فهرست مطالب

علوم و مهندسی جداسازی - سال یازدهم شماره 2 (پیاپی 22، پاییز و زمستان 1398)
  • سال یازدهم شماره 2 (پیاپی 22، پاییز و زمستان 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/11/01
  • تعداد عناوین: 8
|
  • مهدی استادرحیمی، خداکرم غریبی*، علی دهقانی، سعید فرخ پی صفحات 1-10
    فاز کف، نقش مهمی در بازیابی کانی ها و عیار کنسانتره تولیدی در ماشین های فلوتاسیون دارد. در این مطالعه از مفهوم ظرفیت حمل حباب برای تعیین مقدار بازیابی کف استفاده شد. بر اساس بررسی های انجام شده ارتفاع کف، مقدار هوادهی و غلظت کف ساز از مهمترین پارامترهای عملیاتی موثر بر بازیابی کف در سلول فلوتاسیون مدار هماتیت سنگ آهن گل گهر می باشند. نتایج نشان داد افزایش هوادهی و مقدار کف ساز رابطه مستقیمی با افزایش بازیابی کف داشته و افزایش ارتفاع باعث کاهش بازیابی کف می گردد. به عنوان مثال هنگامی که هوادهی، مقدار کف ساز و ارتفاع کف به ترتیب برابر 146 متر مکعب بر ساعت، 150 میلی لیتر در دقیقه و 5 سانتی متر باشد، بازیابی کف بیش از 84% می شود. همچنین مقدار کانی های سولفیدی وارد شده به فاز کف با افزایش ارتفاع کف، هوادهی و مقدار کف ساز افزایش می یابد، در حالی که مقدار کانی های سولفیدی در کنسانتره با افزایش ارتفاع کف کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: بازیابی کف، ارتفاع کف، میزان هوادهی، غلظت کف ساز
  • سجاد جلالی*، عبدالله رشیدی، جلال الدین شایگان، مریم میرابی، سید سیاوش مدائنی صفحات 11-18

    رایج ترین روش از بین فن آوری های نمک زدایی، روش غشایی است. باوجود کاربرد زیاد روش یادشده، این شیوه دارای ضعف هایی مانند شار محدود و مقاومت کم در برابر کلر است. در این تحقیق، یک راه حل بر پایه استفاده از اکسید گرافن عامل دار شده با تیونیل کلراید (GO-OCl) در ساختار غشای پلی آمیدی پیشنهاد شده است. برای عملی کردن این ایده از یک روش جدید برای بهینه سازی تولید غشای حاوی GO-OCl استفاده شد. در گام اول طراحی آزمایش ها با استفاده از روش طراحی مخلوط حددار (CMD) صورت پذیرفت. براساس آن سیزده ترکیب از سه ماده: تریمیسل کلرید، m-فنیلین دی آمین و GO-COCl انتخاب شد. سپس خصوصیاتی ازجمله دفع نمک، مقاومت در برابر کلر و شار اندازه گیری گردید. با استفاده از روش بهینه سازی چند متغیره با بهینه کردن سه پارامتر یادشده، غلظت بهینه به دست آمد و متعاقبا غشای متناظر با آن ساخته شد. از مقایسه عملکرد غشای بهینه ساخته شده، با غشاء پلی آمیدی، مشخص شد که شار عبوری آب 6/50 درصد افزایش، دفع نمک 3 درصد کاهش و مقاومت در برابر اکسیداسیون کلر91/4 درصد افزایش داشته است.

    کلیدواژگان: غشای پلی آمیدی، مقاومت در برابر کلر، افزایش شار
  • اسما طاهری نیا، فرهاد شهرکی*، میرمحمد خلیلی پور، محمدرضا سردشتی بیرجندی صفحات 19-32
    هدف از این پژوهش بهینه سازی واحد جداسازی گوگرد به منظور افزایش تولید گوگرد و کاهش همزمان تولید دی اکسید کربن، بر مبنای اطلاعات واحد جداسازی گوگرد پالایشگاه ایلام می باشد. متغیرهای ورودی واحد جداسازی گوگرد شامل: دبی جریان خوراک، دبی هوا، دمای کوره، فشار کوره، درجه حرارت راکتور کاتالیستی اول و فشار راکتور کاتالیستی اول می باشند. مدل ریاضی فرآیند با استفاده از روش پاسخ سطح به دست آمده است و دقت و صحت مدل با تحلیل واریانس بررسی گردید. در انتها شرایط عملیاتی فرآیند جداسازی گوگرد با روش بهینه سازی عددی انجام و ارائه گردید. نتایج نشان داد که موثرترین این پارامترها، دمای کوره، دبی هوا، و دبی خوراک می باشند. نقاط بهینه برای دمای کوره 1039، نرخ دبی هوا kmol/h 33/469 و نرخ دبی خوراک kmol/h 38/1110 بدست آمد که در این نقاط بهینه، باعث افزایش تولید گوگرد از 30% به 89% و کاهش تولید دی اکسید کربن از 55% به 8% شد.
    کلیدواژگان: واحد جداسازی گوگرد، بهینه سازی، روش کلاوس، روش پاسخ سطح، آنالیز واریانس
  • رضا حق بخش، حامد سلیمانی، سونا رییسی* صفحات 33-47

    در این پژوهش، تعادل مایع- مایع سیستم های سه جزئی نرمال آلکان (نونان ، آندکان و تری دکان) + متانول + متیل اتیل کتون در دماهای 15/278 و 15/288 و 15/298 کلوین به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایشهای این پژوهش شامل تعیین ناحیه دوفازی (گنبد دو فازی) و پیدا کردن خطوط رابط تعادلی می باشند. گنبدهای دو فازی، با استفاده از روش تیتراسیون (بر اساس نقطه ابری شدن)، مشخص گردیدند و خطوط رابط تعادلی با استفاده از تکنیک کروماتوگرافی گازی از نمونه های گرفته شده از هر فاز تعادلی بدست آمدند. اثر دما و طول زنجیر هیدروکربنی در خانواده نرمال آلکان نیز بررسی شده است. علاوه براین، نتایج آزمایشگاهی خطوط رابط تعادلی سیستم های بررسی شده توسط مدل NRTL (Non Random Two Liquid) مدل سازی گردیده است. مقدار محاسبه شده انحراف میانگین ریشه دوم غلظتها (33/1، 71/1، 56/0 و 87/0) نشان دهنده دقت مطلوب مدل سازی در این پژوهش می باشد.

    کلیدواژگان: تعادل مایع - مایع، متانول، متیل اتیل کتون، نرمال آلکان، گنبد دو فازی
  • محمد صادق پرندین، حامد رشیدی* صفحات 48-60
    گوگرد برای اکثر کاتالیست های واحد، یک عامل مسموم کننده است بنابراین، به منظور حذف گوگرد، گاز ورودی تحت عملیات هیدروژناسیون و سولفورزدایی قرار می گیرد. در این پژوهش، سولفورزدایی از گاز طبیعی توسط جاذب اکسید روی توسط مدل دانه ای، مدل-سازی شده است. جهت آنالیز خواص جاذب، دو نمونه تجاری تحت آزمایش های BET، XRF، SEM و تخلخل سنجی جیوه قرار گرفتند. مقایسه نتایج نشان داد که مدل با خطایی کم تر از %2 با داده های تجربی تطابق دارد. نتایج بدست آمده از تحلیل حساسیت نشان می دهند که تخلخل قرص در محدوده 4/0 تا 55/0 بالاترین زمان شکست را دارا می باشد و با افزایش چگالی توده، زمان شکست افزایش و باعث افت فشار بستر می شود. مقایسه زمان شکست و کسر تبدیل جاذب های تجاری، مشخص کرد که جاذب تجاری تاپسو (نمونه1) برای شرایط عملیاتی به کار رفته، عملکرد بهتری نسبت به جاذب سودکمی (نمونه2) خواهد داشت. زمان شکست و میزان تبدیل جاذب تجاری1 به ترتیب 215 روز و 90درصد و برای جاذب تجاری2، 185 روز و 87 درصد بدست آمده است.
    کلیدواژگان: واکنش گاز-جامد غیر کاتالیستی، اکسید روی، زمان شکست، میزان تبدیل
  • مریم خضری، بهرام رضایی*، علی اکبر عبدالله زاده، مهدی مولایی نسب صفحات 61-71

    استحصال مس از منابع سولفیدی به روش های هیدرومتالورژیکی از بزرگترین چالشهای محققان صنایع معدنی است. گلایسین یکی از معرفهای نوین لیچینگ کانیهای مس و طلا است که پتانسیل بالایی از نظر محیط زیستی، فنی و اقتصادی برای عمل آوری کنسانتره های سولفیدی مس و استفاده در صنعت دارد. هدف از انجام این تحقیق، بررسی تاثیر محتوای پیریت بر انحلال مس از کنسانتره کالکوپیریتی در محیط گلایسین بوده است. آزمایشهای لیچینگ و آنالیزهای الکتروشیمیایی روی کنسانتره فلوتاسیون مس سرچشمه انجام گردید. آزمایشهای لیچینگ در سه نسبت وزنی محتوای پیریت به کنسانتره (صفر، 20 و 40%) انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش نسبت پیریت به کنسانتره، استخراج مس به طرز قابل توجهی افزایش می یابد، به طوریکه با افزایش پیریت در شرایط 5/10=pH، دمای C 60، درصد جامد 5%، دبی اکسیژن L/min 1، غلظت گلایسین M 7/0 و دور همزنی rpm 500، بعد از گذشت 12 ساعت استخراج مس از 6/50% در نمونه بدون افزایش پیریت به  8/73% در نمونه با افزایش 40% پیریت، افزایش یافت، در حالیکه استخراج آهن در سطح بسیار پایینی است (کمتر از 7/0%). نتایج آنالیزهای الکتروشیمیایی با ولتامتری چرخه ای و پلاریزاسیون نشان داد که بیشترین جریان اکسایش آندی مربوط به نمونه کنسانتره مس و کمترین جریان مربوط به پیریت است که تطابق خوبی با نتایج حاصل از آزمایشهای لیچینگ داشتند. این نتایج، پتانسیل بالای لیچینگ با عامل گلایسین را در استخراج مس از کنسانتره های پرپیریت نشان می دهد.

    کلیدواژگان: لیچینگ، کالکوپیریت، گلایسین، پیریت، تاثیرات گالوانیکی
  • نگین محمدزاده، فرزانه رفیعیان، مسعود حق شناس*، محسن نصر اصفهانی، تورج توکلی صفحات 72-85
    اثر میدان مغناطیسی بر جذب دیوکسید کربن توسط آب دیونیزه و نانوسیالات آب/اکسید آهن و آب/اکسید آلومینیوم در یک ستون حبابی مورد مطالعه قرار گرفت. علاوه بر شدت میدان مغناطیسی، اثر پارامترهای کلیدی مثل دبی جریان گاز، نوع نانوذره، جهت میدان و غلظت نانوسیال بر مقادیر ضریب و شار انتقال جرم بررسی شد. نتایج نشان داد با توجه به قطبی بودن ملکولهای آب، با افزایش شدت میدان مغناطیسی تا 1133 گوس، ضریب انتقال جرم در آب خالص به میزان 7/6 % افزایش میابد. این افزایش در صورتی حاصل می گردد که جهت میدان همراستا با جهت حرکت فاز پیوسته باشد. در صورت اضافه نمودن نانوذرات به آب خالص، ضریب و شار انتقال جرم افزایش میابد. با افزایش غلظت نانوسیال آب/ اکسید آهن ضریب انتقال جرم نیز افزایش یافت، ولی در مورد نانوسیال آب/اکسید آلومینیوم با افزایش غلظت نانوسیال تا 005/0 درصد حجمی، ضریب انتقال جرم نسبت به آب خالص افزایش پیدا کرد، اما با افزایش غلظت، ضریب انتقال جرم کاهش یافت.
    کلیدواژگان: جذب گاز، برج حبابی، نانوسیال، میدان مغناطیسی
  • سید ابراهیم موسوی*، حسن پهلوان زاده، مسعود خانی، حبیب آل ابراهیم، عباس مظفری صفحات 86-97

    چدر مقاله پیش رو جداسازی دی اکسید گوگرد به روش جدید سازگار با محیط زیست از طریق احیا آن به گوگرد مورد بررسی قرار گرفت. کاتالیست نیکل روی دو پایه آلومینا و کربن فعال، به روش اشباع سازی مرطوب ساخته شد. هر دو سری کاتالیست در دو ترکیب درصد مختلف فلز نیکل سنتز و مشخصه یابی شد تا عملکرد آن ها در آزمایش راکتوری از لحاظ میزان تبدیل و انتخاب پذیری برای محصول مطلوب با یکدیگر مقایسه گردد. تاثیر دمای واکنش در محدوده 550-800 درجه سانتیگراد مورد بررسی قرار گرفت. کاتالیست های کربن فعال-نیکل در دماهای پایین عملکرد بهتری نسبت به کاتالیست های آلومینا-نیکل از خود نشان دادند. تاثیر نسبت خوراک SO2/CH4 از 1-3 برای کاتالیست های بهینه مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده شد که بهترین عملکرد کاتالیست ها در نسبت خوراک برابر مقدار استوکیومتری یعنی 2 میباشد. همچنین، بررسی طول عمرکاتالیست نشان داد کاتالیست ها در زمان 8 ساعت پایداری بسیار مناسبی برای واکنش دارند. میانگین انرژی فعالسازی کاتالیست ها با استفاده از معادله آرنیوس به ترتیب برابر 0.32 و 0.20 الکترون ولت برای کاتالیست بهینه آلومینا-نیکل و کربن فعال-نیکل محاسبه شد.

    کلیدواژگان: احیا دی اکسید گوگرد به گوگرد، جداسازی آلاینده دی اکسید گوگرد، کاتالیست آلومینا-نیکل، کاتالیست کربن فعال-نیکل
|
  • Mahdi Ostadrahimi, Khodakaram Gharibi *, Ali Dehghani, Saeed Farrokhpay Pages 1-10
    The froth phase plays an important role in the recovery of minerals and the grade of concentrates in flotation machines. In the present work, the concept of bubble load was used to calculate the froth recovery. The results showed that the froth depth, aeration, and frother concentration are the most important operational parameters affecting the froth recovery in the flotation cell of hematite circuit of Gol Gohar Iron Ore. The results showed that increasing the aeration and frother concentration, and reducing the froth depth were caused to increase the froth recovery; For example, when aeration, frother and froth depth are respectively 146 m3/h, 150 ml/min and 5 cm, the froth recovery is more than 84%. Also, increasing the depth froth, aeration, and frother concentration were caused to increase the amount of sulfide minerals in the froth phase. Moreover increasing the aeration and frother concentration, and reducing the froth depth were caused to increase the amount of sulfide minerals in the concentrate.
    Keywords: Froth Recovery, Aeration, Depth Froth, Frother Concentration
  • Sajjad Jalali *, Abdollah Rashidi, Jalal Shayegan, Maryam Mirabi, Sayed Siavash Madaeni Pages 11-18

    The most common method of desalination is membrane method. Despite the large application, this method has weaknesses such as limited flux and low resistance to chlorine. In this research, a solution based on the use of functional graphene oxide with thionyl chloride(GO-OCl) in a polyamide membrane structure is suggested. To implement this idea, a new method was used to optimize the production of GO-OCl membrane using Constrain Mixture Design (CMD) (a design of experiment method). For execution, according to the CMD method, thirteen combinations of three materials: trimesoyl chloride, m-phenylenediamine and GO-COCl were selected. Then the membrane properties including salt rejection, resistance to chlorine and flux were measured. With using multi-objective optimization method, the optimal concentration was obtained, and the corresponding membrane was constructed. Comparison of the optimal membrane performance with pristine membrane showed that the flux of water was increased by 50.6%, salt rejection decreased by 3%, and chlorine resistance increased by 4.91%

    Keywords: Polyamide membrane, chlorine Resistance, Flux Enhancement
  • Asma Taherinia, Mir Mohammad Khalilipour, Mohammad Reza Sardashti Birjandi Pages 19-32
    The purpose of this research is to optimize the sulfur separation unit to increase sulfur production and simultaneously reduce the production of carbon dioxide based on the information of the unit for the separation of sulfur in the Ilam refinery. The input variables of the sulfur separation unit are the feed flow rate, airflow, furnace temperature, furnace pressure, first catalytic reactor temperature and the first catalytic reactor pressure. The mathematical model of the process was obtained using the surface response method (RSM) and the accuracy of the model was analyzed by analysis of variance. Finally, the operating conditions of the sulfur separation process were performed with numerical optimization method. The results showed that the most effective parameters are furnace temperature, air flow rate, and feed rate. The optimum points for the furnace temperature of 1039 °C, the airflow rate 469.38 kmol/h, and feed flow rate 1110.38 kmol/h were obtained which increased the sulfur production from 30% to 89% and decreased the production of dioxide Carbon from 55% to 8%.
    Keywords: Sulfur separation unit, Optimization, Claus method, Surface response method, Analysis of variance
  • Reza Haghbakhsh, Hamed Soleymani, Sona Raeissi * Pages 33-47

    In this study, the liquid-liquid equilibria for ternary systems of normal alkanes (consisting of nonane, undecane and tridecane) + methanol + methyl ethyl ketone have been investigated experimentally at the temperatures of 278.15, 288.15 and 298.15 K. The experiments of this study consist of the determination of the two-phase region and the tie lines of each of these three systems. The two phase regions were found by the titration method, based on the cloud point determination. The tie lines were found by using gas chromatography on the samples of the phases in equilibrium. The effects of temperature and the hydrocarbon chain length of the n-alkanes were also studied. In addition, the tie lines of each system were modeled by the NRTL (Non Random Two Liquid) model. The calculated values of root mean squared deviations (1.33, 1.71, 0.56 and 0.87) show the acceptable results of the used model in this study.

    Keywords: Liquid – liquid equilibria, methanol, methyl ethyl ketone, normal alkane, two-phase region
  • Mohammad Sadegh Parandin, Hamed Rashidi * Pages 48-60
    Sulfur is a toxic agent to most catalysts of the unit. Therefore, to eliminate the sulfur, the processes of hydrogenation and desulfurization should be performed on the feed gas. In this research, natural gas desulfurization process by zinc oxide adsorbent was model by using grain model. In order to analyze the adsorbent properties, two commercial samples were tested by BET, XRF, SEM and mercury porosimetry. The results showed that the model with an error of less than 2% corresponds to experimental data. The obtained results from sensitivity analysis indicated that the pellet porosity has the highest breakthrough time within 0.4-0.55. It was also found that by increasing of the bulk density, breakthrough time increases, but also it increases the pressure drop of the bed. Comparing the breakthrough time and conversion of commercial adsorbents samples, it was observed that Topsoe commercial adsorbent (1) had a better performance than Sud-chemie commercial adsorbent for specific operational conditions. The breakthrough time and the conversion of commercial adsorbent 1 has been calculated 215 days and 90%, respectively, and for commercial adsorption 2, 185 days and 87% respectively
    Keywords: Non-catalytic gas-solid reaction, Zinc oxide, breakthrough time, Conversion
  • Maryam Khezri, Bahram Rezaei *, Ali Akbar Abdollahzadeh, Mehdi Molaeinasab Pages 61-71

    Extraction of copper from sulphidic resources by hydrometallurgical methods is one of the greatest challenges in mining industries. Glycine is a new reagent for the leaching of copper and gold minerals, which has a high potential from treating copper sulphide concentrates and applying in the industry from environmental, technical and economic point of views. The aim of this research is to investigate the effect of pyrite content on the copper leaching from the chalcopyrite concentrate in a glycine medium. Leaching experiments and electrochemical analyses were carried out on the Sarcheshmeh copper flotation concentrate. Leaching experiments were performed at the three added pyrite to the concentrate (20% and 40% pyrite addition). Results showed that by increasing pyrite to concentrate mass ratio, copper extraction was enhanced significantly, in which by increasing pyrite addition from zero to 40%, at pH of 10.5, temperature of 60 ˚C, solid content of 5%, oxygen flowrate of 1 L.min-1 glycine concentration of 0.7 M and the stirring rate of 500 rpm copper extraction was increased from 50.6% to 73.8% (after 12 hours), while dissolved iron concentration was at a low level (<0.7%). Results of electrochemical analyses by cyclic voltammetry and polarization showed that maximum and minimum anodic oxidation currents were related to the copper concentrate and pyrite samples, respectively, which had a good accordance with the leaching results. This results show the high potential of glycine reagent to extract copper from pyritic concentrates.

    Keywords: leaching, chalcopyrite, Glycine, Pyrite, Galvanic interactions
  • Negin Mohammadzadeh, Farzaneh Rafieian, Masoud Haghshenasfard *, Mohsen Nasr Esfahany, Touraj Tavakoli Pages 72-85
    Effect of magnetic field on the CO2 absorption in deionized water, water/Fe3O4, and water/Al2O3 nanofluids in a bubble column is studied. Effect of the other key parameters such as gas flowrate, nanoparticle type, magnetic field direction, and nanofluid concentration on the mass transfer rate and mass transfer coefficient has also been investigated. The results showed according to the polar nature of the water moleculs, by increasing the magnetic fielt to 1133 gauss, the mass transfer coefficient in pure water increases up to 6.7%. The enhancement can be achieved if the direction of the magnetic filed is parallel to the direction of the continious phase. By adding the nanopaticles to the pure water, the mass transfer coefficient and mass transfer rate increses. By increasing the water/Fe3O4 concentration the mass transfre coefficient increases, but in the water/Al2O3 nanofluid, by incerasing the nanofluid concentration up to 0.005%, the mass trasnfer coefficient increases, and then decreases.
    Keywords: Gas absorption, Bubble column, Nanofluid, Magnetic field
  • Ebrahim Mousavi *, Hassan Pahlavanzadeh, Masoud Khani, Habib Ale Ebrahim, Abbas Mozaffari Pages 86-97

    Separation of sulfur dioxide by a new environmentally friendly method through its reduction to sulfur was investigated. Nickel catalyst was synthesized on two bases of alumina and activated carbon, using a wet impregnation method. Both catalyst series in two combinations of different percentages of nickel metal were synthesized, characterized and their performance in the reactor test in terms of conversion rate and selectivity for the desired product were compared. The effect of reaction temperature was investigated in the range of 550-800 °C. At low temperatures, activated carbon-nickel catalysts have better performance than the alumina-nickel catalyst. Effect of molar feed ratio of SO2/CH4= 3-1 was studied and stoichiometric feed ratio showed the best performance. Also, investigation of reaction time for catalysts showed a good long-term stability for SO2 reduction with methane in 8 hours. Keywords: SO2 reduction to sulfur, Separation of Sulfur Dioxide pollutant, Alumina-nickel catalyst, active carbon-nickel catalyst, catalist and reaction

    Keywords: : SO2 reduction to sulfur, Separation of Sulfur Dioxide pollutant, Alumina-nickel catalyst, active carbon-nickel catalyst