فهرست مطالب

  • سال سی و هفتم شماره 1 (پیاپی 87، بهار 1397)
  • تاریخ انتشار: 1397/08/15
  • تعداد عناوین: 23
|
  • مریم معینیان، فاطمه شاهنگی شیرازی، کامران اخباری صفحات 1-10

    چارچوب های فلز آلی به دلیل داشتن ویژگی های منحصر به فرد، کاربردهای زیادی دارند. چارچوب های فلز آلی هنگامی که مورد استفاده قرار می گیرند باید به چارچوب های فلز آلی فعال شده، یعنی ساختاری با حفره های خالی تبدیل شوند. نانو ذره های ZnOرا می توان از کلسینه کردن چارچوب های فلز آلی غیر فعال و فعال شده تهیه کرد. در این مقاله، مروری بر نتیجه های به دست آمده از پژوهش های اخیر خود در زمینه تهیه نانو ساختارهای ZnOاز چارچوب های فلز-آلی خواهیم داشت. نتیجه های به دست آمده نشان می دهند که چارچوب های فلز آلی غیر فعال می توانند پیش ماده های بسیار مناسبی برای تهیه نانو ذره های کروی ZnO باشند اما در شکل فعال آن ها، تمایل به سمت ایجاد ساختارهای تجمع یافته و آگلومره شده است. می توان گفت که اگر تعداد و اجزای آلی به کار رفته در ساختار یک چارچوب فلز آلی بیش تر باشد، نانو ذره های ZnOبه دست آمده از آن اندازه کوچک تر و ریخت شناسی یکنواخت تری خواهند داشت.

    کلیدواژگان: چارچوب فلز-آلی، نانو متخلخل، نانو ذره، روی (II) اکسید
  • لادن رشیدی، ابراهیم واشقانی فراهانی صفحات 11-40

    ر سال های اخیر پژوهش بر روی مواد مزومتخلخل و روش های گوناگون آماده سازی و ساخت آن ها گسترش یافته است. این مواد رشد سریع و موفقیت آمیزی در کاربردهای گوناگون فرایندهای گوناگون داشته ‏اند. در میان مواد مزومتخلخل، مواد مزومتخلخل سیلیکای منظم توجه پژوهشگران زیست فناوریی را به خود جلب نموده است. در حقیقت این مواد پرکاربردترین مزومتخلخل ها در صنایع و فرایندهای گوناگون هستند. این مواد به عنوان جاذب برای جداسازی مولکول های فعال زیستی در موادغذایی، به عنوان نگه دارنده جامد برای تثبیت آنزیم، به عنوان حامل در سامانه دارویی و به عنوان کاتالیست در صنایع نفت و…، به کار می روند. سامانه ‏های رهایش کنترل شده بر پایه نانوذره های مزومتخلخل سیلیکا، قادر به حمل انواع گوناگون مولکول ‏های میزبان هستند. به طور معمول، بارگذاری دارو در حدود 100 میلی گرم بر گرم از MSN است. از نانوذره های مزومتخلخل سیلیکایی برای حمل دارو در مکان خاص و رهایش کنترل شده داروها، ژن‏ ها و عامل های دیگر درمانی همانند آنتی اکسیدان ها می ‏توان استفاده کرد. در این مقاله مروری سعی بر آن است تا ساخت نانوذره های مزومتخلخل سیلیکا، از مواد و روش ‏های کنترل ویژگی های ساختاری و عامل دارسازی شیمیایی آن ها برای کاربردهای زیست دارویی و زیست فناوری، و همچنین برتری های کاربرد نانوذره های مزومتخلخل سیلیکا، زیست سازگاری و ساز و کار دریافت آن ها توسط سلول میزبان در شرایط آزمایشگاهی شرح داده شود.

    کلیدواژگان: نانوذره های مزومتخلخل سیلیکا، زیست سازگار، عامل دار سازی، حمل دارو
  • سمیرا مقدم، محمد مهدی ظرافت، صمد صباغی صفحات 41-50

    فنول از جمله آلاینده های خطرناک با تجزیه پذیری دشوار است که حذف کامل آن با روش های معمول امکان پذیر نمی باشد. در این پژوهش، نانوفتوکاتالیست تیتانیای آلایش یافته با کربن با روش سل ژل تولید شد. آنالیزهای گوناگونی از جمله XRD، FT-IR، EDX وFE-SEM بر روی نانوذره های مورد نظر انجام شدکه بر اساس نتیجه های به دست آمده، ورود اتم کربن به ساختار تیتانیا پاسخ دهی فتوکاتالیستی آن در ناحیه نور مرئی را در پی دارد. کاتالیست تولیدشده به منظور تجزیه فتوکاتالیستی فنول در یک راکتور بستر سیال با تابش فرابنفش و نور مرئی مورد مطالعه قرار گرفت. تاثیر پارامترهای مهمی مانند غلظت فنول، pH، زمان،نسبت مولی کربن به تیتانیوم و مقدار کاتالیست بررسی شد. میزان تجزیه فنول با استفاده از این نانوذره ها با تابش فرابنفش برای مدت زمان min180، برابر با %84 و در نور مرئی به مدت min420، برابر با 70% به دست آمد.

    کلیدواژگان: نانوفتوکاتالیست، فنول، سل- ژل، تابش فرابنفش، نور مرئی
  • سید کریم حسنی نژاد درزی، روزبه رضوانی، سیده معصومه پورعلی صفحات 51-61

    با توجه به اهمیت سامانه های پیل سوختی، در این پژوهش تلاش شد تا با توسعه ی یک سامانه الکترودی مناسب و کارا، در این زمینه گامی برداشته شود. از سویی دیگر اهمیت ترکیب های نانو ساختار در زمینه ی الکتروشیمی ما را به سمت استفاده از زئولیت های نانو متخلخل سیلیکاتی (MCM-41) به همراه نانوذره های نقره در ساخت الکترود رهنمون کرد. شناسایی نانوزئولیت با استفاده از فناوری های پراش پرتوی ایکس ((XRD، طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FT-IR) و فناوری میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) انجام شد. سپس، با نانوزئولیت سنتزی دارای نانوذره های نقره الکترود اصلاح شده ی خمیر کربنی تهیه شد و از آن برای اکسایش الکتروکاتالیستی فرمالدهید استفاده شد. مطالعه های مکانیسم و سینتیک واکنش با استفاده از فناوری های ولتامتری چرخه ای و کرونوآمپرومتری انجام شد. نتیجه ها نشان دادند که الکترودهای اصلاح شده با MCM-41 و نانوذره های نقره چگالی های جریان خیلی بیش تر و پتانسیل اضافی کم تری نسبت به الکترود خمیرکربن برهنه را برای استفاده در پیل سوختی ایجاد کردند.

    کلیدواژگان: نانو زئولیت MCM-41، Ag-MCM-41، CPE، فرمالدهید، پیل سوختی
  • مریم پازکی، رضا قاسم زاده، رسول یاراحمدی صفحات 63-72

    در سال های اخیر و با پیشرفت فناوری در زمینه شناسایی آلاینده ها با غلظت ناچیز، آنتی بیوتیک اریترومایسین با غلظت هایی در مقیاس ng/L تا μg/L در ماتریس های زیست محیطی آبی شناسایی شده است. حضور اریترومایسین در چنین غلظت های ناچیزی منشاء بروز مخاطرات بسیاری برای محیط زیست می باشد که از جمله مهم ترین آن ها می توان به توسعه و گسترش مقاومت آنتی بیوتیکی اشاره کرد. در این پژوهش با رویکرد رفع محدودیت های استفاده از کاتالیست نوری نیمه رسانای 2TiO، برای نخستین بار نانوذره های تیتانیوم دی اکسید نقره دوپ (2Ag/TiO) از نانوذره های تجاری تیتانیوم دی کسید دگوسا (2P25-TiO) با هدف افزایش راندمان فتوکاتالیست نسبت به نمونه تجاری در تخریب آلاینده آنتی بیوتیکی اریترومایسین از روش رسوب نوری سنتز شد. نانوذره های سنتز شده با استفاده از آنالیزهای XRD، FE-SEMو DRS پس از شناسایی مورد پژوهش قرار گرفته است. سپس عملکرد فتوکاتالیست سنتز شده با هدف بررسی تاثیر دوپ کردن نقره در ساختار تیتانیا و با رویکرد بهینه سازی پارامترهای عملیاتی، تحت تابش های فرابنفش مورد ارزیابی قرار گرفت. میزان تخریب اریترومایسین در شرایط عملیاتی بهینه، تحت پرتوهای فرابنفش برای نمونه 2Ag/TiO، 8/76 % و برای نمونه تجاری برابر با 6/40 % به دست آمد که این امر افزایش راندمان عملکرد نانوذره های سنتز شده را به نسبت نمونه تجاری به خوبی نشان می دهد. افزون بر این، اثر افزودن اکسیدکننده قوی 2O2H نیز به محیط واکنش مورد بررسی قرار گرفت که بر طبق نتیجه های به دست آمده، در غلظت بهینه 2O2H، فتوکاتالیست سنتز شده میزان تخریبی3/89 %را برای اریترومایسین نتیجه داد. بنابراین، با توجه به راندمان مناسب تخریب اریترومایسین ناشی از نانوذره های سنتز شده در این پژوهش از یک سو و ناچیز بودن فعالیت آنتی بیوتیکی فراورده های به دست آمده از تخریب اکسیداتیو اریترومایسین از سوی دیگر، استفاده از نانوذره های 2Ag/TiO در تصفیه پساب دارای آلاینده ی آنتی بیوتیکی اریترومایسین، به عنوان یک رویکرد نوین مطرح می باشد.

    کلیدواژگان: تخریب فوتوکاتالیستی، آلاینده آنتی بیوتیکی، اریترومایسین، فتوکاتالیست، پرتو اشعه فرابنفش
  • بهزاد خلیلی، مهدی ریماز، عظیم ضیایی صفحات 73-90

    سنتز تک ظرفی کومارین های استخلاف دار شده در موقعیت شماره 3 با استفاده از کاتالیست گل قرمز (Red Mud) به عنوان فراورده ی جانبی فرایند تولید آلومینا با استفاده از واکنش تراکم ناووناگل مشتقات 2-هیدروکسی بنزآلدئیدها و مشتق های مالونات ها مورد بررسی و پژوهش قرار گرفته است. واکنش یاد شده در شرایط متفاوت و متنوع بررسی شد و بهترین نتیجه با به کارگیری موج های ریز موج به دست آمد. گل قرمز در این واکنش فعالیت کاتالیستی چشمگیری را از خود نشان داد. کاتالیست یاد شده قابلیت استفاده برای حداقل چهار مرتبه را بدون کاهش چشمگیری در راندمان واکنش پس از فعال سازی دارا می باشد. سرانجام برخی از داده های ترمودینامیکی مانند آنتالپی و انرژی آزاد گیبس تشکیل کومارین هایسنتز شده با استفاده از فناوری های شیمی کوانتومی مورد محاسبه قرار گرفته و همچنین نقشه پتانسیل الکترواستاتیک برخی از نمونه کومارین های سنتز شده با استفاده از نرم افزارهای شیمی محاسباتی ترسیم شده است که برای درک و تجزیه و تحلیل مرکزهای فعال برای واکنش در کومارین ها بسیار مفید می تواند باشد.

    کلیدواژگان: کومارین ها، گل قرمز، تابش ریز موج، استر مالونات، تراکم ناووناگل، شیمی محاسباتی، نقشه پتانسیل الکترواستاتیک
  • شاکر خردمندی نیا، ناهید خندان، محمد حسن ایکانی صفحات 91-103

    مشکل اصلی در تجاری سازی پیل های سوختی غشای تبادل پروتون (PEM) ، حساسیت و غیر فعال شدن کاتالیست آندی در برابر آلودگی های سوخت هیدروژن به ویژه کربن مونوکسید (CO) می باشد. درنتیجه طراحی و ساخت آندهای مقاوم به آلودگی کربن مونوکسید، از اهمیت بالایی برخوردار است. طی سال های اخیر استفاده از لایه کاتالیست آندی چند لایه بررسی شده است به طوری که آلودگی کربن مونوکسید موجود در سوخت در لایه بیرونی حذف شده و هیدروژن خالص در لایه درونی با پلاتین واکنش دهد. در پژوهش های پیشین از فلز روتنیم به عنوان لایه حذف کننده CO استفاده شده است. در این پژوهش، کاتالیست دو فلزی، از دو فلز غیر نجیب قلع و کبالت بر روی پایه کربن، با نسبت های وزنی گوناگون به منظور استفاده در لایه بیرونی آند، سنتز شد و نتیجه های آنالیزهای XRDو SEM بارگذاری نانوذره های فلزی روی کربن را تایید کرد. قابلیت این کاتالیست ها برایاکسایش کربن مونوکسید به روش نیم سل سوختی بررسی شد و آزمایش ها ثابت کرد فعالیت ترکیب اکسیدی این فلزها بسیار بیش تر از حالت فلز خالص است. پس از اکسید کردن نانوذره ها در ولتاژ 9/0 ولت، کاتالیست های ساخته شده، قابلیت بالایی برای اکسایش کربن مونوکسید و هیدروژن در شرایط عملیاتی پیل سوختیPEM نشان داده و کربن مونوکسید را در پتانسیل های پایین تری نسبت به کاتالیست تجاری Pt/C اکسید کردند. همچنین داده های به دست آمده نشان داد که کاتالیست دارای قلع 50% و کبالت 50% روی پایه کربن، کارایی بهتری برای اکسایش کربن مونوکسید و هیدروژن در شرایط کاری پیل داشته و کاندیدای مناسبی برای استفاده در لایه بیرونی کاتالیست آندی چند لایه می باشد.

    کلیدواژگان: پیل سوختی PEM، لایه کاتالیست آند، اکسایش مونوکسیدکربن، ولتامتری چرخشی
  • مهرداد مشکور، مصطفی رحیم نژاد، مهدی مشکور صفحات 105-112

    پیل سوختی میکروبی یکی از منابع تجدیدپذیر انرژی می باشد که در آن میکروارگانیسم ها نقش زیست کاتالیستی در واکنش های اکسایش و کاهش یک سوبسترا مانند گلوکز را برعهده دارند. از اجزای اصلی در پیل سوختی میکروبی الکترودها هستند. در این پژوهش یک الکترود آند نانوکامپوزیت زیستی متخلخل با بستر سلولز باکتریایی و فاز پراکندهپلی آنیلین به صورت هیدروژل ساخته شد. برای سنتز این الکترود از روش پلیمریزاسیون اکسایشی شیمیایی درجا در 4 غلظت گوناگون از مونومر آنیلین بر روی سلولز باکتریایی استفاده شد. درستی سنتر با آنالیز FT-IR و عکس برداری FE-SEM بررسی شد. عملکرد آند یاد شده در پیل سوختی میکروبی در حضور مخلوطی از میکروارگانیسم ها مورد بررسی قرار گرفت. مقاومت الکترودهای ساخته شده و توان و جریان تولیدی پیل در حضور این الکترود ها اندازه گیری شد. در بیش ترین غلظت به کاررفته از مونومر آنیلین در فرایند ساخت الکترود دانسیته توان 3mW/m 375 و دانسیته جریان 2mA/m603 به دست آمد.

    کلیدواژگان: پیل سوختی میکروبی، الکترود، نانوکامپوزیت زیستی، سلولز باکتریایی، پلی آنیلین، هیدروژل
  • رباب محمدی، بخشعلی معصومی، وحیده صادقی صفحات 113-124

    در این پژوهش، نانومواد 2Ag-TiO و Ag-TiO2/GO تهیه و با روش های گوناگون مانند XRD، SEM، EDX، Raman و آنالیز BET شناسایی شدند. خاصیت جذب سطحی نمونه های تهیه شده در حذف متیل اورانژ به عنوان آلایندهآلی از محلول های آبی مورد بررسی قرار گرفت. نانوکامپوزیت Ag-TiO2/GO ، فعالیت بیش تری نسبت به 2Ag-TiO از خود نشان داد. به منظور درک ماهیت جذب، مدل های همدمایی جذب مورد مطالعه قرار گرفتند. از بین مدل های هم دمایی جذب، برای جاذب های 2Ag-TiO و Ag-TiO2/GO، به ترتیب، مدل فروندلیچ با ضریب همبستگی 989/0 و مدل لانگمویر با ضریب همبستگی 993/0 بهترین تطابق را با داده های به دست آمده نشان داد. طبق مدل لانگمویر، بیش ترین ظرفیت جذب متیل اورانژ با استفاده از جاذب /Ag-TiO2/GO، mg/g 44/69 به دست آمد که به تقریب سه برابر ظرفیت جذب 2 Ag-TiO می باشد. همچنین بررسی سینتیک واکنش نشان داد که فرایند جذب سطحی متیل اورانژ با استفاده از جاذب /GO2Ag-TiO از مدل سینتیکی شبه درجه دوم پیروی می کند. طبق مطالعه های ترمودینامیکی، مقدار منفی ΔG0 و ΔH0به ترتیب نشان دهنده خودبه خودی بودن و گرمازا بودن جذب متیل اورانژ بر روی نانوکامپوزیت Ag-TiO2/GO می باشد.

    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت Ag-TiO2، Go، آلاینده آلی، مدل های همدمایی، مطالعات ترمودینامیکی
  • محسن پادروند، محمدرضا الهی فرد صفحات 125-131

    ساختارهای هسته (مغناطیسی) لایه (زئولیتی) 4O2O/NiFe2. xH6Al)O2Na (Si اصلاح شده با گونه 3-گلیسیدوکسی پروپیل تری متوکسی سیلان (GPTMS) به روش هیدروترمال سنتز شدند. نمونه ها با روش های XRD، BET، TGA، و SEM شناسایی و تعیین ساختار شدند. نتیجه های آنالیز XRD به خوبی رشد لایه بلوری آلومینوسیلیکاتی را بر روی هسته های مغناطیسی تایید نمود. همچنین تصویرهای SEM نشان دادند که فراورده های کروی شکل بوده و توزیع اندازه ذره های یکنواخت می باشد. فعالیت جذبی نمونه های سنتز شده در راستای حذف یون های فلزهای سنگین +2Pb و +2Cd مورد بررسی قرار گرفت و نتیجه ها نشان داد نمونه ها توانایی بالایی در حذف یون های یاد شده از آب های آلوده را دارا می باشند. همچنین فراورده ی نهایی به طور گزینشی +2Cd را بهتر از یون های سرب حذف کرد. همچنین، مکانیسم جذب، نقش گونه آلی اصلاح کننده و تاثیر اسیدیته محیط بر روی میزان جذب در حضور ساختارهای سنتز شده مورد مطالعه و نتیجه های به دست آمده با در نظر گرفتن گونه های موجود بر روی سطح بحث شد.

    کلیدواژگان: هسته لایه، هیدروترمال، یون های فلزهای سنگین، جذب، GPTMS
  • غلامرضا باکری، شبنم لطفی صفحات 133-143

    آب پنیر یک آلاینده قوی است که پس از تهیه پنیر و یا حذف کازئین و چربی شیر باقی می ماند و در حدود 50% مواد ارزشمند شیر را دارا است. فرایندهای غشایی برای تصفیه و تغلیظ پروتئین های آب پنیر در صنایع لبنی از توجه ویژه ای برخوردارند. استفاده از این فرایندها سبب می شود افزون بر بازیابی محتوای ارزشمند آب پنیر، از آلودگی محیط زیست و خطرهای احتمالی آن برای گیاهان و جانوران در صورت دفع شدن به محیط زیست، جلوگیری شود. در این پژوهش سه غشا الیاف توخالی نانوساختار پلی اتر سولفون با اندازه حفره ها و ویژگی های گوناگون به منظور بررسی مقاومت ذاتی غشاها و تاثیر پارامترهای دما و فشار بر مقاومت گرفتگی غشا، تاثیر پارامتر دما بر روی شار جریان عبوری، پس زنی پروتئین و عبوردهی لاکتوز مورد بررسی قرار گرفتند. نتیجه ها نشان داد با افزایش دما شار افزایش می یابد. مقاومت ذاتی غشا و مقاومت گرفتگی با کاهش اندازه حفره ها افزایش می یابند. مقاومت گرفتگی با افزایش فشار افزایش یافته ولی مقاومت ذاتی تغییر محسوسی نمی کند

    کلیدواژگان: آب پنیر، غشای الیاف توخالی نانوساختار پلی اترسولفون، فرایند فراتصفیه، مقاومت ذاتی غشا، مقاومت گرفتگی، پروتئین
  • نادیا اسفندیاری، سجاد همایون صفحات 145-157

    وجود برتری های فراوان سامانه های غشایی باعث گسترش استفاده از آن ها شده است. از غشا برای جداسازی گاز نیز استفاده می شود. در این پژوهش، بهبود ویژگی های جداسازی گاز در غشای آلیاژی پلی آکریلونیتریل (PAN) و پلی سولفون (PSF) با افزودن نانو ذره های آلومینیوم اکسید مورد مطالعه قرار گرفته است. با افزودن پلی سولفون به غشای پلی آکریلونیتریل، بهترین ترکیب درصد غشای آلیاژی به دست آمد و سپس روش سل ژل برای ساخت غشاهای نانو کامپوزیت مورد بررسی قرار گرفت. همه غشاها با استفاده از روش تبخیر حلال آماده شدند. نسبت پلیمرها در غشاهای ماتریس مخلوط به میزان 100%PAN،100%PSF ، (95%PAN -5%PSF) ، (90%PAN -10%PSF) ، (85%PAN -15%PSF) در نظر گرفته شد. نانو ذره های آلومینیوم اکسید با درصدهای وزنی 5/2، 10،5، 15, 20 بر روی غشا قرار گرفت. برای بررسی غشا از آنالیزهای SEM و FT-IR استفاده شد. با افزودن نانوذره های آلومینیوم اکسید به غشا به میزان 10 درصد وزنی و اندازه گیری مقدار تراوش پذیری، دیده شد که میزان تراوش پذیری این غشا برای گازهای کربن دی اکسید ، اکسیژن، نیتروژن و متان به میزان به ترتیب % 146، % 159، % 166% و %54 نسبت به غشاهای بدون نانو ذره های آلومینیوم اکسید افزایش داشت. آزمایش ها نشان داد که مقدار بهینه افزودن آلومینیوم اکسید برای بهبود ویژگی های غشا مقدار 10 درصد وزنی است.

    کلیدواژگان: غشا، جداسازی، پلیمر، پلی سولفون، پلی آکریلونیتریل، آلومینیوم اکسید
  • صفا علی عسگری، احسان عطری صفحات 159-166

    رکیب های نیتروژن سه ظرفیتی با وجود زوج الکترون آزاد روی نیتروژن دارای شکل به تقریب چهاروجهی هستند، به طوری که زوج الکترون یکی از موقعیت های چهاروجهی را اشغال می کند. همین امر سبب وارونگی این مولکول های چهاروجهی می شود. در این پژوهش، با استفاده از نرم افزار گوسین، فرایند وارونگی در مولکول N-فنیل آزیریدین و مشتق های به دست آمده از جایگزینی اتم هیدروژن با هشت گروه استخلافی گوناگون (F، Cl،Br ،CN ، 2NH، 2NO،OH و Me) در دو موقعیت پارا و متای حلقه فنیل مورد بررسی قرار گرفته است. ساختار هندسی بهینه حالت های اولیه و گذار از محاسبه های آغازین (ab initio) در سطح MP2 با استفاده از مجموعه پایه G*31-6 و در دو فازگازی و حلال دی کلرومتان به دست آمد و سپس اثرهای استخلاف های گوناگون بر روی پارامترهای سینتیکی مورد مطالعه قرار گرفت و به کمک معادله هامت، نمودارهای هامت رسم شد. با توجه به ثابت های سرعت به دست آمده و نمودارهای هامت می توان به این نتیجه رسید که گروه های استخلافی الکترون گیرنده سرعت وارونگی را به علت ربایش زوج الکترون ناپیوندی نیتروژن به سوی خود و در نتیجه به وجود آمدن یک جریان رزونانسی پایدار کننده، افزایش می دهند و بر عکس، استخلاف های الکترون دهنده سرعت وارونگی را کم می کنند. حالت گذار وارونگی مولکول N-فنیل آزیریدین با استخلاف 2NO در موقعیت پارا کم ترین انرژی فعال سازی را دارد.

    کلیدواژگان: وارونگی نیتروژن، N-فنیل آزیریدین ها، محاسبه های آغازین، اثرهای استخلاف
  • محمد علی باقری نیا، زینب اسدی صفحات 167-176

    در این پژوهش سامانه ی الکترولیتی سه جزئی "پتاسیم کلرید + آب + سرین" از دیدگاه ترمودینامیکی و براساس مدل برهمکنش یونی پیتزر مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور اندازه گیری های ضریب های فعالیت میانگین به روش پتانسیومتری با استفاده از سلول گالوانی بدون اتصال مایع انجام گرفت. سلول گالوانی مورد استفاده از نوع –wt)%|K+-ISE100O (2Ag-AgCl|KCl(mA), Serine (wt%), H بوده و الکترودهای یون گزین مورد استفاده الکترود یون گزین پتاسیم بر پایه غشای PVC و الکترود Ag/AgCl. بودند که هر دو در آزمایشگاه ساخته شدند. اندازه گیری ها در دمای K 298 و در محدوده ی قدرت یونی mol/kg 0017/0 تا 5/2 مولال در محلول هایی دارای 0/0،0/2، 0/4، 0/8 و 0/10 درصد جرمی از سرین در مخلوط حلال آب سرین انجام شد. بررسی های ترمودینامیکی به کمک پردازش داده های تجربی پتانسیومتری با مدل برهم کنش یونی پیتزر صورت گرفت. در این کار نخست با تعیین پتانسیومتری ضریب های فعالیت میانگین الکترولیت پتاسیم کلرید در آب و مقایسه ی آن با ضریب های فعالیت میانگین محاسبه شده توسط مدل برهم کنش یونی پیتزر، کارایی روش و زوج الکترود ساخته شده مورد ارزیابی قرار گرفتند. سپس با انطباق ضریب های فعالیت میانگین به دست آمده با مدل، ضریب های تنظیم پذیر پیتزر (β(0), β (1), C (Ø) ) تعیین شدند. در پایان با استفاده از ضریب های تنظیم پذیر به دست آمده، ویژگی های ترمودینامیکی محلول مانند ضریب اسمزی حلال (Æ) و انرژی گیبس افزونی (GE) بر اساس مدل برهمکنش یونی پیتزر محاسبه شدند. نتیجه ها نشان می دهند که مدل برهم کنش یونی پیتزر برای توصیف سامانه ی الکترولیتی مورد مطالعه موفق می باشد.

    کلیدواژگان: ضریب های فعالیت میانگین، روش پتانسیومتری، مدل برهم کنش یونی پیتزر، ویژگی های ترمودینامیکی
  • مرتضی حسینی صفحات 177-184

    این مطالعه آزمایشگاهی در زمینه تاثیر اندازه قطره ها در رفتار انعقاد قطره های آب در روغن آفتابگردان تحت میدان الکتریکی غیر یکنواخت DEP (دی-الکتروفرز) با دو جریان اره ای (Ramp) و مربعی (square) در دو سامانه انعقاد قطره قطره و انعقاد قطره سطح می باشد. در این آزمایش از یک استوانه از جنس پلکسی (Perspex) با یک ژاکت مسی تشکیل شده بود استفاده شده است. به الکترود درون استوانه که از جنس قلع بوده است یک ولتاژ بالا اعمال می شد و الکترود دوم که ژاکت مسی بوده است به زمین وصل شده بود با پرتاب قطره های آب، قطره ها درهنگام عبور از فاز روغن و برقراری جریان الکتریکی چگونگی انعقاد و رفتار قطره های به وجود آمده توسط دوربین پرسرعت عکس و فیلم گرفته می شد دیده شد که به طور کلی برای هردو سامانه دو نوع انعقاد رخ می دهد: الف)- انعقاد کامل ب)- انعقاد ناقص. همه آزمایش ها در بسامد 60 هرتز و ولتاژ 2000 ولت صورت گرف. قطر قطره ها هم بین 200 و 650 میکرومتر با استفاده از تصویرهای به دست آمده از PhotronFastcam Viewer) PFV) و به وسیله نرم افزار image-pro اندازه گیری شدند.

    کلیدواژگان: میدان الکتریکی، تعلیق، انعقاد قطره قطره، انعقاد قطره سطح، اندازه قطره
  • مجید طهمورسی، فریبا جعفری صفحات 185-195

    در این پژوهش نخست یک نمونه بنتونیت از معدن تنگ قوچان انتخاب و مونتموریلونیت موجود در آن از ناخالصی ها جدا شد. از نمونه خالص شده در تهیه رس پیلارد شده با آلومینیوم استفاده شد و سپس اثر تغییر pH در مرحله جایگزینی بین لایه ای بر ویژگی های رس پیلارد شده بررسی شد. pH مرحله اینترکلاته نخست 1/4 اندازه گیری شد و نسبت Al/Clay برابر با 4 میلی مول بر گرم رس در نظر گرفته شد. با افزایش چند قطره هیدروکلریک اسید رقیق pH مرحله جایگزینی بین لایه ای تغییر داده شد. نمونه های رس اینترکلاته شده با آلومینیوم، در دمای 400 درجه سلسیوس گرما داده شدند و سپس توسط الگوی پراش پرتو ایکس و هم دماهای جذب/ واجذب نیتروژن فاصله بین لایه ای و سطح ویژه آن ها مشخص شد. نتیجه های به دست آمده بیانگر آن بود که در مقدارهای pH بین 1/4-7/3 رس های پیلارد شده دارای فاصله مبنایی و سطح ویژه قابل قبولی بودند. بیش ترین فاصله مبنایی و سطح ویژه BET)) به ترتیب برابر با 04/18 آنگستروم و 160 مترمربع بر گرم به دست آمد که متعلق به رس پیلارد شده با pH مرحله جایگزینی بین لایه ای 8/3 بود.

    کلیدواژگان: بنتونیت، مونت موریلونیت، رس پیلارد شده با آلومینیوم، pH، جایگزینی بین لایه ای
  • فاطمه کاظمی، عطااله بهرامی، جعفر عبداللهی شریف صفحات 197-206

    ه منظور تعیین سینتیک فلوتاسیون و تاثیر اندازه ذره ها بر روی آن، آزمایش های فلوتاسیون بر روی نمونه ای از گیلسونیت های استان کرمانشاه انجام شد. بدین منظور آزمایش های فلوتاسیون رافر و کلینر با کلکتور نفت کف ساز MIBC ، کلکتور گازوئیل کف ساز روغن کاج و یک آزمایش نیز بدون استفاده از کلکتور و کف ساز انجام گرفت. در هر آزمایش کنسانتره های به دست آمده توزین و از آن ها آنالیز درصد خاکستر گرفته شد، همچنین همه کنسانتره های بازه های زمانی گوناگون دانه بندی شدند. سپس نمودارهای بازیابی زمان مربوط به هر آزمایش رسم شد و با استفاده از مدل های گوناگون سینتیک مرتبه اول برازش داده شدند. نتیجه ها نشان دهنده تطابق بالای نتیجه های همه آزمایش ها با مدل کلاسیک مرتبه اول است. مقدارهای ثابت سینتیک محاسبه شده با این مدل برای آزمایش های رافر، با کلکتور نفت کف ساز MIBC، 0303/0 ، کلکتور گازوئیل کف ساز روغن کاج 0301/0 و بدون کلکتور و کف ساز 0161/0 است. برای آزمایش های کلینر نیز مقدار k به ترتیب کلکتور و کف سازهای بالا 0168/0 ، 048/0 و 013/0 محاسبه شد، در ادامه با توجه به مقدارهای kزمان ماند و حجم سلول فلوتاسیون به دست آمد. در این پژوهش، رابطه بین میزان ثابت فلوتاسیون، بیش ترین مقدار بازیابی و اندازه ذره ها هم مورد مطالعه قرار گرفت. نتیجه ها نشان می دهد که بیشینه مقدار بازیابی و ثابت فلوتاسیون در آزمایش های رافر متعلق به فلوتاسیون گیلسونیت بدون استفاده از کلکتور و کف ساز، با اندازه ذره های μm500+, 850- است، در آزمایش های کلینر نیز بیش ترین مقدار kو بازیابی متعلق به آزمایش کلینر با کلکتور گازوئیل و کف ساز روغن کاج با اندازه ذره های μm500+, 850- است.

    کلیدواژگان: سینتیک فلوتاسیون، مدلهای سینتیکی مرتبه اول، گیلسونیت، کلکتور و کفساز، دانه بندی
  • سید مهدی نامگر، عبدالرحیم فروتن، علی اکبر عبدالله زاده صفحات 207-217

    سیانور متداول ترین بازداشت کننده برای پیریت و اسفالریت در فلوتاسیون سرب است. سیانور با وجود این که بازداشت کننده ای قوی و موثر است ترکیبی بسیار سمی و کشنده می باشد و استفاده از آن سبب بروز آلودگی ها و مخاطرات جدی محیط زیستی می شود. در این پژوهش عملکرد سه ماده شیمیایی سدیم سولفید، سدیم متابی سولفیت و سدیم سولفیت به عنوان جایگزین سیانور در فلوتاسیون سرب کانسنگ سرب و روی ایرانکوه بررسی شد. با توجه به این که در کارخانه فرآوری باما فلوتاسیون تفریقی انجام می گیرد و باطله مدار سرب برای استحصال روی به مدار فلوتاسیون روی می رود، تاثیر ماده شیمیایی جایگزین سیانور بر فلوتاسیون روی نیز بررسی شد تا اثر منفی یا مثبت احتمالی آن بر فلوتاسیون روی نیز مشخص شود. پس از یافتن مقدار بهینه هر ماده شیمیایی و مقایسه عملکرد آن با سیانور، مشخص شد سدیم سولفیت می تواند جایگزین مناسبی برای سیانور باشد. درpH طبیعی خاک (5/8) و سایر شرایط سلول های رافر کارخانه باما، با استفاده از 600 گرم بر تن سولفیت سدیم به جای سیانور، بازیابی سرب نسبت به زمانی که از سیانور استفاده می شود 5/2% افزایش یافته و بازیابی روی در کنسانتره سرب 7/0 % کم تر می شود، در مقابل بازیابی آهن 2/1 % افزایش و عیار سرب 5/1 % کاهش می یابد. در این شرایط سدیم سولفیت بر فلوتاسیون روی تاثیر مثبت گذاشته به طوری که موجب افزایش 5/1 درصدی بازیابی و 2/1 درصدی عیار روی نسبت به شرایط استفاده از سیانور می شود. اگر فلوتاسیون سرب با همین مقدار سدیم سولفیت و در 5/9pH= انجام شود عملکرد این ماده شیمیایی به طور کامل بهتر از عملکرد سیانور در pH طبیعی خاک می شود، به طوری که در این شرایط نسبت به شرایط فعلی کارخانه (استفاده از سیانور در pH طبیعی) افزون بر افزایش 8 /2 درصدی بازیابی سرب، عیار سرب نیز 2 درصد افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: فلوتاسیون، سیانور، سرب و روی، محیط زیست، کارخانه باما، سدیم سولفیت
  • احسان کرمی، محمد رضا جعفری نصر، سهیل پرخیال صفحات 219-235

    در این پژوهش از یک چرخه رانکین آلی (ORC) به منظور بازیافت گرمایی از کارخانه سیمان تهران بهره گرفته شد. همچنین با ارایه بهینه سازی های هم زمان ترمودینامیکی و ترمواکونومیکی از بین سه سیال مورد بررسی، سیال مناسب با بالاترین بازده انتخاب و معرفی شد. به منظور طراحی چرخه رانکین آلی دو روش که یکی شامل مبدل احیاکننده و دیگری بدون مبدل می باشد، در نظر گرفته شد. با مطالعهیی مقاله های گذشته و بررسی سیال های استفاده شده، تصمیم گرفته شد که از بین سیال هایی که از منظر بهینه سازی ترمودینامیکی در مقاله های گذشته، بهترین سیال معرفی شده اند، سه نوع سیال آلی R245fa، R123 و نرمال پنتان در تحلیل های ترمودینامیکی و ترمواکونومیک مورد بحث و مقایسه قرار بگیرند. نتیجه ها نشان داد که در بهینه سازی ترمودینامیکی با مبدل احیاکننده سیال R123 با 76/17 درصد بیش ترین بازده را نسبت به دو سیال دیگر دارا است و بدون مبدل احیاکننده دوباره سیال R123 با بازده 20 درصد، بالاترین نرخ بازده اول را دارا است. همچنین نتیجه های بهینه سازی اقتصادی بیانگر آن است که سیال R123 با هزینه ی کل تولید توان برابر با 199/0 و 315/0 به ترتیب در چرخه بدون احیاکننده و چرخه با احیاکننده کم ترین هزینه ی تولید را نسبت به دو سیال دیگر دارد. در کل می توان نتیجه گرفت به منظور بازیافت گرمایی از منابع دما متوسط، چه از منظر بهینه سازی ترمودینامیکی و چه از نظر بهینه سازی ترمواکونومیک سیال R123 می تواند انتخاب مناسبی برای چرخه هی ORC باشد.

    کلیدواژگان: بهینه سازی ترمودینامیکی، بهینه سازی ترمواکونومیک، چرخه ی رانکین آلی، کارخانه ی سیمان
  • حمید رضا امیری، رضا آذین، روح الله فاتحی، شهریار عصفوری صفحات 237-249

    از جمله راهکار های کاهش اثرهای محیط زیستی انتشار کربن دی اکسید و کاهش تغییرهای آب و هوا توسعه فناوری جذب و ذخیره سازی کربن (CCS) در آبده های شور می باشد. انحلال گاز اسیدی در آب باعث می شود مقداری از گاز اسیدی به صورت محلول وارد سیال مخزن شود که باعث افزایش ظرفیت ذخیره مخزن می شود. انحلال کربن دی اکسید باعث بالا رفتن چگالی آب در قسمت بالای مخزن می شود. آب اشباع شده که در بالای مخزن قرار دارد، موجب فرایند همرفت (جا به جایی) می شود که در نتیجه آن، کربن دی اکسید بیش تری در آب حل شده و ایمنی ذخیره سازی را افزایش می دهد. در این پژوهش، انحلال کربن دی اکسید و جا به جایی طبیعی در یک مخزن آبده شور مورد مطالعه قرار گرفته است. هدف اصلی در این مطالعه، بررسی اثر تغییر تخلخل و تراوایی و غیرهمسانگردی سنگ مخزن در فرایند انحلال و شروع جا به جایی طبیعی، زمان شروود بیش ترین و تغییر مقدار انحلال با زمان در حالت های گوناگون مخزن آبده است. بر اساس همین هدف، شبیه سازی عددی اختلاط همرفتی در آبده همگن و در ادامه غیرهمسانگرد صورت گرفته و سه دوره موثر در زمان ذخیره سازی کربن دی اکسید درون آبده معرفی شده است. همچنین معیارهای مورد نیاز برای دقت شبکه بندی مناسب و مدل سازی صحیح اختلاط همرفتی کربن دی اکسید در آبده بررسی شده است. نتیجه ها نشان داده که تراوایی اثر چشمگیری روی زمان آغاز جا به جایی و فرایند اختلاط همرفتی دارد، بنابراین باید به عنوان یکی از پارامتر های اصلی در انتخاب مخزن ذخیره سازی در نظر گرفته شود.

    کلیدواژگان: ذخیره سازی کربن دی اکسید، آبده، اختلاط همرفتی، جابه جایی طبیعی، غیرهمسانگردی تراوایی
  • مجتبی خانی، علی بهرامی، وحید مومنی صفحات 251-265

    گرفتگی زیستی، فرایند چسبندگی ریزسازواره ها و تکثیر آن ها روی سطوح است. گرفتگی زیستی، مشکل ایجاد شده توسط لایه نازک زیستی است. این گرفتگی در طیف گسترده ای از فرایندهای صنعتی اتفاق می افتد و در همه آن ها به ویژه برخی از تجهیزهای گران مشکل هایی ایجاد می کند. در صنایع گوناگون به صورت جداگانه برای مقابله با این موضوع کار شده است و در همه آن ها اصلی ترین مشکل تشکیل لایه زیستی است. امروزه شبکه های نظارتی محیط های دریایی بسیاری در سراسر جهان کار گذاشته شده اند. با توجه به گسترش روزافزون فناوری در سامانه های نظارتی، مشکل گرفتگی زیستی برای چنین سامانه هایی به یک مشکل فنی تبدیل شده که نیاز به حل دارد. چنین سامانه هایی، بدون محافظت موثر از گرفتگی زیستی کارآمد نخواهند بود. حفاظت از گرفتگی زیستی توسط سامانه های کلرزنی الکتریکی موضعی، راه حلی امیدوارانه و پیشرفته برای حسگرهای ساحلی است. چرا که نتیجه های موفقیت آمیز زیادی با این روش به دست آمده است و تولیدکنندگان حسگرها با تغییر در سامانه هایشان می توانند یک سامانه ی قوی، ساده و کم انرژی ایجاد کنند. این حفاظت باید برای حسگرها و تجهیزهای ارتباطی زیر دریا و براساس فناوری های آکوستیک (صدایی) صورت گیرد. این مقاله ارایه کننده ی نتیجه های به دست آمده در آزمایشگاه و دریا با ابزار گوناگونی است که به وسیله ی سامانه ی کلرزنی موضعی محافظت شده اند.

    کلیدواژگان: گرفتگی زیستی، سنسورها، روش های محافظتی، کلر زنی موضعی
  • حسام سلیمی، شاهرخ شاه حسینی صفحات 267-276

    در این مطالعه تبدیل گاز سنتز استاندارد به هیدروکربن های خطی در یک راکتور فیشر تروپش بستر ثابت تک لوله ای با استفاده از فناوری دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور از یک مدل جامع دو بعدی شبه همگن شامل معادله های بقای جرم، انرژی، مومنتوم و اجزا و همچنین سرعت واکنش استفاده و توسط کد های محاسباتی، حل عددی شده است. راکتور از نوع پوسته و لوله بوده که با کاتالیست های کروی پایه کبالت پر شده بود. شرایط عملیاتی بدین قرار بود: دمای سیال خنک کننده 555 کلوین، فشار 17 بار و شدت جریان مولی گاز سنتز ورودی معادل با gmole/s 0335. رفتار پیش بینی شده میزان تبدیل کربن مونوکسید و هیدروژن، میزان تولید هیدروکربن ها، افت فشار و دمای سیال در طول محور راکتور مورد تجزیه قرار گرفت. نتیجه های به دست آمده از این شبیه سازی با داده های تجربی موجود، اعتباری سنجی شد. مدل ریاضی مورد استفاده، میزان تبدیل کربن مونوکسید و هیدروژن را به ترتیب برابر با 46 و 49 درصد پیش بینی کرد که در مقایسه با مقدارهای تجربی، به ترتیب خطای مثبت 15 و 14 درصدی را نشان داد. در مورد فراورده های واکنش، بیش ترین خطای به دست آمده در پیش بینی میزان تولید پروپان با 14درصد به دست آمد که نشان از تطابق خوب بین نتیجه های به دست آمده از مدل و داده های تجربی دارد.

    کلیدواژگان: سنتز فیشر تروپش، راکتور بستر ثابت، کاتالیست کبالت، مدل ریاضی دو بعدی، دینامیک سیالات محاسباتی
  • ابراهیم عابدینی، کرامت بهمنی قائد، مهدی تاراسی، سیدمحمد ابطحی، حسین شادمان صفحات 277-284

    در این پژوهش، سامانه اندازه گیر ذره ها به روش پویش تحرک ساخته شد و برای اندازه گیری توزیع اندازه ذره ه ای آئروسل زیر میکرون استفاده شد. طیف سنج SMPS به صورت گسترده به عنوان یک روش استاندارد برای اندازه گیری توزیع اندازه ذره ها مورد استفاده قرار می گیرد. این دستگاه اندازه گیری به طور معمول برای اندازه گیری دقیق اندازه ذره های نانومتری محلول در مایع ها مورد استفاده قرار می گیرد. SMPS از اتصال دستگاه های اتمایزر، خنثی ساز بار ذره ها، آنالیز کننده تحرک دیفرانسیلی و ذره شمار تراکمی ساخته می شود. هر کدام از دستگاه های این سامانه به صورت مجزا طراحی و ساخته شد و سپس آزمایش های اولیه انجام شد. در مرحله بعد همه دستگاه ها به هم متصل شده و سامانه SMPS را تشکیل دادند. در این سامانه، ذره های نمونه نخست توسط اتمایزر اسپری شد سپس رطوبت آن ها توسط خشک کن نفوذی حذف شد و ذره های آئروسل اتمیزه شده به درون خنثی ساز بار ذره ها جریان یافت. ذره های آئروسل در زمان عبور از خنثی ساز، توزیع بار مشخصی پیدا کردند. سپس جریان آئروسل در یک ولتاژ انتخابی به وسیله DMA جداسازی شده تا ذره ها با اندازه مشخص استخراج شود. ذره های خروجی از DMA به سمت ذره شمار تراکمی هدایت شدند تا به صورت تک تک شمارش شوند و توزیع اندازه ذره ها به صورت تعداد بر حسب قطر آن ها ترسیم شود. برسنجی SMPS به وسیله ذره های تک اندازه 100 نانومتری انجام شد. این روش مستقل از ضریب شکست ذره ها و مایع حلال می باشد و از دقت اندازه گیری و تکرارپذیری بالایی برخوردار می باشد. تفکیک پذیری بالای داده ها تا 250 کانال، بازه ی گسترده اندازه (از nm1 تا nm1000) ،اندازه گیری سریع (توزیع اندازه کامل در 10 دقیقه) و بازه ی غلظت گسترده از 1 تا3/cm ذره 107 از جمله برتری های این دستگاه نسبت به سامانه های موجود می باشد.

    کلیدواژگان: سامانه اندازه گیر ذره ها به روش پویش تحرک، آنالیز کننده تحرک دیفرانسیلی، ذره شمار تراکمی، خنثی ساز بار ذره ها، اتمایزر
|
  • Maryam Moeinian, fatemeh Shahangi Shirazi, Kamran Akhbari Pages 1-10

    Metal-organic frameworks due to their unique properties have many applications. Before using, metal-organic frameworks should be activated and there pores should become empty. ZnO nanoparticles can be prepared by calcination of non-active or activated metal-organic frameworks. In this paper, we wish to have a review on our recent research results in the field of using metal-organic frameworks as new precursors for the preparation of ZnO nanostructures. The results show that non-active metal-organic frameworks are appropriate precursors for the preparation of spherical ZnO nanoparticles but in their active forms, they tend to form agglomerated nanostructures. It can be said that if the number of organic components used in the structure of a metal-organic framework is greater; ZnO nanoparticles with a smaller size will result from it.


    Keywords: Metal-organic framework, Nanoporous, Nanoparticle, Zinc(II) oxide
  • Ladan Rashidi, Ebrahim Vasheghani, Farahani Pages 11-40

    In recent years, research on mesoporous materials and different methods of preparation and synthesize of them is developed. These materials have had rapid and successful growth in different applications of various processes. Among mesoporous materials, regular mesoporous silica materials have attracted the attention of biotechnology researchers. In fact, the most widely used mesoporous materials in different industries and processes. These materials are used as adsorbents for the separation of biologically active molecules in food, as a preservative to stabilize enzyme, as a carrier in a drug delivery system and as a catalyst in the petroleum industry, etc. Controlled release systems are based-on mesoporous silica nanoparticles, capable of carrying different types of host molecules. Usually, drug loading is about 100 mg per gram of MSN.Mesoporous silica nanoparticles for drug delivery in the site-specific and controlled delivery of drugs, genes and other therapeutic factors such as antioxidants can be used. In this review article, the synthesize of mesoporous silica nanoparticles from materials, methods of structural properties control, and functionalization of them for applying in biological drug and biotechnology and also, advantages of mesoporous silica nanoparticles, biocompatibility and their uptake mechanism by host cells In vitro are described.

    Keywords: Mesoporous silica nanoparticles, Biocompatible, Functionalization
  • Samira Moghaddam, Mohammad Mahdi Zerafat, Samad Sabbaghi Pages 41-50

    Phenol is among toxic pollutants with a resilient degradability behavior the total removal of which via traditional techniques is impossible. In this research, Carbon-doped TiO2 nano-photocatalyst is produced via sol-gel technique. Various techniques are used to characterize TiO2 nano-photocatalyst such as XRD, FT-IR, EDX, and FE-SEM. Based on the results, the carbon introduced into titania structure has led to response towards visible light. The synthesized catalyst was implemented for photocatalytic removal of phenol in a fluidized bed reactor under UV and visible light. The effects of several significant parameters were investigated such as phenol concentration, pH, time, C/Ti molar ratio and catalyst content. The degradation of Phenol using this nanocomposite is 84 % under UV irradiation during a 180 min period and 70 % under visible irradiation during a 420 min period.

    Keywords: Nano-photocatalyst, Phenol, Sol-gel, UV irradiation, Visible light
  • Seyed Karim Hassaninejad, Darzi, Roozbeh Rezvany, Seyedeh Masoomeh Pourali Pages 51-61

    Considering the importance of the fuel cells, we are up to developing an appropriate and efficient electrode system in this project so that we may take a step forward in this field. Besides, the significance of nanostructure compounds in electrochemistry led us to use a nanoporous silicate zeolite (MCM-41) along with silver nanoparticle in electrode fabrication. Characterization of the synthesized nano zeolite was carried out using X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform InfraRed (FT-IR) spectroscopy and Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM) techniques. Then, the synthetic nano zeolite containing Ag nanoparticle were employed in the fabrication of the modified carbon paste electrode and was used in the electrocatalytic oxidation of formaldehyde. The mechanistic and kinetic studies of the reactions were undertaken based on cyclic voltammetry and chronoamperometry techniques. The results revealed that the modified electrodes with MCM-41 nano zeolite and Ag nanoparticle exhibited much higher current densities and fewer overpotentials than that of bare carbon paste electrode for use in the fuel cell.

    Keywords: MCM-41 nanozeolite, Ag-MCM-41, CPE, Formaldehyde, Fuel cell
  • Maryam Pazoki, Reza Ghasemzadeh, Rasoul Yarahmadi Pages 63-72

    dvanced Oxidation Procedure (AOPs) and semi-conductive photo-responsive Titanium Dioxide (TiO2) catalysts have proven to be effective in degradation of antibiotic pollutants in aqueous matrices despite the minor issues that currently exist for their industrial application. As to address the current catalytic inefficiencies, silver doped TiO2 nanoparticles have been synthesized from commercial Degussa TiO2 in order to enhance the efficiency of TiO2 photocatalyst in comparison with the commercial TiO2 product in degradation of Erythromycin antibiotic and also to make degradation plausible in the visible irradiation range through optical precipitation. XRD, FE-SEM and DRS methods were implemented to characterize the as-synthesized nanoparticles. The efficiency of the as-synthesized photocatalyst was also investigated to measure the effect of silver doping and also to optimize operational parameters under UV irradiation. As with the improvement in photocatalytic activities, degradation efficiency at optimal operational conditions under UV irradiation was proved to be 76.8% for Ag/TiO2 while commercial TiO2 exhibited a 43.7% efficiency under the same conditions. The effect of strong oxidant like H2O2 was further examined through the addition of H2O2 to the reaction medium and prove to have 89.3% efficiency for Erythromycin degradation at optimal H2O2 concentrations. Positive results from UV experiments as well as H2O2 experiments and the minor antibiotic activity of Erythromycin degradation products exhibits Ag/TiO2 to be a promising future candidate for the treatment of Erythromycin containing Pharmaceutical wastewater.

    Keywords: Photocatalytic degradation, Antibiotic pollutants, Erythromycin, UV irradiation
  • Behzad Khalili, Mehdi Rimaz, Azim Ziyaei Pages 73-90

    One-pot synthesis of 3-substituted coumarins using Red mud (RM) which emerges as a by-product from the alumina producing process as a catalyst via Knoevenagel condensation of 2-hydroxybenzaldehyde derivatives and malonate derivatives are investigated. Reaction carried out under various conditions and the best results are obtained when the reaction is done under microwave irradiation. RM showed an efficient catalytic activity in this reaction. The catalyst can be used for at least four times after reactivation without remarkable losing in its efficiency. Finally, some of the thermochemical properties such as enthalpy and Gibbs free energy of formation for the synthesized coumarins are calculated using quantum chemistry, and also an electrostatic potential map of some of the synthesized coumarins was obtained using computational chemistry software which could be so helpful for the analysis of active reaction sites of coumarins.

    Keywords: Coumarines, Red mud, Microwave irradiation, Malonate ester, Knoevenagel condensation, Computational chemistry, Electrostatic potential map
  • Shaker Kheradmandi nia, Nahid Khandan, Mohammad Hasan Eikani Pages 91-103

    Commercialization of Polymer Exchange Membrane (PEM) fuel cells needs to make CO resistance anode catalyst. Recently some researchers use the multi-layer catalyst, which oxidizes the CO molecules by ruthenium on the outer layer and prepares pure hydrogen for the inner platinum layer. In this work, we studied the Sn and Co Bi-metallic catalyst for CO electro-oxidation. Three samples with different composition ratio are synthesized on the carbon Vulcan support. Electrochemical tests conducted in homemade half-cell hiring new test procedure we developed in the previous article. Results show the high capacity of these non-noble metals for CO electro-oxidation in low potentials whereas CO oxidation on commercial Pt/C occurs at potentials above 0.7 volts.In addition, the catalyst containing Sn50%-Co50% has the best results for CO and H2 electro-oxidation in fuel cell working condition.

    Keywords: PEM fuel cell, Anodic catalyst layer, Carbon monoxide oxidation, Cyclic voltammetry
  • Mehrdad Mashkour, Mostafa Rahimnejad, Mahdi Mashkour Pages 105-112

    Microbial Fuel Cell (MFC) is of the renewable energy in which microorganisms play the role of biocatalysts in Ox/Red reactions of a substrate like glucose. In MFC electrode is a key component. In this work, a porous nano-biocomposite electrode based on Bacterial Cellulose (BC) and polyaniline as continuous and dispersed phases respectively were synthesized by in situ chemical polymerization of 4 various concentrations of aniline. The synthesis was studied by FT-IR and FE-SEM. Then it was applied in MFC as an anode. Performance of MFC was examined in presence of new anodes. The resistance of electrodes and produced power and current densities were measured. The maximum power of 375mW/m3 and current of 617 mA/m2 were recorded for the system for the anode with maximum aniline concentration.

    Keywords: Microbial fuel cell, Anode, Nano-biocomposite, Bacterial cellulose, Polyaniline
  • Robab Mohammadi, Bakhshali Massoumi, Vahideh Sadeghi Pages 113-124

    In this study, Ag-TiO2 and Ag-TiO2/GO nanomaterials were prepared and then characterized via different analysis methods such as XRD, SEM, EDX, Raman, and BET.The adsorption capacity of prepared samples was investigated by removal of methyl orange, as a model organic pollutant, from aqueous solutions. Based on results, Ag-TiO2-GO nanocomposite demonstrated an excellent activity over Ag-TiO2 sample. To understand the nature of the adsorption process, the equilibrium adsorption isotherms were studied. Based on results, for Ag-TiO2 and Ag-TiO2/GO, Freundlich and Langmuir isotherm models with a correlation coefficient of 0.989 and 0.993 fitted the experimental data, respectively. According to the Langmuir isotherm model, the maximum adsorption capacity of Ag-TiO2/GO nanocomposite for adsorption of methyl orange was about 69.44 mg/g, which was about 3 times the adsorption capacity of Ag-TiO2. Furthermore, negative ΔG0 and ΔH0 values resulted from thermodynamic investigation suggested that the adsorption of methyl orange onto Ag-TiO2/GO nanocomposite was simultaneous and exothermic in nature, respectively.

    Keywords: Ag-TiO2, GO nanocomposite, Organic pollutant, Adsorption models, Thermodynamic investigation
  • Mohsen Padervand, Mohammad Reza Elahifard Pages 125-131

    Magnetic core-zeolitic shell structures modified with 3-Glycidyloxypropyl-trimethoxysilane (GPTMS) organic agents prepared by the hydrothermal method. The samples were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Thermo Gravimetric Analysis (TGA), Scanning Electron Microscopy (SEM), and nitrogen adsorption-desorption isotherms (BET). The results of the XRD patterns confirmed the successful growth of aluminosilicate crystals on the surface of the magnetic cores. Furthermore, the SEM images indicated that structures were spherical and the particle size was below 100 nm. The sorption activity of the samples was evaluated by removal of lead and cadmium ions from the wastewaters and according to the results, the final sorbent was enabled to decrease the concentration of cadmium ions selectively. The sorption routes and the effect of the presence of organic agents on the sorption efficiency were mechanistically discussed. The effect of the acidity of the medium on the sorption capacity of the prepared structures was studied and the obtained results were discussed in terms of the chemical structure of the surface.

    Keywords: Core-shell, Hydrothermal, Heavy metal ions, Sorption, GPTMS
  • Gholamreza Bakeri, Shabnam Lotfi Pages 133-143

    Whey, as a strong environmental pollutant, is produced along the production of cheese and contains about 50% of the valuable nutrients of milk. The membrane-based separation process is one of the most fascinating technologies for concentration and purification of whey proteins in the dairy industries; using this technology makes fewer damages to the nutrients of whey.In addition, separation of the valuable compounds of whey makes less environmental problems. In this study, three different nanostructure PES hollow fiber membranes with different characterization and pore sizes have been used and their intrinsic resistances were measured; the effect of temperature and pressure on fouling resistances and the effect of temperature on the permeation flux, protein rejection, and lactose permeation were studied. The results showed that permeation flux increases with increase in temperature. The intrinsic resistance and fouling resistances of the membranes increase with a decrease in pore size. The fouling resistance increases by pressure even though the intrinsic resistance of the membrane doesn't change.

    Keywords: Whey, Nanostructure hollow fiber polyethersulfone membrane, Ultrafiltration processes, Intrinsic resistance of membrane, Fouling resistances, Protein
  • Nadia Esfandiari, Sajad Homayoon Pages 145-157

    Membrane systems are widely used due to their many advantages. The membrane is used for gas separation. In this study, improvement of gas separation properties in the alloy membrane of polyacrylonitrile (PAN) and polysulfone (PSF) was studied by adding aluminum oxide nanoparticles. By addition polysulfone to polyacrylonitrile membrane, the best combination of alloy membranes percentage was obtained. Then, a sol-gel method for making Nano-composite membranes was studied. All membranes were prepared using the solvent evaporation method. The ratio of polymers in the mixed matrix was considered at the rate of PAN 100%, PSF 100 %, (PSF 5%- PAN 95%), (PSF 10% -PAN 90%), (PSF 15% -PAN 85%). Aluminum oxide nanoparticles were placed on the membrane with weight percentages of 2.5, 5, 10, 15, and 20. To study the membrane, SEM and FT-IR analyses were used.  By adding aluminum oxide nanoparticles to the membrane at the weight percentage of 10% and measuring the rate of leakage, it was observed that the leakage rate of carbon dioxide, oxygen, nitrogen, and methane gases increased by 146%, 159%,166%%, and 54%, respectively, compared to the membranes without aluminum oxide nanoparticles. Tests showed that the optimal amount of adding aluminum oxide to improve the properties of the membrane is 10% of the weight percentage.

    Keywords: Membrane, Separation, Polymer, Polysulfone, Polyacrylonitrile, Aluminum oxide
  • Safa Ali, Asgari, Ehsan Atri Pages 159-166

    Trivalent nitrogen compounds are almost tetrahedral so that the lone pair occupies one of the tetrahedral positions. This, in turn, causes the inversion of these tetrahedral molecules. In this study, N-inversion in N-phenylaziridines (without substituent and with a substituent group (F, Cl, Br, CN, NH2, NO2, OH, and Me) in both para and meta positions of the phenyl ring) was studiedby the Gaussian 09 program. The optimum geometric structures of initial and transition states were obtained using ab initio calculations at the MP2\6-31G* level of theory and in both the gas phase and CH2Cl2 solvent. The effects of the different substituent groups on kinetic parameters were studied and then Hammett curves were plottedthrough the Hammett equation. With respect to the obtained rate constants and Hammett curves, it can be concluded that the electron-withdrawing substituents increase the rate of inversion due to withdrawing of nitrogen lone pair towards themselves, and therefore, generating a stabilizing resonance current. Conversely, the electron-donating substituents decrease the rate of inversion. The transition state in an inversion of a  n-phenylaziridine molecule with para-substituted NO2 group has the lowest activation energy.

    Keywords: Nitrogen inversion, N-phenylaziridines, ab initio, Substituent effects
  • Mohammad Ali Bagherinia, Zeinab Asadi Pages 167-176

    In this research, ternary electrolyte system “KCl + H2O + Serine” was investigated as thermodynamics aspect and based on Pitzer ion-interaction model. For this reason, determination of mean activity coefficients was performed by a potentiometric method and using galvanic cell without a liquid junction. The galvanic cell used was type as K+-ISE | KCl (m), Serine (%wt.), H2O (100-%wt.) | AgCl-Ag and the ion selective electrodes used were potassium ion selective electrode based on PVC and Ag-AgCl electrode that both of them were created in our laboratory. Measurements were carried out at T = 298 K and ionic strength range from 0.0017 to 2.5 molal for different percentage mass fraction of serine (%wt. = 0, 2, 4, 8 and 10) in solution. Thermodynamic investigations were performed by correlation of experimental potentiometric data with Pitzer ion-interaction model. In this work, by determination of mean activity coefficients of KCl electrolyte and comparison of them with the calculated amounts by Pitzer ion-interaction model, the application of the pair electrodes was investigated. Then, by correlation of mean activity coefficients determined with the mode, the adjustable Pitzer parameters (βo, β1, and CØ) were determined. In the long run, thermodynamic properties such as osmotic coefficient (Ø) and excess Gibbs free energy (GE) were calculated by using the adjustable parameters based on Pitzer ion-interaction model. The results showed that the Pitzer ion-interaction model was successfully for a description of the investigated system.

    Keywords: Mean activity coefficients, Potentiometric method, Pitzer ion-interaction model, Thermodynamic properties
  • morteza hosseini Pages 177-184

    In this research work the effect of droplets size on drop-drop and drop-interface coalescence of sunflower oil in water emulsion in a non-uniform electric field has been in two systems “drop-drop and drop-interface coalescence” under ramp-ac and square-ac waveform types investigated. In this work, the process was operated with the utilization of a batch cylindrical separator under high voltage condition. In this experimental work were of a constant frequency
    (60 Hz) and constant amplitude magnitudes 200 V/mm studied. Using a speed camera two patterns of coalescence for both drops-drops and drops-interface was observed:  complete coalescence, incomplete coalescence. The middle size of droplets was observed between 200 and 650 micrometers using “Photron Fastcam viewer and image-pro software”.

    Keywords: Drop-drop coalescence, Electro coalescence, Emulsion, Demulsification
  • Majid Tahmooresi, fariba jafari Pages 185-195

    In this study, firstly bentonite from Tang-e Quchan mine was collected, and its montmorillonite content was mostly separated from impurities. Montmorillonite was used in the synthesis of Al-PILC to investigate the influence of pH during the intercalation process on properties of pillared clays. The pH of intercalation was initially 4.1, and Al/Clay ratio was determined 4 mmole/g clay. The pH of the intercalation stage was changed by adding some droplets of dilute hydrochloric acid. Al-PILCs were heated at 400 °C and were characterized using X-ray diffraction and adsorption/desorption isotherms of nitrogen. The results showed that at pH values between 3.7 and 4.1, Al-PILCs had an acceptable basal spacing and surface area. The highest surface area and the basal spacings were 18.04 0A and 160 m2/g, respectively which was obtained for pillared interlayered clay with intercalated pH of 3.8

    Keywords: Bentonite, Montmorillonite, Al-pillared clay, pH, Intercalation
  • fatemeh kazemi, Ataallah Bahrami, Jafar Abdollahi Sharif Pages 197-206

    In order to determination of flotation kinetic and particle size effect on it, flotation tests were conducted on a Gilsonite sample of Kermanshah state. Therefore, rougher and cleaner flotation tests through the oil collector - MIBC (Methyl Iso Butyl Carbonyl) frother, Gasoline collector – Pine oil frother and one test without any collector and frother, was done. Concentrates obtained from the tests weighted and ash analysis was taken from them, also all of the concentrates were grading, in different intervals. Then, for each test, drawn recovery – time graph and were fitted by using different first-order kinetics model. According to the graph observed that the results of all tests have high compliance with first order classic model. Kinetics constant calculated with the classic model are as follows, the rougher tests, oil collector – MIBC frother 0.0303, Gasoline collector – pine oil frother 0.0301 and test without any collector and frother is 0.0161. Also,
    the amount of k respectively the above collector and frother 0.0168, 0.048, 0.013 was calculated in cleaner tests, then the retention time and flotation cell volume according to k calculated. In this research, studied the relationship between flotation rate constant, maximum recovery and particle size too. The results show that maximum flotation recovery and flotation rate in rougher tests belongs to flotation test without any collector and frother with a particle size in rang -850,+500 µm. as well as, in the cleaner test, maximum flotation recovery and flotation rate related to the test with Gasoline collector and pine oil frother with -850,+500 µm particle size.

    Keywords: Kinetic of flotation, First order kinetics models, Gilsonite, Collector & frother, grading
  • Sayed Mahdi Namgar, Abdorrahim Foroutan, Ali Akbar Abdollahzade Pages 207-217

    Cyanide is the most commonly depressant for pyrite and sphalerite in lead flotation. Although cyanide is a common and strong depressant, but its usage causes environmental pollution and serious hazards. In this study the performance of three chemical substances include sodium sulphide, sodium metabisulphite and sodium sulphite were investigated in lead flotation of Irankooh ore.Since in Bama plant, sequential flotation is being done and the tailing of lead circuit goes to zinc circuit, the effect of cyanide alternatives on zinc flotation was also investigated. After finding the optimal amount of each chemical substance and comparing its performance with cyanide, it became clear that sodium sulphite can be a suitable alternative for cyanide. In natural pH (8.5) with using 600 g/ton sodium sulphite instead of cyanide in lead flotation of Irankooh ore, lead recovery has increased 2.5% and zinc recovery in lead concentrate decreased 0.7%, against iron recovery increased 1.2% and lead grade decreased 1.5%. In this condition, sodium sulphite had positive effect on zinc flotation and in comparing with the optimal amount of cyanide, Zn recovery and Zn grade increased 1.5% and 1.2% respectively. If lead flotation is done with this amount of sodium sulphite and in pH=9.5, the performance will be quite better and in comparing with current plant performance, in addition of increasing 2.8% in lead recovery, lead grade will be increased 2%.

    Keywords: Flotation, Cyanide, lead & zinc, Environment, Bama plant, Sodium sulphite
  • Ehsan Karami, Mohammad Reza Jafari Nasr, Soheil Porkhial Pages 219-235

    In this study, optimization of a waste heat recovery system (WHRS) that works by an organic Rankine cycle (ORC) from a cement plant is investigated. Energy and economic models of the system are presented. The energy model and thermo-economic model are developed according to the first law of thermodynamics and specific exergy costing method respectively. To design ORC, there are two major issue that are considered here. One issue with recperator and another without that. The first law of thermodynamic as an objective function to maximize the efficiency and economic objective function to minimize the total cost of electricity produced are used. Optimization methodology is based on genetic algorithm and performed by EES software. Also in order to determine the effect of the fluids on the cycle, three fluid included R245fa, R123 and n-pentene are examined and their results is discussed. The results showed that in the case of thermodynamics optimization without recuperator, R123 with 17.76% has the highest efficiency compared with the other fluids and with recuperator versus R123 with 20% is the best fluid. Moreover in thermoeconomic optimization R123 has the lowest total production cost compared with the other fluids with 0.199€/hr and 0.315€/hr in cycle without recuperator and with recuperator respectively. Here, it can be concluded that for the thermal recovery of medium-temperature sources, in thermodynamic optimization and thermoe-conomic optimization, R123 can be identified as a good choice for ORC cycles.

    Keywords: Thermodynamc optimization, Thermoeconomic optimization, Organic Rankine Cycle, Cement Plant
  • Hamidreza Amiri, Reza Azin, Rouhollaj Fatehi, Shahriar Osfouri Pages 237-249

    Development of Carbon Capture and Storage (CCS) technologies in saline aquifers is a tool to reduce environmental effects of CO2 emissions and climate change. Dissolution of CO2 in water provides an option for storage in saline aquifers. When CO2 dissolves in the water, the density of the solution increases. Then it may cause natural convection which in turn, increases the rate of dissolution and safety of the storage. In this paper, dissolution process and storage of CO2 in saline aquifers is studied. Here, the main purpose is to investigate the effect of porosity and permeability and anisotropicity of reservoir rock on dissolution process, onset of natural convection, time of maximum Sherwood number. To this end, numerical simulation of convective mixing in both isotropic and anisotropic reservoirs has been reported. The results show the three effective period of CO2 storage in aquifers. Comparisons of the results reveal that permeability has significant effect on the onset of convection and convection mixing process. Therefore it is one of the main factors that should be considered in choosing the storage site.

    Keywords: ‎ Carbon storage, Aquifer, Convective mixing, Natural convection, Permeability anisotropy
  • Mojtaba Khani, Ali Bahrami, Vahid Momeni Pages 251-265

    Biofouling is a process in which microorganisms grow and proliferate on the surface. Biofouling is a problem made by biofilm. This kind of fouling occurs in a wide range of industrial process and causes problems for the high-priced process, in particular. In different industries, it has been worked out to deal with this issue, separately. In all of them, the main problem is the biofilm formation. These days, many marine autonomous environment monitoring networks are set up in the world. Owing to the intense technological development of in situ autonomous monitoring systems, the biofouling problem for such systems has been a technological one which needed to be solved. Consequently, such systems without efficient biofouling protection are hopeless. Localized electro-chlorination biofouling protection is actually a promising and an advanced solution for in situ oceanographic sensors since many successful in situ results have been obtained and sensor manufacturers can integrate into their instruments a compact, simple, robust and low energy requiring a solution. This protection must be applied to the sensors and to the underwater communication equipment based on acoustic technologies. This paper presents the results obtained in the laboratory and at sea, with various instruments, protected by a localized chlorine generation system.

    Keywords: Biofouling, Sensors, Protection methods, Localised chlorine
  • Hesam Salimi, Shahrokh Shahhoseini Pages 267-276

    In this study, the conversion of standard synthesis gas to linear hydrocarbons is investigated in a single tube Fischer-Tropsch reactor using computational fluid dynamics. For this, a precise two-dimensional pseudo-homogeneous model includes momentum, mass, and energy conservation equations along with species and reaction kinetics relations was developed and numerically solved by computational codes. The shell and tube reactor was filled with spherical cobalt-based catalysts. The operating condition was as follows: coolant temperature: 555 K, pressure: 17 bar and inlet synthesis gas molar flow rate: 0.0355gmole/s. The values of carbon monoxide and hydrogen conversions, hydrocarbon productions, pressure drop and fluid temperature on the reactor axis was analyzed. The simulation results were validated by comparison with experimental data. The implemented mathematical model predicted the conversion of carbon monoxide and hydrogen equal to 46% and 49%, respectively that was overpredicted in comparison with experimental ones. In the case of reaction products, maximum error was occurred in the propane production rate, 14%, which indicates a good agreement between mathematical results and experimental data.

    Keywords: Fischer-Tropsch synthesis, Fixed bed reactor, Cobalt catalyst, 2D mathematical model, Computational fluid dynamics
  • Ebrahim Abedini, Keramat Bahmani Ghaed, Mehdi Tarasi, Seyed Mohamad Abtahi, Hosein Shadman Pages 277-284

    In this study, the Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS) was constructed and used to determine the particles size distribution of submicron aerosols. SMPS Spectrometer is widely used as the standard method to measure airborne particle size distributions. This particle sizer is also routinely used to make accurate nanoparticle size measurements of particles suspended in liquids. The SMPS consists of the constant output atomizer, the particle charge neutralizer, Differential Mobility Analyzer (DMA) and Condensation Particle Counter (CPC). Each part of this system was designed and constructed separately and then primary experiments were done. In the next step assembling of all devices was done to create a SMPS system. In this system, the Polydispersed aerosols were created from the atomizer inside the diffusion drier tube to eliminate their humidity. The polydispersed aerosols exiting the drier were passed through the neutralizer to obtain a known charge distribution. Then the aerosol stream was classified by the DMA at a selected voltage to extract a known particle diameter. The exiting particles from the DMA were led to the CPC in order to count particles number and to measure the size distribution. Calibration of SMPS performance by monodispersed particles with 100 nm size. This method is independent of the refractive index of the particle or fluid and has a high degree of absolute sizing accuracy and measurement repeatability. High-resolution data up to 250 channels, broad size range (from 1 nm to 1,000 nm), fast measurements (complete size distributions in 10 minutes) and wide concentration range from 1 to 107 particles/cm3 are some advantages of this instrument over the existing systems.

    Keywords: Scanning mobility particle sizer, Differential mobility analyzer, Condensation particle counter, Neutralizer, Atomizer