فهرست مطالب

  • سال دهم شماره 2 (پیاپی 20، پاییز و زمستان 1397)
  • تاریخ انتشار: 1397/12/08
  • تعداد عناوین: 8
|
  • سید محسن ده نوی، سهیلا شکرالله زاده* صفحات 1-10
    در سالیان اخیر، انرژی اتلافی موجود در آب خنک کننده نیروگاه ها برای تولید آب از آب های شور مورد استفاده قرار گرفته است. در این تحقیق، اثر استفاده از آب خنک کننده نیروگاه واقع در ساحل خلیج فارس به عنوان خوراک یک واحد پیشتاز اسمز معکوس بر جداسازی نمک از آب دریا، کیفیت محصول نهایی و بازیابی آب بررسی شد. با افزایش دمای آب خوراک از 20 تا oC 45، اگرچه شار آب تولیدی تا حدود دو برابر افزایش یافت (5/7 تا L/m2h 14) ولی باعث کاهش پس زنی غشاء و جداسازی نمک به وسیله غشاء شد. در نتیجه، ضریب هدایت الکتریکی آب تولیدی تا حدود 700 تا μS/cm 1200 افزایش یافت. این تغییر به دلیل افزایش تراوش پذیری غشاء نسبت به آب و نمک در دمای بالاتر آب می باشد. افزایش شار آب باعث صرفه جویی در مصرف ویژه انرژی برای تولید آب شد، اما مطلوبیت آب تولیدی برای آشامیدن را کاهش داد، اگرچه همچنان در بازه استانداردهای سازمان بهداشت جهانی قرار گرفت.
    کلیدواژگان: اسمز معکوس، افزایش دما، نیروگاه برق، آب خنک کننده، جداسازی نمک
  • محمدحسن صادقی، محمد اتوکش*، جواد کریمی ثابت صفحات 11-19
    در تحقیق حاضر از مخلوط 53-47 درصد وزنی از گازهای فرئون-12 و فرئون-22 استفاده و به صورت تجربی تاثیر فاصله اسکوپ پسماند از دیواره روتور و دبی جریان خوراک بر روی میزان انباشتگی گاز درون روتور و دمای دیواره روتور بررسی شده است. برای این منظور، چهار فاصله اسکوپ پسماند از دیواره (mm 12/6، 5، 4، و 3) و پنج دبی جریان خوراک (g/h 10، 15، 25، ،35 و 40) انتخاب و 20 آزمایش طراحی شد. نتایج نشان داد که، توزیع طولی دمای دیواره روتور از بالا به پایین کاهشی است و درپوش بالایی گرمتر است. با افزایش دبی جریان خوراک به علت افزایش یکنواخت تجمع گاز و تعداد برخوردها با نقاط مختلف روتور، دمای تک تک نقاط دیواره روتور به صورت یکنواخت افزایش یافت و اختلاف دمای بالا و پایین روتور ثابت ماند. باکاهش فاصله اسکوپ پسماند از دیواره و افزایش نیروی پسا وارد بر گاز بالای روتور، دما ناحیه بالایی روتور افزایش یافته و در نتیجه اختلاف دمای بالا و پایین روتور اندکی افزایش پیدا کرد. اختلاف دمای بالا و پایین روتور تنها تابع مشخصات فیزیکی سانتریفوژ از جمله موقعیت اسکوپ پسماند است. بالاترین دمای متوسط روتور k 316 در فاصله اسکوپ mm 3 و دبی g/h 40 و کمترین دمای متوسط روتور k 305 در فاصله اسکوپ mm12/6 و دبی g/h 10 اندازه گیری شد.
    کلیدواژگان: سانتریفوژ زیر بحرانی، فرئون، اسکوپ پسماند، دمای دیواره روتور
  • مرضیه کاظمی، امیر حیدری * محمد خرم، فریدون اسماعیل زاده صفحات 20-29
    رنگبری با استفاده از خاک رنگبر یکی از فرآیندهای اساسی در تصفیه روغن های خوراکی می باشد. خاک رنگبر مستعمل حاصله محتوی 20 تا 40 درصد وزنی روغن می باشد، بنابراین آماده برای اکسیداسیون سریع و اشتعال می باشد. برای جلوگیری از مشکلات زیست محیطی، ضروری است فرآوری مناسبی روی خاک رنگبر مستعمل قبل از دفن آن در زمین صورت گیرد. هدف از این پژوهش بررسی درصد حذف روغن از خاک رنگبر با استفاده از فرآیند استخراج فوق بحرانی می باشد. آزمایش ها بر مبنای طرح مرکب مرکزی با چهار پارامتر طراحی گردید و نتایج با استفاده از روش سطح پاسخ تحلیل و بهینه سازی شدند. طبق نتایج مدل ریاضی پیشنهادی، بهترین شرایط عملیاتی در فشار 200 بار، دمای 44 درجه سانتی گراد، شدت جریان حلال 04/0 میلی لیتر بر ثانیه و زمان 90 دقیقه تعیین گردید. تحت شرایط بهینه به دست آمده، درصد استخراج 26/3 درصد بود که انطباق مناسبی با مقدار پیش بینی شده (49/3 درصد) توسط مدل مربوط داشت.
    کلیدواژگان: استخراج فوق بحرانی، دی اکسید کربن فوق بحرانی، خاک رنگبر مستعمل، روش سطح پاسخ، بهینه سازی
  • سمیرا قطبی، بهاره پیرزاده *، داود محبی کلهری، اعظم عبدالهی صفحات 30-40
    امروزه به منظور جداسازی آلودگی ها از سیالات استفاده از روش های غشایی مانند اولترافیلتراسیون الیاف توخالی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. معادلات حاکم بر مسئله نشان دهنده نقش بسزای هندسه کارتریج بر فرآیند جداسازی است. تحقیق حاضر به منظور بررسی تاثیر هندسه کارتریج یک سیستم اولترافیلتراسیون الیاف توخالی بر عملکرد جداسازی، انجام شده است. مدل سازی عددی فرایند جداسازی به سه دسته تقسیم شده که شامل دایره، مربع و مثلث است. فضای شامل الیاف، به صورت محیط دو متخلخله در نظر گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که در شرایط یکسان استفاده از هندسه مربعی و مثلثی نسبت به دایره، به ترتیب باعث کاهش در فشار انتقال غشایی، ضخامت کیک و در نتیجه مقاومت کیک و غشا می شود. همچنین هندسه مثلث تحت تغییر در دبی ورودی و چگالی بسته بندی، عملکرد بهتری نسبت به دو هندسه دیگر از خود نشان داده و زمان رسیدن به ضخامت کیک مشابه، در آن بیشتر است.
    کلیدواژگان: جداسازی، کارتریج، الیاف توخالی، فشار انتقال غشایی، دینامیک سیالات محاسباتی
  • علی پوراصغر محمدی، علی اصغر محمدی *، داریوش باستانی صفحات 41-50
    در این پژوهش جداسازی آب و هگزان در تراشه های میکروسیالی دوبعدی شیشه ای، که به روش حکاکی لیزر و اتصال حرارتی ساخته شدند، موردبررسی آزمایشگاهی قرار گرفت. تراشه های میکروسیالی شامل یک کانال اصلی و کانال های موئین جانبی بوده که می بایستی آب از کانال های موئین و هگزان از کانال اصلی از تراشه خارج می گردید. نتایج نشان داد که با کاهش عرض و افزایش تعداد کانال های موئین، و افزایش دبی آب، میزان جداسازی افزایش و با افزایش دبی هگزان و افزایش طول کانال های موئین، میزان جداسازی کاهش یافت. همچنین، برای افزایش دبی عملیاتی، تراشه های میکروسیالی سه بعدی، که شامل چهار میکروجداساز موئین موازی بودند، ساخته شد. با افزایش تعداد کانال های موئین از 25 به 35، میزان جداسازی افزایش قابل توجهی یافت ولی با افزایش تعداد به 40 تغییر قابل توجهی در میزان جداسازی مشاهده نشد. با تراشه های سه بعدی، بازده جداسازی 60 درصدی در دبی 1٫5 میلی لیتر بر دقیقه حاصل گردید که برای افزایش میزان جداسازی یک راهکار کاهش عرض کانال های موئین می باشد.
    کلیدواژگان: جداسازی، میکروسیالی، موئین
  • محمد رضا طلاقت *، المن امیر احمدی صفحات 51-68
    در این مقاله یک مدل ریاضی دو بعدی برای جداسازی هم زمان CO2 و H2S در یک تماس دهنده غشایی الیاف توخالی پلی پروپیلن در حضور مونو اتانول آمین ارایه شده است. مدلسازی در دو جهت شعاعی و محوری بر مبنای کاملا خشک برای جریان غیر همسوی گاز و مایع بررسی شده است. برای ارزیابی مدل ، نتایج حاصل از مدلسازی با داده های تجربی حذف CO2 در حضور حلال های فیزیکی آب و شیمیایی MEA مقایسه شدند. نتایج نشان داد که درصد دفع CO2 و H2S با افزایش دبی جریان مایع، تعداد الیاف ها، طول غشاء، غلظت حلال افزایش می یابد ولی با افزایش دبی جریان گاز به علت کم شدن زمان تماس کاهش می یابد. همچنین مشخص شد که در غلظت های کم حلال، H2S به طور کامل حذف می شود. نهایتا، نتایج نشان داد که با افزایش خیس شدگی میزان دفع این گازها کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: تماس دهنده غشایی، الیاف توخالی، منواتانول آمین، دی اکسید کربن، سولفید هیدروژن، مدلسازی ریاضی
  • محمود رحمتی * صفحات 69-79
    جذب و جداسازی دی اکسید کربن و هیدروژن سولفید از بیوگاز بوسیله ساختار آلی فلزی MIL-47 توسط روش مونت کارلو بررسی شد. نتایج حاصل از شبیه سازی با داده های آزمایشگاهی موجود هم خوانی خوب و قابل قبولی دارند. در ابتدا ایزوترم های جذب خالص، ترکیب دوتایی و سه تایی گازهای متان، دی اکسید کربن و هیدروژن سولفید نیز بررسی شد. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهند که کاهش دما و افزایش فشار، افزایش جذب را به همراه دارند و جذب خالص گاز هیدروژن سولفید در ساختار آلی فلزی MIL-47 نسبت به سایر گازها بیشتر است. گزینش پذیری گاز دی اکسید کربن و هیدروژن سولفید نسبت به گاز متان در ساختار MIL-47 به ترتیب 2/0 و 9/2 در دما و فشار محیط است. بنابراین ساختار MIL-47 برای جذب و جداسازی گاز دی اکسید کربن از بیوگاز مناسب نیست ولی قادر است گاز هیدروژن سولفید را بخوبی جدا کند.
    کلیدواژگان: بیوگاز، هیدروژن سولفید، دی اکسید کربن، ساختار آلی فلزی، شبیه سازی مونت کارلو
  • سید محسن ده نوی، نغمه حدیدی *، غلام رضا پازوکی، منوچهر وثوقی صفحات 80-87
    سامانه دوفازی-آبی به عنوان روشی برای جداسازی سلول ها، اجزای سلولی، آمینواسیدها، پروتئین ها و آنزیم ها معرفی و مزایای آن برای جداسازی زیستی نیز مشخص شد. در این تحقیق از سامانه پلیاتیلن گلایکول 2000/منیزیم سولفات برای جداسازی آنزیم آلفاآمیلاز استفاده شد. در این مطالعه ابتدا با روش نقطه ابری در دمای 23 درجه سانتی گراد نمودار باینودال سامانه دوفازی-آبی مورد نظر رسم گشت و با رابطه مرچوک برازش شد. سپس توزیع پذیری آنزیم آلفاآمیلاز در خوراک های مختلف در ناحیه دوفازی بررسی و خطوط رابط رسم شد و مقادیر ضرایب توزیع پذیری و بازدهی محاسبه شد. نتایج نشان داد، نمودار باینودال به خوبی با رابطه مرچوک برازش شده است. پس از توزیع پذیری آنزیم در سامانه، مشخص شد که آنزیم بیشتر به فاز بالا تمایل دارد و میانگین ضریب توزیع پذیری 15/1 و میانگین بازدهی استخراج حدود 71% است. همچنین با افزایش مقدار پلیمر (نمک ثابت) و با افزایش مقدار نمک (پلیمر ثابت) ضریب توزیع پذیری افزایش یافت. سامانه دوفازی-آبی پلی اتیلن گلایکول 2000/منیزیم سولفات می تواند به عنوان روشی برای جداسازی آنزیم آلفاآمیلاز به کار گرفته شود. در این صورت می توان با تغییر غلظت اجزا به بازدهی حدود 80% درفاز بالا هم رسید.
    کلیدواژگان: آلفاآمیلاز، سامانه دوفازی-آبی، ضریب توزیع پذیری، منیزیم سولفات، پلی اتیلن گلایکول 2000
|
  • Seyed Mohsen Dehnavi, Soheyla Shokrollahzadeh * Pages 1-10
    In recent years, the waste energy in cooling water of power plants has been applied for the production of water from saline waters. In this research, the effect of using the cooling water of a power plant located on the Persian Gulf coast, as a feed of a reverse osmosis unit was investigated on the separation of salt from seawater, the quality of the final product and water recovery. By increasing the feed water temperature from 20 to 45 °C, although the flow of the produced water increased about twice (from 7.5 to 14 L/m2h), it decreased the membrane salt rejection and salt separation by the membrane. As a result, the electrical conductivity of the produced water increased to about 700 to 1200 μS/cm. This change is due to enhanced membrane permeability to water and salt at higher water temperatures. Increased water flux saved energy for water production, but reduced the desirability of drinking water, although it remained within the world health organization (WHO) standards.
    Keywords: Reverse osmosis, Temperature increase, Power plant, Cooling water, Salt separation
  • mohammadhasan sadeghi, javad karimisabet, Mohammad Otokesh* Pages 11-19
    A sub-critical centrifuge was fed with a 53%-47% (w/o) mixture of “Freon-12- Freon-22” to survey tail scoop distance from rotor wall effect and feed flow rate effect on gas hold up and rotor wall temperature. In this case, 20 experiments in four tail scoop distances (6.12, 5, 4, and 3mm) and five feed flow rates (10, 15, 25, 35, and 40 g/h), were designed. The results showed that, rotor wall temperature distribution in vertical direction was decreasing from top cap to bottom cap. Temperature of all points of rotor wall increased monotonously with feed flow rate increment due to uniform raise of gas hold-up and number of gas molecule-rotor wall impacts, while temperature difference between top cap and bottom cap was invariant. Temperature of top of rotor wall raised with tail scoop distance decreasing, due to increasing of drag force exerted on the gas by tail scoop, which causer to increase temperature difference between top cap and bottom cap. Temperature difference between top cap and bottom cap was only dependent to physical characteristic of gas centrifuge like tail scoop position. Highest and lower rotor wall temperature was respectively 316 and 305 k at 3 and 6.12 mm tail scoop distance and 40 and 10 g/h feed flow rate.
    Keywords: Sub-Critical Centrifuge, Freon, Tail Scoop, Wall Temperature
  • Marziyh Kazemi, Amir Heydari *, Mohammad Khorram, Fereydoun Esmaeil zadeh Pages 20-29
    Bleaching using bleaching earth is one of the essential processes in edible oil refineries. The spent bleaching earth containing 20-40 % oil, therefore it is ready for rapid oxidation and flammability. To prevent the environmental problems, it is necessary to have a proper treatment on spent bleaching earth before disposal in the earth. The main objective of this study is to examine the removal percent of oil from spent bleaching earth using supercritical extraction process. Experiments were designed based on the central composite design of four parameters and the results were analyzed and optimized using response surface methodology. According to the results of the proposed mathematical model, the best operating conditions were determined at pressure of 200 bar, temperature 44 °C, solvent flow rate 0.04 mL/s and time 90 minutes. The amount of extraction was 3.26 % under the obtained optimum conditions which had been an appropriate compliance with the predicted value by related model (3.49 %).
    Keywords: Supercritical extraction, Supercritical carbon dioxide, Spent bleaching earth, Response surface methodology, Optimization
  • Samira Ghotbi, Davod Mohebbi, Kalhori, Azam Abdollahi, Bahareh Pirzadeh* Pages 30-40
    Nodaway, membrane methods such as ultrafiltration have been considered to separating pollutions from fluids. The governing equations indicate the role of cartridge geometry on the separation process. The present study is carried out to investigate the effect of cartridge geometry on the separation performance of a hollow fiber ultrafiltration system. Numerical Modeling are divided into three categories, include circle, square, and triangle. The region including fibers is considered as a porous medium. Results show in the same conditions, the use of square and triangular geometry reduce transemembrane pressure, cake thickness and consequently the cake resistance and the membrane resistance compared to circle. Also, triangle geometry has shown better performance under changes in inflow and packaging density and the time to reach the same thickness of the cake is more than the other two geometries.
    Keywords: separation, Cartridges, Hollow fibers, Transmembrane pressure Computational fluid dynamics
  • ali Pourasghar Mohammadi, aliasghar mohammadi*, Dariush Bastani Pages 41-50
    In this study, the continuous separation of hexane and water in micro-systems was investigated. For this purpose, two dimensional glass microfluidic chips were fabricated using laser ablation and thermal bonding method. The chips comprised of a main microchannel and few lateral micro channels. It was aimed to exit hexane and water from the, respectively, main and lateral micro channels. It was found that decreasing the width and increasing the number of the lateral micro channels, and increasing the flow rate of water result in increased separation. Also, increasing the flow rate of hexane and increasing the length of the lateral micro channels result in the reduction of the separation. In order to increase the operating flow rate of the capillary separation, three-dimensional microfluidic chips were fabricated by parallelization of four microscale capillary separators. With the three-dimensional microfluidic chips, the separation efficiency of up to 60% was achieved at the operating flow rate of 1.5 mL min-1.
    Keywords: separation, microfluidics, capillary
  • Elman Amirahmadi, Mohammadreza Talaghat* Pages 51-68
    In this paper, a two-dimensional mathematical model was presented for the removal of CO2 and H2S in a polypropylene hollow fiber membrane contactor in the presence of MEA. Modeling was performed in both axial and radial directions under the dry condition for countercurrent gas-liquid flow arrangement. To evaluate the model, the results of this modeling were compared with experimental data of removal of CO2 in the presence of water physical solvent and MEA chemical solvent. The results showed that the CO2 and H2S removal efficiency increased with the increase of the liquid flow rate, number of fibers, membrane length, and solvent concentration, but, decrease by increasing gas flow rate because of lower hold up time. It was also found that in low amine discharges, hydrogen sulfide is completely removed. Finally, the results showed that by increasing the wetting, the removal of these gases is reduced.
    Keywords: Membrane Contactor, Hollow Fiber, MEA, Carbon dioxide, Hydrogen sulfide, Mathematical Modeling
  • Mahmoud Rahmati * Pages 69-79
    Absorption and separation of carbon dioxide and hydrogen sulfide from biogas by the metal organic framework MIL-47 have been investigated by using the Monte Carlo method. The simulation results have a good agreement with the available experimental data. At first, the adsorption isotherm of pure, binary and ternary blend of methane, carbon dioxide, and hydrogen sulfide gases were studied. The simulation results show that the gas adsorption increases by decreasing and increasing in the temperature and pressure, respectively, and the pure absorption of hydrogen sulfide gas in the MIL-47 is higher than the other gases. The selectivity of carbon dioxide and hydrous sulfide relative to methane gas calculates 0.2 and 2.9 at ambient temperature and pressure, respectively. Therefore, the metal organic framework MIL-47 is not suitable for the absorption and separation of carbon dioxide gas, but it is good able to separation of hydrogen sulfide from biogas.
    Keywords: BioGas, Hydrogen sulfide, Carbon dioxide, Metal Organic framework, Monte Carlo simulation
  • mohsen dehnavi, naghmeh hadidi *, gholamreza pazuki, manuchehr vosoughi Pages 80-87
    The aqueous two phase systems (ATPS) are introduced for separation of cells, amino acids, proteins and enzymes. In this study, the ATPS based on poly (ethylene glycol) 2000 and magnesium sulfate are applied for separation of α-amylase. The bimodal curve is firstly obtained by using cloud point method at 23 ℃ and is correlated by the Merchuk equation. Also, partitioning of α-amylase in two phase region at various working points is investigated and tie lines, partition coefficients and recovery are obtained. The results show that the bimodal curve is fitted with the Merchuk equation well. After partitioning of α-amylase enzyme in the ATPS, α-amylase tends to the top phase and the average of the partition coefficients the extraction recoveries are 1.15 and 71%, respectively. Also, the partition coefficient of α-amylase is increased with increasing concentration of polymer (at constant concentration of salt) and concentration of salt (at constant concentration of polymer). It is concluded that the aqueous two phase system based on poly (ethylene glycol) 2000 and magnesium sulfate can be used for separation of α-amylaseb as a suitable method.
    Keywords: ?-amylase, Aqueous two phase systems, Partition coefficient, poly (ethylene glycol) 2000, magnesium sulfate