فهرست مطالب

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران
سال سی و هشتم شماره 4 (پیاپی 94، زمستان 1398)

  • تاریخ انتشار: 1400/02/04
  • تعداد عناوین: 28
|
  • محمدابراهیم ایزدی، حسن سبزیان* صفحات 1-21

    در این مقاله تابع های پتانسیل میدان نیروی واکنشی ReaxFF که در شبیه سازی دینامیک مولکولی واکنشی (RMD)   استفاده می شود، معرفی و توصیف می شوند. این میدان نیرو، با بهره گیری از توابع پتانسیل ویژه، توانایی شبیه سازی واکنش های شیمیایی در بازه های زمانی مناسب با صحتی در حد صحت روش های شیمی کوانتومی (حتی برای سامانه هایی با تعداد اتم هایی در حدود یک میلیون با ابررایانه های موجود  را دارد. همچنین، با استفاده از روش شبیه سازی  RMD  تغییرهای بارهای الکتریکی اتم ها در  طول واکنش های شیمیایی، با درستی نزدیک به درستی نتیجه های به دست آمده از  محاسبه های نظریه تابعی چگالی،  قابل محاسبه و قابل مطالعه است. در میدان نیروی ReaxFF ، افزون بر تابع های پتانسیل عمومی موجود در میدان های نیرو غیرواکنشی، تعدادی تابع های پتانسیل (به طور معمول پیچیده) ویژه وجود دارد که ساختارهای پیوندی و بار هرکدام از اتم هادر محیط ها و همسایگی های گوناگون را توصیف می کنند.  در این مقاله، به توصیف همه تابع های پتانسیل موجود در میدان نیرویReaxFF  پرداخته شده است و با ذکر نمونه هایی، منشاء شیمیایی و فیزیکی این نوع توابع پتانسیل روشن تر می شود. در پایان، به بررسی سیر تحول میدان نیروی ReaxFF در سال های  اخیر پرداخته شده و همچنین به تعدادی از کاربردهای آن اشاره می شود.

    کلیدواژگان: شبیه سازی دینامیک مولکولی واکنشی (RMD)، میدان نیروی ReaxFF، توابع پتانسیل پیوندی، برهمکنش های ناپیوندی، سامانه های واکنشی شیمیایی
  • پویا کریمی*، محمود سنچولی صفحات 23-30
    در این پژوهش، نانو ساختارهای بر پایه ی گرافن با روش های شیمی کوانتمی محاسباتی شبیه سازی شده و برهم کن های جداگانه یون های ایزوالکترونیک سدیم و فلورید با وجه های درونی و بیرونی آن ها مطالعه شد. همچنین، برهمکنش های هم زمان این یون ها با وجه های درونی و بیرونی نانو ساختار ها با دو مدل بررسی شد. در مدل اول،یون فلورید با وجه بیرونی و یون سدیم با وجه درونی نانو ساختار ها به طور همزمان برهمکنش می دهد و در مدل دوم، موقعیت های یون ها تعویض شده تا اثر آن بر انرژی های اتصال کمپلکس های سه تایی مربوطه مطالعه شود. نتیجه ها مشخص نمود که انرژی های اتصال در مدل اول نسبت به مدل دوم به طور میانگین به میزان 90/1 کیلو کالری بر مول بیش تر است. همچنین، کاهش  استقرار نیافتگی الکترونی/ افزایش استقرار نیافتگی الکترونی در حلقه ی مرکزی نانو ساختارها برای برهمکنش یون ها با وجه بیرونی آن ها در مدل اول/مدل دوم دلخواه تر است. نتیجه ها پیشنهاد می کند که نانو ساختار های بر پایه ی گرافن به دلیل داشتن ویژگی های یگانه ساختاری و الکترونی بسترهای خوبی برای برهم کنش های یون ها هستند و می توانند به عنوان باتری های یون سدیم در نظر گرفته شوند. همچنین، افزایش انحنای نانو ساختار ها منجر به عامل دار شدن بهتر وجه های بیرونی آن ها با یون های با بار منفی می شود و می توان با تغییر دادن چگالی های ابر الکترونی دیواره آن ها عملکرد شان را به عنوان باتری های یونی بهینه نمود.
    کلیدواژگان: نانو ساختار، گرافن، انتقال بار، انرژی اتصال، آروماتیسیته
  • محسن زیب*، هادی فراهانی صفحات 31-42

    در این مطالعه نانولوله کربنی چند دیواره مغناطیسی (MMWCNT) به عنوان فاز جاذب برای استخراج، پیش تغلیظ و اندازه گیری غلظت های بسیار کم وانادیوم در نمونه آب های زیست محیطی توسط اسپکترومتری جذب اتمی - کوره الکتروترمال استفاده شد. ویژگی های ساختاری نانولوله سنتز شده توسط فناوری های میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، پراش پرتو ایکس (XRD) و طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ (FT-IR) مورد بررسی قرار گرفت. به دلیل خاصیت مغناطیسی جاذب سنتز شده، جداسازی آن از محلول آبی دارای آنالیت بدون استفاده از سانتریفیوژ و فیلتراسیون تنها با استفاده از یک مگنت بیرونی انجام شد. وانادیوم توسط لیگاند N بنزیل N فنیل هیدروکسیل آمین به کمپلکس تبدیل و سپس به فاز جامد استخراج و سرانچام برای آنالیز به دستگاه تزریق شد. متغیرهای موثر بر فرآیند استخراج شامل مقدار جاذب، غلظت لیگاند،pH محلول و شرایط واجذب بررسی و بهینه شدند. در شرایط بهینه محدوده خطی در ناحیه 25 الی 2000 نانوگرم بر لیتر به همراه ضریب همبستگی 997/0، حد آشکارسازی 8 نانوگرم بر لیتر و انحراف استاندارد نسبی 9/3 درصد (شش مرتبه تکرار) به دست آمد. این روش برای اندازه گیری مقدارهای ناچیز وانادیوم در نمونه های آب زیست محیطی استفاده و درستی روش با به کارگیری آزمایش های بازیافت و آنالیز نمونه مرجع تایید شد.

    کلیدواژگان: نانولوله های کربنی چند دیواره مغناطیسی، اسپکترومتری جذب اتمی کوره الکتروترمال، وانادیوم، نمونه آب های زیست محیطی
  • احمد پورستار مرجانی*، مهدی محمودیان، احسان نوزاد، هانیه محمدی صفحات 43-52
    در این پژوهش، گرافن اکسید با استفاده از روش پلیمریزاسیون درجا و در حضور متیل متاکریلات برای بهبود پراکندگی نانو ذره در ماتریکس پلی متیل متاکریلات و همچنین بهبود ویژگی های مکانیکی آن اصلاح شد. از فناوری فروسرخ تبدیل فوریه (FT-IR) برای تایید اصلاح موفقیت آمیز گرافن اکسید استفاده شد. نانوکامپوزیت های پلی متیل متاکریلات با استفاده از روش اختلاط ذوبی تهیه شدند و فناوری های آنالیز گرما وزن سنجی (TGA) و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) برای بررسی نانو کامپوزیت های تهیه شده مورد استفاده قرار گرفت. همچنین اثرهای مقدار گرافن اکسید افزوده شده و پارامترهای فرآیند توسط طراحی آزمایش تاگوچی مورد مطالعه قرار گرفتند. (مقدار گرافن اکسید: 0، 2 و 4 درصد وزنی، فشار پشت تزریق 40، 60 و 80 مگا پاسکال، فشار تزریق 60، 80 و 100 مگا پاسکال و زمان فشار پشت تزریق 1، 5/2 و 4 ثانیه به عنوان پارامترهای متغیر در نظر گرفته شدند). برای بررسی ویژگی های مکانیکی کامپوزیت های تهیه شده، آزمون های استحکام کششی، سختی و ضربه مورد مطالعه قرارگرفتند. نتیجه ها نشان دادند که استحکام کششی نمونه تهیه شده در مقدار 2 درصد وزنی نانوذره ها، فشار پشت تزریق 40 و فشار تزریق 60 مگا پاسکال و زمان فشار پشت تزریق 4 ثانیه بیش ترین مقدار را داشته است. سخنی نانوکامپوزیت ها نیز با افزایش مقدار نانوذره افزایش یافته و فشار تزریق، فشار پشت تزریق و زمان فشار پشت تزریق در سختی نمونه ها تاثیر چندانی نداشت. هم چنین آزمون ضربه بر روی نمونه ها نشان داد که با افزایش مقدار نانوذره و افزایش فشار تزریق استحکام در برابر ضربه کاهش یافته است، افزون بر این، در فشار پشت تزریق 80 مگا پاسکال و زمان فشار پشت تزریق 1 ثانیه نیز نمونه ها بیش ترین مقاومت در برابر ضربه را داشته اند.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، گرافن اکسید اصلاح شده، پلی متیل متاکریلات، ویژگی های مکانیکی
  • سعدی صمدی*، مژگان صمدی صفحات 53-64

    نانوذره های مس (II) اکسید و نانوحفره های سیلیکاتیمانند MCM-41 و SBA-15 سنتز و به کمک طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ (FT-IR)، پراشپرتوایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی پویشیSEM  شناسایی شدند. نانوکاتالیست مس اکسید سنتز شده در واکنش اکسایش آلیلی سیکلوالفین هابا فعال س ازی پیوند کربن هیدروژن با استفاده از اکسنده ترشیوبوتیل پارا-نیترو پربنزوات در مجاورت نانوحفره های سیلیکاتی به عنوان افزودنی به کار گرفته شد. استرهای آلیلی با بازده خوب (تا %90) در مدت زمان قابل پذیرشی به دست آمدند. کاتالیست قابل بازیابی بوده و در مجاورت کاتالیست بازیافت شده واکنش اکسایش آلیلی تا چهار مرتبه بدون کاهش فعالیت کاتالیستی و بازده انجام شد. ساختار ترشیوبوتیل پارا نیتروپربنزوات و استرهای آلیلی با استفاده از روش های طیف سنجی 1HNMR ،13CNMRوFT-IR مورد شناسایی قرار گرفت.

    کلیدواژگان: نانوذره های مس اکسید، اکسایش آلیلی، فعال سازی پیوند کربن هیدروژن، سیکلوالفین، نانوحفره سیلیکاتی، استرهای آلیلی
  • بهاره میرمشهوری، عباس دادخواه*، حمیدرضا شاملویی صفحات 65-76

    سلولز به عنوان یکی از مهم ترین پلی ساکاریدهای طبیعی به دلیل ویژگی های یگانه خود توجه بسیاری از دانشمندان دانش های گوناگون را به خود جلب کرده است. امروزه با ظهور فناوری نانو،  تهیه نانوذره های برپایه ترکیب های طبیعی اهمیت دوچندانی پیدا کرده است. در این راستا در این کار پژوهشی، نانوذره های سلولزی به عنوان نانوذره های سبز از پنبه و از روش آبکافت اسیدی تهیه شد و پس از اصلاح شیمیایی با سیتریک اسید با واکنش استری شدن به عنوان بستر پلیمری برای بارگذاری کمپلکس دی کلرو(1و10 فنانترولین 5 و 6 دی اون) پالادیم (II) به عنوان فوتوکاتالیستمورد استفاده قرار گرفت. تهیه پلیمرهای نانو مقیاس دارای کمپلکس پالادیم با استفاده از پرتوسنجی فروسرخ تبدیل فوریه و رزنانس مغناطیسی هسته بررسی شد. مطالعه های انجام شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، آزمون هایپراش پرتو ایکس و ICP تشکیل ذره هایی میله مانند با عرض حدود 50-70 نانومتر و طول 150-200 نانومتر با میزان بلورینگی 78% و محتوای کاتالیست 9/15 % وزنی را نشان داد. همچنین مشاهده های  آزمون گرما وزن سنجی بیانگر آن است که فوتوکاتالیست به دست آمده دارای پایداری گرمایی بالاتری  نسبت به نانو سلولز اصلاح نشده است.  نتیجه های محاسبه های گاف انرژی برای کمپلکس پالادیوم نیز بیانگر آن است که گاف انرژی در حدود 95/2 الکترون ولت بوده بنابراین کاتالیست در بازه نور مریی فعال می باشد. سرانجام، استفاده از ترکیب نانوسلولز اصلاح شده با سیتریک اسید و بارگذاری شده با کمپلکس پالادیوم به عنوان کاتالیست نوری برای حذف آلاینده 2، 4- دی کلرو فنل مورد بررسی قرار گرفت.  آزمون  فوتوکاتالیست نشان داد که فوتوکاتالیست تهیه شده  پس از تابش دهی به مدت 300 دقیقه در ناحیه مریی می تواند 2، 4- دی کلرو فنل را به طور موثر  حذف نماید.

    کلیدواژگان: شیمی سبز، نانوسلولز، پالادیوم، فتوکاتالیست، تصفیه آب
  • محسن پادروند*، الهام جلیلیان صفحات 77-83
    وجود انواع آلاینده های آلی و معدنی در زیست بوم های آبی مورد استفاده برای مصرف های گوناگون مانند آب شرب، کشاورزی، پرورش موجودات آبزی و غیره همواره از مهم ترین چالش های پیش روی پژوهشگران و مسیولان صنعتی و حکومتی بوده است. حذف این آلاینده ها به کمک فرایندهای فوتوکاتالیستی برپایه ترکیب های نیمه رسانای فعال تحت نور مریی و انرژی خورشیدی از نوین ترین روش های روز دنیا می باشد که باعث شده در دهه های اخیر طیف گسترده ای از نانوساختارهای نوین سنتز، معرفی و در این راستا به کار گرفته شوند.  از مهم ترین این آلاینده ها می توان به ورود ترکیب های ناشی از فعالیت کارخانه های نساجی به ویژه رنگ های آزو به آب های آزاد اشاره کرد. این گونه ها به واسطه داشتن گروه های عاملی و پیوندهای سیر نشده، تحت تابش خورشیدی در محیط های آبی آلاینده های ثانویه ای ایجاد می کنند که بیش تر سرطان زا بوده و زندگی زیست بوم را به خطر می اندازند. در پژوهش حاضر نانوساختار نوین  AgBr-Bi24Br10O31 با ریخت شناسی صفحه ای یک شکل به روش رسوب د هی شیمیایی در حضور مایع یونی سنتز، با روش های XRD،BET،DRS،SEM و FT-IR شناسایی، و فعالیت آن ها در راستای حذف نمونه رنگ آزو AB92 تحت نور مریی مورد بررسی قرار گرفت. آنالیز XRD به خوبی حضور فاز بلوری ماده مورد نظر را تایید کرد. همچنین آنالیز DRS به صورت تقریبی میزان نوار انرژی نیمه رسانا را تخمین زده و فعال بودن آن در ناحیه مریی را تایید نمود. نتیجه های آزمون های فوتوکاتالیستی نشان داد نانوفوتوکاتالیست سنتز شده می تواند در کم تر از 20 دقیقه آلاینده را به طور کامل از محیط حذف کند، همچنین تا چهار بار استفاده متوالی فعالیت قابل پذیرشی را در نور مریی از خود نشان دهد.
    کلیدواژگان: فوتوکاتالیست، AgBr-Bi24Br10O31، رنگ آزو، نور مرئی
  • ساناز مرادی، محمد قنبری* صفحات 85-94
    یک روش بسیار کارآمد، ساده، آسان و سازگار با محیط زیست برای سنتز مشتق های 4،1-دی هیدروپیریدین ارایه شده است. کاتالیزگر زیست تخریب پذیر با بستر پلیمری، PEG-SO3H، برای سنتز 4،1-دی هیدروپیریدین ها با واکنش تراکمی هانش در شرایط بدون حلال استفاده شد. PEG-SO3H همزمان به عنوان یک کاتالیست اسیدی و به عنوان حلال برای ساده کردن تراکم هانش در واکنش عمل می کند. برتری های چشمگیر این روش، بازده بالای فراورده ها، زمان کوتاه واکنش، کارایی اقتصادی کاتالیزگر، دسترس پذیری کاتالیزگر، سادگی تهیه کاتالیزگر و جداسازی فراورده است. افزون بر این، تهیه ی 4،1-دی هیدروپیریدین ها در شرایط بدون حلال یک روش سازگار با محیط زیست است. ساختار فراورده ها واکنش با استفاده از روش های اسپکتروسکوپی 1H NMR و FT-IR  مورد شناسایی قرار گرفت.
    کلیدواژگان: PEG-SO3H، واکنش هانش، 1 دی هیدروپیریدین ها، بستر پلیمری، شرایط بدون حلال
  • مهشید رحیمی فرد، قدسی محمدی زیارانی*، علیرضا بدیعی، فاطمه یزدیان صفحات 95-102

    در این پژوهش، فیوم سیلیکا با استفاده از واکنش کلیک (حلقه زایی 3،1-دوقطبی هایزن) به وسیله سولفونامیدها عام ل دار شد. برای این منظور نخست فیوم سیلیکا با استفاده از 3-کلروپروپیل تری متوکسی سیلان، با گروه پروپیل کلر عامل دار شد و سپس طی  واکنشی به آزید مربوطه تبدیل شد تا اولین واحد ساختاری مورد نیاز برای واکنش کلیک فراهم شود. از سوی دیگر با استفاده از واکنش جانشینی هسته دوستی سولفونامیدها با پروپارژیل برماید، بخش آلکین پایانی به عنوان واحد ساختاری دیگر برای انجام واکنش کلیک ایجاد شد. اتصال سولفونامیدهای پروپارژیله به سطح فیوم سیلیکا با استفاده واکنش کلیک در حضور کاتالیزگر مس (I) یدید در حلال دی متیل فرمامید در مدت زمان 72 ساعت صورت گرفت. فعالیت ضد میکروبی فیوم سیلیکاهای عامل دارشده در برابر استافیلوکوکوس اوریوس (باکتری گرم مثبت) و اشرشیا کولای (باکتری گرم منفی) بررسی شد و با پتانسیل زتای آن ها مقایسه شد.

    کلیدواژگان: حلقه زایی 3، 1-دوقطبی هایزن، فیوم سیلیکا، سولفونامید، مس(I) یدید، واکنش کلیک
  • مهدی خلج*، مهدیه صادق پور، نسرین فراهانی صفحات 103-113

    مشتق های استایرن واحدهای ساختاری مهمی در شیمی ترکیب های آلی به شمار می آیند. از آنجا که حمله هسته دوستی به پیوند سه گانه به آسانی انجام نمی شود، استفاده از کاتالیزگرهای پالادیم مسیر مناسبی برای فعال سازی این ترکیب های به شمار می آید. در این پژوهش، مسیر نوینی برای تهیه ی مشتق های استایرن با استفاده از آلکین ها به عنوان منبع وینیل فعال و بورونیک اسیدها به عنوان منبع آریل فعال گزارش شده است. شرایط بهینه ی واکنش شامل سامانه کاتالیستی تریس (دیبنزیلیدناستون) پالادیم/1و4- بیس (فنیل فسفینو) بوتان به عنوان لیگاند و مخلوط دی متیل استامید/آب به عنوان حلال است. بررسی تنوع پذیری واکنش نشان داد که حضور استخلاف های الکترون کشنده و الکترون دهنده در ساختار آریل بورونیک اسیدها به خوبی با شرایط واکنش همخوانی دارد. همچنین، بررسی گزینش پذیری واکنش نشان می دهد که فراورده واکنش  به طور غالب دارای استریوشیمی سیس است.

    کلیدواژگان: بورونیک اسید، آلکین، واکنش جفت شدن متقاطع، هیدروپالادیم دار شدن، پالادیم، لیگاند فسفین
  • موسی سلیمانی* صفحات 115-130
    در این پژوهش، مطالعه نظری واکنش حلقه افزایی بین فولرن20C و برخی آروماتیک های دوحلقه ای جوش خورده شامل نفتالن، 2 متوکسی نفتالن، 2 نیترونفتالن، کینولین و ایزوکینولین با اهدافی همچون امکان عامل دار کردن فولرن، بررسی واکنش پذیری و ناحیه گزینی این مواد انجام شد. برای این منظور واکنش حلقه زایی [2+4] بین سامانه های آروماتیک بالا و فولرن بررسی شد که در آن ها فولرن به عنوان دی ان دوست و سامانه آروماتیک به عنوان دی ان عمل می کند. به جز نفتالن، برای سایر سامانه های آروماتیک دو واکنش در نظر گرفته شد که در یکی حلقه دارای استخلاف (نیترو یا متوکسی) یا هترواتم (کینولین وایزوکینولین) و در دیگری حلقه بدون استخلاف یا هترواتم واکنش می دهد. با بهینه سازی مواد اولیه و فرآورده ها و به دنبال آن تعیین حالت گذار هر واکنش، پارامترهای ترمودینامیکی و سینتیکی تعیین شد. به منظور بررسی واکنش پذیری موقعیت های گوناگون نفتالن، 2 متوکسی نفتالن، 2 نیترونفتالن، کینولین و ایزوکینولین،  سه روش گوناگون شامل محاسبه تابع های پار، تابع های فوکویی و محاسبه میزان مشارکت اتم های گوناگون در بالاتریناوربیتال مولکولی اشغال شده HOMO هر ماده مورد  استفاده قرار گرفت. نتیجه ها نشان داد که تابع های فوکویی به طور کامل و تابع های پار و میزان مشارکت اتم های گوناگون در HOMO تا حدود زیادی می توانند واکنش پذیری موقعیت های گوناگون این سامانه های آروماتیک در واکنش حلقه افزایی را توصیف کنند. همچنین میزان انتقال کلی چگالی الکترون GEDTدر این واکنش ها مورد محاسبه قرار گرفت و نتیجه ها نشان داد که همه واکنش ها ماهیت قطبی دارند و الکترون از ماده آروماتیک به فولرن منتقل می شود. سرانجام محاسبه میزان هم زمانی واکنش ها نشان داد که واکنش نفتالن و همچنین واکنش حلقه دارای هترواتم در کینولین و ایزوکینولین دارای هم زمانی بیش تری نسبت به سایر واکنش ها می باشد.
    کلیدواژگان: توابع فوکوئی، توابع پار، HOMO، فولرن C20، آروماتیک دو حلقه ای جوش خورده، عامل دار کردن
  • فاطمه زامیران، آرش قادری* صفحات 131-149

    امروزه برای انجام هر واکنشی در شیمی آلی با واکنشگرهای گوناگونی مواجه می شویم. هدف شیمیدانان، یافتن واکنشگرهای نوین و استفاده از روش های نوین و سازگار با محیط زیست می باشد. با توجه به این که تاکنون سنتز ترکیب هایآلی با روش های گوناگون انجام شده است، به کارگیری یک روش سودمند با واکنشگرهای ارزان، غیرسمی و گزینش پذیر، با پایداری بالا دارای اهمیت فراوانی می باشد. شیمیدانان به منظور یافتن الکتروفیل های آروماتیک مناسب تر در واکنش های جفت شدن متقاطع در مطالعه ه ای اخیر خود بر ایجاد روشی جدید متمرکز شده اند تا مشتق های نیتروآرن را به عنوان الکتروفیل مورد استفاده قرار دهند.در این مقاله مروری، کاربرد نیتروآرن ها به عنوان الکتروفیل موثر در واکنش های جفت شدن متقاطع به منظور تشکیل پیوندهای کربن کربن، کربن گوگرد، کربن اکسیژن و کربن هیدروژن مطرح شده است.طبق پژوهش های صورت گرفته، این ترکیب ها در فرایند جفت شدن با نوکلیوفیل هایی مانند هترواتم ها و  نوکلیوفیل هایکربنی در حضور حلال ها، بازها و افزودنی های متفاوت در شرایط با فلز یا بدون فلز قرار گرفته اند و به این ترتیب پیوندهای کربن کربن، کربن نیتروژن،کربن اکسیژن، کربن  هیدروژن و کربن گوگرد تشکیل شده است.

    کلیدواژگان: نیتروآرن ها، فلزها واسطه، واکنش های کوپل شدن
  • علی غلامی*، مهشید گلستانه، محمدسعید صانعی طاهری صفحات 151-158

    سدیم لوریل اتر سولفات ماده فعال کننده سطحی است که به عنوان عامل گرانرو کننده در مایع سفید کننده به کار می رود.ولی در برخی محیط های شیمیایی ویژه، غلظت این ماده فعال سطحی نسبت به زمان کاهش می یابد. این کاهش غلظت باعث تغییر ویژگی های شیمیایی و فیزیکی فراورده می شود. در این پژوهش با در نظر گرفتن همه متغیرهای اثرگذار بر روی سرعت تجزیه سدیم لوریل اتر سولفات از جمله دما، زمان، غلظت سدیم لوریل اتر سولفات، سدیم هیدروکسید و سدیم هیپوکلریت، میزان تجزیه سدیم لوریل اتر سولفات با استفاده از کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا و تیتراسیون دو فازی به دست آمد و با کمک رابطه های سینتیکی، ثابت سرعت و مرتبه واکنش تجزیه محاسبه شد. نتیجه ها نشان داد که سرعت تجزیه سدیم لوریل اتر سولفات نسبت به غلظت سدیم هیدروکسید و سدیم هیپوکلریت از درجه اول است. از سویی سرعت تجزیه سدیم لوریل اتر سولفات نسبت به غلظت خودش نیز از درجه اول است. سپس ثابت سرعت تجزیه سدیم لوریل اتر سولفات در سه دمای 4، 20 و 47 درجه سلسیوس به دست آمد. این نتیجه ها می تواند در انتخاب شرایطی که منجر به افزایش  طول عمر فراورده می شود و هم چنین تعیین تاریخ انقضای فراورده سفید کننده به کار رود.

    کلیدواژگان: سدیم لوریل اتر سولفات، تجزیه فعال کننده سطحی، ثابت سرعت، مرتبه ی واکنش، تیتراسیون دوفازی، کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا
  • عبدالله نشاط*، ایلمیرا شیری صفحات 159-169

    لیگاندهای شیف باز در شیمی کیوردیناسیون بستری مناسب برای توسعه سامانه های لیگاندی گوناگون برای کیوردینه شدن به یون های فلزی را فراهم می کنند. در این پژوهش، سنتز، شناسایی و خاصیت نشر نور سه کمپلکس روی که با شیف بازهای مشتق شده از اورتو وانیلین تهیه شده اند مورد بررسی قرار گرفت. 6 متوکسی 2 [(E) آریل ایمینو متیل] فنول (آریل = فنیل؛2،6 دی متیل؛ 2،6 دی ایزوپروپیل فنیل) با عنوان لیگاند هایL1-3  و کمپلکس های فلز روی آن ها [Zn (Ln) 2 ,n=1-3] سنتز شدند. این کمپلکس ها با استفاده از روش های مرسوم اسپکتروسکوپی مانند طیف سنجی فروسرخ، فرا بنفش و رزونانس مغناطیس هسته شناسایی شدند. کمپلکس های گزارش شده در این مقاله دارای ویژگی های جذبی و نشری جالبی می باشند. در طیف جذبی این ترکیب ها پیک های دیده شده با شدت بالا به انتقال های درون لیگاند 1ππ*  که بر روی اورتو-وانیلین و حلقه های استخلافی قرار دارند نسبت داده شدند. هر  سه کمپلکس گزارش شده در حالت محلول در دی کلرو متان دارای نشر بوده و در حالت جامد تنها کمپلکس های 1 و 2 نشر دارند. محل طیف نشری در این کمپلکس ها به طول موج طیف تهییجی بستگی نداشته و تنها شدت آن تغییر می کند.

    کلیدواژگان: کمپلکس روی، شیف باز، نشر نور، اورتو وانیلین، اسپکتروسکوپی
  • مهدی فرج زاده، کوروش ادیب، مهدی رحیمی نصرآبادی* صفحات 171-180
    در این  پژوهش ازروش میکرو استخراج مایع مایع پخشی (DLLME) و به دنبال آن اسپکتروفتومتری UV-Vis برای پیش تغلیظ و اندازه گیری داروی فنتانیل در نمونه های آب، پلاسما و ادرار استفاده شد. mL 10 از محلول نمونه آبی شامل داروی فنتانیل که به وسیله بافر فسفات در10pH= تنظیم شده در یک لوله شیشه ای 15 میلی لیتری ته مخروطی شکل قرار داده شد. سپس با استفاده از میکرو سرنگ، محلول کلروفرم دارای آلیکوات s336 به سرعت به محلول تزریق شد. محلولی ابری تشکیل شده و استخراج فراورده به درون قطره های ریز کلروفرم صورت گرفت. سپس این مخلوط به مدت زمان مشخص سانتریفیوژ شد و فاز آلی در لوله ته نشین شد. پس از حذف فاز آبی بالایی، فاز آلی باقی مانده با یک میکرو سرنگ برداشته شد و جذب آن نسبت به محلول شاهد و در طول موج  nm 265 خوانده شد. در این روش ازحلال های پخش کننده مرسوم برای پراکندگی حلال استخراجی استفاده نشده، زیرا آلیکوات s336 تزریقی به همراه کلروفرم، افزون برایجاد کاتیون همراه زوج یون، به عنوان پخش کننده برای تشکیل محلول ابری نیز نقش بازی می کند که نه تنها نتیجه ه ای میکرو استخراج مایع-مایع پخشی را به دنبال دارد، بلکه یک روش سبز نیز به حساب می آید. حد تشخیص این روش برای اندازه گیری فنتانیل برابر mg/L002/0 و منحنی برسنجی در بازه غلظت  mg/L52-01/0 خطی بود. انحراف استاندارد نسبی (7 = n) برای استخراج فنتانیل 7/2 درصد و فاکتور پیش تغلیظ 5/55 محاسبه شدند. از برتری های این روش می توان به سادگی، سریع بودن، هزینه کم و فاکتور پیش تغلیظ بالا اشاره کرد. به طور تقریب در همه ی اندازه گیری های داروی فنتانیل انجام شده از دستگاه های پیچیده برای اندازه گیری آن ها استفاده شده است. برخی ارقام شایستگی این روش قابل مقایسه با روش های گزارش شده پیشین هستند.
    کلیدواژگان: پیش تغلیظ، میکرو استخراج مایع مایع پخشی، فنتانیل، آلیکوت s336
  • سید حمید خوانساری زاده، حسین فرخ پور*، محمود تبریزچی، علی حسین کیانفر صفحات 181-188

    طیف سنج جرمی زمان پرواز لیزری یک روش بسیار کارآمد در شناسایی و مشخصه یابی مواد شیمیایی است. در این روش یون های ایجاد شده در اثر تابش لیزر با نمونه در یک میدان الکتریکی شتاب گرفته و پس از به دست آوردن انرژی جنبشی کافی در یک فضای عاری از هرگونه میدان الکتریکی، در یک مسیر مستقیم و خطی بر اساس نسبت جرم به بار از هم دیگر جدا می شوند و در زمان های مختلف به آشکارساز می رسند و طیف جرمی آن ها ثبت می شود. در این کار طیف جرمی زمان پرواز تعدادی از کمپلکس های معدنی [Co (H2O) 6] (NO3)2، [Co (H2O) 7] SO4، [Co (NH3) 5Cl] Cl2، [Co (NH3) 4CO3] NO3، [Fe (H2O) 6]SO4 و[Fe (H2O) 7](NO3)3 که فلز مرکزی آن ها عنصرهای Co و Fe بوده، با استفاده از روش واجذب-یونش لیزری (LDI) بر روی بستر صفحه آلومینیوم ثبت شدو گونه های یونی به دست آمده از هر کدام ازکمپلکس ها مشخص شد. تابش نور لیزر استفاده شده در بازه ی IR و با طول موج nm1064 است. مقایسه طیف های جرمی کمپلکس های Coبا لیگاند آب با طیف های جرمی کمپلکس های Co با لیگاند آمونیاک نشان داد که پیوند اکسیژن با فلز در مقایسه با پیوند نیتروژن با فلز قوی تر است به طوری که گون ه های یونی با پیوند اکسیژن- فلز در همه طیف های جرمی به روشنی دیده می شود. در هیچ کدام از طیف های جرمی ثبت شده پیک مربوط به یون مادر کمپلکس ها دیده نشد که این نشان دهنده ناپایداری این کمپلکس ها در برابر تابش لیزر است. همچنین دیده شد که با کاهش شدت تابش لیزر شدت پیک گونه های یونی کاهش می یابد ولی هیچ اثری از پیک یون مادر دیده نمی شود. همچنین تاثیر یون مخالف بر روی طیف جرمی کمپلکس هایی که فلز و لیگاند یکسانی دارند نیز مورد بررسی قرار گرفت و نشان داده شدکه یون مخالف هیچ اثری بر روی طیف جرمی کمپلکس ندارد و لیگاند است که طیف هر کمپلکس را تحت تاثیر قرار می دهد.

    کلیدواژگان: طیف سنج جرمی زمان پرواز، واجذب یونش لیزری، کمپلکس های معدنی، لیزر
  • مرضیه مهدی زاده، احد قائمی* صفحات 189-198

    در این پژوهش جذب شیمیایی کربن دی اکسید در ستون بستر ثابت مدل سازی و شبیه سازی شده است. در بستر ثابت از جاذب های گرانول پلی اسپارتامید استفاده شده است. در مدل سازی جاذب، گرانول ها به صورت کروی فرض شده و با نوشتن موازنه ی جرم حول یک المان شعاعی، معادله ی دیفرانسیل جزیی حاکم به دست آمده که تغیرهای شدت جذب را در راستای شعاع و برحسب زمان نشان می دهد. هم زمان در طول ارتفاع بستر ثابت موازنه جرم بر روی المان های فاز گاز نوشته شده است. معادله های دیفرانسیل پاره ای جاذب و فاز گاز به طور ه م زمان با استفاده از ترکیب روش خط ها و تفاضل مرکزی به طور هم زمان حل شده اند. به منظور ارزیابی نتیجه های مدل سازی، با استفاده از داده های آزمایشگاهی و مدل سازی عددی کلوین اوداف یورو مدل ارایه شده صحت سنجی شده است. با توجه به مقدار کم درصد خطای R2 و RMSE در منحنی شکست کربن دی اکسید روی پلی اسپارتامید و در شدت جذب تعادلی تجربی و مدل سازی شده کربن دی اکسید روی پلی اسپارتامید بر حسب زمان، صحت سنجی به خوبی صورت گرفته و سرانجام مطالعه های پارامتری در جذب شیمیایی کربن دی اکسید در ستون بسترثابت انجام گرفته است.

    کلیدواژگان: جذب شیمیایی، ستون بسترثابت، کربن دی اکسید، پلی اسپارتامید، مدل سازی، شبیه سازی
  • سمانه خدامی، شهرام مهدی پور عطائی*، سامال بابان زاده صفحات 199-216

    فرایندهای غشایی از مرسوم ترین روش ها برای شیرین سازی آب و حذف نمک ها از آب های شور به شمار می آیند و با توجه به برآورد هزینه و مصرف انرژی، فرایندهای مناسبی هستند که کاربرد عملی گسترده ای دارند. طراحی غشاها به شکل ها و اندازه های گوناگون، انجام فرایند جداسازی در دمای محیط، کم ترین مصرف مواد شیمیایی مانند حلال ها و سایر افزودنی ها از برتری های فناوری غشایی نسبت به فرایندهای معمول و کلاسیک جداسازی می باشند. فرایندهای غشایی متفاوتی برای شیرین سازی آب استفاده می شود که شامل فرایندهای غشایی اسمز معکوس، الکترودیالیز، میکروفیلتراسیون، اولترافیلتراسیون و نانوفیلتراسیون می باشند که البته اهمیت دو روش اسمزمعکوس و الکترودیالیز از سایر روش ها بیش تر است.  غشاهای به کار رفته در صنعت شیرین سازی آب به طور عمده از انواع پلیمرها هستند و پلیمرها با توجه به تنوع ساختاری و ویژگی ها از جایگاه ویژه ای دراین بین برخوردارند به طوری که دامنه کاربرد آن ها در فرایندهای غشایی در حال افزایش است. از مناسب ترین و کارآمدترین غشاهای پلیمری قابل کاربرد در کشور می توان به سلولزاستات، غشاهای کامپوزیتی پلی آمید، پلی سولفون ، پلی اتیلن، پلی پروپیلن ، پلی کربنات، پلی تترا فلورو اتیلن، پلی وینیلیدین فلوراید و پلی دی متیل سیلوکسان اشاره کرد. روش های مهم بهبود کارایی غشاهای پلیمری برای نمک زدایی از آب شامل موردهای بسیاری است که تهیه کوپلیمرها و همچنین آمیزه های پلیمری، انجام اصلاح های شیمیایی بر روی ساختار پلیمرها و یا عامل دار کردن شیمیایی آن ها، تهیه کامپوزیت ها، و انجام اصلاحات فیزیکی و یا شیمیایی در سطح برخی پلیمرها از اولویت بالاتری برخوردارند که باید به بروز تلفیقی از ویژگی های دلخواه مکانیکی، آب دوستی، شیمیایی، گرمایی و مقاومت هیدرولیزی در پلیمر منجر شود و در همان حال پلیمر مربوطه از شار و طرد نمک چشمگیری نیز برخوردار باشد. در این مقاله، فرایندهای غشایی و پلیمرهای گوناگون مورداستفاده در این صنعت معرفی خواهند شد.

    کلیدواژگان: حذف نمک، اسمزمعکوس، الکترولیز، پلی اترسولفون، سلولزاستات
  • لاله رجبی، امید بختیاری*، زهره جعفری صفحات 217-224
    آآب زدایی الکل ها با روش های گونگونی به ویژه تراوش تبخیری انجام شده است.غشاهای پلیمری آب دوست زیادی ساخته و برای آب زدایی الکل ها به کار برده شده اند. پلی وینیل الکل یکی از مهم ترین غشاهای پلیمری در این زمینه است. در این پژوهش اصلاح این غشا با استفاده از روش آمیختن به منظور دست یافتن به پارامترهای جداسازی بالاتر بررسی شد. غشای آمیزه ی پلی وینیل الکل (PVA) / آگارز (Aga) ساخته و برای جداسازی محلول آب/  اتانول با استفاده از تراوش تبخیری استفاده شد. ساختار غشاها با استفاده از آنالیز های SEM و زاویه تماس بررسی شد. دما و فشار به ترتیب در °C 30 وmbar830 - ثابت نگه داشته شد و تاثیر ترکیب درصد خوراک و نسبت آمیختن بر پارامترهای جداسازی مورد مطالعه قرار گرفت. نتیجه ها نشان داد که غشاها کارکرد جداسازی خوبی برای مخلوط آب/  اتانول دارند. بالاترین گزینش گری با مقدار بی نهایت و شار kg/m2h 243/0 برای غشای 50 % وزنی Aga در جداسازی مخلوط 30 % وزنی اتانول به دست آمد. ولی در آب زدایی خوراک الکل با 70 % وزنی اتانول و با استفاده از غشای 60 % وزنی Aga، مقدارهای گزینش گری و شار به ترتیب بی نهایت و kg/m2h 838/0 به دست آمد.
    کلیدواژگان: تراوش تبخیری، غشاهای آمیزه، جداسازی آب، اتانول، آگارز، پلی وینیل الکل
  • مریم کارگر راضی*، هادی محمد قربانی، بزرگمهر مداح، ون تری لانگ صفحات 225-232
    شورابه پتاس خور بیابانک، منبع غنی از منیزیم، کلسیم، پتاسیم و سدیم بوده؛ که در این پژوهش، تلاش شد با استفاده از اکسالیک اسید به عنوان رسوب دهنده به جداسازی و سپس ترسیب کلسیم و منیزیم آن در حضور سایر کاتیون ها و آنیون ها پرداخته شود. پیش از فاز آزمایشگاهی، شبیه سازی واکنش ها انجام و پیش بینی نتیجه ها به وسیله نرم افزار استبکال (Stabcal modeling) صورت پذیرفت. براساس داده پردازی های این نرم افزار و همچنین نتیجه های تجربی به دست آمده، برای استخراج کلسیم از شورابه بهترین نرخ مولی اکسالیک اسید نسبت به کلسیم و منیزیم به ترتیب 05:1/1و 25:1/1 به دست آمد. آنالیز نشان داد با استفاده از این روش جداسازی کلسیم و منیزیم به ترتیب 87% و 88% از شورابه امکان پذیر بوده و رسیدن به خلوص 95% و  94% به ترتیب برای نمک های اکسالات کلسیم و منیزیم به دست آمده قابل دستیابی می باشد.
    کلیدواژگان: استخراج، شورابه، منیزیم، کلسیم، اکسالیک اسید و استبکال
  • حسن خدادی، محمدرضا سرمستی امامی* صفحات 233-242

    هزینه های تامین انرژی با افزایش پیوسته قیمت سوخت افزایش می بابد. ترموسیفون های دو فازی بسته از دستگاه های کارآمد برای انتقال گرما می باشند. در این پژوهش اثر متغیرهای مهم بر عملکرد یک ترموسیفون دو فازی بسته در شرایط جوشش توسعه یافته و نوسانی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش های در یک ترموسیفون مسی به طول یک متر و قطر داخلی 20 میلی متر با سیال عامل آب مقطر انجام شد. آزمایش ها در نسبت پر شدن 25% تا 70%، نسبت اندازه ها 13، 5/16 و 20، توان ورودی 100 تا 300 وات و زاویه شیب 5 تا 90 درجه انجام شد. برای به دست آوردن دید جامع نسبت به عامل های موثر بر عملکرد ترموسیفون یک رابطه بر اساس همه نتیجه های به دست آمده ارایه شد که هم خوانی خوبی با داده های سایر پژوهشگران در بازه ی این پژوهش داشت. بر اساس نتیجه های به دست آمده بهترین عملکرد گرمایی ترموسیفون در شیب 60 درجه، توان ورودی 200 وات، نسبت پر شدن 50% و نسبت اندازه 5/16به دست آمد. از آنجا که در طی بررسی اثر این عامل ها بر عملکرد ترموسیفون در برخی شرایط پدیده جوشش نوسانی رخ داد، الگوهای گوناگون جوشش نیز مورد بررسی قرار گرفت. برای بررسی جوشش نوسانی از روش میزان نوسان دمای سیال خروجی از غلاف چگالنده استفاده شد. نتیجه ها نشان داد که در توان ورودی 100 وات جوشش ترکیبی و در توان بالاتر از 150 وات جوشش توسعه یافته در بخش تبخیرکننده رخ می دهد. همچنن رابطه تجربی دیگری برای بازه زمانی نوسان دمای خروجی بخش چگالنده ارایه شد که نشان می دهد دوره نوسان های دما ناشی از پدیده جوشش نوسانی با نسبت پرشدن و نسبت اندازه ها رابطه مستقیم و با شدت جریان سیال خنک کننده، زاویه شیب ترموسیفون و گرمای ورودی به بخش چگالنده رابطه عکس دارد.

    کلیدواژگان: ترموسیفون دو فازی بسته، بازده گرمایی، نسبت اندازه ها، نسبت پرشدن، جوشش توسعه یافته، جوشش نوسانی
  • سمیرا شیروانی، محمد قشقائی*، مهدی قمبریان صفحات 243-252
    در این پژوهش ، فرایند دو مرحله ای پربازدهی برای تبدیل نفت کوره پالایشگاهی به مواد باارزشی همچون اولفین ها و سوخت مورد بررسی قرار گرفت. در مرحله ی نخست فرایند، خوراک سنگین و نامرغوب پالایشگاهی با فراوری گرمایی در فاز مایع و در شرایط به طور کامل ملایم عملیاتی قرار گرفت تا ترکیب های گرانرو و سنگین آن حذف شوند و فراورده به دست آمده قابلیت استفاده به عنوان خوراک واحدهای تولید اولفین را داشته باشد. عملیات فراوری گرمایی در سه دمای 360، 400 و 440 درجه سلسیوس انجام شد و انرژی فعال سازی مربوط به واکنش با استفاده از رابطه ی آرنیوس برابر با 5/68 کیلوژول بر مول تخمین زده شد. آنالیز گرمایی انجام شده روی خوراک سنگین موجود مطابق با مدل ایزوکانورژنال کیسینجر طی چهار برنامه ی دمایی گوناگون، انرژی فعال سازی برابر با 9/59 کیلوژول بر مول را برای تجزیه گرمایی نفت کوره پالایشگاهی به دست داد که تطابق قابل پذیرشی با انرژی فعال سازی به دست آمده از رابطه آرنیوس داشت. بیش از 90 درصد از خوراک سنگین در دمای 440 درجه سلسیوس به فراورده (به طور عمده مایع با بازده بیش از 76 درصد وزنی) تبدیل شد. فراورده مایع به دست آمده به عنوان خوراک در فرایند شکست گرمایی در فاز گاز و در بازه ی دمایی 550 تا 750 درجه سلسیوس به کار گرفته شد. میزان اولفین تولید شده در این مرحله و در دمای 750 درجه سلسیوس، بیش از 88 درصد وزنی از ترکیب درصد گاز به دست آمده و بیش از 45 درصد وزنی از فراورده های پایانی فرایند را به خود اختصاص داد. با کاهش دما از میزان تولید اولفین ها کاسته شد و فرایند به سمت تولید فراورده های مایع شامل بنزین و دیزل پیش رفت به گونه ای که در دمای 550 درجه سلسیوس تنها حدود 1 درصد وزنی گاز تولید شد و باقی مانده فراورده های مایع و به طور عمده سوخت دیزل بود.
    کلیدواژگان: نفت کوره، شکست گرمایی، سینتیک، اولفین، پیرولیز، آنالیز گرمایی، بنزین، گازوئیل
  • یونس خوشناموند، مهدی عصاره*، بهروز ملاداوودی صفحات 253-261
    فهم ترکیب درصد برش های هیدروکربوری (مقدار پارافین ها، نفتن ها و آروماتیک ها) همچنان مسئله ای چالش برانگیز در زمینه پیش بینی رفتار فازی سیال های نفتی به شمار می رود. روش های تعیین این ترکیب درصد ها، شامل روش های آزمایشگاهی و روش های مدل سازی مبتنی بر داده می باشند. روش های آزمایشگاهی، دقیق هستند، ولی مشکل هایی مانند هزینه بر بودن و وقت گیر بودن را دارند. روش های مدل سازی به صورت کلی شامل دو یا چند پارامتر مشخصه سازی مانند اندیس شکست، دمای جوش نرمال، چگالی در شرایط استاندارد، نسبت کربن به هیدروژن، ضریب واتسون، و ثابت گرانروی می باشند. مشکل مدل های ارایه شده این است که برای یافتن ترکیب درصد خانواده ها، باید پارامتر های مشخصه سازی ذکر شده، موجود باشد، ولی بیش تر این پارامترها برای برش های نفتی، مشخص نمی باشند، در نتیجه در عمل، تعیین ترکیب درصد شیمیایی برش ها، با مشکل مواجه می شود. در این پژوهش سعی شده است که پارامترهایی برای ساخت مدل انتخاب شود که این محدودیت را نداشته باشد. پارامترهای انتخاب شده، وزن مولکولی، چگالی ویژه و دمای جوش نرمال می باشند. این پارامترها بیش تر برای برش های نفتی وجود دارند، در نتیجه در تعیین ترکیب درصد برش های نفتی به عامل مشخصه سازی ویژه ی دیگری نیاز نیست. در این پژوهش از شبکه عصبی و معادله حالت خانواده  سفتبرای تعیین مدل تخمین درصد خانواده ها استفاده شد. برای توسعه این مدل برای برش های مصنوعی متشکل از اجزای پارافینی، نفتنی، و آروماتیکی، مقدارهای چگالی ویژه و دمای جوش نرمال با استفاده از معادله حالت پی سی سفت تعیین شد. سرانجام یک مدل شبکه عصبی، روی این داد ه های به دست آمده، پیاده سازی شد. در پایان با استفاده از یک سری داده های ارزیابی، برای برش های نفتی، قابلیت تخمین مدل مورد آزمایش قرار گرفت. نتیجه ها نشان می دهد که روند معرفی شده به طور موثری، خانواده های حاضر در برش ها را پیش بینی می کند.
    کلیدواژگان: دمای جوش نرمال، چگالی ویژه، وزن مولکولی، پی سی سفت، شبکه عصبی
  • محمد مهدی محمودی، مهرداد منطقیان* صفحات 263-270

    از آنجا که بازدارندگی هیدرات گازی در انتقال گاز بسیار اهمیت دارد، در این پژوهش اثر دما و ماده ستیل تری متیل آمونیوم بروماید به عنوان ماده ی بازدارنده برروی تشکیل هیدرات تتراهیدروفوران مورد بررسی قرار گرفت. نخست هیدرات تتراهیدروفوران در دماهای 5/2، 3، 5/3 و 4 درجه سلسیوس و غلظت های 30،25،20،15 درصد وزنی تتراهیدروفوران در فشار اتمسفری مورد بررسی قرار گرفته و زمان القا و نمودار تعادلی هیدرات خالص تعیین شد. سپس آزمایش ها در حضور ستیل تری متیل آمونیوم بروماید با غلظت 5/0، 1، 5/1 و 2 درصد وزنی به عنوان بازدارنده هیدرات انجام شده و به بررسی اثر ستیل تری متیل آمونیوم برومید بر روی زمان القا و همچنین سینتیک تشکیل هیدرات پرداخته  شد. نتیجه ها نشان می دهد که در دمای ثابت با گذشت زمان با افزوده شدن ستیل تری متیل آمونیوم برومید به هیدرات زمان القا افزایش یافته است. همچنین در برخی از غلظت های ماده ی بازدارنده، نقش بازدارندگی از بین رفته و زمان القا کاهش یافته است.با تعیین نمودار سینتکی تشکیل هیدرات نیز مشخص شد که گرمای آزاد شده به هنگام تشکیل هیدرات با افزوده شدن بازدارنده کاهش یافته و زمان هسته زایی نیز افزایش پیدا کرده است.

    کلیدواژگان: هیدرات تتراهیدروفوران، دمای تعادل، زمان القا، هسته زایی
  • مصطفی رحیم نژاد*، رسول علی پناهی صفحات 271-278
    پیل های سوختی میکروبی (MFC) به عنوان یکی از منابع تجدید پذیر تامین انرژی محسوب می شوند. دراین بین پیل های سوختی میکروبی رسوبی (SMFC) جایگاه ویژه ای دارند، به ویژه در منطقه هایی که رسوب های غنی از مواد مغذی برای رشد میکروارگانیسم های الکترون زا دارند. یکی از راه های تولید انرژی تجدید پذیر و غیر مخرب با استفاده از انرژی نهفته در رسوب، پیل سوختی میکروبی رسوبی می باشد. در این پژوهش برس های فلزی رسانا که دارای سطح موثر بالایی می باشند به عنوان کاتد در پیل های سوختی میکروبی رسوبی مورد ارزیابی قرار داده شد. عملکرد SMFC ها در تولید توان الکتریکی برای چهار برس با جنس های آهن، فولاد ضدزنگ، برنج و مس در نقش کاتد این سامانه ها ارزیابی شد. همچنین مقاومت و طول عمر این الکترودها موردمطالعه قرار گرفت. نتیجه های به دست آمده از آزمون خوردگی نشان می دهد که کم ترین و بیش ترین میزان خوردگی به ترتیب مربوط به فولادضدزنگ و آهن بوده است. نتیجه های آزمون های پلاریزاسیون و توان گیری از سامانه ها نیز نشان داده که بالاترین میزان دانسیته توان تولیدی از SMFCها با استفاده از کاتد برس مسی بوده که برابر (µW/cm2382)  و کم ترین مقدار نیز برای کاتد برس برنجی برابر (µW/cm224/19) به دست آمده است.
    کلیدواژگان: پیل سوختی میکروبی رسوبی، دانسیته توان، الکترود فلزی، خوردگی
  • صادق مجدی، حسین امانی*، قاسم نجف پور، مجید شهبازی صفحات 279-285

    حفظ سطح غلظت کلسیم خون یک فرایند پویا است که با بر هم کنش چند عضو مانند روده، کلیه و غده های پاراتیرویید صورت می گیرد. هورمون انسانی پاراتیرویید (hPTH) با افزایش جذب روده ای کلسیم و کاهش دفع کلیوی موجب افزایش سطح کلسیم خون می شود. از آنجایی که در صورت ناکافی بودن مقدار کلسیم در خون، به طور معمول این عنصر از استخوان ها برداشته می شود بنابراین کمبود این هورمون باعث پوکی استخوان و بیماری های ناشی از اختلال های غده های پاراتیرویید می شود. در این پژوهش از پلاسمید Puc 57  و سویه Escherichia coli DH5α برای کلون کردن و از پلاسمید Pet 32a (+) و سویه Escherichia coli BL21  برای بیان پروتئین استفاده شدند. در این پژوهش تولیدپروتئین به صورت ناپیوسته در ارلن های یک لیتری و همچنین به صورت ناپیوسته به همراه خوراک دهی در یک فرمانتور 10 لیتری همزن دار بررسی شد. طبق نتیجه های این پژوهش، کشت ناپیوسته در ارلن ها نشان داد که پس از 16 ساعتمقدار زیست توده و پروتئین نو ترکیب به ترتیب به  g/L 5/6 و  g/L 7/1  می رسد. همچنین در حالت ناپیوسته به همراه خوراک دهی، بیش ترین مقدار زیست توده و پروتئین نو ترکیب درون فرمانتور پس از 12 ساعت به ترتیب به g/L 81 و g/L22 به دست آمد. سرانجام تولید پروتئین نوترکیب با دو آزمایش SDS-PAGE   و Western blot  مورد تایید قرار گرفت.در این پژوهش وجود باند پروتئینی در  ناحیه 37 کیلو دالتون نشان دهنده درستی بیان هورمون پاراتیرویید می باشد. با توجه به تولید موفقیت آمیز هورمون انسانی پاراتیرویید در این پژوهش و همچنین مزیت های باکتری اشریشاکولی به عنوان میزبان، به نظر می رسد این روش می تواند جایگزین مناسبی برای تولید این ماده ارزشمند دارویی باشد.

    کلیدواژگان: هورمون پاراتیروئید انسانی نوترکیب، کلون، بیان، راکتور زیستی، کشت باکتری، Pet 32a(+)، اشرشیا کلی
  • شبنم قنبرزاده، مهسا اسماغیل زاده، زینب صالحی*، پژمان قلیچ صفحات 287-298

    در این بررسی به منظور بهینه سازی تولید آنزیم لیپاز به وسیله قارچ رایزوپوس اوریزا در محیط کشت مایع، طراحی آزمایش به روش سطح پاسخ با استفاده از نقطه مرکزی توسط نرم افزارDesign Expert 7.0.0، به کار گرفته شد. در این فرایند، برای بهینه سازی با انتخاب متغیرهای نسبت جرمی منبع کربنی به نیتروژنی (C/N)، دور چرخش (دور بر دقیقه، rpm) و پی اچ اولیه (pH) در بازه تغییرها به ترتیب (1-0.2)، (250-100) و (8-5) شد. آزمایش ها با استفاده از محرک روغن زیتون (به عنوان منبع کربنی) و در دمای ثابت 32 درجه سلسیوس انجام گرفت. میزان فعالیت آنزیم لیپاز تولید شده با استفاده از روش تیتراسیون اسیدهای چرب آزاد به وسیله سود 1/0 مولار سنجش، و جرم توده زیستی نیز محاسبه شد)هدف اندازه گیری فعالیت آنزیم و جرم توده زیستی تولیدی بعد از 48 و 96 ساعت). تحلیل آماری داده های تجربی به دست آمده از اندازه گیری فعالیت آنزیم لیپازمنجر به ارایه مدل برازش با اطمینان 95%، برای فعالیت آنزیم پس از مدت کشت 48 ساعت شد، که بیانگر تاثیر دلخواه افزایش دور همزن و بازی بودن محیط و همچنین نشانگر تاثیر دلخواه افزایش دور همزن و کاهش نسبت جرمی منبع کربنی به نیتروژنی برای فعالیت آنزیم لیپاز پس از مدت کشت 96 ساعت می باشد. شرایط بهینه برای تولیدآنزیم لیپاز، به ترتیب برای مدت کشت بعد از 48 و 96 ساعت، در نسبت جرمی منبع کربنی به نیتروژنی (2/0)، دور چرخش (100) و پی اچ اولیه (8)، با تولید بیش ترین فعالیت برون سلولی آنزیم لیپاز(48/2 و809/4) U/mL  به دست آمد که نسبت به پژوهش های همانند پیشین فرایند کارآمدتری نشان می دهد.

    کلیدواژگان: بهینه سازی، رایزوپوس اوریزا، تحلیل آماری، شرایط عملیاتی، روش سطح پاسخ
  • محمدامین قرنجیک، حسین امانی* صفحات 299-308

    یکی از مشکل های موجود در صنایع زیست فناوری نبود تطابق بین نتیجه های آزمایشگاهی و نتیجه های نیمه صنعتی می باشد. در این پژوهش به موضوع  افزایش مقیاس راکتورهای زیستی به عنوان یکی از مسئله های مهم و اصلی در صنعتی نمودن پژوهش های آزمایشگاهی پرداخته می شود. در این پژوهش محاسبه های افزایش مقیاس بر اساس عدد رینولدز (Re) و فاکتورهای مومنتوم، سرعت چرخش پره (و N)  و ضریب ثابت انتقال جرم حجمی (KLa) یکسان مورد بررسی قرار گذفت. از آنجایی که محاسبه هم زمان این معیارها به صورت دستی فرایندی زمان بر و پیجیده می باشد، بنابراین شبیه سازی کامپیوتری امری ضروری به نظر می رسد. بنابراین در این پژوهش، افزایش مقیاس راکتورهای زیستی در محیط نرم افزار اکسل  شبیه سازی شد. نتیجه های  این شبیه سازی برای بزرگ سازی راکتورهای زیستی 100 لیتری به بزرگ 12500 لیتری و همچنین 80 لیتری به 10000 لیتری با پژوهش های سایر پژوهشگران مقایسه و مورد تایید قرار گرفت. با استفاده از این نرم افزار می توان فرایند بهینه سازی در مقیاس بالاتر را به طور دلخواه و در کم ترین زمان انجام داد که این موضوع باعث کاهش هزینه ها مانند هزینه های بهینه سازی، کارگری  می شود. همچنین استفاده از این نرم افزار می تواند کمک شایانی به مهندسان برای پیش بینی های لازم در تولید در مقیاس بالاتر نماید.

    کلیدواژگان: افزایش مقیاس، راکتور زیستی، شبیه سازی، مقیاس آزمایشگاهی، مقیاس صنعتی، نرم افزار
|
  • MohammadEbrahim Izadi, Hassan Sabzyan * Pages 1-21

    In this review article, the potential functions of the reactive force field ReaxFF used in reactive molecular dynamics (RMD) simulations are introduced and described. This force field with its special potential functions is used to simulate chemical reaction systems with accuracies close to those of quantum chemical calculations within reasonable computation times, even with about one million atoms on high-performance computing facilities. Variations of the partial charges of atoms during chemical reactions can also be calculated and probed within RMD simulations with accuracies very close to those calculated by density functional methods. In addition to the general potential functions incorporated in non-reactive force fields, in ReaxFF force field, there are a number of special (usually complex) potential functions describing details of the bonding structures and charge states of atoms in different coordination states and chemical and solvent environments. All of these potential functions are described in this paper, and examples are calculated and plotted to demonstrate clearly their behavior and their corresponding chemical and physical backgrounds. Finally, important evolutions of the ReaxFF force field and a few of its applications have been presented.

    Keywords: Reactive Molecular Dynamic (RMD) Simulation, ReaxFF Force Field, Bonding Potential Function, Non-Bonding Interactions, Chemical Reaction System
  • Pouya Karimi *, Mahmoud Sanchooli Pages 23-30
    In this study, graphene-based nanostructures were simulated using computational quantum chemistry methods and individual interactions of isoelectronic ions sodium and fluoride with inner and outer faces of them have been studied. Also, simultaneous interactions of these ions with inner and outer faces of nanostructures have been investigated with two models.  In the first model, fluoride ion with outer face and sodium ion with the inner face of nanostructures interact simultaneously and in the second model, positions of ions were exchanged to study the effect of this on binding energies of the ternary complexes. Results indicate that binding energies in the first model are larger than the second one by an average 1.90 kcal mol-1. Indeed, a decrease of electron delocalization/increase of electron delocalization in the central ring of nanostructures is good for the interaction of ions with the outer face of them in the first model/second model. Results propose that graphene-based nanostructures due to unique structural and electronic properties are good beds for interactions of ions and can be considered as sodium-ion batteries. Also, the growth of curvature of nanostructures leads to better functionalization of their outer faces through ions with a negative charge and can optimize their performance as ion batteries using changing electronic cloud densities of their walls.
    Keywords: nanostructure, Graphene, charge transfer, Binding energy, aromaticity
  • Mohsen Zeeb *, Hadi Farahani Pages 31-42

    For the first time, a novel and efficient Magnetic Multi-Wall Carbon NanoTube (MMWCNT) was introduced as a novel sorbent for Solid-Phase Extraction (SPE) coupled with ElectroThermal Atomic Absorption Spectrometry (ET-AAS) for sensitive determination of vanadium (V) in environmental water samples. Transmission Electron Microscopy (TEM), Scanning Electron Microscopy (SEM), X-Ray Diffraction (XRD), Energy-Dispersive X-ray analysis (EDX), Vibrating Sample Magnetometry (VSM), and Fourier Transform-InfraRed (FT-IR) spectroscopy were applied to characterize the prepared nanoparticles. A unique and attractive property of this method is that magnetic adsorbents can be simply isolated from sample solutions by an external magnetic field without using a centrifuge. N-Benzoyl-N-phenylhydroxylamine (BPHA) was used as a complexing agent for extraction of the analyte into the solid phase. The extracted complex was injected into the instrument for analysis. Initially, effective parameters controlling the performance of the extraction process were evaluated and optimized. Under the optimized condition, the calibration curve showed linearity in the range of 25-2000 ng mL-1 with a regression coefficient corresponding to 0.997. Limits of detection (LOD, S/N = 3) and relative standard deviations were 8 ng mL-1 and 3.9 % (n = 6) respectively. The proposed method was successfully applied for the preconcentration and trace determination of V in environmental water samples while the accuracy was approved by analyzing relative recovery experiments as well as a standards reference material.

    Keywords: Magnetic multi-wall carbon nanotube, Electrothermal atomic absorption spectrometry, Vanadium, Environmental water samples
  • Ahmad Poursattar Marjni *, Mehdi Mahmoudian, Ehsan Nozad, Haniyeh Mohammadi Pages 43-52
    In the present work, Graphene Oxide (GO) was modified by in-situ polymerization in the presence of methylmethacryalte and was used to improve the dispersion of GO nanoparticles as well as mechanical properties in polymethylmethacryalte (PMMA) matrix. Fourier Transform InfraRed (FT-IR) technique was used to confirm the successful modification of GO. PMMA nanocomposites were prepared by melting method and Thermal Gravimetric Analysis (TGA) and Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM) techniques were applied in order to characterize the prepared nanocomposites. Also, the effect of GO percentage and processing parameters were studied by Taguchi Design of Experiment.  (GO content: 0, 2, and 4 wt%, injection pressure: 40, 60, and 80 MPa, holding pressure: 60, 80, and 100 MPa, and holding pressure time: 1, 2.5, and 4 s were mentioned as the variable parameters). To investigate the mechanical properties of nanocomposites tensile strength, hardness, and impact tests were carried out.
    Keywords: Nanocomposite, Modified graphene oxide, Polymethylmethacrylate, Mechanical properties
  • Saadi Samadi *, Mojgan Samadi Pages 53-64

    Copper Oxide(CuO) nanoparticles and nanoporous silica such as MCM-41 and SBA-15 were synthesized and characterized by Fourier Transform InfraRed (FT-IR) spectroscopy, X-Ray Diffraction (XRD), and Sscanning Electron Microscopy (SEM). The synthesized copper oxide nanocatalyst was applied in allylic oxidation of cycloolefinsvia C–H bonds activation by tert-butyl-p-nitrobenzoperoxoate as oxidant and in the presence of nanoporous silica as additive. Allylic esters were obtained in good yields (up to 90%) and reasonable reaction times. Also, the recovered catalyst was applicable in the allylic oxidation reaction for four times without loss in catalytic reactivity and yield. The structure of tert-butyl-p-nitrobenzoperoxoate and allylic esters were characterized by 1HNMR, and 13CNMR spectroscopy

    Keywords: CuO nanoparticles, Allylic oxidation, C–H bond activation, Cycloolefins, Nanoporous Silica, Allylic ester
  • Bahareh Mirmashhori, Abbas Dadkhah Tehrani *, HamidReza Shamlouei Pages 65-76

    Cellulose nanowhisker produced from acid hydrolysis of cotton linter and used as starting material for fabrication of a new polymer-supported palladium complex. It is firstly, grafted by citric acid and then loaded by Palladium complex. Successful fabrication of Palladium complex supported polymer confirmed using FT-IR and NMR spectroscopy. Thermal behavior and crystalline structure of the resulting composite evaluated by TGA and XRD techniques. The results showed that composite has higher thermal stability and lower crystallinity in comparison with unmodified cellulose nanowhisker. Finally, the potential application of the synthesized cellulose nanowhisker-graft-citric acid/palladium complex as a photocatalyst for degradation of 2,4-dichlorophenol was examined. The results showed that the polymer-supported Palladium complex could be an effective photocatalyst with a narrow bandgap. It could eliminate 2,4-dichlorophenol after 300 min illumination.

    Keywords: Green Chemistry, nano-cellulose, Palladium, photocatalyst, Wastewater treatment
  • Mohsen Padervand *, Elham Jalilian Pages 77-83
    AgBr-Bi24Br10O31 nanosheets were prepared by a facile single-step co-precipitation method at the presence of 1-Butyl-3-methylimidazolium bromide ([BMIM]Br) ionic liquid (IL) as the bromide source and template agent.  The products were well characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-ray (EDX), Diffuse Reflectance Spectroscopy (DRS), nitrogen adsorption-desorption isotherms (BET), Fourier Transform InfraRed (FT-IR) spectroscopy, and Scanning Electron Microscopy (TEM). The XRD pattern well confirmed the presence of both Bi24O31Br10 and AgBr crystalline phases in the structure. In addition, the SEM micrographs indicated that the sample has sheet-like morphology, and the thickness of the sheets is below 100 nm. According to the photocatalytic experiments, the product was incredibly efficient for the degradation of Acid Blue 92 (AB92) solutions under visible light. Also, the results of recycling experiments implied the high capacity of the prepared nanosheets for the repeated treatment of the wastewater solution which is great of importance for being introduced a catalyst in practical applications.
    Keywords: photocatalyst, AgBr-Bi24Br10O31, azo dye, Visible light
  • Sanaz Moradi, Mohammad Ghanbari * Pages 85-94
    A highly efficient, simple, convenient, and eco-friendly methodology for the synthesis of 1,4-dihydropyridines has been demonstrated. A biodegradable, polymer-supported catalyst, PEG–SO3H, was applied for the synthesis of 1,4-dihydropyridines via the Hantzsch-type condensation reaction under solvent-free conditions. The PEG-SO3H acts as an acidic mediator to facilitate the Hantzsch-type condensation and at the same time as the reaction solvent. The significant advantages of this methodology are high yields of products, short reaction time, the economic viability of the catalyst, handling of the catalyst, ease of preparation of the catalyst, and ease of product isolation. Furthermore, the solvent-free preparation of 1,4-DHPs is an environmentally benign method. The products were characterized by FT-IR and 1H NMR spectroscopy, and by comparison with authentic samples.
    Keywords: PEG-SO3H, Hantzsch reaction, 4-Dihydropyridine, polymer supported, solvent-free condition
  • Mahshid Rahimifard, Ghodsi Mohammadi Ziarani *, AliReza Badiei, Fatemeh Yazadian Pages 95-102

    Efficient functionalization of Fumed silica by sulfonamides via copper-catalyzed Huisgen 1,3-dipolar cycloaddition (Click) reaction has been reported. Functionalization of Fumed silica by 3-azidopropyl groups leads to the formation of azide moiety as building blocks for Click reaction. Propargylation of three commercial sulfonamides (sulfadiazine, sulfadimidine, and sulfaquinoxaline), with propargyl bromide, leads to the formation of another building block for Click reaction. The Click reaction was catalyzed by freshly prepared Copper(I) iodide in DMF at room temperature after 72 hours. Antimicrobial activities of sulfonamides functionalized Fumed silica were measured against Staphylococcus aureus as gram-positive bacteria and Escherichia coli as gram-negative bacteria and checked by their Zeta potentials.

    Keywords: Huisgen 1, 3-dipolar cycloaddition, Fumed silica, Sulfonamide, Copper(I) iodide, Click reaction
  • Mehdi Khalaj *, Mahdieh Sadeghpour, Nasrin Farahani Pages 103-113

    Styrene derivatives are important structural units in the chemistry of organic compounds. Since the nuclear attack on a triple bond is not carried out, the use of palladium catalyst is considered a suitable route for the activation of these compounds. In this study, a new pathway for the preparation of styrene derivatives using alcohols As a source of active vinyl and boronic acids, it has been reported as a source of activated Ariel. Optimum reaction conditions include the catalytic system of tris (diphenzilindenson) palladium / 1 and 4- bis (phenylphosphine) butane as a ligand and a mixture of dimethyl acetamide/water as a solvent. The study of variation reacted that the presence of fatal electron and electron components in the structure of boronic acids ariel is very well suited to the reaction conditions. In addition, the selectivity test reacts that the reaction product is predominantly cysteine.

    Keywords: Boronic acid, alkyne, Cross-coupling reaction, Hydrophilicity, Palladium, Phosphine ligand
  • Mousa Soleymani * Pages 115-130
    In this research, a theoretical study on the cycloaddition reaction of the C20 fullerene and certain fused bicyclic aromatic compounds including naphthalene, 2-methoxynaphthalene, 2-nitronaphthalene, quinoline, and isoquinoline was carried out with the aims of functionalization possibility of the fullerene and investigation of the reactivity and regioselectivity. For this purpose, the [4+2] cycloaddition reaction between the above mentioned aromatic systems and fullerene was studied in which, the fullerene and aromatic systems act as dienophile and diene, respectively. Except for the naphthalene, two possible reaction paths were considered for the aromatic systems in which, the substituent- or heteroatom-containing ring reacts in one path and the ring without substituent or heteroatom reacts in another one. The thermodynamic and kinetic parameters of each reaction path were calculated using optimization of the reactants, products, and transition states geometries. In order to study the reactivity of different positions of the naphthalene, 2-nitronaphthalene, 2-methoxynaphthalene, quinoline, and isoquinoline, three different methods were used including calculation of the Parr as well as Fukui functions and the value of the contribution of different atoms in the HOMO of the aromatic system. The results indicated that the Fukui functions can completely describe the reactivity of different positions of the above aromatic compounds. Also, the Parr functions and the contribution value of different atoms in HOMO can satisfactorily describe the reactivities in the corresponding cycloaddition reactions. The Global Electron Density Transfer (GEDT) value was also calculated for the reactions and the results revealed that the reactions are polar in character and the electron density is transferred from the aromatic compound toward the fullerene. Finally, the calculation of the synchronicity showed that the reactions of fullerene with the naphthalene and the heteroatom-containing ring in the quinoline and isoquinoline are more synchronous in comparison to the other ones.
    Keywords: Fukui functions, Parr functions, HOMO, Fullerene C20, Fused bicyclic aromatic, Functionalization
  • Fatemeh Zamiran, Arash Ghaderi * Pages 131-149

    Cross-coupling reactions employing transition metals as catalysts have become an important approach for the construction of C-C and C-heteroatom bonds. Traditionally, aryl halides have been used as one of the coupling partners in these kinds of reactions. However, these compounds are generally environmental pollutants and many of them are expensive. Thus, looking for safe and cheap alternatives for these compounds is of high interest from both laboratory and industry point of view. In recent years, nitroarenes have been reported to be active substrates in the cross-coupling reactions activated by some transition metals such as copper, palladium, or rhodium. Herein, the recent advances in cross-coupling reactions starting from nitroarenes has been reviewed.

    Keywords: Nitroarenes, Transition metals, Cross-coupling reactions
  • Ali Gholami *, Mahshid Golestaneh, MohammadSaeed Saneie Taheri Pages 151-158

    Sodium lauryl ether is a surfactant that is used as a viscosity agent in bleaching fluid. But in certain chemical environments, the concentration of this surfactant decreases over time. This decrease in concentration changes the chemical and physical properties of the product. In this study, considering the effective parameters on the decomposition rate of sodium lauryl ether sulfate, including temperature, time, sodium lauryl ether sulfate concentration, sodium hydroxide, and sodium hypochlorite concentrations, the decomposition rate of Sodium lauryl ether sulfate was obtained using high-performance liquid chromatography and two-phase titration, and with the aid of kinetic ratios, the constant rate and degradation reaction order were calculated. The obtained results showed that the reaction order of Sodium Lauryl Ether Sulfate surfactant decomposition relative to NaOH concentration is first order. On the other hand, the reaction order of Sodium Lauryl Ether Sulfate relative to its concentration is first order. Then the reaction order of Sodium Lauryl Ether Sulfate surfactant decomposition was obtained at three temperatures of 4, 20, and 47 °C. These results can be used in selecting conditions that lead to increased product shelf life as well as determining the expiration date of the bleach product.

    Keywords: Sodium lauryl ether sulfate, decomposition of surfactant, Rate constant, Order of reaction, reaction rate, two-phase titration, high-performance liquid chromatography
  • Abdollah Neshat *, Elmira Shiri Pages 159-169

    Schiff base ligands provide a platform for the development of suitable ligands for coordination to transitional metal ions. In this research, synthesis, characterization, and photophysical properties of three zinc complexes with Schiff bases ligands derived from ortho-vanillin are investigated.  6-Methoxy-2-[(E)-Aryliminomethyl]-phenol (Aryl = Phenyl; 2,6-dimethyl; 2,6-diisopropylphenyl), comprising L1-3 ligands, and the corresponding zinc complexes [Zn(Ln)2, n=1-3] were synthesized. The complexes were characterized using infrared, ultraviolet, and nuclear magnetic resonance spectroscopy techniques. The complexes show interesting photophysical properties. In the absorption spectra of the zinc complexes, the observed high-intensity peaks are attributed to the intra ligand p-p < /em>*, originating from ortho-vanillin and aromatic rings. All three zinc complexes feature emission bands in dichloromethane, while only two metal complexes are emissive in the solid-state.

    Keywords: Arylglyoxals, 4-Diaminopyridine, Pyrido[3, 4-b]pyrazines, Regioselective synthesis, Condensation reaction
  • Mahdi Farajzadeh, Kourosh Adib, Mehdi Rahimi * Pages 171-180
    In the present study, Dispersive Liquid-Liquid Microextraction (DLLME) method coupled with UV-Vis spectrophotometry was used for pre-concentration and measurement of fentanyl in water, plasma, and urine samples. 10mL of water sample containing fentanyl adjusted by phosphate buffer at pH 10 and placed in a 15-millimeter- glass tube with a conical end. Then, usinga microsyringe, a chloroform solution containing aliquot 336s was rapidly injected into the solution, and then a cloudy solution was created. At this stage, the resulting product was extracted into tiny drops of chloroform. Next, the mixture was centrifuged for a specific time and the organic phase was deposited at the tube. After eliminating the upper aqueous phase, the residual organic phase was taken with a microsyringe and placed into a micro-cell of quartz and its adsorption in comparison with the control solution in the wavelengths (fentanyl 265 nm) was read. In this method, conventional dispersive solvents are not used to disperse the extracted solvent because the injectable aliquot336s, along with chloroform, other than creating cation along with ion pairs with solution, plays a role as a dispersive solvent for the formation of a cloud solution, which not only results in dispersive liquid-liquid microextraction, but also considers as a green method. The detection limit of the method to measure fentanyl was 0/002 mg/L  respectively, and the calibration curve was linear in the range of 0/01-52mg/L. The relative standard deviations(at n=7) for the extraction of fentanyl (3.5 ng/mL), was 2.7 %, and the enrichment factors was 55.5. Simplicity, being fast, low cost, and high pre-concentration factor are some of the advantages of the present method. Complex devices have been used for almost all measurements of Fentanyl. Some figures relating to the suitability of this method are comparable to those reported previously.
    Keywords: Pre-concentration, dispersive liquid-liquid microextraction, Fentanyl, aliquot 336s
  • Seyed Hamid Khansari Zadeh, Hossein Farrokhpour *, Mahmoud Tabrizchi, Ali Hossein Kianfar Pages 181-188

    The time of flight mass spectrometry is an efficient technique for the identification and characterization of chemical materials. In this method, the ions produced by the interaction of laser radiation with the sample, are accelerated in the ionization region and after obtaining enough kinetic energy are separated from each other in the absence of an electrical field based on their mass to charge ratio in a flight tube and then, reach to the detector at different times. In this work, the time of flight mass spectra of several inorganic complexes such as [Co(H2O)6](NO3)2, [Co(H2O)7]SO4, [Co(NH3)5Cl]Cl2, [Co(NH3)4CO3]NO3, [Fe(H2O)6]SO4 and [Fe(H2O)7](NO3)3 were recorded using the desorption-ionization (LDI) of sample on the aluminum plate. The laser light with a wavelength of 1064 nm (infrared region) was used for the LDI. Comparison of the recorded mass spectra of Co complexes with H2O ligands with those of Co complexes with NH3 ligands showed that the metal-oxygen bond is stronger than the metal-nitrogen bond because the different ionic species containing the metal-oxygen bonds are seen in the mass spectra of complexes containing H2O as a ligand. The absence of the peak related to the intact complex in the recorded mass spectra showed that these complexes have not stability against the laser radiation. Also, the effect of different counterions on the mass spectra of complexes with the same metal and ligands was investigated and it was found that the mass spectra are independent of the kind of counterion.

    Keywords: Time of flight mass spectrometry, Laser desorption-ionization (LDI), Inorganic complexes, Laser
  • Marzyeh Mahdizadeh, Ahad Ghaemi * Pages 189-198

    In this study, the chemical adsorption modeling of CO2 in the fixed bed column is determined. In the adsorbent modeling, the granules are assumed to be spherical, and by writing the mass balance around a radial element, a partial differential equation has obtained that shows the variation in adsorption versus the direction of radius and time. By applying the boundary conditions and initial condition in terms of the physics of the problem, this equation can be solved, but due to the complexity of its analytical solution, the equations were solved using a combination of the method of lines and finite difference methods. For the modeling of the fixed bed column, the column is aligned along with the height, and by writing the mass balance around it, the partial differential equation is obtained. In order to ensure the modeling process, the model has been verified using experimental data and numerical modeling of the Kelvin Odafe Yoro model. Finally, parametric studies have been done on the chemical adsorption of CO2 in the fixed bed column. The amount of R2 in the CO2 breakthrough curves on polyaspartamide and in the experimental and simulated equilibrium amount of CO2 adsorbed by polyaspartamide at the time is 0.99 and RMSE is approximately 10% for them.

    Keywords: chemical adsorption, fixed bed column, CO2, Polyaspartamide, Modeling, Simulation
  • Samaneh Khodami, Shahram Mehdipour Ataei *, Samal Babanzadeh Pages 199-216

    Membrane processes are among the common methods for water sweetening and desalination, however, due to the cost and energy consumption, membrane processes are more suitable and have more practical applications. Designing of membranes in different shapes and dimensions, performing of separation process at room temperature, minimum consumption of chemical materials including solvents, and other additives are among the advantages of membrane process in respect to classical and common separation processes. Different membrane processes are used for water sweetening including reverse osmosis, electrodialysis, microfiltration, ultrafiltration, and nanofiltration membrane processes in which the reverse osmosis and electrodialysis methods are more important. Polymers are commonly used as membranes for the water sweetening industry, and due to their versatile structures and properties have a specific position in such a way that their applications are growing steadily. The most suitable and efficient polymeric membranes applied in the country are cellulose acetate, polyamide composite membranes, polysulfone, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, and polydimethylsiloxane. There are different methods for improving the efficiency of polymeric membranes in the water desalination process in which preparation of copolymers and polymer blends, chemical modifications on the polymeric structure or their chemical functionalization, preparation of composites, and physical or chemical modifications on the surface of some polymers are more important that should be resulted in a suitable collection of physical, hydrophobic, chemical, thermal, and hydrolytic stability of the polymer and also led to remarkable flux and salt rejection. In this article, different membrane processes, and polymers that are applying in this industry is briefly introduced.

    Keywords: Desalination, Reverse osmosis, electrolysis, Poly (ether sulfone), cellulose acetate
  • Laleh Rajabi, Omid Bakhtiari *, Zohreh Jafari Pages 217-224
    Alcohol dehydration is accomplished by various processes, especially pervaporation with increased attention and applications. Many hydrophilic polymeric membranes have been prepared and used for alcohol dehydration. Polyvinyl alcohol (PVA) is one of the most important polymeric membranes in this regard. In this study, modification of the prepared polyvinyl alcohol membranes by blending method them with Agarose (Aga) in order to achieve higher separation performance is studied. PVA/Aga blended membranes are prepared and used for separation of ethanol/water solution using pervaporation process. The structure of the membranes was investigated using SEM and contact angle tests. In the carried out experiments, pervaporation operating temperature and pressure are kept fixed at 30 °C and - 830 mbar abs, respectively, and effects of the feed composition and the blending ratio on the membrane separation parameters are studied. The results showed that membranes have enhanced separation performance for water/ethanol mixtures. The highest selectivity as infinity and flux of 0.243 kg/m2h was obtained for the 50 wt. % Aga membrane and the feed mixture of 30 wt. %. The 60 wt. % Aga membrane selectivity and flux for dehydration of the feed mixture containing 70 wt. % ethanol are obtained as infinity and 0.838kg/m2h, respectively.
    Keywords: Pervaporation, Blended Membranes, Separation of water, ethanol, Agarose, Polyvinyl alcohol
  • Maryam Kargarrazi *, Hadi Mohamad Ghirbani, Bozorgmehr Madah, Van Tri Luong Pages 225-232
    Potassium Khor-Biabanak is a rich source of magnesium, calcium, potassium, and sodium. In this research, we tried to separate and precipitation of their calcium and magnesium in the presence of other cations and anions using oxalic acid as a precipitator. Before the experimental phase, simulation of the reactions, and prediction of the results were performed using Stabalk modeling software. Based on the data processing of this software and also the obtained experimental results, the best molar ratio of oxalic acid to calcium and magnesium obtained for calcium separation from saline were 1.05: 1 and 1.25:1, respectively. The obtained analyzes showed that using this method, separation of 87% of calcium and 88% of magnesium from saline is possible and 95% and 94% purity for extracted calcium and magnesium oxalate salt are available, respectively.
    Keywords: Extraction, Brine, Magnesium, Calcium, Oxalic acid, Stabcal
  • Hasan Khodadi, MohammadReza Sarmasti Emami * Pages 233-242

    Energy conservation is becoming increasingly important as the cost of fuel continuously rises. The two-phase closed thermosyphons are handy tools in the heat transfer process. In this study, the effect of affecting parameters on a two-phase closed thermosyphon's thermal performance was investigated experimentally. A copper pipe with a length of one meter and an inside diameter of 20 mm was constructed. Distilled water was used as a working fluid for this research. Many experiments were carried out for the inclination angle range of 5º–90º, input heat between 100 to 300 W, aspect ratio 13, 16.5, 20, and filling ratios of 25% to 70%. An experimental correlation derived from all of the results shows that the thermal efficiency increase with the increase of the filling ratio, mass flow rate of the coolant, and input heat and decreases with the rise in the inclination angle and aspect ratio. The highest thermal efficiency is obtained at input power 200 W, inclination angle 60, aspect ratio 16.5, and the filling ratio 50%. The geyser boiling has been investigated by examining the time variations of the outlet water temperature from the condenser jacket. At an input power of 100W, geyser boiling occurs, but if input power equal to or greater than 150 W combined, boiling will be observed. An empirical relationship for the period of temperature variations caused by boiling was presented. The results show that the geyser boiling period was shorter for higher input power, cooling water flow rate, and inclination angles.

    Keywords: Two-Phase Closed Thermosyphon, thermal efficiency, Aspect Ratio, Filing ratio, Developed boiling, Geyser boiling
  • Samira Shirvani, Mohammad Ghashghaee *, Mehdi Ghambarian Pages 243-252
    In the present study, an efficient two-step thermal cracking process has been investigated for the conversion of refinery fuel oil to value-added products viz. olefins and liquid fuels. In the first step of the process, the low-ranked heavy feedstock was thermally treated in the liquid phase at completely mild operating conditions in order to remove undesirable species and obtain suitable products which indicates high potential for utilization as a feedstock in olefin units. The thermal treatment process was carried out at three different temperatures of 360, 400, and 440 °C. The activation energy was found to be 68.5 kJ/mol on the basis of the Arrhenius equation. Thermal analysis using the isoconversional Kissinger model at four temperature programs on the heavy feedstock led to an activation energy of 59.9 kJ/mol for the decomposition of the refinery fuel oil, being in reasonable agreement with that from the Arrhenius equation. More than 90% of the heavy feedstock was converted at 440 °C to products (mainly liquid products with a yield above 76 wt%). The obtained product was applied as a proper feedstock in the subsequent thermal cracking step, which was performed in vapor phase within a wider range of temperatures (550–750 °C). The yield of olefins in this step at 750 °C was more than 88 wt% based on the dry gas composition and more than 45 wt% based on the applied feedstock. By decreasing the temperature, the reaction tended to produce liquids than gases particularly gasoline and diesel fuel, such that at 550 °C, only 1 wt% of the obtained products were gaseous.
    Keywords: Fuel oil, Thermal cracking, Kinetics, Olefin, Pyrolysis, Thermal Analysis, Gasoline, Gas oil
  • Younes Khoshnamvand, Mehdi Assareh *, Behrooz Molladavoodi Pages 253-261
    Having information on the chemical composition of hydrocarbon mixtures (the amount of paraffinic, naphthenic, and aromatics) is still a challenging problem in the area of reservoir fluids. Methods for determining these compositions include experimental techniques and empirical models. Laboratory methods are accurate, but they are costly and time-consuming. Therefore, researchers have tried to use empirical models instead of using laboratory methods. Generally, these models include two or more characteristic parameters such as Refractive Index (RI), normal boiling point (Tb), density in standard conditions (d), carbon to hydrogen ratio (CH), Watson coefficient (K), and viscosity - gravity constant(VGC). The problem with the proposed models is that for finding the compositions the mentioned characteristic parameters must be available, but usually, these parameters are not specified for petroleum cuts, therefore, in practice, the determination of chemical composition is difficult. In this research, we have tried to select parameters for the construction of a model that does not have this limitation. Selected parameters were MW, SG, and Tb which are molecular weight, specific gravity, and normal boiling point respectively. These parameters are commonly available for petroleum cuts, therefore for the determination of the composition of oil cuts, another specific characteristic parameter is not necessary. In this study, the neural network and the SAFT family equation of state have been used to determine the model for estimating the composition of families. For the development of this model, for synthetic cuts consisting of paraffinic, naphthenic, and aromatic, the specific gravity and normal boiling point values were determined using the PC-SAFT state equation. Finally, a neural network model was implemented on these data. In the end, the ability of the model for estimation has been tested using a series of evaluation data for oil cuts. The results indicate that the proposed model predicts the families present in the cuts effectively.
    Keywords: normal boiling point, Specific Gravity, Molecular weight, PC-SAFT, Neural network
  • MohammadMehdi Mahmoudi, Mehrdad Manteghian * Pages 263-270

    Since the inhibition of gas hydrates is very important in gas transfer,  in this study the effect of temperature and material of cetyl trimethyl ammonium bromide as an inhibitor on the formation of tetrahydrofuran hydrates has been investigated. First, tetrahydrofuran hydrates were investigated in 2.5, 3, 3.5, and 4 degrees Celsius and 15, 20, 25, 30% by weight of tetrahydrofuran at atmospheric pressure, while the induction time and pure hydrate equilibrium were determined. Then experiments were carried out in the presence of 0.5, 1, 1.5, and 2 wt.% of cetyl Teri methyl ammonium bromide as a hydrate inhibitor, and the effects of cetyl trimethyl ammonium bromide on the induction time as well as the kinetics of hydrate formation were studied. The results show that at a constant temperature over time,  the addition of cetyl trimethyl ammonium bromide increased to the induction time hydrate. more ever, in some concentrations of inhibitory substances, the inhibitory role has been lost and the induction time has decreased. By detecting the kinetic diagram of the hydrate formation, additionally, it was found that the heat released during the formation of the hydrate was reduced by the addition of the inhibitor and the nucleation time also increased.

    Keywords: Tetraاydrofuran Hydrate, Equilibrium temperature, Induction time, Nucleation
  • Mostafa Rahimneghad *, Rasol Alipanahi Pages 271-278
    Microbial Fuel Cells (MFCs) are considered as one of the renewable energy sources. In the meantime, Sediment Microbial Fuel Cells (SMFCs) have a special place, especially in areas where nutrient-rich precipitates are used to grow microorganisms. One of the ways to produce renewable and non-destructive energy using the energy found in biomass resources is the microbial fuel cell. In this research, conductive metal brushes with high effective surface were evaluated as cathodes in sedimentary microbial fuel cells. In this work, the performance of SMFCs in electric power generation, as well as the resistance and durability of electrodes for four brushes of iron, stainless steel, rice, and copper, were studied. The results showed the lowest and highest corrosion rates of stainless steel and iron, respectively. The highest power density was obtained from SMFCs using copper brush cathode, which was equal to (382µW/cm2) and the lowest value for cathodic brushes Brass (19.24µW/cm2) was reported.
    Keywords: sediment microbial fuel cell, power density, metal brush, Corrosion
  • Sadegh Majdi, Hossein Amani *, Ghasem Najafpour, Majid Shahrbazii Pages 279-285

    Preserving the level of calcium concentration in the blood is a dynamic process that is carried out through the interaction of several organs such as the intestine, kidney, and parathyroid glands. Human parathyroid hormone (hPTH) increases blood calcium level by increasing intestinal absorption of calcium and decreasing renal excretion. Therefore, this hormone is used for the treatment of osteoporosis and diseases of the disorders in parathyroid gland function. In this research, the plasmid pUC 57 and strain of E.coli DH5α are used for cloning and the plasmid pET 32a (+) and strain of E.coli BL21 are used for protein expression. In this study, protein production was carried out in a 1 L batch Erlenmeyer and in a 10 L fed-batch mixed bioreactor. The results of this research showed that the amounts of biomass and recombinant human parathyroid hormone were about 6.5 g/l and 1.7 g/l in shake flasks after 16 h. Also, our results showed the amounts of biomass and recombinant human parathyroid hormone were about 81 g/l and 22 g/l in the fed-batch bioreactor after 12 h, respectively. Finally, the production of recombinant human parathyroid hormone was confirmed by SDS-PAGE and western blot analyses. However, in this research, the presence of a protein band in the 37 kDa region indicates the correct expression of the parathyroid hormone. According to the successful production of human parathyroid hormone in this study, as well as the advantages of Escherichia coli as a host, it seems that this method can be a good alternative to producing this valuable drug.

    Keywords: Recombinant human parathyroid hormone, Cloning, Expression, Bioreactor, Cultivation of bacteria, Pet 32a(+), Escherichia coli
  • Shabnam Ghanbarzade, Mahsa Esmaelzade, Zeynab Salehi *, Pejman Ghelich Pages 287-298

    In this study, in order to optimize the production of lipase from Rhizopus oryzae in the liquid culture medium, the design of the experiment was carried out by using the response surface methodology to the central operating state by the design expert 7.0.0 software. Fermentation was performed by selecting the parameters including the mass ratio of carbon source to nitrogen source, the agitation speed, and the initial pH in the range of variation (0.2-1), (100-250), (5-8) respectively. The experiments were carried out by using the olive oil stimulus as a carbon source at 32 ° C. The activity amount of the lipase enzyme was measured by titration of the free fatty acids (NaOH 0.1 molar as a titrant) and the mass of biomass was calculated by the gravity method. (Responses: Enzyme activity and the bulk of mass both produced after 48 and 96 hours). The statistical analysis of the experimental data was obtained from measuring the activity of the lipase enzyme, indicates that the models presented with 95% confidence for enzyme activity after 48 hours of cultivation have the desired effect of increasing the agitation and the alkalinity of the culture. It also shows that It is desirable to increase the agitation of the stirrer and reduce the mass ratio of the carbon source to the nitrogen source for the activity of the lipase enzyme after 96 hours of cultivation. Optimum fermentation conditions of lipase enzyme, respectively, the ratio of carbon source to nitrogen source 0.4, agitation 100 (rpm) and initial pH 8, with the production of the highest activity of the extracellular lipase enzyme (2.48, 4.89)(U/ml) was obtained after 48 and 96 h cultivation which shows a more efficient process than previous similar researches.

    Keywords: Optimization, Rhizopus oryzae, Statistical, Operation Conditions, Response surface methodology
  • MohhamadAmin Gharanjik, Hossein Amani * Pages 299-308

    One of the problems in the biotechnology industry is the discrepancy between the experimental results and the pilot results. Therefore, in this research, the scale-up of bioreactors as one of the main issues in the industrialization of laboratory research is discussed. In this research, scale-up calculations based on Reynolds number and momentum factors, blade speed (NDi and N), and constant mass transfer mass coefficient (KLa) are investigated. Since simulations of these criteria are manually time-consuming, computer simulation is essential. Therefore, in the present study, the scale-up of mixed bioreactors was simulated by excel software. Results of this research for scale-up of a bioreactor from 100 liters to 125 liters and from 80 liters to 10000 with other researchers were compared and confirmed. However, using this software, you can make the optimization on a larger scale in the shortest possible time, which reduces costs such as optimization costs, labor costs, and more. Also, the use of this software can help engineers to make predictions on larger-scale production.

    Keywords: Scale-up, Bioreactor, Simulation, Laboratory Scale, Industrial Scale, Software