فهرست مطالب

  • سال چهارم شماره 1 (پیاپی 11، بهار 1399)
  • تاریخ انتشار: 1399/03/12
  • تعداد عناوین: 8
|
  • مهرداد منطقیان، پریا پروین* صفحات 3-12

    استفاده از نانوداروها به خصوص نانو آنتی بیوتیک ها موجب افزایش کارایی آنها می شود. آزادسازی یکنواخت تر آنتی بیوتیک یکی از مزایای نانو بودن آن است. هم چنین با استفاده از تولید نانودارو می توان آن ها را به صورت پماد یا برچسب تهیه کرد تا از طریق پوست جذب ناحیه دارای عفونت شود و بدین ترتیب عوارض جانبی آن را کاهش داد. آموکسی سیلین یکی از پرکاربردترین آنتی بیوتیک های مورد استفاده در جهان است که درصورت ارتقا به صورت نانوذرات، می توان از افزایش مصرف آنتی بیوتیک های قوی دیگر جلوگیری کرد. تعیین مکانیسم تشکیل نانوذرات این دارو یک عامل مهم جهت تولید تجاری آن می باشد. هدف از انجام این تحقیق، تعیین مکانیسم هسته زایی و زمان القای کریستالیزاسیون نانوذرات آموکسی سیلین می باشد. از مواد فعال سطحی CTAB و SDS برای جلوگیری از کلوخه شدن نانوذرات تهیه شده استفاده شد، بنابراین اثر غلظت آموکسی سیلین و غلظت پایدارکننده بر روی فرآیند کریستالیزاسیون بررسی گردید. در این پروژه از روش ترکیبی کریستالیزاسیون القایی-واکنشی برای تولید نانوذرات آموکسی سیلین بهره گرفته شد. در این روش توسط واکنش آموکسی سیلین با سدیم هیدروکساید، آموکسی سیلین سدیم تولید شد که انحلال پذیری آن در آب نسبت به آموکسیسیلین بسیار بالاتر است. سپس با افزودن هیدروکلریک اسید، آموکسی سیلین بازیابی شده و فوق اشباع ایجاد خواهد شد و کریستال های آموکسی سیلین در اثر فوق اشباع به وجود خواهند آمد. تمامی آزمایشات دومرتبه تکرار شدند. برای تعیین ویژگی های نانوذرات آموکسی سیلین از آنالیزهای SEM و DLS استفاده شد که نتایج نشان می دهد ذرات با سایز میانگین 50 نانومتر تشکیل شده اند و پایداری ذرات نسبت به کلوخه شدن نیز تا یک هفته پس از تشکیل تایید شد. نتایج حاصل از آزمایشات نشان می دهد که مکانیسم هسته زایی از نوع اولیه با میانگین ضریب تبیین (R2) برابر 9887/0 بوده و افزودن ماده پایدارکننده تاثیری در مکانیسم هسته زایی نداشته است.

    کلیدواژگان: کریستالیزاسیون القایی-واکنشی، آموکسی سیلین، زمان القا، مکانیسم هسته زایی، پایدار کننده
  • روح الله سمنانی رهبر*، بهاره کلانتری، محمدرضا محدث مجتهدی صفحات 13-30

    در سالهای اخیر، استفاده از نانو صفحات گرافن (GnPs) در تهیه نانو کامپوزیت های پلیمری بسیار مورد توجه قرار گرفته است. چگونگی پخش GnPs در ماتریس پلیمری از اهمیت به سزایی برخوردار است به نحوی که می تواند بر ریزساختار و خواص نهایی نانو کامپوزیت تاثیرگذار باشد. بر این اساس، در این پژوهش تاثیر استفاده از سازگارکننده بر نحوه پخش GnPs و نیز شکل گیری ساختار داخلی، آرایش یافتگی و خواص کششی الیاف نانو کامپوزیت پلی پروپیلن (PP) حاوی GnPs مورد بررسی قرار می گیرد. الیاف نانو کامپوزیت PP/GnPs حاوی %1/0 و %5/0 GnPs با و بدون سازگارکننده پلی پروپیلن گرافت شده با مالییک انیدرید (PP-g-MA) به روش ذوب ریسی تهیه شدند. نحوه پخش GnPs و مکان قرارگیری آنها در درون الیاف با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و پراش اشعه ایکس با زاویه باریک (SAXS) بررسی شدند. همچنین آرایش یافتگی  و بلورینگی الیاف به ترتیب با استفاده از طیف سنجی مادون قرمز پلاریزه (FTIR) و گرماسنج پویشی تفاضلی (DSC) مورد بررسی قرار گرفت. علاوه براین، به کمک تصاویر میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) به دست آمده از سطح مقطع عرضی الیاف، چگونگی شکست در طی آزمون خواص کششی مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از مدل Halpin-Tsai نتایج آزمایشگاهی مدول کششی الیاف با مقادیر تیوری پیش بینی شده مقایسه شدند. تصاویر TEM نشان می دهند که در الیاف نانو کامپوزیت حاوی سازگارکننده، میزان تجمعات GnPs کاهش یافته، اندازه تجمعات کوچک تر شده و پخش آنها بهبود یافته است. افزایش در طول ناحیه آمورف و بلوری (Lp) به دست آمده از آزمون SAXS نشان می دهد که در الیاف نانو کامپوزیت حاوی سازگارکننده، بخش اعظم GnPs در ناحیه درون فیبریلی قرار گرفته ا ند. براساس نتایج به دست آمده از آزمون FTIR پلاریزه و DSC،  آرایش یافتگی و بلورینگی الیاف نانو کامپوزیت PP/G0.5 در حضور سازگارکننده به میزان قابل ملاحظه ای افزایش می یابد. همچنین اثر تقویت سازی GnPs در الیاف نانو کامپوزیت PP/MA/GnPs  را می توان با پخش بهتر GnPs و تغییر ساختار داخلی الیاف تشریح نمود. علاوه بر این، حضور سازگارکننده در ساختار الیاف نانو کامپوزیت PP/GnPs، موجب تغییر رفتار شکست کششی الیاف از حالت انعطاف پذیر به حالت شکننده می شود.

    کلیدواژگان: الیاف نانو کامپوزیت پلیپروپیلن، نانو صفحات گرافن، سازگارکننده، پخش، بلورینگی، آرایش یافتگی
  • وحید محبی*، وفا فیضی صفحات 31-42

    در این تحقیق، یک مدل سینتیکی جدید برای پدیده جایگزینی متان-کربن دی اکسید در ساختار هیدرات های گازی پیشنهاد شده است. جایگزینی متان-کربن دی اکسید روشی پیشنهادی برای تولید از مخازن هیدرات متان است که در نتیجه آن تولید متان و ذخیره کربن دی اکسید به صورت همزمان اتفاق می افتد. این مدل بر اساس مکانیسم پیشنهادی برای پدیده جایگزینی در یک فاز دوغابی از هیدرات متان ارایه شده است. براساس این مدل، تجزیه هیدرات متان و تشکیل هیدرات کربن دی اکسید به صورت همزمان اتفاق می افتد. بنابراین پارمترهای سینتیکی تشکیل هیدرات کربن دی اکسید و تجزیه هیدرات متان به صورت آزمایشگاهی محاسبه شده و به صورت توابعی از دما و فشار برازش شده اند. بررسی اثر شرایط عملیاتی برروی بازده جایگزینی نشان می دهد که بازده جایگزینی در فشارهای پایین تر و دماهای بالاتر بیشتر می باشد. این رفتار نشان می دهد که مکانیسم کنترل کننده سرعت برای پدیده جایگزینی در ساختار هیدرات، تجزیه هیدرات متان است، زیرا سرعت تجزیه هیدرات در دماهای بالاتر و فشارهای پایین تر بیشتر می باشد. بر اساس نتایج حاصل از این مدل در دمای 15/278 درجه کلوین با افزایش فشار از 55 بار تا 65 بار، بازده جایگزینی 78/15 تا 80/8 کاهش پیداکرده است. همچنین در دمای 15/280 در جه کلوین با افزایش فشار از 60 با تا 70 بار بازده جایگزینی از 89/26 تا 91/15 کاهش یافته است. در فشار یکسان 60 بار بازه جایگزینی در دماهای 15/280 کلوین و 15/278 کلوین به ترتیب 96/20 و 59/11 می باشد.

    کلیدواژگان: هیدرات گازی، متان، کربن دی اکسید، جایگزینی، مدل سازی
  • کمال حیدری، داریوش جعفری*، ناهید بابایی، مرتضی اسفندیاری صفحات 43-51

    در مطالعه حاضر، برای بازیابی و حذف فلز سنگین روی از محلول آبی برای اولین بار از جلبک قرمز دریایی گراسیلاریا کورتیکاتا (Gracilaria Corticata) به عنوان استفاده شده و مطالعه تعادلی فرآیند انجام گرفت. در این بررسی اثر پارامترهای مهمی نظیر pH اولیه محلول، مقدار جاذب و زمان تماس بر بازدهی جذب فرآیند بررسی شد. به منظور بررسی رفتارهای تعادلی فرآیند از مدل های ایزوترم جذب دو پارامتری لانگمویر و فرندلیچ برای مدل سازی میزان جذب فلز روی توسط جلبک گراسیلاریا کورتیکاتا استفاده گردید. نتایج نشان داد که با توجه به ضریب همبستگی محاسبه شده، ایزوترم فرندلیچ نسبت به لانگمویر عملکرد بهتری در برازش داده های آزمایشی جذب فلز روی توسط جلبک دارد. بالاترین ضریب همبستگی به صورت نقطه به نقطه برای درصد جذب مربوط به مقدار جاذب g/ml 3 با زمان تماس min 360 و 7=pH و پایین ترین ضریب همبستگی به صورت نقطه به نقطه درصد جذب مربوط به مقدار جاذب g/ml 4 با زمان تماس min 360 و 7=pH تعیین شد. اما به صورت فشرده بالاترین درصد جذب مربوط به مقدار جاذب g/ml 4 با زمان تماس min 420 و pH=9 و پایین ترین درصد جذب مربوط به مقدار جاذب g/ml 2 با زمان تماس min 300 و pH=5 تعیین شد. ماکزیمم درصد جذب تعیین شده برای جلبک قرمز گراسیلاریا کورتیکاتا  mg/g 875/76 و مینیمم جذب mg/g 225/49 تعیین شد.

    کلیدواژگان: یون روی، جذب سطحی، جلبکGracilaria، گونه Corticata، محلول آبی، رفتار سینتیکی
  • سینا کاظمی پاسروی، نادره گلشن ابراهیمی* صفحات 53-66

    افزایش ضایعات پلاستیکی صنعت بسته بندی و نگرانی ها درباره ی مشکلات زیست محیطی آن ها، استفاده از زیست پلیمرها را مورد توجه محققان بسیاری قرار داده است. بنابراین تهیه فیلم های زیست تخریب پذیر ارزان با خواص مطلوب، به منظور استفاده در صنعت بسته بندی می تواند چالشی جذاب تلقی شود. در پژوهش حاضر آمیخته هایی سه تایی بر پایه پلی لاکتیک اسید (Poly (Lactic Acid), PLA) بر مبنای طراحی آزمایش (روش مخلوط) تهیه شد. بدین منظور، ابتدا نشاسته ترموپلاستیک (Thermoplastic Starch, TPS) با استفاده از 28 درصد وزنی سوربیتول (Sorbitol) و 14 درصد وزنی گلیسرول (Glycerol) تهیه شد. سپس با استفاده از روش اختلاط مذاب (Melt Mixing)، آمیخته های سه تایی پلی لاکتیک اسید/ پلی کاپرولاکتون (Poly (Caprolactone), PCL)/ نشاسته ترموپلاستیک در ترکیب درصدهای مختلف تهیه شدند. آزمون های مورفولوژیکی، فیزیکی (کشش و تراوایی بخار آب)، زیست تخریب پذیری و هم چنین ریولوژیکی بر روی نمونه ها انجام شد. در پایان نمونه ی بهینه با استفاده از نرم افزار Minitab تعیین شد. با بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترون روبشی، ناسازگاری و جدایی فازی در آمیخته ها مشاهده شد. با افزایش مقادیر PCL و TPS، به ترتیب افزایش انعطاف پذیری به دلیل اثر نرم کنندگی (Plasticization Effect) PCL و کاهش خواص مکانیکی مشاهده شد. نتایج آزمون عبورپذیری نشان داد که نمونه های حاوی مقادیر کمتر از TPS، به دلیل ماهیت آب دوستی، و بیشتر از PCL، به دلیل افزایش بلورینگی زمینه، دارای تراوایی بخار آب کمتری بودند. هم چنین تاثیر TPS در آزمون زیست تخریب پذیری کاملا مشخص شد، بدین گونه که نمونه ی حاوی 35 درصد وزنی TPS، حدود 50 درصد از وزن خود را در مدت 14 هفته از دست داد. در انتها نمونه ی 25/25/50 (PLA/PCL/TPS) به عنوان نمونه ی بهینه توسط نرم افزار Minitab انتخاب شد. نتایج نشان دادند که فیلم های فرمول بندی شده در این تحقیق قابلیت استفاده در مواد بسته بندی زیست تخریب پذیر با خواص مکانیکی و سدگری مناسب را دارند.

    کلیدواژگان: خواص مکانیکی، تراوایی بخار آب، بهینه سازی، آمیخته های زیست تخریب پذیر
  • سعید کلانتری، محمدرضا امیدخواه، آبتین عبادی عموقین* صفحات 67-90

    در چند سال اخیر به دلیل افزایش گازهای گلخانه ای در جو کره ی زمین، مشکلات زیست محیطی فراوانی ایجاد شده است. در دهه گذشته، غشاهای شبکه آمیخته به دلیل توانایی مناسب در جداسازی گازهای قطبی از غیرقطبی، بسیار مورد توجه قرار گرفته شده است. در این پژوهش غشای شبکه آمیخته ی دو جزیی جدید با افزودن نانوذره ی اکسید آهن نیکل روی به شبکه پلیمری پباکس تهیه شد تا در کنار ویژگی های منحصر بفرد این کوپلیمر مانند مقاومت مکانیکی بالا و تراوایی مناسب گازی، از ویژگی های نانوذره ی مذکور مانند تراوایی و گزینش پذیری قابل توجه و پایداری مکانیکی و گرمایی مناسب آن استفاده شود. آزمون تراوایی گازی بر روی غشاهای پلیمری خالص و شبکه آمیخته ی دوجزیی در دمای 35 درجه ی سانتیگراد و فشارهای 2 تا 10 بار انجام شد. همچنین غشاهای ساخته شده با آزمون های FESEM، FTIR-ATR، DSC و XRD مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان دادند که در غشای بهینه حاوی 1 درصد وزنی نانوذره در بستر پلیمر، مقدار تراوایی گاز CO2 نسبت به غشای پلیمری خالص در فشار 10 بار، بیش از 128 درصد بهبود یافت و به حدود 278 بارر رسید و این در حالی بود که گزینش پذیری های CO2/CH4 و CO2/N2 نیز به ترتیب 175 و 183 درصد بهبود پیدا کردند. دلیل اصلی این بهبود، حضور اتم های آهن، نیکل و روی در نانوذره ی به کار گرفته شده بود که موجب ایجاد برهمکنش بهتر غشای ساخته شده با گاز CO2 گردید. همچنین به دلیل وجود بخش های CO2 دوست در ساختار پلیمر پباکس، تراوایی CO2 در مقایسه با گازهای N2 و CH4، بسیار بیشتر می شود.

    کلیدواژگان: غشای شبکه آمیخته، جداسازی گاز، اکسید آهن نیکل روی
  • محمد خبیری*، میلاد سعادت تقرودی، محمدرضا پورحسینی، محمود رضوی زاده، مشهود عباسی صفحات 91-107

    فنرهای لاستیکی لاستیک اتیلن-پروپیلن دی ان مونومر (EPDM) با ساختاری اسفنجی باید علاوه بر مانایی فشاری مطلوب، از مقاومت پارگی قابل قبولی بهره مند باشند. معمولا تقویت هر یک از این خواص به تضعیف خاصیت دیگر منجر می شود. تامین هم زمان مقدار بهینه این دو خاصیت در آمیزه فنر لاستیکی، نیازمند ارزیابی عوامل موثر از طریق انجام آزمون های متعدد است. بنابراین در این پژوهش طرح آزمونی بر مبنای تکنیک تحلیل آماری برای طراحی فرمولاسیون بهینه در ازای کاهش تعداد آزمون های لازم ارایه شد. بر این اساس تاثیر چهار عامل: 1- درصد وزنی کایوچوی طبیعی (NR) در لاستیک پایه، 2- مقدار اکسید روی (ZnO)، 3- مقدار دی کیومیل پراکسید (DCP) و 4- مقدار اتیلن گلیکول دی متاکریلات (EDMA) بر نسبت مقاومت پارگی به مانایی فشاری (به عنوان معیار طراحی، Q) تعیین شد. تحلیل نتایج نشان داد که مقدار DCP با سهم تاثیر 93/66 درصد، موثرترین عامل در طراحی آمیزه فنر لاستیکی است. همچنین مشخص شد که طراحی سیستم پخت، راه حل بهینه سازی هم زمان بیشینه انرژی پارگی وکمینه مانایی فشاری آمیزه است. تحلیل آماری پیش بینی کرد که فرمولاسیون بهینه حاوی 60 درصد وزنی NR و 1، 4 وphr  2 به ترتیب از عامل های DCP، ZnO و EDMA است. نتایج آزمون های تجربی، مقدار Q پیش بینی شده برای شرایط بهینه را تایید کرد.

    کلیدواژگان: بهینه سازی، مقاومت پارگی، مانایی فشاری، فنرلاستیکی، لاستیک اتیلن-پروپیلن دی ان مونومر
  • اسماعیل معتضدیان، نادیا اسفندیاری* صفحات 109-118

    نانوکامپوزیت ها گروه جدیدی از مواد هستند که حداقل یک جزء از اجزای اصلی تشکیل دهنده آنها دست کم در یک بعد، در گستره یک تا صد نانو متر داشته باشد.  به طور معمول،  نانوکامپوزیت ها ویژگی هایی متفاوت و برتر از نظر خواص مکانیکی و فیزیکی نسبت به کامپوزیت های متعارف دارند در این پژوهش، پلی وینیل استات به روش پلیمریزاسیون امولسیونی به منظور ماتریس پلیمری تهیه شد. سپس نانو ذرات الماس با عامل سیلانی اصلاح گردید. در نهایت نانو کامپوزیت پلی وینیل استات- الماس با 5/0، 1، 5/1 و 2 درصد از نانو ذره الماس اصلاح شده تهیه و مورد آنالیز قرار گرفت. جهت تعیین مشخصات و بررسی ساختار نانو کامپوزیت تشکیل شده از آنالیزهای FTIR، TGA، RMS، FESEM، اندازه گیری میزان نفوذ اکسیژن در فیلم های تولیدی و اندازه گیری زاویه تماس استفاده شده است. آنالیز FTIR مشخص کرد که اصلاح نانو ذرات الماس با عامل سیلانی به خوبی صورت گرفته است. تصاویر FESEM  نشان می دهد که نانوکامپوزیت همگن ایجاد شده است. با افزایش درصد نانو ذره الماس اصلاح شده در نانو کامپوزیت میزان نفوذپذیری اکسیژن در فیلم نانو کامپوزیت پلی وینیل استات- الماس کاهش می یابد. در صورتیکه این نانو کامپوزیت به عنوان پوشش نگهدارنده میوه ها استفاده شود، این خاصیت ارزشمندی است. اندازه گیری زاویه تماس نانو کامپوزیت پلی وینیل استات- الماس نشان داد که با افزایش میزان نانو ذرات الماس اصلاح شده از 5/0 به 2 درصد وزنی، خاصیت آب گریزی فیلم نانو کامپوزیت افزایش می یابد. بنابراین با افزایش میزان مشخص از نانوذرات به ماتریس پلیمری، خواص پلیمر از جمله مقاومت گرمایی و استحکام کششی افزایش یافته که این باعث بالا رفتن کارآیی پلیمر می شود.

    کلیدواژگان: پلی وینیل استات، نانوذرات الماس، کامپوزیت، زاویه تماس، نفوذ پذیری
|
  • Mehrdad Manteghian, Paria Parvin* Pages 3-12
    Research subject

    The use of nanoparticles, especially nano-antibiotics, increases their efficacy. More uniform release of antibiotics is one of the benefits of being nano. They can also be made using ointment or banderol to absorb through the skin to the infection, thereby reducing its side effects. Amoxicillin is one of the most widely used antibiotics in the world which can be prevented by increasing the use of other strong antibiotics if promoted as nanoparticles. Determining the mechanism of nanoparticle formation of this drug is an important factor for its commercial production.

    Research approach

    The purpose of this study was to determine the nucleation mechanism and time of induction of crystallization of amoxicillin nanoparticles in the presence of surface active agents ‘CTAB’ and ‘SDS’. Therefore, the effect of amoxicillin concentration and stabilizing concentration on the crystallization process was investigated. In this project, a combination of inductive-reactive crystallization was used. In this method, amoxicillin sodium was produced with sodium hydroxide, amoxicillin sodium, has a much higher solubility in water. Then, by adding hydrochloric acid, amoxicillin will be recovered and supersaturated. SEM and DLS analyzes were used to determine the properties of amoxicillin nanoparticles. All the experiments were repeated twice.

    Main results

    The results show that particles with a mean size of 50 nm were formed, and the particle stability was confirmed up to one week after formation. The results of the experiments show that the nucleation mechanism is the primary type with an average explanatory factor (R2) equal to 0.9887 and adding a stabilizing agent has no effect on the nucleation mechanism.

    Keywords: Induction-Crystallisation, Amoxicillin, Induction Time, Nuclear Mechanism, Stabilizer
  • Rouhollah Semnani Rahbar*, BAHAREH KALANTARI, MohammadReza Mohaddes Mojtahedi Pages 13-30
    Research Subject

     In recent years, the use of graphene nanoplatelets (GnPs) in polymer nanocomposites has attracted considerable attention. Dispersion state of GnPs in the polymer matrix has a great importance which can affect microstructure and final properties of nanocomposite. Therefore, in the present work, the effect of compatibilizer on the dispersion state of GnPs and also on internal structure, orientation, and tensile properties of polypropylene (PP)/GnPs nanocomposite fibers are investigated.

    Research Approach

     PP/GnPs nanocomposite fibers containing 0.1% and 0.5% GnPs with and without maleic anhydride-grafted polypropylene (PP-g-MA) were melt spun. Dispersion state and location of GnPs in the nanocomposite fibers were investigated by transmission electron microscopy (TEM) and small angle X-ray scattering (SAXS). Fiber orientation and crystallinity were studied by polarized Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and differential scanning calorimetry (DSC), respectively. Moreover, fracture behaviour of PP/GnPs nanocomposite fibers was investigated by cross-sectional scanning electron microscopy (SEM) images of tensile fractured samples. Using Halpin-Tsai model, experimental tensile moduli of fibers were compared with the predicted values. 

    Main Results

    TEM images show that in the compatibilized PP/MA/GnPs nanocomposite fibers, GnPs aggregates decrease and their size also reduces, suggesting that GnPs dispersion improved. An increase in Lp of the compatibilized sample recorded from SAXS analysis indicates that the more GnPs are located in the intrafibrillar region. Based on polarized FTIR and DSC results, orientation and crystallinity of PP/G0.5 nanocomposite fiber are found to significantly increase after inclusion of PP-g-MA. Moreover, reinforcing effect of GnPs in PP/MA/GnPs nanocomposite fibers could be explained by better GnPs dispersion and changes in internal structure of fiber. Furthermore, the tensile fracture behavior of PP/GnPs nanocomposite fiber changes from ductile to brittle in the presence of PP-g-MA.

    Keywords: Polypropylene, graphene nanoplatelets nanocomposite fiber, Compatibilizer, Dispersion, Crystallinity, Orientation
  • Vahid Mohebbi*, Vafa Feizi Pages 31-42
    Research subject

    Methane hydrate reservoirs as an unconventional resource of natural gas can secure demand of energy in the world for many years. Efficient production prom this resources is the subject of concern. CO2-Methane replacement is a novel method for production from naturally occurring methane hydrate deposits such that methane production and CO2 storage take occur simultaneously.

    Research approach

     In this study a new kinetic model is proposed for CO2-Methane replacement in hydrate structure. This kinetic model is developed based on the mechanism proposed for replacement in the hydrate structure in the presence of excess water in a slurry phase of methane hydrate. According to this mechanism partial breakage of methane hydrate cages, methane-CO2 substitution and formation of CO2 hydrate proceed simultaneously. Methane hydrate dissociation and CO2 hydrate formation kinetic parameters are evaluated experimentally and fitted on polynomials as function of pressure and temperature.

    Main results

    Evaluation of the effects of pressure and temperature on the replacement efficiency show that higher replacement efficiency is obtained at higher temperatures and lower pressures. It means that replacement kinetic is controlled by methane hydrate dissociation step. Since, higher temperature and lower pressure favor dissociation of methane hydrate. At 278.15 K the replacement efficiency decreased from 15.78 to 8.80 as total pressure increased from 55 bar to 65 bar, at 280.15 K it decreased from 26.98 to 15.91 by decreasing total pressure from 60 bar to 70 bar. At same pressure 60 bar for 280.15 K and 278.15 K the replacement efficiency is 20.96 and 11.59 respectively.

    Keywords: Gas Hydrate, Methane, Carbon Dioxide, Replacement, Modeling
  • Kamal Heidari, Dariush Jafari*, Nahid Babaei, Morteza Esfandyari Pages 43-51
    Research subject

    Zinc is one of the most dangerous organic components in industrial wastewaters, which pollutes the environment as a result of human activities and various industrial operations. In the present study, the adsorbent prepared from Gracilaria Corticata algae was used for the first time to recover and remove heavy metal zinc and equilibrium study of the process were done.

    Research approach

    In the current work, the effect of important parameters such as initial pH of solution, adsorbent dosage and contact time were investigated on the adsorption efficiency of the process. Additionally, Langmuir and Freundlich two-parameter adsorption isotherm models were used to model the equilibrium of zinc adsorption.

    Main results

    The results showed that according to the calculated correlation coefficient, Freundlich isotherm was better than the Langmuir in fitting the experimental data. The highest point-to-point correlation coefficient for adsorbent percentage was achieved at 3 g/ml adsorbent dosage with contact time of min 360 and pH=7 and the lowest one was at 4 g/ml adsorbent dose with contact time of min PH=360 and 7. However, the highest adsorption rate was observed for the adsorbent dosage of 4 g/ml with contact time of 420 min at pH=9 and the lowest adsorption percentage was achieved at the adsorbent dosage of 2 g/ml with contact time of 300 min and pH=5. The maximum and minimum adsorption percentages were 76.88 mg/g and 49.25 mg/g, respectively

    Keywords: Zinc ion, Adsorption, Gracilaria algae, Corticata species, Aqueous solution, Kinetic behavior
  • Sina Kazemi Pasarvi, Nadereh Golshan Ebrahimi* Pages 53-66
    Research subject

     Increasing plastic wastes of the packaging industry and concerns about their environmental problems, have attracted many researchers to use biopolymers. Therefore, the preparation of cheap biodegradable films with desirable properties for using in the packaging industry can be an attractive challenge.

    Research approach

    In this study, poly (lactic acid) (PLA) based ternary blends were prepared by experimental design (mixture method). For this purpose, thermoplastic starch (TPS) was first prepared using 28 wt% sorbitol and 14 wt% glycerol. Then, PLA / PCL (poly (caprolactone), PCL) / TPS ternary blends at different concentrations were prepared using the melt mixing method. Morphological, physical (tensile, water vapor permeability), biodegradability, and rheological tests were also carried out. Finally, the optimum sample was determined using Minitab software.

    Main results

    Scanning electron microscope (SEM) images revealed incompatibility and phase separation in the blends. Moreover, with increasing PCL and TPS contents, flexibility enhanced due to the plasticization effect of PCL and mechanical properties declined, respectively. The permeability test results showed that the samples containing less TPS due to its hydrophilic nature and more PCL leads to increase the crystallinity of the matrix, had lower water vapor permeability. The effect of TPS on the biodegradability test was also well established. In this way, the sample containing 35 wt% TPS loses about 50% of its weight within 14 weeks. Finally, the sample with 50/25/25 (PLA / PCL / TPS) composition was selected as the optimum sample by Minitab software. The results showed that the formulated films in this study have the potential to be used in biodegradable packaging materials with good mechanical and barrier properties.

    Keywords: Mechanical properties, Water vapor permeability, Optimization, Biodegradable blends
  • Saeed Kalantari, Mohammadreza Omidkhah, Abtin Ebadi Amooghin* Pages 67-90
    Research subject

     In recent years, researchers have proposed various methods for gas separation because of rising greenhouse gases in the atmosphere and causing enormous environmental problems. One of the newest and emerging methods is membrane gas separation. In the last decade, mixed matrix membranes (MMMs) have received much attention due to their ability to successful separation of polar gases from mixtures.

    Research approach

    In this study, a novel two-component mixed matrix membrane was prepared by incorporating the nickel zinc iron oxide nanoparticles into the Pebox polymer matrix. This is owing to combination the unique features of Pebax copolymer such as high mechanical strength and gas permeability, with nanoparticle properties as considerable permeability and selectivity, and appropriate mechanical and thermal stability. The gas permeability test was performed for pristine membrane and MMMs at 35 °C and pressure range from 2 to 10 bar. Fabricated membranes were also evaluated by FESEM, FTIR-ATR, DSC and XRD tests

    Main results

    Results demonstrated that in the case of the optimum membrane with 1 wt.% of filler loading and at 10 bar, the CO2 permeability was increased about 128% and reached to 278 Barrer, compared to pristine membrane. However, the CO2/CH4 and CO2/N2 selectivities were improved by 175 and 183 percent, respectively. This superior results was due to the presence of iron, nickel, and zinc atoms in the filler structure, which resulted in a better interaction with CO2. On the other hand, the presence of CO2-friendly segments in the Pebax structure caused much higher CO2 permeability in comparison with other light gases.

    Keywords: Mixed matrix membrane, gas separation, Nickel zinc iron oxide
  • Mohammad Khabiri*, Milad Saadat Tagharoodi, MohammadReza Pourhossainy, Mahmoud Razavizadeh, Mashhood Abbasi Pages 91-107
    Research subject

     The rubber Springs with spong structure must have acceptable tear resistance in addition to desirable compression set. Usually enhancing each of these properties leads to the weakening of the other property.

    Research approach

     Simultaneously providing the optimum value of these two properties in the rubber spring compound requires consideration of the effective factors by performing several tests. Therefore, in this study, a test plan based on the Taguchi statistical analysis technique was presented to design the optimal formulation in exchange for reducing the number of tests required. Thus, the impact of four factors: weight percent of Natural rubber (NR), concentration of zinc oxide (ZnO), dicumyl peroxide (DCP) and ethylene glycol dimethacrylate (EDMA) on the ratio of tear resistance to compression set (design criterion, Q) was determined.

    Main results

    Data given of ANOVA showed that the amount of DCP with 66.93% has the highest influence on the design of the rubber spring compound. In addition, it was revealed that the curing system is a solution for the simultaneous optimization to maximum tear energy and minimum compression set of the compound. Statistical analysis predicted that the optimal formulation contained 60 weight percent of NR and 1, 4 and 2 phr of DCP, ZnO and EDMA, respectively. Experimental test results confirmed the predicted Q value for optimal conditions.

    Keywords: Optimization, Tear strength, Compression set, Rubber spring, EPDM rubber
  • Esmail Motazedian, Nadia Esfandiari* Pages 109-118
    Research subject

    Nanocomposites are a new class of materials that have at least one of their major constituents, at least in one dimension, in the range of one to one hundred nanometers. Typically, nanocomposites have different and superior properties in terms of mechanical and physical properties than conventional composites.

    Research approach

    In this study, polyvinyl acetate was prepared by emulsion polymerization for polymer matrix. Then the diamond nanoparticles were modified with silane agent. Finally, polyvinyl acetate / diamond nanocomposite was prepared and analyzed with 0.5, 1, 1.5 and 2 wt% of modified diamond nanoparticles. To determine the properties and structure of the nanocomposite, FTIR, TGA, RMS, FESEM, oxygen permeation analysis was used in the films produced and contact angle measurements.

    Main results

    FTIR Analysis revealed that the modification of the diamond nanoparticles with the silane agent was well performed. FESEM images show that homogeneous nanocomposites were created. Oxygen permeability in polyvinyl acetate / diamond nanocomposite film decreases with increasing percentage of modified nanoparticles in nanocomposite. This is a valuable property if this nanocomposite is used as a fruit preservative coating. Contact angle measurement of polyvinyl acetate / diamond nanocomposite showed that by increasing the amount of modified diamond nanoparticles from 0.5 to 2 wt %, the hydrophobicity of nanocomposite film increased. Therefore, by increasing the specific amount of nanoparticles to the polymer matrix, the polymer properties such as heat resistance and tensile strength are increased which increases the efficiency of the polymer.

    Keywords: Polyvinyl Acetate, Diamond Nanoparticle, Composite, Contact Angle, Permeability