فهرست مطالب

شیمی و مهندسی شیمی ایران - سال سی و هشتم شماره 1 (پیاپی 91، بهار 1398)
  • سال سی و هشتم شماره 1 (پیاپی 91، بهار 1398)
  • تاریخ انتشار: 1399/04/01
  • تعداد عناوین: 27
|
  • سمانه کمیجانی، سمیره هاشمی نجف آبادی*، مرتضی رفیعی تهرانی صفحات 1-15
    در بیماران دیابتی، ترشح انسولین از لوزالمعده مختل شده که منجر به تزریق روزانه انسولین می شود. تزریق انسولین سبب ایجاد عفونت، درد و تنش در درازمدت می شود. دارورسانی خوراکی انسولین می تواند یک جایگزین مناسب برای تزریق باشد. هرچند در رسانش خوراکی، به دلیل تخریب آنزیمی در دستگاه گوارش، پایداری کم در pH  معده و سدهای فیزیکی مخاط روده، زیست دسترس پذیری انسولین پایین است. بنابراین، ساخت سامانه های کارآمد حامل، مانند نانوذر ه ها، می تواند راه حل مناسبی برای محافظت از داروهای حساس مانند انسولین باشد. هدف از این پژوهش، تهیه یک سامانه آلژینات/ تری متیل کایتوسان (TMC)/ پل ی اتیلن گلایکول (PEG) در اندازه نانو به منظور کنترل رهایش انسولین از آن و افزایش زمان ماندگاری  نانوذره در دستگاه گوارش است. نخست، اندازه نانوذره ها و بازده به دام افتادن (EE) انسولین، بهینه سازی شده و شرایط بهینه برای نسبت های انسولین/ آلژینات، TMC/ آلژینات و دور همزن، به ترتیب برابر با 1، 5/4 و rpm 500 به دست آمد. سپس، در شرایط بهینه، نانوذره های آلژینات بارگذاری شده با انسولین، تهیه شده و به دنبال آن، با TMC پوشش داده شدند و سرانجام، نانوذره ها توسط متوکسی پلی اتیلن گلایکول (mPEG) پگیله شدند. پس از بهینه سازی شرایط، اندازه نانوذره ها و EE  به ترتیب 195 نانومتر و % 39/92 به دست آمد و بازده بارگذاری (LE) انسولین در نانوذره ها % 75/21 محاسبه شد. برهمکنش بین لایه های گوناگون نیز، با آزمون FT-IR  تایید شده و بررسی رهایش انسولین در محیط های شبیه سازی شده معده (SGF) و روده (SIF) انجام شد. این مطالعه ها نشان دادند که بیش ترین میزان رهایش انسولین، در طی 6 ساعت اولیه بوده و پس از آن، روند رهایش به تقریب ثابت می شود. همچنین با پگیله کردن نانوذرات، میزان رهایش انسولین به مقدار چشمگیری افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: انسولین، آلژینات، تری متیل کایتوسان، متوکسی پلی اتیلن گلایکول، دارورسانی خوراکی
  • رضا انصاری*، نیلوفر محمودی، فریبا استوار صفحات 17-28
    در این پژوهش، نانورشته های منگنز دی اکسید (MnO2) با فرایند ساده اکسایش-کاهش شیمیایی تهیه شد. سپس کارایی نانو رشته های تهیه شده برای حذف رنگینه کاتیونی مالاشیت سبز (MG) از محلول های آبی در سامانه ناپیوسته و تعادلی مورد بررسی قرار گرفت. از فناوری های میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و الگوی پراش پرتو ایکس(XRD)  برای مطالعه ریخت شناسی سطح جاذب، استفاده شد. برای تعیین شرایط بهینه جذب رنگینه، اثر پارامترهای گوناگون مانند pH، غلظت اولیه، زمان تماس، دما و مقدار جرم جاذب بر روی راندمان جذب  بررسی شد. از معادله های فروندلیچ و لانگمویر برای رسم هم دماهای جذب و ارزیابی داده های تعادلی جذب  و از معادله های سینتیکی شبه درجه اول و دوم برای مطالعه های سینتیکی استفاده شد. مطالعه ترمودینامیکی جذب رنگینه  به وسیله نانو رشته های نشان می دهد که این فرایند گرماگیر، خودبه خودی و با افزایش بی نظمی همراه است. همچنین فرایند جذب از هم دمای لانگمویر و سینتیک شبه مرتبه دوم پیروی می کند. بیشینه ظرفیت جذب (qm) جاذب منگنز دی اکسید با استفاده از هم دمای لانگمویر mg/g 280- 275 به دست آمد که بیانگر ظرفیت جذب بسیار خوب جاذب است. افزون بر مطالعه های جذب، مطالعه واجذب نیز انجام گرفت و نتیجه های به دست آمده نشان دهنده امکان بازیابی آسان جاذب با راندمان بالا و استفاده چندباره جاذب تهیه شده است.
    کلیدواژگان: نانو رشته های منگنز (IV) اکسید، سامانه ناپیوسته، جذب سطحی، رنگینه مالاشیت سبز
  • هادی بهزادی*، زهرا خلیل نیا صفحات 29-36

    نانوبلورهای سیلیکونی Si24H12و Si26H12به لحاظ شکل هندسی، پایداری، ساختار الکترونی و طیف جذبی با استفاده از نظریه تابعی چگالی مورد مطالعه قرار گرفتند. نتیجه ها نشان داده که نانوبلور Si26H12 به میزان eV 14/9 پایدارتر از نانوبلور Si24H12 است که این پایداری مربوط به عدم استقرار الکترون و رفتار آروماتیکی نانوبلور پیشنهادی Si26H12 است. برای بررسی خصلت آروماتیسیته نانوبلور از شاخص هایی چون NICS,PDIو PLR استفاده شد. نتیجه های به دست آمده از این شاخص ها نشان می دهد که نانوبلور Si26H12 دارای خصلت آروماتیسیتهبیش تر از مولکول بنزن است. طیف جذبی این ساختار نیز نتیجه های جالبی از ویژگی های نوری تازه ای را نشان داد. این مطالعهجزییاتی برای امکان سنتز نانو ساختارهای بیش کیوردینه سیلیکون را مطرح می کند.

    کلیدواژگان: سیلیکون، نظریه تابعی چگالی، آروماتیسیته، نانوبلور، خواص نوری
  • الهام قویدل اقدم، غلامحسین شاهوردی زاده*، جواد موتمنی طباطبایی، بابک میرتمیزدوست صفحات 37-43
    در کار پژوهشی حاضر پلیمر کویوردیناسیون یک بعدی نوینی از سرب ((II،  2(NO3)2(C12H8N2)2]n [Pb2(C2Cl3O2)  (1) در اندازه نانو به روش سونو شیمیایی در غلظت های گوناگون سنتز شد. پلیمر کویوردیناسیون سرب (II) شامل زنجیره های به هم پیوسته فلزی شکل گرفته با پلی از لیگاندهای  NO3- و Cl3COO- است. ساختار هندسی نانو پلیمر کویوردیناسیون پنتاگونال دوقطبی است که این ساختار با توجه به گروه الکترون دهنده N2O5   تعیین شده و هیچ نقش استریوشیمیایی آشکاری از جفت الکترون غیر پیوندی سرب دیده نشد. نانو ساختارهای نوین با آنالیزهای میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف سنجی IR، پراش پرتو X  پودری (XRD) و تجزیه عنصری شناسایی شدند. متوسط اندازه نانو ذره ها در حدود 80 نانومتر است . اثرات غلظت اولیه مواد بر روی اندازه و ریخت شناسی نانو ذره ها ترکیب 1 مطالعه شده و نشان داد که در غلظت های پایین واکنشگرها اندازه ذره ها کاهش یافته و منجر به یکنواخت شدن شکل ذره ها می شود.
    کلیدواژگان: پلیمر کوئوردیناسیون، سرب(II)، سونوشیمیایی، نانو ساختار
  • منصور انبیاء*، فائزه اشراقی صفحات 45-53

    در مطالعه پیش رو، شبکه های فلزی آلی MOF-199 و کامپوزیت هیبریدی CNT@MOF-199 سنتز شد. جاذب های سنتز شده با روش های شناسایی معمول مانند فناوری جذب و اجذب نیتروژن(BET)، پراش پرتو ایکس (XRD)، اسپکتروسکوپی فروسرخ تبدیل فوریه (FT-IR) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی و سنتز ترکیبات موردنظر تایید شد. شبکه های فلزی آلی MOF-199 با ده درصد وزنی نانولوله های کربنی چند دیواره هیبرید شد. برخی پارامترهای مهم مانند زمان دیسپرس شدن پیش ماده های کامپوزیت و همچنین غلظت اسیدها در مرحله کربوکسیله کردن نانولوله های کربنی بهینه شد. میزان جذب سطحی CO2 بر روی جاذب های سنتز شده به روش حجم سنجی اندازه گیری شد. حجم حفره های میکرو پروس بدون تغییر در ساختار شبکه پس از افزوده شدن MWCNT به MOF-199 افزایش یافت که همین امر سبب بهبود میزان جذب از 6/5 به 54/8 میلی مول بر گرم شد.

    کلیدواژگان: CO2، جذب سطحی، شبکه فلزی آلی، نانولوله های کربنی چند دیواره
  • نرگس عجمی*، شهلا مظفری، ژولیت اردوخانیان، سهیلا سهیلی صفحات 55-65

    در بین پلیمرهای هادی گوناگون، پلی پیرول به علت زیست سازگاری، پلیمریزاسیون ساده و پایداری شیمیایی بیش تر مورد توجه بوده است. در این پژوهش سنتز الکترو شیمیایی نانو کامپوزیت پلی پیرول سریم (IV) اکسید به روش ولتامتری چرخه ای بر روی الکترود گرافیت انجام شده، و از آن به عنوان حسگر استفاده شده است. سنتز نانو ذره های سریم (IV) اکسید  (CeO2)با روش رسوب شیمیایی انجام شد. نتیجه های به دست آمده از پراش پرتو X (XRD)، تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)  و تصویرهای میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) سنتز نانو ذره ها در اندازه40-10  نانومتر را تایید می نمایند. نانو کامپوزیت سنتز  شده به منظور حسگر داروی لووکارنتین، که یکی از مشتق های اسیدهای آمینه بوده و جهت اکسیداسیون اسیدهای چرب و تولید انرژی در بدن به کار می رود، به کار رفته است. نتیجه های به دست آمده از بررسی رفتار نانو حسگر حد تشخیص 9¯10×6 مولار و حد اندازه گیری-8 10×2 مولار را تایید می نمایند. .همچنین درصد بازیابی در نمونه حقیقی 101 درصد به دست آمد که نشان دهنده حساسیت خوب این روش در اندازه گیری مقدارهای کم می باشد.

    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، سنتز الکترو شیمیائی، پلی پیرول سریم (IV) اکسید، ولتامتری چرخه ای، لووکارنتین
  • قاسم رضانژاد بردجی*، سمانه سادات حسینی صفحات 67-78

    در این پژوهش برای اولین بار هیدروژل نانو ‎کامپوزیت آهن بر پایه پلی (2- دی متیل آمینو) اتیلن متاآکریلات پیوند زده شده بر روی پلیمر زیست سازگار ثعلب سنتز شد. تکپار های (2- دی متیل آمینو) اتیلن متاآکریلات بر روی اسکلت ثعلب پیوند زده می شوند و هم زمان با آن، اتصال های عرضی نیز ایجاد می شوند. در واکنش یاد شده متیلن بیس آکریل آمید (MBA) به عنوان شبکه ساز و آمونیوم پرسولفات (APS) به عنوان آغازگر گرمایی عمل می کنند. عامل های موثر بر میزان جذب آب به روش سیستماتیک بهینه سازی شدند تا ابرجاذبی با بالاترین ظرفیت تورمی به دست آید. سپس رفتار تورمی ابرجاذب بهینه شده در شرایط گوناگون (محلول های نمکی متفاوت، محلول آبی با pHهای متفاوت، مخلوط حلال های آلی با آب و...) بررسی شد. سنتیک جذب آب در شرایط عادی و تحت بار نیز مطالعه و در مورد برگشت پذیری تعدادی از رفتار های هوشمندانه آن ها پژوهش شد. رهایش داروی دوکسوروبیسین از ساختار هیدروژل نانو کامپوزیت آهن مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه های آزمایش به خوبی نشان داد که رهایش داروی دوکسوروبیسین از هیدروژل سنتز شده بهpH محیط حساس است. برای اثبات پیوند خوردن (2- دی متیل آمینو) اتیلن متاآکریلات بر روی ثعلب از طیف FT-IRاستفاده شد. ریخت شناسی هیدروژل نیز با دستگاه SEM بررسی شد. قطر نانو ذره ها با تصویر TEM و AFM حدود 9 تا 11 نانومتر تخمین زده شد.

    کلیدواژگان: هیدروژل نانوکامپوزیت، نانو ذره آهن، ثعلب، رهایش دارو، دوکسوروبیسین
  • محمدرضا مقبلی*، آرشام گودرزنیا صفحات 79-87
    الکتروریسی فرایندی است که با استفاده از نیروی الکترو استاتیکی، از محلول یا مذاب پلیمری، الیاف پلیمری در اندازه های نانو و میکرو تولید می کند. در این پژوهش الیاف پلی استایرنی با استفاده از محلول پلی استایرن در حلال  دی متیل فرم آمید در شرایط گوناگون دمایی (°C 45-25)،  رطوبت (70-30 %) و مقدارهای گوناگون نانو ذره های سیلیس (w%4-0) ریسیده شد. به منظور ایجاد شرایط محیطی (دما و رطوبت) زمان فرایند الکتروریسی، محفظه ای که قابلیت کنترل دما و رطوبت را دارا می باشد، ساخته شد. برای بررسی اثر متغیرهای دما، رطوبت و مقدار ذره های سیلیس، طراحی آزمایش انجام شد. به منظور بررسی ساختار بستر و سطح الیاف پلی استایرنی از تصویرهای دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. نتیجه های به دست آمده نشان داد که با افزایش هر یک از متغیرهای دما، رطوبت و میزان نانو ذره های سیلیس ساختار بستر الیاف از الیاف دانه داربه الیاف بدون دانه تغییر می یابد. ایجاد نانو تخلخل روی سطح الیاف پلی استایرنی با تغییر متغیرهای یاد شده دیده شده است. نتیجه های به دست آمده از تصویرهای دستگاه میکروسکوپی الکترون روبشی نشان داد که تعداد و تراکم نانو حفره های ناشی از جدایش فازی موجود در سطح پلیمری الیاف پلی استایرنی، با افزایش رطوبت، دما و مقدار نانو ذره های سیلیس کاهش یافته است.
    کلیدواژگان: الکتروریسی، محفظه شرایطی، الیاف نانو متخلخل، دما، رطوبت نسبی، نانو ذره های سیلیس
  • مهدی پردل*، صادق علامه، محمود ابراهیمی صفحات 89-95

    در این کار پژوهشی، با توجه به اهمیت بسیار زیاد کرون اترها در شیمی کمپلکس ها و نیز در زمینه علوم فارماکولوژی، روشی جدید برای تهیه چندین کرون هتروسیکل بر پایه ایندول با استفاده از کاتالیزگر تیتانیوم نانو اکسید ابداع شد. برای این منظور نخست از واکنش 2- متیل ایندول با تری اتیلن گلیکول توسیله شده، در حلال DMF و شرایط بازی KOH، ترکیب 2-متیل-1-(2-(2-(2-(2-متیل-H1-1-ایندول)اتوکسی)اتوکسی)اتیل)-H1-ایندول با بازده مناسب به دست آمد. پس از تعیین شرایط بهینه برای تهیه کرون اترها (دمای محیط، حلال دی کلرومتان و نسبت کاتالیزگری % 5 مولی)، مشتق های کرونی موردنظر از واکنش ترکیب 2-متیل-1-(2-(2-(2-(2-متیل-H1-1-ایندول) اتوکسی)اتوکسی)اتیل)-H1-ایندول با مشتق های متفاوت آلدهیدی تهیه شدند. از جمله برتری های این روش می توان به بازده بالا، غیر سمی بودن کاتالیزگر و استفاده دوباره از آن اشاره کرد.

    کلیدواژگان: کرون اتر، ایندول، کاتالیزگر، تیتانیوم نانوذره های اکسید
  • ظهیر شکوه سلجوقی، امیدوار فرهادیان* صفحات 97-109

    بیماری های باکتریایی یکی از مهم ترین معضل های پیش روی توسعه آبزی پروری ایران محسوب می شود. باکتری های گرم مثبت و منفی گوناگونی مانند  Aeromonas hydrophilaو Streptococcus iniae سبب ایجاد عارضه های گسترده ای در ماهیان شده اند. استفاده از آنتی بیوتیک ها  سبب مشکل هایی در مصرف کنندگان م ی شود. از این رو، استفاده از ترکیب های ضد میکروبی نوین با کم ترین عارضه مرسوم شده است. در این پژوهش ساختار رس بنتونیت با استفاده از سورفکتانت کاتیونی و روش اسیدی گرمایی اصلاح شد. مطالعه ها مشخص نمود که تغییرهایی طی اصلاح با دو روش در ساختار بنتونیت به دست آمده است. در این مطالعه اثر ضد باکتریایی دو نوع بنتونیت اصلاح شده علیه باکتری گرم مثبت Streptococcus iniae و باکتری گرم منفی Aeromonas hydrophila در شرایط آزمایشگاهی با دو روش منطقه مهار رشد باکتری (روش دیسکی) و آزمون لوله آزمایش(مایکرودایلوشن) مورد بررسی قرار گرفت. برای تعیین قدرت ضدمیکروبی به صورت کم ترین غلظت بازدارندگی و کم ترین غلظت کشندگی (MIC و MBC) از روش مایکرودایلوشن و شمارش کلونی در محیط کشت مولر هینتون اگار استفاده شد. نتیجه ها نشان داد که ترکیب اصلاح شده با سورفکتانت کاتیونی دارای   MBC به میزان 85/42 و 57/28 میلی گرم در لیتر برای باکتری Aeromonas hydrophila در ده و سی دقیقه و 42/71 میلی گرم در لیتر در ده و سی دقیقه برای  Streptococcus iniae به ترتیب بودند. برای ماده اصلاح شده با روش اسیدی-گرمایی   MBC به میزان 57/28 و 42/71 میلی گرم در لیتر برای باکتری Aeromonas hydrophila در ده و سی دقیقه به ترتیب  57/28 و 28/14 میلی گرم در لیتر در ده و سی دقیقه برای Streptococcus iniae بودند. نتیجه های این پژوهش نشان داد که ترکیب های اصلاح شده بنتونیتی دارای اثرهای ضد میکروبی قوی بوده و قابلیت حذف عامل های بیماری زا را در شرایط آزمایشگاهی داشته و می توانند به عنوان ترکیب های نوین به منظور کنترل عامل های بیماری زا در سامانه های پرورشی مورد استفاده قرار گیرند.

    کلیدواژگان: بنتونیت، ماده فعال سطحی کاتیونی، اصلاح اسیدی گرمایی، Aeromonas hydrophila، Streptococcus iniae، خاصیت ضد میکروبی
  • فرهاد امیری، طالب زارعی* صفحات 111-123

    به تازگی فناوری های کاتالیستی تبدیل متانول به اولفین بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش تاثیر پارامترهای بارگذاری لانتانیوم و نسبت Si/Al در دماهای گوناگون بر عملکرد کاتالیستی HZSM-5 در فرایند تبدیل متانول به اولفین بررسی شد. در این پژوهش پایه کاتالیستی HZSM-5 با نسبت های گوناگون Si/Al با استفاده از فلز لانتانیوم و روش تلقیح تر اصلاح شد. پس از بارگذاری فلز لانتانیوم به روش تلقیح مرطوب، کاتالیست های اصلاح شده برای تعیین دقیق ویژگی ها و ارزیابی آن ها، مورد آنالیزهای XRD و SEM، BET و FT-IR قرار گرفتند. نتیجه های آنالیز XRD و FT-IR نشان داد که افزودن فلز لانتانیوم به زیولیت HZSM-5 باعث تخریب ساختار نمی شود و ساختار پس از افزودن فلز لانتانیوم همچنان دارای بلورینگی بالایی بود. برای بررسی تاثیر پارامترهای لانتانیوم، نسبت Si/Al و دما و بررسی تاثیر برهمکنش بین آن ها برای تولید اتیلن و پروپیلن در فرایند متانول به اولفین از طراحی آزمایش Box-Behnken استفاده شد. برای این منظور از بارگذاری لانتانیوم در بازه ی 10-0 درصد وزنی، نسبت Si/Al در بازه ی 180-60 و دما در بازه ی 450-350 درجه سلسیوس به عنوان متغیرهای ورودی روش Box-Behnken استفاده شد.  با استفاده از نتیجه های طراحی آزمایش Box-Behnken مشخص شد بیش ترین میزان بازده اتیلن بر روی کاتالیستی که در حد بالای بارگذاری لانتانیوم، نسبت Si/Al پایین و دمای بالا بود، به دست می آید.برای بیشینه پروپیلن تولیدی نیز برای سه متغیر نسبت Si/Al، دما و میزان بارگذاری لانتانیوم یک حالت بهینه وجود داشت، یعنی نخست با افزایش این متغیرها بازده پروپیلن افزایش و سپس کاهش پیدا می کرد.

    کلیدواژگان: متانول، اولفین، کاتالیست HZSM-5، لانتانیوم، نسبت Si، Al
  • خشایار یعقوبی، ندا گیلانی، سرود زاهدی عبقری* صفحات 125-156

    فرایند شکست کاتالیستی بستر سیال یکی از مهم ترین فرایندهای پالایشگاهی است که خوراک های هیدروکربنی سنگین را به فراورده های سبک تر تبدیل می کند. به دلیل اهمیت بالای این فرایند، پژوهشگران زیادی جنبه های گوناگون این فرایند را مورد بررسی قرار داده اند. در این مقاله مرور جامعی بر مطالعه های مربوطه انجام شده است. تمرکز اصلی این بررسی روی سه دسته شامل شبکه های سینتیکی، مدل سازی پایا و ناپایا و بهینه سازی فرایند است. مرور پژوهش ها از سال 1970 میلادی نشان می دهد که بررسی های سینتیکی اساسا بر اساس روش توده ای بودند که در آن مخلوط واکنش با طبقه بندی های گوناگون به گروه های اصلی تقسیم می شود که ممکن است بر اساس تعداد کربن گونه ها یا نوع اجزاء تعریف شود. تعداد توده های مربوطه به طور عمده از 3 تا 19 توده محدود می شدند. افزون بر این در مدل سازی فرایند به طور معمول دو تجهیز اصلی شامل بالابرنده ی راکتور و احیاءکننده در نظر گرفته شده اند. مدل های اولیه ی احیاءکننده شامل مدل های احیاءکننده ی تک فازی، تماس ساده با جریان لوله ای و واکنش های پراکندگی با مخزن های متوالی در مطالعه ها در نظر گرفته شده اند. همچنین مطالعه های گوناگونی به منظور در نظر گرفتن تجهیزهای بیش تر انجام شد. در برخی از مطالعه ها استفاده از معادله های مومنتم افزون بر معادله های جرم و انرژی در احیاءکننده نیز در نظر گرفته شد که چالش اصلی در توسعه ی مدل مربوطه تعیین پارامترهای مورد استفاده بود. بررسی تاثیر دمای کاتالیست ورودی و نسبت کاتالیست به خوراک نیز در پژوهش های دیگر انجام شده است. بهینه سازی فرایند نیز به طور معمول در شرایط پایا بوده است و بهینه سازی دینامیکی کم تر استفاده شده است. الگوریتم های گوناگونی از جمله ژنتیک و ازدحام ذره ها مورد بررسی و مقایسه قرار گرفتند. دیده شد که الگوریتم ازدحام ذره ها از الگوریتم ژنتیک ساده تر تنظیم می شود و کار کردن با آن راحت تر است.

    کلیدواژگان: شکست کاتالیستی بستر سیال، مدل سازی، بهینه سازی، بالابرنده ی راکتور، احیاءکننده
  • سید حسین موسوی، محمد جواد تقی زاده*، سید مجتبی موسوی، سید امان اله موسوی ندوشن صفحات 157-167
    عامل های پیوند ی یکی از مهم ترین افزودنی های مورد نیاز در تولید پیشرانه های جامد مرکب می باشد. این ترکیب ها باعث افزایش چسبندگی میان رزین پلیمری و اکسید کننده و بهبود ویژگی های مکانیکی- فیزیکی و افزایش در بارگذاری جامد (فیلرپذیری) پیشرانه ها می شوند. در این مطالعه، نخست حد واسط 2-متیل آزیریدین از ترکیب 1-آمینو 2-پروپانول با ارایه روشی نوین و با راندمان 51% سنتز شد. حد واسط ایزوفتالوییل کلرید نیز از کلره کردن ایزوفتالییک اسید با تیونیل کلرید (SOCl2)در محیط بازی تهیه شد. سپس از واکنش 2-متیل آزیریدین و ایزوفتالوییل کلرید در محیط بازی، ترکیب 1،1- ایزوفتالوییل بیس (2-متیل آزیریدین)، HX-752، با راندمان 93% سنتز شد. 5 ترکیب دیگر از عامل های پیوندی،همانند HX-752 و MAPO نیز (با استفاده از پای پریدین و دی اتیل آمین به جای ترکیب 2- متیل آزیریدین) با راندمان های مناسب به عنوان عامل پیوندی ایمیدی سنتز شدند. ساختار حد واسط ها و فراورده های سنتزی با طیف بینی 1H-NMR، 13C-NMR و FT-IR و انجام آزمایش های فیزیکی مانند تعیین دمای ذوب و... مورد تایید قرار گرفت.
    کلیدواژگان: کلیدی: عامل پیوندی، HX-752، MAPO
  • سماحه السادات سجادی، مجید ممهد هروی* صفحات 169-175

    هتروپلی اسیدها کاتالیست های دوعاملی می باشند که می توانند هم واکنش های اسید کاتالیست و هم واکنش های اکسایشی را کاتالیز کنند. این کاتالیست ها غیر سمی بوده و پایداری گرمایی به نسبت بالایی دارند. با این حال انحلال زیاد این مواد در آب و بسیاری از حلال های آلی باعث محدود شدن کاربرد آن ها شده است.در این پژوهش برای رفع این مشکل و تولید کاتالیستی ناهمگون، از کلی هالویسیت به عنوان پایه کاتالیست استفاده شد. برای بهبود تثبیت هتروپلی اسید بر روی سطح این کلی، نخست هالویسیت توسط مایع یونی عامل دار شد.برای بررسی فعالیت کاتالیستی این ترکیب هیبریدی، عملکرد آن برای کاتالیز نمودن واکنش چهار جزیی باربیتوریک اسید، هیدرازین هیدرات، اتیل استواستات و بنزآلدهید برای تهیه پیرازولوپیرانوپیریمیدین ها با شرایط آلتراسونیک به عنوان روشی دوست دار محیط زیست، کارآمد و سریع بررسی شد. نتیجه ها اثبات نمودند که مقدارهای اندک کاتالیست می تواند به تولید بهره های بالا از فراورده در زمان های واکنش به نسبت کم بیانجامد. همچنین کاتالیست به دست آمده قابلیت بازیافت و استفاده دوباره تا چهار مرتبه را داشت.

    کلیدواژگان: هالویسیت، کاتالیست، مایع یونی، پیرازولوپیرانوپیریمیدین
  • میلاد بزاز راستکار، بیتا محتاط* صفحات 177-183

    4-هیدروکسی کینازولین در واکنش ملایم با دی آلکیل استیلن دی کربوکسیلات ها در نزدیکی ایزوکینولین به عنوان کاتالیزگر و در حلال دی کلرو متان منجر به تشکیل فراورده های هتروسیکلی دارای ایزومرهای E/Z از آلکیل آکریلات ها، شد.ساختارها به وسیله طیف سنجی فروسرخ و طیف سنجی رزونانس مغناطیس هسته ای و طیف سنجی جرمی مورد بررسی و تایید قرار گرفته اند. تشخیص ایزومر های Z و E به وسیله1H NMR  و بر اساس جابه جایی شیمیایی هیدروژن های اولفینی انجام می شود. زمانی که این واکنش در شرایط یکسان با 2 هیدروکسی پیریدین، 2 هیدروکسی کینولین و 4 هیدروکسی پیریدین تکرار شد، فراورده های هتروسیکلی E/Z از دی آلکیل آکریلات ها دیده شد. در این پژوهش روشی ملایم و آسان برای دستیابی به مشتق های آکریلات هتروسیکلی ، به وسیله واکنش های چند جزیی ارایه شده است.

    کلیدواژگان: 4-هیدروکسی کینازولین، 2-هیدروکسی پیریدین، 2-هیدروکسی کینولین، 4- هیدروکسی پیریدین، ایزوکینولین، دی آلکیل استیلن دی کربوکسیلات، مشتق های آکریلات هتروسیکلی، واکنش های چند جزئی
  • زهرا ثروتی، ماندانا صابر تهرانی*، سعید تقوایی گنجعلی، رضا زادمرد صفحات 185-194

    در این پژوهش، نخستا کلروسولفونیل کالیکس[4]آرن تثبیت شده بر روی سیلیکاژل (CSC[4]A-SiO2) سنتز شد و سپس به کمک آن طیف های  1H-NMRمربوط به سه ترکیب شیمیایی مورد استفاده در صنعت لاستیک سازی مانند: دی فنیل گوانیدین (DPG)، N سیکلوهگزیل 2 بنزوتیازول سولفنامید (CBS) و 2 مرکاپتوبنزوتیازول (MBT) مورد مطالعه قرار گرفت. نتیجه های به دست آمده نشان داد کلروسولفونیل کالیکس[4]آرن تثبیت شده بر روی سیلیکاژل برای دی فنیل گوانیدین و N سیکلوهگزیل 2 بنزوتیازول سولفنامید (به عنوان شتاب دهنده در تولید ترکیب های صنعت لاستیک سازی مورد استفاده قرار می گیرند) به عنوان یک واکنشگر جا به جایی شیمیایی عمل کرده است که این امر به دلیل برهم کنش های الکترواستاتیک و پیوندهای هیدروژنی بین گروه های هیدروکسیل حلقه کالیکس[4]آرن و گروه NH در مولکول های DPG و CBS اتفاق می افتد. به نظر می رسد که اندازه مولکول مهمان در این بر همنکنش نقش اساسی بازی می کند.

    کلیدواژگان: کلروسولفونیلکالیکس]4]آرن تثبیت شده بر روی سیلیکاژل، دی فنیل گوانیدین، N سیکلوهگزیل 2 بنزو تیازول سولفنامید، 2 مرکاپتو بنزوتیازول، واکنشگر جابه جایی شیمیایی NMR
  • حمدالله صالحی*، الهام گردانیان، روح الله زارع حسن آباد صفحات 195-211

    در این مطالعه ویژگی های ساختاری از جمله ثابت های شبکه، مدول حجمی و الکترونی ترکیب های (X=S,Se,Te) AgGaX2 وCuSbX2 (X=S,Se,Te) در حالت انبوه در چارچوب نظریه تابعی چگالی و روش موج های  تخت بهبود یافته خطی با پتانسیل کامل (FP-LAPW) با استفاده از نرم افزار Wien2k محاسبه شده است. هم چنین برای بررسی ویژگی های الکترونی این ترکیب ها، چگالی حالت های کل، ساختار نواری، چگالی حالت های جزیی و چگالی ابر الکترونی رسم شده اند. نتیجه های به دست آمده نشان می دهد که هر سه ترکیب نیم رسانا دارای گاف مستقیم در نقطه Γ می باشد. با توجه به چگالی ابر الکترونی و چگونگی توزیع ابر الکترونی در اطراف اتم ها، نشان م ی دهد که پیوند بین ات م ها در ترکیب های(X=S,Se,Te) AgGaX2 وCuSbX2 (X=S,Se,Te) کووالانسی است. هم چنین با استفاده از منحنی های چگالی حالت ها، چگونگی هم پوشانی اربیتال ها بیان شده اند. از سویی با رسم نمودار ساختار نواری ترکی ب ها با تقریب های گوناگون برای انرژی تبادلی همبستگی، میزان و دقت گاف های نواری ترکیب ها مشخص شده است که نتیج ه های به دست آمده با دیگر نتیجه های تجربی موجود سازگار می باشد.

    کلیدواژگان: کلکوپریت، کلکوژنید، ویژگی های ساختاری، ویژگی های الکترونی، نظریه تابعی چگالی
  • مهدی ایران نژاد*، حسین کامران حقیقی صفحات 213-222

    زیولیت به عنوان یکی از جاذب های طبیعی در جذب فلزهای سنگین استفاده می شود. فعال سازی زیولیت های طبیعی با مواد گوناگون موجب افزایش ظرفیت جذب فلزهای سنگین این نوع جاذب ها می شود بدین منظور در این پژوهش از محلول سدیم کلرید و آمونیم کلرید برای اصلاح شیمیایی زیولیت طبیعی استفاده شد. طبق نتیجه های به دست آمده، زیولیت های اصلاح شده بi وسیله سدیم کلرید بالاترین توانایی جذب کادمیم را دارند. نتیجه تاثیر دانه بندی بر جذب نشان داد که افزایش جذب سطحی همزمان با کاهش اندازه ها را می توان با مشارکت تبادل یونی به همراه جذب سطحی داخلی یا خارجی توجیه نمود. همچنین در این مطالعه، تاثیر پارامترهای گوناگون بر جذب کادمیم توسط زیولیت اصلاح شده با سدیم کلرید، به کمک طراحی آزمایش آماری ترکیب مرکزی (CCD) بررسی شده است. تاثیر پارامترهایی مانند pH، زمان و دما به کمک ابزارهایی مانند نمودارهای سه بعدی و تحلیل واریانس در این مطالعه ارزیابی شد. با توجه به نتیجه ها، طبفه بندی  اهمیت تاثیر متغیرهای گوناگون بر حذف کادمیم، به صورت زمان آزمایش < دمای واکنش < غلظت فلز < میزان pH  است.

    کلیدواژگان: پساب، جذب، کادمیم، تحلیل آماری، زئولیت
  • مسعود کیخوائی*، ماشاالله رحمانی، محسن مرادمند، مجتبی صدرارحامی صفحات 223-229
    در این پژوهش، اندازه گیری نیتروژن با سه روش در فرآورده  های نفتی و نفت خام خوراک ورودی پالایشگاه اصفهان انجام شد و نتیجه های به دست آمده با یک دیگر مقایسه شدند. در روش نخست (تیتراسیون pH متری) نیتروژن نمونه ها پس از هضم و تقطیر توسط دستگاه میکروکجلدال، توسط تیتراسیون  pH متری اندازه گیری شد. در روش دوم (روش نسلر)، نیتروژن نمونه ها پس از تقطیر میکروکجلدال، با دستگاه اسپکتروفوتومتر و در حضور معرف نسلر اندازه گیری شد و در روش سوم (اندازه گیری توسط تیتراسیون مستقیم) پس از انجام میکروکجلدال، تیتراسیون با سولفوریک اسید در حضور شناساگر متیل سرخ، انجام شد. پیش از اندازه گیری نیتروژن در برش های نفتی سبک، استخراج توسط روش استخراج مایع مایع با سولفوریک اسید غلیظ در یک قیف جدا کننده انجام می گرفتنتیجه آماری جواب های تجزیه های مکرر با هر سه روش نشان داد که از نظر درستی اندازه گیری، هر سه روش یاد شده دارای درستی یکسانی می باشند و زمان صرف شده برای تجزیه با روش تیتزاسیون مستقیم از همه بیش تر و روش نسلر کوتاه تر است؛ اما پیچیدگی روش نسلر از روش های تیتراسیون بیش تر است. مقدار نیتروژن نفت در خوراک ورودی با توجه به روش نسلر بین 3/1-0/1 گرم بر لیتر بود و این مقدار در فراورده های نفتی بین 0/4300 - 1/0 میلی گرم بر لیتر در نوسان بود که در بازه ی استاندارد جهانی می باشد. در پایان، نتیجه آماری جواب ها نشان داد که روش اندازه گیری تیتراسیون pH متری روشی مناسب برای چنین اندازه گیری ها است و دارای دقت قابل پذیرشی نیز می باشد. سپس روش رنگ سنجی نسلر جواب قابل پذیرشی برای نمونه های با نیتروژن کم تر دارد ولی دقت روش پایین است و در سرانجام تیتراسیون مستقیم قرار می گیرد که دقت آن از دو روش دیگر کم تر است.
    کلیدواژگان: اندازه گیری نیتروژن، میکروکجلدال، ترکیب های نفتی، نسلر، تیتراسیون
  • جواد صیاد امین*، سعید رفیعی، علیرضا بهادری صفحات 231-241
    انتشار بیش از حد کربن دی اکسید از سامانه های گوناگون مانند زیست گاز (CH4+CO2)، سوخت گازی (H2+CO2) و گازدودکش (N2+CO2)، یکی از دلیل های اصلی گرمایش زمین و مشکل های زیست محیطی می باشد. در سال های اخیر، فرایند جداسازی برمبنای هیدرات گازی توجه های ویژه ای را به خود اختصاص داده است. در این کار تلاش شده است یک مدل جامع هوشمند شبکه عصبی، برای پیش بینی شرایط تشکیل هیدرات از سامانه های گوناگون و در حضور بهبود دهنده های متفاوت از خانواده نمک های چهار جزیی آمونیوم و فسفنیم به منظور جداسازی CO2 از سامانه های گوناگون ارایه شود. سرانجام داده های آزمایشگاهی با داده های پیش بینی شده مقایسه شدند،و مدل شبکه عصبی توانایی پیش بینی شرایط تشکیل هیدرات را با دقت قابل پذیرشی (98/0~R2) دارد. سایر نتیجه های آنالیز خطا برای داده های آزمون شبکه (24/0MSE = و 19/7MEAE %=) نیز نشان دهنده عملکرد قابل پذیرش مدل ارایه شده می باشد.
    کلیدواژگان: کربن دی اکسید، جداسازی برمبنای هیدرات، بهبود دهنده، شبکه عصبی
  • رضا سیفی، صونا جمشیدی*، علی اکبر بابالو صفحات 243-249
    یکی از مهم ترین کاربردهای فناوری غشایی، جداسازی ذره های جامد از سوسپانسیون می باشد. غشاهای سرامیکی به دلیل برتری هایی چون استحکام مکانیکی بالا، مقاومت گرمایی و شیمیایی بالا و غیره در سال های اخیر موردبررسی قرار گرفته است. در این پژوهش برای اولین بار از غشای سرامیکی برای جداسازی مواد جامد موجود در محلول آمونیوم کربنات شرکت پتروشیمی ارومیه استفاده شده است. نتیجه های آزمایشگاهی بیانگر آن بود که با افزایش دما و فشار عملیاتی، ضریب بازیافت کاهش یافت (کم تر از %10). همچنین با افزایش زمان جداسازی، ضریب بازیافت  مواد جامد تا ٪97 افزایش ولی شدت جریان عبوری جریان تا cc/min 5/0 کاهش یافت که به دلیل تشکیل لایه کیک بر روی سطح غشا می باشد. غشای سرامیکی مورد استفاده در مدت زمان های طولانی، پس از 30 دقیقه شستشو با آب به شرایط اولیه خود بازگشت.  بنابراین نتیجه های آزمایشگاهی موید آن است که غشاهای سرامیکی می تواند گزینه مناسبی برای جداسازی مواد جامد معلق در محلول آمونیوم کربنات باشد.
    کلیدواژگان: فرایند جداسازی، غشای سرامیکی، آمونیوم کربنات، مواد جامد معلق در محلول
  • مجید رسولی*، سید محمد موسوی، یحیی عجب شیرچی صفحات 251-266
    درک این که یک فرایند چگونه کار می کند، لازمه ی طراحی و بهره برداری موفق از آن فرآیند می باشد. هضم بی هوازی یک فرایند بیوشیمیایی پیچیده ی چند مرحله ای است که شامل تعدادی واکنش های میانی است که توسط گروه های گوناگونی از میکروارگانیسم های بی هوازی صورت می گیرد. در این پژوهش شبیه سازی بر پایه ی دینامیک سیال های محاسباتی (CFD) سه بعدی جفت شده با واکنش ها در یک راکتور نیمه پیوسته ی پلاگ انجام شد. از نرم افزار تجاری FLUENT 6.3  برای حل معادله های حاکم استفاده شد. شبیه سازی جریان دو فازی گاز مایع با استفاده از مدل چند فازی اولر و مدل آشفتگی k-e (RNG) انجام شد. هیدرودینامیک و واکنش های هضم بی هوازی درون راکتور از روش قاب مرجع چندگانه (MRF) مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه های شبیه سازی نشان داد الگوی جریان درون راکتور به شدت تحت تاثیر لزجت و چگالی سوبسترا و شدت همزدن است. مقایسه سه سرعت هم زدن نشان داد هم زدن با شدت زیاد، فاز گاز بالای راکتور را تحت تاثیر قرار می دهد. کانتور غلظت های مولی CH4 و CO2 در سامانه بی هوازی یک الگوی جریان پلاگ را نشان داد.
    کلیدواژگان: فرآیند هضم بی هوازی، راکتور جریان پلاگ (PFR)، دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)، شبیه سازی، مدل چند فازی اولر
  • صفورا جلیل زاده، ندا عظیمی* صفحات 267-279

    برانگیختگی نانوذره های مغناطیسی تحت میدان مغناطیسی بیرونی یکی از راه های افزایش اختلاط در میکرومخلوط کننده ها است که با تحریک سیال و ایجاد درهمی در آن، باعث بهبود و افزایش اختلاط در آن ها می شود. هدف از این پژوهش، بررسی اثر میدان مغناطیسی بر اختلاط جریان آب و فروسیال در سه نوع میکرومخلوط کننده می باشد. سه نوع میکرومخلوط کننده Y، T و Oriented Y در نرم افزار گمبیت طراحی شد. پس از مش بندی و تعیین شرایط مرزی آن ها، هندسه مورد نظر در نرم افزار فلوینت فراخوانی شده و مدل سازی CFD جریان سیال انجام شده است. میدان مغناطیسی خارجی با قدرت برابر G2200 (mT 22/0) در قسمت میانی هر میکرومخلوط کننده اعمال شده است. از نتیجه های مدل سازی CFD، می توان نتیجه گرفت که با اعمال میدان مغناطیسی روی هر میکرومخلوط کننده، فروسیال تحت تاثیر دو نیروی هیدرودینامیک و مغناطیسی قرار گرفته که منجر به ایجاد جریان هایعرضی در کانال اختلاط شده و بنابراین، میزان اختلاط افزایش می یابد. مقایسه بازده اختلاط در سه نوع میکرومخلوط کننده نشان می دهد که بهترین اختلاط به ترتیب در مخلوط کننده Oriented Y به دلیل زاویه برخورد دو جریان ورودی، میکرومخلوط کنندهT  و سرانجام میکرومخلوط کننده Y  صورت گرفته است. مقایسه نتیجه های مدل سازی با داده های آزمایشگاهی موجود در یک مرجع معتبر،تطابق قابل پذیرشی بین آن ها را نشان داد.

    کلیدواژگان: مدل سازی CFD، میکرومخلوط کننده، اختلاط، میدان مغناطیسی
  • منصور جهانگیری*، سعید حسن زاده، هادی باقرزاده، عباس شهرآبادی صفحات 281-288
    تشکیل رسوب آسفالتین در نفت خام، یکی از مشکل های جدی صنعت نفت است و یکی از اصلی ترین راه های مقابله با این مشکل استفاده از حلال های شیمیایی مانند زایلن بوده که دارای اثرهای مخرب زیست محیطی است. هدف از این پژوهش یافتن حلال جایگزین حلال های آروماتیکی به ویژه زایلن با استفاده از سامانه نوین حلال های امولسیون آبی می باشد. حلال های ساخته شده دارای 50 تا 60 % آب ،30 تا 35 % حلال آروماتیکی (زایلن، تولوین، ترپن و...) 3 تا 5 % حلال کمکی (نفت سفید ، گازوییل ، اتانول و...) و کم تر از 1 درصد فعال کننده سطحی می باشد. در این پژوهش 5 نمونه از این نوع حلال امولسیونی با ترکیب های متفاوت ساخته شد. نمونه ها هم در شرایط محیطی و هم در دمای 80 درجه سلسیوس چاه مورد آزمایش قرار گرفت. برای همه نمونه های حلال مورد مطالعه در این پژوهش، افزایش دما سبب افزایش درصد حلالیت آسفالتین نمونه ها شد. همچنین، نتیجه های آزمایش های انجام گرفته بر روی امولسیون آبی نشان داد که کارایی به نسبت بالایی داشته و قابل مقایسه با حلال های آروماتیکی مانند زایلن و تولوین است. درنتیجه امولسیون های آبی می توانند جایگزین مناسبی برای حلال های آروماتیکی مضر در صنعت نفت شوند و اثرهای مخرب آن ها را کاهش دهند.
    کلیدواژگان: آسفالتین، حلال های آروماتیکی، امولسیون آبی، زایلن، چاه نفت
  • مرضیه صادقی زاده، سید محمد رئوف حسینی*، علی احمدی عامله صفحات 289-299

    در این پژوهش، فلوکولاسیون زیستی هماتیت های ریز دانه در دو اندازه گوناگون با استفاده از سلول های باسیلوس لیچنیفورمیس و فراورده های متابولیک آن بررسی شد. طبق نتیجه ها در بهترین حالت، بیش از 99 درصد هماتیت ریزدانه (µm7/3=50d) و خیلی ریزدانه (µm7/1=50d) به ترتیب درpH های 5 و 7 با استفاده از سلول های باکتریایی ته نشین شد. مقایسه نتیجه های به دست آمده مشخص کرد که ته نشینی ذره های هماتیت خیلی ریزدانه نسبت به آزمایش شاهد % 33 و ذره های هماتیت ریزدانه، % 18 بهبود یافت. همچنین، آزمایش های جذب بیوفلوکولانت ها نشان داد که نتیجه های ته نشینی از مقدارهای جذب پیروی می کنند، به طوری که درpH های اسیدی، جذب سلول، پروتیین و پلی ساکارید های برون سلولی بر هماتیت ریزدانه و درpH خنثی و بازی، جذب بر هماتیت خیلی ریزدانه، بیش تر است. بنابراین، همین پدیده باعث افزایش ته نشینی هماتیت خیلی ریز دانه در حد هماتیت ریز دانه و حتی بالاتر در pH های خنثی و بازی شده است.

    کلیدواژگان: باسیلوس لیچنیفورمیس، بیوفلوکولاسیون، هماتیت، پلی ساکارید، پروتئین
  • مریم محمدی ها، حسین امانی*، حسن کریمی نژاد صفحات 301-308
    در این پژوهش جذب سطحی کاتیون های کبالت و روی توسط زیست توده غیر زنده PTCC5270 Phanerochaet crysosperium مورد بررسی قرار گرفت. برای به دست آوردن نقطه بهینه حذب، اثرهای تغییر pH، غلظت زیست توده، زمان تماس و دما در جذب سطحی مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه های این پژوهش نشان داد بیشینه جذب فلز روی از محلول توسط بیومس در 7pH= و برای فلز کبالت در pH برابر با 4 رخ می دهد. همچنین زمان مناسب برای انجام فرایند جذب برای روی 120 دقیقه و برای کبالت 90 دقیق به دست آمد. براساس نتیجه های این پژوهش مشخص شد که بهترین دما برای حذف فلزهای روی و کبالت، C°35 می باشد. سرانجام در غلظت g/L 5 از قارچ غیر زنده بیش ترین مقدار حذب برای هر دو فلز دیده شد. در نقطه بهینه بیشینه یون فلزی جذب شده توسط زیست توده برای فلز رویmg/g 46/15 و برای فلز کبالت mg/g32/14 به دست آمده است. با توجه به نتیجه های به دست آمده می توان گفت قارچ غیر زنده PTCC5270 Phanerochaet crysosperium یک جاذب زیستی مناسب و ارزان برای حذف فلزهای سنگین روی و کبالت از محلول آبی می باشد و می تواند در صنایع به عنوان یک روش زیستی استفاده شود.
    کلیدواژگان: جذب زیستی، فلزهای سنگین، روی، کبالت، Phanerochaet crysosperium
  • آرزو سعادتی، نسرین شادجو، محمد حسن زاده* صفحات 309-327
    استفاده از آنزیم ها به دلیل اختصاصیت و ویژگی های کاتالیستی بالا برای تهیه زیست حسگر ها رایج است. به منظور توسعه حسگر های زیستی آنزیمی، آنزیم با روش های گوناگون مانند جذب، به دام افتادن، پیوند کووالانسی، اتصال عرضی و میل ترکیبی بر روی سطح مبدل تثبیت می شود. برای افزایش سرعت انتقال الکترون و کاتالیز واکنش های آنزیمی، آنزیم بر روی /درون نانو مواد گوناگون از جمله نانو ذره های کربن مانند نانو لوله های کربن و گرافن، نانو ذره های فلزی مانند طلا، نانو ذره های سیلیکا و مانند آن تثبیت می شود. در این مطالعه، کاربرد نانو مواد پیشرفته در ساختار زیست حسگر های آنزیمی مورد مطالعه قرار می گیرد.
    کلیدواژگان: زیست حسگر، آنزیم، نانو مواد، زیست فناوری، نانو فناوری
|
  • Samaneh Komijani, Sameereh Hashemi Najafabadi *, Morteza Rafiee Tehrani Pages 1-15
    In diabetic patients, insulin secretion from the pancreas is altered which leads to daily insulin injection. Insulin injection causes infection, pain, and stress in the long term. Oral insulin delivery can be an appropriate alternative for injection. However, in oral delivery, due to enzymatic degradation in the gastrointestinal tract, low stability in gastric pH, and physical barriers of intestinal epithelium layer, insulin bioavailability is low. Thus, the synthesis of effective carriers such as nanoparticles can be a suitable solution for protecting sensitive drugs such as insulin. This study aims to develop a Nano-sized system of alginate/ trimethyl chitosan (TMC)/ polyethylene glycol (PEG) system in order to control the insulin release and increase the residence time of the nanoparticles in the gastrointestinal tract. At first, the size of the nanoparticles and Entrapment Efficiency (EE) of insulin were optimized and the optimal conditions for alginate/ insulin, alginate/ TMC ratios, and stirring rate were 1, 4.5, and 500 rpm, respectively. Then, at optimal conditions, insulin loaded alginate nanoparticles were prepared, followed by coating with TMC and finally, the nanoparticles were PEGylated with methoxy polyethylene glycol (mPEG). After optimization, the sizeof the nanoparticles and EE obtained as 195 nm and 92.39%, respectively, and Loading Efficiency (LE) of insulin was calculated as 21.75%. Interaction between the different layers also, was verified using FT-IR analysis andin vitro, insulin release investigation was carried out in Simulated Gastric Fluid (SGF) and Simulated Intestinal Fluid (SIF). These studies showed that the highest insulin release takes place within the initial 6 h, and then the release trend will be constant. Also, insulin release significantly was increased by nanoparticle pegylation.
    Keywords: Insulin, Alginate, Trimethylchitosan, Methoxy polyethylene glycol, Oral drug delivery
  • Reza Ansari *, Nilofar Mahmoodi, Fariba Ostovar _ Pages 17-28
    In this research, MnO2 nanoparticles were prepared via chemical redox reactions. Then it was used for removal of the cationic dye of malachite green in an equilibrium batch system. SEM and XRD techniques were used for surface morphology and crystallinity characterization. For the determination of optimum adsorption conditions, the effect of different parameters including pH, initial concentration of dye, contact time, temperature, and adsorbent dosage were investigated. Freundlich and Langmuir adsorption isotherms were employed for the treatment of adsorption data and pseudo-first and second-order of kinetics used for kinetics study. The thermodynamic study indicated that the sorption is an endothermic spontaneous process accompanied by disorder increase. It was found that the adsorption data fit well with Pseudo-second order kinetics and the maximum sorption capacity was 275- 280 mg/g. Desorption study also was carried out and the exhausted adsorbent can be easily regenerated for frequent use.
    Keywords: Manganese dioxide nanofiber, Batch system, Adsorption, Malachite green dye
  • Hadi Behzadi *, Zahra Kalilinia Pages 29-36

    Geometry, stability, electronic structure, and absorption spectrum of Silicon nanocrystals Si24H12 and Si26H12 were investigated using density functional theory. The results showed that nanocrystals Si26H12 is more stable thanSi24H12 by 9.14 eV, where this stability can be related to the electron delocalization and aromatic behavior of proposed nanocrystals Si26H12.To investigate the nanocrystals' aromaticity properties the NICS, PDI, and PLR indexes were used. The results indicate that Si26H12 nanocrystals have aromatic properties more than benzene. Also, this structure shows a new pattern in the spectrum adsorption. This study reports relevant details for the possible synthesis of over coordinated silicon nanocrystals.

    Keywords: Silicon, density functional theory, aromaticity, Nanocrystals, Optical Properties
  • Elham Ghavdelaghdam, Gholam Hossein Shahverdizadeh *, Javad Motamenitabatabaie, Babak Mirtamizdoust Pages 37-43
    In this paper, nanostructure of new 1D Pb(II) coordination polymers, [pb2 (C2Cl3O2)2(NO3)2 (Cl2H8N2)2] n were synthesized by a sonochemical method in different concentrations. Coordination polymers Lead (II) include a chain made of interlocking metal formed with ligands that are Cl3COO- and NO3-. The coordination geometry is based on a pentagonal–bipyramidal geometry defined by an N2O5 donor set with no obvious stereochemical role for the lead-bound lone pair of electrons. The new nanostructure was characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), IR spectroscopy, X-Ray powder Diffraction (XRD), and elemental analyses. The average size of the nanoparticles 80 nm. The concentration of  initial reagents effects on the size and morphology of nano-structured compound 1 have been studied and show that low concentrations of initial reagents decreased particle size and led to uniform nanoparticle morphology.
    Keywords: coordination polymer, Lead (II), Sonochemical, nanostructure
  • Mansour Anbia *, Faezeh Eshraghi Pages 45-53

    In this work, the MOF-199 and CNT@MOF-199 hybrid composite were synthesized. Synthesized adsorbents were characterized by Brunauer-Emmet-Teller (BET), X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform InfraRed (FT-IR), Thermo Gravimetric Analysis (TGA), and Scanning Electron Microscopy (SEM) analysis. These adsorbents confirmed with the mentioned methods. Some of the more important parameters such as time of dispersion material and the effect of acid concentration were optimized. The concentration of acids highly affected the percentage of functionalization of MWCNTs. CO2 adsorption capacity was measured by volumetric measurements at 298 K and different pressures. CO2 adsorption capacity increased (from 5.8 to 9 mmol/g) at 298 K and 15 bar. The enhancement in the CO2 adsorption capacity of CNT@ MOF-199 was attributed to the increase of micropore volume of MOF-199 by MWCNT incorporation.

    Keywords: Carbon dioxide, Adsorb, Metal-organic framework, Multiwall Carbon Nanotubes
  • Narges Ajami *, Shahla Mozaffari, Ordoukhanian Juliet, Soheili Soheila Pages 55-65

    Among different conductive polymers, polypyrrole has been more concerned with biocompatibility, simple polymerization and chemical stability. In this research, the electrochemical synthesis of polypyrrole-cerium (IV) oxide nanocomposite has been done by cyclic voltammetry method on graphite electrode and used as a sensor. Synthesis of Cerium (IV) oxide (CeO2) nanoparticles was done by chemical sedimentation method. X-ray diffraction (XRD), transmitted electron microscopy (TEM), and scanning electron microscopy (SEM) images confirm the nanoscale synthesis of in the 10-40 nanometer range. Synthetic nanocomposite is used for the sensor of Levocarnitine, one of the derivatives of amino acids, used to oxidize fatty acids and generate energy in the body. The results of the investigation of the nano-sensor behavior confirm the detection limit of 6 × 10-9 M and the measurement limit of 2 ×10-8 M. The percentage of recovery in the real sample was also 101%, which indicates the sensitivity of this method to the measurement of Levocarnitine.

    Keywords: Nanocomposite, Electrochemical synthesis, Polypyrrole- cerium (IV) oxide, Cyclic voltammetry, Levocarnitine
  • Ghasem Rezanejade Bardajee *, Samaneh Sadat Hosseini Pages 67-78

    In this study, for the first time, the synthesis of iron nanocomposite hydrogel based on poly ((2-Dimethyl amino) ethylene methacrylate) grafted onto salep, as a biocompatible polymer, is reported. DMA monomers were grafted onto the salep backbone via initiation by APS, and at the same time, the crosslinking were occurred by using MBA. Factors affecting the water swelling during the hydrogel synthesis (monomer concentration, MBA concentration, APS concentration) were systematically optimized and the impact of various environmental conditions (different salt concentrations, pHs, mixed organic solvents, etc.) were examined. Furthermore, the doxorubicin release from iron hydrogel nanocomposite was studied. The results clearly show that the hydrogel nanocomposite can successfully release doxorubicin and the related delivery is pH-sensitive. To confirm the grafting of poly ((2-Dimethyl amino) ethylene methacrylate) onto the salep backbone, FT-IR spectra were used. The morphology of hydrogel was evaluated by SEM, and the size of iron nanoparticles in the matrix of hydrogel was measured by TEM and AFM (9-11 nm).

    Keywords: Hydrogel nanocomposites, Iron nanoparticles, Salep, Drug release, doxorubicin
  • Mohamadreza Moghbeli *, Arsham Goodarznia Pages 79-87
    Electrospinning is a method that uses electrical force to produce polymeric fibers with diameters ranging from nanometer to micrometer. Polystyrene (PS) fibers from the solution of Dimethylformamide (DMF) and different amounts of Silica Nanoparticles (SNP) (0-4% w) were electrospun under different environmental Temperature (25-45 ° C) and Relative Humidity (30-70%) conditions. An environmental chamber for changing and controlling the electrospinning environment conditions, i.e. Temperature and Relative Humidity, were constructed. An experimental design was made using different levels of Temperature, Relative Humidity. The morphology of the PS fibers was investigated using SEM images. The results showed that by increasing Temperature, Relative Humidity, and SNP, the morphology of PS fibers was changed from bead on to fine and beadless. Nano-porous electrospun fibers were evolved by varying the three parameters. It was seen that the density of nanopores in the surface of PS fibers was increased with increasing Relative Humidity, and decreased with increasing Temperature and SNP.
    Keywords: Electrospinning, Environmental Chamber, Nano-porous Fibers, Temperature, Relative humidity, Silica Nanoparticles
  • Mehdi Pordel *, Sadegh Allameh, Mahmood Ebrahimi Pages 89-95

    In this research, due to the high importance of crown ethers in complexometric and also in the field of pharmacology, a new method for the preparation of several heterocyclic crowns ethers was proposed using titanium nano-oxide catalysts. To this end, the reaction of 2-methyl-indole with tosylated triethylene glycol, led to the formation of 2-methyl-1- (2- (2- (2- (2-methyl-H1-1 -indole (ethoxy) (ethoxy) ethyl) -1H-indole in DMF solvent and the KOH. After determining the optimum conditions for the preparation of the crowns (room temperature, dichloromethane solvent and the catalytic ratio of 5 mol%), the chronological derivatives of the crown ethers were obtained from the reaction of the 2-methyl-1- (2- (2- (2- (2-methyl-H1-1 -indole (ethoxy) (ethoxy) ethyl) -1H-indole with different derivatives of aldehydes. One of the advantages of this method is the high efficiency, non-toxicity of the catalyst, and its reuse.

    Keywords: Crown Ethers, Indole, Catalyzer, Nano TiO2
  • Zoheir Shokouh Saljoghi, Omidvar Farhadian * Pages 97-109

    The prevalence of bacterial diseases is one of the most important problems facing Iran's aquaculture industry development. Various gram-positive and negative bacteria such as Aeromonas hydrophila and Streptococcus iniae have caused widespread complications in farmed fish.The use of antibiotics causes problems for human consumers. Therefore, the use of new antimicrobial agents with minimal complications is common. In this research, the structure of bentonite clay was modified using a cationic surfactant and acid-thermoactivated method. Structural studies have shown that changes in the bentonite structure have been achieved through two methods. In this study, antimicrobial activity of two types of modified bentonite against Streptococcus iniae and gram-negative bacterium Aeromonas hydrophila was investigated under laboratory conditions using two methods of bacterial growth inhibition (disc method) and test tube (microdilution). In order to determine the antimicrobial activity, the Minimum Inhibitory Concentration and the Minimum Bactericidal Concentration (MIC and MBC) were determined by microdilution and colony count in Meller Hinton agar culture medium. The results showed that the modified bentonite with cationic surfactant had MBC of 42.85 and 28.57 mg/L for Aeromonas hydrophila in 10 minutes and 30 minutes and 71.42 mg/L in 10 and 30 minutes for Streptococcus iniae, respectively. For the thermoactivation bentonite, MBC was 28.57 and 71.42 mg / L for Aeromonas hydrophila, in 10 and 30 minutes respectively, and 28.57 and 14.28 mg / l for 10 and 30 min for Streptococcus iniae. The results of this study showed that modified bentonite compounds  have strong antimicrobial effects against pathogens in laboratory conditions and can be used as new compounds to control pathogens in aquaculture systems used.

    Keywords: Bentonite, cationic surfactants, Acidic-thermoacid activation method, Aeromonas hydrophila, Streptococcus iniae, Antimicrobial
  • Farhad Amiri, Taleb Zarei * Pages 111-123

    Recently, catalytic technologies for the conversion of methanol to olefins have been very much considered. In the present paper, the effect of lanthanum loading parameters and Si/Al ratios at different temperatures on the catalytic function of HZSM-5 in the methanol-olefin conversion process was investigated. In this paper, the catalytic base of HZSM-5 with different Si/Al ratios was modified using the lanthanum metal and wet impregnation method. After loading of lanthanum metal by wet impregnation, the modified catalysts were subjected to XRD, SEM, BET, and FT-IR analysis for accurate determination of their specification and evaluation. The results of XRD and FT-IR analysis showed that the addition of lanthanum metal to HZSM-5 zeolite did not cause structural damage. The structure after the addition of lanthanum metal still had high crystallinity. The design of the Box-Behnken test was used to investigate the effect of lanthanum parameters, Si/Al ratio, and temperature, and investigate the effect of interactions between them for the production of ethylene and propylene in the methanol-olefin process. For this purpose, loading of lanthanum in the range of 0-10% by weight, the Si/Al ratio in the range of 180-160 °C, and temperature in the range of 350-450 °C were used as input variables of the Box-Behnken method. Using the results of the design of the Box-Behnken test, it was found that the highest ethylene yield was achieved on a catalyst that was at the highest level of loading of lanthanum, low Si/Al ratio and high temperature. For optimum propylene production, there was an optimal mode for three variables: Si/Al ratio, temperature, and loading rate of lanthanum, which initially increased the propylene yield and then decreased with increasing of these variables.

    Keywords: Methanol, Olefin, Catalyst HZSM-5, Lanthanum, Si, Al ratio
  • Khashayar Yaghubi, Neda Gilani, Sorood Zahedi Abghari * Pages 125-156

    Fluid catalytic cracking is one of the most crucial refinery processes to upgrade heavy hydrocarbon feedstock to light higher qualified products. Due to the high impact of this process, many scientists investigated different aspects of this process. In this paper, a comprehensive review of the related studies is carried out. The main focus of the review is on three categories including kinetic networks, steady and unsteady modeling, and process optimization. A review of researches since 1970, reveals that kinetic investigations were majorly based on the lumping methodology in which the reactive mixture is divided into main groups with different categories that may be defined based on carbon number of species or kind of components. Mainly the related number of lumps was limited to three to nineteen. Moreover, in the process modeling researches mainly two main equipment including riser-reactor and regenerator were considered. The primary regenerator model includes single-phase regenerator models, simple contact with plug flow and dissipated reactions with series tanks that were also considered in the researches. Also, different studies were carried out to consider more equipment. Also, the application of the momentum equation besides mass and energy equations in the regenerator was considered in some studies. The main challenge in the development of the related model was the determination of the parameters. Investigation of the impact of input catalyst temperature and catalyst to oil ratio were also carried out in the other researches. The optimization of the process was usually in the steady-state. However, dynamic optimization was applied less. Various algorithms, including genetics and particle swarm, were evaluated and compared. It was found that the particle swarm algorithm is adjusted easier than the genetic algorithm and the handling is better.

    Keywords: Fluid catalytic cracking, Modeling, Optimization, riser-reactor, regenerator
  • Sayed Hosein Moosavi, Mohammad Javad Taghizadeh, *, Sayed Mojtaba Moosavi, Sayed Amanullah Moosavi Nadoshan _ Pages 157-167
    One of the most important required additives in the production of composite solid propellants are bonding agents. These compounds are used in order to increase the adhesion between the polymer resin and the oxidizer and also to enhance the physical and mechanical properties and to improve the solids loading of propellants. In this research, in which the main goal was the synthesis of the bonding agent HX-752, the key intermediate, 2-methyl aziridine, was first synthesized from 1-amino-2-propanol with 51% yield by a new method.. The other intermediate, isophthalic chloride, was prepared from isophthalic acid using thionyl chloride as chlorinating agent. The desired product, 1,1'-isophthaloyl-bis(2-methylaziridine), HX-752, was finally synthesized by the reaction of isophthaloyl chloride with 2-methyl aziridine with 93% yield. In continuation of this work, MAPO (tris(2-metyl aziridine)phosphine oxide) was prepared from the reaction of 2-metylaziridine with phosphoryl chloride (POCl3) with 80% yield. Using piperidine and diethylamine, instead of 2-metylaziridine, the other fiveBonding agents similar to HX-752 and MAPO were also synthesized with appropriate yields. Characterization of the synthesized intermediates and products was performed by 1HNMR, 13CNMR, 31P-NMR spectroscopy and physical tests such as melting points for known compounds.
    Keywords: Bonding Agents HX-752, MAPO
  • Samahe Sadat Sadjadi, Majid Mehmed Heravi * Pages 169-175

    Heteropolyacids are non-toxic bifunctional catalysts with high thermal stability which can promote both oxidation and acid-catalyzed reactions. The hybridization of this class of catalysts with other species is of great interest. Despite all outstanding features of heteropolyacids, their solubility in water and most organic solvents limit their applications. Herein, to circumvent this issue and develop an efficient heterogeneous catalyst, halloysite clay was used as catalyst support for the immobilization of heteropolyacids. To improve the immobilization, the halloysite clay was functionalized with ionic liquid. The obtained catalyst was characterized with FTIR, SEM/EDX, and XRD and successfully used for catalyzing the ultrasonic-assisted four-component reaction of barbituric acid, hydrazine hydrate, ethyl acetoacetate and benzaldehyde for the synthesis of pyrazolopyranopyrimidine derivatives in high yield. Notably, the catalyst was reusable and could be reused for four reaction runs.

    Keywords: Halloysite, catalyst, Ionic liquid, Pyrazolopyranopyrimidines
  • Milad Bazaz Rastkar, Bita Mohtat * Pages 177-183

    4-Hydroxyquinazoline undergoes a smooth reaction with dialkyl acetylene dicarboxylates in the presence of isoquinoline and dichloromethane (CH2Cl2) as a solvent to produce the E/Z isomers of acrylate heterocyclic derivatives. The structures of (Z)- and (E)- isomers were deduced from infrared (IR), nuclear magnetic resonance (1H NMR, and 13C NMR) and mass spectroscopy. Proton magnetic resonance spectroscopy (H NMR) was employed to distinguish between (Z)- and (E)- configurations of the carbon-carbon double bonds is based on the chemical shift of the olefinic proton when the reaction was performed by 2-Hydroxypyridine, 2-Hydroxyquinoline and 4-Hydroxypyridine, the same E/Z of heterocyclic dialkyl acrylates were obtained. In this research, a simple and mild method to access acrylate heterocyclic derivatives via a multi-component reaction is described.

    Keywords: 4-Hydroxyquinazoline, 2-Hydroxypyridine, 2-Hydroxyquinoline, 4-Hydroxyquinazoline isoquinoline, Dialkyl acetylene dicarboxylates, Acrylate heterocyclic derivatives, Multicomponent reaction
  • Zahra Servati, Mandana Saber-Tehrani *, Saeed Taghvaei-Ganjali, Reza Zadmard Pages 185-194

    This study presents the synthesis and application of silica bonded Chlorosulfonyl –Calix[4]arene (CSC[4]A-SiO2) as a 1H NMR shift reagent for couples of rubber chemical additives such as Diphenylguanidine (DPG), N-Cyclohexyl-2-benzothiazolesulfenamide (CBS) and 2-Mercaptobenzothiazole (MBT).  Results of the study showed that supramolecular host [CSC[4]A-SiO2] has utility as a new, aqueous 1H NMR shift reagent for DPG and CBS (as ordinary accelerators in the manufacture of rubber compounds) via a host-guest molecular recognition process that occurs by electrostatic interaction and hydrogen bonding between hydroxyl groups of Calix[4]arene moiety and the NH group of DPG and CBS molecules.

    Keywords: Bonded Chlorosulfonyl –Calix[4]arene to silica, Diphenylguanidine, N-Cyclohexyl-2-benzothiazolesulfenamide, 2-Mercaptobenzothiazole, NMR shift reagent
  • Hamdollah Salehi *, Elham Gordanian, Rohollah Zare Hassanabad Pages 195-211

    In this Research, structural and electronic properties of AgGaX2(X=S, Se, Te) and were studied using full potential linear augmented plane wave (FP-LAPW) within the framework of density functional theory using Wien2k code. The lattice constants, bulk modulus (B), and its first derivative (B') were calculated to investigate the structural properties. Total and partial density of states, band structure, and electron density were plotted to investigate the electronic properties of all materials. All compounds were semiconductors with direct bandgap energy in Γ point and the results are found to agree with the experiment. The orbital overlap was explained by using the partial density of states, also electron density shown that AgGaX2(X=S, Se, Te) and CuSbX2(X=S, Se ,Te) compounds have covalent bonds.

    Keywords: chalcopyrite, Chalcogenide, Electronic properties, structural properties, DFT
  • Mehdi Irannajad * Pages 213-222

    Zeolites are used for the adsorption of heavy metals. Modification of natural zeolites with various reagent increases their adsorption capacity. In this regard, NaCl, and NH4Cl were used to modify this type of adsorbent.  In this study, the effects of chemical conditioning and particle size on cadmium adsorption, using zeolite followed by statistical evaluation of parameters affecting the cadmium adsorption process were investigated. According to the results, zeolite treated by NaCl had the highest adsorption capacity among the zeolite modified by NH4Cl and natural zeolite. Also, the result showed that an increase in particle size of adsorbent enhanced the adsorption efficiency. Finally, the effect of various parameters such as time, temperature, and pH on cadmium adsorption was investigated. As a result, with respect to the effect of various parameters on cadmium adsorption using Na-zeolite, the following trend was observed: pH>metal concentration>temperature> time.

    Keywords: wastewaters, Adsorption, Cadmium, Zeolite, statistical analysis
  • Massoud Kaykhaii *, Mashaallah Rahmani, Mohsen Moradmand, Mojtaba Sadrarhami _ Pages 223-229
    In this study, the Nitrogen content of crude oil and petroleum products of Isfahan refinery were determined using three methods of pH meter titration, Nessler method, and titration with sulfuric acid. Results were compared in terms of accuracy and precision. In the first method (pH metric titration), samples were digested by concentrated sulfuric acid and distilled by micro-Kjeldahl apparatus and the distillate was titrated using a pH meter. In the second method (Nessler) samples were distilled using the micro-Kjeldahl apparatus and were measured spectrophotometrically utilizing Nessler reagent. The third technique was based on a combination of micro-Kjeldahl distillation by sulphuric acid and direct titration in the presence of methyl red indicator. For a lighter portion of the crude oil, a primary  liquid-liquid extraction step in a separatory funnel by sulphuric acid was performed. Statistical results showed that all three methods have the same accuracy. Analysis time for direct titration is the most time-consuming method, while Nessler was the shortest. However, Nessler is the most complicated technique among others. According to the results obtained by Nessler, the nitrogen content of oil feed was between 1.0 to 1.3 g/.L, while it was at the range of 0.1 to 4300.0 mg/.L in petroleum products which is in the normal global range. Finally, statistical analysis showed that pH metric titration method is a proper technique for such applications with relatively good reproducibility. The Nessler-photometric method is also satisfactory, especially for low nitrogen content samples, but its precision is lower than the former method. Direct titration has the worst precision among three methods.
    Keywords: Nitrogen Assay, Micro-Kjeldahl, Oil Compounds, Nessler, Titration
  • Javad Sayyad Amin *, Saeed Rafiie, Alireza Bahadori Pages 231-241
    Excessive carbon dioxide (CO2) emission from various systems such as biogas (CH4+CO2), fuel gas (H2+CO2), and flue gas (N2+CO2) is one of the main reasons of global warming and environmental problems. In recent years, special attention devoted to the hydrate based gas separation (HBGS) processes. This study attempts to propose a comprehensive neural network intelligent model, to predict hydrate formation conditions in various systems and in the presence of different promoters of quaternary ammonium and Phosphonium salts to separate CO2 from various systems. Finally, experimental data compared with predicted data, which neural network model has hydrate conditions prediction capability with acceptable accuracy (R2~0.98). Other error analysis results for network training dataset (MSE=0.24 and MEAE%=7.19), indicate the acceptable performance of the proposed model.
    Keywords: Carbon dioxide, Hydrate-based separation, Promoter, Neural network
  • Reza Seifi, Sona Jamshidi *, Ali Akbar Babaluo Pages 243-249
    One important application of the membrane technology is in solid particles separation from suspension. Recently, Ceramic membranes have been investigated significantly due to it,s advantages such as high mechanical strength, high thermal and chemical stability, etc. In this work, for the first time, the ceramic membrane has been used for solid particles separation of ammonium carbonate as a feed-in Uremia Petrochemical. The experimental results showed that the rejection factor reduced (less than 10%) with increasing temperature and pressure difference. Also, enhancing of rejection factor (up to 97%) and reducing of permeated flux (less than 0.5 cc/min) was observed for at a long time due to cake formation on the ceramic membrane. After 30 min washing with pure water, the used membrane at a long time was regenerated. So, the results confirmed the high potential of the ceramic membranes in solid particle separation of ammonium carbonate.
    Keywords: Separation Process, Ceramic Membrane, Ammonium Carbonate, Solid particles
  • Majid Rasouli *, Seyyed Mohammad Mousavi, Yahya Ajabshirchi Pages 251-266
    In order to design and exploit a process successfully, it's necessary to understand how it works. Anaerobic digestion is a sequential complex biochemical process that involves a series of reactions that are mediated by several different groups of anaerobic microorganisms. This research describes a simulation-based on three-dimensional Computational Fluid Dynamics (CFD) coupled with reactions in a semi-continuous Plug Flow Reactor (PFR). The commercial software FLUENT 6.3 was employed to solve the governing equations. The gas-liquid flow was modeled using a Eulerian multiphase and k-e turbulence (RNG) model. Hydrodynamics and anaerobic digestion reactions investigated the mixing regime using the Multiple Reference Frame (MRF) model within the whole multiphase bioreactor. Simulation results indicate that flow pattern within the reactor was highly influenced by the substrate density and viscosity, and stirring intensity. A comparison of three impellers mixing speed in the reactor demonstrates that mixing intensity has affected the gas phase above the fluid surface. Such a mixing intensity may create a turbulent region with a homogenous mixture of gas and liquid, which is not suitable for this anaerobic digestion. Concentration profiles of CH4 and CO2 in the anaerobic system displayed a plug flow pattern.
    Keywords: Anaerobic digestion process, Plug-flow reactor (PFR), Computational Fluid Dynamics (CFD), Simulation, Eulerian multiphase model
  • Safoora Jalilzadeh, Neda Azimi * Pages 267-279

    One of the methods for mixing enhancement in micromixers is the stimulation of magnetic nanoparticles under the magnetic field, which by fluid actuation and inducing the turbulence caused an increase of mixing. This research aims to study the effects of the magnetic field on the mixing of water and ferrofluid in three different types of micromixers.  In this research, three types of micromixers including Y, T, and oriented Y were designed in Gambit Software Package. After creating an internal network in each micromixer and specifying their boundary conditions, the resulting geometries were transferred to the Fluent Software Package and a fluid CFD model was performed. The external magnetic field, which had a strength of 2200 G (0.22 mT), was applied at the center of each micromixer. From the CFD results, it can be concluded that by applying a magnetic field on each micromixer, ferrofluid is affected by both hydrodynamic and magnetic forces that induce secondary flows inside the mixing channel and so mixing increased. From this study, it can be concluded that the more efficient mixing was achieved in the oriented Y micromixer because of contact angle of inlet fluids, T micromixer, and Y micromixer, respectively. A comparison between CFD results with experimental data from a valid reference showed acceptable agreement between them.

    Keywords: CFD modeling, Micromixer, Mixing, Magnetic field
  • Mansour Jahangiri, *, Saaed Hassanzadeh, Hadi Bagherzadeh, Abbas Shahrabadi _ Pages 281-288
    Asphaltene formation and precipitation in crude oil is an extremely serious issue. The most important way to combat this problem in the petroleum fields was using chemical solvents like xylene. This solvent has a lower environmental impact and safety in the extraction process. The purpose of this study was to find an alternative solvent such as aromatic solvent, especially xylene, employing new water-based emulsions. The prepared solvents containing 50-60% water, 30-35% aromatics solvents (xylene, toluene,…), 3-5% co-solvent (kerosene, gasoline, ethanol…), and less than 1% surfactant. In this research, five different kinds of emulsion solvents with various compositions were prepared. Then the tests were achieved at the environmental and oil well (80°C) conditions. The temperature growth was increased the asphaltene solubility in all prepared samples in this study. Also, the results of the experiments on aqueous emulsion solvents show that these solvents have high performance leading to good comparability with aromatics solvents like xylene and toluene. Therefore, the harmful aqueous aromatic solvents can be replaced and reduced harmful effects with suitable aqueous emulsions in the petroleum industries.
    Keywords: Asphaltene, Aromatics Solvents, Aqueous Emulsion, xylene, Oil Well
  • Marzieh Sadeghizadeh, Ali Ahmadi Pages 289-299

    In the present study, the flocculation of fine-grained hematite was investigated in two size ranges using the bacterial cells and metabolic products of Bacillus licheniformis. More than 99% settling for fine and ultrafine particles was observed in the best condition by the bacterial cells in pH 5, and 7, respectively. Settling of fine and ultrafine particles improved by 33% and 18% compared to the control tests. Moreover, adsorption studies revealed that the settling behavior of each size, the fraction was pH-dependent and could be justified very well by the flocculant adsorption. In fact, although for fine hematite, maximum biosurfactant adhesion occurred in an acidic environment, for ultrafine hematite, neutral and basic pH caused the highest flocculant adsorption.

    Keywords: Bacillus licheniformis, Bioflocculation, Hematite, Polysaccharide, Protein
  • Maryam Mohamadiha, Hossein Amani *, Hassan Kariminezhad Pages 301-308
    In this research, the adsorption of Zinc and Cobalt using non-living cells of Phanerochaet crysosperium PTCC 5270 has been investigated. For the determination of optimum condition, the effects of pH, biomass concentration, contact time, and temperature evaluated. Our results showed that maximum adsorption of Zn and Co was at pH= 7 and pH=4 respectively. Also, the optimum time for biosorption obtained about 120 min and 90 min for Zinc and Cobalt respectively. Based on the results of this study, it was found that the best temperature for removal of zinc and cobalt metals is 35 ° C. Finally, the maximum biosorption was observed for both metals at a concentration of 5 g / l of non-living fungus. Finally, at the optimum point, the maximum biosorption for zinc and Cobalt were measured about 15.46 mg/g and 14.32 mg/g respectively. According to the results obtained from this research, it can be said that non-living Phanerochaet crysosperium PTCC5270 is a suitable and inexpensive biosorption for removing heavy metals such as Zinc and Cobalt from aqueous solution and can be used in industries as a biological method.
    Keywords: Biosorption, heavy metals, Zinc, Cobalt, Phanerochaet crysosperium
  • Arezoo Saadati, Nasrin Shadjou, Mohammad Hasanzadeh * Pages 309-327
    The application of enzymes in biosensors are common since the enzyme acts highly specific and possess catalytic properties. For the development of enzymatic sensor, the selected enzyme required to be immobilized and fixed on the surface of probe or transducer by the desired method such as absorption, entrapment, covalent binding, cross-linking, bio-affinity, etc. In order to accelerate electron transfer and enhance enzyme catalytic activities, some of the nanomaterials such as carbon nanotube, graphene, noble metal nanoparticle, and silica nanoparticles can be used for immobilization of enzymes. In this study, the application of advanced nanomaterials in enzymatic biosensor was discussed. Also, some of the advantages and challenges in nanomaterial-based enzyme Nano-bio sensors were discuses.
    Keywords: Biosensor, Enzyme, nanomaterial, biotechnology, Nanotechnology