فهرست مطالب

علوم و مهندسی جداسازی - سال یازدهم شماره 1 (پیاپی 21، بهار و تابستان 1398)
  • سال یازدهم شماره 1 (پیاپی 21، بهار و تابستان 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/03/07
  • تعداد عناوین: 8
|
  • بهناز میرشکاری، سید محمد جواد کلینی*، بهزاد شهبازی صفحات 1-12
    فلوتاسیون یکی از مهمترین روش های فرآوری مواد معدنی است که کارآیی آن تحت تاثیر دو عامل شیمی سطح و درجه آزادی است. در این تحقیق تاثیر تابش امواج ماکرو بر شیمی سطح و درجه آزادی کانیهای سولفیدی مس با هدف یافتن روش پیش-عمل آوری مناسب برای دو کانسنگ مختلف (سرچشمه و پلنگی) بررسی شد. در آزمایشهای فلوتاسیون بر روی تاثیر تابش امواج ماکرو بر شیمی سطح، عیار و بازیابی نمونه مس سرچشمه پس از 90 ثانیه تابش (550 وات) به ترتیب 7 و 2 درصد افزایش یافت، اما در نمونه مس پلنگی عیار و بازیابی به ترتیب 4 و 8 درصد کاهش یافت. همچنین آزمایشهای فلوتاسیون بر روی تاثیر تابش امواج ماکرو بر درجه آزادی نشان داد که برای افزایش عیار و بازیابی نمونه مس سرچشمه به ترتیب به میزان 4 و 6 درصد نیاز به 180 ثانیه تابش امواج ماکرو با توان 550 وات است اما در نمونه مس پلنگی برای همین میزان افزایش در عیار و بازیابی، نیاز به 600 ثانیه تابش امواج ماکرو است. علاوه بر این، ثابت نرخ فلوتاسیون نمونه های مس سرچشمه و پلنگی پس از 120 ثانیه تابش امواج ماکرو به ترتیب 0/2 و 0/1 بر دقیقه افزایش یافت.
    کلیدواژگان: امواج ماکرو، فلوتاسیون، مس، کالکوسیت، کالکوپیریت
  • سپیده معصومی، علی رضا میراولیایی*، یونس جعفرزاده صفحات 13-25
    در این تحقیق، اثر نانو لوله های کربنی چند جداره (MWCNTs) بر عملکرد غشای پلی وینیل کلراید (PVC) در فیلتراسیون محلول هیومیک اسید بررسی شد. نتایج FESEM نشان داد که تعداد حفرات سطحی در غشا های نانو کامپوزیتی نسبت به غشای PVC بیشتر است. با افزایش MWCNTs تا 3/0 درصد وزنی، مقاومت های مکانیکی و سایشی غشاها افزایش یافت. همچنین مشاهده شد که شار آب غشای محتوی 3/0 درصد وزنی MWCNTs تا L/m2h 7/484 افزایش می یابد. کاهش زاویه تماس آب از° 6/88 برای غشای PVC به° 2/70 برای غشای محتوی 3/0 درصد MWCNTs نشان داد که آب دوستی غشاها با افزودن MWCNTs افزایش می یابد. همچنین مشخص شد که پس زنی محلول هیومیک اسید با غشاهای محتوی MWCNTs نسبت به PVC بیشتر است. آنالیز مکانیسم گرفتگی غشاها آشکار کرد که مدل تشکیل کیک مکانیسم غالب برای همه غشاها است و مدل فیلتراسیون کیک-گرفتگی کامل داده های حجم-زمان را برازش می کند.
    کلیدواژگان: غشای نانوکامپوزیتی، پلی وینیل کلراید، نانولوله کربنی چندجداره، تصفیه آب، هیومیک اسید
  • ساسان صحرایی، حامد رشیدی*، پیوند والهءشیدا صفحات 26-40
    در این پژوهش به منظور بررسی عملکرد محلول آبی دی اتانول آمین در فرایند جذب دی اکسیدکربن از گاز حاصل از احتراق، ضریب کلی انتقال جرم بر مبنای فاز گاز (KGaV) و شار انتقال جرم حجمی (NAaV) در شرایط عملیاتی مختلف شامل: دمای حلال ورودی 55-35 درجه سلسیوس، دبی گاز ورودی 100-50 لیتر بر دقیقه، دبی حلال ورودی 25/1-75/0 لیتر بر دقیقه، غلظت دی اکسیدکربن در گاز ورودی 15-5 درصد حجمی، بار حرارتی جوش آور 2/2-4/1 کیلووات و غلظت دی اتانول آمین در حلال 25-15 درصد وزنی، مورد بررسی قرار گرفت. جهت تحلیل نتایج و بهینه سازی شرایط از روش سطح-پاسخ باکس-بنکن استفاده شد. نتایج نشان داد که افزایش دبی حلال، دبی گاز، بار حرارتی جوش آور و غلظت دی اتانول آمین در حلال موجب افزایش مقادیر NAaV و KGaV می شود. با این حال افزایش غلظت دی اکسیدکربن در گاز ورودی مقدار NAaV و KGaV را به ترتیب افزایش و کاهش داد. تغییرات دما و غلظت دی اکسیدکربن در طول برج جذب نشان داد که جذب دی اکسیدکربن در نسبت های بالاتر دبی حلال به دبی گاز بیشتر می شود. با این حال افزایش طول برج بر افزایش میزان جذب تاثیرگذار است. در پایان بهینه سازی شرایط عملیاتی برج جذب انجام پذیرفت. حداکثر بودن همزمان مقدار NAaV و KGaV، تابع هدف در نظر گرفته شد. در شرایط عملیاتی بهینه مقادیر NAaV و KGaV به ترتیب به (kmol/h.m3) 01/15 و (kmol/h.m3.kPa) 07/3 به دست آمد.
    کلیدواژگان: جذب، دی اکسیدکربن، دی اتانول آمین، روش سطح-پاسخ، برج پرشده
  • فاطمه اسماعیلی خلیل سرایی، ازاده ابراهیمیان پیربازاری، ندا اساسیان کلور*، امین سهرابی صفحات 41-52
    مدل سازی فرایند جذب سطحی رنگ دانه متیلن بلو (+MB) بر روی تفاله چای (TW) اصلاح شده با سورفکتانت آنیونی (SDS) با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی انجام شد. آزمون های FTIR و EDS برای بررسی حضور مولکول های SDS بر سطح جاذب استفاده و مشخص شد که آنیون های -SO3 از طریق مکانیسم تبادل یونی به جذب +MB کمک می کنند. نتایج ایزوترم جذب با معادلات ایزوترم لانگمویر و فرندلیچ تطبیق داده شد و ظرفیت جذب لانگمویر (Qmax)، به ترتیب برابر 124.3 و 156.2 میلی گرم بر گرم برای TW و STW محاسبه گردید. مشاهده شد که سینتیک جذب متیلن بلو از مدل سینتیکی شبه درجه دوم پیروی می کند. نتایج این بررسی پیشنهاد می کند که جذب فیزیکی نیز در کنترل سرعت جذب متیلن بلو نقش دارد. مدل شبکه عصبی مصنوعی پیش خور با 5 پارامتر ورودی و یک لایه پنهان دارای 15 نورون برای پیش بینی رفتار جذبی طراحی و مشاهده شد که مدل با R2 بسیار بالایی (0.97<) قادر به پیش بینی درصد حذف MB برای مجموعه داده های آزمایش است.
    کلیدواژگان: تفاله چای، سورفکتانت آنیونی، جذب متیلن بلو، مدل سازی، شبکه عصبی مصنوعی
  • مهرداد فرامرزی، مهدی امیری نژاد*، شهرام شریف نیا صفحات 53-63
    در این تحقیق، عملکرد سیستم ترکیبی فتوکاتالیست/فرآیند غشایی در حذف آمونیاک از پساب مورد بررسی قرار گرفت. غشا از نوع الترافیلتراسیون بوده که با استفاده از پلیمر پلی اتر سولفون به روش تغییر فاز ساخته شد. از نانوذرات سنتز شده فومارات آلوموکسان به عنوان افزودنی در ساخت غشا استفاده گردید. نوع فتوکاتالیست اکسید روی بوده که بر روی پایه دانه رس منبسط شده با نام لیکا پوشش داده شد. تاثیر عوامل غلظت اولیه آمونیاک، میزان نانوذره و زمان فرآیند تصفیه بر روی حذف آمونیاک مورد بررسی قرار گرفت. سیستم های فتوکاتالیست و غشایی به طور منفرد نیز به کار گرفته و عملکرد آن ها از نظر شار و درصد حذف آمونیاک با سیستم ترکیبی مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج نشان دادند که سیستم فتوکاتالیست به تنهایی فقط در غلظت های بالا بخوبی می تواند آمونیاک را حذف نماید. در بین غشاهای ساخته شده، غشای پلی اترسولفون با میزان 2% وزنی نانوذره از نظر شار خوراک و درصد حذف آمونیاک بهترین عملکرد را داشت. در سیستم ترکیبی، ابتدا در فتوکاتالیست، آمونیاک به غلظت پایین تری رسیده و درادامه، فرآیند غشایی غلظت پایین آمونیاک را با درصد بالاتری حذف نمود.
    کلیدواژگان: فتوکاتالیست، غشا، آمونیاک، پلی اترسولفون، فومارات آلوموکسان
  • الهام جلیل نژاد*، سیده مژگان حسینی، مهران نعل بند صفحات 64-75
    بر اساس مشاهدات تجربی راکتور هواراند با لوله مشبک داخلی به دلیل مهیا کردن شرایط مناسب جهت رشد میکروبی، بازدهی فرآیند ‏زیستی را به میزان قابل توجهی افزایش داده و یکی از بیوراکتورهای پرکاربرد در تصفیه پساب به روش بیولوژیکی است. از این رو ‏مدل سازی و شبیه سازی فرآیند تخریب زیستی در این راکتور برای مقاصد طراحی و بهینه سازی عملکرد راکتور ضروری است. در این ‏پژوهش فرآیند تخریب زیستی فنل توسط باکتری رالستونیا یوتروفا و رشد توده زیستی در راکتور هواراند با لوله مشبک داخلی ‏آزمایشگاهی به روش دینامیک سیالات محاسباتی(‏CFD‏) شبیه سازی شد. برای روابط جریان حبابی از مدل آشفته є-‏k؛ متداو ترین ‏مدل به کار رفته برای تشریح جریان های آشفته استفاده شد. خطوط جریان در نواحی بالارونده و پایین رونده در داخل راکتور هواراند ‏با لوله مشبک داخلی شبیه سازی شده و تغییرات غلظت فنل و پراکندگی غلظت توده زیستی در شرایط ورودی مختلف با به تصویر ‏کشیدن پروفیل های غلظت بدست آمد. تطابق خوب نتایج حاصل با داده های تجربی نشان از اعتبار مدل و صحت شبیه سازی است. ‏. ‏
    کلیدواژگان: شبیه سازی‎ CFD، رشد توده زیستی، راکتور هواراند، تخریب زیستی فنل، مدل هلدین
  • محمدحسین فاتحی دهاقانی*، محمد ذبیحی، جلال الدین شایگان صفحات 76-88
    هدف از پروژه حاضر سنتز یک نانو جاذب مغناطیسی عامل دار با استفاده از کربن فعال تهیه‏ شده از هسته هلو با بکارگیری روش هم رسوبی برای حذف هم‏زمان یون فلزات سنگین از محلول آبی است. آنالیزهای مختلفی شامل بوهم، پراش اشعه ایکس، سطح فعال، میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف‏نگاری فلورسانس پرتو ایکس و مغناطیس سنج ارتعاشی برای تعیین ساختار سطحی نانو جاذب سنتز شده مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج نشان داد که نانو جاذب مغناطیسی با توزیع مناسب کریستال‏های اکسید آهن با اندازه 20 نانومتر بر روی سطح کربن فعال به صورت کروی با سطح فعال 325 مترمربع بر گرم شکل گرفته است. داده های آزمایشگاهی طراحی شده با روش پاسخ سطح، نشان داد که دمای جذب و قلیاییت محیط دارای اثر هم‏افزایی در مقدار جذب رقابتی یون های سرب، کروم و جیوه در فاز مایع هستند. حداکثر درصد حذف یون جیوه، کروم و سرب به ترتیب 91/5، 62/05 و 82/7 در شرایط بهینه محاسبه شد.
    کلیدواژگان: کربن فعال مغناطیسی هسته هلو، جذب سطحی، سرب، کروم، جیوه
  • سید علی رضا عقیلی، نادر منتظرین*، شهرام هاشمی مرغزار صفحات 89-102
    بازیابی و صرفه جویی در مصرف آب، که متاثر از محدودیت منابع آبی و نیز هزینه های انباشت باطله و در کنار آن تبعات زیست محیطی رهاسازی باطله های تر می باشد، اکنون به عنوان یک الزام در احداث و توسعه صنایع فراوری معدنی به حساب می آید. یکی از مهم ترین عناصر در فرایند بازیابی آب از باطله های تر فراوری تیکنر می باشد. در این مطالعه نخست وضعیت کارکرد شرایط حاضر تیکنر باطله خط چهارم تولید کنسانتره شرکت معدنی و صنعتی گل گهر بررسی گردیده است. با رویکرد افزایش بازیابی آب و نیز بهبود عملکرد تیکنر باطله یادشده، از دینامیک سیالات محاسباتی برای شبیه سازی استفاده شده و با انجام آزمایش های متعارف روی تیکنر در حال کار، این شبیه سازی اعتبار سنجی گردیده است. نارسایی دستگاه در عدم توانایی چاهک خوراک در مخلوط کردن جریان ها و فلوکولانت و درنتیجه کاهش ظرفیت فرایند تیکنراسیون ناشی از تغییر شرایط کارکرد طراحی و تغییر خوراک، با این شبیه سازی شناسایی و به تناسب با آن ها دو راهکار کوتاه مدت بر مبنای تغییر میزان فلوکولانت زنی و بلندمدت بر مبنای طراحی چاهک های متناسب با شرایط کارکرد جدید، که با شرایط طراحی اولیه متفاوت می باشند، به منظور بهینه سازی معرفی گردیدند. چاهک های جدید با ویژگی ایجاد سیستم ساده رقیق سازی در سطح (چاهک شماره 3) و نیز ایجاد سیستم رقیق سازی زیرسطحی (چاهک شماره 4) به عنوان چاهک های بهینه معرفی شده اند که در صورت استفاده از هر یک از آن ها به ترتیب بازیابی آب سالیانه به 1.07 و 1.34 میلیون مترمکعب بالغ خواهد شد. از خصوصیات دیگر این چاهک ها افزایش شفافیت آب در شرایط خروجی با غلظت بالای جامد در خروجی ته ریز است.
    کلیدواژگان: بازیابی آب، چاهک تغذیه، لخته سازی، بهینه سازی تیکنر، دینامیک سیالات محاسباتی
|
  • Behnaz Mirshekari, S.M. Javad Koleini *, Behzad Shahbazi Pages 1-12
    Flotation is one of the most important methods of mineral processing that its efficiency is affected by two factors of surface chemistry and liberation degree. In this research, the effect of microwave radiation on the surface chemistry and liberation degree of copper sulfide minerals was investigated for obtaining suitable methods for pretreatment of two different ores (Sarcheshmeh and Palangi). In flotation studies on the effect of microwave radiation on the surface chemistry, after 90 seconds radiation (550 W), the concentrate grade and recovery of the Sarcheshmeh samples increased 7 and 2 percent, respectively but the concentrate grade and recovery of the Palangi samples decreased 4 and 8 percent, respectively. Also, in flotation studies on the effect of microwave radiation on the liberation degree, after 180 seconds radiation (550 W), the concentrate grade and recovery of the Sarcheshmeh samples increased 4 and 6 percent respectively but for the Palangi samples, a same increase in the grade and recovery was obtained in 600 seconds of microwave radiation. Furthermore, flotation rate constant of the Sarcheshmeh and Palangi samples increased 0.2 and 0.1 per minute respectively, after 120 seconds microwave radiation.
    Keywords: microwave, flotation, copper, chalcocite, chalcopyrite
  • Sepideh Masoumi, Ali Reza Miroliaei *, Yoones Jafarzadeh Pages 13-25
    In this research, the effect of multiwall carbon nanotubes (MWCNTs) on the performance of polyvinyl chloride (PVC) membrane in the filtration of humic acid solution was investigated. The FESEM results showed that the number of surface pores in nanocomposite membranes is more than that of PVC membrane. The tensile strength and abrasion resistance of membranes increased with increasing MWCNTs up to 0.3 wt.%. It was also observed that water flux of membrane containing 0.3 wt.% MWCNTs increases up to 484.7 L/m2h. The decrease of water contact angle from 88.6° for PVC membrane to 70.2° for 0.3 wt.% MWCNTs membrane showed that the hydrophilicity of membranes increases with increasing MWCNTs. It was also found that the rejection of humic acid solution with MWCNTs membranes is more than that of PVC membrane. The analysis of fouling mechanism of membranes revealed that the cake formation model is dominant mechanism for all membranes and cake filtration-complete blockage model fits the volume-time data.
    Keywords: Nanocomposite membrane, Polyvinyl chloride, Multiwall carbon nanotube, Water treatment, Humic acid
  • Sasan Sahraei, Hamed Rashidi *, Peyvand Valeh, E, Sheyda Pages 26-40
    In this study, to evaluate the performance of aqueous diethanolamine (DEA) CO2 absorption process from flue gas, the volumetric overall gas phase mass transfer coefficient (KGaV) and the volumetric mass flux (NAaV) was investigated under different operating conditions, including: inlet solvent temperature 35-55 °C, the CO2 concentration in flue gas 5-15 vol.%, flue gas flow rate 50-100 lit/min, solvent flow rate 0.75- 1.25 lit/min, DEA concentration 15-25 wt.% and reboiler heat load:1.4-2.2 kW. To evaluate the results and optimize the conditions, the Box-Behnken Response Surface methodology was used. The results showed that by increasing solvent flow rate, gas flow rate, reboiler heat load and DEA concentration in the solvent, the NAaV and KGaV values were increased. However, increasing the CO2 concentration in the flue gas increased NAaV, and decreased KGaV. The temperature changes and carbon dioxide concentration through the absorption column showed that carbon dioxide absorption was more in the higher ratio of solvent flow to gas flow rate. However, increasing the length of the column increases the CO2 absorption. Finally, optimization of the operating conditions has been done. The maximization of NAaV and KGaV simultaneously was considered as objective function. At optimal operating conditions, the NAaV and KGaV values reached 15.01 (kmol/h.m3) and 3.07 (kmol / h.m3.kPa), respectively.
    Keywords: Absorption, Carbon dioxide, Diethanolamine, Response surface methodology, Packed Column
  • Fatemeh Esmaeili Khalil Saraei, Azadeh Ebrahimian Pirbazari, Neda Asasian Kolur *, Amin Sohrabi Pages 41-52
    The adsorption process modeling of Methylene Blue dye (MB+) on the modified tea waste (TW) with anionic surfactant (SDS) was performed by the artificial neural network. The FTIR and EDS analyses were used to investigate the presence of SDS molecules on the adsorbent surface and it was determined that the SO3- anions help to MB+ adsorption by the ion exchange mechanism. The adsorption isotherm data were fitted to Langmuir and Freundlich isotherm equations and the Langmuir adsorption capacity (Qmax) was calculated respectively, equal to 124.3 and 156.2 mg/g for TW and STW. It was observed that the adsorption kinetics of MB follows the pseudo-second-order kinetic model. The findings of this investigation suggest that physical adsorption also plays a role in controlling the sorption rate of MB. The feedforward ANN model with 5 input parameters and one hidden layer having 15 neurons was designed to predict the adsorptive behavior of sorbents, and it was observed that the model is able to predict the MB removal percentage for the test data series with great R2>0.97.
    Keywords: Tea waste, Anionic Surfactant, Methylene Blue Adsorption, Modeling, Artificial Neural Network
  • Mehrdad Faramarzi, Mehdi Amirinejad *, Shahram Sharifnia Pages 53-63
    In this research, the performance of photocatalyst/membrane process hybrid system was investigated for the ammonia removal from the wastewater. The prepared membranes were ultrafiltrasion (UF) using the polyethersulfone (PES) by the phase inversion method. Synthetic fumarat alumoxan nanoparticle was used as the additive in the preparation of membrane. The photocatalyst was zinc oxide (ZnO) fixed on a light expanded clay aggregate support named LECA. The effect of the parameters containing amonia initial concetration, nanoparticle content and the treatment process duration on the amonia removal was investigated. The photocatalyst and membrane systems were employed separately and their performance including the flux and rejection was compared with the hybrid system. The results showed that the photocatalyst system was able to remove the amonia at high flux level, well. By consideration of the amonia flux and its removal percentage, the best performance was obtained for the membrane prepared by the PES with 2 wt.% nanoparticle. In hybrid system, firstly, the ammonia was reached to the low concentration and then, the membrane peocess removed this low concentration of ammonia.
    Keywords: Photocatalyst, membrane, ammonia, Polyethersulfone, Fumatrate alumoxane
  • Elham Jalilnejad *, Seyede Mojgan Hoseini, Mehran Nalband Pages 64-75
    According to the experimental observations, airlift reactor with net draft tube provided a ‎suitable ‎medium for microbial reactions, hence improved process efficiency and is a ‎recommended ‎bioreactor for wastewater bio-treatment. However, modeling and simulation ‎of biodegradation ‎process in this special bioreactor seems essential to proper design and ‎optimization of the ‎performance of the reactor. In this work, the biodegradation process of ‎phenol with Ralstonia ‎eutropha cells and microbial growth is simulated in a lab-scale airlift ‎reactor with net draft tube ‎using computational fluid dynamics (CFD). The k-ɛ model, as the most common model used for ‎description of turbulent flow, is used for the simulation of the present bubbly flow. Flow pathlines ‎in the riser and downcomer sections of the airlift reactor is simulated and the phenol concentration ‎variations and ‎biomass distribution in different inlet conditions were demonstrated by ‎simulated ‎concentrations contours. Good agreement was find between simulation and ‎experimental ‎results which validated the model and proved the accuracy of the simulation.‎
    Keywords: CFD Simulation, biomass growth, Airlift Reactor, Phenol‏ ‏biodegradation, Haldane model
  • Mohammad Hosein Fatehi Dehaghani *, Mohammad Zabihi, Jalal Shayegan Pages 76-88
    The aim of this present work is the synthesis of the functionalized magnetic activated carbon derived from peach stone for simultaneous removal of heavy metal ions from aqueous solutions. The various tests including XRD, BET, XRF, Boehm, VSM and FTIR were applied to characterize the prepared nano-adsorbent. The results showed the well dispersed spherical magnetite nanoparticles with size of 20 nm were formed over the nano-adsorbent while the surface area was calculated to be 325 m2/g. The Designed experimental data by employing response surface method indicated that the adsorption temperature and pH have the synergic effect on the competitive adsorption of Pb(II), Cr(VI) and Hg(II) in the liquid phase. The maximum removal efficiencies were calculated to be 91.5, 62.05 and 82.7 for Pb (II), Cr(VI) and Hg(II) at the optimal operating conditions, respectively.
    Keywords: Magnetic Activated Carbon Peach Stone, Adsorption, Pb(II), Cr(VI), Hg(II)
  • Sayed Alireza Aghili, Nader Montazerin *, Shahram Hashemi Marghzar Pages 89-102
    Currently water saving and recycling is necessary for construction and development of mineral processing industry, affected by water resources restriction, the cast of waste accumulation and environmental consequences. Thickener is one of the most important elements at water recovery from waste water. In this study, first operating thickener condition is investigated. Computational fluid dynamics is used to simulate thickener operation with the approach of water saving increasement and the simulation is validated by conventional experiments. Devise’s failure is detected in inability of feedwell at mixing the fluid currents and flocculants. Thickeners capacity increasement due to changes in feed load from design to operating condition is discussed and two short term solution based on flocculant dosage change and long term solution based on feedwell design are presented. 4 new feedwells are designed compatible with operating condition in order to optimize the thickener. The new feedwells by properties of surface dilution (feedwell No.3) and underground dilution and converging output current (feedwell No.4) are introduced as optimized feedwells. In order to deployment any of them respectively, water saving will be more than 1.07 and 1.34 million m^3 per a year. One of the other advantage of these feedwells is overflow discharge water clarification or in other words high solid concentration at underflow discharge.
    Keywords: Water recovery, feedwell, flocculation, thickener optimization, CFD