فهرست مطالب

شیمی و مهندسی شیمی ایران - سال سی و نهم شماره 2 (پیاپی 96، تابستان 1399)

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران
سال سی و نهم شماره 2 (پیاپی 96، تابستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1400/05/13
  • تعداد عناوین: 28
|
  • حمید سعیدیان*، شیما شیرمحمدی بهادران، ناصر محمدپور دونیقی صفحات 1-10
    نانوذره های پلیمری به عنوان یکی از بهترین سامانه های انتقال دارو، در سال های اخیر به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته اند. در این مطالعه نانوذره های پلیمری به روش ژله ای شدن یونی تری پلی فسفات (TPP) و کیتوزان تهیه شدند. سپس زهر عقرب کمپسوبوتوس  بر روی آن ها بارگزاری شد. ویژگی های فیزیکوشیمیایی نانوذره های به دست آمده و پارامترهای موثر بر آزادسازی زهر در شرایط آزمایشگاهی مورد مطالعه قرار گرفت. ریخت شناسی و ویژگی نانوذره های کیتوزان دارای زهر به ترتیب توسط میکروسکوپ الکترونی نگاره (SEM) و فناوری طیف سنجی  FT-IR، تعیین شد و متوسط اندازه ذره ها و پتانسیل زتا با استفاده از DLS اندازه گیری شد. فناوری FT-IR، اتصال گروه تری پلی فسفات با گروه های آمین کیتوزان را در نانوذره ها تایید نمود و SEM ساختاری کروی، صاف و به تقریب همگن را برای نانوذره ها نشان داد. کپسوله کردن بهینه، با راندمان (98/99٪) و ظرفیت بارگزاری (44/80٪)، با استفاده از محلول کیتوزان با غلظت 2 میلی گرم بر میلی لیتر، نسبت جرمی کیتوزان به TPP برابر با 2 و غلظت اولیه 500 میکرو گرم بر میلی لیتر زهر عقرب به دست آمد. در شرایط آزمایشگاهی، در 8 ساعت اولیه حدود 20٪ آزادسازی زهر از نانوذره ها صورت گرفت و سپس به آرامی و با سرعت ثابت در 72 ساعت، رهایش ادامه می ی ابد. بنابراین می توان زهر عقرب کمپسوبوتوس، تثبیت شده روی نانوذره های کیتوزان را به عنوان یک سامانه انتقال آنتی ژن در نظر گرفت. آزادسازی ناگهانی و یک باره در مورد این زهر دیده نمی شود و این یکی از نقطه های قوت نانوذره های کیتوزان دارای زهر تهیه شده می باشد، چرا که آزاد سازی تدریجی آنتی ژن، برای تقویت سامانه ایمنی بسیار دارای اهمیت است.
    کلیدواژگان: زهر عقرب کمپسوبوتوس، سامانه انتقال آنتی ژن، نانوذره های کیتوزان، ژله ای شدن یونی، نانوذره های پلیمری
  • مریم سعیدی فر*، منا شهلائی، علی زمانیان صفحات 11-19
    سنتز حامل های دارویی پایدار پروتئینی بر پایه ی ایمونوگلوبولین G به منظور استفاده ی آن ها در رهایش داروی ضدسرطان اگزالی پلاتین انجام و نانوذره ها با استفاده از آزمون طیف سنجی فروسرخ (FT-IR) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مشخصه یابی شدند. در این پژوهش، رهایش داروی اگزالی پلاتین در پروتئین خالص و دو نسبت گوناگون 1 و 2 نسبت به نانوذره ها مطالعه و بازده کپسوله شدن و درصد بارگذاری در آن ها مطالعه شد. رفتار رهایش دارو در سه سامانه گوناگون نشان داد که نانوذره های پروتئینی زمان رهایش را افزایش داده و نیز رهایش دارو آهسته تر از رهایش در پروتئین خالص اتفاق می افتد. مکانیسم رهایش دارو بررسی و مشخص شد نوع مکانیسم انتشار از نوع فیکی است. به این ترتیب، این سامانه طراحی شده برای دستیابی و معرفی سامانه رهایش داروی ضدسرطانی مناسب است.
    کلیدواژگان: ایمونوگلوبولین G، نانوذره پروتئینی، رهایش دارو، اگزالی پلاتین
  • سلیمان بهار*، آسیه نوروزی صفحات 21-32
    در این پژوهش یک روش جدید  استخراج فاز جامد مغناطیسی، با استفاده از نانو کامپوزیت مغناطیسی گرافن عامل دار شده با آمینو اسید L-آرژینین برای استخراج انتخابی یون مس (II) و اندازه گیری با استفاده از روش  طیف سنجی جذب اتمی شعله (FAAS) ارایه شد. تاثیر متغیرهای گوناگون بر روی استخراج از جمله pH، مقدار کامپوزیت و زمان سونیکیت مورد مطالعه و بررسی قرار گرفتند.  اثر یون های مداخله کننده نیز مورد بررسی قرار گرفت و نتیجه ها نشان داد که بیش تر یون ها مزاحمتی برای اندازه گیری کاتیون مس ندارند.  در شرایط بهینه با حجم نمونه 100 میلی لیتر، فاکتور تقویت برابر با 8/36 به دست آمد. حد تشخیص به دست آمده برای روش برابر 96/1 نانوگرم بر میلی لیتر بوده و درصد انحراف استاندارد نسبی برای هشت مرتبه اندازه گیری برابر با 81/3% به دست آمد. این روش به خوبی برای تعیین مس در نمونه های حقیقی آب و برنج مورد استفاده قرار گرفت.
    کلیدواژگان: استخراج فاز جامد مغناطیسی، گرافن اکسید مغناطیسی L-آرژینین، طیف سنجی جذب اتمی شعله (FAAS)، یون مس(II)
  • مهدی محمودیان*، پیمان گوزلی بالکانلو، آرزو عبدالی، سمیه محمودی اسکندر آبادی صفحات 33-43
    غشای نانوکامپوزیتی پلی فنیل سولفون بهبود یافته با خا ک رس اصلاح شده با آهن اکسید، با اختلاط مونت موریلونیت اصلاح شده با محلول پلیمر، به روش وارون کردن فاز تهیه شد. در این پژوهش، تاثیر مقدار افزودنی در میزان جداسازی غشایی مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، عبور آب خالص، انسداد، جداسازی رنگدانه ها و فلزهای سنگین با سل فیلتراسیون، مورد سنجش قرار گرفته و عملکرد هر یک از غشاها بررسی شد. میزان آب دوستی هر یک از غشاها با اندازه گیری زاویه تماس آب انجام شد. میزان پخش افزودنی در ماتریس پلیمری و ساختار غشا، به وسیله آنالیز FE-SEM مطالعه شد. نتیجه های به دست آمده از آزمایش های  یادشده نشان می دهد، آب دوستی سطح پس از افزایش خاک رس اصلاح شده، افزایش می یابد. افزون بر این، عبور آب خالص، دفع نمک و مقاومت در برابر انسداد، برای غشای اصلاح شده به طور چشمگیری افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: غشاهای نانو کامپوزیتی، جداسازی، پلی فنیل سولفون، فلزهای سنگین
  • رباب محمدی* صفحات 45-56
    در این کار پژوهشی، کاتالیست های تیتانیم دی اکسید (TiO2)، تیتانیم دی اکسید گرافن (TiO2 - Graphene) و تیتانیم دی اکسید گرافن/آلژینات (TiO2-Graphene/Alginate) تهیه و با روش های گوناگون مانند  EDX, SEM, TEM, XRD شناسایی شدند. فعالیت فتوکاتالیستی نمونه های تهیه شده در حذف مالاکیت سبز و متیل اورانژ به عنوان رنگ های کاتیونی و آنیونی  از محلول های آبی مورد بررسی قرار گرفت.  نتیجه ها نشان داد فعالیت فتوکاتالیستی نمونه ها، متاثر از ساختار شیمیایی آلاینده هاست. به طوری که نانوکامپوزیت TiO2-Graphene/Alginate در حذف رنگ کاتیونی و کاتالیست TiO2-Graphene در حذف رنگ آنیونی، فعالیت بیش تری نسبت به سایر نمونه ها از خود نشان دادند. همچنین رقم های شایستگی برای انرژی الکتریکی به ازای هر مرتبه (EEO) برای حذف فتوکاتالیستی مالاکیت سبز در حضور نمونه های تهیه شده مورد ارزیابی قرار گرفت. نتیجه ها نشان داد میزان انرژی الکتریکی مصرفی یرای حذف مالاکیت سبز با استفاده از  TiO2-Graphene/Alginate نسبت به سایر فتوکاتالیست ها کم تر است. به منظور درک ماهیت جذب، مدل های هم دمایی جذب مورد مطالعه قرار گرفتند. از بین مدل های هم دمایی جذب، مدل لانگمویر با ضریب همبستگی 995/0 بهترین تطابق را با داده ها نشان داد. طبق مدل لانگمویر، بیش ترین ظرفیت جذب مالاکیت سبز به وسیله جاذب TiO2-Graphene/Alginate، mg/g 45/86 به دست آمد که به تقریب چهار برابر ظرفیت جذب TiO2-Graphene می باشد. همچنین قابلیت بازیافت نانوکامپوزیت TiO2-Graphene/Alginate مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه ها نشان داد نانوکامپوزیت TiO2-Graphene/Alginate قابلیت بازیافت دارد و از پایداری بالایی برخوردار است.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت TiO2-Graphene، Alginate، فعالیت فتوکاتالیستی، خاصیت جذب سطحی، مالاکیت سبز
  • مرتضی هاشم زاده*، امیرحسام حسنی، عبدالرضا نیلچی صفحات 57-74

    همواره نوع بشر در طی سالیان دراز به دنبال پیشرفت های متنوع خود، دورریزهای مخاطره آمیز مانند فلزهای سنگین و مواد رادیواکتیو را وارد محیط زیست کرده است، که تاثیر مستقیم بر سلامت انسان و سایر زیست بوم های موجود دارند. از این رو بررسی راهکارهای لازم برای کنترل و حذف این دورریزها، هدف پژوهش های گوناگون قرار گرفته است. در این پژوهش حذف رادیونوکلوییدهای کبالت 60 به واسطه فراوانی آن ها در پساب دفعی راکتورهای اتمی برای شکاف هسته ای و نیز نیروگاه های هسته ای مورد بررسی قرار گرفت؛ به گونه ای که نانو ذره های نوینی از هماتیت در شرایط هیدروترمالC°250 و با استفاده از فریک کلرید شش آبه و سورفاکتانت اولییک اسید، سنتز و پس از آنالیزهای ساختاری XRD, FT-IR, SEM, TEM  و BET به عنوان جاذب در حذف رادیوکاتیون های کبالت 60 به کار گرفته شد. بر این اساس نانوبلورهای سنتز شده، بیش تر (90%<) از نوع نانومیله های nm60-30 بودند که  نانو فلس های شش وجهی نامنظم با ضخامت nm 40-100در بین آن ها توزیع یافتند و مساحت سطح ویژه ای حدود m2/g 29/31 را پدید آوردند. بررسی اثر نانو ذره های نوین هماتیت در حذف رادیونوکلوییدهای کبالت 60 نشان داد که پارامترهای دما، pH، غلظت رادیوکاتیون ها، زمان تماس و جرم نانوجاذب مصرفی، تاثیر به سزایی در روند جذب داشتند؛ به گونه ای که شرایط بهینه حذف کبالت 60 از محلول آبی در دمای °C 1±25، غلظت کاتیون mg/L 1، 5/6=pH، زمان تماس h 2 و حضور mg/L20 نانوجاذب تعیین شد. از سویی مکانیسم جذب حاکم نیز از مدل هم دمای ردلیچ پترسون پیروی نمود که خود نشان از گرایش سامانه به جذب همگن رادیوکاتیون ها با بیش ترین ظرفیت جذب mg/g 86/142 در دمای °C 1±25 داشت. این درحالی بود که در بررسی نرخ جذب کبالت 60 بر نانو ذره های سنتز شده هماتیت، برازش نتیجه های تجربی پژوهش با مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم خطی هو، بیش ترین سطح هم پوشانی را نشان داد. بنابراین می توان نتیجه گرفت که نانو ذره های هماتیت سنتز شده با سطح اصلاحی نوین، یکی از جاذب های کارآمد، امیدبخش و در همان حال سازگار و دوست دار محیط زیست می باشد که توانایی بالایی در حذف رادیونوکلوییدهای کبالت 60 از محلول های آبی مانند پساب ها را دارد.

    کلیدواژگان: جذب، کبالت 60، هماتیت، هیدروترمال، هم دما، مطالعه های سنتیکی، نانوذره ها
  • سید رضا نبوی*، محمود عباسی، مریم روحی صفحات 75-88
    جداسازی نانوکاتالیزگرها از فاز مایع به دلیل اندازه نانومتری آن ها اغلب سبب محدودیت در استفاده از آن ها در فرایندهای با مقیاس صنعتی می شود. برای حل این مشکل، بیش تر، نانوکاتالیزگرها را روی بسترها تثبیت می کنند. در این پژوهش نخست نانوذره های TiO2 دوپه شده با سریم (TiO2-Ce) به روش سل ژل تهیه شدند. از فناوری های طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FT-IR)، پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپی الکترون روبشی گسیل میدانی (FE-SEM)، همدماهای جذب واجذب نیتروژن (BET) برای مشخصه یابی نانوذره ها استفاده شد. در ادامه از دانه های لیکا (LECA) به عنوان بستر برای تثبیت نانوذره ها استفاده شد. مطالعه های FE-SEM نشان داد که پوشش یکنواختی از نانوذره های TiO2-Ce در سطح دانه  های لیکا ایجاد شده است. با چینش منظم دانه های لیکا، یک بستر کاتالیزگری ساخته شده و در یک فوتوراکتور با جریان چرخ ه ای نصب شده و حذف رنگ دایرکت بلو 71 (DB71) در فوتوراکتور مطالعه شد. نتیجه ها نشان داد که بستر با وزن 3/5 گرم زیر تابش منبع نور فرابنفش توانایی حذف حدود 96 درصد از رنگزا با غلظت ppm20 را در بازه زمانی یک ساعت دارد. همچنین عملکرد دانه های لیکای پوشش داده شده در حالت شناور در شرایط نورخورشید نیز بررسی شد؛ نتیجه ها نشان داد که با پرتودهی روزانه به مدت 4 ساعت کاتالیزگر توانایی حذف 94 درصد از رنگ در طی سه روز را دارد.
    کلیدواژگان: تیتانیوم دی اکسید، سریم، حذف رنگزا، لیکا، واکنشگاه نوری با بستر ثابت
  • حسین کاظمی، شاهرخ شاه حسینی، امین بازیاری* صفحات 89-97
    در این پژوهش، تاثیر پلی اتیلن گلیکول بر سنتز و ویژگی های ساختاری پایه گاما آلومینا بررسی شد. بدین منظور از فرایند سل-ژل به عنوان روش سنتز و از آلومینیوم ایزوپروپوکسید به عنوان پیش ماده برای تهیه گاما آلومینا بهره گرفته شد. از آنالیز جذب و دفع نیتروژن به منظور محاسبه ی سطح ویژه، حجم روزنه ها و توزیع اندازه روزنه های گاما آلومیناهای سنتز شده با درصد مولی های گوناگون پلی اتیلن گلیکول استفاد شد. نتیجه ها نشان داد که سطح ویژه(m2/g344) و حجم روزنه  هی (cm3/g 2/2)بهترین آلومینای سنتز شده با نسبت مولی 05/0 پلی اتیلن گلیکول به آلومینیوم ایزوپروپوکسید نسبت به نمونه سنتز شده در غیاب پلی اتیلن گلیکول به ترتیب حدود 40 و 340 درصد افزایش را نشان می دهد. هم چنین دیده شد با افزایش نسبت مولی پلی اتیلن گلیکول به بیش از 05/0 تغییر چشمگیری در ساختار آلومینا به وجود نمی آید. بهترین نمونه گاما آلومینای سنتزی به وسیله آنالیزهای جذب و دفع نیتروژن، میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش سنجی پرتو ایکس مورد مطالعه بیش تر قرار گرفت و با گاما آلومینای تجاری تهیه شده از شرکت مرک با سطح ویژه (m2/g174)  و حجم روزنه ها (cm3/g 5/0) مقایسه شد. بر اساس نتیجه های پراش پرتو ایکس اندازه بلورهای گاما آلومینای مرک و بهترین نمونه سنتزی به ترتیب 13 و 7  نانومتر محاسبه شدند برخلاف روش های پیشین سنتز گاما آلومینا که نمونه  های سنتزی با سطح ویژه بالا، به طور معمول دارای حجم روزنه  های کمی بودند،  استفاده از پلی اتیلن گلیکول در فرایند سل-ژل افزون بر افزایش سطح ویژه موجب افزایش چشمگیری در حجم روزنه ها نیز شد. همچنین سنتز گاما آلومینا با استفاده از پلی اتیلن گلیکول  از پیچیدگی کم تری  نسبت به سایر روش ها برخوردار است.
    کلیدواژگان: سل-ژل، گاما آلومینا، پلی اتیلن گلیکول، سطح ویژه، حجم روزنه
  • فاطمه فشی، احد قائمی*، پیمان مرادی صفحات 99-110
    در این پژوهش جاذب های زیولیت x13 و آلومینای فعال برای افزایش شدت جذب کربن دی اکسید با محلول پیپرازین اصلاح یافتند. تاثیر شرایط گوناگون عملیاتی از جمله دما، فشار، مقدار جاذب، اندازه ذره ها و غلظت محلول پیپرازین بر فرایند جذب سطحی بررسی شد. نتیجه های آزمایش های جذب نشان داد که با افزایش فشار و کاهش دما، میزان جذب افزایش می یابد و بیش ترین میزان جذب کربن دی اکسید مربوط به دمای 25 درجه سلسیوس، فشار 8 بار، مقدار یک گرم جاذب، اندازه ذره ها 200 میکرون و غلظت 2 درصد وزنی پیپرازین می باشد. ظرفیت جذب برای آلومینای فعال از مقدار 516/166 به 008/222 میلی گرم بر گرم جاذب و برای زیولیت x13 از مقدار 844/193 به 084/242 میلی گرم بر گرم جاذب افزایش یافت. هم چنین در حالت کلی جاذب زیولیت x13 اصلاح یافته در مقایسه با آلومینای فعال اصلاح یافته دارای میزان جذب بالاتری می باشد ولی اصلاح سطح میزان جذب آلومینای فعال را بیش تر افزایش داده است. بنابراین، بر اساس نتیجه های این پژوهش، جاذب های اصلاح یافته با پیپرازین کارایی بالایی برای جذب کربن دی اکسید دارند.
    کلیدواژگان: جذب سطحی، کربن دی اکسید، زئولیت، آلومینا، پیپرازین، اصلاح جاذب
  • نسیم عبدالی، اعظم مرجانی* صفحات 111-117
    برای بررسی سامانه هایی که دست یابی به مقدارهای تجربی برخی از مشخصه های آن ها در شرایط غیرمتعارفی سخت است، می توان از فناوری شبیه سازی دینامیک مولکولی استفاده کرد.در این کار، شبیه سازی دینامیک مولکولی روش حذف یون های فلزهای سنگین روی و مس توسط زیولیت ها مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای ساختاری، جذب فلزهای سنگین روی و مس و همچنین انرژی های جذب به دست آمده مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت و با محاسبه میانگین مربع های جابه جایی بر روی زیولیت ها، مقدار ضریب نفوذ محاسبه شد. مقدارهای ضریب نفوذ در زیولیت A کم تر از زیولیت X است و این نشان دهنده این است که فلز در زیولیت نفوذ کم تری داشته و در پساب مانده و حذف آن توسط زیولیت A  بهتر بوده است. راندمان جذب فلزهای سنگین با توجه به شبیه سازی و داده های تجربی 9/99 درصد است.نتیجه ها نشان می دهند که حذف روی از سطح زیولیت نیازمند انرژی بیش تری نسبت به فلز مس می باشد چرا که یون های روی جذب شده پایداری بالا در سطح جاذب از خود نشان می دهند.
    کلیدواژگان: شبیه سازی دینامیک مولکولی، زئولیت، فلزهای سنگین، میانگین مربع جابه جایی
  • شهرام قاسمی میر*، سید رضا حسینی زوارمحله، فائزه حسن پور، شیما نبی پور صفحات 119-132
    در این کار پژوهشی، نخست نانو هیبرید ذره های دو فلزی پلاتین - پالادیوم/گرافن (Pt-Pd/ERGO) بر روی الکترود کربن شیشه ای (GCE) تهیه شد و سپس برای اندازه گیری بیس فنول A (BPA) استفاده شد. ریخت شناسی و آنالیز عنصری سطح الکترود اصلاح شده با میکروسکوپی الکترونی نشر میدانی (FESEM)،  میکروسکوپی نیروی اتمی (AFM) و طیف بینی پراکنش انرژی (EDS) مورد مطالعه قرار گرفت. ولتامتری چرخه ای الکترود اصلاح شده در حضور BPA در بافر فسفاتی (8pH=) یک دماغه اکسایشی در  V44/0 نشان داد که بیان کننده فرایند اکسایش برگشت ناپذیر این ترکیب می باشد. هم چنین، نتیجه های به دست آمده از طیف بینی امپدانس الکتروشیمیایی نشان داد که Pt-Pd/ERGO، مقاومت انتقال بار کم تری نسبت به GCE و ERGO/GCE دارد. روش آمپرومتری به عنوان یک روش تجزیه ای حساس برای تعیین BPA به کارگرفته شد. یک معادله ی خطی بین جریان دماغه اکسایشی و غلظت BPA  در گستره mM 5/201 5 با حد تشخیص mM 75/0 و حساسیت mA/mM 13/0 به دست آمد. همچنین الکترود اصلاح شده، گزینش پذیری خوبی برای اکسایش الکتروشیمیایی BPA  نشان داد.
    کلیدواژگان: گرافن اکسید کاهش یافته، نانو ذره های دو فلزی، بیس فنول A، آمپرومتری
  • حامد معارف، محمد مهدی فروغی*، عنایت الله شیخ حسینی، محمدرضا اخگر صفحات 133-143

    در این پژوهش نخست نانوکاتالیست ZnFe2O4 به روش هیدروترمال تهیه شد. سپس از این نانوکاتالیست برای سنتز 4و'4-((E1و'E1)- ((اکسی بیس (4و1-فنیلن)) بیس (آزانیلیدین)) بیس (متانیلیدین)) دی فنل (4,4'-((1E,1'E)-OPAMD)  در شرایط بهینه استفاده شد. سپس ساختار لیگاند تهیه شده پس از جداسازی  و خالص سازی با استفاده از طیف سنجی IR،  1H NMR و 13C NMR شناسایی شد. در مرحله بعدی، از آن به عنوان اصلاح گر برای ساخت حسگر الکتروشیمیایی برای اندازه گیری هم  زمان هیدرازین و فنل استفاده شد. رفتار الکتروشیمیایی هیدرازین در سطح الکترود صفحه چاپی (SPE) اصلاح شده بااستفاده از روش ولتامتری چرخه ای، ولتامتری پالس تفاضلی و کرونوآمپرومتری مورد مطالعه قرارگرفت. همچنین،بااستفاده از روش ولتامتری پالس تفاضلی، منحنی برازش دربازه  یغلظت 0/700-0/1 میکرومولار با حد تشخیص 07/0 میکرومولار به دست آمد. روش معرفی شده برای اندازه گیری هیدرازین و فنل در نمونه های آب مورد نیز استفاده قرار گرفت.

    کلیدواژگان: هیدرازین، فنل، شیف باز، الکترود صفحه چاپی، نانوکاتالیست ZnFe2O4
  • حسین شیخ لوئی*، میلاد لامع، علی باغبان صفحات 145-158
    در این مطالعه یک روش میکرواستخراج ساده، سریع، ارزان و کارا با عنوان میکرواستخراج قطره آلی شناور منجمد کمک شده با جریان گردابی (VAE-SFODME) در پیش تغلیظ و جداسازی مقدارهای جزیی کادمیم از نمونه های آبی بررسی و مطالعه شد. در این روش فلز کادمیم با لیگاند آمونیوم پیرولیدین دی تیو کاربامات (APDC) کمپلکس تشکیل داد و به فاز آلی 1- دودکانول استخراج شد. پس از جداسازی فاز، آنالیت غنی سازی شده توسط دستگاه اسپکتروسکوپی جذب اتمی الکتروترمال اندازه گیری شد. استفاده از جریان گردابی باعث حذف حلال آلی پخش کننده شد در ضمن با توزیع خوب ذره های ریز حلال استخراجی در محلول و با افزایش سطح تماس باعث افزایش کارایی استخراج و فاکتور تغلیظ شد. حلال 1-دودکانول به دلیل نقطه ذوب مناسب و دانسیته پایین نسبت به آب به عنوان حلال استخراجی مناسب و کارا انتخاب شد. پارامترهای تجربی مربوط به کارایی استخراج بررسی و مطالعه شد. در شرایط بهینه (حلال استخراجی (1-دودکانول) Lµ 90، 5/2=pH، Lµ12APDC، زمان استخراج min 3، سرعت سانتریفوژ rpm 4000 به مدت min 2، بدون افزودن نمک و در دمای آزمایشگاه) حد تشخیص، حد تعیین، تکرارپذیری (درصد انحراف استاندارد نسبی برای پنج بار اندازه گیری پشت سر هم) و فاکتور تغلیظ به ترتیب ng/mL 58/0، ng/mL 92/1، 97/0% و 96 به دست آمد. در ضمن برای بررسی درستی روش برنامه ریزی شده نمونه های آبی زیست محیطی (آب تصفیه شده، آب شهری و آب رودخانه) و نمونه های زیستی شامل بزاق دهان و موی انسان و نمک با درجه غذایی با کادمیم در سطح های غلظتی 20 و  ng/mL40 آلوده شد، بازیابی نمونه های آلوده شده بسیار خوب و در بازه 3/101- 5/94 درصد است. بنابراین روش پیشنهادی می تواند به طور موفقیت آمیز در نمونه های گوناگون آبی، زیستی و غذایی مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: پیش تغلیظ، میکرو استخراج قطره آلی شناور منجمد کمک شده با جریان گردابی (VAE-SFODME)، کادمیم، آب زیست محیطی، نمونه های زیستی، نمک غذایی
  • محمدعلی اخباری، حمید محجوب، مهربان کیانی، آذرخش گودرزی، علیرضا احمدی* صفحات 149-264

    در این مقاله، یک روش مد ل سازی آماری برای بهینه سازی واحد تقطیر اتمسفری پالایشگاه نفت لاوان ارایه شده است. با استفاده از روش سطح پاسخ  (RSM)، تاثیر هم زمان مقدار نفت خام و میعان های گازی بر روی میزان تولید گاز مایع، نفتای سبک و سنگین، نفت گاز و نفت کوره توسط نرم افزار Design Expert  بررسی شد. به این منظور از 623 عدد آزمایش تجربی در شرایط عملیاتی گوناگون استفاده شد. برای تعیین اهمیت اثرها و بر هم کنش هر پارامتر  بر روی میزان تولید هر یک از فراورده های خروجی، تجزیه و تحلیل واریانس (ANOVA) به کار گرفته شد. نتیجه ها  نشان می دهد که مقدار R2 بیش از 92/0و R2 تعدیل شده در توافق خوبی با R2  می باشد. پس از تایید مدل ریاضی ارایه شده، به منظور افزایش تولید فراورده های دلخواه و با ارزش افزوده بالا مانند نفتای سبک و سنگین و کاهش تولید نفت کوره به عنوان یک فراورده ی غیردلخواه، بهینه سازی نیز انجام شد. مطابق با نتیجه های بهینه سازی و با درنظر گرفتن محدودیت های عملیاتی، بیش ترین مقدار فراورده های دلخواه و کم ترین مقدار نفت کوره به عنوان هدف اصلی این پژوهش، در مقدار خوراک کل (BPD) 56500  و با مخلوطی متشکل از 57 درصد میعان های گازی و 43 درصد نفت خام دست یافتنی است. در ادامه به منظور اجرای شرایط بهینه، تغییرهای فرایندی لازم اعمال شد و شرایط بهینه با موفقیت اجرا شد.

    کلیدواژگان: واحد تقطیر اتمسفریک، نفت خام، میعان های گازی، بهینه سازی، روش سطح پاسخ
  • صدیقه عبادی، الهام باهر*، پونه ابراهیمی صفحات 159-170
    روش استخراج نقطه ابری، بر پایه جداسازی در محیط مایسلی است که از آن برای پیش تغلیظ آلومینیوم، روی، مس و منگنز پیش از اندازه گیری با روش UV/Vis استفاده شد. در این روش، استخراج فلزها پس از کمپلکس شدن با لیگاند ان بنزوییل ان فنیل هیدروکسیل آمین، توسط دو سورفکتانت تریتون ایکس 100 و سدیم دو دسیل سولفات صورت گرفت. هر فلز به طور جداگانه در محیط مایسلی استخراج شد. اثر سه متغیر یعنی غلظت سورفکتانت تریتون ایکس-100 و سدیم دو دسیل سولفات (SDS) و قدرت یونی محیط بر راندمان  استخراج، با استفاده از روش طرح آزمایشی باکس بنکن بررسی و پس از جستجوی نقطه به نقطه، شرایط بهینه مشخص شد. در شرایط بهینه، حد تشخیص برای آلومینیوم، منگنز، روی و مس به ترتیب 64/3، 08/3، 67/2 و 22/2 میکرو گرم بر لیتر و انحراف استاندارد نسبی روش، برای شش بار اندازه گیری برای غلظت300 میکروگرم بر لیتر از روی و مس به ترتیب  02/3 و 12/3 درصد و برای 500 میکروگرم بر لیتر از نمونه آلومینیوم و منگنز 39/3 و 00/4 درصد بود. فاکتور پیش تغلیظ برای یون های آلومینیوم، منگنز، روی و مس به ترتیب 6/3، 3/4، 5/4 و 0/5 بود. سپس در شرایط بهینه اندازه گیری این فلزها در دو نمونه حقیقی  آب با موفقیت به کار گرفته شد.
    کلیدواژگان: استخراج نقطه ابری، طرح آزمایشی باکس بنکن، تریتون ایکس 100، سدیم دو دسیل سولفات، لیگاند ان بنزوییل ان فنیل هیدروکسیل آمین
  • مصطفی کیامهر*، لیلا محمدخانی، رضا صفری، بهزاد جعفری، پیتر لانگر صفحات 171-181
    ترکیب های دارای بخش کومارینی و 4،3-دی هیدروکینولونی، ویژگی های زیستی و دارویی متنوعی دارند.  از جمله ویژگی های ضد سرطان، ضد بسته شدن رگ های خونی و ضد HIV برای آن ها گزارش شده است. تهیه مولکول های هیبریدی با ترکیب کردن فارماکوفورهای شناخته شده برای توسعه طیف گسترده ای از اسکلت های دارویی نوین که به صورت بالقوه می توانند داروهای با ویژگی های بهتری باشند، از اهمیت بالایی برخوردار است.در این پژوهش تعدادی از هتروسیکل های نوین چهار و پنج حلقه ای 4،3-دی هیدروکینولون های متصل به تتراهیدروپیرانوکومارین و تتراهیدرو پیرانوآلفا پیرون با واکنش پیاپی ناوناگل هترو دیلز آلدر مشتق های N-آکریل آنترانیل آلدهید با 4-هیدروکسی کومارین و آلفا-پیرون (4-هیدروکسی-6-متیل-2H -پیران-2-اون) در حضور 50 درصد مولی ZnBr2 به عنوان کاتالیستی ارزان و ملایم در دمای بازروانی حلال استیک اسید در یک مرحله سنتز شدند.همه فراورده ها با بازده بسیار خوب و همچنین ناحیه گزینی و فضاگزینی درخشان به دست آمدند.
    کلیدواژگان: کاتالیست ZnBr2، کومارین، 3-دی هیدروکینولون، واکنش هترو دیلز آلدر
  • سمیه سلیمانی امیری* صفحات 183-196
    با توجه به طبیعت و نقش  مهم آزاسیکلوهپتاتتراان و آزاسیکلوهپتاتری انیلیدن در شیمی آلی، ساختار و پایداری و راسمیزاسیون ده ایزومر تری آزاسیکلوهپتا-6,4,2,1-تتراان از طریق کاربن های مربوطه با استفاده از روش های محاسبه ای از اساس و تابعیت چگالی الکترون مورد بررسی قرار گرفت. ایزومر 7a به عنوان پایدارترین ایزومر تری آزاسیکلوهپتا-6,4,2,1-تتراان معرفی شد. این ایزومر دارای تقارن غیر مسطح بوده و بزرگ ترین زاویه ی دی ایمینی و کوچک ترین زاویه ی چرخش را در بین ایزومرهای تری آزاسیکلوهپتا-6,4,2,1-تتراان مورد مطالعه به خودش اختصاص داده است. ایزومرهای 9a, 1a به دلیل دافعه بین زوج الکترون های غیرپیوندی در اتم های نیتروژن مجاور، جزو ناپایدارترین ایزومرهای  آلنی  می باشند. تقارن غیرمسطح آلن ها منجر به فعالیت نوری آنها می شود. راسمیزاسیون تری آزاسیکلوهپتا-6,4,2,1-تتراان از طریق حالت گذار یک تایی‏ تری آزاسیکلوهپتا-5,3,1-تری ان-7-ایلیدن انجام می شود و به موقعیت اتم نیتروژن در حلقه وابسته است. ایزومرهایی دارای اتم نیتروژن در موقعیت 1 حلقه (ایزومرهای  1، 2، 4- و 1، 2، 5- و 1، 3، 4- و  1، 3، 5- و 1، 4، 5-) تری آزاسیکلوهپتا-6,4,2,1-تتراان از طریق حالت گذار ضد آروماتیک گونه های یک تایی تری آزاسیکلوهپتا-5,3,1-تری ان-7-ایلیدن راسمیزه می شوند. درحالی که ایزومرهای 2، 3، 4- و 2، 3، 5- تری آزاسیکلوهپتا-6,4,2,1-تتراان از طریق حالت گذار آروماتیک یک تایی تری آزاسیکلوهپتا-5,3,1-تری ان-7-ایلیدن راسمیزه می شوند. هم چنین گونه های دارای  اتم نیتروژن در موقعیت 1 حلقه ΔE# وΔH# و ΔG# کوچک تری برای راسمیزه شدن نشان می دهند. ایزومر 2a با کوچک ترین ΔE# و ΔH# و ΔG# بالاترین سرعت راسمیزاسیون را به خودش اختصاص می دهد.
    کلیدواژگان: تری آزاسیکلوهپتاتتراان، تری آزاسیکلوهپتاتری انیلیدن، راسمیزاسیون، از اساس، تابعیت چگالی الکترون
  • محمد سلیمان بیگی*، فاطمه صادقی زاده، فریبا محمدی صفحات 197-208
    در این پروژهش، در ادامه پژوهش ها برای سنتز دی آریل دی چالکوژنیدها با استفاده از واکنش های جفت شدن و در راستای تلاش برای پیدا کردن یک روش موثر، ساده و کلی برای تشکیل پیوند های کربن چالکوژن، برای اولین بار سنتز دی آریل دی چالکوژنیدها (دی سولفید، دی سلنید، دی تلورید) از آریل هالید ها در شرایط بدون کاتالیست فلزی استفاده شد. پتاسیم ترشیو بوتوکسید می تواند به طور موثری واکنش جفت شدن میان آریل هالیدها (و توسیلات ها) با عنصرهای گوگرد، سلنیوم و تلوریوم را در حلال دی متیل سولفوکسید و بدون کمک هیچ کاتالیست فلزی بهبود بخشد. واکنش در حضور پتاسیم ترشیو بوتوکسید با مکانیسم رادیکالی پیش رفته و در شرایط بهینه واکنش، تعدادی از مشتق های دی آریل دی سولفید، دی آریل دی سلنید و دی آریل دی تلورید با بازده خوب تا درخشان و در زمان به نسبت مناسب سنتز شدند.
    کلیدواژگان: دی آریل دی چالکوژنیدها، دی سولفید، دی سلنید، دی تلورید، پتاسیم ترشیو بوتوکسید، رادیکالی
  • رضا طالب پور، افشین سروری*، سعدی صمدی صفحات 209-218
    فعالیت کاتالیستی CuPF6 برای اکسایش گزینشی الکل های بنزیلی به آلدهیدها مربوطه با استفاده از پراستر ترشیوبوتیل 4 نیتروپربنزوات به عنوان عامل اکساینده بررسی شد و اکسایش الکل های بنزیلی به آلدهیدهای متناظر با انتخاب گری بالا انجام شد. تبدیل کامل همه الکل های بنزیلی به آلدهیدهای مربوطه در یک دوره واکنش کوتاه در 40 درجه سلسیوس به دست آمد. عملکرد اکسایش کاتالیستی وابسته به اثرهای الکترونی و فضایی استخلاف ها قرار گرفته بر روی حلقه فنیل می باشد. استخلاف های الکترون دهنده در موقعیت پارا و متا سبب افزایش بازده و کاهش زمان واکنش می شود (اثرهای الکترونی). هم چنین گروه ها اعم از الکترون دهنده و کشنده در موقعیت اورتو سبب کاهش بازده و افزایش زمان واکنش می شود (اثرهای فضایی). اکسایش الکل های بنزیلی نوع دوم 1 فنیل اتانول و 1 ایندانول  به کتون ه ای مربوطه با استفاده از پراستر در مجاورت کاتالیست CuPF6 طی 5 ساعت به ترتیب با بازده 15 و 23 درصد صورت گرفت. الکل های غیر بنزیلی و آلیلی نوع اول و دوم در سامانه اکسایشی معرفی شده اکسید نمی شوند. بنابراین سامانه اکسایشی پراستر در مجاورت کاتالیست CuPF6 هم از نظر نوع ماده اولیه الکل های بنزیلی برای اکسایش و هم از نظر نوع فراورده به دست آمده آلدهیدی گزینشی عمل می نماید.
    کلیدواژگان: اکسایش گزینشی، الکل، آلدهید، پراستر، CuPF6
  • زهرا مردانی*، ولی گلصنملو، صبا خداوندگار، کیوان معینی صفحات 219-227
    در این کار پژوهشی،  لیگاند جدید 2-(2-(پیریدین-2-یل)اکسازولیدین-3-یل)اتانول (AEPC) و کمپلکس آن با فلز روی، [Zn(AEPC)Br]، تهیه و با استفاده از روش های طیفی (FT-IR و 1H NMR)، فیزیکی (هدایت سنجی و نقطه ذوب) و تجزیه ی عنصری شناسایی شدند. در ساختار کمپلکس، اتم روی دارای عدد کیوردیناسیون چهار می باشد که محاسبه های DFT، هندسه ی چهاروجهی را برای آن  نشان می دهد. با استفاده از امواج فراصوت و بستر ژلاتین نانو کمپلکس [Zn(AEPC)Br] تهیه شد. به منظور ارزیابی ویژگی های زیستی لیگاند و کمپلکس، داکینیگ مولکولی این ترکیب ها با ده پروتئین مهم انسانی با استفاده از نرم افزار Gold انجام شد که این محاسبه ها نشان داد که بین ترکیب های مورد نظر و  درشت مولکول های زیستی برهم کنش بین مولکولی و پیوندهای هیدروژنی وجود دارد.
    کلیدواژگان: اکسازولیدین، کمپلکس روی، نانوکمپلکس، محاسبه های DFT، داکینگ مولکولی
  • معصومه کیانی برازجانی* صفحات 229-249
    در این پژوهش تعدادی از ویژگی های ترمودینامیکی نانوذره ها، نانوسیال ها دارای یک سیال پایه و نانوسیال های دارای مخلوط دو سیال پایه در بازه ی فشاری 45-1/0 مگاپاسکال و بازه ی دمایی 363-273 کلوین محاسبه و پیش  بینی شدند. نانوذره های مورد بررسی Al2O3، CuO، Co3O4، SnO2، TiO2-Rutile، TiO2-Anatase و ZnO بوده و سیال های پایه نیز شامل آب، اتیلن گلیکول و پلی اتیلن گلیکول (با جرم مولکولی 400) می باشند. معادله حالت مورد استفاده در این کار معادله حالت تایو- میسون است که بر مبنای مکانیک آماری استوار می باشد. پارامترهای وابسته به دما در این معادله حالت شامل ضریب دوم ویریال،، و دو پارامتر  و  می باشد که با توجه به ویژگی های کوانتمی نانوذره ها، از یک قسمت تصحیح کوانتمی برای محاسبه ضریب دوم ویریال استفاده شد. همچنین در محاسبه این سه ضریب نیاز به استفاده از یک تابع پتانسیل می باشد که برای لحاظ کردن اثرهای قطبی مواد از تابع پتانسیل سه پارامتری مورس استفاده شد که نسبت به تابع های پتانسیل های دو پارامتری معمول مانند لنارد جونز 6-12 از انعطاف بیش تری برخوردار است.نخست پارامترهای موجود در تابع پتانسیل توسط داده های دانسیته در حالت خالص (فشار 1/0 مگاپاسکال) مورد برازش قرار گرفتند و سپس برای حالت مخلوط از همین پارامترها استفاده شد. یک پارامتر دوتایی نیز برای در نظر گرفتن برهمکنش های بین دو مولکول متفاوت در سامانه های مخلوط برازش شد. در مجموع برای تعداد 1181 داده برای نانوسیال ها میزان میانگین خطای مطلق برابر با 5/0 گزارش شد. طبق نتیجه هایبه دست آمده، این معادله حالت از دقت خوبی برای محاسبه و پیش بینی دانسیته نانوسیال ها برخوردارمی باشد.
    کلیدواژگان: ویژگی های حجمی، نانوسیال ها، معادله حالت، ضریب دوم ویریال، ویژگی های کوانتومی
  • پرویز احمدی اول، فتح الله پورفیاض*، زهرا شیبانی فرد، مرتضی جعفری کجور صفحات 265-272
    استفاده از دستگاه تولید پودر میکرونیزه افشانه ای در فشار اتمسفری یک روش نوین برای پودری شکل کردن مواد مذاب حساس به گرما است. ماده مذاب ورودی می تواند به صورت خالص، با ذره های معلق پراکنده شده در آن و یا با مواد دیگر حل شده استفاده شود. در این پژوهش استیاریک اسید به عنوان ماده آلی مذاب برای تولید پودر مورد استفاده قرار گرفت و محاسبه ها برای طراحی دستگاه با ظرفیت تاkg/h 500 و برای تولید پودرهای با قطر تاµm 300 انجام شد. به منظور درک هرچه بهتر از انتقال گرما و مومنتم در درون محفظه و همچنین چگونگی انجماد و پودری شدن ذره ها در درون محفظه مدل سازی فرایند انجماد و سردسازی قطره های مذاب استیاریک اسید انجام شد. بدین منظور با ترکیب و حل هم زمان معادله های حرکت و انتقال گرما، پروفیل دما و سرعت برای انجماد کامل در محفظه محاسبه شد. بر اساس نتیجه های مدل سازی، دمای هوای خنک کننده ورودی تاثیر فراوانی بر قطر محفظه دارد و تغییر دمای آن از 5 تا 30 درجه سلسیوس  در شدت جریان های گوناگون خوراک به طور متوسط قطر مورد نیاز محفظه را تا دو برابر افزایش می دهد. هم چنین دمای جداره محفظه از دیگر پارامترهای مهم است و  استفاده از سامانه خنک کننده برای آن، تاثیر بسیار ی بر زمان خشک شدن پودرها و ارتفاع مورد نیاز دستگاه دارد.
    کلیدواژگان: دستگاه پودر میکرونیزه افشانه ای، مدل سازی ریاضی، استئاریک اسید، ضریب انتقال گرمای جابه جایی، پروفیل سرعت و دما
  • مصطفی کاهانی، محمد ضامن*، محمود فرخی صفحات 273-289
    برای گرم کردن هوای ورودی به بویلر و رساندن آن به نزدیک دمای سوختن در نیروگاه های بخار، از بازیابی انرژی دود خروجی توسط وسیله ای به نام پیش گرم کن گردان یا ژانگستروم استفاده می شود. ضعف اصلی ژانگستروم ها ناشی از وجود اجزای متحرک و در نتیجه استهلاک بالا و امکان نشتی هوا به دود (بیش از %20) در این سامانه ها می باشد که منجر به افزایش هوای عبوری از فن ها در بار ثابت بویلر و در نتیجه افزایش مصرف داخلی واحد نیروگاهی و یا کاهش  توان تولیدی نیروگاه  می شود. در برابر، لوله گرمایی یک پخش کننده گرمایی بدون هرگونه اجزای متحرک است که نیاز به هیچ گونه کنترل بیرونی ندارد و  همین مسئله استفاده از تبادلگر گرمایی لوله گرمایی به جای ژانگستروم های مرسوم را در عمل پیشنهادی معقول به نظر می رسد. در این پژوهش یک ژانگستروم  فعال در نیروگاه بخار مشهد با ویژگی های هندسی (سطح گرمایی برابر 12040 مترمربع) و عملیاتی مشخص (ضریب عملکرد گرمایی برابر %71) در نظر گرفته می شود و هدف پایانی، طراحی سامانه تبادلگرهای گرمایی لوله گرمایی بدون فتیله (ترموسیفون)  با ساختارهای هندسی متفاوت از نقطه نظر اندازه و جنس لوله ها، نوع سیال عامل، تعداد لوله ها و فاصله های عرضی و طولی آن ها از هم  و مقایسه آن ها با ژانگستروم توصیف شده از نقطه نظر سطح گرمایی مورد نیاز و حجم اشغالی می باشد. در این پژوهش، دو طرح با سیال عامل متفاوت مورد بررسی قرار گرفت که طراحی شماره2 با 522 لوله گرمایی دارای سیال عامل جیوه نسبت به طراحی شماره 1 با 900 لوله گرمایی دارای سیال عامل ترمکس دارای برتری نسبی می باشد. کاهش سطح انتقال گرمای مورد نیاز، نبود نشت دود به جریان هوای ورودی به بویلر و حذف مصرف انرژی الکتریکی مربوطه به اجزای دوار ژانگستروم از برتری های این طرح می باشد.
    کلیدواژگان: ترموسیفون، تبادلگر گرمایی، ژانگستروم، ضریب عملکرد گرمایی، سطح انتقال گرما، حجم اشغال شده
  • فرید علی زاد اقیانوس، هانیه شکرکار* صفحات 291-304

    دفن بهداشتی، از روش های دفع پسماند، مشکل های زیان باری برای محیط زیست به ویژه آلودگی هوا را به دنبا ل دارد. در نتیجه ی تجزیه مواد آلی پسماند ها، گاز های آلاینده و گلخانه ای شامل بیو گاز، کربن دی اکسید و گاز متان تولید می شوند که گاز متان بیش ترین اثر آلایندگی را در بین گازهای تولید شده، دارد. در این مطالعه، هفت شهر تبریز، تهران، شیراز، مشهد، بندرعباس، خوی و آستارا به دلیل برخورداری از شرایط اقلیمی متفاوت، برای ارزیابی و مد ل سازی میزان گاز متان قابل تولید با استفاده از نرم افزار لندجم از دفن گاه پسماند هر شهر، انتخاب شدند. یافته های این مطالعه، نشان داد که بالاترین نرخ تولید متان در بین شهر های مورد مطالعه، با در نظر گرفتن منطقه مرطوب و معمولی برای شهرستان آستارا و منطقه خشک برای سایر شهرها، در سال 1415 در شهر تهران اتفاق خواهد افتاد.  با استفاده از نتیجه های به دست آمده در این پژوهش، می توان سامانه های جمع آوری گاز متان را برای هر محل دفنی طراحی و اجرا کرد. بنابراین، افزون بر به کارگیری گاز های آلاینده، از انباشتگی آن در محل های دفن و ایجاد انفجار، از نشست های احتمالی نیز جلوگیری می شود.

    کلیدواژگان: آلودگی هوا، بیوگاز، گاز آلاینده، گاز متان، مدل سازی، لندجم
  • علیرضا عابدینی مزرعه، علیرضا رضایی*، کوثر احمدی صفحات 305-313

    در این پژوهش اندازه گیری pH محلول کشت در نظر گرفته شده و سامانه ی تعبیه شده ای طراحی شد تا به طور خودکار و بدون دخالت انسان بتواند pH را به صورت لحظه ای اندازه گیری کرده و به کنترل pH  با سرعت بالاتر کمک کند. برای این منظور از پردازش رنگ محلول با دوربین و استفاده از الگوریتم های شبکه عصبی مصنوعی استفاده شده و الگوریتم ها بر روی یک پردازنده پیاده سازی شد. شبکه توسط داده های آزمایشگاهی محلول مانند آموزش داده شد. تعداد لایه های شبکه RBF سه و ورودی ها در سه دسته RGB به شبکه داده شد و نسبت به محلول استاندارد خطای RBF  در خطای آموزش به 0.35 و خطای تست به 0.1 رسیده و در شبکه ANFIS مقدار خطای آموزش کم تر از 0.06 و خطای آزمون به کم تر از 0.01 رسید که نشان می دهد دقت بالاتری نسبت به شبکه RBF دارد. این درصد خطا با 37 محلول گوناگون به دست آمد. با افزایش تعداد آن می توان این خطا را نیز کاهش داد.

    کلیدواژگان: راکتور زیستی، شبکه عصبی، سامانه های Embedded، pH
  • مرتضی اسفندیاری* صفحات 315-323
    در سال های اخیر مصرف انرژی در صنایع گوناگون به سرعت در حال افزایش می باشد. سوخت های فسیلی که منابع اصلی تامین انرژی به شمار می روند نیز به علت محدودیت و ناپایداری و همچنین به دلیل آلودگی های زیست محیطی و انتشار گازهای گلخانه ای، بشر را ملزم به تامین انرژی از منابع جایگزین و تجدیدپذیر نموده است. یکی از منابع تجدیدپذیر استفاده از پیل های سوختی میکروبی به منظور تولید الکتریسیته می باشد. در پیل های سوختی میکروبی میکروارگانیسم ها در محفظه بی هوازی آند در اثر اکسایش سابستریت، پروتون و الکترون تولید می کنند. پروتون ها با نفوذ از غشای تبادل پروتونی و الکترون ها از طریق مدار خارجی به سمت محفظه کاتد می روند. الکترون ها و پروتون هادر حضور پذیرنده الکترون یعنی اکسیژن آب تولید می کنند. درنتیجه فرایند پیل سوختی میکروبی از نظر اقتصادی نیز دارای اهمیت زیادی می باشد. یکی از راه های شناسایی پیل سوختی میکروبی، مد ل سازی یا شبیه سازی می باشد. بدین منظور پس از مدل سازی و شبیه سازی پیل سوختی میکروبی دو محفظه ای، دو متغیر تاثیر گذار برروی پیل سوختی میکروبی شامل شدت جریان سابستریت و دما مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور پس از بررسی این متغیرها، شدت جریان سابستریت در سه حالت (,)، بیش ترین توان به دست آمده از شدت جریان 5/22 سانتی متر معکب بر ساعت به دست آمد و همچنین برای اثرهای دما از دمای 298 تا 333 درجه کلوین مورد بررسی قرار گرفت که بیش ترین توان در دمای 298 کلوین به دست آمد.
    کلیدواژگان: پیل سوختی میکروبی، استات، آند، دما، شدت جریان، توان
  • حامد اعظمی، افشار علی حسینی* صفحات 325-336
    هدف این پژوهش، بهینه سازی فرایند کشت نیمه پیوسته سلول های هیبریدوما برای تولید بیش ترین آنتی بادی مونوکلونال به کمک الگوریتم ژنتیک در طول دوره ی کشت ده روز است. متغیرهای مستقل نرخ خوراک روزانه سوبسترات (گلوکز و گلوتامین) در دو حالت ثابت و متغیر  و تابع هدف میزان تولید مونوکلونال آنتی بادی است. به منظور مدل سازی فرایند کشت نیمه پیوسته هیبریدوما از یک مدل سینتیکی هفت مرحله ای  و برای حل دسته معادله های دیفرانسیل (معادله های حاکم) از روش رانگ گوتای مرتبه چهارم اصلاح یافته (Ode45) در  محیط  نرم افزار  متلب استفاده شد. نتیجه های به دست آمده از پژوهش نشان می دهد  میزان مونوکلونال آنتی بادی تولیدی در حالت  نرخ خوراک ثابت و متغیر (دوره کشت ده روزه)  به ترتیب 233 و 314 میلی گرم است  به عبارتی  بهینه سازی خوراک در حالت متغیر  نسبت به حالت ثابت نرخ خوراک افزایش 34 درصدی در تولید فراورده را نشان می دهد. برای صحت سنجی مدل از  نتیجه های تجربی به دست آمده از پژوهش های ترمبلی و همکاران و در پژوهش دیگر نوسط میگویل و همکاران استفاده شد. داده های به دست آمده نشان از تطابق خوبی (با اختلاف 4/1 درصد)  با پژوهش ترمبلی  و به نسبت مناسب با پژوهش میگویل (با اختلاف  2/13 %)  دارد.
    کلیدواژگان: کشت نیمه پیوسته، بهینه سازی، مونوکلونال آنتی بادی، الگوریتم ژنتیک
  • محمد صادقی صادق آباد، نازنین بهاءلو هوره، سیما نیکفر، سید محمد موسوی* صفحات 337-356

    با پیشرفت و صنعتی شدن جامعه ها، تقاضا برای فلزهای سنگین رو به افزایش است، این در حالی است که معدن های سنگ معدن غنی از این فلزها رو به کاهش گذاشته اند. امروزه منبع های ثانویه دیگری که دارای عیار بالاتری از این فلزها هستند موردتوجه قرارگرفته اند، ازجمله کاتالیست های فرسوده، خاکسترهای بادی، لجن آبکاری و مهم ترین آن ها زباله های الکتریکی و الکترونیکی. بازیابی فلزهای سنگین از این منابع ثانویه به کمک روش های متداول مانند پیرومتالورژی و هیدرومتالورژی با محدودیت هایی ازجمله مصرف بالای انرژی، هزینه های بالا، خطر آلودگی محیط زیست و تهدید سلامت عمومی همراه است. با توجه به سخت گیرتر شدن قانوی های مربوط به حفاظت محیط زیست، به ویژه در دفع زباله های سمی و هزینه ی مربوط به اعمال این قانون ها نیاز به فناوری و روش های نوین، زیست سازگار و موثرتری به منظور بازیابی با بهره بالا بیش ازپیش احساس می شود. در این مطالعه به روش های بازیافت زباله های الکتریکی و الکترونیکی که شامل روش های پیرومتالورژی، هیدرومتالورژی و بیوهیدرومتالورژی است، پرداخته شده و از این میان روش فروشویی زیستی به عنوان روشی موثر، ارزان و همگام با محیط زیست معرفی و بررسی شده است.

    کلیدواژگان: منابع ثانویه، زباله های الکتریکی، فلزهای سنگین، فروشویی زیستی
|
  • Hamid Saeidian *, Shima Shirmohamadi Bahadoran, Naser Mohammadpour Dounighi Pages 1-10
    In the present study, polymeric nanoparticles were prepared via ionic gelation of tripolyphosphate (TPP) and chitosan. The morphologies and characteristics of chitosan nanoparticles were determined by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Fourier Transform Infrared (FT-IR) spectroscopy, respectively, and their mean particle sizes and zeta potentials were obtained using DLS. FT-IR was confirmed tripolyphosphoric groups of TPP-linked with amine groups of chitosan in the nanoparticles. SEM was showed a spherical, smooth, and almost homogenous structure for the nanoparticles. The influence of many factors on the encapsulation of compsobuthus scorpion venom on the prepared chitosan nanoparticles (CS-NPs) was also evaluated. The optimum encapsulation efficiency (99.98%) and loading capacity (80.44%) were obtained by chitosan concentration of 2 mg/ml, chitosan to TPP mass ratio of 2, and compsobuthus scorpion venom initial concentration of 500 mg/mL. In vitro release of nanoparticles showed an initial burst release of approximately 20% in the first 8 hours, followed by a slow and steady rate release for about 72 hours. It could be concluded that the compsobuthus scorpion venom-loaded CS-NPs can be considered as an antigen delivery candidate.
    Keywords: Compsobuthus scorpion venom, antigen delivery system, chitosan nanoparticles, ionic gelation, polymeric nanoparticles
  • Maryam Saeidifar *, Mona Shahlaei, Ali Saeidifar Pages 11-19
    Synthesis of stable drug carriers for drug delivery based on immunoglobulin G (IgG) in the release of oxaliplatin as an anticancer drug was carried out and characterized infrared spectroscopy (FT-IR) and Scanning Electron Microscopy (SEM). In this paper, the drug release tests were performed for pure IgG and two different ratios of drug / IgG nanoparticles (IgG-NPs) (1:1 and 2:1). Drug loading and encapsulation were determined for three systems. The results showed that the drug release was sustained in IgG NPs systems in comparison with pure IgG. Also, the release mechanism was studied and indicated that the mechanism was fickian diffusion. Therefore, the designed system is a suitable candidate for drug release of anticancer drugs.
    Keywords: Immunoglobulin G, Protein-nanoparticle, Drug Delivery, Oxaliplatin
  • Soleiman Bahar *, Asiyeh Norozy Pages 21-32
    In this study, we investigated a solid-phase extraction procedure for separation and preconcentration of trace levels of Cu (II) ion using a new L-Arginine functionalized Fe3O4 graphene nanocomposite. Experimental parameters such as pH, amount of nanocomposite, and ultrasonic time were studied in detail. The effect of potentially interfering ions on the recovery of Cu(II) was also examined and the results showed there is no considerable effect on the determination of Cu (II). Under optimized conditions, the method provided an enhancement factor of 36.8, a linear range of 5-250 ng/mL of Cu (II), a detection limit of 1.96 ng/mL, and a relative standard deviation 3.81 % at 25 ng/mL of Cu (II). The method was validated by the extraction and determination of Cu (II) in water and rice samples.
    Keywords: Magnetic solid-phase extraction, GO, Fe3O4, L-Arginine, Flame atomic absorption spectrometry (FAAS), Cu(II) ion
  • Mehdi Mahmoudian *, Peyman Gozali Balkanloo, Arezoo Abdali, Somayeh Mahmoudi Pages 33-43
    Improved polyphenylsulfone nanocomposite membrane with iron oxide modified montmorillonite was prepared by mixing this additive with polymer solution by phase inversion method. In this study, the effect of the additive on membrane performance was investigated. For this purpose, the pure water flux, fouling, rejection of dyes and heavy metals were measured by a filtration cell. The hydrophilicity of membranes was studied by measuring the contact angle of water. The dispersion of additive in the polymer matrix, as well as the membrane morphology, was surveyed by FE-SEM analysis. The results obtained from the above experiments showed that the surface hydrophilicity increased after the incorporation of the modified clay. In addition, pure water permeability, salt rejection, and fouling resistance improved dramatically for the modified membranes.
    Keywords: Nanocomposite membranes, Separation, Polyphenylsulfone, heavy metals
  • Robab Mohammadi * Pages 45-56
    In this research work, TiO2, TiO2-Graphene, and TiO2-Graphene/Alginate catalysts were synthesized and characterized by different methods such as XRD, TEM, SEM, and EDX analysis methods. Photocatalytic activity of prepared samples was investigated by photocatalytic removal of malachite green and methyl orange as cationic and anionic dyes from aqouse solutions. The results showed that photocatalytic activity of samples depends on the chemical structure of pollutants. TiO2-Graphene/Alginate nanocomposite showed higher photocatalytic activity on the removal of cationic dye from aqouse solutions. While TiO2-Graphene sample showed higher photocatalytic activity on the removal of anionic dye from aqouse solutions comparison. The figures of merit based on electric energy consumption (electrical energy per order (EEO)) were evaluated in the photodegradation of malachite green in the presence of prepared samples. The results indicate that less energy is consumed during the degradation of malachite green in the presence of TiO2-Graphene/Alginate compared with other photocatalysts. To understand the nature of adsorption process, the equilibrium adsorption isotherms were studied. Based on results, for TiO2-Graphene/Alginate , Langmuir isotherm model with correlation coefficient of 0.995 fitted the experimental data, respectively. According to the Langmuir isotherm model, the maximum adsorption capacity of TiO2-Graphene/Alginate for adsorption malachite green was about 86.45 mg. g^(-1), which was about 4 times the adsorption capacity of Ag-TiO2. Also, recyclability of TiO2-Graphene/Alginate nanocomposite was investigated. The results showed that TiO2-Graphene/Alginate nanocomposite with recycling ability is highly stable.
    Keywords: TiO2-Graphene, Alginate nanocomposite, photocatalytic activity, Adsorption capacity, Malachite green
  • Morteza Hashemzadeh *, Amir Hessam Hassani, Abdolreza Nilchi Pages 57-74

    Throughout the years, humans have entered the environment with potentially hazardous wastes such as heavy metals and radioactive substances, so that it has a direct impact on human health and existing ecosystems. Hence, the investigation on the necessary strategies to control and eliminate these hazards has been the goal of various researches. In this study, the elimination of cobalt 60 radionuclides was investigated due to their abundance in the wastewaters of nuclear industries such as spent fuel reprocessing plants and nuclear power plants. Thus, novel surface-modified hematite nanoparticles (α-Fe2O3 NPs) were prepared by hydrothermal method at 250 °C and using iron(III) chloride hexahydrate (FeCl3.6H2O) and oleic acid (C₁₈H₃₄O₂) as raw materials for the removal of cobalt-60 radiostations from aqueous solutions. The synthesized α-Fe2O3 NPs were characterized by XRD, FT-IR, SEM, TEM, and BET. According to the results, the synthesized nanocrystals were more (90%) of nanorods 60-30 nm, along with irregular hexagonal nanoscale particles at a thickness of 40- 100 nm distributed among them.  The specific surface area was determined 31.29 m2/g and the effect of some variables such as pH, adsorbent weight, initial concentration of cobalt-60 radio cations, temperature, and contact time was significant on the absorption process. The optimized condition for cobalt-60 removal from aqueous solution was obtained in 25±1 °C , initial radio cation concentration of 1 mg/L, pH 6.5, contact time of 2 h, and nano α-Fe2O3 sorbent concentration of 20 mg/L. On the other hand, the Redlich-Peterson isotherm model was suitable for describing homogenous cobalt-60 adsorption with the maximum uptake capacity 142.86 mg/g at 25±1 °C. In contrast, analysis of experimental data showed that the cobalt-60 adsorption onto the synthesized nano α-Fe2O3 well fitted the Ho model as linear pseudo-second-order kinetics. Therefore, it can be concluded that the synthesized novel surface-modified α-Fe2O3 NPs is an effective, promising, and environment-friendly adsorbent with high capability in the removal of cobalt-60 radionuclides from aqueous solutions such as wastewaters.

    Keywords: Adsorption, Cobalt-60, Hematite, Hydrothermal, Isotherm, kinetic studies, Nanoparticle
  • Seyed Reza Nabavi *, Mahmood Abbasi, Maryam Roohi Pages 75-88
    The separation of nanocatalysts from the liquid phase often limits their use in industrial-scale processes due to their small size. To solve this problem, nanocatalyst is often embedded on the substrates. In this study, at the first stage, cerium doped TiO2 nanoparticles were prepared by the sol-gel method. Then, LECA granules are used as a support phase for immobilizing nanoparticles. Nanoparticles are characterized by Fourier-transform InfraRed (FT-IR) spectroscopy, X-Ray Diffraction (XRD), Field-Emission Scanning Electron Microscopy (FE-SEM), and nitrogen adsorption-desorption isotherms (BET). The FE-SEM studies showed a uniform coating of TiO2-Ce nanoparticles on the surface of LECA granules. A catalytic bed was constructed with a regular arrangement of the LECA granules and immersed in a photoreactor with the cyclic flow. The degradation of direct blue 71 (DB71) was investigated in the fixed bed photoreactor. The results showed that the fixed bed configuration (5.3gr) could remove about 96% of the dye (DB71, 20ppm) during 1h irradiation under a UV light source. Furthermore, the ability of coated LECA granules in the degradation of dye was studied in the floating condition under sunlight. The results showed that with daily irradiation for 4 h, the catalyst can remove 94% of the color over three days.
    Keywords: Titanium dioxide, Cerium, Dye degradation, LECA, Fixed bed photoreactor
  • Hossein Kazemi, Shahrokh Shahhosseini, Amin Bazyari * Pages 89-97
    In this study, the effects of polyethylene glycol on the structural properties of gamma-alumina (γ-Al2O3) synthesized via a modified sol-gel process was investigated. To this end, polyethylene glycol (PEG) and aluminum isopropoxide (Al(OPri)) were used as the structure-directing agent and aluminum precursor, respectively. Nitrogen adsorption-desorption analysis was performed to obtain the specific surface area, pore-volume, and pore size distributions of the γ-Al2O3 samples synthesized with different mole ratios of PEG/Al(OPri). The maximum specific surface area (344 m2/g) and the pore volume (2.2 cm3/g) was obtained for the γ-Al2O3 prepared with a PEG/Al(OPri) mole ratio of 0.05. These surface area and pore volumes were about 40 and 340% higher than the sample synthesized in the absence of PEG. It was also observed that increasing the mole ratio of PEG/Al(OPri) to more than 0.05 had no significant effect on the structure of γ-Al2O3. The best sample was further studied by Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-Ray Diffraction (XRD) analyses and the results were compared with the commercial γ-Al2O3 prepared from Merck Company with a specific surface area and pore volume of 174 m2/g and 0.5 cm3/g, respectively. XRD analysis showed that the crystallite sizes of the best-synthesized sample and Merck product were 7 and 13 nm, respectively. Unlike previous γ-Al2O3 synthesis methods, in which synthetic samples with a high specific surface area typically had a small pore volume, the use of PEG in the sol-gel process could significantly increase both the specific surface area and the pore volume. Furthermore, PEG-assisted synthesis of γ -Al2O3 was less complex than the other methods.
    Keywords: Sol-gel, γ-alumina, Polyethylene glycol, Specific surface area, Pore volume
  • Fatemeh Fashi, Ahad Ghaemi *, Payman Moradi Pages 99-110
    In this research, zeolite and active alumina adsorbents were modified to increase the absorption of carbon dioxide using piperazine solution. The effect of different operating conditions including temperature, pressure, amount of adsorbent, particle size, and concentration of piperazine solution on the adsorption process were investigated. The results of the adsorption experiments showed that, with increasing pressure and decreasing temperature, the adsorption rate increased, and the highest amount of carbon dioxide absorption was at 25 ° C, 8 bar, 1 g of adsorbent, 200 micron particles, and 2% concentration weight is piperazine. Absorption capacity for active alumina increased from 166.516 to 222 mg/g, absorbent for zeolite 13X from 194.844 to 244.084 mg/g. In general, the modified 13X zeolite adsorbent has a higher absorbance compared to modified activated alumina, but it also increases the level of absorption of active alumina. Thus, according to the results of this study, modified adsorbents with piperazine have a good effect on carbon dioxide absorption. At high temperatures, it also increases the absorption rate of the absorbent material.
    Keywords: Adsorption, CO2, Zeolite, Alumina, Piperazine, Adsorbent improvement
  • Nasim Abdali, Azam Marjani * Pages 111-117
    The molecular dynamics simulation technique can be used to examine systems that are difficult to achieve the experimental The molecular dynamics simulation technique can be used to examine systems that are difficult to achieve the experimental values of some of their characteristics in unconventional conditions. In this work, molecular dynamics simulation methods of removal of heavy metals (zinc and copper) were evaluated by zeolites. The structural parameters, the adsorption of heavy metals of zinc and copper well as the adsorption energies were analyzed. Calculating the mean square displacements on zeolites, the amount of diffusion coefficient was calculated. The amount of diffusion coefficient in zeolite A is less than that of zeolite X, which indicates that the metal has less diffusion in zeolite and remains in the effluent and its removal by zeolite A is better. Heavy metal adsorption efficiency is 99.9% based on simulation and experimental data. The results show that Zn removal from zeolite surface requires more energy than copper since absorbed ions exhibit high stability at adsorbent surfaces.
    Keywords: Molecular Dynamics Simulations, Zeolite, heavy metals, Mean Square Displacement
  • Shahram Ghasemi Mir *, Sayed Reza Hosseini Zavvarmahalleh, Faeze Hasanpoor, Shima Nabipour Pages 119-132
    In this research work, at first, bimetallic Pt-Pd particles/ ERGO nanohybrid was prepared on glassy carbon electrode (GCE) and then was used to determine bisphenol A (BPA). The morphology of modified electrode was studied by using field emission scanning electron microscopy (FESEM), atomic force microscopy (AFM) and energy dispersive spectroscopy (EDS). Cyclic voltammetry (CV) of modified electrode in the presence of BPA in phosphate buffer indicated an oxidation peak at 0.44 V which means the irreversible oxidation process of this compound. In addition, electrochemical impedance spectroscopy results showed that charge transfer of Pt-Pd/ERGO/GCE is lower than GCE and ERGO/GCE. Amperometric method was applied as a sensitive analytical method for the determination of BPA. A linear relationship between the oxidation peak current and BPA concentration was obtained in the range from 5 to 201.5 µM with a detection limit of 0.75 µM and sensitivity of 0.13 µA µM-1. Moreover, the proposed electrode exhibits good selectivity for electrooxidation of BPA.
    Keywords: Reduced graphene oxide, Bimetallic nanoparticles, Bisphenol A, Amperometry
  • Hamed Maaref, Mohammad Mehdi Foroughi *, Enayatollah Sheikhhosseini, Mohammad Reza Akhgar Pages 133-143

    In this research, a simple, fast, inexpensive, and efficient microextraction method called Vortex Assisted -Solidified Floating Organic Drop MicroExtraction (VAE-SFODME) in pre-concentration and separation of ultra-trace amount of cadmium from aqueous environmental, biological, and food samples was studied. In this method, cadmium metal forms a complex with ammonium pyrrolidine dithiocarbamate (APDC) and is extracted into the organic phase, 1-dodecanol. After the phase separation, the enrichment analyte is determined by electrochemical atomic absorption spectroscopy. The use of vortex as a useful tool eliminated the organic solvent of the disperser, while also distributing fine extracting solvent in the solution and increasing the contact surface, increasing the extraction efficiency and the enrichment factor. Solvent 1-dodecanol was chosen as a suitable extraction solvent due to the proper melting point and low density than water. Experimental parameters related to extraction efficiencies such as extraction solvent volume, pH, the concentration of the chelating agent, extraction time, centrifuge condition, salt concentration, and the effect of interference ions were studied. Under the optimized conditions (Extraction solvent (1-dodecanol); 90 μL, pH =2.5, APDC; 12 μL, extraction time; 3 min, centrifugation speed 4000 rpm for 2 min, no salt addition, and at room temperature) detection limit (S/N=3), determination limit, reproducibility (RSD, n=5) and enrichment factor were 0.58 ng/mL, 1.92 ng/mL, 0.97% and 96 respectively. Meanwhile, in order to study the accuracy of the proposed method, environmental samples (refined water, urban water, and river water) and biological samples including human saliva and saliva, and salts with cadmium levels at concentrations of 20 and  40 ng/mL spiked, the recovery of spiked samples were very good and were in the range of 94.5-101.3%. Therefore, the proposed method can be used successfully in various aquatic, biological, and food samples.

    Keywords: Pre-concentration, Vortex Assisted-Solidified Floating Organic Drop MicroExtraction (VAE-SFODME), Cadmium, environmental water, Biological samples, Food salt
  • Hossein Sheikhloie *, Milad Lamea, Ali Baghban Pages 145-158
    In this research, a simple, fast, inexpensive, and efficient microextraction method called Vortex Assisted -Solidified Floating Organic Drop MicroExtraction (VAE-SFODME) in pre-concentration and separation of ultra-trace amount of cadmium from aqueous environmental, biological, and food samples was studied. In this method, cadmium metal forms a complex with ammonium pyrrolidine dithiocarbamate (APDC) and is extracted into the organic phase, 1-dodecanol. After the phase separation, the enrichment analyte is determined by electrochemical atomic absorption spectroscopy. The use of vortex as a useful tool eliminated the organic solvent of the disperser, while also distributing fine extracting solvent in the solution and increasing the contact surface, increasing the extraction efficiency and the enrichment factor. Solvent 1-dodecanol was chosen as a suitable extraction solvent due to the proper melting point and low density than water. Experimental parameters related to extraction efficiencies such as extraction solvent volume, pH, the concentration of the chelating agent, extraction time, centrifuge condition, salt concentration, and the effect of interference ions were studied. Under the optimized conditions (Extraction solvent (1-dodecanol); 90 μL, pH =2.5, APDC; 12 μL, extraction time; 3 min, centrifugation speed 4000 rpm for 2 min, no salt added, and at room temperature) detection limit (S/N=3), determination limit, reproducibility (RSD, n=5) and enrichment factor were 0.58 ng/mL, 1.92 ng/mL, 0.97% and 96 respectively. Meanwhile, in order to study the accuracy of the proposed method, environmental samples (refined water, urban water, and river water) and biological samples including human saliva and saliva, and salts with cadmium levels at concentrations of 20 and  40 ng/mL spiked, the recovery of spiked samples were very good and were in the range of 94.5-101.3%. Therefore, the proposed method can be used successfully in various aquatic, biological, and food samples.
    Keywords: Pre-concentration, Vortex Assisted-Solidified Floating Organic Drop MicroExtraction (VAE-SFODME), Cadmium, Environmental water, Biological samples, Food salt
  • Mohammad Ali Akhbari, Hamid Mahjoob, Mehrban Kiani, Azarakh Goudarzi, Ali Reza Ahmadi * Pages 149-264

    In thisarticle, a statistical modeling methodology was presented for the optimization of Lavan oil refinery atmospheric distillation unit operation. The simultaneous effects of crude oil and gas condensate flow rates on liquefied petroleum gas, light and heavy naphtha, middle distillate (gasoil), and fuel oil production were investigated using Response Surface Methodology (RSM) by Design Expert Software. For this purpose, 623 experimental data under various operating conditions were used. To identify the significance of their effects and interactions, analysis of variance (ANOVA) was performed for each parameter on the production of liquefied petroleum gas, light and heavy naphtha, middle distillate (gasoil), and fuel oil. The results indicate that the R2 values are more than 0.92 and adjusted R2 are in a reasonable agreement with R2.  After that,optimization was also carried out to increase the production of valuable products such as light and heavy naphtha and to reduce the fuel oil production as undesirable products. According to the optimal conditions and consideration of operational constraints, the maximum amount of naphtha production and minimum fuel oil production as the main goal of this study were gained in the total feed flow rate 56500 BPD and with a 57% gas condensate and 43% of crude oil blending. Also, the process modifications were applied and the optimum operating conditions were implemented successfully.

    Keywords: Atmospheric distillation unit, Crude oil, Gas condensate, Optimization, Response surface methodology
  • Sedigheh Ebadi, Elham Baher *, Pooneh Ebrahimi Pages 159-170
    The cloud point extraction method, based on separation in the micellar environment, was used for preconcentration of aluminum, zinc, copper, and manganese before measuring  by UV/Vis spectrophotometer. In this method, extraction of metals after complex information with the ligand of N-benzoyl-N-phenyl hydroxylamine was performed by two surfactants Triton X -100 and Sodium Dodecyl Sulphate (SDS). Each metal separately in the micellar medium was extracted. The effects of surfactant concentration Triton X -100 and sodium dodecyl Sulphate and ionic strength on the extraction yield were investigated using Box-Behnken experimental design and then the optimum condition was determined after searching point-to-point. Under optimum conditions, the detection limit for aluminum, manganese, zinc, and copper, respectively, 3.46, 3.08, 2.76, and 2.22 μg/L, and the relative standard deviation for six times for concentration of 300 micrograms per liter of zinc and copper was 3.02 and 3.12 percent respectively and for 500 micrograms per liter of aluminum and manganese samples were 3.93and 4.00 μg/L respectively. Preconcentration factors for aluminum, manganese, zinc, and copper were 3.6, 4.3, 4.5, and 5.0 respectively. Finally, measuring of these metals was successfully performed under optimal conditions for two real samples of water.
    Keywords: Cloud point extraction, Box-Behnken experimental design, Triton X-100, sodium dodecyl sulphate, N-benzoyl-N-phenyl hydroxyl amine ligand
  • Mostafa Kiamehr *, Leyla Mohammadkhani, Reza Safari, Behzad Jafari, Peter Langer Pages 171-181
    In view of the biological and pharmaceutical significance of coumarin and 3,4-dihydroquinolone structures, such as anticancer, anticoagulation of blood vessels and anti-HIV activities, and advantageous of synthesis of hybrid molecules by the combination of known pharmacophores for the development of a diverse range of novel pharmaceutical agents as potent drugs with many improved properties, in this article, various novel tetra- and pentacyclic heterocycles of 3,4-dihydroquinolones annulated tetrahydropyranocoumarin and α-pyrone were synthesized via domino Knoevenagel hetero Diels-Alder reaction of N-acrylated anthranilaldehyde with 4-hydroxy-coumarin and α-pyrone (4-hydroxy-6-methyl-2H-pyran-2-one) in the presence of 50 mol% ZnBr2 as a mild and low cost catalyst in refluxing acetic acid in one step. All products achieved with high yields with excellent regioselectivity and stereoselectivity.
    Keywords: ZnBr2 catalyst, Coumarin, 3, 4-Dihydroquinolone, Hetero Diels-Alder reaction
  • Somayeh Soleimani Amiri * Pages 183-196
    Regarding the important role of azacycloheptatetraenes and their relative carbenes in organic chemistry, the structure and stability of ten triazacycloheptatetraenes and their corresponding carbenes as well as their racemization are studied at ab initio and DFT levels. The species of 7a is introduced as the most stable triazacycloheptatetraenes with the largest di-imine angle and the lowest twist angle.  The species of 1a and 9a are found as the most unstable allenes through lone pairs’ repulsion of their adjacent nitrogens. Their non-planar symmetry results to their optical activity. Racemization of triazacycloheptatetraenes performs through their singlet triazacycloheptatrienylidenes and depends on the topology of nitrogen atoms. Species with one of their nitrogen atoms in the 1 position of the ring, including 1,2,4-; 1,2,5-; 1,3,4-; 1,3,5; and 1,4,5-isomers, show racemization through their corresponding anti-aromatic singlet triazacycloheptatrienylidenes as TS. In contrast, aromatic singlet carbenes appear as TS  for 2,3,4-; 2,3,5-triazacycloheptatetraenes. In addition species with a nitrogen atom in the 1 position of the ring especially 2a have smaller ΔE#, ΔE#, ΔH#, and ΔG#.
    Keywords: Triazacycloheptatetraenes, Triazacycloheptatrienylidenes, Racemization, ab initio, DFT
  • Mohammad Soleiman Beigi *, Fatemeh Sadeghizadeh, Fariba Mohammadi Pages 197-208
    In continuation of our efforts on the synthesis of diaryl disulfide compounds using coupling reactions and try to finding efficient, simple, and general methods for the direct synthesis of C-X (S, Se, Te)  bonds,  In this work,  for the first time a transition-metal-free synthesis of diaryl dichalcogenides has been reported. Potassium t-Butoxide can efficiently promote the coupling reaction of aryl halides (and-OTS) with elemental S, Se, and Te powder in DMSO without the aid of transition metal catalysts. Under the optimal conditions, a series of symmetrical diaryldisulfide, diaryldiselenide, and diarylditelluride were obtained in good to excellent yield.
    Keywords: Diaryl dichalcogenides, Disulfide, Diselenide, Ditelluride, Potassium tert-butoxide, Radical
  • Reza Talebpour, Afshin Sarvary *, Saadi Samadi Pages 209-218
    The catalytic activity of CuPF6 has been studied for the selective oxidation of benzylic alcohols to the corresponding aldehydes using tert-butyl p-nitrobenzoperoxoate an oxidizing agent. This system showed excellent catalytic activity for the oxidation of benzylic alcohols to the corresponding aldehydes with high selectivity. The complete conversion of the benzylic alcohols to the corresponding aldehydes is achieved within a short reaction period at 40 °C. The catalytic performance is obtained to be dependent on the electronic and steric effects of the substituents present on the phenyl ring. Electron donating groups on the para and meta position of phenyl ring increase the efficiency and reduce the reaction time (electronic effects). Also, different types of groups, such as donor and withdraw, on the ortho position of phenyl ring reduce the reaction efficiency and increase reaction time (steric effects). The oxidation of 1-phenylethanol and 1-indanol to the corresponding ketones was performed using a tert-butyl p-nitrobenzoperoxoate in the presence of CuPF6 for 5 hours, with a yield of 15% and 23% respectively. Oxidation of non-benzylic alcohols could not be oxidized to the corresponding aldehydes or ketones even after 24 h. Thus, tert-butyl p-nitrobenzoperoxoate was found to act as a highly chemoselective oxidant for the oxidation of primary and secondary benzylic alcohols in the presence of CuPF6 as a catalyst.
    Keywords: Selective oxidation, Alcohol, Aldehyde, Perster, CuPF6
  • Zahra Mardani *, Vali Golsanamlou, Saba Khodavandegar, Keyvan Moeini Pages 219-227
    In this work, a new oxazolidine-based ligand, 2-(2-(pyridin-2-yl)oxazolidin-3-yl)ethanol (AEPC), and its zinc complex, [Zn(AEPC)Br], were prepared and identified by elemental analysis, molar conductivity, FT-IR and 1H NMR spectroscopies. Based on the DFT calculations, in the structure of the complex, the zinc atom has coordination number four with tetrahedral geometry. Under ultrasonic irradiation and gelatin media, the nano complex of [Zn(AEPC)Br] is prepared. For evaluation of the biological properties of ligand and complex, Docking studies using the GOLD software on the ten human proteins were done and the results revealed that there are hydrogen bonds and short contact interactions between new compounds and studied macromolecules.
    Keywords: Oxazolidine, Zinc complex, Nano complex, DFT calculations, Docking study
  • Masoumeh Kiani Borazjani * Pages 229-249
    In this work, some thermodynamic properties of nanoparticles, nanofluids containing a base fluid, and nanofluids with two different bases were assessed at the pressure range from 0.1 to 45 MPa and a temperature range from 273 to 363 K. this study focuses on nanofluids such as Al2O3, CuO, Co3O4, SnO2, TiO2-Rutile, TiO2-Anatase, ZnO and the base fluid containing H2O, Ethylene glycol and polyethylene glycol (with a molecular weight of 400). The used Equation of State (EOS) is the Tao–Mason (TM) equation of state which is based on statistical mechanics and its parameters can be calculated by a potential function. According to the quantum properties of nanoparticles, a quantum correction was used to calculate the second virial coefficient. To consider the polar effects of the material, the Morse three-parameter potential function was used which is more flexible than the usual two-parameter potentials functions such as Lenard Jones 6-12. Initially, the pure-component parameters of nanoparticles were fitted to the saturated liquid density data, and then the parameters were used for mixtures. Also, a binary parameter was fitted to consider the interactions between two different molecules in the mixtures. In total, from 1181 data points examined, the average absolute deviation between the calculated densities and the experimental ones is of the order of 0.5%. According to the results, this equation of state has good accuracy for calculating and predicting the density of nanofluids.
    Keywords: Volumetric properties, Nano-fluids, Equation of state, Second Virial Coefficient, Quantum Properties
  • Parviz Ahmadi Aval, Fathollah Pourfayaz *, Zahra Sheibani, Morteza Jafari Kojur Pages 265-272
    The application of atmospheric spraying micronized powder device is a new method to dry and powder thermosensitive solutions. The inlet material could be pure ort with dispersed particles or a solution of different materials. In this research, stearic acid was used as the molten organic compound for producing powder, and calculations were performed to design a device with a production capacity of up to 500 kg/h and powder diameters of up to 300 µm. In order to better understanding the heat and momentum transfer phenomenon and powders freezing process inside the chamber, powder’s temperature, velocity, and phase profiles were calculated. Based on mathematical model results, the inlet cooling air temperature has a significant impact on powders diameter and increasing that temperature from 5 oC to 30 oC could duplicate the diameterof the produced powders. Chamber wall temperature is another important parameter and usinga cooling system has a significant effect on powders freezing time and device required height.
    Keywords: Spraying micronized powder device, Mathematical modeling, Stearic acid, Convective heat transfer coefficient, Temperature, velocity profile
  • Mostafa Kahani, Mohammad Zamen *, Mahmoud Farrokhi Pages 273-289
    Ljungstrom is used in steam power plants for heating of boiler’s air and increase its temperature to around combustion temperature by energy recovery of outlet smoke. Due to moving parts and therefore high depreciation, the main drawback of Ljungstroms is the possibility of air leakage into the smoke channel (more than 20%) which leads to an increase in the passing air through the fans and reduction of generating energy of power plants. On the other hand, a wickless heat pipe or thermosyphon is a thermal spreader with no moving parts and no external control. Thereforethe application of thermosyphon heat exchangers instead of conventional Ljungstroms can be considered as a reasonable suggestion. In this study, the  Ljungstrom of Mashhad steam power plant with specified geometry (surface area: 12040 m2) and operation conditions (thermal performance coefficient: 71%) is considered and the final goal is the design of thermosyphon heat exchanger systems with different geometries in case of pipe size and materials, working fluid, the number of pipes, and transverse and longitudinal pitch. The comparison of designed thermosyphon heat exchangers with Ljungstroms in case of required thermal surfaces and occupied volume is investigated too. In this research, two approaches with different working fluids have been considered. The second design with 522 heat pipes which were charged by mercury showed better performance than the first design which was made with 900 heat pipes and charged by thermex as the working media. Reduction of the required heat transfer surface, prevention of air leakage to the air stream, and elimination of electrical energy used by moving parts of Ljungstrom are some benefits of this study.
    Keywords: thermosyphon, thermal heat exchanger, Ljungstrom, thermal performance coefficient, thermal surface area, occupied volume
  • Farid Alizad Oghyanous, Hanieh Shokrkar * Pages 291-304

    Sanitary disposal is one of the waste disposal methods, which contains a lot of harmful effects especially air pollution. As a result of the biodegradation process, pollutant gas contains Biogas, Methane, Carbon Dioxide, produced from landfills within which, Methane gas has a huge effect on air pollution in comparison to other gases. In this paper, seven cities of Iran, including Tabriz, Tehran, Shiraz, Bandar Abbas, Khoy, Astara, and Mashhad have been studied for the simulation of pollutant gas emissions according to various climatic conditions in them. After collecting population growth rate, type of landfill area, and the average lifetime of the displacement site pollutant Emissions from Landfills were simulated by using LandGEM software. The findings of this study demonstrate that the highest methane production rate among the studied cities, due to the humid and normal weather for Astara and the dry weather for other cities will occur in 1415 (2036) in Tehran. Using the results obtained from this study, it is possible to design methane gas collection systems for each site. therefore, in addition to the use of pollutant gases, its accumulation in the landfill site and the explosion probabilities are also prevented.

    Keywords: Air pollution, Biogas, Pollutant gas, Methane, Simulation, LandGEM
  • Ali Reza Abedini, Ali Reza Rrezaee *, Kosar Ahmadi Pages 305-313

    In this article measure pH is intended in the culture solution and designed embedded system automatically and without human intervention be able to instantly measure the pH and help to control the pH at a higher speed. For this reason, using the camera and color processing solution and artificial neural network algorithms and algorithms can be implemented on a processor.The network was instructed by experimental solution data. The network layers of RBF are three and inputs in three categories of RGB is sent to the network and accordance with a standard solution, RBF error in training error reached 0.35 and test error reached 0.1 and in ANFIS network training error is less than 0.06 and test error reached to 0.01 then ANFIS is more accurate than RBF network. This percentage of errors obtained with 37 different solutions and this error can be reduced by increasing its number

    Keywords: Bioreactor, Neural network, Embedded system, pH
  • Morteza Esfandyari * Pages 315-323
    The energy consumption in different industries is increasing so fast in recent years. Although fossil fuels have been the main source of energy, some deficiencies such as their limitations and instability and also their drastic impacts on the environment and greenhouse emissions have obliged people to provide their required energy from alternative sources, especially regenerative ones. One of such energy sources is the application of Microbial Fuel Cells (MFC) which is used for electricity generation. In MFSs proton and electron are produced in anode anaerobic chamber through the oxidation of microorganism substrates. Protons diffuse through the proton exchange membrane and electrons go to the cathode chamber through the external circuit. Electrons and protons produce water in presence of oxygen as an electron acceptor. Consequently, the process of MFCs is significant in terms of economic aspects. Modeling and simulation are methods of characterization of MFCs. For this purpose, after the modeling and simulation of a two-chamber MFC, important parameters namely temperature and substrate flowrate were investigated. Investigations on the effect of substrate flowrate in three steps (0.8 Qa= 18 cm3/h, 1.2 Qa = 27 cm3/h, Qa = 22.5 cm3/h) showed that the highs power was achieved in 22.5 cm3/h. Additionally, the effect of temperature was assessed in 298-333K, where the highest power was achieved in 298K.
    Keywords: Microbial fuel cell, acetate, Anode, Temperature, Flow, power
  • Hammed Aazami, Afshar Alihosseini, * Pages 325-336
    In this study, the optimization of a semi-continuous culture of hybridoma cells have been investigated to maximize the production of monoclonal antibodies by using a genetic algorithm.  The culture time was ten days. The objective function was the monoclonal antibody production and the independent variables were daily feeding profiles of the substrate (glucose and glutamine). To achieve the optimal feeding strategy, a seventh-order kinetic model was used to model the hybridoma semi-continuous cultivation process. The governing differential equations have been solved using MATLAB software. The modeling results show that the optimal amount for monoclonal antibody production based on the uniform feeding profile of the substrate is 233 mg and based on the variable feeding profile of the substrate is 314 mg, which shows 34% improvement in monoclonal antibody production. In addition, the results of the model have a consistent agreement with the previous research by Trembli et al. and Miguel et al.
    Keywords: Semi-continuous culture, Optimization, monoclonal antibody, Genetic
  • Mohammad Sadeghi Sadeghabad, Nazanin Bahaloo Horeh, Sima Nikfar, Seyyed Mohammad Mousavi * Pages 337-356

    Along with the development and industrialization of societies, the demand for heavy metals is on the rise, while the rich mineral ores of these metals have declined. Today, other sources of metals with higher grades, such as spent catalysts, fly ashes, electroplating sludge, and most importantly, electrical and electronic wastes have been taken into consideration. Recovery of heavy metals from these secondary sources by conventional methods such as pyrometallurgy and hydrometallurgy has some disadvantages including high energy consumption and high utilization costs, the risk of environmental pollution, and public health threats. Due to the strict environmental regulations, especially in the field of toxic waste disposal and also with the cost of applying these rules, there is a need for new, environmentally friendly, and more effective technology for recycling wastes. In this discussion, the methods of electrical and electronic waste recycling, which include pyrometallurgy, hydrometallurgy, and biohydrometallurgy have been studied. Among them, bioleaching has been introduced as an effective, inexpensive, and eco-friendly method.

    Keywords: Secondary sources, Electrical wastes, heavy metals, Bioleaching