فهرست مطالب

نشریه پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر
سال پنجم شماره 1 (پیاپی 15، بهار 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/04/26
  • تعداد عناوین: 8
|
  • حسین جلالی ترشیزی*، حسین پورکریم دودانگه، حمیدرضا رودی صفحات 3-15

    سوسپانسیون های الیاف گیاهی بواسطه بار آنیونی نیازمند پلیمرهایی با بار الکترواستاتیکی کاتیونی برای تشکیل ساختاری مناسب و مستحکم می باشند. تاجاییکه پلیمرهای باردار (پلی الکترولیت) سنتزی و طبیعی جزو مواد پرکاربرد کارخانجات فراورده های سلولزی قلمدادشده که بهبود ویژگی های سوسپانسیون و شبکه الیاف را سبب می گردند. در این راستا، افزودن پلیمر کاتیونی اکریلامید (CPAM) و نانوفیبریل سلولز آنیونی در چهار سطح صفر، 1/0، 15/0 و 2/0 درصد جرم خشک سوسپانسیون بصورت منفرد و تلفیقی به سوسپانسیون الیاف بازیافتی کاغذهای بسته بندی قهوه ای، بهبود ویژگی های سوسپانسیون مشتمل بر ماندگاری، روانی و اتلاف مواد به هنگام شکل گیری و نیز شبکه لیفی خشک شده شامل دانسیته، مقاومت های کششی و ترکیدن را در مقایسه با تیمار شاهد نشان داد. کاربرد منفرد پلی اکریلامید کاتیونی و نانوفیبریل سلولز آنیونی به ترتیب تا %8 و %2 ماندگاری کل (بهره وری) را افزایش داد. روانی سوسپانسیون الیاف و میزان اتلاف مواد با افزایش کاربرد منفرد CPAM بطور پیوسته و به ترتیب تا %47 افزایش و کاهش یافته که مزایای چشمگیر فنی و اقتصادی را به همراه دارد. دانسیته (5%+) و مقاومت های کشش (% 17+) و ترکیدن (% 27+) کاغذ نیز بهبود چشمگیری را نسبت به نمونه شاهد نشان داد. با اینحال، مقاومت پارگی شبکه لیفی کاهش یافت (% 4-) که به افزایش سهم ذرات ریز بواسطه نگهداشت بیشتر آنها توسط پلی الکترولیت اکریلامیدی مربوط می گردد. نانوفیبریل سلولزی نیز در کاربرد منفرد منجر به افزایش ماندگاری سوسپانسیون، دانسیته، شاخص های کشش و ترکیدن کاغذ؛ کاهش روانی و اتلاف مواد از خمیرکاغذ و نیز افت مقاومت پارگی گردید. ماهیت آنیونی، سطح ویژه بالا و واجد پتانسیل پیوندهای فراوان هیدروژنی؛ دلیل این نتایج هستند. افزودن نانوفیبریل سلولز پس از CPAM، منجر به افزایش ماندگاری (تا بیش از %10) و روانی سوسپانسیون (حداقل %20)، تراکم و مقاومت های کشش (تا %20) و ترکیدن (تا %50) و کاهش مقاومت پارگی (تا %8) گردید. افزودن نانوفیبریل سلولزی پس از CPAM در سطوح %2/0 و %15/0 به سوسپانسیون الیاف، عمدتا موجب بهبود مقاومت کششی کاغذ در مقایسه با کاربرد منفرد پلیمر کاتیونی گشت. کاربرد توام پلیمرهای CPAM و نانوفیبریل سلولزی در مقاومت ترکیدن نیز بسته به تعامل نانوذره با پلیمر کاتیونی و سوسپانسیون الیاف، اثرات متفاوتی را برجای گذارده است.

    کلیدواژگان: پلی اکریل آمیدکاتیونی، نانوفیبریل سلولزی، سوسپانسیون و شبکه الیاف
  • امیرحسین خلیلی گرکانی*، مصطفی جعفری صفحات 17-30

    سوخت مازوت با درصد گوگرد بالا به طور گسترده در صنایع پتروشیمی، نیروگاهی و دریایی مورد استفاده قرار می گیرد. استفاده از این نوع سوخت ها، علاوه بر آنکه باعث آلودگی های وسیع هوایی و دریایی در کشور شده است، باعث تحمیل جرایم هنگفت بین المللی، افزایش هزینه ها و خوردگی تجهیزات نیز شده است. از این رو، استفاده از سوخت مازوت با ترکیبات گوگردی حداکثر 5/0 درصد جرمی در دنیا، به صورت تصفیه مازوت در مبدا (در پالایشگاه ها) و با در نظر گرفتن تمامی جنبه ها، بیش از پیش اهمیت یافته است. روش های صنعتی محدودی برای گوگرد زدایی هیدروژنی سوخت مازوت (به علت سنگین بودن این برش نفتی و پیچیده بودن ترکیبات گوگردی در آن) وجود دارد که مرسوم ترین آن روش سولفور زدایی هیدروژنی یا (HDS) است. هدف از این پژوهش، شبیه سازی و ارزیابی اقتصادی واحد تصفیه هیدروژنی از مازوت با ظرفیت 75/13 میلیون بشکه در سال می باشد. شبیه سازی این فرآیند در نرم افزار Aspen HYSYS petroleum Refinery انجام گرفته شده است. در این شبیه سازی تاثیر پارامترهای عملیاتی موثر نظیر فشار، نسبت هیدروژن به مازوت و در نهایت میزان مصرف کاتالیست بر روی حذف ترکیبات گوگردی، تولید محصولات جانبی و هزینه های خالص تولید بررسی شده است. نتایج نشان داد برای تصفیه هیدروژنی این ظرفیت از مازوت با ترکیبات گوگردی 5/3 درصد، هزینه کل سرمایه گذاری 9/308 میلیون دلار و هزینه خالص تولید مازوت تصفیه شده، 5/114 میلیون دلار در سال برآورد شده است. همچنین آنالیز حساسیت اقتصادی فرآیند نشان داد که پارامتر عملیاتی نسبت هیدروژن به مازوت، بیشترین تاثیر را در افزایش هزینه سرمایه گذاری و هزینه خالص تولید دارد که تا حد امکان باید کمینه شود.

    کلیدواژگان: مازوت، سولفور زدایی هیدروژنی، نفتا، هزینه خالص تولید، هزینه کل سرمایه گذاری
  • زهرا رجبی، فاطمه باقری*، سید عباس شجاع الساداتی صفحات 31-41

    سرطان سینه یکی از سرطان های شایع در بین زنان و با نرخ بالای مرگ و میر است. شیمی درمانی یکی از راه های معمول برای درمان سرطان است ولیکن با اثر بر روی بافت های سالم دارای اثرات جانبی فراوان است. رسانش هدفمند داروهای ضدسرطان به سلول های سرطانی موجب کاهش اثرات جانبی دارو بر سلول های سالم می شود. آلبومین سرم به خاطر در دسترس بودن، آسانی آماده سازی و توانایی اتصال به لیگاندهای مختلف به طور وسیع به عنوان حامل دارو استفاده شده است. با اتصال نانوذرات اکسید آهن به آلبومین می توان توزیع آن را با استفاده از یک میدان مغناطیسی خارجی کنترل کرد.در این پژوهش چهار نوع نانوذره شامل نانوذرات آلبومین، آلبومین حاوی دارو، آلبومین مغناطیسی و آلبومین مغناطیسی حاوی دارو با روش انحلال زدایی ساخته شد. اندازه و پتانسیل زتا نانوذرات آلبومین و آلبومین مغناطیسی بارگذاری شده با دارو به طور میانگین به ترتیب 220 نانومتر، 8/25- میلی ولت و 221 نانومتر، 28- میلی ولت بدست آمد. بازده بارگذاری دارو در نانوذرات آلبومین و آلبومین مغناطیسی به ترتیب %1 و %6/0 و مقدار داروی به دام افتاده به ترتیب برابر با %20 و %8/15 بود. نتایج آزمایش سمیت سلولی نشان داد نانوذرات آلبومین مغناطیسی حاوی داروی 5-فلورویوراسیل در مقایسه با سایر گروه ها به طور معناداری سمیت بیشتری در سلول های سرطانی دارند. آزمون پراشن بلو ورود نانوذرات مغناطیسی آهن به درون سلول های سرطانی را تایید کرد. نتایج واکاوی چرخه ی سلولی نشان می دهد که در نتیجه تیمار سلول ها با نانوذرات مختلف و داروی آزاد تغییرات مشخصی در جابجایی پراکنش سلول ها در مراحل مختلف چرخه ی سلولی مشاهده نمی شود. در نانوذرات آلبومین حاوی دارو، نانوذرات آلبومین مغناطیسی حاوی دارو و داروی آزاد فاز Sub G1 مشاهده می شود که بیانگر مرگ سلولی در این گروه ها است که درصد مرگ سلولی در نانوذرات آلبومین حاوی دارو بیشتر است. بر طبق این نتایج، نانوذرات آلبومین مغناطیسی بارگذاری شده با 5-FU در از بین بردن سلول های سرطانی موثر بوده و مطالعات بیشتر در این زمینه را می طلبد.

    کلیدواژگان: نانوذرات آلبومین مغناطیسی، داروی 5-فلورویوراسیل، دارورسانی هدفمند، رده ی سلولی MCF-7
  • عارف ولی شامخی، عباس کبریت چی*، یاسین کیخا صفحات 43-55

    موضوع تحقیق

     هدف از این پژوهش بررسی سینتیک پخت حامل پلی یورتانی برپایه پلی بوتادین خاتمه یافته با هیدروکسیل (HTPB) است. این واکنش در کامپوزیت های پلی یورتانی پیشرفته بسیار حایز اهمیت است. 

    روش ها 

    دی ال HTPB با دو نوع عامل پخت دی ایزوسیاناتی تولوین دی ایزوسیانات (TDI) و ایزوفورون دی ایزوسیانات (IPDI) در حضور و عدم حضور کاتالیزور دی بوتیل تین دی لورات (DBTDL)، توسط روش کالریمتری روبشی تفاضلی (DSC) در چند نرخ حرارتی مختلف (5، 10، 20 و  °C/min 40)، تحت پخت دینامیکی قرار گرفت. پارامترهای سینتیکی توسط مدل های کسینجر، اوزاوا و تبدیل یکسان محاسبه شد. تشکیل گروه های عاملی پلی یورتان و افزایش گرانروی در حین پخت، توسط روش طیف سنجی مادون قرمز-تبدیل فوریه (FT-IR) و ویسکومتر چرخشی (RV) بررسی شد.

    نتایج تحقیق

    نتایج نشان داد نوع عامل پخت و حضور کاتالیست، انرژی فعالسازی، آنتالپی واکنش، تکمیل واکنش و سرعت پخت را تحت تاثیر قرار می دهد. مدل های سینتیکی مختلف نشان دادند، انرژی فعال سازی به عنوان تابعی از درصد تبدیل واکنش به طور متوسط به ازای هر 05/0 واحد افزایش در درصد تبدیل، حدود kJ/mol 1 کاهش می یابد. انرژی فعال سازی سامانه حامل HTPB-TDI-DBTDL با شیب کمتری نسبت به سامانه حامل HTPB-IPDI-DBTDL برحسب درصد تبدیل کاهش می یابد. کاهش انرژی فعال سازی در درصد تبدیل های بیشتر از %90 احتمالا به علت نفوذ کوچک مولکول ها به پلیمر ها، شیب بیشتری پیدا می کند. آنتالپی واکنش پخت سامانه حامل HTPB-TDI-DBTDL در سرعت بالاتر از C/min° 10 تقریبا مستقل از سرعت حرارت دهی است، در حالیکه آنتالپی واکنش پخت سامانه حامل HTPB-IPDI-DBTDL به سرعت حرارت دهی به میزان قابل ملاحظه ای وابسته است. نتایج شیمی-ریولوژی نشان داد سرعت واکنش پذیری سامانه حامل به ترتیب HTPB-TDI-DBTDL>HTPB-IPDI-DBTDL>HTPB-TDI است.

    کلیدواژگان: HTPB، DSC، سینتیک پخت، عامل پخت، انرژی فعال سازی
  • فرناز محمودیانی، فرامرز هرمزی، سعید علمدار میلانی* صفحات 57-67

    پارامترهای فروشویی و بازیابی کنترل کننده ی رهش سلنیم از لجن آندی مس سرچشمه بررسی و تعیین شد. لجن آندی مس در حین تولید مس کاتدی در ته سلول های الکترولیت تولید می شود که از اجزای نامحلول آند در الکترولیت تشکیل شده است. لجن مس، حاوی مقادیر مختلفی از فلزات با ارزش مانند طلا، نقره، سلنیم و تلوریم، و سایر فلزات گران بهای موجود در مس آندی است که به عنوان محصول جانبی فرایند تولید مس استخراج می شوند. امروزه منبع اصلی تهیه ی سلنیم رسوبات سولفوری مانند مس و نیکل می باشد. لجن آندی مس در حال حاضر تنها منبع تهیه سلنیم در دنیا است. لجن آندی مس ماده ی خام برای تولید بیش از %90 درصد سلنیم جهان و منبع اصلی تولید سلنیم است [1-3].در این پژوهش استخراج سلنیم از لجن آندی مس امکان سنجی شده است. برای انجام این مهم از لیچینگ اسیدی بهره جسته شده است. در این مقاله تاثیر پارامترهای عملیاتی نظیر غلظت اسید، دما، زمان انجام فرایند و نسبت مایع به جامد بر بازیابی سلنیم از طریق لیچینگ لجن مس مورد بررسی قرار گرفت. شرایط بهینه ی سرعت هم زدن rpm250و نسبت جامد به مایع (W/V) 01/0 برای زمان تماس 60 دقیقه در دمای °C 70 به دست آمد. در شرایط بهینه ، بازده فروشویی سلنیم %99 بود. داده های ترمودینامیکی، نشان داد که مقادیر ΔH و ΔS هر دو مثبت می باشد که نشان می دهد که فرایند فروشویی در واقع گرماگیر و بی نظم است در حالی که مقادیر منفی به دست آمده برای ΔG نشان می دهد که فرایند انحلال سلنیم دارای ماهیت خودبه خودی است.

    کلیدواژگان: سلنیم، فروشویی، بازیابی، نیتریک اسید، لجن آندی مس
  • حسین بهرامی نژاد، عباس خاکسار منشاد* صفحات 69-86

    نانو مواد از جمله موادی هستند که به علت اندازه ای که دارند به راحتی می توانند به حفرات ریز نفوذ کرده و تاثیرخود را بگذارند. شناخت دقیق مکانیزم های رفتاری این نانو سیالات در تغییر ترشوندگی امری ضروری است. چرا که اگر شناخت مناسبی بر این مکانیزم ها وجود نداشته باشد ممکن است با رفتار عکس باعث ضرر و آسیب به مخزن شوند. در این مطالعه در ادامه مطالعه ی پیشین نویسندگان بررسی رفتاری و مکانیزمی به صورت دقیق تر و مستند تر بررسی گردیده و تست های جذب طیفی، سیلابزنی شیمیایی و نمودار های تراوایی نسبی تایید کنندگان نتیجه ی ازدیاد برداشتی این نانوکامپوزیت می باشند. درسنگ های کربناته جذب نانوماده در حالت لایه مضاعف الکتریکی به عنوان مکانیزم غالب و در سنگ های ماسه ای فشار جدایشی مکانیزم غالب تغییر ترشوندگی به دست آمد. به جهت تایید مطالب تست جذب طیفی در حضور متقابل نانوسیال غلظت ppm 200 در دو سیستم کربناته و ماسه سنگی انجام گردید که میزان جاذبه و دافعه ی الکترواستاتیکی در کربناته ها و ماسه سنگ ها اثبات گردد. نتایج تست جذب بیانگر وجود دو فرایند جذب و ته نشینی برای سیستم کربناته و فرایند ته نشینی برای سیستم ماسه سنگی بود.  تست دینامیک سیلابزنی شیمیایی به جهت تایید اثر گذاری این ماده در افزایش تولید انجام گردید. سیلابزنی نانوسیالی به عنوان ازدیاد برداشت تولید نفت 56.5 و 59.55 درصدی را به ترتیب برای سیستم نانوسیال 200 ppm-سنگ کربناته و نانوسیال 1500 ppm-سنگ ماسه ای نشان دادند که به ترتیب 8.5 و 6.35 درصد نسبت به تزریق آب شور ازدیاد برداشت نتیجه حاصل گردیده است. نمودار های تراوایی نسبی با افزایش 10 درصدی اشباع آب نقطه تقاطعی در سیستم کربناته و با افزایش 12 درصدی اشباع آب نقطه تقاطعی در سیستم ماسه سنگی و اثر گذاری رفتاری ماده را در غلظت های مورد بررسی نشان دادند.

    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، CuO، TiO2، PAM، ازدیاد برداشت نفت، سیلابزنی، تراوایی نسبی
  • سعید علمدار میلانی، مهدی آشتیانی فر، فاضل ضحاکی فر* صفحات 87-103

    با توسعه ی سریع علم و فناوری ، سریم و سریم اکسید به طور گسترده در زمینه های مختلف استفاده می شوند از جمله در ساخت آلومینیم، آلیاژهای آلومینیم، برخی از فولادها و در آهن رباهای دایمی، کاتالیزور، پودر پولیش، شیشه، سینما، و فناوری سرامیک. استخراج حلالی یکی از تکنیک های موثر برای استخراج، جداسازی و خالص سازی سریم است. استخراج سریم (IV) از محلول های سولفوریک اسید با استفاده از سیانکس 921 رقیق شده در کروزن مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای مختلف موثر بر فرایند استخراج سریم (IV) مانند pH فاز آبی، غلظت استخراج کننده، غلظت یون فلزی در فاز آبی، زمان تماس و هم چنین دمای واکنش به طور جداگانه بررسی شد. آزمایش ها در محدوده ی pH ، 5/0 تا 5/5 ، در دمای C ° 1± 25، با استفاده از سیانکس 921 به تنهایی در گستره ی غلظتی 06/0 تا 1-mol L 4/0، و مخلوط سیانکس 921  و EHPA2D با نسبت های مختلف انجام شد. با توجه به مطالعه ی دما ، واکنش استخراج سریم (IV) با سیانکس 921 در کروزن فرایندی با طبیعت گرمازا است. نتایج نشان داد که استخراج موثر سریم (IV) از محلول های اسیدی نمی تواند در یک تعادل تنها به دست آید زیرا انحلال پذیری سیانکس 921 در رقیق کننده های آلیفاتیک در دمای محیط محدود است. برای جبران این ، امکان استفاده از مخلوط هم افزای سیانکس 921 و EHPA2D به عنوان سیستم استخراجی برای بازیابی سریم (IV) از محلول های سولفوریک اسید بررسی شد. مشاهده شد که استخراج سریم (IV) با مخلوط سیانکس 921 و EHPA2D ، اثر هم افزیی قابل توجهی ارایه می دهد. نتایج نشان داد که، تحت شرایط آزمایشی، حداکثر ضریب هم افزایی در نسبت مولی 0/3 (921Cyanex  M 2/0 : EHPA2D M 6/0) به دست می آید و سریم (IV) به شکل 921Cyanex 2(4HSO)(4SO)Ce در فاز آلی استخراج می شود.

    کلیدواژگان: Solvent extraction، Cerium(IV)، Cyanex 921، D2EHPA، Synergetic effect
  • حمیدرضا عظیمی*، داود جهانی، امین محبی فر، محمدرضا یزدان پناه صفحات 105-120

    فوم های پلاستیکی خوب طراحی شده از نقطه نظر چگالی سلول ها و اندازه آنها ، باز یا بسته بودن و یکنواخت بودن سلول ها، در کنار داشتن امتیاز هایی از قبیل مصرف مواد کمتر، ثبات ابعادی بالاتر، فرایندپذیری بهتر و کیفیت سطح مطلوبتر نسبت به پلاستیک های فوم نشده متناظر خود، می توانند خواص مکانیکی و فیزیکی برتری، مانند استحکام به وزن، استحکام به ضربه، خواص حرارتی و دی الکتریکی داشته باشند. چگونگی توزیع دما در نواحی مختلف اکسترودر، کمیت و کیفیت نانوذرات افزودنی و چگونگی توزیع آنها در زمینه پلیمر می توانند تاثیر چشمگیری در خصوصیات مکانیکی فوم های اکسترودر داشته باشند. در این تحقیق با استفاده از دستگاه اکسترودر، فوم های میکروسلولی پلی پروپیلن گرافت شده با مالییک انیدرید با افزودن 3، 7 و 9% وزنی نانو رس اصلاح سطح شده، در سه شرایط دمایی اکسترودر تولید و اثر مواد و فرایندها در خواص مکانیکی مورد تحقیق قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که افزودن نانو رس موجب بهبود خواص مکانیکی فوم پلی پروپیلن گرافت شده با مالییک انیدرید می شود. به عنوان مثال، نتایج نشان می دهد نمونه های درست شده حاوی 7% رس اصلاح شده سطحی، حدود 10 درصد مقاومت به ضربه یی بیشتری نسبت به نمونه های بدون نانو رس دارا می باشند. همچنین برای همین نمونه ها افزایش حدود 5 درصدی در مدول یانگ نسبت به سایر نمونه ها ثبت شده است. همچنین بررسی های ریزساختاری نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، نشان دهنده ی این است که افزودن نانو رس موجب یکنواخت شدن ساختار فوم و سلول های ریزتر می شود. در این تحقیق، کمترین اندازه متوسط سلولها (5/87 میکرومتر) و پایین ترین دانسیته فوم (3/0 گرم بر سانتی متر مکعب) برای نمونه حاوی  7% رس که در حالت کاری دو تولید شده بود ثبت گردید.

    کلیدواژگان: اکسترودر، پلی پروپیلن گرفت شده با مالئیک انیدرید، خواص مکانیکی، نانو رس، نانو کامپوزیت
|
  • Hossein Jalali Tarshizi*, Hossein Pourkarim Dodangeh, Hamidreza Rudi Pages 3-15

    Plant fibrous suspensions require electrostatically cationic polymers to provide proper and strong structures during papermaking. The charge bearing naturally and synthetically polymers (Polyelectrolytes), are considered as the most chemicals used in cellulosic products mills, due to improvement in the fibrous suspension and network properties. For this, cationic acrylamide polymer (CPAM) and anionic nano cellulose (ANC) were added individually and in combination forms into the fibrous suspension recycled from brown packaging papers. Compared to the blank sample without any the polymeric additive, the polymeric contained suspensions and networks revealed improvements in fibrous suspension properties; i.e., retention, freeness and the solid materials loss during the network formation; and in the fibrous dried network, include density, tensile and burst strengths. Individually application of each CPAM and ANC increased the suspension retention (productivity) as 8% and 2%, resp. Fibrous suspension freeness and loss materials content continuously increased and decreased up to 47%, respectively that could provide significant technologically and economically benefits. Paper density (+5%), tensile (+17%) and burst (+27%) properties improved drastically compared to the blank. But, tear strength of fibrous network decreased (-4%) which could be attributed to the network higher fines contents and retention, originated from the acrylamide polyelectrolyte flocculation effect. Individually application of ANC also enhanced suspension retention, network density, tensile and burst strengths and declined network tear strength with lesser suspension freeness and loss. Anionic nature, high specific surface area and huge hydrogen bonding potential of ANC are the main reasons of the obtained results. ANC post addition to CPAM contained suspension resulted in tear reduction, but higher suspension retention and freeness, together with higher density, tensile and burst strength of cellulosic network.

    Keywords: Cationic-Polyacrylamide, Cellulose-Nanofibril, Fibrous suspension, network
  • Amirhossein Khalili-Garakani*, Mostafa Jafari Pages 17-30

    Research subject: Mazut is widely used in petrochemical, power, and marine industries. The use of these fuels, in addition to causing widespread air and sea pollution in the country, has also led to severe international penalties, rising costs, and corrosion of equipment. Therefore, the use of mazut fuel with sulfur compounds of up to 0.5% in the world, as a refining mazut fuel at the origin (in refineries) and taking into account all aspects, is more important. There are limited industrial methods for the hydrotreating of mazut (Due to the heavy oil cut and the complexity of sulfur compounds in it), the most common of which is hydrogen desulfurization (HDS). Research approach: The goal of this research, The simulation and economic evaluation of the hydrotreating plant from Mazut fuel with a capacity of 13.75 million barrels per year. The simulation of this process was performed in Aspen HYSYS petroleum refinery software. In this simulation, the effect of effective operating parameters such as pressure, hydrogen to mazut ratio, and finally catalyst consumption on the removal of sulfur compounds, production of by-products, net production costs, and total investment costs are investigated. Main Results The results showed that for the hydrotreating process of this mazut with sulfur compounds 3.5%, total capital investment is 308.9 million US$ and the net production cost of treated mazut fuel is estimated to be 114.5 million US$ per year. Also, economic sensitivity analysis showed that the operating parameter of the hydrogen to mazut ratio had the greatest effect on increasing the total capital investment and net production cost, which should be minimized as much as possible.

    Keywords: Mazut, Hhydrogen Desulfurization, Naphtha, Net Production Cost, Total Capital Investment
  • Zahra Rajabi, Fatemeh Bagheri*, Seyed Abbas Shojaosadati Pages 31-41
    Research Subject

    Breast cancer is one of the most common cancer in the world with the highest mortality rate in women. Chemotherapy is the typical therapy for the cancer. However, it has side effects due to damage to healthy cells. Targeted drug delivery by nano carriers to the cancerous cells reduces the toxic side effects on normal cells. Serum albumin is a widely used drug carrier because of its availability, ease of preparation, and binding ability to various ligands. Attachment of iron oxide nanoparticles to albumin can control their distribution by applying an external magnetic field.

    Research Approach

    In this study, albumin nanoparticles attached to superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) were synthesized and loaded with 5-Fluorouracil (5-FU) anticancer drug by using the desolvation technique. The produced nanoparticles were characterized in terms of size, surface charge, and drug entrapment, by dynamic light scattering (DLS) and UV-Vis spectrophotometry. The cytotoxic effects of 5FU-loaded magnetic albumin nanoparticles and free 5FU on MCF7 cells were evaluated with the MTT assay. The internalization of nanoparticles in MCF-7 cells was confirmed by Prussian blue staining. In the end, the effects of nanoparticles on cell cycle and apoptosis were evaluated by flow cytometry using propidium iodide.

    Main Results

    The mean particle size and zeta potential of 5FU loaded albumin nanoparticles and albumin magnetic nanoparticles were 220 nm, -25.8 mV, and 221 nm, -28 mV respectively. Drug entrapment efficiency and drug loading efficiency were also, 20%, 1%, and 15.8%, and 0.06% for albumin nanoparticles and magnetic albumin nanoparticles in turn. The drug-loaded magnetic albumin nanoparticles showed higher cytotoxicity than the free drug on MCF-7 cells. The flow cytometry cell cycle analysis showed more cytotoxicity of albumin nanoparticles in comparison with other groups. According to these results, it can be said that 5-FU loaded magnetic albumin nanoparticles were more effective and deserve further studies in the cancer treatment.

    Keywords: Albumin magnetic nanoparticles, 5-flurouracil, MCF-7 cell line, targeted drug delivery
  • Aref Valishamekhi, Abbas Kebritchi*, Yasin Kaykha Pages 43-55
    Hypothesis

    The aim of this research was the investigation on kinetic of curing reaction of polyurethane binder based on hydroxyl terminated polybutadiene (HTPB). This reaction is of particular interest in advanced polyurethane composite materials.

    Methods

    HTPB diol was dynamically cured using differential scanning calorimetery (DSC) at different heating rates (5, 10, 20 and 40° C/min) with curing agents of Toluene Diisocyanate (TDI) and Isophorone Diisocyanate (IPDI) in presence and absence of Dibutyltin Dilaurate (DBTDL) catalyst. Kinetic parameters were calculated using Kissinger, Ozawa and isoconversion models. Urethane formation and viscosity build-up during cure reaction was studied by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) and rotational visocmetery (RV) methods.

    Findings

    Results showed that activation energy, enthalpy, progress and the rate of reaction were influenced by type of curing agent and the presence of catalyst. Kinetic models showed activation energy was reduced about 1 kJ/mol at each 0.05 unit increase in the degree of cure. The activation energy of HTPB-TDI-DBTDL binder system versus degree of cure was reduced slower in comparison to HTPB-IPDI-DBTDL binder system. Decrease in activation energy at degrees of cure higher than 90% was intensified as probable diffusion of low molecular weight molecules into polymer chains. Enthalpy of reaction in HTPB-TDI-DBTDL binder system at heating rates of higher than 10° C/min was independent of heating rate, whereas in HTPB-IPDI-DBTDL binder system the enthalpy of reaction is highly dependent on heating rate. Chemorheological results showed that rate of curing reaction for binder systems are in the order of HTPB-TDI-DBTDL>HTPB-IPDI-DBTDL>HTPB-TDI.

    Keywords: HTPB, DSC, cure kinetic, curing agent, activation energy
  • Farnaz Mahmoodiani, Faramarz Hormozi, Saeid Alamdar Milani* Pages 57-67
    Research subject

    Leaching and recovery parameters controlling the releasing of selenium from Sar-Cheshmeh copper anode slimes are studied and determined.

    Research approach

    Copper anode slimes is produced during the production of cathodic copper at the bottom of electrolyte cells, which is composed of insoluble anode components in the electrolyte. The copper anode slimes are made up of those components of the anodes, which are not soluble in the electrolyte. They contain varying quantities of precious metals like gold, silver, selenium and tellurium, and other precious metals in the anodic copper. They are being extracted as a by-product in the copper production process. Due to the fact that the main source of selenium is sulfur deposits such as copper and nickel. Copper anodic slimes is currently the only source of selenium in the world. In this study, the extraction of selenium from anodic copper slimes has been feasible. To do this, acid leaching has been used. Copper anodic sludge is the raw material for the production of more than 90% of the world selenium and is the main source of selenium production.[1-3]

    Main result

    In this paper, the effect of operational parameters such as acid concentration, temperature, process time and liquid to solid ratio on selenium recovery through copper slimes leaching was investigated. The optimum conditions of batch leaching For maximum selenium extraction from anodic copper slimes are attained at 3 mol L-1 of HNO3 concentration, 0.01 (W/V) solid to liquid ratio for 60 min contact time at 70 º C. Under the optimized conditions, the selenium leaching efficiency was 99%. The thermodynamic data showed positive values of both ΔH and ΔS which indicates that the leaching process is indeed endothermic and random while the obtained negative values of ΔG show that selenium dissolution process is spontaneous in nature.

    Keywords: Selenium, Leaching, Recovery, Nitric acid, Copper anod slimes
  • Hossein Bahraminejad, Abbas Khaksar Manshad* Pages 69-86
    Research subject

    Nanomaterials are substances that, because of their size, can easily penetrate small pores and apply their impact. Nanofluids can allow appropriate wettability change in the reservoir rock, therefore, an accurate understanding of the behavioral mechanisms of these nanofluids is important in changing the wettability. This is because if there is no proper understanding of these mechanisms, they may exhibit the opposite behavior and cause damage to the reservoir. In previous research, CuO / TiO2 / PAM nanocomposite was synthesized and mechanistically introduced.

    Research approach

    In this study, in continuation of the previous study, the behavioral and mechanism study has been investigated in a more accurate and documented manner, and spectral absorption tests, chemical flooding, and relative permeability diagrams confirm the effectiveness of enhanced oil recovery results of this nanocomposite. In carbonate rocks due to the positive surface charge of the rock and the negative charge of the nanocomposite, adsorption of nanomaterials in a double electrode layer state has been suggested as the dominant mechanism of wettability change. In sandstone rocks due to the charge coincidence of rock surface and nanomaterials which are both negative, the mechanism of disjoining pressure was the dominant mechanism of wettability change. To prove the abovementioned behaviors 200 ppm concentration of nanofluid was analyzed by spectroscopy method of adsorption analysis to validate the attraction forces of the nanocomposite with carbonate rocks and repulsion forces with sandstones.

    Main results

    Dynamic chemical flood tests were performed to confirm the effectiveness of this material in increasing oil production and showed 8.5% and 6.35% increase in oil production for carbonate and sandstone lithologies, respectively. Relative permeability diagrams showed an intersection point in the carbonate system with a 10% increase in water saturation and an intersection point in the sandstone system with a 12% increase in water saturation and the behavioral effect of the material at the studied concentrations.

    Keywords: Nanocomposite, CuO, TiO2, PAM, Enhanced oil recovery, Flooding, Relative permeability
  • Saeed Alamdar Milani, Mehdi Ashtianifar, Fazel Zahakifar* Pages 87-103
    Research subject

    With the rapid development of science and technology, cerium and cerium oxide are widely used in various fields, including in the manufacture of aluminum, aluminum alloys, some steels and in permanent magnets, catalysts, Polishing powder, Glass, Cinema, and Ceramic Technology. Solvent extraction is one of the effective techniques for extraction, separation, and purification of cerium.

    Research approach

    The extraction of cerium (IV) from sulfuric acid solutions using Cyanex 921 in kerosene was investigated. The different parameters affecting the extraction process of cerium(IV) such as pH of aqueous solutions , reagent, metal ion concentration, contact time as well as temperature, are separately investigated. Experiments in the pH range of 0.5 to 5.5, at 25±1 oC , using Cyanx 921 in the concentration range of 0.06 to 0.4 mol L-1, and a mixture of Cyanx 921 and D2EHPA was performed in different ratios.

    Main results

    From the temperature study, the extraction reaction for Ce (IV) was found to be exothermic in nature. The results indicated that the effective extraction of cerium(IV) from sulfuric acid solutions cannot be achieved in a single equilibration because the solubility of Cyanex 921 in aliphatic diluents is limited at ambient temperature. To rectify this issue, the possibility of using a synergistic mixture of Cyanex 921 and D2EHPA as extractant system to recover cerium(IV) from sulfuric acid solutions was investigated. Mixtures of Cyanex 921 and D2EHPA resulted in synergistic extraction of cerium (IV) from sulfuric acid solutions. The results indicated that, under experimental conditions, the maximum synergistic coefficient was obtained at the molar ratio of (0.6M D2EHPA / 0.2 M Cyanex 921) 3.0, and cerium(IV) was extracted into organic phase in the form of Ce(SO4)(HSO4)2. Cyanex 921.

    Keywords: Solvent extraction, Cerium (IV), Cyanex 921, D2EHPA, Synergetic effect
  • Hamidreza Azimi*, Davoud Jahani, AMIN Mohebifar, Mohamad Reza Yazdan Panah Pages 105-120
    Research subject

    Well-designed plastic foams, with respect to their cell density and cell size, open-or-close cells, and the cell uniformity, compared to their counterpart unfoamed plastic parts, beside of having the advantages of less material consumption, dimensional stability, better processability, and a higher surface quality, they can have superior mechanical and physical properties, including strength to weight, impact strength, thermal and dielectric properties. The temperature distribution in the different zones of the extruder, the qualities and quantities of the nanoparticle additives and their dispersion in the polymer matrix can have significant effect on the mechanical properties of the produced foams by the extruder.

    Research approach

    In this study, using an extruder, MA-g-polypropylene microcellular foams, containing 3, 7 and 9 wt% of nano-clay particles, were produced under three temperature arrangements on the extruder and the material and the processing effects on the mechanical properties were investigated.  

    Main results

    The result of this investigation shows that adding of nanoclay improves the mechanical properties of MA-g-PP.s foams. As an example, the results show that the sample with 7 wt% of surface modified nanoclay, owns about 10% higher impact toughness compared to the samples produced without nanoclay. Also for the same samples a rise of about 5% was recorded in Young modulus. The microstructural studies of the produced foams by scanning electron microscope (SEM) show that adding of nanoclay can result on more foam uniformity and smaller cell size. In this study, the smallest average cell size (87.5 μm) and the lowest density (0.3 g/cm3) were recorded for a sample with 7wt% nanoclay.

    Keywords: Extruder, MA-g-polypropylene, Mechanical, Properties, Nanoclay, Nanocomposites