، NBO، NMR
  • پوران مرادی پور، فرزاد دبیریان *، لاله رجبی، علی اشرف درخشان صفحات 35-44
    در این پژوهش نانوالیاف کامپوزیت سرامیکی مس اکسید و آلومینا به روش الکتروریسی و با استفاده از پلیمر پلی اکریل نیتریل، حلال دی متیل فرم آمید و پیش ماده های آلومینیوم استات، مس استات و نانو ذره های آلومینیوم هیدروکسید (بوهمیت) ساخته شدند، نانوالیاف سرامیکی با قطر میانگین 90 نانومتر و تخلخل سطحی بالا پس از طی مراحله هایی در دمای °C 600 کلسینه شدند. در این کار از پیش ماده های بوهمیت به عنوان پیش ماده آلی آلومینیومی استفاده شده است. نانوالیاف سرامیکی اکسید فلزهای گفته شده افزون بر داشتن ویژگی های نانو ساختارها مانند سطح ویژه بالا، از ویژگی های ساختارهای سرامیکی چون مقاومت شیمیایی و گرمایی بالا نیز سود می برند که این ویژگی ها دامنه کاربر آن را افزایش می دهد. برای بررسی ویژگی های این نانوساختار سرامیکی تهیه تصویرهای میکروسکوپ نوری، آنالیزهای XRD، FTIR، FESEMنیز انجام گرفت که تایید شده پیوستگی بافت نانوالیاف پیش و پس از گرمادهی، وجود تخلخل بر سطح نانو الیاف سرامیکی و تشکیل فازهای آلومینا، مس اکسید و فاز ترکیبی از آن ها می باشند.
    کلیدواژگان: نانوالیاف، الکتروریسی، سرامیک، کامپوزیت پلی اکریلو نیتریل، کامپوزیت، آلومینا، مس اکسید
  • محمدهادی قاسمی، الهه کوثری * صفحات 45-53
    در این پژوهش سنتز ماده اولیه دارویی آداپالن در مقیاس آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. تلاش ما در این پژوهش روی کاتالیز مرحله کوپلینگ کربن-کربن که از مرحله های دشوار و کلیدی در سنتز آداپالن است، با حذف منیزیم و با استفاده از نانوذره های روی (Zn NPs) متمرکز شده است. استفاده از نانوذره های روی در مقایسه با حالت پودری آن با افزایش چشمگیری در بازده واکنش کوپلینگ کربن کربن همراه است. با به کارگیری واکنشگرهای 1-(5- برومو-2-متوکسی فنیل) آدامانتان و متیل 6-برومو-2-نفتوآت در حضور نانوذره های روی در حلال تتراهیدروفوران خشک و سپس افزودن کاتالیست NiCl(II)(DPPE) بهترین نتیجه ها به دست آمد. با جایگزینی نانوذره های روی به جای منیزیم، این واکنش قابل افزایش به مقیاس های بالاتر است.
    کلیدواژگان: آداپالن، نانوذره های روی، سنتز، کوپلینگ کربن، کربن
  • حسن منصوری ترشیزی *، سمیرا جهانگیری، ملیحه بابایی زارچ، زهرا خدابخشی کنگان، فریده نزشتی، مصطفی حیدری مجد صفحات 55-69
    کمپلکس [Pd(bpy)2](NO3)2، Pd(II)، با روشی جدید و کمپلکس جدید K[Zn(Gly)3]، Zn(II)، تهیه شدند. شناسایی این دو کمپلکس توسط روش‏‏های آنالیز عنصری، هدایت مولی و فناوری‏‏ های طیف‏سنجی فروسرخ، رزونانس مغناطیس هسته و جذب الکترونی انجام شد. کمپلکس Pd(II) به تنهایی و در حضور نسبت‏ های مولی 1:1، 2:1 و3:1 با کمپلکس Zn(II)بر علیه سلول‏ های سرطانی خون از نوع K562 امتحان شد. نتیجه ها، کاهش تکثیر این سلول‏ ها را نوید داد.. بنابراین، مطالعه های برهم‏کنش با DNA غده تیموس توسط طیف ‏سنجی جذب الکترونی انجام شد. نتیجه های این مطالعه ها نشان داد، شاید کمپلکس Pd(II) به دلیل مسطح بودن بین زوج بازهای آلی DNA قرار گرفته (اینترکیلیت شده) و با تعاونی مثبت DNA را غیرطبیعی م ی‏کند. اینترکیلیت شدن کمپلکس Pd(II) با افزایش 1، 2 و 3 برابر از کمپلکس Zn(II) با یک مکانیسم ناشناخته ‏ای کاهش می‏ یابد که علت آن شاید کاهش بار مثبت در نسبت‏ های استوکیومتری 1:1، 2:1 و 3:1 این دو کمپلکس می‏ باشد. در این فرایند، پارامترهای پیوندی و ترمودینامیکی تعیین شدند. این پارامترها به درک بهتر مکانیسم برهم‏کنش دارو با DNA کمک می‏ کنند.
    کلیدواژگان: کمپلکس Pd(II)، کمپلکس Zn(II)، سیتوتوکسیسیتی، پارامترهای پیوندی، پارامترهای ترمودینامیکی، برهم کنش با DNA
  • محمد تقی جعفری *، سید مسعود جعفریان محمدی، حسین شرافتمند صفحات 71-86
    در این کار پژوهشی، از روش جفت شده ریزاستخراج مایع- مایع پخشی- طیف سنجی تحرک یونی با منبع یونیزاسیون تخلیه کرونا (DLLME-CD-IMS) برای آنالیز آفت کش دیازینون در نمونه های حقیقی سیب و آب زیرزمینی استفاده شد. ریز استخراج مایع مایع پخشی، روشی ارزان ، سریع با کارکرد آسان،حدتشخیص پایین و عامل تغلیظ بالا می باشد. در این فناوری، مخلوطی از 60 میکرولیتر کربن تتراکلرید (حلال استخراج کننده) و 0/1 میلی لیتر متانول (حلال پاشنده) به سرعت به 5 میلی لیتر محلول آبی دارای آنالیت تزریق شد. پس از سانتریفوژ محلول ( 3000 دور بر دقیقه به مدت 5 دقیقه) قطره های ریز کربن تتراکلرید در انتهای لوله آزمایش با انتهای مخروطی شکل ته نشین شدند. فاز ته نشین شده (5 میکرولیتر) به صورت مستقیم و بدون تبخیر حلال به وسیله محفظه تزریق طراحی شده، به دستگاه تزریق شد. پارامتر های موثر بر بازده استخراج مانند نوع و حجم حلال استخراج کننده، امکان سنجی تزریق مستقیم فاز ته نشین شده به دستگاه CD-IMS، نوع و حجم حلال پاشنده، اثر افزایش نمک و pH محلول مورد بررسی قرارگرفت. در شرایط بهینه، عامل تغلیط 60، بازه ی خطی 50/0- 0/100 میکروگرم بر لیتر، حد تشخیص 2/0 میکروگرم بر لیتر و انحراف استاندارد نسبی (RSD) کم تر از % 7 به دست آمد. نتیجه های به دست آمده نشان دهنده مناسب بودن روش مورد استفاده در این کار پژوهشی برای اندازه گیری آفت کش دیازینون در نمونه های حقیقی سیب و آب زیرزمینی می باشد.
    کلیدواژگان: ریز استخراج مایع، مایع پخشی، طیف سنج تحرک یونی با منبع یونیزاسیون تخلیه کرونا، آفت کش دیازینون، سیب و آب زیرزمینی
  • سعیده انصاری، اعظم قربانی * صفحات 87-104
    در این پژوهش از یک پلیمر قالب مولکولی (MIP) برای اندازه گیری مقدارهای ناچیز سلکوکسیب در نمونه های ادرار به روش استخراج فاز جامد انتخابی (SPE) و کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC)، استفاده شد. برای سنتز پلیمر قالب مولکولی به روش غیرکووالانسی از سلکوکسیب به عنوان مولکول هدف، متاکریلیک اسید (MAA) به عنوان مونومر عاملی، اتیلن گلیکول دی متاکریلات (EGDMA) به عنوان اتصال دهنده عرضی، آزوبیس ایزوبوتیرونیتریل (AIBN) به عنوان آغازگر و کلروفرم به عنوان حلال استفاده شد. همچنین پلیمر مولکول نگاری نشده (NIP)، که تنها تفاوت آن با پلیمر قالب مولکولی در نبود مولکول هدف می باشد، برای مقایسه سنتز شد. ویژگی های پلیمرهای سنتز شده به وسیله طیف های فروسرخ (FT-IR) و تصویرهای میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد بررسی قرار گرفتند. شرایط بهینه سازی برای پارامترهای تاثیرگذار در استخراج دارو مانند pH، سرعت جریان محلول های عبوری و شستشو، حجم حلال شوینده و مقدار گرم جاذب، برای دستیابی به درصد بازیابی های بالا، با استفاده از روش طراحی آزمایش و کمومتریکس مورد مطالعه قرار گرفت. ظرفیت فاز جامد برای پلیمر قالب مولکولی سنتز شده نیز با استفاده از هم دمای لانگمویر 06/15 میلی گرم بر گرم به دست آمد. حد تشخیص (LOD) و حد آشکارسازی (LOQ) روش تجزیه ای به ترتیب 8 و 7/26 نانوگرم بر میلی لیتر و همچنین میزاندرصد بازیابی برای نمونه های ادرار در بازه 102-60/92 درصد و انحراف استاندارد نسبی (RSD%)کمتر از 65/4 % به دست آمد. نتیجه های به دست آمده نشان دادند، این روش از ظرفیت شناسایی، بازده و تکرارپذیری بالا برای جداسازی و اندازه گیری مقدارهای ناچیز سلکوکسیب در نمونه های ادرار برخوردار است.
    کلیدواژگان: سلکوکسیب، استخراج فاز جامد، پلیمر قالب مولکولی، کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا، بهینه سازی، طراحی آزمایش مرکب مرکزی
  • محمد اسدالهی بابلی *، علی آقاخانی صفحات 105-113
    در این پژوهش ترکیب های فرار موجود در عصاره گیاه دارچین با استفاده از روش میکرواستخراج فاز جامد جداسازی شدند. از نانوالیاف پلی آمید تهیه شده توسط روش الکتروریسی در فرایند جداسازی استفاده شد. تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از نانوالیاف پلی آمید نشان دهنده وجود حفره ها با تخلخل مناسب در حدود 100-50 نانومتر است. از روش های کمومتریکس مانند طراحی آزمایش و جداسازی منحنی چندگانه برای به دست آمدن نتیجه ها بهینه و جداسازی پیک های دارای هم پوشانی استفاده شد. در طراحی آزمایش از طرح مرکب مرکزی برای بهینه سازی شرایط میکرو استخراج فاز جامد استفاده شد. نمونه های استخراج شده توسط فناوری کروماتوگرافی گازی طیف سنجی جرمی جداسازی و آنالیز شدند. حتی در شرایط بهینه استخراج و جداسازی، در برخی قسمت های کروماتوگرام به دست آمده هم پوشانی وجود دارد. برای حل این مشکل، از روش جداسازی منحنی چندگانه حداقل مربع های متناوب برای جداسازی پروفایل های غلظتی و طیف های جرمی دسته پیک های دارای هم پوشانی استفاده شد. با استفاده از روش های گفته شده در شرایط بهینه 30 ترکیب فرار در عصاره گیاه دارچین شناسایی شد. مهمترین ترکیب های فرار موجود در عصاره trans-Cinnamaldehyde(23/51 %)، Eugenol (45/26 %)،Cinnamic acid (72/4 %)، Gurjunene (81/1 %) و Copaene (44/1 %) هستند. در این پژوهش، ترکیب های شیمیایی موجود در عصاره دارچین در دمای پایین و بدون انجام واکنش شیمیایی جانبی تعیین می شود. همچنین این روند به عنوان روشی ارزان و سریع برای جداسازی و شناسایی ترکیب های فرار در نمونه های پیچیده مانند گیاهان دارویی در شرایط بهینه قابل استفاده است.
    کلیدواژگان: میکرو استخراج فاز جامد، نانوالیاف پلی آمید، جداسازی منحنی چندگانه، طراحی آزمایش، دارچین
  • بهنام اسلامی، پروین احسانی نمین، اسماعیل قاسمی *، حامد عزیزی، محمد کرابی صفحات 115-125
    انتشار فلزهای سنگین در محیط زیست به سبب صنعتی شدن جامعه و گسترش شهرنشینی مشکل های بسیار زیادی را در جهان به همراه داشته است که موجب بیماری های گوناگونی در جوامع بشری شده است. حذف این آلاینده ها از محیط زیست به ویژه آب یک ضرورت به حساب می آید. در این مطالعه با استفاده از نانوکامپوزیت بر پایه کیتوسان / نانو صفحه های گرافن عامل دار شده با گروه های عاملی آمینی، جذب یون های فلزی کادمیم از محلول های آبی بررسی شد. بدین منظور دانه های نانوکامپوزیت کیتوسان/ نانو صفحه های گرافن عامل دار شده با درصدهای وزنی 5/0 %، 1 %، 2 % و 5 % با استفاده از روش محلولی تهیه شدند. برای عامل دار کردن نانو ذره های گرافن، در ابتدا با استفاده از مخلوط سولفوریک اسید و نیتریک اسید سطح ذره ها اکسید شدند و سپس گروه های عاملی تری اتیلن تترامین بر روی آنها پیوند زده شد. گرافن های اصلاح شده با استفاده از روش های آنالیز فروسرخ تبدیل فوریه،گرماوزن سنجی و آنالیز EDX میکروسکوپ الکترونی روبشی مشخصه یابی شدند و نتیجه ها بیانگر آن بود که واکنش اصلاح با موفقیت صورت گرفته است. در ادامه جذب یون های فلزی کادمیم با دستگاه جذب اتمی انجام شد و نتیجه ها نشان داد که میزان جذب یون کادمیم توسط نانو کامپوزیت های کیتوسان/گرافن نسبت به دانه های کیتوسان به میزان 20% افزایش می یابد. اثر عامل های pH، مدت زمان تماس، مقدار جاذب و مقدار یون کادمیم بر روی رفتار جذب این نانو کامپوزیت بررسی شد و نتیجه ها نشان داد که بهینه میزان جذب یون کادمیم در محلولppm 50 با pH برابر با 7 و مدت زمان تماس 2 ساعت و میزان جاذب mg25 اتفاق می افتد.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، کیتوسان، نانو صفحه های گرافن اصلاح شده، تری اتیل تترا آمین
  • حمیدرضا رفیعی، مهران شیروانی * صفحات 127-139
    استفاده از کامپوزیت های پلیمر رس به عنوان جاذب در آلودگی زدایی آب های آلوده، به تازگی موضوع بسیاری از این پژوهش ها قرار گرفته است. در این پژوهش، کارایی کامپوزیت پلی اکریلیک اسید بنتونیت برای جذب کروم مورد بررسی قرار گرفت. رفتار جذبی کامپوزیت برای یون های کروم از محلول های آبی در شرایط گوناگون از جمله غلظت اولیه کروم (500 -5 میلی گرم بر لیتر) و زمان تماس (1440 -30 دقیقه) مطالعه شد. مدل های هم دمای لانگمویر و فروندلیچ بر داده های تعادلی آزمایش برازش داده شد که مدل لانگمویر داده های تعادلی را بهتر توصیف نمود (994/0=2R). بیش ترین ظرفیت پلی اکریلیک اسید بنتونیت برای جذب یون های کروم در دمای 25 درجه سلسیوس، mg/g 55/29 به دست آمد که بسیار بیش تر از مقدار آن برای بنتونیت طبیعی (mg/g 3/1) بود. کارایی جذب کروم توسط کامپوزیت در غلظت اولیه mg/L 50، بیش از 85% و در مدت زمان حدود 30 دقیقه به دست آمد. سینتیک جذب به خوبی از مدل های شبه مرتبه اول و شبه مرتبه دوم تبعیت نمود. نتیجه ها نشان می دهد که کامپوزیت پلی اکریلیک اسید بنتونیت پتانسیل زیادی برای جذب یون های کروم از محلول های آبی دارا می باشد.
    کلیدواژگان: جذب کروم، کامپوزیت پلیمر، رس، تصفیه آب، هم دما
  • صمد صباغی *، فاطمه دوراقی صفحات 141-149
    با توجه به آلودگی محیط زیست توسط پساب های رنگی نیاز به مواد نانوساختاری بیش تر نمایان می شود درنتیجه در این پژوهش، خاصیت رنگبری نانوکامپوزیت 2ZnO/SnO مورد بررسی قرار گرفت. برای تولید نانوکامپوزیت موردنظر از روش هم رسوبی استفاده شده است. ویژگی های نانوکامپوزیت مورد نظر با آنالیزهای FT-IR، XRD، DLS و SEM بررسی شده که اندازه نانوکامپوزیت حدود 15 نانومتر به دست آمد. اثر پارامترهای گوناگون مانند غلظت اولیه پساب، مقدار کاتالیست و زمان بررسی شد. کاهش در اندازه ذره های نانوکامپوزیت به دلیل افزایش آن در مساحت سطح، سبب افزایش میزان رنگبری شد. درصد حذف رنگ برای کلیه آزمایش های انجام شده %100 بوده ولی تفاوت در زمان حذف کامل رنگ بود. شایان ذکر است که کاهش در غلظت رنگ متیلن بلو در محدوده غلظت های مورد آزمایش، سبب کاهش زمان رنگبری شده و با افزایش مقدار نانوکامپوزیت در بازه ی مقدارهای مورد آزمایش، کاهش در زمان رنگبری دیده شد.
    کلیدواژگان: رنگبری، پساب، نانوکامپوزیت، 2ZnO، SnO، هم رسوبی
  • حسنا قنبرلو، سوسن روشن ضمیر *، محمدجواد پرنیان صفحات 151-162
    در این پژوهش، فعالیت الکتروکاتالیستی کاتالیست نانوذره های مخلوط آهن و کبالت بر پایه گرافن نیتروژن دهی شده با فعالیت همتایش بر پایه نانولوله های کربنی برای واکنش احیای اکسیژن در محیط قلیایی مورد مقایسه قرار گرفت. گرافن نیتروژن دهی شده با ساختار نانوگل مانند دارای نیتروژن طراحی شده به طور مستقیم با استفاده از یک فرایند سولووترمال دما پایین سنتز شد و سپس نانوذره های آهن و کبالت با استفاده از روش پلی یول اصلاح شده، هم به روی پایه گرافن نیتروژن دهی شده و هم بر روی نانولوله های کربنی ته نشین شدند. ریخت شناسی گرافن نیتروزن دهی شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری و اسپکتروسکوپی فتوالکترونی پرتو ایکس مورد بررسی قرار گرفت همچنین کاتالیست Fe-Co/NG نیز توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری، اسپکتروسکوپی پخش انرژی پرتو ایکس بررسی شد. ویژگی های الکتروشیمیایی NGو Fe-Co/NG و Fe-Co/MWNT برای واکنش احیای اکسیژن در محیط قلیایی مقایسه شد. ولتامتری چرخه ای و اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی به منظور بررسی فعالیت الکتروکاتالیستی کاتالیست ها به کار برده شد.کاتالیست Fe-Co/NG فعالیت بالاتری نسبت به NG و Fe-Co/MWNT از خود نشان داد.
    کلیدواژگان: الکتروکاتالیست، گرافن نیتروژن دهی شده، نانولوله کربنی چند دیواره، واکنش احیای اکسیژن
  • معصومه شائیان، صباحه باریک بین، سید محمدمهدی دستغیب *، علی ضیاءالدینی صفحات 163-170
    در این پژوهش حذف اتیل بنزن از جریان هوای آلوده در یک صافی زیستی چکنده در مقیاس آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. پرکن های پلاستیکی پال رینگ به عنوان پایه نگهدارنده برای تثبیت میکروارگانیسم ها و تشکیل فیلم زیستی میکروبی در نظر گرفته شد و از مخلوط شیرابه کمپوست و آب آلوده به اتیل بنزن در یک منطقه صنعتی برای تلقیح صافی زیستی چکنده استفاده شد. حجم مفید صافی زیستی 7/4 لیتر و زمان اقامت گاز یک دقیقه در نظر گرفته شد. فاز عملیاتی 95 روز به طول انجامید که در طول آن شدت جریان هوای ورودی ثابت بود (7/4 لیتر بر دقیقه) و غلظت اتیل بنزن در هوای ورودی از 5/0 تا 5/2 گرم بر متر مکعب افزایش یافت. در پایان فاز عملیاتی، بیشینه ی ظرفیت حذف صافی زیستی چکنده برابر با 133 گرم بر مترمکعب در ساعت با بازدهی حذف 93 درصد به دست آمد. نتیجه ها بیانگر عملکرد مطلوب صافی زیستی چکنده برای حذف اتیل بنزن از فاز گازی است که نویدبخش کاربرد عملیاتی آن در صنایع گوناگون است.
    کلیدواژگان: پال رینگ، فیلم زیستی میکروبی، کمپوست
  • امین میرزائی، نسرین اعتصامی، روح الله باقری صفحات 171-179
    در این پژوهش پیوندزنی متیل متاکریلات بر سطح نشاسته در یک سامانه پلیمریزاسیون دوغابی به منظور تهیه یک زیست پلاستیک، موردبررسی آزمایشگاهی قرارگرفته است. تاثیر عامل هایی مانند دمای پلیمریزاسیون، درصد وزنی مونومر متیل متاکریلات و نیز درصد وزنی آغازگر بر درصد پیوند زنی مورد مطالعه قرار گرفت و بیش ترین درصد پیوند زنی (34%) در شرایط بهینه دما (°C 75)، درصد وزنی مونومر به نشاسته (80%) و درصد وزنی آغازگر به نشاسته (5/2%) به دست آمد. نتیجه های پیوند زنی نشان می دهد با افزایش دما تا دمای بهینه، درصد تبدیل کل، درصد پیوند زنی و درصد هموپلیمر افزایش می یابند و پس از دمای بهینه تنها درصد هموپلیمر روند افزایشی دارد. نتیجه های بررسی پارامتر درصد وزنی مونومر نشان می دهد تا درصد وزنی بهینه پارامترهای پیوند زنی افزایش می یابد و پس از آن درصد پیوندزنی کاهش، درصد هموپلیمر افزایش و درصد تبدیل به تقریب ثابت می ماند. نتیجه های بررسی پارامتر درصد وزنی آغازگر روند همانندی با نتیجه های پارامتر درصد وزنی مونومر نشان داد، اما درصد تبدیل کل در این حالت پس از نقطه بهینه همچنان روند افزایشی دارد. با استفاده از پرتو سنجی فروسرخ انتقال فوریه و بررسی تصویرهای SEM، پس از استخراج هموپلیمر از کوپلیمر به دست آمده، مشخص می شود که پلی (متیل متاکریلات) بر سطح نشاسته پیوند زده شده است. نتیجه های تصویرهای SEM نشان می دهد ریخت شناسی گرانول های نشاسته خالص پس از پیوند زنی به طور کامل تغییر کرده است و ساختار کروی شکل آن به طور کامل تخریب شده است. همچنین برای بررسی فرایند پذیری کوپلیمر، از آزمون MFI استفاده شد و دیده شد با افزایش درصد پیوند زنی، شاخص جریان مذاب کوپلیمر افزایش می یابد؛ درنتیجه فرایند پذیری بهبود می یابد.
    کلیدواژگان: پلیمریزاسیون پیوندی، نشاسته ذرت، متیل متاکریلات، فرایند پذیری، پرتو سنجی فروسرخ انتقال فوریه
  • هانیه شکرکار، سیروس ابراهیمی *، مهدی زمانی صفحات 181-191
    برخی از مشخصه های کلیدی همچون نرخ رشد بالا، وابستگی نداشتن به زمین های مساعد برای کشاورزی و آب های قابل شرب و ذخیره ی مقدارهای بالایی از کربوهیدرات ها، ریزجلبک ها را به عنوان یکی از نوید بخش ترین منابع اولیه تولید اتانول زیستی معرفی کرده است. در این پژوهش ابتدا کشت گونه های گوناگون و نامعین ریز جلبک در راکتورهای زیستی نوری صفحه ای تخت انجام شد. سپس راهبرد قحطی نیتروژن برای تحریک تجمع کربوهیدرات ها در ریز جلبک به کار گرفته شده است. بعد از برداشت ریز جلبک، برای استخراج قندهای موجود در زیست توده از فرایند هیدرولیز آنزیمی استفاده شد. مقدار غلظت قندهای کاهیده استخراج شده از ریز جلبک در فرایند هیدرولیز در چهار غلظت گوناگون سوبسترا و سه دما در طول زمان اندازه گیری شد. برای مدل سازی فرایند توسط شبکه عصبی از نرم افزار متلب استفاده شد. دما، غلظت اولیه سوبسترا و مدت زمان هیدرولیز به عنوان ورودی ها و غلظت قندهای کاهیده به عنوان خروجی شبکه عصبی در نظر گرفته شدند. بر اساس نتیجه های به دست آمده، در حالتی که70 درصد داده ها برای آموزش شبکه استفاده شده و تعداد 8 نورون در لایه پنهان قرار گرفت، تطابق مناسبی بین نتیجه های تجربی و مدل سازی وجود داشته و کم ترین میانگین مربع خطاها (MSE) به دست آورده شد.
    کلیدواژگان: اتانول زیستی، ریز جلبک، هیدرولیز آنزیمی، مدل سازی، شبکه عصبی
  • علی قمرطالع، رحمت الله صبوری، صمد صباغی صفحات 193-200
    نفت سنگین به دلیل بالا بودن گرانروی، افت فشار زیادی در انتقال آنها توسط خطوط لوله به وجود می آورد. روش های گوناگونی برای جلوگیری از این افت فشار موجود می باشد، که یکی از آن ها تزریق مواد شیمیایی برای کاهش گرانروی و سرانجام کاهش افت فشار می باشد. در این پژوهش به شبیه سازی اثر تزریق نانو و میکرو ذره ها به نفت و بررسی میزان کاهش افت فشاردر خطوط انتقال نفت توسط نرم افزار پایپ سیم پرداخته شده است. همچنین اثر پارامترهای مهمی از جمله نوع و درصد تزریق ذره ها، دما، سرعت نفت، قطر داخلی لوله و نوع جریان نیز مورد بررسی قرار گرفته است. نتیجه های شبیه سازی نشان می دهد که میکرو ذره مس با 1/0 درصد وزنی کم ترین افت فشار بر واحد طول را به همراه داشته است. در دماهای پایین اثر میکرو ذره بیش تر و در دماهای بالا اثر دما غالب می باشد. این روند برای قطر داخلی لوله انتقال نیز برقرار می باشد. قابل بیان است که با افزایش سرعت، میزان افت فشار در حضور ذره کم تر از بدون حضور ذره می باشد. برای جریان به طور کامل آرام و آشفته، با کاهش گرانروی، افت فشار کاهش می یابد اما در جریان گذرا روند وارونه بوده و با کاهش گرانروی، افت فشار افزایش پیدا می کند. نتیجه های به دست آمده از شبیه سازی با داده های آزمایشگاهی توافق خوبی را نشان داده است.
    کلیدواژگان: نانو، میکرو ذره ها، افت فشار، خط لوله، نفت، گرانروی، پایپ سیم
  • مهرداد منطقیان *، عرفان رضایی صفحات 201-209
    در این پژوهش سینتیک تشکیل هیدرات اتیلن در حضور سوسپانسیون نانوذره ی نقره بررسی شد. زمان القای هیدرات اتیلن در فشارهای 14 و 16 بار و دمای 4 درجه ی سلسیوس اندازه گیری شد. زمان القای هیدرات اتیلن در تمامی غلظت های سوسپانسیون نانوذره نقره نسبت به آب خالص کاهش یافت. کم ترین زمان القا در فشار 14 بار، 21 دقیقه و در فشار 16 بار 17 دقیقه بود که نسبت به آب خالص به ترتیب 93 درصد و 87 درصد کاهش دیده شد. آزمایش های تشکیل هیدرات در دمای 5/1 درجه سلسیوس و فشار اولیه 30 بار انجام شد. پس از پایان یافتن تشکیل هیدرات، نتیجه ها بیانگر افزایش ظرفیت ذخیره سازی هیدرات در تمامی غلظت های سوسپانسیون نانوذره نقره بود. بیشینه ی مقدار ظرفیت ذخیره سازی 85/151 بود که در حضور سوسپانسیون نانوذره ی نقره با غلظت ppm 5 به دست آمد. این مقدار نسبت به آزمایشی که در حضور آب خالص انجام شد 3/261 درصد افزایش داشت.
    کلیدواژگان: هیدرات اتیلن، نانوذره نقره، زمان القا، ظرفیت ذخیره سازی
  • مهدی منصوریان، محمدرضا جعفری نصر *، آبتین عطائی صفحات 210-227
    این مطالعه به تحلیل گرمایی اگزرژی و بررسی پارامترهای موثر بر کارایی برج های خنک کننده با سیال عامل آب شیرین و آب شور پرداخته است. بر اساس تعریف مدل اقتصادی هزینه های ثابت و متغیر، راندمان بهینه یک برج خنک کننده نیز تعیین شده است. این بررسی با مدل سازی یک برج خنک کننده و استفاده از داده های تجربی و ارایه یک کد برنامه نویسی شده در محیط نرم افزار EES انجام پذیرفته است. با توجه به کمبود منابع آب شیرین، استفاده از آب شور دریا گزینه مناسبی به نظر می آید. به همین علت در بررسی کارایی، خروجی های گوناگونی تحت تاثیر شوری های گوناگون با غلظت هایی از دامنه 1 g/kgتا 60 g/kg در نظر گرفته شد و تاثیر تغییرها در غلظت شوری بر روی کارایی و پارامتر های مرتبط با اگزرژی در کنار استفاده از آب شیرین مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. نتیجه ها نشان می دهد این تاثیر بر روی راندمان هوایی کاهشی 3 درصدی و برای راندمان آبی افزایشی 5/1 درصدی خواهد داشت. همچنین با بررسی تاثیر رسوب بر سامانه می توان نتیجه گرفت که افزایش رسوب باعث کاهش 15 درصدی کارایی برج خنک کننده، افزایش دمای آب خروجی و افزایش حجم مورد نیاز برج می شود.
    کلیدواژگان: برج خنک کننده، تحلیل گرمایی، تحلیل اگزرژی، بهینه سازی، آب دریا، آب شیرین
|
  • Moslem Tavakol *, Mohammad Amin Mohammadifar Pages 1-20
    Gum Tragacanth (GT) is a heterogeneous highly branched polysaccharide obtained from Asiatic species of Astragalus. Iran is the world’s largest producer of GT. This gum has been vastly used in food, pharmaceutical, cosmetic, ceramic and textile industries. In recent decades, the world market for GT has severely decreased due to a number of reasons such as the war between Iran and Iraq and the approval of xanthan gum for the food industry with the advantage of low price and constant quality. In recent years, owing to desirable properties and advantage of the use of GT in medicine, research on biomedical applications of this gum continues to grow significantly. In this study, along with a report on the properties of GT, the research on the new applications of this gum in biomedical fields are reviewed. Overall, tragacanth has excellent water adsorption capacity, biodegradability and biocompatibility, and a great potential for chemical and physical modifications. In addition, the presence of fucose and galactose in the branches of GT has improved its potential for application in tissue engineering and gene/drug delivery. So, it can be used as a promising candidate for biomedical applications in near future. To meet this expectation, further study on gum characterization and modification is necessary. However, it should be noted that the gum exudate from various species of Astragalus had different soluble/swellable ratio, chemical composition, methoxyl content and acetylation degree, so exhibit different rheological properties, ability to reduce surface tension, ability to increase viscosity, chemistry, physical and chemical interaction and other behaviors. Consequently, any try for development of biomedical applications of tragacanth without respect to the plant species will lead to misleading results.
    Keywords: Tragacanth gum, Astragalus, Physicochemical properties, Biological properties, Biomedical applications
  • Azadeh Khanmohammadi * Pages 21-33
    In this study, the effects of non-covalent interactions are considered where the hydrogen cyanide act as a proton donor and different π-systems such as para-substituted (H, F, Cl, OH, SH, CH3, and NH2) benzene derivatives act as a proton acceptor. The complexes are optimized by the B3LYP method using 6-311** basis set. The intermolecular interaction energy is determined at the same level with BSSE corrections. In addition to geometrical parameters and binding energies, topological properties of electron charge density are calculated by atoms in molecules (QTAIM) method. Furthermore, the Natural Bond Orbital (NBO) analysis is applied to get a more precise insight into the nature of these interactions. Several correlations between topological, geometrical and energetic parameters are found. Finally, the effects of interactions on NMR data have been used to more investigation of the studied compounds.
    Keywords: Intermolecular interaction energy, DFT study, QTAIM, NBO, NMR
  • Pouran Moradipour, Farzad Dabirian *, Laleh Rajabi, Ali Ashraf Derakhshan Pages 35-44
    Copper and alumina oxide ceramic composite nanofibers prepared via electrospinning with polyacrylonitrile, N,N-Dimethylformamide and organic precursors contain aluminum acetate, copper acetate, and nanoparticles of aluminum hydroxide (Boehmite).The composite nanofibrous ceramic with an average diameter of 90 nm and a high level of porosity obtained after passing two thermal post process; stabilization, in order to increase the thermal resistance of polyacrylonitrile and calcination in 600 ̊C to form the desired ceramic phases. Said metal ceramic nanofibers in addition to the properties of nanostructures such as high specific surface, beneficial ceramics feature like the chemical and thermal resistance that these will increase the scope of their applications. To investigate the characteristics of ceramic nanostructured optical microscopy, analysis of XRD, FT-IR, FESEM was conducted which confirms the continuity of nanofibers both before and after calcination, formation of pores on the surface of ceramic nanofibers phases of alumina, copper oxide phase and a combination of them.
    Keywords: Nanofiber, electrospinning, Ceramic, composite, Polyacrylonitrile, Alumina, Copper oxide
  • Mohammad Hadi Ghasemi, Elaheh Kowsari * Pages 45-53
    In this study, the synthesis of adapalene as an active pharmaceutical ingredient on a laboratory scale is examined. Our effort was focused on catalyzing C-C coupling as a difficult step in the adapalene total synthesis, using the zinc nanoparticles as well as eliminating the magnesium reagent. The use of zinc nanoparticles in C-C coupling is associated with increased yields compared with its bulk powder form. The best results were obtained using 1- (5-bromo-2-methoxy phenyl) adamantane and methyl 6-bromo-2-naphthoate in the presence of zinc nanoparticles in dry tetrahydrofuran followed by adding NiCl2 (DPPE) as the catalyst. Replacing the magnesium with zinc nanoparticles, this reaction can scale up to higher scales.
    Keywords: Adapalene, Zinc Nanoparticles, Synthesis, C-C Coupling
  • Hassan Mansouri-Torshizi *, Samira Jahangiry, Malihe Babaie-Zarch, Zahra Khodabakhshi Kangan, Farideh Nazeshti, Mostafa Heidari Majd Pages 55-69
    A modified literature procedure was used for synthesis [Pd(bpy)2](NO3)2, Pd(II), (where: bpy is 2,2'-bipyridine ligand) and a new zinc complex of formula K[Zn(Gly)3], Zn(II), (where: Gly is glycinato ligand). These two complexes have been characterized by elemental analysis, conductivity measurements and spectroscopic techniques such as FT-IR, 1H NMR, and UV-Vis. Pd(II) complex alone and in presence of 1, 2 and 3 molar ratio of Zn(II) complex have been tested against Chronic myelocytic leukemia K562 cell lines. They show growth suppression activity. Thus calf thymus DNA-binding studies using UV-Vis methods were carried out. The results indicate that probably the planar aromatic moiety of the Pd(II) complex cooperatively intercalate in DNA and presence of Zn(II) complexes impede the intercalation by an unknown mechanism. The impeding properties of Zn(II) complex increases by increasing the ratio of Pd(II):Zn(II) ongoing from 1:1, 1:2 to 1:3. This might be due to the decrease in positive charges of the above mixtures ongoing from 1:1, 1:2 to 1:3 ratio (f. 1). We found no such an effect in the literature. In the process of the interaction studies, several binding and thermodynamic parameters were investigated.These parameters may be used to predict DNA-binding mechanism in the series.
    Keywords: Pd(II) complex, Zn(II) complex, Cytotoxicity, Binding parameters, Thermodynamic parameters, DNA-binding
  • Mohammad Taghi Jafar *, Masoud Jafarian, Hossein Sherafatmand Pages 71-86
    In this work, Dispersive Liquid-Liquid Microextraction coupled with Corona Discharge Ion Mobility Spectroscopy (DLLME-CD-IMS) was applied for the extraction and determination of diazinon in apple juice and underground water samples. For the extraction, an appropriate mixture of methanol as dispersive solvent and CCl4 as extraction solvent was injected rapidly into a glass tube with conical bottom containing an aqueous solution of diazinon. This injection led to a cloudy water solution, caused by the fine droplets dispersion of the immiscible extraction solvent (CCl4) in the aqueous sample. The result of this phenomenon was the generation of a high contact area between the aqueous phase and the extraction solvent. The final step of the microextraction procedure was centrifugation (5 min at 3000 rpm) to collect the dispersed tinny CCl4 droplets in the bottom of the test tube. Afterward, 5.0 µL of the solution was directly injected into the IMS, for analysis of the analyte. In order to obtain an optimum condition of the extraction, several parameters affecting on the extraction such as extraction solvent type, dispersive solvent type, extraction and dispersive solvent volume, salt addition, and pH were studied. Under optimum condition (pH 7, 60 µL extraction solvent, 1 mL dispersive solvent and without salt addition), enrichment factor 60 and the limit of detection of 0.2 µg/L was obtained. The good dynamic range was obtained in the range of 0.5 – 100.0 µg/L for extraction of diazinon. The relative standard deviations for analysis of 20 µg/L of diazinon in standard solutions, was 7% (n=3). The obtained recovery for spiked samples was above 89%, indicating the capability of DLLME as a rapid and convenient method for real sample analysis.
    Keywords: Dispersive liquid-liquid microextraction, Corona discharge ion mobility spectroscopy, Diazinon, Apple, Underground water
  • Saeideh Ansari, Azam Ghorbani * Pages 87-104
    A Molecularly Imprinted Solid-Phase Extraction (MISPE) coupled with High-Performance Liquid Chromatography with UV detection (HPLC/UV) described for preconcentration and trace determination of celecoxib in human urine samples. The synthesis of the Molecularly Imprinted Polymer (MIP) was performed by a non-covalent approach using methacrylic acid (MAA) as the functional monomer, ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA) as the cross-linker monomer, chloroform as the solvent, 2,2′-azobisisobutyronitrile (AIBN) as the initiator and celecoxib template as the target drug. Non-molecularly Imprinted Polymer (NIP) was also synthesized for comparison. Scanning Electron Microscopy (SEM) and FT-IR spectroscopy were used for characterizing the synthesized polymers. Also, a Central Composite Design (CCD) under Response Surface Methodology (RSM) and chemometrics applied to investigate and optimize the MISPE procedure parameters such as pH, loading and eluent solvent flow-rate, eluent solvent volume and sorbent mass, that probably influence the extraction process, to achieve the highest celecoxib extraction efficiency. Batch rebinding capacity of celecoxib was determined from the derived Langmuir isotherm and was found to be 15.06 mg/g. The Limit of Detection (LOD) and Limit of Quantification (LOQ) of this proposed method were 8 ng/mL and 26.7 ng/mL, respectively. The recoveries were 92.60-102% and the Relative Standard Deviation (RSD %) was lower than 4.65% in spiked urine samples. Accordingly, the proposed MISPE-HPLC/UV method can be used for the separation of trace amounts of celecoxib in human urine samples.
    Keywords: Celecoxib, Solid-phase extraction, Molecularly imprinted polymer, High-performance liquid chromatography, Optimization, Central composite design
  • Mohammad Asadollahi-Baboli *, Ali Aghakhani Pages 105-113
    In the present study, the volatile compounds of the cinnamon extract were separated using solid phase microextraction. Polyamide nanofibers prepared by electrospun technique was used in the separation procedure. The scanning electron microscope image from polyamide nanofibers shows adequate porosity with 50-100 nm. Chemometrics methods such as experimental design and multivariate curve resolution were used to obtain optimum results and to resolve the overlapped peak clusters. Experimental design with central composite design approach was used to optimize the extraction conditions in solid phase microextraction. The extracted samples were separated and analyzed using gas chromatography-mass spectrometry technique. Even in the optimum conditions of extraction and separation, there are overlaps in some parts of the obtained chromatogram. In order to overcome this problem, the multivariate curve resolution-alternating least squares method was implemented to resolve the overlapped peak clusters into concentration and spectral profiles. Using explained methods in the optimum condition, 30 compounds have been identified in the cinnamon extract. The most important volatile compounds in the extract are trans-cinnamaldehyde (51.23%), Eugenol (26.45%), Cinnamic acid (4.72%), Gurjunene (1.81%) and Copaene (1.44%). In the present study, the chemical composition in the cinnamon extract can be determined at low temperature without any side reaction.The present procedure can be used for separation and identification of volatile compounds in complex mixtures like medicinal plants in optimum condition as a fast and inexpensive routine.
    Keywords: Solid-phase microextraction, Polyamide nanofibers, Multivariate curve resolution, Experimental design, Cinnamon
  • Behnam Eslami, Parvin Ehsani Namin, Islaeil Ghasemi *, Hamed Azizi, Mohammad Karabi Pages 115-125
    Toxicities of water sources due to the discharge of industrial effluents is a worldwide environmental problem. Industrial wastewater often contains a considerable amount of heavy metal ions and organic pollutants, which would endanger public health and the environment.Cadmium Cd(II) is a toxic heavy metal, normally found in industrial wastewater, especially from metal plating industries, Cd–Ni batteries, phosphate fertilizer, mining, pigments, stabilizers, and alloys. Cd(II) adversely effects human health because of serious damage to the kidney, renal disturbances, and bones lesions. In this work, heavy metal ions were removed using biodegradable polymer based on chitosan and functionalized graphene with amine groups. Nanocomposite Samples containing 0.5, 1, 2, 5 wt.% of functionalized graphene were obtained via solution method. At first, graphene was oxidized with sulphuric and nitric acid then triethylenetetramine was grafted on the graphene surface. Functionalized graphene was characterized by Fourier Transform Infra-Red (FT-IR) spectroscopy, Thermal Gravimetric Analysis (TGA) and Scanning Electron Microscopy (SEM). Results showed functionalization of graphene was successfully accomplished. The morphology of nanocomposite was monitored by SEM. Adsorbing heavy metal ions (Cadmium) was investigated with Flame Atomic Absorption Spectrometry (FAAS) and results revealed that the nanocomposite samples have a higher potential for ion metals adsorption than that of neat chitosan. The adsorption of nano samples for cadmium was increased around 20% in comparing to neat chitosan. The effect of sorbent concentration, pH, mixing time and heavy metal ion concentration was studied on the adsorption behavior and it was found that the optimum adsorption occurs at pH=7, 50 ppm ion metal concentration, 2h contact time and 25 mg of sorbent.
    Keywords: Nanocomposite, Chitosan, Functionalized nano graphene platelet, Triethyl tetra amine
  • Hamid Reza Rafiei, Mehran Shirvani * Pages 127-139
    The utilization of polymer-clay composites as adsorbents in the remediation of polluted water has been the subject of many recent research studies. In the present work, poly(acrylic acid) –bentonite (PAA-Bentonite), was synthesized and its chromium ion adsorption performance was investigated. The adsorption behavior of the composite towards chromium from aqueous solution was studied under varying conditions such as initial concentration of chromium (5–500 mg/L) and contact time (30–1440 min). Experimental equilibrium data were fitted to Langmuir and Freundlich isotherm models by non-linear regression method, however, the adsorption equilibrium data were well interpreted by the Langmuir model. The maximum capacity of PAA-Bentonite toward chromium was 29.55 mg/g at 25 °C, which was much higher than that of the Bentonite (1.3 mg/g). The maximum chromium removal efficiency of 85 % was achieved by the composite at 25°C with 30 min contact time for an initial metal concentration of 50 mg/L. The adsorption kinetics followed both pseudo first-order and pseudo second-order models.The results showed the high potential of PAA-Bentonite composite for the removal of chromium ions from aqueous solution.
    Keywords: Chromium sorption, Polymer- clay composite, Water treatment, Isotherm
  • Samad Sabbaghi *, Fatemeh Doraghi Pages 141-149
    Considering the environmental pollution by the colored waste, the need for nanostructured materials is self-evident. Hence, in this research, the decolorization property of the ZnO/SnO2 nanocomposite was investigated. To produce the desired nanocomposite, the co-precipitation method was used. The desired nanocomposite characterization was performed by PSA, FT-IR, XRD, and SEM, where the nanocomposite size was about 15 nm. The effect of several parameters such as the initial wastewater concentration and the amount of catalyst and time were examined. The nanocomposite particles size reduction due to an increase in the nanocomposites surface area increased the amount of decolorization. In all the experiments the dye removal rate was 100% and the difference pertained to the complete removal time of the dye. It is noteworthy that a decrease in the methylene-blue concentration in the range of the tested concentrations reduced the decolorization and by increasing the amount of nanocomposite tested in the range of the values, a decline was observed in decolorization.
    Keywords: Decolorization, Wastewater, Nanocomposite, ZnO, SnO2, Co-precipitation
  • Hosna Ghanbarlou, Sousan Rowshanzamir *, Mohammad Javad Parnian Pages 151-162
    In this work, the electrocatalytic performance of nitrogen-doped graphene (NG)-based catalyst for Oxygen Reduction Reaction (ORR) has been compared with its counterpart while supported on MultiWall Carbon NanoTubes (MWCNTs).Nanoflower-like NG with designed nitrogen types is directly synthesized using a low-temperature solvothermal process Fe and Co nanoparticles were precipitated on NG and for comparison on MWCNTs using a modified polyol method.
    The morphology of the NG is studied using scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy. The synthesized electrocatalysts are characterized using transmission electron microscopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy.The electrocatalytic properties of NG, Fe-Co/NG, and Fe-Co/MWNT catalysts are investigated for ORR in 0.1 M KOH. Cyclic voltammetry, linear sweep voltammetry, and electrochemical impedance spectroscopy are used to measure electrocatalytic activity. The Fe-Co/NG catalyst exhibited higher ORR activity than NG and Fe-Co/MWNT catalysts.
    Keywords: Electrocatalysts, Nitrogen-doped graphene, Multi-walled carbon nanotube, Oxygen reduction reaction
  • Masumeh Shaeyan, Sabaheh Barikbin, Seyed Mohammad Mehdi Dastgheib *, Ali Ziaedini Pages 163-170
    The removal of ethylbenzene from a contaminated air stream was studied in a lab scale biotrickling filter. Plastic pall rings were used as packing for immobilization of microorganisms and the biofilter was inoculated with a mixture of compost extract and ethylbenzene-contaminated water from Assaluyeh region. The active volume of biofilter was 4.7 liter and empty bed resistance time was considered 1 min. Operating phase lasted 95 days, during which inlet air flow rate was constant at 4.7 L/min and ethylbenzene concentration in inlet flow was increased from 0.5 to 2.5 g /m3. At the end of this phase, maximum elimination capacity of 133 g/m3h was obtained with removal efficiency of 93%. The results showed good performance of the biotrickling filter to remove ethylbenzene from the gas phase and promise operational applications of these bioreactors in various industries.
    Keywords: Biotrickling filter, Ethylbenzene, Pall ring, Biofilm, Compost
  • Amin Mirzaei, Nasrin Etesami, Rouhollah Bagheri Pages 171-179
    In this study, a graft copolymer of Methyl MethAcrylate (MMA), on Corn Starch (CS) backbone, by slurry polymerization was carried out in order to the preparation of a bioplastic. The effect of temperature, MMA/ Starch weight ratio and amount of the initiator on the percentage of grafting was investigated. A maximum grafting (34%) was obtained using the weight ratio of MMA/starch (80%), initiator/starch (2.5%) and temperature (75˚C). Results showed that increase in polymerization temperature up to optimum temperature (75˚C) causes to increase in the percentage of grafting, percentage of homopolymer and the total monomer conversion and after that just the percentage of homopolymer increases. Results showed that by increasing monomer weight percent up to optimal percent (80%), the percentage of grafting increased. Beyond the optimal weight ratio of the monomer, percentage of grafting was decreased, amount of the homopolymer increased and the total conversion almost remained constant. Effect of the weight ratio of the initiator on the percentage of the grafting and amount of homopolymer was similar to the effect of the weight ratio of the monomer, with the difference that the total conversion of the monomer was increased with the weight ratio of the initiator beyond the optimal amount (2.5%). FT-IR spectra of extracted samples showed a peak at 1730 cm-1 as evidence on the grafting of PMMA on starch. SEM micrographs illustrated the presence of patches of PMMA on the surface of bulk starch. The Melt Flow Index (MFI) measurements were carried out in order to evaluate the processability of the copolymer and the results showed that by increasing the percentage of grafting, MFI of the copolymer was increased and the processing properties of samples were improved, consequently.
    Keywords: Graft polymerization, Starch, Methyl Methacrylate, Processability, FT-IR
  • Hanieh Shokrkar, Sirous Ebrahimi *, Mehdi Zamani Pages 181-191
    Some key factors such as high growth rate, low demand for arable land and fresh water and high carbohydrate content causes microalgae to introduce a new sourceof bioethanol.In this study,mixed microalgae culture was cultivated in the plate photo-reactors. Afterwards, nitrogen starvation strategy was used to accumulate storage carbohydrates. After harvesting of microalgae, enzymatic hydrolysis was applied to extract the sugars in biomass. The concentrations of extracted reducing sugar using hydrolysis process were investigated at four different substrate concentrations and three different temperatures over time. The process simulation by neural networks was performed using MATLAB software program. The networkinput consisted of substrate concentration, temperature, hydrolysis time and the networkoutput consisted of reducing sugar concentration. Artificial neural network with one hidden layer of 8 neurons in conditions (70-15-15) has minimum Mean Square Error (MSE).
  • Ali Ghamartale, Rahmatollah Saboori, Samad Sabbaghi Pages 193-200
    One of demanding issues that engineers encounter in the production of highly viscous oils is the high-pressure drop of oil moving across the pipeline. A wide range of methods have been introduced to overcome this problem, and among them, the chemical injection is considered to have a dramatic effect on viscosity and hence the pressure drop reduction. In this study, the role of nanoparticles in oil production is simulated using Pipesim software, and the level of pressure drop in the pipeline is estimated. In addition, the pressure drop was investigated with changing the type and concentration of particles, temperature, the inner diameter of the pipe, oil’s flow rate and the flow type in order to detect the effect of each parameter. Results suggested that microparticles of copper with 0.1 wt% concentration prompt the lowest pressure drop per unit length. At lower temperatures, the concentration of microparticles dictates the level of pressure drop while at a higher temperature, the effect of temperature is dominant. Moreover, we founded that in higher flow rates, the presence of particles desirably reduces the pressure drop, regardless of their amount. The pressure drop in laminar and turbulent flow demonstrated to have a direct relation with viscosity, while in the transient flow the viscosity reduction was followed by an increase in pressure drop.
    Keywords: Nano, micro-particles, Pressure drop, Pipeline, Oil, Viscosity, Pipesim
  • Mehrdad Manteghian *, Erfan Rezaei Pages 201-209
    In this research, investigation of ethylene hydrate formation kinetics was carried out in the presence of nanosilver suspension. The hydrate formation induction time was measured at 4˚C and initial pressures of 14 and 16 bar. According to the results, ethylene hydrate formation induction time decreased at all concentrations of nanosilver suspension in comparison to pure water. Also, the minimum induction time at the pressure of 14 bar was 21 minutes and at the pressure of 16 bar was 17 minutes which compared to pure water, 93% and 87% decrease was observed, respectively. Hydrate formation tests were also performed at 1.5˚C and 30 bar. Based on the results, in the presence of this suspension, hydrate storage capacity increased compared to pure water. The maximum storage capacity of 151.85 was achieved for 5 ppm of nanosilver suspension suggesting 261.3% increase compared to pure water.
    Keywords: Ethylene hydrate, Silver nanoparticle, Induction time, Storage capacity
  • Mehdi Mansourian, Mohammad Reza Jafari Nasr *, Abtin Ataei Pages 210-227
    In this study, thermal, exergetic analysis and performance evaluation of seawater and fresh wet cooling tower and the effect of parameters on its performance is investigated. Base on the definition of an economic model for capital and variable costs, an optimized efficiency of a cooling tower has been evaluated. With modeling of a cooling tower and using of experimental results and a developed code in EES, this study has been performed. Due to lack of fresh water, seawater cooling is an interesting choice for future of cooling, so the effect of seawater in the range of 1 g/kg to 60 g/kg for salinity on the performance has been studied. Effect of changing the salinity of the water on performance and parameters which are related to exergy has been compared with a cooling tower which used fresh water. Results showed that decreasing of air efficiency about 3%, increasing water efficiency about 1.5% are some of these effects. Moreover with the formation of fouling the performance of cooling tower decreased about 15% which this phenomenon and its effects like increase in output water temperature and tower excess volume have been shown.
    Keywords: Cooling tower, Thermal analysis, Exergy analysis, Optimization, Seawater, Freshwater