فهرست مطالب

مهندسی شیمی ایران - پیاپی 105 (مهر و آبان 1398)
  • پیاپی 105 (مهر و آبان 1398)
  • تاریخ انتشار: 1399/04/10
  • تعداد عناوین: 8
|
  • سخن سردبیر
  • صبا کاظمی، مهرداد منطقیان* صفحات 6-17

    میزان گوگرد موجود در آب های زیرزمینی و فاضلاب های خروجی از کارخانه ها و پالایشگاه ها باید پیش از مصرف کاهش یابد. یکی از فرایندهای مناسب، گوگردزدایی اکسایشی است که ترکیبات گوگردی به سولفون تبدیل می شود سپس به شکل گاز، محلول را ترک خواهد کرد. با روش کاهش متوالی، ریزذرات هسته- پوسته نیکل- مولیبدن با اندازه 55 تا 100 نانومتر ساخته و سپس از طریق روش اشباع سازی تر بر روی پایه کاتالیست گاما آلومینا نشانده شد. کاتالیست با استفاده از تحلیل های UV-vis، SEM، EDS،TEM و XRD مشخصه یابی شد. گوگردزدایی اکسایشی با استفاده از هیدروژن پراکسید به عنوان اکسنده، انجام شد. در دمای °C60 و در 4 ساعت، تا 2/91٪ کل گوگرد از محلول حذف شد. درجه واکنش انجام شده دردماهای مختلف بین 10/1 تا 27/1 و ثابت معادله سرعت بین 021/0 تا 051/0 بر دقیقه متغیر بود. دو بار شستشوی کاتالیست، عملکرد حذف گوگرد را در دمای °C60 تا 30٪ کاهش داد.

    کلیدواژگان: گوگردزدایی اکسایشی، گوگرد، هسته- پوسته، نیکل- مولیبدن، محلول آبی، ریزذره
  • مریم دارایی*، صدیقه صادق حسنی صفحات 18-31

    درحالی که قوانین محیط زیست درصدد محدودکردن آلاینده های محیطی (به ویژه ترکیبات گوگرددار) حاصل از سوخت ها است، تقاضا برای سوخت های گاز یا مایع در دهه های اخیر افزایش یافته است. روش های گوناگونی برای کاهش ترکیبات گوگرددار حاصل از سوخت های گاز یا مایع وجود دارد و روش جذب سطحی بر روی جاذب جامد، توجه بسیاری از محققان را به عنوان یک روش کارامد و ارزان و دارای بازده بالا جلب کرده است. مطالعه مقاله ها و نتایج پژوهش های آزمایشگاهی در این زمینه، گویای آن است  که ساختارهای آلی- فلزی به علت خواص منحصر به فردی همچون داشتن تخلخل بالا و حفره های چندگانه، مساحت سطح زیاد، جذب بالاتر و انرژی کمتر در مقایسه با سایر جاذب ها مانند سیلیکاژل، ریولیت ها، ساختارهای کربنی و فلزی برای حذف ترکیبات گوگرددار از سوخت های گاز یا مایع عملکرد بالاتری را از خود نشان داده اند. البته تعیین دقیق عملکرد آنها در مقایسه با سایر جاذب ها به شرایط عملیاتی و نوع ماده جذب شونده بستگی دارد. باوجود اختلاف در شرایط آزمایشگاهی، ساختارهای آلی-فلزی و یا آمیزتبار (هیبرید) آنها دارای ظرفیت بالای قابل توجه تری  برای حذف گوگرد (gS/g 1/0) نسبت به سایر جاذب ها (gS/g 01/0) هستند (بیش از 10 برابر جذب گوگرد). البته باید این نکته را ذکر کرد که به علت اختلاف در شرایط آزمایشگاهی باید این مقایسه ها با احتیاط انجام شود. این ساختارها حتی بعد از چندین دوره جذب- دفع عملکرد و پایداری خود را حفظ کرده و نتایج خوبی را برای حذف گوگرد از خود نشان داده اند. این ساختارها علاوه بر کاربرد گسترده در کاتالیست ها و حسگرها، در سال های اخیر به عنوان جاذب برای حذف ترکیبات گوگرددار فاز گاز یا مایع مورد توجه قرار گرفته اند.

    کلیدواژگان: ترکیبات گوگرددار، جاذب ها، هیدروژن سولفید، مرکاپتان
  • هادی الماسی*، سعیده عزیزی صفحات 32-51

    استفاده از پرکننده ها یکی از راهکارهای تقویت خواص پلاستیک ها به شمار می رود. نانوتقویت کننده ها دسته ای از مواد پرکننده هستند که دارای ابعادی زیر 100 نانومتر هستند و به تولید نانوچندسازه ها (کامپوزیت) منجر می شوند. نانوتقویت کننده های مورد استفاده در تولید بسته بندی های نانوچندسازه به دو دسته آلی و معدنی تقسیم می شوند. از نانومواد آلی می توان به نانوبلور سلولز، نانوالیاف کیتین و کیتوزان و هم چنین نانوذرات نشاسته اشاره نمود. در این مقاله مروری، ساختار و ویژگی های نانوپرکننده های آلی تشریح شده است و هم چنین تاثیر آنها در بهبود خواص کاربردی بسپارها و بیوبسپارها که در سال های اخیر مورد مطالعه قرار گرفته اند، بررسی شده و به بیان مهم ترین نتایج این پژوهش ها پرداخته شده است. همچنین به کارگیری این نانومواد در تولید نانوچندسازه ها، رویکردهای نوینی پیدا کرده است؛ مانند استفاده در تثبیت زیمایه ها (آنزیم) و تولید نانوآمیزتبارها (نانوهیبریدها). همچنین در این مقاله، کاربردهای جدید نانومواد آلی که مسیر آینده پژوهش در این زمینه را مشخص می سازد، مورد بررسی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: نانوتقویت کننده، مواد آلی، بسته بندی نانوچندسازه، ساختار شیمیایی، خواص کاربردی
  • سعیده طلوعی، داود کاه فروشان*، میلاد محمدی صفحات 52-64

    در این مقاله از روش ازناسیون برای حذف قارچ کش کاربندازیم از محیط آبی استفاده شده است؛ این روش این گونه است که گاز ازن تولیدشده پس از عبور از یک تزریق کننده و سپس تبدیل آن به حباب های ریز، به فاضلاب هم نهشتی (سنتزی) تزریق می شود. برای اندازه گیری غلظت کاربندازیم از طیف نورسنج (اسپکتروفتومتر) استفاده شد. برای طراحی آزمایش از روش فاکتوریل کامل استفاده گردید. این طراحی با 2 بار تکرار برای مولفه های زمان در پنج سطح 5، 10، 15، 30 و 45 برحسب دقیقه، pH در سه سطح 5، 73/6 و 9 و غلظت اولیه کاربندازیم در سه سطح 2، 6 و 10 میلی گرم بر لیتر در نظر گرفته شده است؛ نتایج نشان داد حداکثر بازده حذف کاربندازیم در زمان 15 دقیقه، pH برابر با 9، غلظت ppm 10 به میزان 91% بوده و موثرترین مولفه ها بر روی بازده حذف کاربندازیم به ترتیب غلظت اولیه کاربندازیم، pH اولیه فاضلاب و زمان ازناسیون بوده است.

    کلیدواژگان: سموم شیمیایی، ازناسیون، کاربندازیم، طیف نورسنجی، آلودگی
  • مینا باریکانی، مهدی باریکانی* صفحات 65-77

    با گسترش فناوری های حمل و نقل و افزایش روزافزون خودروها، موضوع بازیافت تایرهای فرسوده از لحاظ انرژی و حفاظت محیط زیست، مورد توجه جدی قرار گرفته است. یکی از این روش های بازیافتتایر های فرسوده، آذرکافت (پیرولیز) وتولید مایع سوختی است. در این پژوهش اثر دو عملگر دما و زمان ماند و تاثیر آن ها بر روی فرایند آذرکافت و مایع سوختی حاصل از آن، بررسی گردید. از میان محصولات برآمده از آذرکافت در سه فاز جامد، مایع و گاز، محصول مایع برای بررسی های بیشتر انتخاب شد. این مایع زیر آزمونزیر قرمز تبدیل فوریه (FT-IR) قرار گرفت و بررسی نتایج نشان داد که شامل ترکیبات خطی هیدروکربنی بالاتر از 4 کربنی است و با افزایش دمای آذرکافت به سمت ترکیبات آروماتیکی تغییر می کند. این موارد با مطالعات تجزیه و تحلیلدقیق هیدروکربن (DHA) نیز تایید شدند. ترکیبات اصلیمایع حاصل از آذرکافت شامل2و3 دی متیل بوتان، ترشری1- بوتیل 4- اتیل بنزن، 1- پنتان، 2- متیل بوتان، ا- پنتان، سیس-2- پنتان و 1- متیل-4- ایزوپروپیل بنزن بودند. نتایج آزمایش آذرکافت نشان داد که با افزایش دما درصد محصولات گازی افزایش و درصد محصولات مایع کاهش می یابد و بعد از دمای 500 درجه سلسیوس تغییر محسوسی در درصد مواد جامد مشاهده نمی شود. بدیهی است حداکثر مقدار درصد مواد جامد معادل درصد دوده و مواد جامد معدنی دیگر موجود در فرمول بندی لاستیک ها است که در آذرکافت ثابت می ماند. اندازه گیری مقدار ارزش حرارتی مایع به دست آمده نشان داد که با سوخت های نفتی برابری می کند.

    کلیدواژگان: آذرکافت، پودر تایر فرسوده، مایع سوختی، شناسایی، ارزش حرارتی
  • فرناز محسنی*، علیرضا موسوی زنوز صفحات 78-90

    گونه سینکوکوس 1  یکی از انواع سیانوباکتری ها است که در این پژوهش در یک زیست واکنشگاه نوری مجهز به سیستم نوردهی داخلی کشت داده شد. واکنشگاه به گونه ای طراحی شد تا کشت تک گونه ای در داخل آن انجام شود. هدف از این مطالعه، بررسی رفتار رشد این گونه در برابر تغییرات نوردهی است؛ بدین منظور، مقادیر مختلفی از تابش نور اولیه2 به داخل زیست واکنشگاه نوری تابیده و رشد سلول ها مطالعه شد. مشاهده شد که با افزایش تابش نور، میزان رشد سلول ها هم افزایش یافت، تا اینکه به حد رخداد مهارکنندگی نوری3 در تابش نور4 بیش از 1-s 2-mE m 250 رسید. به طور کلی، با افزایش تابش نور پیش از رخداد مهارکنندگی نوری، حداکثر چگالی نوری سلول ها (OD600)، بیشینه سرعت رشد و مقدار تولید زیست توده افزایش  و در نتیجه ضریب خاموشی5کاهش پیدا کرد. حداکثر میزان چگالی نوری برابر 91/5 در تابش نور کم تر از 1-s 2-mE m 250 در طول یک دوره رشد 80 روزه مشاهده شد. با استفاده از تابع مونود اصلاح شده، نتایج آزمایشگاهی داده های میزان رشد در برابر تابش نور، با دقت مناسبی الگوسازی شد. مقایسه انجام گرفته بین نتایج میزان رشد در برابر تابش نور برای سایر ریزاندام های نورساخت کننده، موید روندهای به دست آمده برای گونه سیانوباکتری در این مطالعه بود و رفتارهای مشابهی در قبال رخداد مهارکنندگی نوری به دست داد. اطلاعات به دست آمده از قبیل تابع مونود و ضرایب آن، تغییرات ضریب خاموشی و میزان شدت رشد برای طراحی زیست واکنشگاه نوری به کشت حجم بالای این گونه کمک کننده است.

    کلیدواژگان: سینکوکوس، تابش نور، الگوسازی رشد، زیست واکنشگاه نوری، تابع مونود
  • صفحه 93
|
  • S. Kazemi, M. Manteghian* Pages 6-17

    Sulfur content of under ground waters and waste waters from the refinerys should be reduced significantly before consumption. One remarkable process is Oxidative DeSulfurization. Sulfur compounds of the water transform to sulfones and then get out of solution as a steam. In this work, core-shell Nickel-Molybden nanoparticles with sizes ranging from 55 to 100 nm were synthesized using successive reduction method and then, were deposited on γ-alumina support using wet impregnation method. This catalyst was characterized by UV-vis, SEM, EDS, TEM and XRD analysis. ODS of water was conducted using the catalyst along with Hydrogen Peroxide as oxidant. 91.2% of sulfur content ,was removed from the water after 4 h of reaction at 60°C. The order of mentioned reaction was changeable between 1.01 and 1.27 , the rate constant changeable between 0.021 and 0.05 min-1 on different temperatures.Catalyst’s ability at 60°C got reduced about 30%, after two times of washing.

    Keywords: Oxidative Desulfurization, Sulfur, Core-Shell, Nickel, Molybdenum, Water, NanoParticle
  • M. Daraee*, S. Sadeghhassani Pages 18-31

    Demand for gas or liquid fuels has increased in recent decades, while environmental legislation strict to reduce environmental pollutants (especially sulfur compounds) from fuels. There are various methods to diminish sulfur compounds from gas or liquid fuels that adsorption method on solid sorbents has attracted the attention of many researchers because it is efficient, inexpensive and high-efficiency method. Articles studying and results of laboratory have shown that metal- organic framework structures due to unique properties such as high porosity and multiple pores, high surface area, higher adsorption, low energy compared to other adsorbents such as silica gel, zeolites, carbon and metal structures have shown higher performance in removing sulfur compounds from gas or liquid fuels. However, precise determination of their performance relative to other adsorbents depends on the operating conditions and the type of adsorbate. In spite of the differences in the experimental conditions, the sulfur capacities MOFs or their hybrids were significantly higher (0.1 gS/g) the other adsorbents (0.01gS/g) (more than 10 times). Although it should be noted that due to the differences of experimental condition, this comparison needs to be taken cautiously. These structures maintain their performance and stability after several adsorption-desorption cycles and have shown good results for sulfur removal. For this reason, these structures have been widely used as adsorbents for the removal of sulfur compounds from the gas or liquid phase, catalysts, sensors and etc.

    Keywords: Sulfur Compound, Adsorbents, H2S, Mercaptan
  • H. Almasi*, S. Azizi Pages 32-51

    A new approach to improve the properties of plastics is the using of fillers. Nanoreinforcements are a class of fillers that have a dimension below 100 nm and lead to produce nanocomposites. The nanoreinforcements used in the fabrication of nanocomposites are divided to organic and inorganic materials. Cellulose nanocrystal, chitin and chitosan nanofibers and also starch nanoparticles are examples of organic nanomaterials. In this review paper, the structure and characteristics of organic nanofillers have been investigated. Moreover, their improving effect on the functional properties of polymers and biopolymers has been studied. Also, in the recent years the application of these nanomaterials has new insights such as enzyme immobilization and fabrication of nanohybrids. The new applications of organic nanomaterials that determine the future of research in this area, has been investigated in this paper.

    Keywords: Nanoreinforcement, Organic Materials, Nanocomposite Packaging, Chemical Structure, Functional Properties
  • S. Tolui, D. Kahforoushan*, M. Mohammadi Pages 52-64

    In this paper, ozonation method is used to remove carbendazim from aquatic environment. In this method, the produced ozone gas passes through an injector and then is converted into little bubbles and finally is injected into the synthetic wastewater. Spectrophotometer was used to measure carbendazim concentration. The complete factorial method was used to design the experiment. This design is considered to be repeated for two times for time parameters at five different levels of 5, 10, 15, 30 and 45 per minute, pH levels of 5, 6.73 and 9, and initial concentration of carbendazim levels of 2, 6, and 10 mg/l. The results showed that the maximum removal efficiency of carbendazim was 91% for a period of 15 minutes, pH level of 9 and concentration of 10 ppm and the most effective parameters on carbendazim removal efficiency have been initial carbendazim concentration, initial wastewater pH and ozonation time, respectively.

    Keywords: Chemical Pesticides, Ozonation, Carbendazim, Spectrophotometer, Pollution
  • M. Barikani, M. Barikani* Pages 65-77

    With the strong global increase in transportation technology and daily increase of cars, the interest in recycling of waste tires have been increased due to energy resources and environmental protection. One of the recycling methods for waste tires is pyrolysis and converting them into liquid fuels. In this study the effect of final reaction temperature and residence time on pyrolysis process and obtained liquid fuels were investigated. Among the pyrolysis products which are solids, liquids and gases, the liquids were selected for further investigation. These pyrolysis liquids were characterized by FTIR spectroscopy, and the results showed that liquids contain linear hydrocarbon more than 4 carbon moves toward aromatic component with increasing pyrolysis temperature. These findings were also confirmed by Detailed Hydrocarbon Analysis(DHA). The components of pyrolysis liquids consisted mainly of 2,3-dimethylbutene, 2-Methylbutene, t-Isobutyl-4-ethyl-benzene, and 1-m-4Isopropyl-benzene. The results also showed that the percentages of gases and liquids were increased and decreased respectively with increasing of temperature but there is no change in char percentage yields above 500°C. It is Obviouse that the maximum amount of solids is equal to the percentage of carbon black and other minerals in the rubber formulation that remain in pyrolysis. Measuring of calorific value of pyrolysis liquids showed good compatibility with commercial heating fuels.

    Keywords: Pyrolysis, Waste Tire, Identification, Liquid Fuels, Colorific Value
  • Farnaz Mohseni*, A. Moosavi Zenooz Pages 78-90

    A cyanobacterium specie, Synechococcus sp. was cultured in a photobioreactor equipped with internal illumination system. Different light irradiances were implemented with internal illumination to the photobioreactor and the cell culture was measured during growth period. With increase of light irradiance before photoinhibition, growth of cells along with maximum optical density, maximum growth rate and biomass productivity have increased. The photoinhibition was occurred at higher light irradiance of 250  E m-2s-1 that caused decrease in cells growth, their optical density and biomass production. Maximum optical density of 5.91 was reached in an 80-day period of growth without photoinhibition. With a modified Monod function, experimental data was successfully modeled.

    Keywords: Synechococcus Sp., Light Irradiance, Growth Modeling, Photobioreactor, Monod Function