فهرست مطالب

مهندسی شیمی ایران - پیاپی 92 (امرداد و شهریور 1396)

دوماهنامه مهندسی شیمی ایران
پیاپی 92 (امرداد و شهریور 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/06/31
  • تعداد عناوین: 9
|
  • نرگس نانواکناری، محمدرضا جعفری نصر * صفحه 25
    مبدل های حرارتی صفحه ای در صنایع غذایی کاربرد گسترده ای یافته اند. از عوامل موثر برکارایی این مبدل ها می توان فرایند رسوب گذاری را برشمرد. در این مطالعه، رسوب بلوری کلیسم سولفات از آب نیشکر بر سطح این مبدل ها شبیه سازی شده است.
    به منظور اعتباربخشی برنامه، میزان مقاومت رسوب به دست آمده از این پژوهش با اطلاعات آزمایشگاهی مقایسه شده است. تاثیر رسوب بر عوامل سرعت، دما و میزان انتقال حرارت نیز بررسی شده است. نتایج این بررسی نشان می دهد که بر اثر رسوب گذاری میزان سرعت افزایش ولی میزان انتقال حرارت و دما در طول زمان فرایند کاهش می یابند. در این پژوهش از روش الگوریتم طراحی سریع1 به منظور طراحی مبدل حرارتی برای محاسبه سطح انتقال حرارت مورد نیاز برای دو حالت (با رسوب و بدون رسوب) استفاده شده است. به عنوان یک مورد مطالعه صنعتی ازشیر نارگیل دراین طراحی استفاده شده است و ملاحظه می شود که در دبی (kg/s) 08/0 بدون رسوب مقدار سطح انتقال حرارت لازم معادل (m2) 065/0، در حالی که با رسوب این مقدار به (m2) 12/0 افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: مبدل های صفحه ای، شبیه سازی، رسوب کلسیم سولفات، آب نیشکر، شیر نارگیل، لگاریتم (روش) طراحی سریع، فلوئنت
  • سلیمه رئیسی، حمیده روحانی نژاد، احمد مولایی راد * صفحه 36
    فیلم نازک (نازک لایه) ، لایه ای از مواد آلی با ضخامتی در حد نانومتر تا میکرومتر است. سنتز کنترل شده فیلم های نازک موضوع مهمی در کاربردهای آنهاست. فیلم های نازک آلی با ضخامت نانومتری، ساختارهایی مفید برای کاربرد در حسگرها، شناساگرها، نمایشگرها و اجزای مدارهای الکترونیکی به شمار می آیند. لایه نشانی چرخشی و لانگمور- بلاجت از روش های کاربردی تهیه فیلم های نازک محسوب می شوند. در لایه نشانی چرخشی، نیروهای مرکزگریز مایع را در جهت شعاع به خارج می رانند و نیروی گرانروی و کشش سطح سبب ایجاد یک فیلم فرا نازک بر روی رشدمایة مسطح می شوند. فیلم های لانگمور- بلاجت، فیلم های نازک آلی با خواص منحصر به فرد، ضخامت قابل کنترل، یکنواختی سطح و درجه بالایی از نظم جهت دار هستند که سبب می شوند این فیلم ها گزینه مناسبی برای کاربرد در حسگرها باشند. در این مقاله جنبه های مختلف فیلم های نازک مبتنی بر لایه نشانی چرخشی و لانگمور- بلاجت بررسی شده اند.
    کلیدواژگان: فیلم نازک (نازک لایه)، رسوب، لایه نشانی چرخشی، لانگمور، بلاجت، کشش سطحی، حسگرهای ملکولی
  • اسلام کاشی *، راضیه حبیب پور صفحه 46
    فلزاتی چون کادمیم، ژرمانیم، کبالت و ایندیم، مواد معدنی مهمی اند که در نیمرسانا ها، کاتالیزورها، باتری ها، شیشه، سرامیک، مواد ساینده و مواد مغناطیسی به کار می روند. مسئله ای که در ارتباط با این فلزات پیش می آید از این قرار است که آنها محصول اولیه معادن (فلزات اصلی صنعتی یا فلزات حامل) نظیر آلومینیم، مس، روی و سرب نیستند. بلکه تولید آنها تنها به صورت محصولات جانبی یا گاهی به صورت محصول مشترک استخراج و تصفیه سنگ معدن اولیه، امکانپذیر است. به همین دلیل به آنها فلزات "سوار" یا "همنشین" می گویند. به دلیل ضرورت استفاده از این فلزات، برآورد منابع بالقوه آنها از معادن موجود، سودمند است. در این مقاله فلزات سوار در معادن سرب و روی بررسی و داده های مجتمع سرب و روی انگوران با آنها مقایسه شده است. مطالعات انجام شده نشان دادند که استحصال عناصری چون کادمیم، نقره، آرسنیک، ژرمانیم و ایندیم مقرون به صرفه است. عیار متوسط مربوط به این عناصر در معادن مشابه که این عناصر از آنها استحصال می شود، به ترتیب، 1500، 78، 500، 12، 500 و 1 قسمت بر میلیون (ppm) بود. عیار متوسط این عناصر در بخش های مختلف معدن سرب و روی انگوران متفاوت و البته در بیشتر موارد از حد عیار متوسط معادن مشابه فعال، بیشتر بود و باید مطالعات دامنه دارتری در مورد جداسازی این عناصر صورت گیرد.
    کلیدواژگان: عناصر با ارزش، محصولات جانبی، سرب و روی، انگوران
  • مهدخت ارشدی، سهیلا یغمایی *، سید مرتضی ضمیر صفحه 56
    ریزجلبک ها از انرژی نور خورشید برای کاهش کربندیاکسید و تبدیل آن به زیست توده ای (توده جرمی) با ارزش حرارتی زیاد، استفاده میکنند. یکی از خواص مهم ریزجلبکها توانایی فوتوسنتز هر یک از سلولهای ریزجلبک است. ریزجلبکها نسبت به گیاهان خاکی بسیار سریع الرشدند و میتوانند انرژی نور خورشید را با کارایی 10 تا 50 برابر سایر گیاهان خاکزی به دام اندازند و زیست تودة فراوانی تولید کنند. در چندین دهه اخیر، کاربردهای فراوانی برای ریزجلبکها بیان شده است. در مقدمه این پژوهش ریزجلبک ها، مزایا، اهمیت و کاربردهای صنعتی آنها بیان، و سپس در بخش بعدی انواع کشت آنها بررسی شده است. بخش مهمی از این مقاله نیز به بررسی عوامل مؤثر در کشت آنها اختصاص یافته است. کربن، حذف اکسیژن، توازن بین کربن دی اکسید و اکسیژن و مبادله گاز، نیتروژن، ریزمغذی ها، اختلاط، نور، دما، pH، فشار و شوری، از عوامل مؤثر در کشت ریزجلبک به شمار می آیند که به تفصیل بررسی شده اند. سترون سازی و قابلیت تمیزکاری نیز عوامل مهم در ساخت فوتوزیست راکتورند که برای یک کشت مؤثر باید مورد توجه قرار گیرند.
    کلیدواژگان: ریز جلبک، انواع کشت ریز جلبک، محیط کشت ریز جلبک، شرایط رشد ریز جلبک
  • کاوه رحیمی ممقانی، سید مرتضی نقیب *، علیرضا زاهدی صفحه 66
    هیدروژل ژلما یکی از هیدروژلهای زیستسازگار و زیست تجزیه پذیر است که اخیرا به طور گسترده در حوزه های مختلف مهندسی پزشکی به کار گرفته شده است. درک صحیح اثر پارامترهای سنتز درخواص نهایی ژلما میتواند برای طراحی مادهای با خواص زیستی مناسب و خواص فیزیکی متناسب، مفید باشد. به طور کلی، ژلما از واکنش مستقیم ژلاتین و متاکریلیکانیدرید سنتز میشود. با این حال، نوع و مولاریته بافر، pH اولیه، غلظت ژلاتین و متاکریلیکانیدرید، سرعت همزدن، دما و زمان واکنش تاثیر زیادی بر خواص ژلمای سنتز شده می گذارند. ژلما میتواند در معرض تابش پرتو فرابنفش پیوندهای عرضی ایجاد کند و به شکل هیدروژل درآید. هرچند، خواص مکانیکی هیدروژل ژلما میتواند تحت تاثیر پارامترهای پرتو فرابنفش ، غلظت ژلما و آغازگر قرارگیرد؛ این تغییرات در خواص فیزیکی، مکانیکی و زیستی ژلما، این ماده را کاندیدای مناسبی برای کاربردهای پزشکی همچون مهندسی بافت، سیگنالدهی سلولی، حسگرهای زیستی، دارورسانی و انتقال ژن قرارداده است.
    کلیدواژگان: بسپارهای زیست سازگار، ژلاتین، متاکریلات انیدرید، پارمترهای سنتز، ژلما، هیدروژل
  • راضیه نیک رو، ایران عالم زاده * صفحه 76
    بررسی مقایسه ای نانوذرات دو فلزی آهن- نیکل بدون روکش، و نانوذرات دو فلزی آهن- نیکل با روکش نشاسته صورت گرفت. نانوذرات دو فلزی آهن- نیکل از روش احیا در دمای C 25 و تحت شرایط گاز آرگون سنتز شدند. تاثیر نشاسته به عنوان پایدار کننده نانوذرات آهن بر پایداری محلول و ابعاد نانوذرات بررسی شد. خواص نانوذرات روکش شده آهن- نیکل و نیز نانوذرات آهن- نیکل بدون بهبودبخشی سطح، با استفاده از دستگاه های میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و پراکندگی دینامیکی نور (DLS) و نیز تصاویر مربوط به زمان ته نشینی بررسی شدند. نتایج ناشی از افزودن نشاسته محلول در آب به ساختار نانوذرات، حاکی از کاهش قطر نانوذرات از حدود 80 نانومتر (نانوذرات آهن- نیکل) به حدود 30 نانومتر (نانوذرات آهن-نیکل روکش شده با نشاسته) و نیز افزایش زمان ته نشینی ذرات سوسپانسیون بود که نشان می دهد محلول حاوی نانوذرات روکش شده با نشاسته پایدار بوده است.
    کلیدواژگان: نانو ذرات دو فلزی، نشاسته، پایداری
  • مصطفی فتوحی *، ناصر رضاخانی صفحه 82
    یکی از مهم ترین دستگاه های تبریدی، برج های خنک کننده مرطوب است. قابلیت خنک سازی این برج، آن را قادر به فعالیت در گستره آب و هوایی وسیعی کرده است. در این برج ها، قسمتی از آب بازگشتی از منبع گرم در طول حرکت در پرکن ها تبخیر می شود. تبخیر و نیز تخلیه اضافی، نشتی، به بیرون پاشیدن، سرریز جریان، اتلاف هواخورد و بیرون اندازی نیز باعث اتلاف آب در برج می شود. ازآنجاکه سرزمین ایران در منطقه ای کم آب واقع شده، استفاده بهینه از منابع آب، یک ضرورت به شمار می آید. در این مطالعه، راه های کاهش مصرف آب در برج های خنک کننده مرطوب بررسی و آثار اجرای این راهکارها بر روی برج خنک کننده مرطوب از نوع جریان متقابل در منطقه البرز به عنوان نمونه مطالعه شده است. نتایج نشان می دهند که با اجرای راهکارهای ساده و صرف هزینه اندک می توان در حدود 1300 مترمکعب در یک دوره سه ماهه در تابستان در مصرف آب صرفه جویی کرد.
    کلیدواژگان: برج خنک کننده مرطوب، صرفه جویی آب، بهینه سازی
  • حمید عظیم زاده، اعظم اکبری *، محمدرضا امیدخواه صفحه 90
    اخیرا کاربرد مایعات یونی، به عنوان نسل جدید کاتالیست های فرایند گوگردزدایی اکسایشی مورد توجه پژوهشگران قرارگرفته است. بهای گزاف مایعات یونی و جداسازی دشوار آنها از محیط واکنش، مهمترین مشکلات به کارگیری این ترکیبات در مقیاس صنعتی است. در این تحقیق، با هدف رفع مشکلات یادشده و کاهش مقدار مصرف مایع یونی، تثبیت مایع یونی NMP. FeCl3 بر روی پایه گاماآلومینا انجام شده است. کاتالیست جامد با استفاده از آزمون هایXRD و FTIR بررسی و عملکرد آن در حذف دی بنزوتیوفن از نمونه سوخت مایع هیدروکربنی با غلظت μg/g500 گوگرد، ارزیابی شده است. براساس نتایج حاصل از کروماتوگرافی گازی (GC-FID) ، تحت شرایط عملیاتی دمای 40 درجه سلسیوس، نسبت کاتالیست به سوخت g/mL 2/0 و نسبت مولی عامل اکسنده به گوگرد خوراک 4، طی مدت زمان 90 دقیقه بیش از 98% دی بنزوتیوفنل از نمونه سوخت حذف شده که حاکی از عملکرد بسیار بالای این کاتالیست در حذف ترکیبات تیوفنی مقاوم، بدون نیاز به حلال استخراج محصولات واکنش، بوده است.
    کلیدواژگان: گوگردزدایی اکسایشی، مایع یونی، کاتالیست، تیوفن، سوخت، تثبیت
  • صفحه 99
|
  • N. Nanva Kenari, M. R. Jafari Nasr * Page 25
    Plate heat exchangers have recently widely used in most of the industries especially in food industry. Some factors on efficiency of this equipment such as fouling are so important in design. In this study the crystal sedimentation of calcium sulphate from cane water on the sole plate heat exchanger is simulated. In order to validate the determined sedimentation rate, the designed was compared with the available experimental data. Moreover, the effect of fouling on the velocity, temperature, and the amount of heat exchanger duty factors were studied. However, the temperature and duty will be decreased during the time of process by sedimentation. In this paper, Rapid Design Algorithm (RDA) was utilized to analyze the design. The result showed that amount of heat transfer was so dependent on the rate of fouling. For instance, for flow 0.08 (kg/s), the amount of required heat transfer surface is increased from 0.12 to 0.65 (m2) when the deposition of fouling on surface is considered.
    Keywords: Plate Heat Exchangers, Simulation, Fouling Calcium Sulfate, Sugar cane Juice, Coconut Milk, Rapid Design Algorithm, Fluent.
  • S. Raeisi, H. Rouhani Nejad, A. Molaei Rad * Page 36
    A thin film is a organic substances layer with nanometer to micrometer thickness. The controlled synthesis of thin films is an important issue in its applications. Organic thin films with nanometer thickness are useful structure for applying in sensors, detectors and electronic circuit components. Spin coating and Langmuir-Blodgett are one of the applicable techniques in thin films preparation. In spin coating centrifugal force drives the liquid radial outward and the viscous force and surface tension causes a thin film to be produced on the flat substrate. Langmuir-Blodgett films are ultra thin organic films with interesting properties such as controllable thickness, uniformity of surface and a high degree of oriented order, which make them possible options for sensors applications. In this article were investigated various aspects of spin coating and
    Keywords: Thin Film, Deposition, Spin Coating, Langmuir-Blodgett, Surface Tension, Molecular Sensors.
  • E. Kashi *, R. Habibpour Page 46
    Metals such as cadmium, germanium, cobalt, and indium are important materials which are used in semiconductors, catalysts, batteries, glass, ceramic, abrasives, and magnets. The problem is that these metals do not generally form the primary product of mines (attractor metals or major industrial host metals), such as aluminum, copper, zinc, and lead but they are only available as byproducts or sometimes co-products of the mining and refining of primary ores. For this reason, they are called “hitchhiker” or “companion” metals. Due to the necessity of using these metals, it is beneficial to estimate the potential sources in the existing mines. In this paper, possible sources of hitchhiker metals in the Anguran lead and zinc ores were described. Research showed that extraction of elements such as cadmium, silver, arsenic, germanium, cobalt and indium were affordable. The average grade of these elements in similar mines were 1500, 78, 500, 12, 500 and 1 ppm respectively. The average grade of these elements varied in different zones of Anguran lead and zinc complex. Also in the most of the cases, they were bigger than the average grade of these elements in the similar active mines. So, more studies need to be done on the separation of these elements.
    Keywords: Valuable Elements, By-Products, Lead, Zinc, Anguran
  • M. Arshadi, S. Yaghmaei *, S. M. Zamir Page 56
    Microalgae use of sunlight energy and by reducing carbon dioxide; convert it to biomass with a high thermal value. One of the important characteristics of microalgae is capable of photosynthesis each of microalgae cells. Microalgae growing very fast and can be compared to terrestrial plants. They can trap sunlight 10 to 50 times more than other plants and produce a lot of mass Index. In recent decades many applications for microalgae expressed. In this study, microalgae, benefits, importance, industrial applications and cultivated varieties have been studied. Also an important part of this paper examines the factors contributing to their growing. Carbon, oxygen removal, the balance between oxygen and carbon dioxide and gas exchange, nitrogen, micro nutrient, mixing, light, temperature, pH, pressure, salinity, sterilization and cleaning capabilities are the factors which affect microalgae cultivation, with detail were introduced.
    Keywords: Microalgae, Types of Microalgae Cultivation, Culture of Microalgae, Microalgae Growth Conditions.
  • K. Rahimi Mamaghani, S. M. Naghib *, A. Zahedi Page 66
    Gelatin methacryloyl (GelMA) hydrogels are one of the recent developed biocompatible and biodegradable hydrogels which have been widely applied for various bioengineering applications. The accurate understanding of synthesis parameters effect on the final GelMA properties could be helpful in designing a biomaterial with suitable biological properties and tunable physical characteristics. Generally, GelMA is synthesized through direct reaction of gelatin and methacrylic anhydride (MA), however, buffer type and polarity, initial pH, gelatin and MA concentration, stirring rate, reaction temperature and time have essential effects on the synthesized GelMA properties. GelMA could crosslink and form hydrogels by exposing to the ultraviolet irradiation. Although, GelMA hydrogel mechanical properties could be affected by ultraviolet irradiation parameters, initiator, and GelMA concentration. These variations in physical, mechanical and biological properties of GelMA candidate it in biomedical applications like tissue engineering, cell signaling, biosensing, and drug and gene delivery.
    Keywords: Biocompatible Polymers, Gelatin, Methacrylic Anhydride, Synthesis Parameters, GelMa, Hydrogel.
  • R. Nikroo, I. Alemzadeh * Page 76
    A Comparative study of starch stabilized Fe/Ni nanoparticles and non-stabilized Fe/Ni nanoparticles was performed. The Fe/Ni nanoparticles were synthesized by reduction method in 25oC and Ar atmosphere. The effect of starch as stabilizer of nano scale Zero Valent Iron (nZVI) particles on solution stability and size of particles were investigated. Starched-Fe/Ni nanoparticles and non-coated Fe/Ni nanoparticles was characterized by scanning electron microscope (SEM), Dynamic light scattering (DLS) and pictures of solutions in various time which indicate settling time of suspensions. Results demonstrated that using water soluble starch solution for coating the Fe/Ni nanoparticles, reduced the particles diameter from about 80 nm (related to non-coated Fe/Ni nanoparticles) to 30 nm and also increased settling time of the nanoparticles suspension, so the solution of starch coated bimetallic nanoparticles was stable.
    Keywords: Bimetallic Nanoparticle, Starch, Stability
  • M. Fotouhi *, N. Rezakhani Page 82
    One of the most commonly used systems for cooling are Wet Cooling Towers (WCTs) which can be implemented in a wide range of weather. In the cooling process, a portion of water is recycled after cooling a heat source through the packing where it is partially evaporated, this results in water loss. Other phenomena like blowdown, leakage, splash-out, overflow, windage and drift contribute to this loss as well. Avoiding water loss is an essential aspect to efficiently operate WCTs especially in regions like Iran with high water scarcity. In present study different methods of water loss control in WCTs are investigated and were tested on a counter flow WCT in Alborz region. Results indicated that by employing simple strategies and a minimal expense a loss of approximately 1300 cubic meter of water could be prevented.
    Keywords: Wet Cooling Tower, Water Loss Prevention, Optimization
  • H. Azimzadeh, A. Akbari *, M. R. Omidkhah Page 90
    Recently, the use of ionic liquids (ILs) as new catalysts for oxidative desulfurization (ODS) has been interested for researchers. The main disadvantages of the use of IL in ODS process were their high cost and separation problems. In the present study, NMP.FeCl3 IL was immobilized on γ-Al2O3 for lower IL consumption and easier separation of it from oil. The immobilization was confirmed by XRD and FTIR characterization; then the catalyst was examined in ODS of model oil consisted of dibenzothiophene (DBT) in n-octane (sulfur concentration: 500 µg/g). The GC-FID results showed more than 98% DBT removal at temperature of 40 °C, catalyst/oil of 0.2 g/mL, oxidant/sulfur molar ratio of 4, during 90 min.
    Keywords: Oxidative Desulfurization, Ionic Liquid, Catalyst, Thiophene, Fuel, Immobilization