فهرست مطالب

مهندسی شیمی ایران - پیاپی 121 (خرداد و تیر 1401)

دوماهنامه مهندسی شیمی ایران
پیاپی 121 (خرداد و تیر 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/04/01
  • تعداد عناوین: 8
|
  • سخن سردبیر
  • مهدی صدیقی* صفحات 7-20

    زیولیت ها مصالحی با ساختار آلومیناسیلیکاتی هستند که عمل کرد بسیار مناسبی برای جذب آلاینده ها از محلول های آبی دارند. در این مقاله اصلاح زیولیت طبیعی کلینوپتیلولیت با محلول های مختلف اسیدی، بازی و نمکی برای حذف آلاینده های یون سولفات و نیترات از آب بررسی شده است. تاثیر پارامترهای متفاوتی هم چون زمان، غلظت آلاینده، میزان جاذب و pH بر عمل کرد جاذب بررسی شد. حد اکثر حذف آلاینده ها در شرایط بهینه در 5/9pH= و نسبت غلظت جاذب به آلاینده 18 و زمان اختلاط 5 ساعت بود. هم چنین نتایج ایزوترم های جذب لانگمویر و فروندلیچ نشان داد که حد اکثر ظرفیت جذب برای نیترات 46/76 میلی گرم بر گرم و سولفات 35/69 میلی گرم بر گرم است. نتایج نشان داد که کلینوپتیولیت اصلاح شده یک جاذب ارزان با دسترسی آسان و راندمان بالای جذب یون های نیترات و سولفات از محلول های آبی است.

    کلیدواژگان: کلینوپتیلولیت، جذب سطحی، سولفات، نیترات، لانگمویر، فروندلیچ
  • روژین عذیری، رضا بیگزاده*، سید امید رستگار صفحات 21-32
    در این پژوهش، مقایسه میان روش های شبکه عصبی و سطح پاسخ در فرایند بیواسید لیچینگ بر پایه استفاده از افشره لیمو برای استخراج فلزات مس و روی از صفحات مدارچاپی تلفن همراه بررسی شده است. سه شاخصه مهم چگالی پسماند، غلظت هیدروژن پراکسید و غلظت افشره لیمو بررسی شد. برای بهینه سازی شاخصه های موثر از روش سطح پاسخ (RSM) استفاده شد. نتایج نشان داد که برای ذراتی با اندازه 150 تا μm 180 در دمای ثابت20 درجه سلسیوس و زمان  4h در شرایط بهینه شامل چگالی پسماند(w/v) 4/1% غلظت هیدروژن پراکسید(v/v) 2/12% و غلظت افشره لیمو  (v/v) 74%، بازده بازیابی فلزات مس و روی به ترتیب 89% و 73% است. هم چنین از شبکه عصبی مصنوعی برای پیش بینی میزان استخراج فلزات مس و روی به عنوان تابعی از شاخصه های موردبررسی استفاده شد. برای اعتبارسنجی مدل، یک چهارم داده های آزمایشگاهی به عنوان داده های ارزیابی در نظر گرفته شد. نتایج مدل سازی شبکه عصبی دقت بالایی را به منظور پیش بینی متغیر هدف نشان داد؛ به طوری که مقادیر خطای MRE، MSE و R2 به ترتیب 485/9%، 254/15 و 9356/0 برای مدل پیش بینی کننده استخراج مس و 854/1%، 094/1 و 9963/0 برای مدل پیش بینی کننده استخراج روی به دست آمد.
    کلیدواژگان: بیواسید لیچینگ، صفحات مدارچاپی تلفن همراه، سطح پاسخ، شبکه عصبی مصنوعی
  • سحر داودی درزی، فرزانه هاشمی نصر، فاطمه صادقی، امیرحسین خلیلی گرکانی* صفحات 33-54
    افزایش تقاضای انرژی و کمبود آب تمیز در نتیجه شهرنشینی، رشد جمعیت و ایجاد اختلال در آب و هوا به چالشی جهانی تبدیل شده است. فناوری غشایی، می تواند نقش ویژه ای در تصفیه، شیرین سازی آب و تامین آب فرایندی مورد نیاز نیروگاه ها داشته باشد. فرایندهای غشایی دارای برتری های مشخصی از جمله کیفیت بالای آب با نگهداری آسان، پساب لجن شیمیایی کم، انتخاب پذیری و انتقال گزینشی اجزای مورد نظر، تطابق و قابلیت به کارگیری مناسب در فرایندهای یک پارچه، پایین بودن انرژی مصرفی، سازگاری با محیط زیست و کنترل پذیری مناسب هستند. هم چنین با به کارگیری این فناوری در باتری ها و پیل های سوختی و استفاده از جنس و ساختار غشایی مناسب قابلیت تولید انرژی الکتریکی پاک، پایدار و کارامد وجود خواهد داشت. منظور از انرژی پایدار، نوعی از انرژی است که می تواند به طور نامحدود و بدون تاثیرگذاری بر محیط زیست و نیز به پایان رسیدن منبع، مورد استفاده قرار گیرد. علاوه بر آن، استفاده از فرایندهای غشایی در تولید و خالص سازی سوخت های زیستی و جداسازی و بازیابی آلاینده های گازی از دیگر موارد مهم و مورد مطالعه صنعت آب و انرژی است.
    کلیدواژگان: فرایندهای غشایی، تصفیه آب، انرژی، بیوراکتور، باتری
  • مهدخت ارشدی، علیرضا اسماعیلی، سهیلا یغمایی* صفحات 55-65
    زباله های الکتریکی و الکترونیکی دو تا سه برابر سریع تر از سایر زباله های جامد شهری در حال تولیدشدن هستند. بازیابی فلزات این زباله ها علاوه بر کاهش مواد خطرناک، نیاز جهانی برای تولید فلزات جدید را تامین می کند. در این مقاله بازیافت زیستی فلزات مس، آلومینیوم، نیکل، روی، منگنز، منیزیم، باریم،کروم و آهن از صفحات مدارچاپی رایانه با استفاده از فروشویی زیستی تک مرحله ای مطالعه شده است. صفحات مدارچاپی رایانه تا اندازه ذرات 75-149 میکرون پودر شدند. قارچ پنیسیلیوم سیمپلیسیسیوم1 به 1 درصد (وزنی - حجمی) از صفحات مدارچاپی رایانه خو داده شد. بعد از خوسازی و انجام فرایند فروشویی زیستی هر یک از فلزات مس، آلومینیوم، نیکل، روی، منگنز، منیزیم، باریم،کروم و آهن به ترتیب برابر با 94%، 8/99%، 100%، 100%، 61%، 81%، 46%، 26% و 100% استخراج شدند؛ درنتیجه فرایند فروشویی زیستی با استفاده از قارچ پنیسیلیوم سیمپلیسیسیوم روشی موثر در حذف فلزات سنگین از زباله های الکترونیکی شناخته شد.
    کلیدواژگان: فروشویی زیستی، تک مرحله ای، صفحات مدارچاپی رایانه، پنیسیلیوم سیمپلیسیسیوم، فلزات اساسی
  • صدف خلیقی، مریم سعادتمند* صفحات 66-84
    در سال های اخیر مهندسی بافت قلب اهمیت ویژه ای یافته است؛ زیرا این بافت توانایی بسیار اندکی در بازسازی خود دارد. از همین رو این مقاله به مرور مطالعات اخیر در سامانه های آزمایشگاهی توسعه یافته برای بهبود روش های تشخیص و درمان بیماری های قلب و عروق پرداخته است. در این زمینه روش های ریزسیالاتی برای ساخت زیستی سامانه های دارای عمل کرد مشابه با بافت قلب و عروق مانند استفاده از رشته های میکرونی یا نانویی، الگوسازی در ابعاد میکرونی و پرینت زیستی سه بعدی با ماده فداشونده و یا همراه با کانال های ریزسیالاتی، نتیجه مطلوبی داشته اند. با وجود پیشرفت ها اما هم چنان در این زمینه چالش هایی وجود دارد که این پژوهش بدان ها پرداخته است. به طور کلی می توان گفت که تا به امروز روش های ریزسیالاتی راه را برای همانندسازی بافت های قلبی و عروقی رشدیافته در آزمایشگاه که کاربرد هایی مانند سنجیدن اثر دارو ها و افزایش دانش نسبت به عمل کرد ارگان ها دارند، هموار کرده است. در آینده این سامانه های نوین میکروفیزیولوژیکی برای این بافت می تواند امکان گذار از تحقیقات آزمایشگاه به درمان های بیمارستانی را نیز فراهم آورد.
    کلیدواژگان: ریزسیالات، بافت قلب و عروق، پرینت زیستی، شبکه عروقی، مهندسی بافت
  • مریم نورمحمدی، مرتضی فقیهی، محمد ذبیحی* صفحات 85-100

    در پژوهش حاضر، نانوکامپوزیت سه جزیی آلومینا/کیتوسان- خاک رس (Al/Cs/C) با استفاده از روش پلیمریزاسیون درجا سنتز شد و به عنوان یک جاذب کارامد و کم هزینه برای حذف آلاینده آنیونی رنگینه متیل اورانژ از محلول های آبی، ارزیابی و بررسی شد. آلومینای فعال یک جاذب متخلخل معدنی است که به عنوان پایه نانوکامپوزیت مورد نظر انتخاب شد. به منظور بهبود خواص فیزیکی آلومینا و ساخت جاذب سازگار با محیط زیست، از زیست پلیمر کیتوسان به عنوان تقویت کننده کامپوزیت استفاده شد. در ادامه برای افزایش ظرفیت جذب جاذب و اصلاح کامپوزیت از ذرات خاک رس بهره گرفته شد. آزمون های مختلفی شامل پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف سنجی فرو سرخ (FTIR) و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی  (FESEM) برای مطالعه ساختار نمونه ها استفاده شد. با توجه به ایزوترم لانگمویر ظرفیت جذب بیشینه برای جاذب سنتزشده برابر با 33/133 میلی‎گرم بر گرم گزارش شد. سینتیک شبه درجه دوم در جذب سطحی یون متیل اورانژ بهترین تطابق را با داده های آزمایشگاهی داشته است.

    کلیدواژگان: جذب سطحی، نانوکامپوزیت، آلومینا، کیتوسان، خاک رس، متیل اورانژ
  • صفحه 103
|
  • M. Sedighi * Pages 7-20

    Clinoptilolite is a cheap and abundant zeolite. They are alumino-silicate that play important role in water and wastewater treatment. The clinoptilolite are characterized by using XRD, FT-IR. The best method of modification and operating conditions were detected. Clinoptilolite was papered from Manzarieh (Qom Province) and then was crushed by ball milling to reduce the size to below 400 nm. The spectrophotometer was utilized to detect the removal efficiency. Addition of adsorbent to solution containing nitrate and sulfate ions has been carried out with the thorough investigation of main parameters such as type of modification, the amount of adsorbent to pollutant concentration, contact time and pH. The results show that clinoptilolite has important characteristics in removing ions from water. Furthermore modification of zeolite can improve the efficiency of adsorbent. Type of modification plays an important role in removing total iron and phosphate ions. The modified zeolite can remove nitrate up to 94% and sulfate ion up to 98 % at different pH and concentrations. Increasing contact time could improve removal efficiency. The ratio of adsorbent to initial concentration and pH were investigated as important factors. The study shows that clinoptilolite can be used as a promising and low-cost adsorbent for removal of nitrate and phosphate ions from aqueous solution.

    Keywords: Clinoptilolite, Adsorption, Sulfate, Nitrate, Langmuir, Freundlich
  • R. Ozairy, R. Beigzadeh *, S. O. Rastegar Pages 21-32
    In this study, the application of bio-acid leaching method based on the use of lemon juice to extract copper and zinc metals from mobile printed circuit boards has been investigated. Three important factors were investigated include lemon juice concentration, Solid / Liquid (S/L) ratio, and hydrogen peroxide (H2O2) concentration. Response surface methodology (RSM) was used to optimize the effective factors. The results showed that for particles with a size of 150 to 180 μm at a constant temperature of 20 ° C and time 4 h under optimal conditions including 1.41% (w/v) S/L ratio, 12.2% (v/v) H2O2 and 74% (v/v) lemon juice, copper and zinc recovery efficiencies are 89% and 73%, respectively. Moreover, the artificial neural network was used to predict the extraction of copper and zinc metals as a function of the studied factors. To validate the model, laboratory results were considered as evaluation data. The results of neural network modeling showed high accuracy to predict the target variable. The values of MRE, MSE, and R2 were 9.485, 15.254, and 0.9356% for the copper extraction model and 1.854%, 1.094, and 0.9963% for the zinc extraction model, respectively.
    Keywords: Bio-acid leaching, Mobile printed circuit boards (PCBs), Response Surface Methodology, Artificial Neural Network
  • S. Davoudi Darzi, F. Hashmi Nasr, F. Sadeghi, A. Khalili-Garakani * Pages 33-54
    Increased energy demand and lack of clean water as a result of urbanization, population growth, and climate change have become global challenges. Membrane technology can play a special role in water purification, desalination and supplying process water required by power plants. Membrane processes have certain advantages, including high quality water with easy maintenance, low chemical sludge effluent, selectivity and selective transfer of desired components, appropriate adaptability and applicability in integrated processes, low energy consumption, environmental friendliness and good controllability. Also, using this technology in batteries and fuel cells and select the right material and membrane structure, there will be the ability to produce clean, sustainable and efficient electrical energy. Sustainable energy is a type of energy that can be used indefinitely without affecting the environment and the depletion of the resource. In addition, the use of membrane processes in the production and the purification of biofuels and the separation and recovery of gaseous pollutants are other important issues studied in water and energy industry.
    Keywords: Membrane processes, Water Treatment, Energy, Bioreactors, Batteries
  • M. Arshadi, A. Esmaeili, S. Yaghmaei * Pages 55-65
    Background and Objectives
    By improving technology at recent years, some new environmental problems created. Electronic waste is one of the important problems. Recycling of e-wastes is limited. Just some countries by using traditional methods are recycling e-wastes. Pyrometallurgy and hydrometallurgy are two recycling methods for e-waste. These traditional methods are expensive and non-ecofriendly. Bioleaching is a new and efficient method for e-waste recovery which by interacting microorganisms helps to metal recovery. In this article biorecovery of Cu, Al, Ni, Zn, Mn, Mg, Ba, Cr, and Fe from printed circuit boards using one-step bioleaching was studied. To this purpose computer printed circuit boards were fined and the particle size was in the range of 75-149 micron. Penicillium simplicissimum was adapted to 1% (w/v) of computer printed circuit boards. After adaptation and bioleaching process Cu, Al, Ni, Zn, Mn, Mg, Ba, Cr, and Fe were bioleached about 94%, 99/8%, 100%, 100%, 61%, 81%, 46%, 26%, and 100% respectively. This paper proved the great potential of the bio-hydrometallurgical route to recover base metals from electronic wastes using fungi.
    Keywords: Bioleaching, One-Step, Computer Printed Circuit Boards, Penicillium Simplicissimum, Basic Metals
  • S. Khalighi, M. Saadatmand * Pages 66-84
    In the recent years, bioengineered cardiac tissues are of particular significance because of the extremely limited ability of the myocardium to self-regenerate. In this article, the recent advancements in the development of experimental in vitro platforms for next generation of the diagnostics and therapy validation are reviewed. Specially, here the present progress of the microfluidics technology application such as micro/nano fibers, micropatterning, and 3D bioprinting with sacrificial material or with microfluidic channels for the development of cardiovascular systems’ biofabrication at the tissue- and organ levels is described. With all the improvements in this field, there are still difficulties in prolonged cells viability, thick tissue fabrication for higher mimicry levels, and scaffolds mechanical stability in vivo. Until now, microfluidic methods pave the way for in vitro recapitulating of cardiovascular tissue for drug testing and providing basic knowledge of organ’s functions. In the future, with novel microphysiological systems, the transition from bench to bedside will be accelerated.
    Keywords: microfluidics, Cardiovascular Tissue, Bio-Printing, Vascular Network, Tissue engineering
  • Maryam Noormohammadi, Morteza Faghihi, Mohammad Zabihi * Pages 85-100

    In the present study, three-component alumina-chitosan-clay nanocomposite (Al/Cs/C) using in situ polymerization method was evaluated as an efficient and a low-cost adsorbent for the removal of methyl orange dye as an anionic contaminant from aqueous solutions. Activated alumina is a porous mineral adsorbent that was selected as the substrate of the nanocomposite. In order to improve the physical properties of alumina and make an environmentally friendly adsorbent, chitosan biopolymer was used as a composite reinforcement. In continued, the clay particles were applied to increase the adsorption capacity of the adsorbent and modification of the composite. The various structural analysis including X ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and field emission scanning electron microscopy (FESEM) were evaluated to study the morphology of the fabricated samples. The highest adsorption capacity for the prepared adsorbent was 133.33 mg/g, according to Langmuir isotherm. There is a good agreement between the pseudo second order kinetics and the experimental data.

    Keywords: Adsorption, Nanocomposite, Alumina, Chitosan, Clay, Methyl Orange