فهرست مطالب

علوم و مهندسی جداسازی - سال نهم شماره 2 (پیاپی 18، پاییز و زمستان 1396)
  • سال نهم شماره 2 (پیاپی 18، پاییز و زمستان 1396)
  • تاریخ انتشار: 1396/12/09
  • تعداد عناوین: 8
|
  • امید امجدی، مریم طهماسب پور *، حسن اقدسی نیا صفحات 1-10
    جذب CO2 به عنوان مهمترین گاز گلخانه ای و اصلی ترین عامل گرم شدن کره ی زمین، از اهمیت بسزائی در صنایع مختلف برخوردار است. در این تحقیق، اصلاح جاذب Ca(OH)2 با نانوذرات سیلیکای آب دوست و آب گریز برای بهبود فرایند جذب CO2مورد بررسی قرار می گیرد. با انجام آزمایشهای سیال سازی درون بستر سیال گاز-جامد، الکلهای متانول و 2-پروپانول به عنوان موثرترین الکلها در بهبود میزان انبساط بستر جاذب اصلاح شده با ذرات سیلیکای آب دوست انتخاب می شوند. آزمایشهای مربوط به جذب CO2 با استفاده از تغییرات pH آب خالص نشان می دهند که فرایند اصلاح مدت زمان جذب CO2 را تا حدود 3 برابر افزایش می دهد.
    همچنین جاذب اصلاح شده با نانوذرات سیلیکای آب دوست در حضور الکل میزان جذب بیشتری نسبت به جاذب اصلاح شده با ذرات سیلیکای آب گریز دارد. برای بررسی بیشتر جاذبها از تصاویر SEM و همچنین معادله ریچاردسون-زاکی استفاده می شود.
    کلیدواژگان: جذب، دی اکسید کربن، جاذب کلیسم هیدروکسید، نانو ذرات سیلیکا، بستر سیال
  • مهدی ملک محمدی، مهدی پورافشاری چنار * صفحات 11-21
    آمونیاک یکی از آلاینده های رایج در پساب های شهری و صنعتی بوده و به دلیل مشکلات متنوعی که ایجاد می کند، حذف آن از پساب ها امری ضروری به نظر می رسد. در این مطالعه یک سیستم تماس دهنده غشایی در حالت یک بار گذر، در مقیاس آزمایشگاهی طراحی و ساخته شد که در آن با استفاده از غشای الیاف توخالی از جنس پلی پروپیلن، اثر پارامترهای عملیاتی مختلف از قبیل محل عبور خوراک (داخل الیاف یا سمت پوسته)، دبی و دمای خوراک بر کارایی فرایند برای پساب سنتزی بررسی شد. در بخش دوم این مطالعه، با توجه به این که پتروشیمی ها یکی از منابع اصلی تولید پساب آمونیاکی با غلظت بالا به شمار می آیند، کارایی این فرایند برای حذف آمونیاک از پساب واقعی پتروشیمی خراسان نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که شدت جریان پایین خوراک، دمای بالای خوراک و عبور خوراک آمونیاکی از داخل الیاف، باعث افزایش درصد حذف آمونیاک می گردد. همچنین روند تغییرات درصد حذف آمونیاک با سرعت و دمای پساب واقعی، تقریبا مشابه حالت نتایج پساب سنتزی به دست آمد و با مقایسه درصد حذف آمونیاک برای پساب سنتزی و واقعی، درصد حذف آمونیاک پساب پتروشیمی در دما های 20 و 40 درجه سیلسیوس، به ترتیب در حدود 25 و %19 کمتر از درصد حذف آمونیاک پساب سنتزی به دست آمد.
    کلیدواژگان: تماس دهنده غشایی، پساب، آمونیاک، فرآیند یک بار گذر
  • طاهره پیرهوشیاران، سیروس شفیعی * صفحات 23-36
    مسئله بهینه سازی توالی ستون های تقطیر غیر دقیق در کلی ترین حالت یک مسئله MINLP با تابع هدفی غیر خطی می باشد. هدف این تحقیق آنست تا روشی دو مرحله ای ارائه دهد که متغیرها را به منظور ساده سازی مسئله به دو دسته تقسیم می کند. یک دسته از متغیرها که توسط الگوریتم ژنتیک بهینه سازی می شوند و دسته دیگر که می توانند به عنوان یک مسئله خطی با توجه به مقادیر به دست آمده از متغیرهای دسته قبلی بهینه شوند. این مطالعه یک سری روابط ریاضی را بین متغیرهای دسته اول با استفاده ازعملیات ریاضی روی قیود غیر خطی مسئله استخراج می کند به طوری که با بهینه نمودن تعداد کمی از آنها سایر متغیرهای این دسته نیز توسط این روابط قابل دستیابی هستند. این روش قادر است که بهترین ساختار را از ابر ساختار کلی جداسازی در کوتاه ترین زمان ممکن بدون استفاده از هیچ نقطه شروعی برای جداسازی های سه جزیی ارائه دهد. برای تایید این روش سه مثال مورد بررسی قرار گرفت.
    کلیدواژگان: بهینه سازی، جداسازی غیر دقیق، MINLP، الگوریتم ژنتیک، جداسازی سه جزیی
  • سمانه توکلی، سعید علمدار میلانی *، امیر سعید شیرانی، امیر چرخی صفحات 37-50
    سینتیک و سازوکار انتقال توریم (IV) از طریق غشای مایع توده ای حاوی دی (2- اتیل هگزیل) فسفریک اسید (D2EHPA) مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش های انتقال با تغییر پارامترهایی چون نوع و غلظت اسید در فازهای دهنده و پذیرنده، غلظت توریم (IV) در فاز دهنده، غلظت حامل، و زمان تماس فازها به روش ناپیوسته طراحی و اجرا شد. هیدروکلریک اسید 0/0001 مولار حاوی 50 میلی گرم بر لیتر توریم به عنوان فاز دهنده (خوراک)، سولفوریک اسید 1/5 مولار به عنوان فاز پذیرنده (محلول بازیابی)، و دی (2- اتیل هگزیل) فسفریک اسید 0/2 مولار، در مدت زمان 960 دقیقه بهترین شرایط برای انتقال توریم را فراهم نمود. سینتیک انتقال توریم (IV) با فرض یک واکنش متوالی استخراج و استخراج معکوس برگشت ناپذیر در سطوح مشترک بررسی شد. از بررسیهای اثر دما مقدار انرژی فعال سازی برای واکنش های استخراج و استخراج معکوس توریم (IV) به ترتیب، برابر با 22/94 و 20/55 کیلو ژول بر مول محاسبه شد که نشان دهنده ی آن است که در انتقال توریم (IV) فرایند استخراج از طریق روند مختلط و فرایند استخراج معکوس از طریق عمدتا نفوذ کنترل می شود.
    کلیدواژگان: انتقال توریم (IV)، غشای مایع توده ای، D2EHPA، سینتیک، سازوکار
  • فردین حسینی کاکاوندی، مسعود رحیمی *، مریم بنی عامر صفحات 51-60
    در این تحقیق، میکروکانال های T- شکل برای استخراج پروپیونیک اسید از آب با استفاده از حلال 1-اکتانول به کار برده شده است. اثرات طول کانال اختلاط و دبی جریان سیال بر مشخصه های انتقال جرم بین دو فاز مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش ها در چهار میکروکانال با طول های 10، 20، 30 و cm40 در شدت جریان های بین 2 و mL/min 16 انجام شد. اثر افزایش طول کانال بر ضریب انتقال جرم، بازده استخراج و افت فشار مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش طول کانال اختلاط باعث افزایش انتقال جرم می شود اما افت فشار در میکروکانال را نیز بیشتر می کند. در این راستا، معیار نسبت عملکرد تعریف شد که مقدار آن با افزایش طول کانال اختلاط تا cm30 افزایش و پس از آن کاهش یافت. این تحقیق بیانگر آن است که استفاده از سیستم های پیوسته میکروفلوئیدیک برای استخراج پروپیونیک اسید از آب می تواند جایگزین مناسبی برای سیستم های ناپیوسته متداول باشد.
    کلیدواژگان: میکروکانال، استخراج مایع، مایع، طول کانال، دبی جریان
  • حمیده افخمی *، حسین ملکی نژاد، عصمت اسماعیلزاده، خداکرم غریبی، ابوالفضل عزیزیان صفحات 61-77
    بیش از 80 درصد آب مورد استفاده در فرایند فلوتاسیون معدن مس سرچشمه، از آب برگشتی سد رسوب گیر تامین می گردد. با توجه به معضل کمبود آب در شرایط فعلی، تبخیر نیز مهم ترین عامل عمده تلفات از این منبع مهم محسوب می گردد. در تحقیق حاضر دو ماده شیمیایی شامل الکل های زنجیره بلند هگزادکانول و اکتادکانول معرفی گردیده است. این مواد در کاهش تبخیر از مخازن روباز آبی معدن که تامین کننده بخش عمده آب مدار فلوتاسیون می باشند تاثیر بسزایی دارند. در ادامه با افزودن نسبت مشخص این دو ماده به پنج نمونه مختلف آب، تاثیر آن بر بازیابی سه عنصر مس، آهن و مولیبدن مورد بررسی قرار گرفت و سپس معنی داری تفاوت های مشاهده شده حاصل از آنالیز آزمون های فلوتاسیون در نمونه های مختلف آب با استفاده از آزمون چند دامنه های دانکن بررسی شد. در نهایت نتایج بدست آمده نشان دادند مواد کاهنده تبخیر نه تنها تاثیر منفی بر بازیابی سه عنصر مس، آهن و مولیبدن نداشته است بلکه در بهترین شرایط، اضافه نمودن الکل های چرب به آب برگشتی منجر به افزایش 1/0 درصد در بازیابی مس و افزایش 3/5 درصد در بازیابی مولیبدن شده است و از طرفی بازداشت آهن را به میزان 7/4 درصد افزایش داده است.
    کلیدواژگان: بازیابی مس، معدن مس سرچشمه، هگزادکانول، اکتادکانول، منابع آب
  • مرضیه باقری، جلال شایگان *، رامین روشندل صفحات 79-93
    تقطیر غشایی روش جداسازی بر پایه انتقال بخار توسط گرادیان فشار بخار در دو سوی غشای آب گریز با حفره های میکرونی است. این فناوری به دلیل دما و فشار عملیاتی پایین و عدم حساسیت به غلظت آلاینده جریان ورودی برای نمک زدایی آب های فوق شور عملکرد مناسبی دارد. در این مقاله با استفاده از مدل انتقال حرارت بر پایه عدد ناسلت و مدل انتقال جرم بر پایه مدل گاز داستی، تقطیر غشایی تماس مستقیم برای نمک زدایی آب همراه نفت با شوریmg/L100000 بررسی شده است. با افزایش شوری از mg/L35000تاmg/L100000 تنها %10 درصد از میزان محصول کم شده که با افزایش دمای خوراک و دبی جریان خوراک و محصول و کاهش دمای محصول قابل بازیابی است. برآورد اقتصادی برای واحدی با ظرفیت 11000 بشکه آب همراه در روز نشان می دهد هزینه همتراز شده آب تولیدی با این روش برابر $/m3 1.95 است که رقم مناسبی برای آب های فوق شور محسوب می شود.
    کلیدواژگان: آب همراه نفت، تقطیر غشایی، تحلیل فنی و اقتصادی، نمک زادیی، مدل گاز داستی
  • محمدرضا اسمعیل بگی کرمان، مهین شفیعی، محمد رنجبر همقاوندی * صفحات 95-104
    مشکل عمده و محدود کننده فرآیندهای بیولیچینگ سرعت نسبتا کم انحلال کانی های سولفیدی مس بویژه کالکوپیریت است. پارامتر های عملیاتی متعددی از جمله اندازه ذرات و درصد جامد بر سرعت انحلال کالکوپیریت در عملیات بیولیچینگ مخزنی موثر می باشند. هدف اصلی این تحقیق ارزیابی تاثیر اندازه ذرات و درصد جامد بر کارایی باکتری های ترموفیل معتدل و سینتیک فرآیند در عملیات بیولیچینگ مخزنی کنسانتره کالکوپیریتی می باشد. در این راستا باکتری های ترموفیل معتدل جداسازی شده از مجتمع مس سرچشمه با کنسانتره کالکوپیریتی این مجموعه در درصد جامد های مختلف سازگار و آزمایش ها در یک رآکتور همزن دار آزمایشگاهی برای بررسی تاثیر درصد جامد و اندازه ذرات طراحی و اجرا شد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که با افزایش دانسیته پالپ و کاهش اندازه ذرات ویسکوزیته پالپ افزایش می یابد. در محدوده بررسی شده با افزایش درصد جامد سرعت انحلال کاهش می یابد در حالی که کاهش اندازه ذرات تا میزان مشخصی( 16 میکرومتر) باعث افزایش سرعت انحلال و بازیابی مس می شود. تحت شرایط بهینه مربوط به این تحقیق(درصد جامد 10 و اندازه ذرات 16میکرومتر) بیش از 88 درصد مس از کنسانتره کالکوپیریتی بازیابی می شود.
    کلیدواژگان: بیولیچینگ، کنسانتره کالکوپیریتی، درصد جامد، اندازه ذرات، سینتیک
|
  • Omid Amjadi, Maryam Tahmasebpoor *, Hassan Aghdasinia Pages 1-10
    CO2 adsorption as the most important greenhouse gas and the main cause of global warming has recently become as one of the major issues in the world. In this research, modification of Ca(OH)2 sorbent by adding hydrophilic and hydrophobic silica nanoparticles to improve the CO2 adsorption process is investigated. The experiments which are carried out in a gas–solid fluidized bed show that using the vapor of methanol and and 2-propanol alcohols have the most significant effect on fluidization behavior of Ca(OH)2-hydrophilic silica adsorbent. CO2 adsorption experiments by monitoring pH of pure water shows that modification increases the adsorption period to 3 times. In addition, the adsorbent modified by hydrophilic silica in the presence of alcohol shows more CO2 adsorption in comparison with adsorbent modified by hydrophobic silica. For more investigations SEM analysis and also Richardson-Zaki equation are used.
    Keywords: Adsorption, CO2, Ca(OH)2 adsorbent, Silica nanoparticles, Fluidized bed
  • Mahdi Malek Mohammadi, Mahdi Pourafshari Chenar * Pages 11-21
    Ammonia is one of the most common pollutants in urban and industrial wastewaters and due to various problems it generates, it is necessary to remove it from wastewaters. In this study, a laboratory scale once-pass membrane contactor system was designed and constructed using PPO hollow fiber membranes and the effect of various operating parameters such as the feed passage side (the lumen-side or the shell-side), feed flow rate and temperature on the efficiency of the process for synthetic wastewater was investigated. Since the petrochemical units are of the main sources of wastewaters containing ammonia at high concentrations, in the second part of this study, the efficiency of the process to remove ammonia from Khorasan Petrochemical wastewater was also investigated. Experimental results showed that low feed flow rate, high feed temperature and feed passage through the lumen side increased the ammonia removal percentage. Also, the ammonia removal percentage variations with the feed velocity and temperature were the same as that of synthetic wastewater. By comparing the ammonia removal percentages of synthetic and real wastewaters, it was obtained that ammonia removal percentages for real petrochemical wastewater at 20 and 40 ºC, were respectively about 25 and 19% lower than that of synthetic wastewater.
    Keywords: Hollow fiber membrane contactor, Wastewater, Ammonia, Once-pass process
  • Tahereh Pirhoushyaran, Sirous Shafiei * Pages 23-36
    In general, the non-sharp distillation columns sequence optimization problem is formulated as a MINLP with a non-linear objective function. This study is an attempt to provide a two- phase approach which categorizes the variables into two classes in order to simplification of the problem. A set of variables are managed and optimized by Genetic Algorithm, the other set of the remaining variables can be solved as a LP problem for estimated values of the first set. The study formulates some mathematical relationships between the first set of variables from the non-linear constraints so that by optimizing some of them, others are obtained with the assistance of the relationships. The method has the ability to obtain the best structure from the overall superstructure directly in short time without using any starting points for ternary separation. Three published examples were used to validate the proposed method.
    Keywords: Optimization, non-sharp separation, MINLP, Genetic Algorithms, ternary separations
  • Samaneh Tavakoli, Saeed Alamdar Milani *, Amir Saeed Shirani, Amir Charkhi Pages 37-50
    Kinetics and mechanism of thorium (IV) transport through a bulk liquid membrane containing di(-2-ethylhexyl) phosphoric acid in kerosene were investigated. The type and concentration of acid in donor and acceptor phases, initial concentration of thorium in donor phase, carrier concentration, and contact time were studied. The optimum transport of thorium were obtained with 0.0001 M HCl in donor phase, 1.5 M H2SO4 in acceptor phase, 0.2 M D2EHPA in kerosene, 50 mg L-1 of thorium in donor phases, and contact time of order of 960 min. The kinetics of thorium (IV) transport were investigated assuming a consecutive, irreversible extraction and back-extraction reactions. The activation energy values of extraction and back-extraction reactions were calculated to be 29.94 kJ mol-1 and 20.55 kJ mol-1, respectively,which indicates that the extraction process was controlled by the mixed regime (both kinetic and diffusion), and the back-extraction process was mainly controlled by diffusion process.
    Keywords: Thorium (IV) transport, Bulk liquid membrane D2EHPA, Kinetics, Mechanism
  • Fardin Hosseini Kakavandi, Masoud Rahimi *, Maryam Baniamer Pages 51-60
    In this research, T- shaped microchannels have been utilized for extraction of propionic acid from water using 1-octanol solvent. Effects of mixing channel length and fluid flow rate on the mass transfer characteristics between two phases were investigated. Experiments were performed in four microchannels with ýlengths of 10, 20, 30 and 40 cm at flow ratesý between 2 and 16 mL/min. Effect of increasing channel length on the overall mass transfer coefficient, extraction ýefficiency and pressure drop ýwas studied. Results showed that increasing mixing channel length enhances the mass transfer but it also increases the pressure drop in microchannels. In this regard, performance ratio criterion was defined which its value increased by increasing mixing channel length up to 30 cm and after that decreased. This research suggests that the use of continuous microfluidic systems for extraction of propionic acid from water can be a suitable replacement for conventional batch systems.
    Keywords: Microchannel, Extraction, Propionic acid, Channel length, Flow rate
  • Hamideh Afkhami *, Hossein Malekinezhad, Esmat Esmailzadeh, Khodakaram Gharibi, Abolfazl Azizian Pages 61-77
    More than 80 percent of the water used in the flotation process Sarcheshmeh Copper Mine is provided from recycled water of tailing dam. Due to the water shortage problem in the current condition, evaporation is considered the most important factor of losses from this important resource. In this study, were introduced two chemicals including hexadecanol and octadecanol. The two chemicals have a significant impact in reducing evaporation from open water reservoirs of mine that these reservoirs is provided much of the water in the flotation circuit. In the following, the combination of these two substances were added to five different water samples and were examined its impact on the recovery of the three mineral, copper, pyrite and molybdenum and then, the significance of the observed differences flotation tests on water samples were analyzed using Duncan's multiple range test. The results showed, fatty alchohol not only have not been a negative impact on the recovery of three mineral copper, pyrite and molybdenum, but also have increased 0.1% recovery of copper and 3.5% molybdenum recovery. Moreover, have increased pyrite arrested an estimated 30%.
    Keywords: Copper recovery, Sarcheshme copper mine, Hexadecanol, Octadecanol, Water resources
  • Marzieh Bagheri, Jalal Shayegan *, Ramin Roshandel Pages 79-93
    Membrane distillation is a separation method based on heat transfer due to vapour pressure gradient between the two sides of a microporous hydrophobic membrane. Owing to advantages such as low operating temperature and pressure, and insensitivity to the concentration of influent pollutants, it is considered as an appropriate membrane-based separation process to be integrated with other separation processes and has shown good performance on the desalination of brine. In this paper, the performance of direct contact membrane distillation for desalting produced water with a salinity of 100000 mg/L has been studied by adopting heat transfer model based on the Nusselt number and mass transfer model based on the Dusty gas model. The results indicate that increasing salinity from 35000 mg/L to 10000 mg/L reduces the volume of the product by only 10%, which is retrievable through increasing the feed temperature, raising the flow rate of the feed and permeate, and reducing the temperature of permeate.
    The amount of error occurred in this model in comparison with the reported experimental data was lower than 14%, and economic projections made for a unit with the capacity of 11000 barrels of produced water per day indicate that the levelized cost of producing retreated water in this method is 1.95 $/m3, which is a reasonable number for hypersaline produced water.
    Keywords: Membrane distillation, produced water, desalination, Techno-Economic Analysis, Dusty gas model
  • M. Esmail Bagi Kermani, A. Kamyabi, M. Schaffie, M. Ranjbar * Pages 95-104
    Low dissolution rate of chalcopyrite as the main copper sulfide minerals is known as the main limiting problem for industrial application of this technology. Low dissolution rate of the chalcopyrite is the main limiting issue to industrialize microbial leaching of such a recalcitrant mineral. In the agitated reactors, the disslution rate of chalcopyrite could be influenced by the different parameters such as the pulp density and particle size. Therefore, the main objective of this study was to evaluate the role of pulp density and particle size on the kinetics and efficiency of bioleaching of chalcopyrite concentrate, using moderate thermophilic bacteria isolated from Sarcheshmeh copper complex.
    From the results of this study, it can be pointed out that the pulp viscosity influenced by the pulp density and particle size could be increased with reduction of the particle size and the increased pulp density. Both parameters influence the dissolution rate and the copper recovery. Under optimal conditions (10% solid content and average particle size of 16 microns), more than 88% of copper could be bioleached.
    Keywords: Bioleaching, Pulp density, Particle size, Chalcopyrite concentrate, Kinetic