فهرست مطالب

شیمی و مهندسی شیمی ایران - سال سی و هفتم شماره 4 (پیاپی 90، زمستان 1397)
  • سال سی و هفتم شماره 4 (پیاپی 90، زمستان 1397)
  • تاریخ انتشار: 1397/12/01
  • تعداد عناوین: 22
|
  • جعفر نظام دوست* صفحات 1-9
    در این پژوهش، نتیجه های مربوط به تغییرهای ساختاری و ویژگی های مغناطیسی چند لایه ای Fe/Al/Fe رشد یافته بر روی زیرلایه ی Si(100) مورد مطالعه قرار گرفت. نانو لایه های نازک به روش کندوپاش مگنترونی RF لایه نشانی شدند به طوری که ضخامت هر لایه  nm30 می باشد. نتیجه های تحلیل XRD  نشان داد جهت ترجیهی  سه لایه ای Fe/Al/Fe در راستای (200)  می باشد. در ادامه به منظور بررسی رفتار گرمایی در دماهای بالا در خلا دستگاه HT - XRD  بین دماهای 26 تا °C 800 به مدت 180 دقیقه مورد استفاده قرار گرفت. در پایان برای بررسی ویژگی های ریخت شناسی سطح و اندازه ذره ها از تحلیل AFM و برای بررسی ویژگی های مغناطیسی از تحلیل MFM و  AGFM استفاده شد
    کلیدواژگان: سه لایه ای Fe، Al، Fe، فیلم نازک، پرتو ایکس در دماهای بالا
  • ستوده باقری*، حمیدرضا مسعودی، احسان بحرینی نژاد صفحات 11-22
    در این پژوهش، اثرهای آروماتیسیته بر ویژگی های الکترونی نانولوله های تک دیواره بورنیترید زیگزاگ در طی کرنش مورد بررسی قرار گرفته است. ساختارها در سطح B3LYP/6-31+G(d)  بهینه سازی شده اند. در طی فرایند کرنش، اتم های بورو نیتروژن در دو لایه انتهایی نانولوله ثابت نگه داشته شده و بقیه لایه ها در طی محاسبه های بهینه سازی شده اند. مقدارهای مربوط به شکاف نوار، انرژی های اتصال، پتانسیل شیمیایی الکترونی، سختی شیمیایی و فاکتور الکترون دوستی محاسبه شده است. پوشیدگی شیمیایی مستقل از هسته NICS(1)))، مدل نوسانگر هماهنگ آروماتیسیته (HOMA)، مدل نوسانگر هماهنگ استقرار نیافتگی الکترون (HOMED) و شاخص استقرار نیافتگی الکترون ها در موقعیت پارا (PDI) به منظور سنجش آروماتیسیته بررسی شده اند. نتیجه ها نشان می دهد که شاخص HOMED برای تعیین آروماتیسیته نانولوله های تک دیواره زیگزاگ بورنیترید مناسب می باشد. همچنین دیده می شود که آروماتیسیته این نانولوله ها با افزایش کرنش کاهش می یابد. یک همبستگی وارونه بین آروماتیسیته و رسانایی نانولوله ها در طی فرایند کرنش نیز یافت می شود.
    کلیدواژگان: آروماتیسیته، نانولوله بورنیترید، HOMA، HOMED، NICS(1)، PDI
  • مریم چمنی، عبدالله فلاح شجاعی* صفحات 23-35
    ترکیب های فنولی در زمره آلاینده های متداول منابع آبی هستند. تجزیه کاتالیزگری نوری با استفاده از نانوفوتوکاتالیست های نیمه رسانا یک روش موثر و پرکاربرد برای  حذف این  ترکیب ها است. در این کار پژوهشی، نانوفوتوکاتالیست های Sb/TiO2-Fe3O4 با صفر تا 10 درصد وزنی آنتیموان با موفقیت سنتز شد و ساختار آن ها با استفاده از روش های,FT-IR  XRD و SEM شناسایی شد. با استفاده از الگوی XRD و معادله شرر اندازه ذره های سنتز شده محاسبه شد که با میانگین اندازه نانوذره ها دیده شده در تصویرهای SEM که حدود 50 نانومتر است همخوانی دارد. همچنین تاثیر پارامتر های گوناگونی مانند غلظت اولیه آلاینده و غلظت آنتیموان، دما، pH و مقدار کاتالیست بررسی شد. فنول و 4- نیتروفنول توسط Sb/TiO2-Fe3O4(5 درصد وزنی آنتیموان) به ترتیب 1/70 و 95 درصد تجزیه شدند.
    کلیدواژگان: 4- نیتروفنول، فوتوکاتالیست Sb، TiO2-Fe3O4، تجزیه نوری، سل ژل
  • نادیه پارسازاده، فخری یوسفی*، مهراونگ قائدی، رضوان کریمی، فاطمه بروسان صفحات 37-54
    در این پژوهش از جاذب نانوذره ZnO-Cr  نشانده شده بر کربن فعال به منظور حذف رنگ دی سولفین بلو استفاده شده و سپس با کمک شبکه عصبی مصنوعی میزان حذف آن را پیش بینی شد. اثر پارامترهای گوناگون شامل pH، مقدار جاذب، غلظت رنگ ها و زمان به هم خوردن روی درصد حذف به روش فناوری های طراحی آزمایش مورد بررسی و بهینه شد. همچنین مدل های سینتیکی و هم دماهای جذبی و همچنین پارامترهای ترمودینامیکی مورد بررسی، و قابلیت استفاده آن ها در شرایط بهینه ارزیابی شد. پس از تجزیه و تحلیل نتیجه ها و مقایسه نقطه های بهینه آن ها برای جاذب نانوذره ZnO-Cr  نشانده شده بر کربن فعال درصد حذف رنگ دی سولفین بلو 70/98 درصد به دست آمد. در پایان، فرایند جذب به وسیله ی شبکه عصبی مصنوعی مدل سازی شد که در این مطالعه پارامترهای زمان، مقدار جاذب، pH و غلظت رنگ به عنوان ورودی های شبکه، و درصد حذف رنگ به عنوان هدف شبکه در نظر گرفته شد. برای مدل سازی فرایند حذف بالا به روش شبکه عصبی مصنوعی، 15 نورون  برای حذف رنگ دی سولفین بلو به عنوان نورون بهینه در این مدل انتخاب شد. همچنین میانگین مربع های خطا در نورون بهینه برای حذف توسط جاذب نانوذره ZnO-Cr، 10-5×17/7 به دست آمد که عددی نزدیک به صفر است. با توجه به مقدارهای میانگین خطای مطلق محاسبه شده در مدل شبکه عصبی مصنوعی و پاسخ سطح نتیجه ها بیانگر آن است که شبکه عصبی مصنوعی در تطابق با داده های تجربی نسبت به روش پاسخ سطح قادر به مدل سازی بهتری است.
    کلیدواژگان: روش پاسخ سطح، شبکه عصبی مصنوعی، جذب سطحی، نانوذره، اسپکتروفوتومتری
  • نیوشا جوادنیا، عبدالهادی فرخ نیا*، زهرا عباسی صفحات 55-62
    مدل تاگوچی مدلی برای تحلیل آزمایش ها می باشد که با استفاده از تعداد معینی آزمایش میزان تاثیر و سطح های بهینه عامل های موثر را پیش بینی می نماید. این مطالعه با هدف بهینه سازی فرایند جذب کادمیوم توسط نانوذره های کبالت اکسید با استفاده از مدل تاگوچی انجام شد. نانو ذره های سنتز شده ی  Co3O4 توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، الگوی پراش پرتو ایکس (XRD) و طیف بینی فروسرخ تبدیل فوریه (FT-IR) مشخصه یابی شد. به منظور بهینه سازی فرایند جذب کادمیوم توسط نانوذره های کبالت اکسید ، 4 پارامتر تاثیرگذار در فرایند جذب: دما، مقدار جاذب، زمان و  pH به عنوان آرایه انتخاب شدند. هر کدام از این آرایه ها دارای 4 سطح بودند که سطح های انتخاب هر یک از آن ها برای طراحی آزمایش به روش تاگوچی ارایه شد. بهینه سازی فرایند جذب با مدل تاگوچی نشان داد که عامل های مورد نظر برای بهینه سازی شرایط به ترتیب: مقدار جاذب 25  میلی گرم ،, pH برابر 8، زمان تماس20 دقیقه و دما 15 درجه سلسیوس می باشد. راندمان جذب کادمیوم بر روی  نانوذره های کبالت اکسید در شرایط بهینه برابر با  21/96 درصد تعیین شد.
    کلیدواژگان: نانوذره ها، مدل سینتیکی، مدل تاگوچی، روش سل ژل، جذب سطحی
  • عبدالرضا نیلچی، زهرا شیری یکتا*، ریحانه فائقی صفحات 63-76
    جداسازی یون های توریم و اورانیم موجود در پسمان های رادیواکتیو از فرایندهای مهم و پیچیده در مدیریت و انبارکردن دورریزهای رادیواکتیو صنایع هسته ای به حساب می آید. یکی از رو ش های حذف عنصرهای رادیواکتیو از پسمان های هسته ای استفاده از جاذب های طبیعی است. با این رویکرد در این پژوهش زئولیت های طبیعی مربوط به منطقه های فیروزکوه و تبریز با استفاده از دستگاه های FT-IR، XRD، BET و XRF شناسایی شدند.بررسی نتیجه ها نشان داد که نمونه های طبیعی دارای ساختار کلینوپتیلولیت و فروکارفولیت و میانگین اندازه ذره ها 30 و 7/38 نانومتر و مساحت سطح 51/28 و 78/4 متر مربع بر گرم به ترتیب برای زئولیت های فیروزکوه و تبریز است.تاثیر متغیرهای pH، زمان تماس فاز محلول و مبادله کننده، غلظت اولیه یون ها و مقدار جرم جاذب بر میزان جذب بررسی و شرایط بهینه برای عملکرد دلخواه مبادله کننده ها برای جداسازی یون های مورد مطالعه تعیین شد. بیش ترین جذب یون های توریم بر روی هر دو جاذب در شرایط آزمایشی بهینه در غلظت 25 میلی گرم بر لیتر، pHبرابر4، زمان تماس 240 دقیقه و وزن 1/0 گرم، %93/96 و %57/96 وبرای یون اورانیم نیز بیش ترین جذب در غلظت 25 میلی گرم بر لیتر،  pH برابر 4 برای زئولیت فیروزکوه و  pH برابر 5=برای زئولیت تبریز، زمان تماس 240 دقیقه و وزن 1/0 گرم، %01/93 و %68/52 به ترتیب توسط زئولیت فیروزکوه و تبریز به دست آمد که با افزایش جرم زئولیت تبریز تا 3/0 گرم بیش ترین مقدار جذب اورانیم به %65/83 رسید.
    کلیدواژگان: زئولیت، اورانیم، توریم، جاذب طبیعی، مدیریت پسمان
  • محمدعلی رضوانی*، مریم شاطریان، معصومه اقمشه صفحات 77-88

    در این پژوهش به منظور تهیه سوخت پاک، نانوکامپوزیت جدید TBA-FePOM@NiO به روش سل ژل سنتز شده و به عنوان یک کاتالیست در فرایند گوگردزدایی اکسایشی بنزین مورد استفاده قرار گرفت. این نانو کامپوزیت با واکنش پلی اکسومتالات استخلاف دار شده [N(CH3)4]4PW11FeO39 (به صورت TBA-FePOM نمایش داده خواهد شد)، با نانوذره NiO به دست می آید. ساختار نانوکامپوزیت به دست آمده با استفاده از روش های تشخیصیFT-IR ،XRD ، UV-Vis و SEM مورد ارزیابی قرار گرفته و فعالیت کاتالیستی آن در فرایند گوگردزدایی اکسایشی بنزین بررسی شد. در این فرایند از CH3COOH/H2O2 به عنوان اکسیدکننده استفاده شد. نتیجه های به دست آمده در شرایط یکسان، با نتیجه های به دست آمده از فرایند اکسایشی مدل سوختی، که ترکیب های آروماتیکی مانند بنزوتیوفن و دی بنزوتیوفن می باشند، مقایسه شد. نتیجه های  به دست آمده نشان می دهد که کاتالیست سنتز شده توانایی بسیار موثری در گوگردزدایی از بنزین با بازده ی بالا، دارد. همچنین این نانوکاتالیست سنتز شده توانایی جداسازی و بازیافت برای 5 مرتبه را دارد. در این پژوهش شرایط فرایندی مانند دما، زمان، مقدار کاتالیست نیز بررسی شد.

    کلیدواژگان: گوگرد زدایی، پلی اکسومتالات، نانوکامپوزیت، کاتالیست، بنزین
  • افسانه علی محمدزاده، احمد دادوند کوهی* صفحات 89-108
    در این پژوهش هیدروژل های کامپوزیتی زانتان پیوند ایتاکونیک اسید (XG-g-IA/clay) با استفاده از سه نوع خاک رس مونت مورلونیت (MMT)، بنتونیت (BT) و کائولونیت (KT) برای اولین بار سنتز و برای جذب کاتیون مس از محلول آبی مورد استفاده قرار گرفتند. نتیجه های طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ پیش و پس از فرایند جذب، مشارکت خاک رس و مونومر ایتاکونیک اسید را درون هیدروژل کامپوزیت ثابت کرد و نشان داد که گروه های کربوکسیلات نقش به سزایی در جذب کاتیون مس از محلول آبی دارد. نتیجه های ریزنگاره های میکروسکوپ الکترونی سطح جاذب نشان داد که ساختار ناهموار سطح جاذب پس از جذب کاتیون های مس هموارتر شد. پراکنش لایه نانوذره های خاک رس در ماتریس پلیمر و افزایش سطح موثرجاذب به ترتیب توسط آزمون پراش پرتو ایکس و آزمون BET تعیین شد. بر اساس نتیجه های مدل های هم دما، داده های آزمایشگاهی جذب بیش ترین تطابق را با مدل همدمای لانگ مویر نشان دادند و برای هیدروژل های کامپوزیتی XG-g-IA/BT،XG-g-IA/MMT و XG-g-IA/KT در دمای °C45 و 5=pH ، بیش ترین ظرفیت جذب به ترتیب 62/133، 96/131 و mg/g68/125 به دست آمد. داده های آزمایشگاهی هر سه هیدروژل سنتز شده به خوبی با مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم برازش شد. مقدارهای منفی انرژی آزاد استاندارد گیبس و مثبت انتروپی برای هر سه هیدروژل کامپوزیتی نشان داد که فرایند جذب خودبه خودی و دلخواه است.
    کلیدواژگان: هیدروژل کامپوزیت، زانتان، ایتاکونیک اسید، جذب کاتیون مس، خاک رس
  • سید رضا حسینی زوارمحله*، شهرام قاسمی میر، شیوا پورصادق لیمویی صفحات 109-120

    در این پژوهش، نانوالیاف نیکل استات/پلی وینیل الکل (Ni(OAc)2/PVA) به روش الکتروریسی تهیه شدند. در ادامه، با عملیات گرمایی مناسب، نانوالیاف نیکل اکسید (NiO NFs) به دست آمدند. ریخت شناسی سطح و قطر نانوالیاف تهیه شده به وسیله میکروسکوپی الکترون روبشی (SEM) مورد بررسی قرار گرفتند. نتیجه ها نشان دادند که رشته های بسیار بلند با قطر متوسط در حدود nm 90 برای NiO NFs به دست آمدند. با استفاده از تجزیه وزن سنجی گرمایی (TGA)، دمای مناسب برای تکلیس در حدود C 600 به دست آمد. طیف بینی فروسرخ تبدیل فوریه (FT-IR) نشان داد که همه اجزای آلی نانوالیاف الکتروریسی شده پس از تکلیس خارج شدند. برای بررسی ساختار بلوری NiO NFs از پراش پرتو ایکس (XRD) استفاده شد. فاز بلوری نانوالیاف نیکل اکسید، مکعبی تعیین شد. با استفاده از هم دماهای جذب واجذب نیتروژن (BET)، مساحت سطح NiO NFs در حدود m2/g  2/4 تخمین زده شد. رفتار الکتروشیمیایی الکترود خمیرکربن (CPE) اصلاح شده با NiO NFs به وسیله روش های ولتامتری چرخه ای، طیف بینی امپدانس الکتروشیمیایی و کرونوآمپرومتری مورد مطالعه قرار گرفت. فعالیت الکتروکاتالیستی الکترودهای اصلاح شده نسبت به اکسایش اتیلن گلیکول (EG)، اتانول و متانول در محیط قلیایی مورد مطالعه قرار گرفت و نتیجه های به دست آمده نشان داد که چگالی جریان کاتالیستی برای NiO NFs/CPE برای اکسایش EG  از الکل های دیگر بیش تر است.

    کلیدواژگان: نانوالیاف، الکتروریسی، اکسایش الکتروکاتالیستی، نیکل اکسید
  • سهراب فتحی*، سامانه عسگری، نگین قائمی، شهرام شریف نیا صفحات 121-133
    از میان فرایندهای گوناگون جداسازی ناخالصی ها از گاز طبیعی، جذب بر روی جاذب جامد به علت سادگی و هزینه پایین و نیز امکان دستیابی به مقدارهای حذف بالای 2CO مورد توجه قرار گرفته است. جاذب SAPO-34 که یک غربال مولکولی است به علت اندازه حفره های همانند کربن دی اکسید و بزرگ تر از CH4 سبب جداسازی بالای 2CO از گاز طبیعی می شود. در این پژوهش، جاذب SAPO-34با فسفریک اسید اصلاح و تغییر ویژگی های آن منجر به جداسازی بیش تر 2CO از گاز طبیعی شد. تغییرها در SAPO-34 شامل تغییر در نسبت Si/Al ، تغییر اسیدیته و همچنین تبادل یون می باشد. این تغییرها با فناوری های گوناگون آنالیز مانند EDX، SEM، XRD و BET مورد ارزیابی قرار گرفت. اثر دما و فشار بر مقدار جذب با انجام آزمایش روی جاذب ها در دماهای °C 5، 20 و 35 و در فشارهای bar 3، 5 و 7 مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه ها نشان داد که با افزایش فشار و کاهش دما، مقدار جذب افزایش یافته است و با به کارگیری روش طراحی آزمایش های دمای °C  4/17و فشار bar 6/4 به عنوان شرایط بهینه برای دستیابی به بیش ترین مقدار حذف 2CO از گاز طبیعی (%95) تعیین شد.
    کلیدواژگان: 2CO، گاز طبیعی، SAPO-34، تبادل یون، اصلاح جاذب
  • محمد جواد خدادادی، سیاوش ریاحی*، مژگان عباسی صفحات 135-143
    در این پژوهش انحلال ‏پذیری کربن دی ‏اکسید در محلول‏ های آبی اتانول آمین %10 وزنی و دی آمینو پروپان % 5  وزنی  و اتانول آمین %5/12 وزنی و دی آمینو پروپان %5/2 وزنی در دماهای 15/313، 15/323، 15/333 کلوین و بازه ی فشار تعادلی13 تا 215 کیلوپاسکال با استفاده از روش کاهش فشار اندازه ‏گیری شد. غلظت کلی محلول آبی در مقدار 15 درصد وزنی ثابت نگه داشته شد. نتیجه ها نشان می‏ دهد که کاهش دما در فشار ثابت و همچنین افزایش فشار در دمای ثابت باعث افزایش انحلال‏ پذیری کربن دی ‏اکسید می‏ شود. همچنین افزیش میزان افزودنی دی ‏آمینو پروپان در محلول موجب افزایش انحلال ‏پذیری کربن دی ‏اکسید در محلول آبی می ‏شود با استفاده از معادله گیبس هلمهولتز گرمای واکنش این دو محلول آبی تخمین زده شدند. نتیجه های به ‏دست آمده نشان می‏ دهد با افزایش غلظت افزودنی دی ‏آمین وپروپان گرمای واکنش کاهش می‏ یابد
    کلیدواژگان: جداسازی کربن دی ‏اکسید، آمین، جذب شیمیایی، شیرین‏ سازی، گرمای واکنش، دی آمینو پروپان
  • الهه امیر، فرشته مشکانی*، مهران رضایی صفحات 145-154
    در این پژوهش، تاثیر درصدهای گوناگون فلز فعال نیکل (5 ، 10 و 15) در ویژگی های ساختاری و عملکردی کاتالیست Ni/10%Sr-Al2O3 که به روش تلقیح تهیه شدند در طی فرایند ریفرمینگ خشک متان مورد بررسی قرار گرفت. به منظور تعیین ویژگی های ساختاری کاتالیست ها، از آزمون های XRD، BET، TPR، TPO و SEM بهره گرفته شد. نتیجه های به دست آمده از آزمون XRD بیانگر آن است که افزایش درصد فلز فعال نیکل منجر به کاهش پراکندگی NiO روی پایه شده است. نتیجه های به دست آمده از BET نشان می دهد که مساحت ویژه کاتالیست 5%Ni/10%Sr-Al2O3 نسبت به دو کاتالیست دیگر بیش تر است و کاتالیست ها دارای ساختار مزوحفره هستند. همچنین درصد تبدیل متان و کربن دی اکسید کاتالیست 5%Ni/10%Sr-Al2O3 در همه دماهای عملیاتی بیش تر است. از نتیجه های آزمون TPO می توان دریافت که با افزودن درصد فلز فعال نیکل از 5 به 15، کک تشکیل شده (کربن رشته ای) در زمان فرایند ریفرمینگ خشک روی سطح کاتالیست افزایش یافته است که منطبق با نتیجه های SEM می باشد.کاتالیست 5%Ni/10%Sr-Al2O3 تبدیل متان پایداری در حدود 70 درصد در 13 ساعت و در دمای 650 را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: ریفرمبنگ خشک متان، کاتالیست نیکل، گاز سنتز، بهبود دهنده استرانسیم، پایداری
  • محبوبه اسلامی مقدم*، حسن منصوری ترشیزی، مریم سعیدی فر صفحات 155-166

    در این پرژوهش، دو کمپلکس پلاتین و پالادیوم از مشتق اتیل دی تیوکربامات با فرمول کلی [Pt(bpy)(Et-dtc)]NO3 و [Pd(bpy)(Et-dtc)]NO3 (Et-dtc= اتیل دی تیوکربامات و  bpy= 2و'2- بی پیریدین) با ویژگی های ضد سرطانی علیه سلول های سرطان خون انسانی K562 در نظر گرفته شدند. این ترکیب ها مقدارهای Cc50 کم تر از سیس پلاتین داشته و به ترتیب برای ترکیب های پالادیوم و پلاتین 55 و 89 میکرومولار می باشند. برهم کنش این ترکیب ها با سرم آلبومین انسانی (HSA) در محیط تریس بافر حاوی 10 میلی مولار سدیم کلرید با 4/7pH= در دو دمای 27 و 37 درجه سلسیوس به کمک روش های گوناگون طیف سنجی مطالعه شد. نتیجه های به دست آمده از مطالعه های غیرطبیعی کردن پروتئین در حضور کمپلکس ها نشان دهنده این است که کمپلکس پالادیوم احتمال دارد ساختار پروتئین را به هم ریخته و باعث عوارض جانبی شود درحالی که کمپلکس پلاتین این گونه نیست. نتیجه های تیتر کردن هم دما نشان داد با افزایش غلظت کمپلکس، پایداری پروتئین کاهش یافته و فرایند غیرطبیعی شدن سرم آلبومین در حضور این کمپلک س ها گرمازا می باشد و اتصال کمپلکس کاتیونی و پروتئین را می توان از نوع برهم کنش های الکتروستاتیک در نظر گرفت. این کمپلک س ها به ویژه ترکیب پلاتین می توانند پروتئین را در غلظت های میکرومولار غیرطبیعی کنند. روند تغییرها شدت فلوئورسانس HSA در حضور غلظت های متفاوت از هر یک از کمپلکس های فلزی پالادیوم و پلاتین نشان داد که این کمپلکس ها می توانند شدت نشر فلوئورسانس کاهش دهند و به پروتئین متصل می شوند و خاموشی استاتیک رخ می دهد. تغییر ساختار پروتئین با افزایش غلظت های متفاوتی از کمپلکس های پلاتین و پالادیوم با طیف گیری CD بررسی شد و مشخص شد درصد مارپیچ آلفا و صفحه های بتا در ساختار دوم به ترتیب 3 و 5 درصد کاهش می یابد که بیانگر این است که ساختمان غالب HSA در سامانه، مارپیچ آلفا می باشد.

    کلیدواژگان: کمپلکس های پلاتین (II) و پالادیوم (II)، برهم کنش با HSA، اتیل دی تیوکربامات، سرم آلبومین انسانی، پارامترهای پیوندی، پارامترهای ترمودینامیکی
  • انسیه قاسمیان لمراسکی*، حدیث پرهیز صفحات 167-175

    در این پژوهش کشش سطحی و عدد کئوردیناسیون سطح فلزهای مذاب با استفاده از معادله استفان محاسبه و گزارش شده است. پارامترهایی مانند آنتالپی تصعید، چگالی و کشش سطحی از جمله مهم ترین پارامترهای مورد نیاز هستند. در پیش بینی کشش سطحی فلزهای مذاب، فرضیه هایی هم چون تغییرهای بسیار جزئی حجم در لحظه ذوب، شبیه بودن ساختار بلوری مایع و جامد در نقطه ذوب، در نظرگرفتن آنتروپی فزونی سطح، و صرف نظر از برهمکنش ذره با ذره ها در لایه های دوم و سوم از سطح در نظر گرفته شد. نتیجه ها نشان دادکه عدد کئوردیناسیون سطح فلزهای مذاب کسری بین 7/0 -3/0 از عدد کئوردیناسیون توده است. وابسته بودن عدد کئوردیناسیون سطح به پارامترهای گوناگون در معادله استفان، مانند دما، حجم و یکسان نبودن شرایط محاسبه از جمله دما امکان مقایسه اعداد کئوردیناسیون سطح فلزهای گزارش شده در مراجع و پژوهش حاضر را دشوار ساخته است. در ادامه پژوهش از معادله های گوناگونی به منظور همبسته نمودن عدد کئوردیناسیون استفاده شد و پارامترهای تنظیم پذیر محاسبه و معرفی شده اند.

    کلیدواژگان: فلز مذاب، عدد کئوردیناسیون سطح، کشش سطحی، آنتالپی تصعید
  • ناهید فرضی*، نسرین سهرابی، میترا قدیری صفحات 177-193
    فرمول بندی ویژگی های سیال ها با متغیر های تاثیر گذار بر آن ها، کار بر را در شرایط گوناگون حتی در زمانی که امکان تجربه آزمایشگاهی آن وجود ندارد، یاری می نماید. در این پژوهش برای توصیف رفتار مخلوط سیال ها از معادله حالت  GMA اصلاح ‎شده که براساس پتانسیل بین مولکولی متوسط (9، 6، 3) است استفاده شد. کارایی معادله حالت برای چندین مخلوط دو تایی بررسی و وابستگی دمایی پارامترهای آن برای هر سیال در کسرهای مولی گوناگون تعیین شد. نشان داده شد که وابستگی پارامتر های معادله حالت به کسر مولی سیال از قاعده اختلاط مکعبی پیروی می کند. حجم فزونی، انرژی داخلی فزونی و انتالپی فزونی مخلوط های مورد مطالعه با استفاده از رابطه هایی که از معادله به دست آورده شد در دماها و کسرهای مولی گوناگون محاسبه و با نتیجه های موجود تجربی مقایسه شد. انطباق خوب مقدارهای پیش بینی شده با مقدارهای تجربی، بیانگر توانایی این معادله حالت در پیش بینی این گونه ویژگی ها می باشد. افزون بر این در نمودار هم دماهای انتالپی پیش بینی شده مخلوط سیال ها؛ اتانول متیل سیکلوهگزان، سیکلو هگزان نرمال هگزا دکان، TEGDME -a134-HFC و پروپان ایزوبوتان نقاط تلاقی دیده شد که نشان دهنده وابستگی نداشتن تقریبی انتالپی و انرژی درونی فزونی به دما در این کسر مولی خاص بوده و به طور ضمنی نشان دهنده تغییرهای ظرفیت گرمایی  اضافی بسیار اندک و حتی نزدیک صفر، برای این گونه مخلوط سیال ها در این کسر مولی می باشد. عبارتی برای کسر مولی نقطه تلاقی به دست آمد که داده های تجربی بیش تری برای آزمودن آن نیاز است.
    کلیدواژگان: مخلوط دوتایی، تابع های فزونی، معادله حالت، نیروهای بین مولکولی
  • عزیز باباپور*، رضا پیشکارآذری، سید ایمان گلستانه، زهره قاضی طباطبایی صفحات 195-210
    بحران انرژی در قرن حاضر، بشر را به فکر استفاده از منابع نوین انرژی رهنمون ساخته است. یکی از این منابع بسیارکارآمد، مواد تغییرفازدهنده است. این مواد، افزون بر ذخیره ی انرژیبه عنوان عایق های گرمایی نیز به کار می روند و استفاده از این مواد، نیاز بهسامانه های ایمن سازی مصرف انرژی را نیز حذف می کند. این مواد با وجود همه برتری ها، مشکل هایی از جمله نشتی و کم بودن ضریب هدایت گرمایی دارند. درنتیجه استفاده از نانوذره های فلزی می تواند ویژگی های آن ها را بهبود بخشد. دراینپژوهش، ذوب شدن واکس پارافین دارای نانوذره های Al2O3، Fe2O3، SiO2 و ZnO (با درصدوزنی 2%  و 8%) در یک محفظه ی مستطیلی شکل، به وسیله ی نرم افزار کامسول شبیه سازی شده است. تاثیر وجود نانوذره ها با درصد وزنی متفاوت بر توزیع دما، توزیع سرعت، دانسیته، ضریب هدایت گرمایی و هم چنین چگونگی ذوب شوندگی مورد بررسی قرار گرفته اند. نتیجه ها نشان می دهد که با افزودن 8% وزنی  نانوذره ها، ضریب هدایت گرمایی 5/12% افزایش داشته است. با ایجاد شرایط مرزی و اولیه ی یکسان برای همه ی حالت ها، میزان ذوب شدن در حالت 8% وزنی نانوذره ها، بیش تر از 2% و پارافین خالص است و این نشان می دهد که افزودن نانوذره ها به پارافین به منظور افزایش نرخ ذوب شدن برای هدف های گوناگون مدیریت گرمایی مانند ذخیره سازی انرژی می تواند مفید باشد.
    کلیدواژگان: مواد تغییرفازدهنده، نانوذره ها، کامسول، پارافین، هدایت گرمایی
  • بهروز وحید* صفحات 211-222
    کامپوزیت نقطه های کوانتومی روی اکسید پوشیده شده با پلیمر قالب مولکولی (MIP) برای اندازه گیری انتخابی آفلاتوکسین B1 (AFB)، به عنوان یک آنالیت نمونه، معرفی شده است. پلیمر قالب مولکولی مورد نظر با یک روش ساده، شامل فرایند خود تجمعی مونومر ترکیب 3- آمینو پروپیل تترا اتوکسی سیلان (APTES) به همراه ترکیب تترا اورتوسیلیکات در نقش معرف اتصال دهنده عرضی، به دست آمد. برای ایجاد قالب های مناسب مولکولی در بافت پلیمر در زمان فرایند پلیمریزاسیون از یک مولکول الگوی مناسب (AFB) نیز بهر ه گیری شد. برتری روش سنتز پلیمر قالب مولکولی به کار رفته، تمایل مناسب تر نقطه های کوانتومی به مولکول AFB می باشد. کامپوزیت نقاطه های کوانتومی روی اکسید پوشیده شده با پلیمر قالب مولکولی، نشر فلورسانس قوی از خود نشان داد که به شدت تحت تاثیر حضور مولکول AFB خاموش می شد. این مسئله به عنوان اساس طراحی یک پروب با کارایی و انتخاب گری مناسب، برای شناسایی مولکول AFB در چندین نوع نمونه ی آبی به کار گرفته شد. در شرایط بهینه آزمایشی، ارتباط خطی بین شدت نشر فلورسانس به دست آمده و غلظت AFB در بازه ی غلظتی 008/0-0/1 میلی گرم در لیتر با حد تشخیص 003/0 میلی گرم در لیتر به دست آمد. نکته دارای اهمیت این است که با تلفیق توانایی یگانه پلیمر قالب مولکولی و ویژگی فلورسانی نقطه های کوانتومی روی اکسید می توان یک روش حساس و انتخاب پذیر برای تشخیص و شناسایی انواع گوناگونی از گونه های زیان دار ارایه کرد. روش ارایه شده به طور موفقیت آمیزی قادر به آنالیز میزان آلودگی AFB در آب های زیست محیطی است.
    کلیدواژگان: نقطه های کوانتومی روی اکسید، پلیمر قالب مولکولی، کامپوزیت، آفلاتوکسین B1، فلورسانس
  • سید قربان حسینی*، ابوالفضل کاشی، اسماعیل بذرافشان صفحات 223-233
    در این پژوهش، اثر عامل هایی همچون نرخ سرمایش، نسبت دانه ریزی، الگوی دمایی سرمایش و شدت اختلاط بر ریخت شناسی بلورهای آمونیوم پرکلرات به دست آمده از تبلور سرمایشی بررسی شده است. محلول آمونیوم پرکلرات با حل کردن آمونیوم پرکلرات صنعتی در آب مقطر تهیه شد و تبلور دوباره در مخزن تبلور همزن داری به حجم 3/1 لیتر  صورت پذیرفت. تحلیل اثر عامل های اختلاط و بهینه سازی آن ها برای رسیدن به گوی سانی بیش تر با استفاده از روش طراحی آزمایش تاگوچی صورت گرفت. بلورهای به دست آمده با روش های مشخصه یابی پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی شدند و از تصویرهای میکروسکوپی به دست آمده برای تحلیل ریخت شناسی بلورها استفاده شد. نتیجه های به دست آمده نشان می دهد که نرخ سرمایش تاثیری 48 درصدی بر گوی سانی بلورها دارد و با تنظیم بهینه عامل های انتخاب شده می توان گوی سانی را به میزان 4/9 درصد و پراکندگی آن را به میزان 79 درصد بهبود بخشید. بلورینگی بلورهای به دست آمده نیز نسبت به نمونه اولیه به صورت چشمگیری افزایش پیدا کرد.
    کلیدواژگان: تبلور سرمایشی، آمونیوم پرکلرات، ریخت شناسی، روش تاگوچی، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)
  • آرش امانی، علیرضا سلیمانی نظر* صفحات 235-246
    در این مطالعه، مدل سازی روند تغییرهای اندازه قطره هایآب در تعلیقآب نفت خام بر اثر پدیده های انباشتگی و ته نشینی به روش مونت کارلو انجام شده است.  نتیجه ها با داده های تجربی به دست آمده از آزمایش های NMR  مقایسه شده است. تاثیر عامل های نوع و غلظت تعلیق شکن ، نسبت حجمی آب، سرعت اختلاط و شوری آب بر توزیع اندازه قطره ها بررسی شده است. تطابق نتیجه های مدل با آزمایش ها قابلیت مناسب مدل در بررسی فرایندهای انباشتگی و ته نشینی در فرایند جداسازی آب از نفت را نشان می دهد. قطر متوسط قطره های آب برحسب زمان، در آغاز فرایند جداسازی با شیب به نسبت کمی افزایش می یابد. با افزایش اندازه قطره ها، احتمال برخورد های ناشی از سازوکارهای حرکت های تصادفی و ته نشینی قطره های آب افزایش یافته و با انباشتگی بیش تر بین قطره های شیب تغییرهای قطر متوسط عددی افزایش می یابد. در زمان های طولانی تر احتمال انباشتگی بین قطره ها کاهش یافته و قطر متوسط عددی قطره ها به سمت یک مقدار پایدار پیش می رود.
    کلیدواژگان: مونت کارلو، توزیع اندازه قطرات، امولسیون آب در نفت، دمولسیفایر، NMR
  • نازنین بهاءلو هوره، سید محمد موسوی*، احمد خدادادی دربان صفحات 247-270
    یکی از مهم ترین مسئله های دنیای امروز، آلودگی محیط زیست با فلزهای سنگین سمی و خطرناک است. فعالیت های انسانی ازجمله استخراج فلزها از معادن و تولید پسماندهای صنعتی باعث انباشتگی بیش ازحد فلزهای سنگین در محیط زیست شده است که این امر می تواند باعث ایجاد اثرهای سمی بر موجودات زنده شود. از سویی، از آنجا که این فلزها تجزیه پذیر نیستند، تنها راه پاک سازی محیط از این فلزها، خارج کردن آن ها از محیط، بازیابی و استفاده دوباره از آن ها در صورت امکان است. بدین منظور، یکی از راه حل های اتخاذ شده برای پاک سازی، استفاده از فرایندهای زیستی است. فرایند پاک سازی زیستی بر اساس برهم کنش های بین فلزها و ریزاندامگان است. شناسایی ریزاندامگان های مقاوم به فلزها نقش مهمی در زمینه رفع آلودگی محیط و پاک سازی آن بازی می کند. ریزاندامگان هایی که در تماس با فلزها قرار می گیرند، می توانند سازوکارهای مقاومتی گوناگونی را به منظور زنده ماندن در محیط دارای فلزها اتخاذ کنند. در این مقاله اثرهای فلزهای سنگین سمی بر ریزاندامگان‎ها، سازوکارهای مقاومت و نیز کاربردهای گوناگون سازوکار های مقاومت به فلزها ازجمله انباشتگی زیستی، جذب زیستی، زیست دگرگونی، معدنی سازی زیستی و فروشویی زیستی فلزها موردبررسی قرارگرفته است. نتیجه ها نشان می دهد استفاده از ریزاندامگا‎ن‎ها به منظور پاک سازی محیط از فلزها و همچنین بازیابی این فلزها، یک راه حل طبیعی، پایدار و اقتصادی است و می تواند تا درصد بالایی از فلزهای سنگین ارزشمند و سمی مانند نیکل، مس، روی و... را سمیت زدایی و یا استخراج کند.
    کلیدواژگان: فلزهای سنگین، سمیت، سازوکارهای مقاومت، زیست پالایی
  • رضا فرجی یایچی، مهرداد منطقیان* صفحات 271-286

    بررسی اثر میدان الکتریکی بر روی نانو ذره ها، می تواند در تصفیه الکتروشیمیایی پساب های صنعتی و شهری آلوده شده به نانوذره های دارای اهمیت باشد. زیرا حضور بیش از مقدار مجاز نانوذره ها در محیط زیست می تواند برای موجودهای زنده و بشر خطرناک باشد. رفتار نانوذره های نقره در میدان الکتریکی اعمال شده، بیش تر به عامل پایدارکننده آن ها بستگی دارد. این پژوهش، رفتار نانوذره های نقره و پایدارکننده های آن ها را در میدان الکتریکی بررسی می کند؛ که از آن به نام فرایند الکتروکواگولاسیون (EC) یاد می شود. نقره نیترات و هیدرازین هیدرات به ترتیب به عنوان منبع یون های نقره و عامل احیاگر به کار گرفته شدند. در آزمایش های جداگانه، سدیم سیترات و پلی  وینیل  پیرولیدون (PVP) به عنوان پایدارکننده های نانوذره های نقره مورد استفاده قرار گرفتند. با اعمال جریان الکتریکی با ولتاژهای گوناگون، پایداری ذره ها بررسی شد. بازده فرایند الکتروکواگولاسیون برای محلول های کلوئیدی نانوذره های نقره پژوهش شد. در مورد سدیم سیترات، پس از اعمال 90 دقیقه میدان الکتریکی در ولتاژهای گوناگون، پیک جذب نانو ذره های نقره ناپدید شد؛ که به موجب آن 91/99 درصد نانوذره های نقره از محیط محلول کلوئیدی حذف شدند. در مورد نانوذره های پایدار شده با PVP، پس از گذشت مدت زمان 10 دقیقه از آغاز فرایند EC در ولتاژهای گوناگون، پیک جذب نانوذره های نقره از بین رفت و میزان بازده حذف نانوذره های نقره به 98/99 درصد رسید.بر مبنای این نتیجه ها، نانو ذره های نقره سنتزشده به وسیله سدیم سیترات، به نسبت پایدار می باشند؛ درحالی که نانو ذره های تهیه شده توسط پایدارکننده PVP، برای تشکیل لجن مناسب بوده و در میدان الکتریکی، به آسانی آگلومره می شوند.

    کلیدواژگان: نانوذره های نقره، سدیم سیترات، PVP، پایدارکننده، میدان الکتریکی
  • مهران بادبدست، محمد ایزدیار*، مصطفی قلی زاده صفحات 287-300
    در این پژوهش، مکانیسم تشکیل کمپلکس کتکول با یون های نیترات و هیدروژن سولفات با مطالعه پیوند هیدروژنی بررسی شده است. همه محاسبه ها با استفاده از نرم افزار گوسین 09 و نظریه تابعی چگالی (DFT)B3LYPو مجموعه پایه6-311++G(d,p) انجام شده است. برای هر واکنش تشکیل کمپلکس، پارامترهای ترمودینامیکی به طور کامل محاسبه شده است. تحلیل بار طبیعی مولکول نشان دهنده انتقال بار مناسب در کمپلکس از طریق پیوند هیدروژنی بین کتکول و یون مورد نظر می باشد. میزان انرژی پایدار سازی اختلال مرتبه دوم](2)[E برای این کمپلکس ها محاسبه شده و نشان می دهد کهمقدار آن برای کمپلکس های کتکول هیدروژن سولفات در هر دو مرحله،  از مقدار مربوط به کمپلکس های کتکول نیترات بیش تر است. همچنین تحلیل شیمی کوانتومی اتم ها در مولکول ها نیز انجام شده است که بر مبنای آن چگالی الکترونی، لاپلاسی و نسبت چگالی انرژی جنبشی به پتانسیل محاسبه شده است. نتیجه های به دست آمده نشان می دهد که چگالی الکترونی در مرحله اول برای کمپلکس های کتکول نیترات بیش تر و در مرحله دوم برای کمپلکس های کتکول هیدروژن سولفات بیش تر است. پارامترهای واکنش پذیری شیمی کوانتومی سختی شیمیایی الکترونی، پتانسیل شیمیایی الکترونی و شاخص الکترون دوستی مورد بررسی قرارگرفته است و همبستگی خطی احتمالی بین آن ها تحلیل شده است. بررسی ساختار و پایداری کمپلکس های کتکول با یون های نیترات و هیدروژن سولفات با مطالعه نظری پیوند هیدروژنی
    کلیدواژگان: اوربیتال پیوند طبیعی، اتم ها در مولکول ها، برهمکنش های غیر کووالانسی، کتکول، پیوند هیدروژنی، کمپلکس
|
  • Seyed Jafar Nezamdost * Pages 1-9
    IIn this paper, the results of the structure and magnetic properties of Fe/Al/Fe multilayers were prepared on monocrystalline Si were investigated. Thin films were obtained by RF Magnetron Sputtering Method (RF-MSM). The results of XRD analysis show that the preferred direction of Fe/Al/Fe multilayers is oriented (200). Then, the thermal behavior of samples in high temperatures in vacuum was studied using HT – XRD analysis between 26°C-800°C at 180min. Finally, the morphology of surface, gin sized and magnetic properties were studied using AFM, MFM, and AGFM analysis, respectively.
    Keywords: Fe, Al, Fe trilayers, thin films, X-ray diffraction in high temperature XRD(HT-XRD), Nanolayers
  • Sotoodeh Bagheri *, Hamid Reza Masoodi, Ehsan Bahreyni Nejad Pages 11-22
    In this study, the effects of the aromaticity on electronic properties of single-walled Boron Nitride Nanotubes (BNNTs) have been studied along with tension. The geometries were optimized at the B3LYP/6-31+G(d) level. In the axial tensile process, the B and the N atoms within two atomic layers at both ends of BNNTs were kept fixed, whereas the remaining layers were relaxed during the calculations. The values of the bandgap, binding energies, electronic chemical potential, chemical hardness, and electrophilicity index have been calculated. The Nucleus-Independent Chemical Shielding (NICS), Harmonic Oscillator Model of Aromaticity (HOMA), Harmonic Oscillator Model of Electron Delocalization (HOMED) and Para-Delocalization Index (PDI) have been calculated to quantify aromaticity in terms magnetic, structural and topological criteria. Our results indicate that the HOMED index is appropriate for determining the aromaticity of single-walled zig-zag BN nanotubes. Also, the aromaticity of these nanotubes decreases with the increase of axial strain. A reverse correlation is observed between aromaticity and conductivity of nanotubes along tension.
    Keywords: aromaticity, Boron nitride nanotube, HOMA, HOMED, NICS(1), PDI
  • Maryam Chamani, Abdollah Fallah Shojaei * Pages 23-35
    Phenolic compounds are among of current pollutants of water resources. Photodegradation by using semiconductor nano photocatalyst is an effective and practicable method for the removal of these compounds. In this research, Sb/TiO2-Fe3O4 nano photocatalyst with 0 to 10 %w/w Sb was successfully synthesized and their structure was characterized by FT-IR, XRD, SEM methods. The size of synthesized particles was calculated using the XRD pattern and Scherrer equation which is accordant to the average size of nanoparticles observed in SEM images that were about 50 nm. Furthermore, the effects of various parameters including the initial pollutant and antimony concentrations, temperature, pH and the amount of catalyst were investigated. The phenol and 4-nitrophenol were degraded 70.1% and 95% with Sb/TiO2-Fe3O4 (5 %w/w Sb), respectively.
    Keywords: Phenol, 4-Nitrophenol, Sb, TiO2-Fe3O4, photocatalyst, Photodegradation, Sol-gel
  • Nadieh Parsazadeh, Fakhri Yousefi *, Mehrorang Ghaedi, Rezvan Karimi, Fatemeh Borousan Pages 37-54
    In this research, ZnO-Cr nanoparticles loaded on active carbon were used for the removal of disulphine blue dye. The influence of variables such as the amount of adsorbent, initial concentration of dyes, pH and stirring time on removal percentage were optimized and investigated by central composite design. The kinetic models, adsorption isotherms and thermodynamic parameters also reviewed, and the ability to use in the optimal conditions assessment. After analyzing the results and compared the optimal points, for ZnO-Cr nanoparticles loaded on active carbon, removal percentage of disulphine blue 98.70 respectively. Finally, the adsorption process was modeled by the artificial neural network. In this study, time, the amount of absorbent, pH, the concentration of dye as the network inputs and removal percentage of dyes is considered as network targets. In the modeling removal of dye processes by the artificial neural network, neuron 15 as the optimum neuron was chosen in the removal of disulphine blue. The mean square errors in the optimal neuron for the process of adsorption using ZnO-Cr nanoparticles loaded on active carbon 7.17×10-5 respectively obtained that numerical is close to zero, also according to the calculated AAD% values in the model the results show that the artificial neural network model is more in agreement with experimental data is compared to the response surface methodology.
    Keywords: Response surface methodology, Artificial neural network, Adsorption, Nanoparticle, Spectrophotometry
  • Newsha Javadnia, Abdolhadi Farrokhnia *, Zahra Abbasi Pages 55-62
    Taguchi model is a model for the analysis of experiments, that predicts both the effects of each factor and the optimum level of them using a certain number of experiments. The purpose of this study was the optimization of Cd(II) ions adsorption on the cobalt oxide using the Taguchi model. The characterization of synthesized cobalt oxide was investigated by Scanning Electron Microscope (SEM), Transmission Electron Microscope (TEM), Fourier Transfer InfraRed (FT-IR) spectrometry and X-Ray Diffraction(XRD). In this experimental study, the cobalt oxide was prepared in a few steps. Then, 4 main factors (i.e. temperature, amount of absorption, contact time and pH) on 4 levels were selected by Matrix L25 trials and the experiments were conducted in this matrix. Finally, the adsorption of Cd(II) on cobalt oxide was determined in optimal conditions. The optimization of the adsorption process using the Taguchi model showed that the factors of importance for optimizing respectively were: contact time of 20 minutes, pH =8, temperature=15 °C and adsorbent dosages of 25 mg. The maximum adsorption in optimal conditions was determined 96/21.
    Keywords: nanoparticles, kinetic model, Taguchi model, Sol-gel Method, Adsorption
  • Abdolreza Nilchi, Zahra Shiri Yekta *, Reihaneh Faeghi Pages 63-76
    The separation of thorium and uranium ions in radioactive waste is one of the important and complex processes in the management and storage of radioactive waste in the nuclear industry. One way of removing radioactive materials from nuclear waste is by means of natural adsorbents. In this study, natural zeolites of Firoozkooh and Tabrizhave been prepared and identified with the FT-IR, XRD, BET, and XRF methods. The results showed the Clinoptilolite and Ferrocarpholite structure with an average particle size of 30, 38.7 nanometer, and a specific surface area of 28.51 and 4.78 m2/g for Firoozkooh and Tabriz zeolites, respectively. The effects of different variables such as pH, time of contact between the exchanger and solution, initial concentration of ions and the amount of adsorbent were investigated and optimum conditions for separation of these ions were determined. The maximum adsorption of thorium ions on both adsorbents under optimum experimental conditions was observed at 25 mg/L, pH=4, 240 min. and weight of 0.1 g, 96.93% and 96.77%, and for uranium ion, the maximum adsorption was at 25 mg/L, pH=4 for Firouzkohe zeolite and  pH=5 for Tabriz zeolite, 240 min. contact time, 0.1 g weight, 93.01% and 52.68% respectively by zeolites of Firouzkooh and Tabriz, which increased the mass of zeolite in Tabriz up to 0.3 g, the highest uranium uptake reached 83.65%.
    Keywords: Zeolite, Uranium, Thorium, Natural adsorbent, Waste management
  • Mohammad Ali Rezvani *, Maryam Shaterian, Masomeh Aghmasheh Pages 77-88

    In this research, in order to obtain the clean gasoline, a new nanocomposite, TBA-FePOM@NiO was synthesized via the sol-gel method and tested as a catalyst for oxidative desulphurization (ODS) of gasoline. The nanocomposite was successfully prepared by reaction of mono Fe-substituted polyoxometalate [N(CH3)4]4PW11FeO39 (hereinafter TBA-FePOM) and nickel oxide (NiO). The incorporation of the materials was confirmed by FT-IR ،XRD ، UV-Vis and SEM. The catalytic activity of nanocomposite was tested on real gasoline fuel in the presence of CH3COOH:H2O2 as an oxidant system. The results are compared with the oxidation process of prepared model sulfur compounds at the same conditions. The obtained results show that the nanocatalyst to be able to have oxidative desulphurization of gasoline with high yield. The synthesized heterogeneous nanocatalyst could be separated and recycled successfully after five times. in this study main factors such as temperature, time of reaction and dosage of catalyst were investigated.

    Keywords: Desulfurization, Polyoxometalate, Nanocomposite, catalyst, Gasoline
  • Afsaneh Alimohammadzadeh, Ahmad Dadvand Koohi * Pages 89-108
    In this study, novel xanthan-graft-itaconic acid (XG-g-IA/clay) composites hydrogels were synthesized by the incorporation of three types of clay (montmorillonite, bentonite, and kaolinite) for adsorption of Cu2+ from aqueous solution. The results of the spectroscopy of the infrared Fourier transform before and after the adsorption process proved the contribution of clay and monomer of itaconic acid to the composite hydrogel. It also showed that carboxylate groups play a significant role in absorbing copper cations from aqueous solutions. The results of SEM results showed that the nonuniform structure of the adsorbent surface became smoother after the absorption of copper cations. The Intercalation of the nanoparticles in the polymer matrix and increasing the surface area were determined by X-ray diffraction and BET tests, respectively. The isotherm results showed that the equilibrium data followed Langmuir isotherm with the maximum adsorption capacity of 133.62, 131.96 and 125.68mg/g for XG-g-IA/BT, XG-g-IA/MMT and XG-g-IA/KT hydrogel composites at 45°C and pH=5, respectively. The experimental data of all three synthesized hydrogels were fitted well with the second-order kinetic model. The negative values of standard Gibbs free energy and the positive values of standard entropy confirmed that the adsorption process is spontaneous and feasible, respectively.
    Keywords: Composite hydrogel, Xanthan, Itaconic acid, Copper Cation Adsorption, Clay
  • Sayed Reza Hosseini Zavvarmahalleh *, Shahram Ghasemi Mir, Shiva Poursadegh Limuee Pages 109-120

    In this research, nickel acetate/polyvinyl alcohol (Ni(OAc)2/PVA) nanofibers were prepared by the electrospinning method. In the following, nickel oxide nanofibers (NiO NFs) were obtained by appropriate heat treatment. The surface morphology and diameter of the synthesized nanofibers were investigated by Scanning Electron Microscopy (SEM). The results showed that long fiberswith an average diameter of around 90 nm were obtained for NiO NFs. By using Thermo Gravimetric Analysis (TGA), the appropriate temperature for calcination was obtained at about 600 °C. The Fourier Transform-InfraRed (FT-IR) spectroscopy showed that all the organic constituents of the electro-spun NFs were removed after calcination. For the investigation of the crystallinity of the nickel oxide NFs, X-Ray Diffraction (XRD) was used. The crystalline phase of the NiO NFs was determined as cubic. The surface area of the NiO NFs was estimated at about 4.2 m2 g-1 using adsorption-desorption isotherms (BET). The electrochemical behavior of NiO NFs modified Carbon Paste Electrode (CPE) was studied by cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy and chronoamperometry methods. The electrocatalytic activity of the modified electrodes was studied towards oxidation of ethylene glycol (EG), ethanol and methanol in alkaline medium and the obtained results showed that the catalytic current density for the NiO NFs/CPE towards EG oxidation is more than other alcohols.

    Keywords: Nanofibers, Electrospinning, Electro-catalytic oxidation, Nickel oxide
  • Sohrab Fathi *, Samaneh Asgari, Negin Ghaemi, Shahram Sharifnia Pages 121-133
    Among the various processes for the separation of impurities from natural gas, adsorption by solid adsorbent because of the simplicity of the process, low cost and also capability to achieve the high purity gas, have been considered. The SAPO-34 adsorbent as a molecular sieve has pores the same as CO2 and larger than CH4, so this causes high CO2 separation from the natural gas. In this study, SAPO-34 has been modified by H3PO4 at various operating conditions in order to maximize removing of carbon dioxide from the natural gas. Modifications can change the Si/Al ratio of SAPO-34 that is leading to a change in the acidity of adsorbent via the ion exchange process. These changes have been analyzed by various techniques such as EDX, SEM, XRD, and BET. The effects of temperature and pressure on separation have been verified at 5, 20 and 35 °Ϲ and 3, 5 and 7 bar, respectively. The results indicated that by increasing pressure and decreasing temperature, the amount of adsorption is increased, but at very low temperatures and very high pressures, this trend was slightly reversed. Finally, by applying the design of experiments the temperature of 17.4 ºC and pressure of 4.6 bar represented the highest yield for removing CO2 from natural gas (95%).
    Keywords: CO2, Natural gas, SAPO-34, Ion exchange, Modification of adsorbent
  • Mohammad Javad Khodadadi, Siavash Riahi *, Mojgan Abbasi Pages 135-143
    An attempt was made to investigate the capability of an aqueous solution of monoethanolamine (MEA) and  1,3-diaminopropane (DAP) for carbon dioxide absorption. The solubility of carbon dioxide (CO2) in aqueous solutions of 10wt% MEA+5wt% DAP and 12.5wt%MEA+2.5wt% DAP was measured over a temperature range of 313.15 to 333.15 K and pressure ranging from 13 to 215 kPa using the pressure decay method. The measure solubility data have been presented as equilibrium partial pressure of CO2 against loading. Results showed that the solubility of CO2 increases by decreasing temperature at constant pressure and also increasing pressure at a constant temperature. Also, the solubility of CO2 increases by increasing the concentration of DAP in aqueous solution. It can be concluded that DAP improves the solubility of CO2 and can be presented as a new additive. with the use of Gibbs-Helmholtz equation Heat of reaction calculated and results showed increasing DAP decreased heat of reaction.
    Keywords: CO2 absorption, Amine, Absorption, Treating, Heat of reaction, DAP
  • Elaheh Amir, Fereshteh Meshkani *, Mehran Rezaei Pages 145-154
    In this research, the effect of Ni loading on the structural and catalytic properties of the Ni/10%Sr-Al2O3 catalyst prepared by the wet impregnation method was studied in dry reforming of methane. The samples were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), N2 adsorption, temperature-programmed reduction and oxidation (TPR, TPO), and scanning electron microscopy (SEM) techniques. The XRD results revealed that increasing Ni loading increased the NiO particle size. The BET results showed that the catalysts possessed a mesoporous structure and 5%Ni/10%Sr-Al2O3 catalyst exhibited higher surface area and CH4 and CO2 conversions compared to the other catalysts. It was found that the raise in Ni loading from 5 to 15 wt.%, increased the amount of deposited carbon which was in agreement with the results of SEM analysis. In addition, the long term stability of the 5%Ni/10%Sr-Al2O3 catalyst showed high stability during 13 h on stream at 650 oC.
    Keywords: Dry reforming of methane, Ni catalyst, Synthesis gas, Strontium promoter, High stability
  • Mahboube Eslami Moghadam *, Hassan Mansouri Torshizi, Maryam Saidifar Pages 155-166

    In this work, two Platinum (II) and Palladium (II) complexes of 2,2'-bipyridine (bpy) and diethyldithiocarbamate (Et-dtc) with anti-tumor activity against K562 were selected. The Cc50 values of Pd and Pt compounds are 55 and 89 micromolar, respectively that are lower than cisplatin. These complexes interacted with human serum albumin (HSA) in Tris-buffer containing 10 mM NaCl, pH=7.4 at 27 and 37 °C by spectroscopic methods. Results obtained from denaturation studies indicate that probably Pd(II) complex denature the HSA while the Pt(II) does not so. Isothermal titration data indicated that the stability of protein decrease by increasing complex concentration and the denaturation process is exothermic. Binding of these cationic complexes with HSA occurs by electrostatic interaction. These complexes can denature HSA at very low concentrations of the micromolar spatially platinum complex. Fluorescence studies showed the intensity of HSA quenched in the presence of each Pt or Pd complex and quenching mechanism seems to be static. Circular dichroism spectra of HSA were recorded and the percentage of alpha helicity in the presence of Pd and Pt complexes were investigated 5 and 3%, respectively.

    Keywords: Pt(II), Pd(II) complexes, HSA interaction, Ethyldithiocarbamate, Human albumin serum, Binding parameters, Thermodynamic parameters
  • Ensieh Ghasemian Lemraski *, Hadis Parhiz Pages 167-175

    In this study, the surface tension and surface coordination number of the molten metal using the Stephen equation calculated and reported. Parameters such as enthalpy of vaporization, density and surface tension of the parameters are required. Assumptions to predict the surface tension of molten metals such as minor changes in the volume of melting point similar to the melting point of the crystalline structure of liquid and solid, considering the increasing entropy, and no matter particles interact with particles in the second and third layers the surface is used. Results have shown that the surface coordination number of molten metal is in the range of 0.3 -0.7 of bulk coordination number. As well as being dependent surface coordination number on different parameters, such as temperature and lack of uniformity in terms of the calculation of various metals has made it difficult to compare the surface coordination number numbers. Also, different equations have been used to correlate the coordination number and adjustable parameters reported.

    Keywords: molten metal, surface coordination number, Surface tension, enthalpy of sublimation
  • Nahid Farzi *, Nasrin Sohrabi, Mitra Ghadiri Pages 177-193
    The formulation of the fluid properties in terms of its affecting variables is important in the practical works that cannot be tested in the laboratory. In this work, the modified GMA equation of state which was developed with the (3, 6, 9) average intermolecular potential, has been used for the description of the behavior of the binary mixture. The application of the equation of state for some binary mixtures was investigated and the temperature dependence of its parameters in different mole fractions was determined. It is found that the parameters of the equation of the state obey the cubic mixing rule. The excess volume, excess internal energy and excess enthalpy of the studied mixtures were calculated in the different temperatures and mole fractions using the equation of state and compared with the experiment. Good compatibility of the predicted values with the experiment indicates the ability of the equation of state in the prediction of such properties. Furthermore, the existence of the common intersection point in the isotherms of the excess enthalpy of ethanol-methyl cyclohexane, cyclohexane-n-hexadecane, TEGME-HFC-134a, and propane-isobutenemixtures show that the temperature dependence of the excess enthalpy in this mole fraction is very low and consequently, the value of excess heat capacity in this mole is nearly zero. An expression was obtained for the mole fraction of the common intersection point that more experimental data needs to approve.
    Keywords: Binary mixture, Excess function, Equation of state, Intermolecular potential
  • Aziz Babapoor *, Reza Pishkar Azari, Sayed Iman Golestaneh, Zohreh Gazi Tabatabaei Pages 195-210
    The energy crisis in recent years has to lead us to think about new sources of energy. Phase change materials are one of these efficient sources. They can be used as thermal insulators besides their heat storage applications. Also, implementing these materials has erased our need for immunization of energy consumption systems. Despite all the benefits, phase change materials have some limitations such as leaking problems and low thermal conductivity coefficient. Nanoparticles are therefore can improve their properties. In this study, the melting process of paraffin wax comprising nanoparticles of Al2O3, Fe2O3, SiO2 and ZnO (with weight fraction percentage 2% and 8%) in a rectangular container is simulated by Comsol software. Influence of nanoparticles with different weight fractions on temperature, velocity distribution, density, thermal conductivity coefficient and liquefy process are subsequently investigated. The results presented a 12.5% increase in the thermal conductivity coefficient by adding 8wt% nanoparticles. The rate of melting process in 8wt% nanoparticles is bigger than that of 2wt% nanoparticles and pure paraffin with similar initial and boundary conditions for all states, which indicates that adding nanoparticles to paraffin for increasing the melting rate can be useful in various thermal management purposes such as storing energy.
    Keywords: Phase change materials (PCMs), nanoparticles, COMSOL, Paraffin, Heat Conduction
  • Behrouz Vahid * Pages 211-222
    Molecularly Imprinting Polymer (MIP)-coated A ZnO Quantum Dots (QDs) composite was introduced for selective determination of Aflatoxin B1 (AFB) as a template. The MIP layer was obtained by a simple method containing the self-assembly process of 3-aminopropyl triethoxysilane (APTES) monomers and tetraethyl ortho-silicate as a cross-linking agent. In order to create suitable sites in the polymeric matrix, AFB was applied as a proper template molecule. The inherent advantage of the MIP procedure is the great tendency of the prepared QDs toward the AFB molecules. The MIP-coated ZnO QDs displayed a potent fluorescence emission which could be quenched in the presence of AFB. This effect was exploited as the basis of a selective probe for the detection of AFB some water samples. In optimal conditions, a linear relationship between the emission intensity of prepared composite and concentration of AFB was obtained in the range of 0.008-1 mg/L with a detection limit of 0.003 mg/L. Linking the high selectivity of the MIP component with individual fluorescence features of ZnO QDs offers a sensitive and selective method for recognizing various toxic detection. The established method was satisfactorily applied for the determination of AFB contamination in environmental water samples.
  • Seyed Ghorban Hosseini *, Abolfazl Kashi, Esmaeil Bazrafshan Pages 223-233
    This research is aimed to investigate the effect of crystallization parameters like cooling rate, seeding ratio, a cooling trend, and agitation intensity on the morphological properties of ammonium perchlorate crystals. A solution of AP was prepared by solving industrial grade ammonium perchlorate into the pure water and recrystallization was conducted using a 1.3 L agitated batch crystallizer. The effects of the selected parameters were analyzed by applying Taguchi’s method. Resulted crystals were characterized by X-Ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM). The results indicate that the cooling rate has the greatest contribution to the roundness of the crystals and by optimization of the parameters, roundness and its standard deviation have been improved by 9.4% and 79% respectively. Compared to the industrial crystals, the crystallinity of the resulted crystals was also substantially enhanced.
    Keywords: Cooling crystallization, Ammonium perchlorate, Morphology, Taguchi’s method, Scanning Electron Microscopy (SEM)
  • Arash Amani, Alireza Solaimany * Pages 235-246
    In this study, the dynamic evolution of water droplets size in crude oil due to aggregation and sedimentation phenomena are modeled by the Monte Carlo technique. The predicted results are compared to the NMR experimental data. The effect of type and concentration of emulsifier, water volume ratio, mixing rate and water salinity on the droplet size distribution are evaluated. The adequate agreement between the model results and experimental data reveals the model capability in the description of the aggregation and sedimentation processes in water/crude oil separation. The average size of water droplets is increased with a small rate at the initial period of the separation process. The probability of droplets collisions due to the random motion and sedimentation mechanisms are increased by increasing the size of the droplets. An increase in the aggregation among the droplets increases the average diameter of droplets evolution rate while the aggregation is decreased within a long time and the average size of droplets is approached to a steady value.
    Keywords: Monte Carlo, droplet size distribution, water in oil emulsion, demulsifier, NMR
  • Nazanin Bahaloo Horeh, Seyyed Mohammad Mousavi *, Ahmad Khodadadi Darban Pages 247-270
    One of the most important issues in the world is the environmental pollution caused by toxic metals. Human activities such as the extraction of metals from mines, industrial wastes production led to the heavy metals accumulation in the environment that cause toxic effects on living organisms. On the other hand, the only way of environmental cleanup is metal removing, recycling and reusing, due to lack of metals biodegradability. For this purpose, the use of biological processes and microorganisms is one of the adopted solutions. Biological processes are based on interactions between microorganisms and metals. The identification of microorganisms resistant to metals plays an important role in the removal of environmental pollution. In order to survive, microorganisms can be resistant to heavy metals by different mechanisms as they contacted with metals. In this paper, the effects of toxic metals on microorganisms, resistance mechanisms, and applications of resistance mechanisms to metals such as bioaccumulation, biosorption, biotransformation, biomineralization and bioleaching of metals have been studied. The results illustrate that the use of microorganisms is a natural, sustainable and economical solution to recycle wastes and clean up the environment from heavy metals and could have a high percentage of valuable and toxic metals recovery and/or detoxification.
    Keywords: heavy metals, Toxicity, Mechanisms of resistance, Bioremediation
  • Reza Faraji Yaychi, Mehrdad Manteghian * Pages 271-286

    Investigation of electrical field effect on nanoparticles can be important in the electrochemical treatment of industrial and urban wastewaters contaminated by nanoparticles. Because the excessive presence of nanoparticles in the environment can be harmful to organisms and humans. The behavior of silver nanoparticles (AgNPs) under an applied electric field depends primarily on their stabilizing agent. This research is aimed at investigating the behavior of AgNPs and their stabilizers under the electric field, which called “electrocoagulation”. Silver nitrate and hydrazine hydrate were used as the sources of silver ion and reducing agent, respectively. In separate experiments, sodium citrate and polyvinylpyrrolidone (PVP) were used as nanoparticle stabilizers. The stability of the particles was studied when an electrical current was applied with different voltages. The efficiency of the EC process was investigated for different of AgNP sols. With sodium citrate for different voltages, after using the electric field for 90min, the plasmon resonance peak of the sample disappeared, reflecting the removal of the AgNPs in the sol by 99.91%. With PVP, by using different voltages of the EC, for10 min, the absorbance peaks disappeared, and removal efficiency of the AgNPs reached 99.98%. Based on these results, it can be recognized that the AgNPs stabilized by citrate, are slightly more stable, whereas AgNPs solutions prepared by PVP showed better results on floc formation and, therefore, agglomerated more easily.

    Keywords: Silver nanoparticles, Sodium citrate, PVP, stabilizer, electrical field
  • Mehran Badbedast, Mohammad Izadyar *, Mostafa Gholizadeh Pages 287-300
    In this research, the mechanism of complex formation between the catechol with the nitrate and hydrogen sulfate through the hydrogen bond analysis has been investigated. All calculations have been performed by using the Gaussian09 software within the DFT -B3LYP functional and the 6/311++G(d,p) basis set. The thermodynamic parameters of the studied reactions have been fully calculated. NBO analysis showed a proper charge transfer through the H-bondsin complexes. The stabilization energies E(2) have been computed for these complexes and showed that the interaction energy for the HSO4-catechol complex is more than nitrate-catechol. Also, atoms in molecules, analysis has been done and electron density, Laplacian and the ratio of the kinetic energy density to the potential issue have been obtained. Based on this analysis, the electron density is maximum for the nitrate-catechol in the first step and for the HSO4-catechol in the second step. Quantum chemistry reactivity parameters of electronic chemical hardness, electronic chemical potential, and electrophilicity index have been investigated and the probable correlations have been analyzed.
    Keywords: Natural bond orbital, Atoms in molecules, Non-covalent interactions, Catechol, Hydrogen bond, complex