فهرست مطالب

علوم و مهندسی جداسازی - سال دهم شماره 1 (پیاپی 19، بهار و تابستان 1397)
  • سال دهم شماره 1 (پیاپی 19، بهار و تابستان 1397)
  • تاریخ انتشار: 1397/04/30
  • تعداد عناوین: 8
|
  • حمید بخشی*، فاطمه عبدوی صفحات 1-10
    سیستم های دو فازی آبی سیستم های شناخته شده و سازگار با ساختار پروتئین ها، آنزیم و بیومولکول ها هستند که جهت جداسازی و خالص سازی این ترکیبات مورد استفاده قرار گرفته اند. اسید آمینه پرولین به عنوان ترکیبی که می تواند از کشت میکربی بدست آید در صنایع مختلف از جمله صنایع غذایی کاربرد دارد. این مقاله به بررسی تعادل فازی مایع- مایع در سیستم دو فازی آبی حاوی اسید آمینه پرولین پرداخته شده است. داده های آزمایشگاهی ضریب تفکیک جهت جداسازی اسید آمینه پرولین در سیستم آب- پلیمر- نمک با حضور پلی اتیلن گلایکول با وزن های مولکولی 1000 ، 2000، 3350، 6000، 8000 و نمک دی پتاسیم تارتارات، گزارش شده است. داده های تعادل فازی آزمایشگاهی، منحنی باینودال و خطوط رابط برای سیستم سه جزئی آب - پلیمر- نمک بدست آمده اند. تاثیر وزن مولکولی پلیمر و درصد وزنی پلیمر و نمک بر ضریب تفکیک اسید آمینه پرولین مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: پرولین، سیستم دو فازی آبی، تعادل فازی، ضریب تفکیک
  • سعیده حجت زاده، علیرضا شریعتی * صفحات 11-23
    استفاده از سیالات فوق بحرانی روشی نوین برای تولید نانوذرات است. هدف از پژوهش حاضر مدلسازی ترمودینامیکی و محاسبات حلالیت فرآیند گاز ضد حلال (Gas Anti-Solvent Process) می باشد. جهت محاسبه ی حلالیت در این فرآیند مدلی ترمودینامیکی برای محاسبه و پیش بینی حلالیت حل شونده ی جامد در فرآیند و بهینه سازی متغیرهای عملیاتی، با استفاده از معادله حالت CPA (Cubic Plus Association) مورد استفاده قرار گرفته است. ابتدا مقادیر بهینه ی پارامترهای معادله حالت CPA برای مواد خالص، با استفاده از برازش همزمان داده های تجربی فشار بخار و چگالی مایع اشباع به دست آمده است. در ادامه، مقادیر بهینه ی پارامتر برهم کنش دوجزیی بین ترکیبات دوجزیی سیستم های مورد مطالعه، با استفاده از داده های تجربی محاسبه شده و با بهره گیری از آن ها، مدلسازی رفتار فازی سیستم جامد-مایع-بخار برای مخلوط های دی اکسید کربن-تولوئن-نفتالین، دی اکسید کربن- 1-پروپانول-سالیسیلیک اسید، دی اکسید کربن- اتیل استات-سالیسیلیک اسید، دی اکسید کربن-اتانول-استامینوفن، دی اکسید کربن-استون-استامینوفن و دی اکسید کربن-استون-کلسترول در دما و گستره ی فشاری مشخص انجام شده است. سپس نتایج حاصل از مدلسازی با مقادیر تجربی و محاسبه شده بوسیله معادله حالت SRK مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: فرآیند گاز ضدحلال، سیال فوق بحرانی، مدلسازی، تعادل فازی، معادله حالت CPA
  • علیرضا حبیبی*، الهه کرمی رحیم آبادی صفحات 24-35
    در این تحقیق، سوفورولیپید تولید شده توسط مخمر کاندیدا کاتنولاتا برای استخراج آلودگی های نفتی موجود در یک نمونه خاک آلوده به مواد نفتی در میادین نفتی غرب کشور (نفت شهر)، استفاده شد. غلظت بحرانی مایسل برای این بیوسورفکتانت mg L-1 250 بود. با توجه به نقش عوامل فعال ساز سطحی در افزایش انحلال پذیری هیدروکربن ها در محیط آبی، استفاده از این بیوسورفکتانت در استخراج هیدروکربن ها از خاک موثر واقع شد. اثر عوامل شامل غلظت بیوسورفکتانت، دما و دور همزن بر بازده استخراج، در یک طراحی آزمایش به روش مرکب مرکزی و هریک با 5 سطح موردبررسی قرار گرفت. برازش و تحلیل داده ها با استفاده از روش سطح پاسخ انجام شد و نتایج نشان داد که به ترتیب دور همزن، دما و غلظت بیوسورفکتانت بیشترین تاثیر را بازده استخراج داشت. با بهینه یابی شرایط عملیاتی، بیشینه حذف مواد نفتی با بازده %2/95 در شرایط زیر حاصل شد: غلظت بیوسورفکتانت mg L-1 220، دمای ̊C 55 و دور همزن rpm 400.
    کلیدواژگان: مواد فعال ساز سطحی، مخمر کاندیدا کاتنولاتا، روش سطح پاسخ، بهینه سازی، هیدروکربنهای نفتی
  • حسین کامران حقیقی، مهدی ایران نژاد * صفحات 36-46
    در این تحقیق، به منظور جدایش ژرمانیم از محلول آبی حاوی اسیدتارتاریک، از استخراج مایع-مایع و غشای حلال آلی (SLM) استفاده شد. در این سیستم ها، از غشای پلی-تترافلورواتیلن (PTFE) به عنوان غشا و حلال آلی Alamine 336 به عنوان استخراج کننده استفاده شد. در سیستم استخراج مایع-مایع، تاثیر غلظت استخراج کننده، غلظت اسیدتارتاریک به عنوان کمپلکس ساز و غلظت اسید کلریدریک به عنوان استریپ کننده مطالعه شد. درصد استخراج ژرمانیم از مقادیر غلظت %v/v 10 برای Alamine 336 به 100% می رسد. با افزودن اسید تارتاریک به میزان mM 75/2 در حدود 6/98% از ژرمانیم استخراج می شود. همچنین، با افزایش غلظت اسید کلریدریک تاM 1، درصد استریپ ژرمانیم تا حدود 98% افزایش می یابد. طبق نتایج آزمایش های SLM، فاز حامل با غلظت 15% برای انتقال ژرمانیم از فاز خوراک به فاز استریپ کافی است. در مقایسه با استخراج مایع-مایع، با وجود انتقال تمامی ژرمانیم از خوراک به فاز استریپ، زمان این انتقال (20 ساعت) نسبت به سیستم مایع-مایع (15 دقیقه) بسیار زیاد است.
    کلیدواژگان: استخراج، انتقال، ژرمانیم، غشا، آمین
  • روح الله سلطانی گوهرریزی، امیر صرافی*، لعبت تقوی، عبدالرضا کرباسی، شهرام مرادی صفحات 47-55
    آلاینده های آلی موجود در پساب صنایع، یکی از مشکلات مهم زیست محیطی محسوب می شود. جذب آلاینده ها با استفاده از نانوذرات بنتونیت به دلیل اندازه ذرات کوچک و سطح ویژه زیاد، یک روش کارآمد محسوب می شود. در این مطالعه، بنتونیت تهیه شده از معدن بنتونیت خیرآباد با استفاده از روش ته نشینی خالص سازی شد. نانوکامپوزیت های مغناطیسی به روش هم رسوبی ساخته و خصوصیات نانوکامپوزیت ها با انجام تست های FTIR، XRD، VSM، BET و TEM بررسی شد. جذب آلاینده تری کلرو فنل به عنوان یکی از آلاینده های مشتق از فنل با سمیت بالا با غلظت اولیه 100 میلی گرم بر لیتر توسط بنتونیت خالص شده و نانوکامپوزیت مغناطیسی (مقدار 1گرم در لیتر) در زمان های مختلف، 5= pH و دمای 25-23 درجه سانتی گراد مورد مطالعه قرار گرفت. این مطالعه نشان داد نانوکامپوزیت سنتزی به دلیل دارا بودن نانوذرات اکسید آهن و سطح ویژه بالاتر(m2 g-1 108/73) در مدت زمان 60 دقیقه، بیشترین درصد جذب آلاینده (96/77%) را در مقایسه با بنتونیت خالص در مدت زمان 3 ساعت (جذب 68/25%) دارا می باشد.
    کلیدواژگان: بنتونیت، نانوکامپوزیت مغناطیسی، جذب، تری کلروفنل
  • اشرف السادات فاطمی، فیروزه دانافر *، هادی ابراهیم نژاد، روح الله مرادی صفحات 56-66
    درتحقیق حاضر روغن هسته خرما به روش خیساندن با حلال آلی پترولیوم اتر استخراج شد وتاثیر عوامل مرتبط با استخراج بر فعالیت آنتی اکسیدانی آن به صورت مطالعه هر فاکتور در هرزمان بررسی شد. بدین منظور پودر هسته در سه محدوده اندازه با میانگین قطر 50/497، 50/892 و 1705 تهیه و در شرایط متفاوت نسبت حلال به پودر، دما و زمان فرآیند روغن استخراج شد. فعالیت آنتی اکسیدانی روغن برمبنای IC50 با استفاده از تست DPPH تعیین گردید. بیشترین فعالیت آنتی اکسیدانی روغن بسته به شرایط برای دو محدوده اندازه ذرات50/497 و μm1705 بدست آمد. مطالعه آماری نتایج با استفاده از رگرسیون گام به گام نشان داد دو متغیر اندازه ذره و دما مهمترین عوامل تاثیرگذار برفعالیت آنتی اکسیدانی روغن بوده که حدود 86 درصد ازکل تغییرات فعالیت آنتی اکسیدانی را دربرمیگیرند. اثر متقابل همه پارامترها به جز دما و زمان همزدن درشیکرانکوباتور از نظر آماری با 99% اطمینان معنی دار تعیین شدند.
    کلیدواژگان: هسته خرما، روغن هسته خرما، آنتی اکسیدان، خیساندن با حلال آلی
  • سعیده شهرکی، محمد کارآموزیان*، اصغر عزیزی صفحات 67-76
    زغال سنگ یکی از مهم ترین منابع تامین انرژی است که در تولید کک مورد استفاده قرار می گیرد، اما حضور ناخالصی های گوگرد و خاکستر در زغال سنگ، کیفیت آنرا تحت تاثیر قرار می دهد و همچنین موجب آلودگی محیط زیست می شود. از این رو در این تحقیق، کاهش محتوای گوگرد پیریتی و خاکستر از زغال سنگ با استفاده از روش فروشویی مورد بررسی قرار گرفتند. بررسی ها نشان داد که از میان عوامل مختلف فروشویی، اسید نیتریک بیشترین تاثیر را در کاهش گوگرد دارد. تاثیر پارامترهای مهم نشان داد که درصد حذف گوگرد پیریتی با افزایش دما، غلظت اسید و زمان فروشویی، افزایش یافت و بیشترین درصد حذف (91 درصد) در زمان لیچینگ 75 دقیقه، غلظت اسید30% و دمای واکنش80 درجه سانتی گراد بدست آمد. همچنین سینتیک انحلال گوگرد پیریتی بر اساس مدل های هسته انقباضی مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد که مدل واکنش شیمیایی سطح با انرژی فعال سازی 32/32 کیلو ژول بر مول کنترل کننده ی نرخ لیچینگ است. علاوه بر این، از روش طراحی آزمایش ها برای تعیین شرایط مطلوب عوامل موثر بر نرخ کاهش محتوای خاکستر استفاده شد. نتایج نشان داد که بالاترین درصد حذف خاکستر (29 درصد) تحت شرایط بهینه غلظت اسید نیتریک 30%، دمای 80 درجه سانتی گراد و مدت زمان لیچینگ 40 دقیقه بدست می آید.
    کلیدواژگان: فروشویی، اسید نیتریک، زغالسنگ، گوگرد پیریتی، خاکستر
  • مهدی ایران نژاد *، اکبر مهدیلو، امید سلمانی نوری صفحات 77-91
    در این پژوهش از روش انحلال سطحی توسط سدیم هیدروکسید برای بهبود قابلیت فلوتاسیون ایلمنیت در حضور کانیهای الیوین پیروکسن و ترمولیت-کلینوکلر استفاده شد. نتایج میکروفلوتاسیون و آنالیز UV-visنشان داد که بازیابی و میزان جذب کلکتور بر روی ایلمنیت پس از انحلال سطحی در 3/6 pH= به ترتیب 9/9% و 3/10% افزایش و برای کانی الیوین پیروکسن به ترتیب 1/28 % و 25/27% کاهش و این مقادیر برای ترمولیت-کلینوکلر به ترتیب 6/2% و 52/13% کاهش یافت. همچنین نتایج فلوتاسیون نشان داد که میزان بازیابی، عیار و همچنین کارایی جدایش فلوتاسیون ایلمنیت از کانیهای مورد نظر بعد از انحلال سطحی بهبود قابل توجهی داشته است. این تغییرات می تواند مربوط به تغییر یونهای فروس به فریک در سطح ایلمنیت و حذف یونهای آهن، منیزیم و کلسیم از سطح کانیهای گانگ باشد. بعد از انحلال سطحی نقطه بار صفر هر سه کانی کاهش یافت اما مقدار پتانسیل زتا در حضور کلکتور در 3/6 pH=برای ایلمنیت افزایش و برای دو کانی دیگر کاهش یافت. این نتایج با نتایج به دست آمده از آنالیز FTIRمطابقت بسیار خوبی داشت. همچنین تغییرات ایجاد شده در خواص فیزیکوشیمیایی سطح این کانیها توسط انحلال سطحی منجر به جذب انتخابی یون های اولئات در سطح کانیها شد. بعد از انحلال سطحی قابلیت فلوتاسیون و حالت انتخابی ایلمنیت از کانی های گانگ در محدوده ی وسیعی از pHافزایش یافت. در نهایت، نتایج حاصل از فلوتاسیون ایلمنیت از دو کانی دیگر نشان داد که انحلال سطحی توسط سدیم هیدروکسید باعث بهبود پارامترهای متالورژیکی جدایش ایلمنیت از کانی های گانگ شد.
    کلیدواژگان: انحلال سطحی، فلوتاسیون، ایلمنیت، سدیم هیدروکسید، خواص فیزیکوشیمیایی
|
  • Hamid Bakhshi *, Fatemeh Abdavi Pages 1-10
    Aqueous two- phase system is a well-known technique for separation of bio-molecules such as proteins and enzymes. Proline as an Amino acid has a lot of applications in different industries. In this research, proline partition coefficient in aqueous two-phase system of polymer- salt has been investigated. The system consists of polyethylene glycol as a polymer with molecular weights of 1000, 2000, 3350, 6000, 8000 and a biodegradable salt that is suitable for the environment, D-potassium tartrate. Phase diagram (binodal curve) and tie lines were experimentally determined with different percentage of weight composition of polymer, salt and water from initial feed. Analysis of surface of two-phase area in binodal curve and tie line length were done. The best polymer and salt stock solution were suggested for phase diagram, and in that case increasing PEG molecular weight increases surface of two-phase area. Effect of PEG molecular weight, tie line length, polymer and salt concentration on proline partition coefficient has been investigated.
    Keywords: Proline, Aqueous Two- Phase System, Phase Equilibrium, Partition Coefficient
  • Saeideh Hojatzadeh, Alireza Shariati * Pages 11-23
    Supercritical fluids are recently used as a new method for producing nanoparticles. The purpose of this study is to thermodynamically model and solubility calculations of the gas anti-solvent process. For this purpose, a thermodynamic model based on the cubic-plus-association (CPA) equation of state (EoS) was applied to determine and predict the solubility of solid solutes in the process and to optimize the operational conditions. At the first, the optimum parameters of the CPA EoS were obtained for the pure compounds, using simultaneous regression of liquid density and vapor pressure data. Then, the binary interaction parameters were optimized using phase equilibrium experimental data. By applying these parameters, the modeling of the phase behavior of six solid-liquid-vapor (S-L-V) systems containing CO2 toluene naphthalene, CO2 1-propanol salicylic acid, CO2 ethyl acetate salicylic acid, CO2 ethanol acetaminophen, CO2 acetone acetaminophen and CO2 acetone cholesterol was performed at the specific temperature and pressure ranges. The modeling results of this work were also compared with the literature data and the calculated results of the SRK EoS.
    Keywords: Gas anti-solvent process, Supercritical fluid, Modeling, Phase behavior, CPA equation of state
  • Alireza Habibi *, Elaheh Karami Rahimabadi Pages 24-35
    In the present study, a sophorolipid biosurfactant produced by Candida catenulata was used to extract hydrocarbons from a polluted soil collected from Naft Shahr oil-field. The critical micelle concentration (CMC) was 250 mg L-1 for the biosurfactant. Biosurfactant was efficient in leaching of hydrocarbons from contaminated soil due to the role of the surfactant in increasing the solubility of hydrocarbon in aquatic media. The effects of concentration of biosurfactant, temperature, and agitation speed were investigated on extraction yield using central composite design at 5 levels for each parameter. Data analysis and mathematical modeling were then performed using surface response methodology (RSM). The results showed agitation speed as the most effective factor followed by temperature and concentration of the biosurfactant. By optimizing the operating conditions of the process, the maximum removal efficiency of petroleum with 95.2% was achieved under the following conditions: concentration of biosurfactant 220mg L-1, temperature 55 °C and agitation speed of 400 rpm.
    Keywords: Surface active agent compound, Candida catenulata yeast, Response surface methodology, Optimization, Petroleum hydrocarbons
  • Hossein Kamran Haghighi, Mehdi Irannajad * Pages 36-46
    In this research, in order to separate germanium from aqueous solution containing tartaric acid, liquid-liquid extraction (LLX) and supported liquid membrane (SLM) were employed and compared. In these systems, polytetrafluoroethylene (PTFE) as the membrane and Alamine 336 as the carrier/extractant were used. In the LLX system, the effect of concentrations of extractant, tartaric acid, and HCl as a stripping agent were studied. As a result, the germanium extraction efficiency increased up to 100% after reaching Alamine 336 concentration up to 10 %v/v. At the tartaric acid concentration of 2.750 mM, the highest germanium extraction (98.6%) was obtained. According to the SLM experiments, the carrier concentration of 15 %v/v was enough for the efficient transport of germanium from feed to strip phase. In comparison with LLX system, despite transportation of all germanium species in the SLM system, the time of this process (20 h) is higher than that of the LLX system.
    Keywords: Extraction, transport, germanium, membrane, amines
  • Rouhollah Soltani Goharrizi, Amir Sarrafi *, Lobat Taghavi, Abdolreza Karbasi, Shahram Moradi Dehaghi Pages 47-55
    Organic pollutants of wastewaters have always been one of the most important environmental challenges. Absorption of contaminants from aqueous solution by nano-bentonite is an efficient way due to smaller size and increased surface area of the particles. In this study, bentonite prepared from bentonite mines of Kheirabad was purified by sedimentation method. Magnetic nano composite was synthesized by co-precipitation method. The properties of nanocomposite was studied using FTIR, XRD, VSM, BET and TEM analyses. The adsorption process of TCP, a toxic carcinogen phenolic derivative (initial concentration of 100 mg/L) by pure bentonite and magnetic nano composites (1 gr/L) was evaluated at pH= 5, 23-25 0C and different times. The results indicated that the percentage of adsorption of TCP by magnetized bentonite nano composite due to increased surface area (108.73 m2 g-1) and magnetized nano particles in 60 minutes was attained %96.777, compared to pure bentonite which adsorbed %68.25 of TCP in 3 hours.
    Keywords: Bentonite, Magnetic nanocomposite, Adsorption, Tricholorophenol
  • Ashrafsadat Fatemi, Firoozeh Danafar *, Hadi Ebrahim Nezhad, Rooholla Moradi Pages 56-66
    This research investigates the effects of date-pit oil extraction conditions on the antioxidant activity of the extracted oil. The oil was extracted by maceration method using petroleum ether. The date seed powder was first sieved into three fractions with the average diameters of 497.50, 892.50, 1705 μm. The oil of each fraction was extracted under certain conditions of solvent/powder ratio, temperature and agitation time. The antioxidant activity of the extracted oil was determined based on the IC50 through DPPH test. The effect of each condition in each time was assessed on the oil antioxidant activity. The highest antioxidant activity was obtained for both particles with mean diameter of 497.50 and 1705 μm depending on the applied conditions (solvent volume, temperature and the agitation time). The statistical analysis of the results using the step-by-step regression indicated the particle size and temperature are the most important factors as 86% of the antioxidant activity relates to these two parameters. In addition, the interaction effect of all parameters except temperature and agitation time was significant at the 99% level.
    Keywords: Date seed, Oil, Antioxidants, Maceration, organic solvent
  • Saeedeh Shahraki, Asghar Azizi, Mohammad Karamoozian * Pages 67-76
    Coal is one of the most important sources of energy which is used in the production of coke, but presence of impurities including sulfur and ash in coal affect its properties and lead to environmental pollution. Hence, in this study, the reduction of the pyritic sulfur and ash content from coal using leaching method were investigated. The investigations indicated that among different leaching reagents, nitric acid had the highest effect in the reduction of sulfur. The influence of important factors showed that the removal value of pyritic sulfur increased with increasing the temperature, acid concentration and leaching time and the most removal percentage (91%) was obtained at leaching time of 75 min, acid concentration of 30% and temperature of 80 °C. The pyritic sulfur dissolution kinetics was also examined according to shrinking core models and the results revealed that the dissolution rate was controlled by surface chemical reaction model with the activation energy of 32.319 kJ/mol. In addition, the design of experiments method was used to determine the desirable conditions of factors affecting the reduction rate of ash content. The findings indicated that the highest removal percentage of ash was achieved under optimal conditions: nitric acid concentration of 30%, temperature of 80 °C and leaching time of 40 min.
    Keywords: leaching, nitric acid, coal, pyritic sulfur, ash
  • Omid Salmani Nuri, Akbar Mehdilo, Mehdi Iranajad * Pages 77-91
    In this study, a surface dissolution method by sodium hydroxide was used to improve the floatability of ilmenite in the presence of olivine-pyroxene and tremolite-clinochlore. The results of microflotation and UV-Vis indicated that the flotation recovery and collector adsorption of ilmenite are increased about 9.9% and 10.3% after surface dissolution at pH=6.3, respectively, while these parameters are decreased about 28.1% and 27.25% for olivine-pyroxene and 2.6% and 13.52% for tremolite-clinochlore, respectively. Also, the results of flotation showed that the recovery, grade and separation efficiency of ilmenite flotation from the aforementioned gangue minerals are improved after surface dissolution.It can be due to conversion of ferrous ions to ferric ones on the ilmenite surface and removing the iron, calcium and magnesium ions from the surface of gangue minerals. The IEP of all minerals are decreased after surface dissolution, but the Pzc value for ilmenite was increased in the presence of collector and pH=6.3 while it was decreased for two gangue minerals. These results are in good agreements with FTIR results. Also, changing in physicochemical properties of these mineral surfaces via surface dissolution was resulted in a selective adsorbtion of oleate ions on the surface of those minerals. After surface dissolution, floatability and selectivity of ilmenite from gangue minerals are increased in a wide range of pH.Finally, the results of ilmenite flotation from gangue minerals showed that the surface dissolution can improve the metallurgical parameters of ilmenite separation.
    Keywords: surface dissolution, flotation, ilmenite, sodium hydroxide, physicochemical properties