فهرست مطالب

شیمی و مهندسی شیمی ایران - سال سی و هفتم شماره 3 (پیاپی 89، پاییز 1397)
  • سال سی و هفتم شماره 3 (پیاپی 89، پاییز 1397)
  • تاریخ انتشار: 1397/09/01
  • تعداد عناوین: 21
|
  • امیر رضا عباسی*، حسین قاسم پور، محمد اسماعیل ابراهیم زاده، فاطمه بابایی، مجتبی خانپور متی کلایی، علی مرسلی صفحات 1-11
    گاز طبیعی که قسمت عمده آن را متان تشکیل می دهد، سوخت خوبی برای وسیله های نقلیه است. چارچوب فلز آلی(MOFs) به عنوان یک گروه نو از مواد جاذب در ذخیره گاز طبیعی، توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. ساختارهای MOF با اتصال واحدهای ساختمانی ثانویه تشکیل شده از یون های فلزی و اتصال دهنده های آلی، شبکه های گوناگونی را تشکیل می دهند. این مواد منظم، دارای تخلخل بالا هستند و از قابلیت طراحی بالایی برخوردارند. این ویژگی، MOFها را برای کاربردهای ویژه در به دام اندازی و جذب مواد گوناگون مناسب کرده است. بررسی این مواد در جذب متان خالص متمرکز شده است، هر چند گاز طبیعی دارای مقدار کمی از هیدروکربن های بزرگ تر مانند اتان و پروپان است که جذب بیش تری نسبت به متان دارا هستند. دراین مقاله، یک نمای کلی از وضعیت فعلی چارچوب فلز آلی برای ذخیره سازی متان نشان داده می شود.
    کلیدواژگان: چارچوب های فلز آلی، ذخیره سازی، متان، نانو، تخلخل
  • ملیحه پاشای گتابی، حسین میلانی مقدم، محسن قربانی* صفحات 13-26
    در این پژوهش نانولوله های کربنی آراییده شده با نانوذره های آهن اکسید به روش هم رسوبی هم زمان و با نسبت های نمک اولیه 2 به 1 و 4 به 1  سنتز شد. به منظور بررسی ویژگی های ساختاری، سطحی و مغناطیسی با استفاده از آنالیزهای میکروسکوپ الکترونی عبوری، پسماند مغناطیسی، تبدیل فوریه فروسرخ، رامان، پراش پرتو x، جذب واجذب نیتروژن و محاسبه مقدارهای نقطه بار صفر مورد مطالعه قرار گرفت. نتیجه های به دست آمده از تحلیل ساختاری دلالت بر تشکیل نانوذره های آهن اکسید با اندازه های nm 2/12 و nm 5/13 به ترتیب برای نسبت های 2 به 1 و 4 به 1 بر روی نانولوله های کربنی دارد. همچنین، برای همین نسبت ها رفتار ابرپارامغناطیسی با مغناطش اشباعی به ترتیب برابر با emu/g  84/11 و emu/g 9/27 دیده شده است. نتیجه ها نشان داد با انتخاب روش درست و بهینه سازی پارامترهای تاثیرگذار در روش سنتز نانولوله های کربنی مغناطیسی می توان به طور مستقیم ویژگی های سطحی آن ها را تغییر داده و در نتیجه نانوساختاری با ویژگی های سطحی مشخص در گستره وسیعی از شرایط آزمایشگاهی به دست آورد.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، نانوذره های آهن اکسید، نانولوله های کربنی، رسوب دهی شیمیایی، هم رسوبی هم زمان
  • نیلوفر رحمانی، امیر باقری گرمارودی*، محمدرضا خان محمدی خرمی صفحات 27-36

    دراین مطالعه، نانوزئولیت های ZSM-5 برای بررسی شرایط بهینه سنتز و شکل گیری، در شرایط گوناگون بر پایه طراحی آزمایش فاکتوریل دو سطحی، با روش هیدروترمال تهیه شدند. فرایند سنتز آن ها بر پایه یک روش بدون قالب ریزی و شرایط گوناگون ساخت از جمله ترکیب مولی ژل سنتزی و زمان واکنش در یک بازه گسترده بررسی شد. سپس این نمونه ها برای بررسی چگونگی شکل گیری ساختار ZSM-5 توسط روش پراش پرتو X ارزیابی و نتیجه ها برای به دست آوردن شرایط بهینه با یکدیگر مقایسه شد. هدف از بهینه نمودن روش، دستیابی به نانوذره های زئولیت ZSM-5 با کوچک ترین اندازه ها، ریخت شناسی و پایداری مناسب بود. ویژگی های نانوذره های تهیه شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری، طیف سنج فروسرخ تبدیل فوریه و آنالیز وزن سنجی گرمایی تعیین شد. مطابق طراحی آزمایش فاکتوریل دو سطحی، شرایط بهینه برای سنتز نانو زئولیت ZSM-5 عبارتند از: ,Na2O/SiO2=0.260=SiO2/Al2O3،53=H2O/SiO2 و زمان پیرسازی=72 ساعت. تصویرهای میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که کوچک ترین و بهینه ترین اندازه ذره های زئولیت ZSM-5حدود 44 نانومتر است و طیف سنج فروسرخ تبدیل فوریه و نیز آنالیز وزن سنجی گرمایی، سنتز نانوزئولیت ZSM-5را تایید کرد.

    کلیدواژگان: نانوزئولیت، ZSM-5، بهینه سازی، طراحی آزمایش
  • محمدعلی سمسارزاده*_آرزو ش دادخواه صفحات 37-49
    در این پژوهش، کوپلیمر اتری آمیدی به صورت ساختار قطعه از پلی فنیلن اکساید (PPO) و مونومر فنیل ایزوسیانات (PIC) به روش پلیمریزاسیون کئوردیناسیون در حضور کاتالیست تیتانیوم تتراکلرید (TiCl4) در حلال تولوئن خشک سنتز شد. اثر دما، زمان واکنش، نسبت پلی اتر به تیتانیوم کلرید (TiCl4/PPO)، میزان مونومر ایزوسیاناتی و حلال تولوئن بر بازده کوپلیمریزاسیون مورد بررسی قرار گرفت. ساختار شیمیایی کوپلیمر قطعه ای شده توسط رزونانس مغناطیسی هسته هیدروژن (1H NMR) بررسی شد. نتیجه های 1H NMR  با نتیجه های کروماتوگرافی ژل تراوایی (GPC) مطابقت خوبی نشان می دهد. وزن مولکولی و توزیع وزن مولکولی کوپلیمر به ترتیب برابر با  g/mol 5806 و 25/1 است. ویژگی های گرمایی کوپلیمر توسط گرماسنجی پویشی تفاضلی (DSC) مورد بررسی قرار گرفت. دمای انتقال شیشه ای (Tg) قطعه آمیدی و اتری به ترتیب برابر با   C84  و   C164 می باشد. ذره های کوپلیمر از روش آسیاب نمودن تحت نیتروژن مایع در مدت زمان 2 ساعت ساخته شده و تصویرهای میکروسکوپ الکترونی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) آن گزارش شد. سرانجام اندازه ذره های کوپلیمر در حدود نانومتری تخمین زده شده است. نتیجه های پراش پرتو ایکس (XRD) به منظور بررسی هویت و ریزساختار بلوری کوپلیمر، ساختاری مکعبی با صفحه های بلوری]100[،]110[و]111[را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: کوپلیمر اتری آمیدی، فنیلن اکساید، فنیل ایزوسیانات، ذره ها، مکعبی
  • سجاد محبی*، فرناز حسینی صفحات 51-58
    در این پژوهش فرایند اکسایش فتوکاتالیزی سولفیدها در شرایط بهینه توسط اکسیژن هوا به عنوان عامل اکسنده و نور مرئی در حضور نانو کامپوزیت اصلاح شدهTiO2@GO-CdSe با CdS در مقایسه با TiO2@GO-CdSe به تنهایی مورد بررسی قرار گرفت. نانو کامپوزیت اصلاح شده با تثبیت هم زمان نانوذره های کادمیم سلنید، کادمیم سولفید و تیتانیم دی اکسید بر روی صفحه های گرافن اکسید به روش هیدروترمال تهیه شد و ماهیت آن با مقایسه با مرجع علمی پیشین تایید شد. اندازه نانوذره ها در بازه ی 60 تا 80 نانومتر به دست آمد. بازده اکسایش انتخابی سولفیدها به سولفوکسیدها توسط نانوکامپوزیت اصلاح شده  TiO2@GO-CdSeS به مقدار چشمگیری در حد 65 درصد افزایش یافت. همچنین روند تغییرهای بازده نشانگر بالاتر بودن بازده واکنشاکسایش فتوکاتالیزی سولفیدهای آروماتیک نسبت به مشتق های آلیفاتیک و یا اکسیژن دار می باشد. این نانوکامپوزیت فعالیت فتوکاتالیزی بالا در بازه زمانی کوتاه و با قابلیت استفاده دوباره را نشان داد.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت گرافن اکسید، تیتانیم دی اکسید اصلاح شده، فتوکاتالیزگر، اکسایش نوری سولفیدها
  • زهرا همایون، سهیلا قسامی پور* صفحات 59-69
    در این کار پژوهشی، فسفونیک اسیدهای آلی جدید دارای گروه بتا-نفتول  با استفاده از واکنش سه جزیی و تک ظرفی دومینو نووناگل فسفو مایکل بین بتا نفتول، آلدهیدهای آروماتیک و تری اتیل فسفیت در شرایط سبز و دوست دار محیط زیست سنتز شدند. به منظور کاهش زمان، افزایش بازده و کامل شدن واکنش های مورد نظر، از کربن نانو لوله چند دیواره دارای گروه عاملی سولفامیک اسیدی به عنوان نانو کاتالیست ناهمگن استفاده شد. قابلیت بازیافت و استفاده دوباره از نانوکاتالیست، سادگی، کاربردپذیری، زمان واکنش مناسب و راندمان های خوب فراورده ها از برتری های سنتز ارایه شده می باشد. در ادامه ساختار فراورده ها توسط پرتو سنجی رزونانس مغناطیسی هسته های هیدروژن، کربن و فسفر تایید و نقطه های ذوب جامدها نیز گزارش شده است.
    کلیدواژگان: فسفونیک اسیدهای آلی، کربن نانوتیوب عامل دار شده، تری اتیل فسفیت، واکنش دومینو نووناگل فسفو مایکل
  • سید قربان حسینی*، زهرا خدادادی پور صفحات 71-79
    در این پژوهش نانوذره هایآهن  اکسید با روش گرمابی و نانوکامپوزیت آهن اکسید/ گرافن با روش واکنش سطح گاز مایع تهیه شد و سپس با روش های پراش پرتو ایکس، پرتو سنجی فروسرخ تبدیل فوریه و میکروسکوپ الکترونی شناسایی شدند. تصویرهای میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که نانوذره های آهن اکسید به صورت یکنواخت بر روی ورقه های گرافن قرار گرفته اند و همچنین بستر گرافن از تجمع نانوذره های آهن اکسید جلوگیری نمود. در مرحله بعد فعالیت کاتالیستی آهن اکسید/ گرافن و نانوذره های آهن اکسید بر تجزیه گرمایی آمونیوم پرکلرات با روش تجزیه وزن سنجی گرمایی و گرما سنجی روبشی تفاضلی(TGA/DSC)  بررسی شد. نتیجه های تجزیه گرمایی نشان داد که ترکیب گرافن اکسید و آهن اکسید در نانوکامپوزیت آهن اکسید/ گرافن سبب می شود که این نانوکامپوزیت فعالیت کاتالیزی بهتری نسبت به نانوذره های آهن اکسید نشان دهد.
    کلیدواژگان: آهن اکسید، گرافن، آمونیوم پرکلرات، تجزیه گرمایی
  • نگین قائمی*، پریسا دارایی، شیوا پالانی صفحات 81-95
    نانوپرکننده های اصلاح شده با قراردادن پلی اکریلیک اسید بر روی نانوذره های آلومینا، به عنوان نانو مواد آلی، در غشای پلی سولفون گنجانده شدند. بازده غشاهای بهبودیافته با نانومواد در کاهش سختی آب با استفاده از یون های منیزیم موجود در محلول به عنوان خوراک بررسی شد. غلظت خوراک، pH و همچنین مقدار نانوذره ها در ماتریس غشا، به عنوان متغیرهای عملیاتی در راستای بهینه سازی فرایند با استفاده از روش پاسخ سطحی درنظرگرفته شدند. گروه های عاملی کربوکسیل قرارگرفته برروی نانوذره های آلومینا، موجب افزایش میزان بار منفی روی سطح غشا و درنتیجه حذف کاتیون ها از آب شدند. آنالیز آماری نشان می دهد که وجود 5/0 % وزنی نانوذره ها در ماتریس غشای پلیمری در غلظت بالای یون های منیزیم موجود در محلول خوراک با 84/6 =pH  شرایط بهینه در دستیابی به بالاترین بازدهی در کاهش سختی آب (81%) را دارا می باشند. مدل پیش بینی شده با نتیجه های آزمایشگاهی به دست آمده از غشای ساخته شده به خوبی متناسب بوده و شرایط فرایند برای دستیابی به غشای سختی زدای آب مناسب است. بنابراین، میزان شار آب برای غشاهای نانوکامپوزیت ساخته شده باتوجه به تغییرها در ساختار غشا و آب دوستی سطح آن افزایش یافته است.
    کلیدواژگان: غشای صافی نانویی، نانوذره های آلومینا، پلی اکریلیک اسید، سختی گیری آب، روش پاسخ سطحی
  • مجید غضنفرپور درجانی*، محبوبه باباپور کوشالشاهی، لیلا محمدعلیخانی صفحات 97-108

    پی پیرازین های نامتقارن به طور گسترده در ساختار داروهای آنتی سایکوتیک یافت می شوند. ازآن جا که آلکیل یا آریل دار کردن گزینشی پی پیرازین ها به آسانی انجام نمی شود، استفاده از واکنش آریل دار کردن 1,4-diaza-icyclo[2.2.2]octan با استفاده از واکنش جفت شدن متقاطع کربن نیتروژن، مسیر مناسبی برای تهیه این ترکیب های هدف به شمار می آید. در این پژوهش، مسیر تازه ای برای تهیه مشتق های پی پیرازین نامتقارن با استفاده از آریل تری فلات ها به عنوان منبع آریل، آلکیل کلریدها به عنوان منبع آلکیل و 1,4-diaza-bicyclo[2.2.2]octan به عنوان منبع آمین گزارش شده است. شرایط بهینه واکنش شامل لیتیم ترسیوبوتوکساید به عنوان باز حجیم، مس کلرید به عنوان کاتالیزگر و پلی اتیلن گلیکول 400 به عنوان حلال است. بررسی تنوع پذیری واکنش نشان داد که حضور استخلاف های الکترون کشنده و الکترون دهنده در ساختار آریل تری فلات به خوبی با شرایط واکنش همخوانی دارد.

    کلیدواژگان: آریل تری فلات، پی پیرازین های نامتقارن، واکنش جفت شدن متقاطع، باز حجیم، مس کلرید، پلی اتیلن گلیکول-400
  • مهدی اسرافیلی*، نصیبه سعیدی، رقیه نورآذر صفحات 109-118
    امروزه آلودگی هوا یکی از مهم ترین مشکل های زیست محیطی است که بیش تر کشورهای در حال توسعه با آن روبرو هستند. در این مطالعه، با استفاده از محاسبه های نظریه ی تابعیت چگالی، مکانیسم احیای گاز NO بر روی بسترهای B12N12 و B11N12C بررسی می شود. مسیر پیشنهادی برای این مکانیسم به صورت 2NO → N2O + Oads و Oads + N2O → N2 +O2می باشد. نتیجه ها نشان می دهد دوپه کردن نانوقفس B12N12 با اتم کربن باعث افزایش واکنش پذیری سطح آن می شود. مقدارهای انرژی فعال سازی و پارامترهای ترمودینامیکی محاسبه شده نشان می دهد که نانوقفس B11N12C فعالیت کاتالیستی بهتری نسبت به B12N12 دارد که به دلیل حضور اتم کربن دوپه شده در این نانوساختار باشد.
    کلیدواژگان: احیای NO، انرژی فعال سازی، دوپه کردن، نانو قفس بور نیتریدی، نظریه ی تابعیت چگالی
  • یوسف خان محمدی، سلمان موحدی راد* صفحات 119-126
    در استفاده از کودهای شیمیایی نیتروژن دار به دلیل بالا بودن سرعت حل شوندگی در آب، بخش چشمگیری از نیتروژن به بخش های زیرین خاک نفوذ می کند و از دسترس گیاه خارج می شود. برای جلوگیری از این هدر رفت روش های گوناگونی مورد استفاده قرار گرفته است که یکی از پر کاربردترین روش ها استفاده از پوشش برای کاهش سرعت حل شوندگی در آب است. در این پژوهش از دو ماده ی صمغ زانتان و پودر آلژینات قالب سازی به عنوان پوشش استفاده شد و تاثیر پوشش های اعمال شد بر نرخ آزاد سازی اوره مورد بررسی قرار گرفتت. عمل پوشش دهی با استفاده از بستر سیال انجام شد. با استفاده از این مواد پوشش های یک و دولایه ساخته شد. بهترین نتیجه از پوشش دو لایه از صمغ زانتان و آلژینات به دست آمد. نتیجه های به دست آمده از بررسی درصد اوره ی آزاد شده به کل اوره ی موجود در نمونه های ساخته شده نشان می دهد که پوشش ایجاد شده باعث افزایش زمان انحلال کود به بیش از 12 روز می شود.
    کلیدواژگان: کود پوشش دار، بستر سیال، آلژینات، صمغ زانتان، اوره
  • مهفر مازنی، احمد رحیم پور* صفحات 127-139
    در این پژوهش، تاثیر افزودن غلظت های گوناگون خاک رس بر روی ساختار و عملکرد غشای اولترافیلتراسیون پلی سولفونی بررسی شده است. غشاها به روش جدایش فازی با استفاده از پلی سولفون در حلال N-متیل پیرولیدون تهیه شدند. عملکرد و رفتارگرفتگی غشاهای اصلاح شده با استفاده از سیستم جریان عرضی تصفیه شیرابه بررسی شد. ساختار غشاهای اصلاح شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی و میکروسکوپ نیروی اتمی و طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه های عملکرد و پس زنی غشاها در تصفیه جریان عرضی نشان داد که غشاهای شامل جاذب، شار عبوری بالاتر و کاهش اکسیژن موردنیاز شیمیایی بیش تری نسبت به غشای پایه داشتند. میزان پس زنی اکسیژن موردنیاز شیمیایی و مواد آلی طبیعی برای غشای شامل 5/1 % خاک رس به ترتیب برابر 35 % و 51 % بود که بیش تر از مقدارهای آن ها در غشای پایه (24 % حذف اکسیژن مورد نیاز شیمیایی و 34 % حذف مواد آلی طبیعی) است. از آنجا که غشای پایه قادر به حذف تنها 24 % از COD است، می توان نتیجه گرفت که جاذب مورد استفاده تاثیر به سزایی در بهبود عملکرد غشای اولترافیلتراسیون داشته است.
    کلیدواژگان: شیرابه زباله، غشا، پس زنی، خاک رس
  • مرضیه ده بوده، احمد آذری*، محسن عباسی صفحات 141-156
    امروزه با توجه به چالش های زیست محیطی پساب های صنعتی دارای مواد سمی و خطرناک، نیاز به فناوری های نوین و کارآمد برای تصفیه این پساب ها دارای اهمیت ویژه ای می باشد. روش های الکتروشیمیایی به عنوان یکی از فرایندهای اکسایش پیشرفته به طور موثری برای تجزیه مواد آلی در محلول های آبی استفاده شده است. فرایند الکتروفنتون یکی از انواع این فرایندهاست که در آن با اعمال برق به الکترودهای آند و کاتد، طی واکنش های الکتروشیمیایی، رادیکال های هیدروکسیل تولید شده و با حمله به آلاینده ها، باعث حذف آن ها می شوند. هدف از این مطالعه بررسی کارایی فرایند الکتروفنتون در شرایط محیطی به عنوان پیش تصفیه پساب صنعتی واحد  اولفینی است. در این مطالعه، یک راکتور منقطع الکتروفنتون در مقیاس آزمایشگاهی مجهز به دو الکترود آهن و منبع برق DC به منظور حذف ترکیب های سمی، مقاوم و آلی مورد استفاده قرار گرفت.عملکرد پارامترهای عملیاتی در 5 سطح با استفاده از آرایه های عمود بر هم 25 L مورد بررسی قرار گرفت، و سرانجام شرایط بهینه هر عامل توسط روش آماری تاگوچی به صورت غلظت 2O2H، mM 160 (سطح 4)، فاکتور pH، 3 (سطح1)، زمان واکنش 15 دقیقه (سطح 1) و غلظت +2Fe، mg/L  40 (سطح 5) به دست آمد. همچنین داده های آزمایشگاهی با مدل سنتیک درجه 1 و 2 برازش داده شد، و دیده شد که مدل درجه 2 با داده های آزمایشگاهی مطابقت دارد.
    کلیدواژگان: روش الکتروشیمیایی، فرایندهای اکسایش پیشرفته، فرایند الکتروفنتون، رادیکال هیدروکسیل
  • سید محمد سید علیزاده گنجی، محمد حیاتی* صفحات 157-172
    عنصرهای کمیاب در طبیعت بیش تر به صورت اکسید یافت می شوند و چون از نظر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی بسیار شباهت دارند، جدایش آن ها از هم دیگر بسیار مشکل است. از این رو بررسی و انتخاب مناسب ترین روش های جدایش عنصرهای کمیاب، بسیار دارای اهمیت دارد. درنتیجه در این پژوهش در گام اول، به منظور مدل سازی و بهینه سازی عامل های موثر بر بهبود جدایش تفریقی دیسپروسیم و گادولینیم، پنج عامل شامل میزان pH، نسبت حجم سیانکس272 به دپا، غلظت حلال های آلی، زمان انجام فرایند و غلظت لاکتیک اسید، انتخاب شدند. سپس به منظور طراحی آزمایش ها از نرم افزار DX7 استفاده شد و بر اساس آن تعداد 29 آزمایش تعیین شد.ولی از سویی در انجام آزمایش ها موردهایی مانند وزن کردن با دستگاه، آماده سازی محلول ها با غلظت مشخص، برداشتن حجم های متفاوت و عیارسنجی از موردهایی هستند که می توانند عامل ایجاد خطا و در نتیجه عدم قطعیت باشند، به همین دلیل بحث تحلیل احتمالاتی به منظور مدل سازی در شرایط عدم قطعیت، برای اطمینان سنجی نتیجه های به دست آمده، می تواند بسیار کارگشا باشد. برای این منظور در گام دوم، بر اساس داده های به دست آمده از آزمایش ها و رابطه های به دست آمده بین متغیرهای ورودی و خروجی، نخست نوع و ویژگی های تابع توزیع احتمالی، هر کدام از پنج پارامتر موثر ورودی تعیین شد و بر اساس آن ها و با توجه به نتیجه های شبیه سازی، ویژگی های نابع توزیع پارامترهای خروجی (درصد بازیابی دیسپروسیم و گادولینیم) به دست آمد.
    کلیدواژگان: عنصرهای کمیاب، جدایش تفریقی، طراحی آزمایش ها، عدم قطعیت، شبیه سازی مونت کارلو
  • سیده زهرا اسلامی راد*، رضا قلی پورپیوندی صفحات 173-182
    پیش بینی دقیق درصد کسر حجمی در جریان های سه فازی آب گازوییل هوا در شرایط عملیاتی ناپایدار، پارامتر مهمی در صنایع نفت و پتروشیمی می باشد. در این پژوهش، اندازه گیری دقیق درصد کسر حجمی در سه فاز  آب-گازوئیل-هو ا با استفاده از فناوری تضعیف پرتو گامای تک انرژی و شبکه عصبی برای اولین بار انجام شد. تعیین درصد کسر حجمی کمینه به دو چشمه رادیواکتیو با انرژی های متفاوت نیاز دارد. درحالی که در این مطالعه، تنها یک چشمه رادیواکتیو Cs137 (با تک انرژی keV 662) و یک آشکارساز سدیم یدید NaI(Tl) برای تعیین درصد کسر حجمی در سه فاز مورد استفاده قرار گرفت. همچنین، مدل پرسپترون چند لایه شبکه عصبی برای پیش بینی درصد کسر حجمی اعمال شد. نتیجه های به دست آمده از آزمایش های تجربی، داده های مورد نیاز برای آموزش و آزمون شبکه را  فراهم می کند. ورودی های شبکه، طیف های ثبت شده در آشکارساز هستند، به طوری که ماتریس مجموعه داده ها برای شبکه عصبی Y(118×42) می باشد. در این شبکه تعداد نورون ها در لایه درونی، پنهان و خروجی به ترتیب 118، 10 و 3 است. با استفاده از این روش پیشنهادی، درصد کسر حجمی در سه فاز آب گازوئیل هوا با درصد خطای نسبی میانگین(MRE%)کم تر از 95/6 % و خطای جذر میانگین مربع(RMSE)60/2 پیش بینی شد. ترکیب بندی استفاده شده در این روش ساده تر از روش های پیشنهادی دیگر است. بنابراین قیمت، ایمنی تابش و حفاظ سازی به کم ترین مقدار ممکن خواهد رسید.
    کلیدواژگان: درصد کسر حجمی، جریان های سه فازی، پرتو گاما، شبکه عصبی مصنوعی
  • افشار علی حسینی*، سعید رضایی صفحات 183-193
    کوره سیمان به عنوان قلب کارخانه در تولید کلینکر به حساب می آید که در آن گاز و مواد جامد به صورت جریان موازی و ناهمسو در تماس با هم دیگر قرار می گیرند. در این پژوهش مدل ریاضی توزیع غلظت مواد و فازهای تشکیل دهنده کلینکر با توجه به معادله پیوستگی و سینتیک واکنش های شیمیایی در نقطه های گوناگون کوره در راستای طول آن مطالعه شد. مدل سازی در حالت پایدار با حفظ اصول فیزیکی و شیمیایی فرایند و اثر وجود کوتینگ بررسی شد .نقش پارامترهای تاثیرگذار مانند: ترکیب درصد خوراک ورودی، دما، انرژی فعال سازی، شدت جریان خوراک، سطح مقطع و دور کوره بر معادله های حاکم و مدل به دست آمده در حالت پایدار مطالعه و با استفاده از نرم افزار Matalab-7 به صورت هم زمان حل شد.مقایسه نتیجه های به دست آمده از مدل و داده های تجربی نشان می دهد که تطابق مناسبی بین آن ها با خطای کم تر از 3% وجود دارد که جواب قابل پذیرشی برای اعتبار سنجی مدل است.
    کلیدواژگان: سیمان، کوره دوار، مدل سازی، موازنه جرم وسینتیک، کلینکر
  • فاطمه جعفری، هادی روستا، علی دشتی* صفحات 195-205
    در این پژوهش، کوپلیمر پیوندی پلی وینیل الکل- اکریلامید با دو سامانه آغازگر شامل سریک آمونیوم نیترات و سامانه رداکس آمونیم پرسولفات/ سدیم متابی سولفیت سنتز شد. ساختار کوپلیمرهای پیوندی توسط طیف سنجی فروسرخ (FT-IR) و گرما وزن سنجی (TGA) تایید شد. اثر بازدارندگی کوپلیمرهای به دست آمده (به عنوان بازدارنده های سینتیکی جدید هیدرات گازی) در مقایسه با پلی وینیل الکل در مخلوط گازی متان پروپان که هیدرات ساختار II را تشکیل می دهند مورد بررسی قرار گرفت. در همه آزمایش ها فشار اولیه 23 بار، دما C2  و سرعت همزن 400 دور بر دقیقه تنظیم شد. همه مواد آزمایش شده سرعت تشکیل هیدرات را کاهش دادند و قدرت بازدارندگی آن‏ ها به ترتیب PVA-g-AAM2 > PVA > PVA-g-AAM1 بود. نتیجه های آزمایشگاهی و سینتیک تشکیل هیدرات نشان دادند که کوپلیمر پیوندی PVA-g-AAM1 سرعت متوسط رشد هیدرات را نسبت به تشکیل هیدرات با آب خالص، تا 11 درصد کاهش می‏ دهد. همچنین کوپلیمر پیوندی PVA-g-AAM2 این سرعت را تا 29 درصدکاهش داده که نشان دهنده پتانسیل مناسب تر آن به عنوان یک بازدارنده جدید سینتیکی سازگار با محیط زیست، است.
    کلیدواژگان: بسپارش، کوپلیمر پیوندی، هیدرات گازی، بازدارنده سینتیکی
  • سپیده معارف، پوریا مالمیر، ابوذر سلیمان زاده، حمیدرضا عرفانی، خلیل شهبازی* صفحات 207-221
    مدل سازی اسید زنی در مخازن کربناته یک ابزار مناسب برای تعیین رفتار دینامیک برای طراحی عملیات اسید زنی می باشد. یک فرایند اسید زنی مناسب باید موجب ایجاد کرم چاله های عمیق و نازک با کم ترین میزان اسید مصرفی شود. در این مقاله با استفاده از مدل پیوستگی دو مقیاسی و حل معادله ها به روش عددی تفاضل محدود، مدل سازی بهتری از فرایند اسید زنی و تشکیل کرم چاله ها به دست آمده است. در مدل سازی انجام شده از یک مدل دو بعدی با شرط شدت جریان تزریقی ثابت در ورودی و فشار ثابت در خروجی استفاده شده است و مرزهای جانبی مدل به صورت بسته در نظر گرفته شده است. تعداد بلوک بهینه برای بررسی استقلال از شبکه، با استفاده از رسم غلظت نرمالایز شده اسید بر حسب تعداد بلوک به دست آمده است. برای حل معادله های حاکم از روش تفاضل محدود با اعمال شرایط اولیه و شرایط مرزی استفاده شده است. نتیجه های اعتبارسنجی نشان داده است که در مدل دو بعدی همگن، جبهه ی حرکت اسید به طور کامل یکنواخت است و شیب تغییرهای غلظت اسید در طول نمونه کاهشی است. آنالیز حساسیت برای بررسی اثر سرعت تزریقی اسید بر روی مدل ناهمگن نشان داد که سرعت تزریق بین 33/0 تا 5/1 سانتی متر بر ثانیه، حجم بهینه ی اسید برای تزریق را مشخص کرده است. همچنین با گذشت زمان و حرکت اسید به انتهای مدل، واکنش ها صورت پذیرفته و موجب افزایش تخلخل و دامنه ی تغییرهای آن شده است. نتیجه های این مدل قابلیت آن را برای ارزیابی کیفی رشد و نفوذ کر م چاله ها به خوبی نشان داده است.
    کلیدواژگان: اسیدزنی، کرم چاله، تفاضل محدود، آنالیز حساسیت، سرعت تزریقی
  • مینا سلیمانیان، مهسا باغبان صالحی، عاصفه موسوی مقدم، محسن وفایی سفتی* صفحات 223-236

    با توجه به کاربرد موفقیت آمیز هیدروژل های پلیمری در کاهش تولید آب، در این پژوهش یکی از پرکاربرد ترین این نوع هیدروژل ها تشکیل شده ازکوپلیمر پلی اکریل آمید سولفونه هیدرولیز شده و عامل شبکه ساز کروم (III) استات بررسی شده است. بدین منظور از آزمایش های بطری، سامانه صافی ژل، که برای نخستین بار در کشور طراحی و ساخته شد، و همچنین آزمون جاروب کرنش استفاده شد. بر اساس نتیجه های به دست آمده، رابطه های ریاضی درجه دوم با پیش بینی گرادیان فشار شکست ژل در اثر تزریق نفت و آب و مقدار هیدروژل خروجی در اثر تزریق نفت و آب بر حسب دو پارامتر غلظت کوپلیمر و  کروم (III) استات ارایه شد. نتیجه ها نشان داد غلظت کوپلیمر در مقایسه با غلظت عامل شبکه ساز و اثر متقابل بین آن ها، بیش ترین تاثیر را بر گرادیان فشار شکست و مقدار هیدروژل خارج شده در اثر تزریق نفت و آب دارد. همچنین در غلظت ثابت از عامل شبکه ساز، با دو برابر شدن غلظت کوپلیمر گرادیان فشار شکست 5 برابر  افزایش می یابد که این امر به علت افزایش مدول الاستیک شبکه سه بعدی هیدروژل و پیرو آن افزایش استحکام آن است. به طوری که با افزایش کرنش تا 1000% این استحکام حفظ شده است. در حقیقت تا کرنش کم تر از 100% هیدروژل تنش وارده را تا حد امکان خنثی و به حالت اولیه اش باز می شود. نتیجه های آزمایش های بررسی ایجاد شکاف درون هیدروژل، منجر به ارایه مکانیسم جدیدی برای توجیه پدیده کاهش نامتجانس تراوایی (با عنوان ایجاد مجاری بزرگ تر درون ژل توسط نفت نسبت به آب) شد که بر طبق آن در شرایط یکسان، توانایی نفت در شکافتن ژل و ایجاد کانال عریض تر برای عبور از توده ژل، در مقایسه با آب بیش تر است

    کلیدواژگان: هیدروژل، مدول الاستیک و گرانرو، جاروب کرنش، گرادیان فشار شکست، بازه ی ویسکوالاستیک خطی
  • سمیه محمدیان گزاز، عباس خوشحال*، امیر حسین مالک صفحات 237-250

    در این پژوهش، آلیاژ های پلی آمید 6 (PA6)و نشاسته تهیه شد. نخست، اصلاح شیمیایی و گرمانرم کردن نشاسته توسط مالئیک انیدرید و گلیسرول درشرایط گوناگون، در حالت مذاب انجام شد. سپس، آلیاژهای پلی آمید 6/ نشاسته، در شرایط گوناگون تهیه و زیست تخریب پذیری آن ها مطالعه شد. در هر دو مرحله، طراحی آزمایش به روش آنالیز رویه سطح (RSM) انجام شد. نتیجه ها طبق بخش اول، افزایش مقدار مالئیک انیدرید تاثیر بسیار خوبی بر افزایش درجه استخلاف آن روی نشاسته داشت، همچنین افزایش دما و زمان اصلاح نشاسته، تا زمانی که موجب تخریب مواد نشود، اثر مثبت بر درجه استخلاف نشان داد. در زمان حدود ده دقیقه و دمای °C140 و میزان مالئیک انیدرید % 6-4، بیش ترین میزان استخلاف مالئیک انیدرید روی نشاسته به دست آمد. در مرحله دوم، میزان زیست تخریب پذیری آلیاژهای تهیه شده با درصدهای گوناگون، بر حسب درصد کاهش وزنی در محیط لجن فعال، تا 90 روز، بررسی شد. با افزایش میزان استخلاف و مقدار نشاسته اصلاح شده در آلیاژ، اثر مثبت چشمگیری بر تخریب پلیمر دیده شد تا جایی که نمونه با مقدار % 30 نشاسته اصلاح شده پس از گذشت 75 روز، حدود % 45 وزنی تخریب شد. با استفاده از روش پاسخ رویه سطح (RSM)، نمودارهای صفحه ای ترسیم و اثرهای متغیرها به طور همزمان مورد بررسی قرار گرفت. همچنین رابطه های بین پاسخ و متغیرها، به صورت چند جمله ای از RSM استخراج شد که درصد خطای بسیار کمی داشتند و پیش ب ینی آن ها با نتیجه های تجربی قیاس شد، که هم پوشانی خوبی را نشان دادند.

    کلیدواژگان: آمیخته پلیمری، پلی آمید 6، نشاسته گرمانرم، طراحی آزمایش، تخریب زیستی
  • خدیجه عبادی، جعفر جوانمردی*، پیام پرواسی، علی اکبر روستا صفحات 251-260
    آلودگی محیط زیست و انتشار گازهای سمی از مهم ترین معضل های بشر در این سده است. از جمله گازهای آلوده ای که با دارا بودن درصد بالای متان می تواند به عنوان منبعی وافر از انرژی استفاده شود، گاز دفنگاه است. یکی از روش های ساده و کم هزینه برای حذف آلاینده هایی مانند هیدروژن سولفید که گازی به شدت سمی و خورنده است، تصفیه زیستی می باشد. در این روش با عبور گاز آلوده از میان بستری دارای میکروارگانیسم، تصفیه صورت می گیرد. در این پژوهش نیز به منظور بررسی کارایی صافی زیستی در حذف آلاینده هیدروژن سولفید از گاز دفنگاه شهر شیراز، ستون صافی زیستی از جنس پلگسی گلاس با قطر 15 سانتی متر و ارتفاع 2 متر طراحی و ساخته شد. این ستون با بستر طبیعی دارای ورمی کمپوست تولید شده در دفنگاه و گوش ماهی پر شد. سپس باکتری تیوباسیلوس تیوپاروس که پیش تر در محیط آزمایشگاه کشت داده شده بود روی سطح پرکن ها تثبیت شد. کارایی این صافی زیستی با غلظت (ppm)30 و شدت جریان حجمی گوناگون از گاز دفنگاه در شرایط دمای محیط و فشار اتمسفری بررسی شد. با توجه آزمایش ها دیده می شود که در زمان ماند 2 دقیقه به بازده بالای 80 درصد رسید که در این شرایط غلظت هیدروژن سولفید  خروجی دلخواه است. البته در آزمایش ها بازده ی حذف دستگاه برای غلظت (ppm)30 در شدت جریان 2 لیتر بر دقیقه، 90 درصد نیز به دست آمده است.
    کلیدواژگان: گاز دفنگاه، هیدروژن سولفید، صافی زیستی، آلودگی
|
  • Amir Reza Abbasi *, Hossein Ghasempour, Mohammad Esmaeil Ebrahimzadeh, Fateme Babaei, Mojtaba Khanpour Matikolaei, Ali Morsali Pages 1-11
    Natural gas, whose main component is methane, is an attractive fuel for vehicular applications. Metal-Organic Frameworks (MOFs) have received significant attention as a new class of adsorbents for natural gas storage. MOFs are typically constructed by connecting Secondary Building Units (SBUs) consist of metal ions with organic connectors to produce various networks. They are completely regular, have high porosity, and highly designable frameworks. These properties make MOFs suitable for various applications especially in trap and adsorption affinities for various compounds. Evaluation of these materials has focused on adsorption of pure methane, although commercial natural gas also contains small amounts of higher hydrocarbons such as ethane and propane, which adsorb more strongly than methane. In this view, we provide an overview of the current status of metal–organic frameworks for methane storage.
    Keywords: Metal-organic frameworks, Storage, Methane, Nano, Porosity
  • Maliheh Pashai Gatabi, Hossain Milani Moghaddam, Mohsen Ghorbani * Pages 13-26
    In this study, carbon nanotubes coated with iron oxide nanoparticles were synthesized by a co-deposited simultaneous method with initial salt ratios of 2 to 1 and 4 to 1. In order to study the structural, surface and magnetic properties, electron microscopy, magnetic residue, infrared Fourier transform, Raman, x-ray diffraction, nitrogen adsorption-desorption, and zero-point calculations were studied. The results obtained from the structural analysis indicate that iron oxide nanoparticles with 12.2 nm and 13.5 nm are in the range of 2 to 1 and 4 to 1 on carbon nanotubes, respectively. Also, for these proportions, the behavior of superparamagnetic with saturated magnetization was 11.48 mg/g and 27.97 emu/g, respectively. The results showed that, by choosing the right method and optimizing the effective parameters in the method of synthesis of magnetic carbon nanotubes, it is possible to directly change their surface properties and, as a result, nanostructures with specific surface properties in the “Wide” range of laboratory conditions.
    Keywords: Nanocomposite, Iron oxide nanoparticles, Carbon nanotubes, Chemical precipitation, In-situ coprecipitation
  • Nlioofar Rahmani, Amir Bagheri Garmarudi *, Mohammadreza Khanmohammadi Khorrami Pages 27-36

    In this study, nanosized ZSM-5 zeolite was synthesized for examining of optimum conditions of synthesis and the formation of zeolite ZSM-5 under different conditions based on two-level factorial experimental design, by hydrothermal method. Samples were synthesized without organic template and different conditions including the molar composition of the synthetic gel and reaction time were studied in a wide range. Then the samples for studying the formation of zeolite ZSM-5 were analyzed by X-ray diffraction and the results were compared with each other to obtain optimal conditions. Purpose of optimizing the assay was to achieve nanosized ZSM-5 zeolite with appropriate morphology and stability. Characterization of nanoparticles was performed by the Scanning electron microscope, Transmission electron microscope Fourier transform infrared spectroscopy and thermal gravimetric analysis. According to the two-level factorial experiment design, optimal conditions for the synthesis of nano-zeolite ZSM-5 include: Na2O/SiO2=0.2،SiO2/Al2O3 =60 ،H2O/SiO2=53, Aging time=72h. Scanning electron microscopy showed that the smallest and the most optimal of particle size is approximately 44 nm and Fourier-transform infrared spectroscopy and Thermal gravimetric analysis confirmed the synthesis of nano-zeolite ZSM-5.

    Keywords: Nano zeolite, ZSM-5, Optimization, Experimental design
  • Mohammad Ali Semsarzadeh *, Arezoo Sh. Dadkhah Pages 37-49
    In this research, poly (ether)-block-poly (amide) copolymer was synthesized from polyphenylene oxide (PPO) and phenyl isocyanate (PIC) via coordination polymerization in the presence of TiCl4 and dried toluene. The effects of temperature, reaction time, TiCl4/PPO ratio, the concentration of monomer and toluene as a solvent on the yield of copolymerization were investigated. Chemical structure of block copolymer was confirmed by Hydrogen Nuclear Magnetic Resonance (1H NMR) spectroscopy. 1H NMR results were in good agreement with gel permeation chromatography (GPC). Molecular weight and molecular weight distribution of the copolymer are 5806 g/mol and 1.25, respectively. Thermal properties of the copolymer were studied by Differential Scanning Calorimetry (DSC) measurement, in which the glass transition (Tg) of amide and ether blocks were 84˚C and 164˚C, respectively. The freeze-grinding method was used for the preparation of particles (grinding time = 2 hours). Scanning Electron Microscope (SEM) and Transmission Electron Microscopy (TEM) images exhibited micrometric and nano metric particles with regular and cubic structure. Obtained results from X-Ray Diffraction (XRD) showed that synthesized copolymer particles have a simple cubic crystal lattice of [100], [110], and [111].
    Keywords: Ether-Amide copolymer, Phenylene oxide, Phenyl isocyanate, Particles, Cubic
  • Sajjad Mohebbi *, Farnaz Hosseini Pages 51-58
    In this study, aerobic photocatalytic oxidation of sulfides by TiO2@GO-CdSe and TiO2@GO-CdSeS nanocomposites under visible light irradiation were investigated. The nanocomposites were supported on the graphene oxide nano sheets via in situ syntheses of CdSe and TiO2 and then modified by CdSthrough a hydrothermal method. The nanocomposites were characterized by SEM imaging, XRD and EDAX analyses. The size of nanocomposites were distributed in a narrow range of 50-65 and 60-75 nm for TiO2@GO-CdSe and TiO2@GO-CdSeS, respectively. The yield of photocatalytic oxidation process was obtained 65% for TiO2@GO-CdSeS in optimized conditions. These nanocomposites show high activity under the mild condition and Visible light irradiation. The photocatalysts were recycled and reused 8 times without a significant decrease in activities.
    Keywords: Graphene Oxide Nanocomposite, Modified titanium dioxide, Photo-oxidation, photocatalyst, Sulfide
  • Zahra Homayoun, Soheila Ghassamipour * Pages 59-69
    In presented research work, novel organophosphorus acids containing β-naphthol group was synthesized by one-pot three-component domino-Knoevenagel- Phospha-Michael reaction between β-naphthol, aromatic aldehydes and triethylphosphite under green and environmentally conditions. Multi-walled carbon nanotubes containing sulfamic acid functional group were used as a heterogeneous catalyst for decreasing reaction time, increasing yield and the completed of the reaction. The advantages of this synthesis are recyclability and reusability of nano-catalyst, simplicity, utility, suitable reaction time and good yields. Their structures of products were confirmed by Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy of hydrogen, carbon, and phosphorus and the melting point of solid products was reported.
    Keywords: Organophosphonic acids, Functionalized carbon nanotube, Triethyl phosphite, domino-Knoevenagel-Phospha-Michael reaction
  • Seyed Ghorban Hosseini *, Zahra Khodadaipoor Pages 71-79
    In this study, Fe3O4/ graphene nanocomposite was prepared by a gas/liquid interface reaction and characterized by XRD, IR and SEM techniques. Transmission electron microscope images revealed that the ultrafine Fe3O4 NPs are homogeneously deposited on the supporting G-O sheets and graphene oxide sheets could hinder the aggregation of Fe3O4 NPs. Then, the catalytic performance of the synthesized material on the thermal decomposition of ammonium perchlorate (AP) was investigated by ThermoGravimetry Analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC) techniques. The results of the thermal analysis showed that the composites exhibit better catalytic effect for the thermal decomposition of ammonium perchlorate than Fe3O4 NPs due to the combination of graphene sheets and Fe3O4 NPs.
    Keywords: Fe3O4, Graphene, Ammonium perchlorate, Thermal decomposition
  • Negin Ghaemi *, Parisa Daraei, Shiva Palani Pages 81-95
    Innovative nanofiller produced by poly(acrylic acid) attachment onto alumina nanoparticles was embedded into the polysulfone membrane. The efficiency of the nanofiltration membrane was investigated for hardness removal from water. Considering the feed concentration and pH as well as nanoparticle content, the optimization of process variables was performed using response surface methodology (RSM). The negative charge of the membrane surface caused by carboxyl functional groups on alumina nanoparticles elevated the cation removal efficiency from water. Statistical analysis revealed that 0.5 wt.% nanoparticles in the membrane matrix along with a high concentration of Mg2+ ions in water at pH 6.84 were the optimum condition to achieve the highest water softening efficiency. The predicted model well matched with experimental results suggesting a practical preparation and process conditions for achieving a water-softener membrane. Furthermore, the membrane permeability of prepared nanocomposite membranes was improved to higher amounts due to the induced changes in membrane bulk structure and surface hydrophilicity.
    Keywords: Nanofiltration membrane, Alumina nanoparticles, Poly(acrylic acid), Water softening, Response Surface Method (RSM)
  • Magid Ghazanfarpour Darjani *, Mahboobeh Babapour Kooshalshahi, Leila Mohammad, Alikhani Pages 97-108

    Unsymmetrical piperazines are key constituents of many anti-psychotic pharmaceuticals and bioactive compounds. Given that the selective introduction of an aryl and alkyl motif onto the piperazine skeleton is not always straightforward, direct arylation or alkylation of 1,4-diaza-bicyclo[2.2.2]octane would obviate the inefficiencies associated with the preparation of these target valuable molecules. We have utilized alkyl chlorides as the alkyl source, aryl triflates as the active aryl source, and 1,4-diaza-bicyclo[2.2.2]octane for the synthesis of N-alkyl-N′-arylpiperazines. The optimum conditions are developed using CuCl and t-BuOLi in PEG-400. Substrates bearing electron-deficient as well as electron-rich groups were successfully coupled under the optimum reaction conditions.

    Keywords: Aryl triflate, Unsymmetrical pipirazine, Cross-coupling reaction, Bulky base, Copper Chloride, Polyethylene glycol-400
  • Mehdi Esrafili *, Nasibeh Saeidi, Roghaye Nurazar Pages 109-118
    Today, air pollution is one of the important environmental problems in most developing countries. In this paper, using density functional theory calculations, the mechanism of NO reduction is investigated over B12N12 and B11N12C nanocages. The proposed pathway for this reaction is as 2NO → N2O + Oads and Oads + N2O → N2 + O2. The results indicate that C-doping increases the surface reactivity of B12N12 nanocage. The activation energies and calculated thermodynamic parameters show that the B11N12C nanocage has a better catalytic activity than B12N12, which could be due to the presence of doped carbon atom in this structure.
    Keywords: NO reduction, Activation Energy, Doping, boron-nitride nanocage, density functional theory
  • Yousef Khanmohammadi, Salman Movahedirad * Pages 119-126
    Due to the high solubility rate of urea in water, a noticeable portion of this fertilizer migrates into the underneath layers of soil and will be out of access of plants. This leakage not only is non-economic but also is dangerous for the environment. To avoid this leakage, different methods have been used which one of more applicable methods is the coating of the urea for controlling its solubility rate in the water. In this paper, xanthan gum and alginate powder were used as coating materials for urea pellets and the effects of these coatings on the releasing rate of urea was investigated. Single and double layer coatings were produced in a gas-solid-liquid fluidize bed. The best result has been obtained from the two-layer coating of xanthan gum and alginate. The results showed that this coating increases the urea release time up to 12 days.
    Keywords: coated fertilizer, Fluidized bed, Alginate, Xanthan gam, urea
  • Mahfar Mazani, Ahmad Rahimpour * Pages 127-139
    This study investigates the effect of different concentrations of clay on the structure and performance of polysulfone (PSf) UltraFiltration (UF) membranes for landfill leachate treatment. The membranes were prepared by phase inversion method via dissolving PSf powder in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) solvent at the presence of different content of clay. Performance and fouling behavior of prepared membranes were evaluated using a lab-scale cross-flow setup. The structure and morphology of the modified membranes were investigated by Field Emission ScanningElectron Microscopy(FESEM), Atomic Force Microscopy (AFM) and Energy Dispersive X-ray (EDX). The results confirmed that the adsorbent-modified UF membranes had higher flux and improved COD removal in comparison to the neat membrane. COD removal and NOM removal for 1.5% clay membrane was 35% and 51% respectively, and It was higher than the neat membrane (24% COD removal and 34% NOM removal). As the neat membrane was capable of reducing the COD by only 24%, It can be concluded that the addition of the adsorbents significantly enhanced the overall performance of the ultrafiltration membrane.
    Keywords: Landfill Leachate, Membrane, Retention, Clay
  • Marziye Dehboude, Ahmad Azari *, Mohsen Abbasi Pages 141-156
    Nowadays, due to the environmental challenges of industrial wastewater containing toxic and dangerous substances, there is particular importance in needing new and effective technologies for wastewater treatment. Electrochemical methods as one of the advanced oxidation processes used effectively for the decomposition of organic compounds. The Electro-Fenton process is one of these processes that it generates hydroxyl radicals. During electrochemical reactions and by applying electricity to the anode and cathode electrodes, hydroxyl radicals attack the pollutants and remove them. The purpose of this study is to evaluate the performance of the electro-Fenton process as an industrial wastewater pretreatment with a high concentration of olefin materials. In this study, an electro-Fenton batch reactor equipped with two iron electrodes and DCpower supply was used in the lab scale for the removing resistant and organic compounds. Effects of four operational parameters such as pH, concentration of H2O2 (hydrogen peroxide), reaction time and concentration of divalent iron were evaluated at the 5 levels and finally the optimum conditions of any factor was obtained by using of Taguchi statistics method in from of H2O2 160 mM (Level 4), pH factor 3 (Level 1), concentration of iron 40 mg l-1 (Level 5) and time of 15 min (Level 1), respectively. Also, the first and second order synthetic models were fitted to the experimental data. Results indicated that the second order of synthetic models has the best agreement with the experimental values.
    Keywords: Electrochemical method, Advanced oxidation processes, Electro-fenton process, Hydroxyl radical
  • Seyyed Mohammad Seyyed Alizadeh Ganji, Mohammad Hayati * Pages 157-172
    Rare elements in nature are often found in the form of oxide, and since they are very similar in physical and chemical properties, their separation is very difficult. Hence, the study and selection of the most appropriate methods for the separation of rare elements are very important and necessary. Therefore, in this first step, in order to model and optimize the effective factors on improving the separation of Dispersum and Gadolinium, five factors including pH, Cyanex 272 to Depa ratio, solvent extraction’s concentration, time and lactic acid’s concentration were selected. Then, DX7 software was used to design the experiments and based on that, 29 tests were determined. But on the other hand, in carrying out experiments, such things as weighing with the device, preparing solutions with a specific concentration, removing different volumes, and etching of the items that can cause the error and therefore the uncertainty is why the discussion of probabilistic analysis in order to Modeling under conditions of uncertainty can be very useful for the assurance of the results. For this purpose, in the second step, based on the data obtained from the experiments and the relationships obtained between the input and output variables, first, the type and characteristics of the probability distribution function, each of the five effective input parameters were determined and based on them and with Considering the simulation results, the characteristics of the distribution parameters of the output parameters (percent recovery of dysprosium and gadolinium) were obtained.
    Keywords: Rare elements, separation fractional, Experimental design, Uncertainty, Monte Carlo Simulation
  • Seyyedeh Zahra Islami Rad *, Reza Gholipour Peyvandi Pages 173-182
    Precise volume fraction percentage prediction in water-gasoil-air three-phase flows in unstable operational conditions is an important parameter in the oil and petroleum industry. In this research, the volume fraction percentage was measured precisely in water-gasoil-air three-phase flows by using single energy gamma ray attenuation technique and neural network, for the first time. The volume fraction percentage determination in three-phase flows requires least two gamma radioactive sources with different energies while in this study, we used just a 137Cs source (with the single energy of 662 keV) and a NaI detector. Also, the multilayer perceptron (MLP) neural network was implemented to predict the volume fraction percentage. The acquired results from an experimental setup provides the required data for training and testing the network. The inputs of ANN have registered spectra in the transmitted detector as the dataset matrix for ANN consisted of a (Y118×42). In this ANN, the number of neurons in the input, hidden and output layers are 118, 10 and 3, respectively. Using this proposed method, the volume fraction was predicted in water-gasoil-air three-phase flows with Mean Relative Error percentage (MRE%) less than 6.95%. Also, the Root Mean Square Error (RMSE) was calculated simultaneous 2.60. The set-up used is simpler than other proposed methods and cost, radiation safety and shielding requirements are minimized.
    Keywords: Volume fraction percentage, Three-phase flows, Gamma-ray, Artificial neural network
  • Saeed Rezaie *, Afshar Alihosseini Pages 183-193
    Cement kiln is as the heart of the cement plant in clinker production that gas and solid materials are in contact with each other in countercurrent flow. In this study, a mathematical model of concentrations distribution and clinker phases according to the mass equations and kinetics of chemical reactions in the furnace length were studied. In steady state investigated Modeling whit coating effect and maintaining the property of physical and chemical. The role of effective parameters such as Composition of feed, temperature, activation energy, material flow rate, cross section and rotational speed of kiln investigated on the governing equations and models and these equations solved in steady-state using software Matlab-7. The results of the model were compared with the experimental data that good agreement are between predicted by the model and experimental data and an error of less than 3% for the data obtained from the model and experimental is the acceptable answer for model validation.
    Keywords: Cement, Rotary kiln, Modeling, Silicone balance, Clinker
  • Fateme Jafari, Hadi Roosta, Ali Dashti * Pages 195-205
    In present work, poly(vinyl alcohol)-g-acrylamide was synthesized with two initiator systems, which contain ceric ammonium nitrate and ammonium persulfate/sodium metabisulfite redox systems. The structure of the graft copolymers was confirmed by Fourier Transform InfraRed (FT-IR) spectroscopy and ThermoGravimetric Analysis (TGA). The inhibition effects of produced graft copolymers (as new kinetic hydrate inhibitors) and polyvinyl alcohol were investigated on gas hydrate formation with a methane-propane mixture which forms the structure II of the hydrate. In all experiments, the initial pressure was adjusted at 23 bar, temperature at 2 ˚C, and the stirring rate at 400 rpm. All of the tested materials reduce hydrate formation rate and their inhibition strength was PVA-g-AAM1<PVA<PVA-g-AAM2, respectively. Experimental results and kinetics of hydrate formation showed that the PVA-g-AAM1 graft copolymer decreases the average growth rate of hydrate to 11% in comparison with hydrate formation with pure water. Also, PVA-g-AAM2 graft copolymer decreases this rate to 29% which show its more suitable potential as an environmentally friendly new kinetic inhibitor.
    Keywords: polymerization, graft copolymer, Gas hydrate, kinetic inhibitor
  • Sepideh Maaref, Pourya Malmir, Aboozar Soleymanzadeh, Hamid Reza Erfani, Khalil Shahbazi * Pages 207-221
    Carbonate acidizing modeling presents an effective tool to determine dynamic behavior trends during matrix acidizing treatment. A successful matrix acidizing process requires a minimum volume of injected acid while creating highly conductive wormholes. In this work, the two-scale continuum model was used to simulate carbonate acidizing using finite difference approach.  This model describes the reactive transport of acid at the Darcy scale and determines the local permeability, porosity, pore radius, and solid-fluid interfacial area changes at the pore-scale through structure-property relationships. In this study, a two-dimensional model was employed with constant flow rate inlet boundary condition, constant pressure outlet boundary condition, and no flow boundary condition on the lateral sides. To perform a grid independent verification, the normalized acid concentration was plotted versus mesh elements which, then, results in determining the optimum number of grid blocks. To solve governing equations, finite difference approach was used by employing initial and boundary conditions. The results of the two-dimensional homogeneous model revealed that there is a uniform acid concentration profile with a reduction trend during the model length. A sensitivity study on acid injection velocity in a heterogeneous model showed that there is an optimum injection velocity of 0.33 to 1.5 cm/s in which deep wormholes with a minimal amount of acid are created. Moreover, as time passes, the reactive dissolution process takes place and results in a dynamic change in the model porosity. This model indicated a good capability to qualitatively capture the experimentally observed wormhole propagation and growth.
    Keywords: Acidizing, Wormhole, Finite difference, Sensitivity study, Injection velocity
  • Mina Soleymanian, Mahsa Baghban Salehi, Asefe Mousavi Moghadam, Mohsen Vafaei Softi * Pages 223-236

    As polymer gels were successful in water shutoff production, in this research a polymer gel of sulfonated polyacrylamide copolymer and chromium triacetate as crosslinker was studied. For this purpose, bottle tests and filter gel system were used for the first time in the country and also strain sweep tests were carried out. According to the results, quadratic equations based on the parameters were presented predicting the rupture pressure gradient due to the oil and water injection and output gel because of oil and water injection based on polymer and chromium triacetate concentrations. The results showed that polymer concentration among crosslinker concentration and their interaction had the most effect on rupture pressure gradient and output gel due to oil and water injection. Besides, in the constant concentration of crosslinker, the increase of copolymer concentration caused an increase of rupture pressure to 5 times due to the increase of elastic modulus of the gel network and its strength. So by increasing of strain up to 1000%, the gel strength was stable. In fact, up to strain less than 100%, the hydrogel can keep and return to its initial shape. The results of gel rupture led to present a new mechanism to show the disproportionate permeability reduction (called as the creation of greater ruptures inside of gel by oil instead of water) which in that at same condition of experiments the ability of oil in gel rupture and creating greater rupture is more than water.

    Keywords: Hydrogel, Elastic, Viscous Modulus, Strain Sweep, Rupture Pressure Gradient, Linear Viscoelastic Region
  • Somayyeh Mohammadian Gezaz, Abbas Khoshhal *, Amirhossein Malek Pages 237-250

    In this study, the polyamide6/ thermoplastic starch (TPS) blends were prepared. Firstly, the starch became thermoplastic and was chemically modified using glycerol and maleic anhydride, under different conditions. After the preparation of maleated thermoplastic starch (MTPS), polyamide6/ MTPS (or TPS) blends were produced considering three variables; and the effects of various variables were investigated on their bio-degradability. In both steps, the experimental design method of Response Surface Methodology (RSM) was used. In the first step, the effects of Maleic Anhydride (MA) amount, time and temperature of the reaction were evaluated on the “degree of MAgrafted on the starch”. With increasing MA content, the processing time and temperature, higher MA grafting was achieved. While at a higher temperature and longer time, it was constant or slightly decreased. The highest grafting of MA was obtained at 140 ºC, 10 min and 4-6 % MA. In the second step, the influences of polyamide6/starch ratio, degree of MA grafting and degradation time were studied on the bio-degradability of the blends in the active sludge, in 90 days. Samples having TPS, showed some weight losses (or degradation) comparing to the purepolyamide6 which had no degradation. The amount of bio-degradation increased clearly with increasing MA grafted on the starch and MTPS amount. A blend containing 30 % MTPS, reached 45 % weight loss after 75 days. Using RSM, the equations of “degree of MA grafting” and “bio-degradation” versus variables, were obtained with suitable accuracy and low error. Besides, the interactions between the parameters were discussed considering 3D plots and the coefficients of the equations. The predicted results from the equations had a good fitting with the experimental data.

    Keywords: polymer blend, Polyamide 6, Starch, Experimental design, Biodegradation
  • Khadijeh Ebadi, Jafar Javanmardi *, Payam Parvasi, Aliakbar Roosta Pages 251-260
    Environment pollution and emission of toxic gases are one of the most important human challenges in the current century. Among polluted gases, land-fill gas with a high percent of methane could be considered as a plentiful source of energy. Biofiltration is a simple and economical method for removal of some contaminants such as hydrogen sulfide which is strongly toxic and corrosive. In this method, sweetening is done by passing the polluted gas through the bed of microorganism. For this purpose, a biofilter column of plexi glass with 15cm internal diameter and 2 m height was designed and constructed. The bed of this column was vermicompost mixed with the seashell. Then Thiobacillus thioparus bacteria which is cultured in the lab was previously, stabilized on the surface of the filling. The ability of this biofilter in 30 ppm concentration of H2S and different flow rate of landfill gas, in ambient temperature and atmospheric pressure, was studied. According to the experiments, it is observed that during 2 minutes, the yield is higher than 80%. In this condition, the concentration of H2S is desirable. Of course, in the study, the efficiency of biofilter in 30 ppm of H2S and flow rate of 2 L/min of polluted gas, was about 90 percent.
    Keywords: Land-fill gas, Hydrogen Sulfide, Biofilter, pollution