فهرست مطالب

شیمی و مهندسی شیمی ایران - سال چهلم شماره 2 (پیاپی 100، تابستان 1400)
  • سال چهلم شماره 2 (پیاپی 100، تابستان 1400)
  • تاریخ انتشار: 1401/05/18
  • تعداد عناوین: 28
|
  • سمیه محمدیان گزاز*، حامد حیدریان، محمد برغمدی صفحات 1-14
    در این پژوهش،  پس از تهیه پلی استر غیراشباع با نسبت های گوناگون مونومرهای انیدریدی، مقدارهای گوناگون نانوسیلیکات به پلیمر افزوده شد و رفتار پخت و ویژگی های مکانیکی نانوکامپوزیت بررسی شد. طی واکنش استری شدن، رزین پلی استرغیراشباع با استفاده از نسبت های مولی گوناگون مونومرهای انیدریدی (مالییک بر فتالیک به نسبت های 10 تا 90 درصد) با پروپیلن گلیکول سنتز شد. برای بررسی پیشرفت پلیمریزاسیون از روش اندازه گیری عدد اسیدی استفاده شد. با افزایش درصد مولی مالییک انیدرید، زمان واکنش پلیمریزاسیون و رسیدن به عدد اسیدی دلخواه افزایش یافت. در مرحله بعد، پخت رزین انجام شد. رفتار پخت با استفاده از نمودار پخت و اندازه گیری زمان ژل شدن تعیین شد. نمودار پخت نشان داد که با افزایش نسبت مونومر مالییک از 10 تا 90 درصد، زمان پخت 77% کاهش و دمای بیشینه گرمازایی 24% افزایش یافت.  افزایش مقدار مالییک انیدرید از 10 تا 90 درصد، سبب تغییر استحکام کششی از 11 به 70 مگاپاسکال و مدول کششی از 60 به 359 مگاپاسکال شد. استحکام ضربه و دمای خمش گرمایی نیز روند افزایشی نشان داد و در درصدهای بالای مالییک ثابت شد. در ادامه، نانوکامپوزیت ها در مقدار مالییک انیدرید  50% مولی، دارای 2، 4، 6 و 8  درصد وزنی از نانوسیلیکات تهیه شدند. با افزایش مقدار ذره های نانو سیلیکات، زمان پخت پلی استر غیر اشباع کاهش و دمای بیشینه گرمازایی افزایش یافت. بررسی ویژگی های مکانیکی با استفاده از آزمون های دمای خمش گرمایی، ویژگی های کششی، مقاومت ضربه و سختی سطحی انجام شد. افزایش نانوذره ها بهبود ویژگی های کششی را در پی داشت. ویژگی های استحکام ضربه و دمای خمش گرمایی نیز با افزایش مقدار نانو حتی در مقدارهای کم، روند افزایشی نشان داد. به طوری که با افزودن 8 درصد نانورس به زمینه، استحکام ضربه و دمای خمش گرمایی به ترتیب به میزان 11 درصد و 13 درصد افزایش یافت.
    کلیدواژگان: استری شدن، نسبت انیدریدها، نانو سیلیکات، پخت، ویژگی های مکانیکی
  • مرضیه سادات عبدی خانی، فلورا حشمت پور* صفحات 15-25

    در این پژوهش نانو کامپوزیت روی اکسید آلاییده با نقره و سریم/پلی آنیلین(Ag-Ce-ZnO/PANI) به عنوان فوتوکاتالیست، برای تخریب هم زمان دو آلاینده آلی پارانیتروفنول و متیلن بلو  در حضور نور فرا بنفش سنتز شد. آنالیزهای XRD ، FESEM و UV-Vis برای تعیین ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و اپتیکی نمونه های سنتز شده  مورد استفاده قرارگرفت. آزمایش های فوتوکاتالیستی نشان از عملکرد بهتر نانوکامپوزیت Ag-Ce-ZnO/PANI درمقایسه با سایر نمونه ها داشت. نتیجه ها نشان داد که با گذشت 60 دقیقه از آزمایش، حدود 88 % متیلن بلو و  56 % پارانیتروفنول توسط این نانوکامپوزیت تخریب شده است. عملکرد خوب فوتوکاتالیستی برای نانوکامپوزیت Ag-Ce-ZnO/PANI را می توان به کاهش بازترکیب الکترون حفره، افزایش هدایت الکتریکی و افزایش جذب  نسبت داد. فعالیت فوتوکاتالیستی پایدار و  کارآمد نانوکامپوزیت تهیه شده آن را به عنوان یک فوتوکاتالیست موثر در تخریب آلاینده های آلی به صورت تکی یا هم زمان معرفی می کند.

    کلیدواژگان: روی اکسید، پلی آنیلین، نانوکامپوزیت، فوتوکاتالیست، آلاینده های آلی
  • اعظم سبحانی*، مهین بلدی صفحات 27-33
    در این پژوهش نانوکامپوزیت های باریم هگزافریت/ آهن اکسید و باریم هگزافریت/ کیتوسان به روش  سل ژل خوداحتراقی از نمک های نیترات فلزی تهیه شدند. آب آلبالو و آب پیاز به عنوان کاهنده در این سنتز استفاده شدند. آب آلبالو و پیاز در تهیه باریم هگزافریت ها تاکنون استفاده نشده اند. در ادامه ویژگی های فوتوکاتالیستی و مغناطیسی نانوکامپوزیت ها بررسی شدند. فعالیت فوتوکاتالیستی نانوکامپوزیت های سنتز شده در حضور دو نور مریی و فرابنفش برای تخریب متیل اورانژ بررسی شد. نتیجه ها، فعالیت فوتوکاتالیستی بالاتری را در حضور نور فرابنفش نشان داد. در بررسی ویژگی های مغناطیسی نانوکامپوزیت ها یک لوپ هیسترسیس که نشان دهنده ی ویژگی فرومغناطیسی است، دیده شد.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، باریم هگزافریت، کیتوسان، سل ژل خوداحتراقی
  • رضا کیا کجوری*، فرشته جمال آباد صفحات 35-50

    در این پژوهش از زیولیت Beta برای تهیه کامپوزیت دوتاییTiO2-Beta  استفاده شد. نسبت های گوناگونی  از این نانوکامپوزیت دو جزیی تهیه شد و نسبت بهینه به ترتیب شامل 70 درصد وزنی TiO2  و30 درصد وزنی Beta مورد استفاده قرار گرفت. نانوکامپوزیت تهیه شده با استفاده از روش های FT-IR، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و پراش پرتو ایکس (XRD) شناسایی شد. سپس نانوکامپوزیت های تهیه شده به عنوان فوتوکاتالیست، برای تخریب نوری رنگ آلی کنگو قرمز در شرایط نور UV مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتیجه ها نشان داد که نانو کامپوزیت TiO2-Beta  تهیه شده با درصد وزنی TiO2/Beta 70 به 30 دارای قدرت تخریب فوتوکاتالیستی بالاتری در مقایسه با نانوکامپوزیت  با نسبت وزنی 50 درصد می باشد. همچنین نانوکامپوزیت تهیه شده کارایی فوتوکاتالیستی بالاتری در مقایسه با نانو ذره های TiO2 به عنوان فوتوکاتالیست دارد. نتیجه بررسی تاثیر pH و مقدار نانوکامپوزیت TiO2/Beta با درصد وزنی 70:30 بر روی تخریب رنگ کنگو قرمز  نشان داد که بیش ترین کارایی تخریب در بازه ی pH 4/6-4/5 بوده و کارایی تخریب با افزایش میزان نانوکامپوزیت به یک مقدار بیشینه غلظت gr/L 2/1 می رسد همچنین تاثیر غلظت اولیه کنگو قرمز در محاسبه ثابت های سینیتیکی تخریب نوری آن توسط نانوکامپوزیت TiO2/Beta با درصد وزنی 70:30 نشان داد که فرایند تخریب می تواند با استفاده از مدل سینیتیکی لانگمویر هینشل وود (Langmuir-Hinshelwood) توصیف شود و محاسبه ثابت های سرعت ظاهری با توجه به غلظت های اولیه متفاوت کنگو قرمز بر اساس مدل سینیتیکی مرتبه اول نشان داد که سرعت ظاهری تخریب کنگو قرمز با افزایش غلظت اولیه آن کاهش می یابد و سرانجام قابلیت بازیافت نانوکامپوزیت TiO2/Beta با درصد وزنی 70:30 نشان داد که پس از چهار بار استفاده متوالی از نانوفوتوکاتالیست کاهش کارایی تخریب تنها در حدود 5% می باشد.

    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، TiO2-Beta، مدل سینیتیکی، تخریب فتوکاتالیستی، کنگو قرمز
  • محمدرضا یزدان پناه، سید علی حسینی مرادی، مهدی حاتمی*، هادی جولاده رودبار صفحات 51-59
    هدف از این پژوهش تهیه و بررسی قدرت فتوکاتالیستی نانو کامپوزیت هیبریدی پایه فلزی با روکش آنتی باکتریال به صورت نانوکامپوزیت فسفات نقره/برمید نقره/اکسید روی/ مگنتیت با ساختار شیمیایی (Fe3O4@ZnO@AgBr@Ag3PO4) می باشد. برای ارزیابی قدرت تخریبی آلاینده های آلی مانند تری فلورالین،دیمیتوآت و قرمز کنگو در راستای تصفیه آب های آلوده به مواد شیمیایی از این نانوکامپوزیت هیبریدی استفاده شد. وجود نانو ذره های فرومغناطیس سبب افزایش جذب نور مریی، کاهش گاف انرژی و قابلیت جمع آوری این نانوکامپوزیت های هیبریدی توسط اعمال یک میدان مغناطیسی ساده شده است.  نانو کامپوزیت Fe3O4@ZnO@AgBr@Ag3PO4 به ترتیب از روش های سلوترمال، هیدروترمال و هم رسوبی طی مرحله های متوالی تهیه شده و با استفاده از روش های متداول آنالیز مانند پراش پرتو ایکس، طیف سنجی فروسرخ، میکروسکوپ الکترونی روبشی شناسایی شدند. با استفاده از طیف سنجی فرابنفش و مریی، ویژگی های فتوکاتالیستی آ ن ها بررسی شد. نتیجه ها نشان دادند که نانوساختارهای تهیه شده دارای ویژگی های فتوکاتالیستی بسیار مناسبی برای حذف آلاینده های آلی می باشند  و تا 98 درصد ترکیب های آلی را در بار اول حذف نمودند. همچنبن آزمایش های مربوط به عملکرد نشان داد که پس از 4 بار بازیابی، قدرت فتوکاتالیستی نانوکامپوزیت های استفاده شده حدود 90 درصد می باشد.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، نانوفتوکاتالیست، تصفیه پساب، شناسایی، آلاینده های آلی
  • زینت سادات حسینی، مریم قزوینی*، فاطمه شیخ الاسلامی فراهانی صفحات 61-72

    در این پژوهش، سنتز مشتق های نوین تیوفن با واکنش های چند جزیی ایزو تیوسیانات، اتیل برموپیرووات، ترکیب های 1،3-دی کربونیل و مقدار کاتالیستی نانوذره های مغناطیسی آهن اکسید تهیه شده از عصاره پوست پرتقال، در حلال آب مورد بررسی قرار گرفت. بازده مشتق های سنتز شده در این شرایط بسیار خوب بوده و زمان انجام واکنش نیز کوتاه می باشد. برای تایید  ساختار نانوذره های مغناطیسی آهن اکسید از روش های میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDX) و مغناطیس سنج نمونه ارتعاشی (VSM) استفاده شد. همچنین فعالیت آنتی اکسیدانی برخی از  مشتق های سنتز شده با استفاده از رادیکال DPPH و آزمایش پتانسیل فعالیت کاهش آهن (FRAP) مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین، فعالیت ضد میکروبی برخی از ترکیب های سنتز شده با استفاده از آزمایش انتشار دیسک بر روی باکتری های گرم مثبت و گرم منفی مورد بررسی قرار گرفت. جداسازی آسان کاتالیست، انجام واکنش در حلال سبز و رسوب کردن فراورده در آب، جداسازی آسان فراورده و کاتالیست و تهیه کاتالیست به روش سبز از برتری های این روش درسنتز مشتق های تیوفن می باشد. همچنین بررسی ویژگی های آنتی اکسیدانی و ضد میکروبی برخی از ترکیب های سنتز شده نشان داد که این ترکیب ها ویژگی های آنتی اکسیدانی  و ضد میکروبی خوبی دارند.

    کلیدواژگان: تیوفن، حلال سبز، نانوذره های مغناطیسی آهن اکسید، ایزوتیوسیانات
  • کیوان رحیمی، سیاوش ریاحی*، مژگان عباسی، زهرا فخروئیان صفحات 73-81
    هدف از این پژوهش، اصلاح نانولوله‏ های کربنی چنددیواره به منظور افزایش ظرفیت جذب کربن دی ‏اکسید می‏ باشد. برای دستیابی به این هدف، نانولوله های کربنی چند دیواره خام طی یک فرایند دو مرحله ای، عامل دار شدند. در گام اول نانوله های کربنی چند دیواره اولیه با استفاده از سولفوریک اسید و نیتریک اسید، اکسید شدند. در گام دوم  به منظور بهبود عملکرد نانولوله های کربنی چنددیواره در جذب گاز کربن دی اکسید، نانولوله های کربنی چند دیواره اکسید شده، توسط محلول 1و3-دی آمینو پروپان عامل دار شدند. مشخصه ها و ویژگی ‏های نانولوله های کربنی چند دیواره اصلاح شده، با به کارگیری آنالیزهای طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ(FT-IR) ، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آنالیز جذب و واجذب نیتروژن مورد مطالعه قرار گرفتند. میزان جذب کربن دی اکسید در بازه ی دمایی K 303-323 و تا فشار bar 3/17 با استفاده  از روش حجم سنجی اندازه گیری شد. در دمای K 303 و فشار bar 3/17 نانولوله ی کربنی چند دیواره اصلاح شده با آمین، mg/g 71/92 کربن دی اکسید را جذب کرد، در حالی که میزان جذب کربن دی اکسید نانولوله ی کربنی خام در همین شرایط، تنها mg/g 49/48 بود. این نتیجه ها نشان داد گروه های آمینی که در زمان فرایند عامل دار کردن، بر روی سطح های کربنی متصل شده اند، سبب ایجاد سایت های جذب کربن دی اکسید بر روی سطح های نانولوله های کربنی چند دیواره می شوند که این سبب افزایش ظرفیت جذب کربن دی اکسید در نانولوله های کربنی چنددیواره شد.
    کلیدواژگان: نانولوله های کربنی چنددیواره، عامل دارکردن با آمین، جذب سطحی کربن دی ‏اکسید، جاذب
  • نیوشا کربلائی محمد، احد قائمی* صفحات 83-94

    در این پژوهش برای افزایش شدت جذب سطحی گاز کربن دی اکسید، جاذب های کربن فعال و آلومینای فعال با محلول های سدیم هیدروکسید و پتاسیم هیدروکسید اصلاح یافتند. تاثیر پارامترهای گوناگون عملیاتی از جمله مقدار جاذب، غلظت محلول هیدروکسیدی، دما و فشار بر فرایند جذب سطحی بررسی شد. نتیجه های آزمایش های جذب نشان داد که با کاهش دما و افزایش فشار، ظرفیت جذب  گاز کربن دی اکسید افزایش می یابد و شرایط بهینه جذب کربن دی اکسید مربوط به دمای 20 درجه سلسیوس، فشار 6 بار، مقدار 2 گرم جاذب و غلظت 30 درصد وزنی سدیم هیدروکسید و پتاسیم هیدروکسید می باشد. دراین شرایط عملیاتی، ظرفیت جذب کربن دی اکسید برای کربن فعال اصلاح شده با محلول های هیدروکسیدی سدیم و پتاسیم به ترتیب  برابر با 32/104 و 00/84 میلی گرم بر گرم جاذب به دست آمد که نشان دهنده افزایش 83 و 48 درصدی کربن فعال اصلاح یافته در مقایسه با کربن فعال اصلاح نیافته می باشد. این در حالی است که ظرفیت جذب کربن دی اکسید برای آلومینای فعال اصلاح شده با محلول های هیدروکسیدی سدیم و پتاسیم به ترتیب برابر با 70/146 و 84/130 میلی گرم بر گرم جاذب به دست آمد که نشان دهنده افزایش 65 و 47 درصدی آلومیناهای فعال اصلاح یافته در مقایسه با آلومینای فعال اصلاح نیافته می باشد. در حالت کلی جاذب آلومینای فعال اصلاح یافته در مقایسه با کربن فعال اصلاح یافته دارای ظرفیت جذب کربن دی اکسید بالاتری می باشد.

    کلیدواژگان: جذب شیمیایی، کربن دی اکسید، سدیم هیدروکسید، پتاسیم هیدروکسید، کربن فعال، آلومینای فعال
  • حمید رمضانی پور، احد قائمی*، حسین قنادزاده گیلانی صفحات 95-104
    پلیمرهای با اتصال های عرضی زیاد (HCPs) از انواع پلیمرهای میکرو متخلخل با اندازه روزنه هایی در حدود نانومتر هستند که به منظور جذب سطحی و ذخیره سازی کربن دی اکسید  بسیار مورد توجه می باشد. در این پژوهش با استفاده از جاذب های HCP بر پایه بنزن که بر اساس واکنش فریدل کرافتس سنتز شدند به بررسی تجربی جذب  سطحی گاز کربن دی اکسید پرداخته شد. روش سطح پاسخ به منظور بهینه سازی پارامترهای فرایندی و ساختاری برای افزایش ظرفیت جذب سطحی کربن دی اکسید استفاده شد. فشار و دما به عنوان پارامترهای  فرایندی و نسبت اتصال دهنده عرضی به بنزن و زمان سنتز به عنوان پارامترهای ساختاری جاذب و ظرفیت جذب سطحی هم به عنوان پاسخ در نظرگرفته شده است. مقدارهای بهینه فشار، دما، نسبت اتصال دهنده عرضی به بنزن و زمان سنتز که باعث بیشینه کردن ظرفیت جذب سطحی می شوند به ترتیب 9/5 بار، °C21، 2/2 و 5/14 ساعت می باشند. بر اساس این مقدارها، ظرفیت جذب سطحی کربن دی اکسید بر پایه بنزن mg/g 5/244 به دست آمد.
    کلیدواژگان: جذب سطحی، کربن دی اکسید، پلیمرهای با اتصال های عرضی زیاد، بهینه سازی
  • سید زهیر بلورچیان تبریزی، احد قائمی*، شاهرخ شاه حسینی صفحات 105-113
    با افزایش نشر گازهای اسیدی و لزوم حذف گاز کربن دی اکسید یکی از گازهای  اسیدی با نشر فزاینده، نانو سیالات به عنوان سیالاتی با قابلیت انتقال جرم بالا برای بهبود جذب گاز پیشنهاد و موردمطالعه قرار گرفت. در این پژوهش نانو سیال آب  آلومینیوم هیدروکسید که از نانوذره های آب دوست با قابلیت بهبود پایداری نانو سیال تشکیل شده اند استفاده و با بررسی اثر بارگذاری نانوذره ها بر بهبود جذب، افزایش و سپس کاهش جذب دیده شد. برای توجیه بهبود ایجاد شده، از مکانیسم های اثر براونی، شاتل و هیدرودینامیک و برای توجیه افت روی داده از اثر افزایش گرانروی نانو سیال استفاده شد و با توجه به ویژگی های سطحی نانوذره مورداستفاده، اثربخشی مکانیسم های بهبوددهنده تفکیک و اثبات شد. با انتخاب مقدارهای بهینه برای مدل سطح پاسخ با در نظرگیری آنالیز حساسیت نسب به درصد بارگذاری ذره ها، اثر فشار، دور همزن و درصد بارگذاری دربازه های دقیق تر مطالعه و نتیجه ها نشانگر تاثیرگذاری منفی پارامتر فشار، و تاثیر افزایشی و سپس کاهش پارامتر شدت هم زدن و درصد بارگذاری می باشد به طوری که مقدار بیشینه فاکتور بهبود جذب در مقدار 012/39  درصدی به دست آمد.
    کلیدواژگان: جذب، نانو سیال، آلومینیوم هیدروکسید، انتقال جرم
  • سمیه دیانت*، صدیقه دیانت صفحات 115-128
    انتشار فلزات سنگین در محیط زیست به سبب صنعتی شدن و گسترش شهرنشینی، مشکلات بزرگی در سراسر جهان به همراه داشته است و به دلیل خصوصیات سرطان زایی و تجمع بیولوژیکی آن ها سبب نگرانی های بسیار جدی شده است. بنابراین جذب فلزات سنگین از پساب های صنعتی یکی از مباحث مهم زیست محیطی محسوب می شود. سرب یکی از چهار فلزی است که بیشترین عوارض را بر روی سلامتی انسان دارد. تاکنون روش های مختلفی برای جذب سرب مورد توجه قرارگرفته است که استفاده از جاذب های زیست سازگار از جمله این روش ها به شمار می رود. مونت موریلونیت (MMT) که یک کانی رسی با خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد است از جمله جاذب های زیست سازگار محسوب می شود. در این مطالعه پس از اصلاح سطح مونت موریلونیت توسط تیتانیم دی اکسید (TiO2/MMT) توسط روش های FT-IR، XRD، FE-SEM و BET شناسایی شد و سپس کاربرد آن را به عنوان نانوجاذب برای حذف یون سرب (II) تحت شرایط مختلف (مدت زمان تماس، مقدار نانوجاذب، غلظت محلول یون سرب (II) و pH) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد که کارایی این نانوجاذب به حدی است که حتی با مقدار10 میلی گرم طی 5 دقیقه در pH خنثی قادر است مقدار قابل ملاحظه ای از یون سرب (II) با غلظت 50 میلی گرم بر لیتر را با بازده حدود 90 درصد حذف نماید. علاوه بر این، نتایج آزمایشگاهی نشان داد که ظرفیت جذب یون سرب (II) توسط نانوجاذب اصلاح شده بعد از انجام 12بار فرآیند جذب، تنها در حدود 8 الی 10 درصد افت می کند.
    کلیدواژگان: نانوجاذب، مونت موریلونیت، تیتانیم دی اکسید، حذف یون سرب (II)، طیف سنجی جذب اتمی
  • ذبیح الله مهدوی فر*، مریم باجی، احسان شاکرزاده صفحات 129-139
    در این پژوهش، جذب سطحی گاز آلاینده فسژن بر روی سطوح خارجی و داخلی سومانن و تری برمو سومانن با استفاده از محاسبه های DFT  و TD-DFT مطالعه و بررسی شد. ویژگی های ساختاری، پایداری و الکترو اپتیکی سومانن گاز مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. بر اساس نتیجه های به دست آمده می توان دید که فسژن به صورت فیزیکی بر روی سطح سومانن و مشتقش جذب شده است. همچنین، نتیجه ها نشان می دهند که با جایگزینی هترو اتم برم به جای کربن و هیدروژن در سومانن، ساختارهای نوین هتروسومانن توانایی بیش تر و بهتری در جذب فسژن از خود نشان می دهند. هتروسومانن مورد استفاده برای جذب فسژن نسبت به فسژن خالص حساسیت بیش تری از خود نشان می دهد به طوری که جذب فسژن تغییرهای چشمگیری در  ویژگی های  الکترونی و نوری از جمله کاهش شکاف انرژی و جابجایی طول موج بیشینه را باعث می شود. از این تغییرها می توان به عنوان نشانه ای برای شناسایی فسژن استفاده کرد، بنابراین می توان برای شناسایی این آلاینده در کاربردهای عملی از این هترو سومانن ها استفاده کرد.
    کلیدواژگان: سومانن، آلاینده فسژن، شناسایی، نظریه تابعیت چگالی وابسته به زمان (TD-DFT)
  • شهاب الدین خدایخش، حسن پهلوانزاده* صفحات 141-153
    در پژوهش حاضر، کربن فعال اصلاح شده به وسیله SDS به منظور حذف نیکل از محلول آبی مورد استفاده قرار گرفت.در این فرایند، جاذب پس از شستشوی اولیه با آب مقطر، خشک شده و آنگاه با ماده فعال سطحی سدیم دودسیل سولفات  اصلاح شده شسته شد و پس از شستشو و خشک کردن پایانی، به منظور حذف فلز نیکل مورد استفاده قرار گرفت. آزمایش های جذب نیکل به صورت ناپیوسته بررسی شد و تاثیر تغییر pH، غلظت جاذب، غلظت اولیه نیکل در محلول و زمان تماس در سامانه  تک جزیی مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس آزمایش های انجام شده، pH بهینه جذب نیکل به کمک جاذب کربن فعال اصلاح شده  با سدیم دودسیل سولفات در دمای 25 درجه سلسیوس، 8 است. با افزایش زمان تماس میزان جذب افزایش می یابد و پس از گذشت 5 ساعت به حالت تعادل می رسد. میزان راندمان حذف در شرایط بهینه و در غلظت اولیه 50 میلی گرم بر لیتر 18/95% بود. اطلاعات تعادلی به دست آمده در بازه غلظت اولیه نیکل و دمای مطالعه شده با هم دما های فرندلیچ و ردلیش پترسون تطابق مناسبی دارد. ارزیابی اطلاعات تجربی به منظور بررسی سینتیک جذب سطحی نیکل به کمک جاذب کربن فعال اصلاح شده با سدیم دودسیل سولفات نشان می دهد که جذب سطحی نیکل از معادله شبه درجه دوم تبعیت می کند. مقدارهای پارامترهای ترمودینامیکی نشان می دهد که جذب سطحی نیکل در بازه دمایی 318-298 کلوین امکان پذیر، خود به خودی و گرماگیر است.
    کلیدواژگان: کربن فعال، نیکل، جذب، محلول آبی
  • محمد سلیمان بیگی*، مهسا عباسی، هما کهزادی صفحات 155-162

    یک روش نوین، تک ظرفی و دومینو برای سنتز وینیل اترها بدون استفاده از کالیست و فلز در حضور آرژنین و دی متیل سولفوکسید گزارش می شود. آرژنین، به عنوان یک آمینو اسید ارزان و در دسترس در پیشبرد این واکنش،  به ویژه تبدیل بنزیل الکل به آلدهید،  نقش به سزایی داشته است. دی متیل سولفوکسید افزون بر آن که حلال واکنش است به عنوان منبع کربن در سنتز بنزیل وینیل اترها موثر است. در شرایط بهینه واکنش، تعدادی از مشتق های بنزیل وینیل اتر با بازده خوب تا درخشان و در زمان  مناسب سنتز شدند. بازده بالا (57تا87%)، جداسازی آسان، به کارگیری مواد ارزان و در دسترس، به صرفه بودن از نظر زمان و هزینه پایین واکنشگرها از جمله مهم ترین برتری های این واکنش می باشد.

    کلیدواژگان: واکنش دومینو، اکسایش، بنزیل الکل، وینیل اتر، دی متیل سولفوکسید، آرژنین
  • اکرم آشوری*، سعدی صمدی، سمیه پوریان، پگاه رضایی صفحات 163-170
    نانوفلز مغناطیسی CuO/Fe3O4  سنتز و به کمک طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ(FT-IR)، طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDAX)، میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) و مغناطیس سنج ارتعاشی (VSM)  شناسایی شد. در ادامه، واکنش افزایش هسته دوستی 1،2 فنیل بورونیک اسید بر روی آلدییدهای آروماتیک در مجاورت کمپلکس نانوفلز مغناطیسی CuO/Fe3O4   سنتز شده و لیگاند dppe (1،2-دی فنیل فسفینو اتان) انجام شد و فراورده های الکلی با بازده بالایی (تا 95%) در مدت زمان 24 ساعت به دست آمدند. کاتالیست به طور مغناطیسی از واکنش خارج شد و پس از آماده سازی دوباره تا پنج مرتبه بدون کاهش چشمگیری در فعالیت کاتالیستی و بازده فراورده، در واکنش مورد نظر استفاده شد. ساختار فراورده های واکنش با استفاده از نقطه ذوب و روش های طیف سنجی 1HNMR ،13CNMR  و FT-IR  مورد شناسایی قرار گرفت.
    کلیدواژگان: نانوذره های مغناطیسی، فنیل دار شدن افزایشی، بورونیک اسید، مشتق های بنزهیدرول، واکنش گر آلی فلزی، لیگاند فسفر
  • اعظم شیری، احمد خرم آبادی زاد*، وحید بیات صفحات 171-178
    یدوژن واکنشگری ملایم با کارایی بالاست که بیش تر برای یددار کردن مولکول های زیستی استفاده شده است. ولی اکنون به عنوان واکنشگری نوین برای حلقوی شدن اکسایشی بیس نفتول ها به کتون های آبل مربوطه (اسپیرودی انون ها) معرفی می شود. گفتنی است که اکسایش بیس نفتول ها به تشکیل همزمان دو مرکز کایرال، و بنابراین، دو مجموعه دیاستریومر می انجامد. برخی از واکنشگرها، مخلوطی از هر دو مجموعه را ایجاد می کنند درحالی که برخی دیگر به صورت دیاستریوگزین به تشکیل یکی از آن دیاستریومرها می انجامند. آزمایش نشان داده است که با استفاده از یدوژن، تنها یکی از این دو مجموعه فراورده به صورت گزینشی و با بازده بالا تهیه می شود. برتری این واکنشگر اکسیدکننده دیاستریوگزین این است که فراورده  جانبی واکنش را می توان جدا کرد و با واکنش کلردار کردن معمولی به وسیله تری کلروایزوسیانوریک اسید دوباره به یدوژن تبدیل کرد.
    کلیدواژگان: یدوژن، دیاستریوگزین، اکسایش گزینشی، اسپیرودی انون ها، بیس نفتول ها، کتون های آبل
  • احمدنور پالزوان، آرش قادری* صفحات 179-184
    در این کار پژوهشی یک سامانه نوین برای استری شدن اکسایشی متیل کتون ها ارایه شده است. در این سامانه از ید و DBU به عنوان یک سامانه ساده استفاده شده و با شکستن پیوند کربن کربن، استر به وجود آمد. این واکنش در دمای اتاق و مدت زمان کوتاه انجام شد. در این روش متیل کتون های گوناگون با الکل های نوع اول و دوم وارد واکنش شده و فراورده را با راندمان خوب تولید کردند. همچنین بررسی واکنش نشان داد که یدوفرم نیز  به عنوان فراورده جانبی در این واکنش تولید می شود. این مشاهده مشخص کننده این است که مرحله اول  در مکانیسم واکنش شامل یددار شدن در موقعیت آلفا متیل کتون می باشد.
    کلیدواژگان: متیل کتون ها، سنتز استر، ید ملکولی، اکسایش
  • محمدابراهیم زینالی*، رامین طاهرخانی، شکوفه حکیم، صدیقه سلطانی صفحات 185-194

    کربوکسی متیل سلولوز پلیمری محلول در آب است که کاربردهای فراوانی در صنایع گوناگون دارد. منابع گوناگونی برای تهیه کربوکسی متیل سلولوز وجود دارد که یکی از آ ن ها باگاس است. باگاس(تفاله) نیشکر متشکل از سلولوز، همی سلولوز و لیگنین است. از آنجا که 40 -30 درصد باگاس دارای سلولوز است، بنابراین  می تواند به عنوان منبع سلولوز برای تهیه کربوکسی متیل سلولوز درنظر گرفته شود. در این پژوهش همی سلولوز و لیگنین به وسیله محلول اسید رقیق و سدیم هیدروکسید  از باگاس جدا و سلولوز استخراج  شد. سولفوریک اسید و نیتریک اسید رقیق در مرحله اسیدی استفاده شدند که سولفوریک اسید باعث حذف بیش تری از همی سلولوز شد. برای جداسازی کامل سلولوز، از درصد های گوناگون محلول سولفوریک اسید  و سدیم هیدروکسید در زمان های متفاوت از واکنش استفاده شد. با  محاسبه سطح نرمال شده زیر پیک های مشخصه طیف FT-IR به دست آمده از نمونه ها با نرم افزار Origin و مقایسه آن ها، نمونه با بیش ترین مقدار سلولوز استخراج شده انتخاب شد. سلولوز استخراج شده در این مرحله برای تهیه کربوکسی متیل سلولوز استفاده شد. در مرحله بعد روش پاسخ سطح (RSM) همراه با طراحی آزمون  Box-Behnken Design (BBD) برای دستیابی به بیش ترین درجه جانشینی کربوکسی متیل سلولوز به کار گرفته شد. متغیرهای مستقل این طراحی عبارت از  دمای واکنش، غلظت محلول سدیم هیدروکسید و مقدار سدیم مونوکلرواستات به ازای هر گرم سلولوز بود. بیش ترین  درجه جانشینی 66/0 تعیین شد، در حالی که فاکتور رضایت 14/97 درصد محاسبه شد که نشانگر مطابقت خوب مدل با داده های تجربی است. گرانروی محلول 2 درصد کربوکسی متیل سلولوز با درجه جانشینی 66 / برابر با  cP 8/24 و وزن مولکولی این نمونه 261000 گرم بر مول شد که در مواد شوینده کاربرد دارد.

    کلیدواژگان: باگاس، سلولوز، طراحی آزمون، کربوکسیمتیلسلولوز، درجه جانشینی
  • حسین اصغر رهنمای علی آباد*، محمد چهکندی صفحات 195-207

    شناخت، کنترل و ایجاد هدفمند برهم کنش های غیر کوالانسی در مهندسی بلور، برای طراحی و تهیه ترکیب های نوین با ویژگی و عملکرد های دلخواه ضروری است. نخست، ساختار کوچک ترین قطعه ی مستقل (تک پار) برای ترکیب کویوردیناسیونی [Mn(2-COOPy-NO)2(H2O)4] استخراج شده از فایل بلور سنجی، به وسیله ی روش DFT بهینه شد. بررسی های محاسبه ای شیمی کوانتومی سطح بالا به روش تابعی چگالی تصحیح شده ی پراکندگی (DFT-D) نشان می دهد که برهم کنش های غیر کوالانسی گوناگونی مانند O-H···O، O-H···N و   C-H···πتشکیل شبکه بلوری در کمپلکس را کنترل می کنند. نتیجه های ساختاری نشان می دهد که پیوندهای هیدروژنی نقش مهمی را در پایداری شبکه بلوری ترکیب  بازی می کنند. طیف های نوری به دست آمده از روش پتانسیل کامل موج های تخت تقویت شده خطی، نشان می دهد که حالت Mn-3d، نقش مهمی در انتقال های نوری دارد. ویژگی فلزی برای این ترکیب در انرژی های بالاتر از 25 الکترون ولت پیش بینی شد.

    کلیدواژگان: [Mn(2-COOPy-NO)2(H2O)4]، برهم کنش های غیر کوالانسی، طیف های نوری، DFT-D
  • حمدالله صالحی*، مژده بهروزی نژاد، یاسر حاجتی صفحات 209-218

    در این مطالعه، ویژگی های ساختاری، الکترونی و اپتیکی کالکوژنیدهای استرانسیوم با روش شبه پتانسیل در چارچوب نظریه تابعی چگالی و کد کوانتوم اسپرسو بررسی شده است. محاسبه ها با تقریب های LDA، GGA و HSE انجام شد. پارامترهای ساختاری محاسبه شده با داده های تجربی و نظری موجود به طورکامل مطابقت دارد. نتیجه های  به دست آمده از ساختار نواری نشان می دهد که این ترکیب های در فاز B1 نیم رساناهایی با گاف نواری غیرمستقیم هستند. گاف نواری محاسبه شده برای ترکیب های در فاز B1 در تقریب های LDA و GGA با داده های نظری دیگران سازگار است. هم چنین گاف نواری در تقریب HSE برای ترکیب های SrS،SrSe و SrTe به ترتیب 30/4، 86/3 و 96/2 الکترون ولت محاسبه شد،  که با داده های تجربی مطابقت دارد. ثابت دی الکتریک برای ترکیب ها SrS، SrSe و SrTe به ترتیب 73/4، 02/5 و 86/5 در تقریب GGA و 27/5، 48/5 و 50/6 در تقریب LDA محاسبه شد و این نتیجه ها نیز با داده های تجربی و نظری موجود مطابقت دارند.

    کلیدواژگان: نظریه تابعی چگالی، شبه پتانسیل، کوانتوم اسپرسو، کالکوژنیدهای استرانسیوم، ساختار نواری
  • مهدی زمانی* صفحات 219-230

    سیانوریک تری آزید یک ترکیب آلی منفجره دوست دار محیط زیست است که می تواند به عنوان ماده منفجره اولیه در ساختار چاشنی ها استفاده شود. تجزیه این ترکیب باعث تولید تعدادی از حدواسط های نایترنی پرانرژی می شود. این ترکیب هنگام انفجار در خلا به نیتروژن مولکولی و سیانوژن تجزیه می شود. در این مطالعه، از نظریه تابعی چگالی (DFT) و روش B3LYP/6-311++G(2d,p) برای مطالعه ترمودینامیکی واکنش های تجزیه سیانوریک تری آزید استفاده شد. ثابت های ترمودینامیکی مانند انرژی کل، انرژی درونی، انتالپی، انتروپی و انرژی آزاد گیبس برای این واکنش ها در حالت گازی و محلول محاسبه شد. گستره ای از حلال های با قطبیت گوناگون مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین، اثر دما بر ثابت های ترمودینامیکی واکنش ها بررسی شد. نتیجه ها نشان داد که واکنش های تجزیه سیانوریک تری آزید به حدواسط های نایترنی گرماگیر هستند؛ درحالی که تجزیه به سیانوژن به شدت گرمازا است. همه این واکنش ها با افزایش انتروپی (افزایش بی نظمی) و کاهش انرژی آزاد گیبس (خودبخودی) همراه هستند. مقدار ∆G همه واکنش ها با افزایش دما کاهش یافت که نشان دهنده پیشرفت واکنش ها در دماهای بالاتر است.

    کلیدواژگان: سیانوریک تری آزید، واکنش های تجزیه، ترموشیمی، نایترن، محاسبات DFT
  • علی پوراصغر محمدی، علی اصغر محمدی*، داریوش باستانی صفحات 231-238
    امروزه با توسعه فناوری میکرو در انجام واکنش های شیمیایی استفاده از سامانه های مناسب برای جداسازی و خالص سازی مواد شیمیایی سنتز شده، امری ضروری به نظر می رسد. در این پژوهش انجام پیوسته واکنش تبادل برم لیتیم و جداسازی پیوسته فازهای آلی و آبی فراورده واکنش در یک تراشه میکروسیالی، ساخته شده به روش حکاکی لیزر و اتصال گرمایی، مورد بررسی قرار گرفت. سامانه میکرو شامل یک میکروراکتور و یک میکروجداساز مویین می باشد که پس از انجام واکنش بین پارا برموآنیزول و بوتیل لیتیم، ماده واسط پارا متوکسی فنیل لیتیم تولید شده و پس از تزریق آب در کانال اصلی میکروجداساز، پارا متوکسی فنیل لیتیم با آب واکنش داده و ماده دلخواه متوکسی بنزن تولید می شود که در ادامه دو فاز آلی و آبی فراورده واکنش، به وسیله میکروجداساز از یک دیگر جدا شدند. انجام آزمایش در سامانه میکرو منجر به تبدیل بیش از 90% و بازده 73% شد ولی در یک سامانه ناپیوسته آزمایشگاهی تبدیل بیش از 90% و بازده 58% به دست آمد. نتیجه ها نشان می دهد که استفاده از سامانه میکرو موجب افزایش گزینش پذیری واکنش نسبت به سامانه ناپیوسته آزمایشگاهی شده است.
    کلیدواژگان: میکروراکتور، میکروجداساز موئین، سامانه پیوسته میکرو، واکنش تبادل برم لیتیم، تراشه شیشه ای
  • محمدرضا حسامی، نادیا اسفندیاری* صفحات 239-246

    هدف این پژوهش بررسی تاثیر  افزودن نانو سیال متشکل از نانو ذره های منیزیم اکسید و پلیمر پلی اکریل آمید بر میزان کاهش درگ در جریان آشفته ی آب در یک خط لوله ی  افقی زبر می باشد. بدین منظور سه پارامتر موثر  بر فرایند  (غلظت نانوذره، غلظت سورفکتانت و عدد رینولدز) در هر خط لوله با روش پاسخ سطحی بررسی و بهینه شدند. بیش ترین میزان کاهش درگ با روش بهینه سازی عددی، 82 درصد محاسبه شد. کفایت مدل با تحلیل نتیجه های ANOVA  بررسی شد و با توجه به مقدارهای بالای ضریب تبیین و ضریب تبیین تعدیل شده ، مشخص شد داده ها به خوبی توسط مدل تجربی مرتبه دوم توصیف می شوند.

    کلیدواژگان: کاهش درگ، پلی اکریل آمید، منیزیم اکسید، جریان آشفته، خط لوله ی افقی زبر، رویه ی پاسخ
  • مصطفی باور، محمدحسین صراف زاده*، علیرضا سرحدی صفحات 247-257

    در این پژوهش،  شبکه آب یک واحد صنعتی فرایندی به منظور کاهش مصرف آب در این واحد صنعتی بهینه سازی شد. در مرحله اول شبکه توزیع آب و بخار واحد صنعتی به دست آمده و شبکه به صورت مدل شدت جریان ثابت مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین شش پارامتر COD، TSS، Oil، TDS، H2S و NH3 به عنوان پارامترهای محدودکننده در نظر گرفته شدند. در مرحله بعد یعنی تعیین کم ترین مصرف آب و تولید پساب و اصلاح شبکه، دو رویکرد استفاده دوباره مستقیم و احیا استفاده دوباره به کارگرفته شد. با به کارگیری رویکرد استفاده دوباره مستقیم میزان کاهش مصرف آب %79/1 به دست آمده است. در ادامه با استفاده از واحد تصفیه پساب برای احیای جریان منابع، پس از انجام بهینه سازی ریاضی، میزان کاهش مصرف آب هیچ تغییر محسوسی در مقایسه با رویکرد استفاده دوباره مستقیم نداشت. علت این امر بالا بودن TDS خروجی از واحد احیا است. با استفاده از یک سامانه غشایی به منظور کاهش TDS خروجی واحد تصفیه پساب، میزان کاهش مصرف آب %26/35 می باشد.

    کلیدواژگان: سنتز شبکه آب، بهینه سازی ریاضی، بازیافت آب، واحد صنعتی فرایندی، پینچ آبی
  • سعید اویسی*، الهام چراغی صفحات 259-269
    در این مطالعه، جریان دو فازی سیال گاز و قطره های ریز میعانات گازی در لوله ی گردابه ای با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی شبیه سازی شد. پارامترهای طراحی این تجهیز شامل قطر  لوله ی گردابه ای، طول لوله ی گردابه ای، قطر دهانه ورودی،  قطر شیر مخروطی، زاویه ی شیر مخروطی، قطر خروجی سرد، سرعت سیال ورودی، فشار خروجی سرد، و فشار خروجی گرم می باشند. این پارامترها، که اندازه های هندسی و شرایط عملیاتی این تجهیز را در بر می گیرند، با هدف بیش ترین جداسازی میعانات گازی از گاز خروجی از تفکیک گر های فازی با استفاده از روش های آماری طراحی آزمایش بهینه سازی شدند. داده های مورد نیاز برای انجام هفت مرحله طراحی آزمایش با انجام  137 شبیه سازی با کمک دینامیک سیالات محاسباتی محاسبه شدند. سپس مقیاس آزمایشگاهی لوله ی گردابه ای مورد نظر مطابق این اندازه های هندسی بهینه، ساخته شد و در شرایط عملیاتی گوناگون مورد آزمایش قرار گرفت. دیده شد که لوله ی گردابه ای ساخته شده در این پژوهش در شرایط آزمایشگاهی قادر به بازیابی 91% از میعانات موجود در جریان گاز می باشد.
    کلیدواژگان: لوله ی گردابه ای، میعانات گازی، بازیابی میعانات گازی، نیروی گریز از مرکز، شبیه سازی، طراحی آزمایش
  • ولی الله روشن، رضا رادفر*، عباس طلوعی صفحات 271-281
    مدیریت فناوری شامل تلاش هایی است مستمر در خلق فناوری، طراحی کالاها و خدمات نوین و بازاریابی موفق آن ها. خلق و بهره برداری از فناوری مستلزم زنجیره ای از رویدادها است که با اختراع شروع می شود و به بازار ختم می شود. در پژوهش های پیشین مدیریت فناوری در صنایع بالادستی نفت، کم تر با دید تخصصی و جامع به این بخش از صنعت بزرگ و تاثیر گذار نفت توجه شده است. با درک این خلا پژوهشی، در این مطالعه بررسی جامع و واقع بینانه وضعیت فناوری تاسیسات سطح الارضی فراورش نفت خام ایران  انجام شد. در این مطالعه،  ضمن بررسی جایگاه فناوری در این بخش از صنعت نفت ایران و مقایسه با مدل های موفق مدیریت و انتقال فناوری، فاصله فناوری کشور با شرکت ها و کشورهای پیشرو در این زمینه تعیین شد. سپس با بررسی اسناد بالادستی و بخشی صنعت نفت و مصاحبه با 20 نفراز مدیران، مهندسان و صنعتگران، پژوهشگران، و نخبگان دانشگاهی این حوزه، چالش ها و ضعف ها تعیین شد و راهکار مناسب مدیریت و بهبود  فناوری در حوزه تاسیسات سطح الارضی نفت ارایه شد.
    کلیدواژگان: مدیریت فناوری، مدل فناوری، تاسیسات سطح الارضی، فراورش نفت خام
  • بهروز میرزایی*، عزیز باباپور، علیرضا دهقان بیدختی، میثم پار صفحات 283-293
    امروزه تاسیسات  ذخیره سازی نفت و فراورده های نفتی به عنوان یکی از اقتصادی ترین فرایندهای ذخیره سازی در دنیا شناخته می شود. در این پژوهش، تاثیر  پارامترهای گوناگون بر حادثه های احتمالی مخازن نفتی با استفاده از نرم افزار PHAST  مد ل سازی و ارزیابی شد. در شبیه سازی انجام شده، یک مخزن ذخیره تحت فشار نفت خام به همراه خط لوله ورودی به مخزن در نظر گرفته شده و احتمال نشتی از خط لوله مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه ها نشان داد که قطر حوضچه نفتی  شبیه سازی شده در این کار بسته به شرایط آب و هوایی می تواند تا بیش از 40 متر گسترش یابد و در اثر وزش باد و با فرض ایجاد آتش استخری در حوضچه نفتی، تابش گرمایی با شدتkW/m2 4 تا فاصله 20 متر از حوضچه می تواند تاثیرگذار باشد. بر اساس نتیجه های به دست آمده، ناحیه های تحت تاثیر موج فشاری ایجادشده از انفجار و اشتعال ناگهانی نیز به طور متوسط  به ترتیب 27 و 30 متر می باشد. نتیجه های شبیه سازی برای شرایط احتراق و تبخیر در غیاب آتش سوزی و انفجار نشان داد که شدت تبخیر در لحظه های اولیه بالا بوده و پس از گذشت حدود 2000 ثانیه به دلیل کم شدن میزان نفت در حوضچه، از شدت تبخیر کاسته شده و این پدیده منجر به کاهش شعاع حوضچه می شود. بالا رفتن دمای مخزن و همچنین میزان مواد نفتی تبخیر شده با گذشت زمان از مهم ترین مسیله ها در این بخش هستند که افزون بر سخت نمودن شرایط کنترلی سامانه، می تواند ایمنی و سلامتی محیط را با خطرهایی مواجه کند.
    کلیدواژگان: ذخیره سازی نفت، فراورده های نفتی، ارزیابی ریسک، حادثه، ایمنی، مد ل سازی
  • مهسا دهقان ضاد، مرضیه شفیعی، کیخسرو کریمی* صفحات 295-312

    در حال حاضر استفاده از بوتانول زیستی، به عنوان یک جایگزین مناسب برای سوخت های فسیلی مورد توجه قرار گرفته است. برخی از ویژگی های مهم بوتانول مانند قابلیت اختلاط ذیری با بنزین با هر نسبت، ارزش گرمایی بالا و غیرقابل حل بودن در آب، باعث برتری آن نسبت به سایر سوخت های زیستی مانند اتانول شده است. بوتانول زیستی تاکنون تنها در مقیاس آزمایشگاهی تولید شده و رقابت پذیری آن در مقیاس صنعتی، هنوز با چالش های بسیاری رو به رو است. در این مطالعه، تازه ترین پژوهش های صورت گرفته در راستای طراحی و شبیه سازی بخش های گوناگون فرایند تولید بوتانول بررسی شده و آنالیز فنی و اقتصادی آن ها ارایه شده است. پژوهش های گسترده ای در راستای تولید بوتانول از مواد لیگنوسلولزی به عنوان یک ماده اولیه ی ارزان،که رقیبی هم برای منابع غذایی محسوب نمی شوند، انجام شده و ادامه دارد.  نتیجه های ارایه شده نشان می دهد، هزینه ی تولید بوتانول از مواد اولیه غیرلیگنوسلولزی کم تر از مواد لیگنوسلولزی می باشد؛ همچنین نتیجه ها نشان می دهد که با بهبود پارامترهای موثر بر فرایند همچون شرایط پیش فراوری، روش تخمیر، تغییر در عملکرد باکتری، میزان بازیابی بوتانول از محیط تخمیر و چگونگی خالص سازی فراورده، می توان اقتصاد تولید بوتانول از مواد لیگنوسلولزی را  بهبود بخشید.

    کلیدواژگان: بوتانول زیستی، مواد لیگنوسلولزی، شبیه سازی، آنالیز فنی و اقتصادی، سوخت زیستی
|
  • Somayyeh Mohammadian Gezaz *, Hamed Heydarian, Mohammad Barghamadi Pages 1-14
    In this study, after the preparation of unsaturated polyester with various ratios of anhydride monomers, the effects of nanosilicate on the polymerization, curing behavior, and mechanical properties were investigated. The unsaturated polyester resin was synthesized at various molar ratios of anhydride monomers (maleic/phthalic: 10 to 90%) and propylene glycol. Acid number measurement was used to evaluate polymerization. With an increase in the molar maleic content, the time of polymerization reaction and the acidic number increased. In the next step, the resin was cured with an accelerator and initiator, and styrene monomer. curing behavior was determined using a curing curve and gelation time measurement. The curing curve showed that by increasing the maleic anhydride monomer ratio from 10% to 90%, the curing time decreased by 77%, and the maximum thermogenic temperature increased by 24%. Increasing the maleic content from 10 to 90% resulted in tensile strength changes from 11 to 70 MPa and tensile modulus from 60 to 359 MPa. The impact strength and the heat distortion temperature increased and became plateaued at higher maleic percentages. The nanocomposites were prepared with 50 mol% maleic anhydrides, containing 2, 4, 6, and 8 wt.% of nanosilicate. By increasing the amount of nanoclay, the curing time decreased and the maximum exothermic temperature increased. Mechanical properties were evaluated by using Heat Deflection Temperature (HDT), tensile properties, impact strength, and surface hardness tests. The impact strength and the heat distortion temperature also showed an upward trend with an increase in the amount of nano, even in small quantities. By adding 8% nanoclay to the matrix, the impact strength and heat deflection temperature increased by 11% and 13%.
    Keywords: Esterification, Anhydride ratio, Nanosilicate, Curing, Mechanical properties
  • Marzieh Sadat Abdikhani, Flora Heshmatpour * Pages 15-25

    In this study, Ag, Ce codoped ZnO/polyaniline nanocomposites were synthesized as photocatalysts for the simultaneous degradation of organic pollutants para nitrophenol and methylene blue under UV light. XRD, FESEM, and UV-Vis analyzes were used to determine the physical, chemical, and optical properties of the synthesized samples. Photocatalytic experiments showed better performance of Ag-Ce-ZnO/PANI nanocomposite compared to other samples. The results showed that after 60 minutes, about 88% of methylene blue and 56% of para nitrophenol were degraded by this nanocomposite. The good photocatalytic performance of Ag-Ce-ZnO/PANI nanocomposites can be attributed to the reduction of electron-hole recombination, increased electrical conductivity, and increased adsorption. The stable and efficient photocatalytic activity of the prepared nanocomposite identifies it as an effective photocatalyst in the degradation of organic pollutants solely or simultaneously.

    Keywords: ZnO, PANI, Nanocomposite, Photocatalysts, Organic pollutants
  • Azam Sobhani *, Mahin Baladi Pages 27-33
    In this work, BaFe12O19/Fe2O3 and BaFe12O19/chitosan nanocomposites were successfully synthesized by sol-gel auto-combustion route by using metal nitrate salts. Cherry and onion were used as reductants, in this synthesis. It is the first time that cherry and onion are used in the synthesis of barium hexaferrites. The photocatalytic and magnetic properties of the nanocomposites were investigated. The photocatalytic activity of the synthesized nanocomposites was investigated using the degradation of methyl orange under both ultraviolet and visible light irradiations. The results showed higher photocatalytic activity under ultraviolet irradiation. VSM results showed a hysteresis loop that show ferromagnetic behavior for the synthesized BaFe12O19 nanocomposites.
    Keywords: Nanocomposite, BaFe12O19, Chitosan, Sol-gel auto-combustion
  • Reza Kia Kojoori *, Fereshteh Jamal Abad Pages 35-50

    In this study, zeolite Beta was used to prepare the TiO2-Beta binary composite. Different ratios of these two components nanocomposite were prepared, and the optimal weight ratio, including 70% TiO2 and 30% Beta zeolite was applied respectively. The prepared nanocomposite was characterized using the methods including FT-IR, Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), and X-ray diffraction (XRD). The photocatalytic degradation of Congo-red under UV light assessed with the prepared TiO2-Beta nanocomposites. The results revealed that the nanocomposite with a weight percentage of TiO2/Beta 70 to 30 exhibited higher photocatalytic degradation than that of 50%. Besides, the synthesized nanocomposite had a higher photocatalysis performance than that of TiO2 nanoparticles. The role of pH and loading of TiO2/Beta nanocomposite with a weight ratio of 70:30 investigated on the Congo-red degradation. The results showed that the highest Congo-red degradation efficiency achieved in the range of pH 4.6 to 4.6, and it increased to a maximum value by raising the amount of nanocomposite to a value that reaches the limit concentration of 1.2 gr/L. In addition, the effect of the Congo-red initial concentration on the kinetic constant evaluation of photodegradation by TiO2/Beta nanocomposite with a weight percent of 70:30, indicated that the degradation process can be described using Langmuir-Hinshelwood kinetic model, and the estimation of apparent rate constants with respect to different concentrations of the Congo-red based on the first-order kinetic model, showed that the apparent rate constant of the Congo-red degradation reduced by increasing its initial concentration. Furthermore, the ability to recover the TiO2/Beta nanocomposite indicated that after four consecutive use of nano photocatalyst, the degradation efficiency decreased only about 5 %.

    Keywords: Nanocomposite, TiO2-Beta, kinetic model, Photocatalytic degradation, Congo-red
  • Mohammad Reza Yazdan Panah, Seyed Ali Hosseini Moradi, Mehdi Hatami *, Hadi Jouladeh Roodbar Pages 51-59
    The goal of this research was related to the investigation of the photocatalytic activity of hybrid nanocomposite based on a metal substrate coated with antibacterial materials as a nanocomposite of silver phosphate/silver bromide/Zinc oxide and magnetite with a chemical structure of Fe3O4@ZnO@AgBr@Ag3PO4, in order to evaluate of degradation efficiency of organic contamination like Trifluralin, Dimethoate, and Congo red in chemical and microbial polluted waters. The nanocomposite was prepared from the solvothermal, hydrothermal, and co-precipitation methods respectively. The prepared sample was characterized with a Scanning Electron Microscope (SEM)‚ Fourier transform infrared spectroscopy and X-Ray Diffraction (XRD) and the particle sizes and the morphology of the prepared material were determined. the photocatalytic properties of the samples were characterized by UV-Vis spectroscopy. obtained results showed that the prepared nanostructures have suitable photocatalytic activities and remove the 98% of organic contaminants in the first usage. Also, the performance test results revealed that after 4 times of usage, the recovery of the photocatalytic activity was more than 90%.
    Keywords: Nanocomposite, nano-photo-catalyst, sewage treatment, Characterization, Organic pollutants
  • Zinatossadat Hossaini, Maryam Ghazvini *, Fatemeh Sheikholeslami Farahani Pages 61-72

    In this research, the synthesis of new thiophene derivatives with multicomponent reactions of isothiocyanate, ethyl bromopyruvate, 1,3-dicarbonyl compounds, and the catalytic amount of magnetic iron oxide nanoparticles prepared from orange peel extract in water as solvent was investigated. The yield of the synthesized derivatives in these conditions is very good and the reaction time is also short. To confirm the structure of iron oxide magnetic nanoparticles, a Scanning Electron Microscope (SEM) and X-Ray Diffraction (XRD), Transmission Electron Microscope (TEM), Energy Diffraction X-ray (EDX) spectroscopy, and Vibrating Sample Magnetometer ( VSM) were used. Also, the antioxidant activity of some synthesized derivatives was studied using DPPH radical and iron Reduction Activity Potential (FRAP) test. Also, the antimicrobial activity of some synthesized compounds using disc diffusion tests on gram-positive bacteria and Gram-negative was investigated. Easy separation of the catalyst, carrying out the reaction in green solvent and precipitation of the product in water, easy separation of the product and catalyst, and preparation of the catalyst in the green method are among the advantages of this method is the synthesis of thiophene derivatives. Also, the investigation of the antioxidant and antimicrobial properties of some synthesized compounds showed that these compounds have good antioxidant and antimicrobial properties.

    Keywords: Thiophene, Green solvent, Fe3O4-MNPs, Isothiocyanate
  • Keivan Rahimi, Siavash Riahi *, Mojgan Abbasi, Zahra Fakhroueian Pages 73-81
    This research aims to modify multi-walled carbon nanotubes to increase the carbon dioxide adsorption capacity. To achieve this goal, pristine multi-walled carbon nanotubes were functionalized in a two-step process. In the first step, oxidized MWCNTs were prepared by pre-treatment of MWCNTs with sulfuric acid and nitric acid. In the second step, to improve the performance of multi-walled carbon nanotubes in carbon dioxide adsorption, oxidized MWCNTs were functionalized with 1,3-diaminopropane (DAP) solution. The characteristics of the functionalized MWCNTs were studied by Fourier Transform InfraRed (FT-IR) spectroscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM), and Nitrogen adsorption-desorption analysis The CO2 adsorption capacity was measured at the temperature range of 303-323 K and pressures up to 17.3 bar using the volumetric method. Results showed that 92.71 mg/g of CO2 were captured by amine-functionalized MWCNTs at 303 K and 17.3 bar, while the adsorption capacity of the raw MWCNTs was only 48.49 mg/g under the same conditions. This result suggested that amine groups were attached to carbon surfaces in the impregnation process, making CO2 affinity sites on MWCNT surfaces which increased the adsorption capacity of MWCNTs.
    Keywords: Multi-walled carbon nanotubes, Amine functionalization, CO2 Adsorption, Sorbent
  • Niyousha Karbalaei Mohammad, Ahad Ghaemi * Pages 83-94

    In the present study, active carbon and active alumina adsorbents were improved using sodium hydroxide and potassium hydroxide solutions in order to increase the absorption of carbon dioxide. The effect of different operating parameters including the amount of adsorbent, concentration of hydroxide solution, temperature, and pressure on the adsorption process were investigated. The results of the adsorption experiments showed that the carbon dioxide absorption capacity increases by decreasing the temperature and increasing the pressure. The optimum conditions were 20 ° C, 6 bar, 2 g of adsorbent with 30% weight sodium hydroxide and potassium hydroxide. The maximum carbon dioxide absorption capacity for activated carbon modified with sodium hydroxide and potassium hydroxide solutions were 104.42 mg/g and 84.8 mg/g, respectively, which indicates 83 and 48 percent increase for modified activated carbon in comparison with unmodified ones. The carbon dioxide absorption capacity for activated alumina modified with sodium hydroxide and potassium hydroxide solutions were 146.70 and 130.84 mg/g, respectively, which indicates 47 and 65 percent increase for modified activated carbon in comparison with unmodified ones. As a result, generally, the modified activated alumina adsorbent revealed higher carbon dioxide absorption capacity carbon in comparison with the modified activated carbon.

    Keywords: chemical adsorption, CO2, NaOH, KOH, Activated Carbon, Activated Alumina
  • Hamid Ramazanipour, Ahad Ghaemi *, Hossein Ghannadzadeh Gilani Pages 95-104
    Hyperlinked polymers (HCPs) are one of a variety of microporous polymers with a pore size of about nm, which is very important for the capture and storage of carbon dioxide. In this work, benzene-based HCP adsorbents synthesized on the basis of the Friedl-Kraft reaction have been investigated experimentally for the capture of carbon dioxide. The surface-response method was used to optimize process parameters to increase the carbon dioxide absorption capacity. The pressure, temperature, Kraselinker to benzene ratio, and synthesis time as process parameters and absorption capacity are also considered as the response of this method. The optimal values of pressure, temperature, Kraselinker to benzene ratio, and synthesis time, which maximize absorption capacity, are 5.857 bar, 21.331 ° C, 2.189, and 14.357 h, respectively. According to the optimum condition, the absorption capacity of carbon dioxide was calculated as 244.43 mg/g of adsorbent.
    Keywords: Adsorption, CO2, Hyperlinked polymers, Optimization
  • Zuhair Bolourchian, Ahad Ghaemi *, Shahrokh Shahhosseini Pages 105-113
    According to the greenhouse gas emission and the importance of CO2 capture as one of the most important greenhouse gases with extreme emission, nanofluids have been suggested and studied as fluids with higher mass transfer coefficients in order to enhance gas absorption. In this study, water-Al(OH)3 nanofluid which is made by dispersing hydrophilic nanoparticles capable of enhancing nanofluids stability are used and investigated by enhancing the nanoparticles' solid loading. This enhancement increases and decreases mass transfer which is assumed to be a reason for Brownian motion, Shuttle effect, and hydrodynamic effect as enhancers and viscous effects as the reducer. Selecting the optimum values by considering nanoparticles solid loadings effect on enhancement’s case study, pressure, mixing index and solid loading’s effects have been studied in detail and results represent the negative effect of pressure and enhancing and then reducing the effect of mixing index and solid loading on absorption as the maximum enhancement factor reaches the 39.012 value.
    Keywords: Absorption, nanofluid, Al(OH)3, Mass transfer
  • Somayeh Dianat *, Seddigheh Dianat Pages 115-128
    The release of heavy metals into the environment due to industrialization and urbanization has caused major problems throughout the world. Increasing the pollution of the environment by heavy metals due to carcinogenicity and biological accumulation has caused serious concerns. Therefore, the adsorption of heavy metals from industrial wastewater is one of the important environmental issues. Lead is one of the four metals that have the most effect on human health. So far, different methods have been considered for adsorbing lead. The use of biocompatible adsorbents is one of these methods. Montmorillonite (MMT), a clay mineral with unique physical and chemical properties are considered a biocompatible adsorbent. In this study, after modification of the surface of the MMT by titanium dioxide was characterized by FT-IR, XRD, FE-SEM, and BET techniques. Then the activity of the MMT nano-adsorption immobilized on the surface of titanium dioxide (TiO2/MMT) was investigated for the removal of lead (II) ion and different factors such as contact time, adsorbent dosage, lead (II) ion concentration, and pH were optimized. The efficiency of this nano-adsorbent is such that even in the presence 10 mg can eliminate a significant amount of lead ion (II) (50 ppm) with a yield of about 90% at neutral pH over a short period of time (5 minutes). Moreover, the experimental results showed that the adsorption capacity of Pb2+ ion by TiO2/MMT decreased by only about 8-10 % after performing 12 runs of the adsorption process.
    Keywords: Nano-adsorbent, Montmorillonite, TiO2, Lead (II) ion removal, Atomic absorption spectroscopy
  • Zabiollah Mahdavifar *, Maryam Baji, Ehsan Shakerzadeh Pages 129-139
    In this study, the adsorption of phosgene pollutant gas onto the inner and outer surfaces of sumanene and functionalized sumanene is investigated using DFT and TD-DFT calculations. The adsorption properties of sumanene and its derivative toward entitled pollutant gas are discussed through analysis of the adsorption energy, electronic and optical properties. Based on obtained results, it can be seen that the physisorption occurred. Furthermore, when the Br atom is substituted with C and H atoms in sumanene, the new structure can better adsorb pollutant gas. The obtained results show that the adsorption of phosgene onto the substituted sumanene significantly affects the HOMO-LUMO energy gap and maximum wavelength. Therefore, it can be concluded that the substituted sumanene can be useful in the practical application of monitoring phosgene gas pollutants.
    Keywords: Sumanene, Pollutant Phosgene, Detection, Time-Dependent Density Functional Theory (TD-DFT)
  • Shahab Khodabakhsh, Hassan Pahlavanzadeh * Pages 141-153
    This research work aims to investigate the sorption of nickel ions from an aqueous solution using Activated Carbon modified by Sodium Dodecyl Sulfate (AC-SDS). The sorption process by the batch method is carried out. The characterization of the adsorbent structure was studied by FT-IR, SEM, and BET. The effect of pH, contact time, initial concentration, and temperature were investigated. The optimum condition of nickel sorption onto AC-SDS was found to be: a sorbent dose of 1 g in 100 ml of nickel ions, contact time of 300 min, pH=8, in optimum condition removal efficiency was 95.18% for nickel. Three equations, i.e. Morris Weber, Pseudo first order, and pseudo-second-order have been tested to track the kinetics of the removal process. The Langmuir, Freundlich, and R-P are subjected to sorption data to estimate sorption capacity. It can be concluded that AC-SDS has the potential to remove nickel ions from an aqueous solution at different concentrations. In addition, the effect of temperature on the process was investigated. It was found that the temperature has a positive effect on the process and the negative ΔG values indicated the thermodynamically feasible and spontaneous nature of the sorption. The positive value of ΔS reveals the increased randomness at the solid–solution interface during the fixation of the ion on the surface of the sorbent.
    Keywords: Activated Carbon, Nickel, Sorption, aqueous solution
  • Mohammad Soleiman Beigi *, Mahsa Abbasi, Homa Kohzadi Pages 155-162

    Herein, a one-pot, new, and domino method for the synthesis of benzyl vinyl ethers without the use of a metallic catalyst in the presence of arginine and dimethyl-sulfoxide has been reported. Arginine, as an inexpensive and available amino acid, has contributed to the advancement of this reaction. Dimethyl sulfoxide, in addition to the reaction solvent, is effective as a carbon source in the synthesis of benzyl vinyl ethers. Under optimal reaction conditions, a series of benzyl vinyl ether derivatives was synthesized from good to excellent yields and at relatively convenient times. High efficiency (87-87%), easy separation, cheap and affordable materials, cost-effectiveness in terms of time and cost and low-cost reactants are the most important advantages of these reactions.

    Keywords: Domino reaction, Oxidation, Benzyl alcohols, Vinyl ethers, Dimethyl sulfoxide, Arginine
  • Akram Ashouri *, Saadi Samadi, Somayeh Pourian, Pegah Rezaei Pages 163-170
    Cu/Fe3O4 magnetic nanometal was synthesized and characterized by FT-IR spectroscopy, Energy Diffraction X-ray (EDX) spectroscopy, Electron Scanning Microscope (SEM), and Vibrating Sample Magnetometer (VSM). In continue, the complex of synthesized magnetic nanometal with the dppe(1, 2-diphenylphosphine ethane) ligand was used in 1, 2-nucleophilic addition of aryl group to aromatic aldehydes using phenylboronic acid. Alcoholic products were obtained with a good yield (up to 95%) in an acceptable time (up to 24 hours). The catalyst was magnetically recovered and reused in the addition reaction five times without a significant reduction in catalytic activity and yield. The structure of products was determined using melting point and 1H NMR, 13C NMR, and FT-IR spectroscopies
    Keywords: Magnetic nanoparticles, Phenylation addition, Boronic acid, Benzhydrol derivatives, Organometallic reagent, Phosphine ligand
  • Azam Shiri, Ahmad Khorramabadi Zad *, Vahid Bayat Pages 171-178
    Iodogen, is a mild and effective reagent that is used mostly for the iodination of biological molecules. However, it is now introduced as a novel reagent for the oxidative cyclization of bisnaphthols to the corresponding Abel’s ketones (spirodienones). Notably, oxidation of bisnaphthols leads to the simultaneous formation of two chiral centers, and hence, two sets of diastereomers. Some oxidizing agents cause the formation of a mixture of these two sets, while others are specific for the distereoselective oxidation of bisnaphthols. Experiments show that only one set of these diastereomeres is selectively formed in high yield with iodogen. An advantage of this diastereoselctive oxidizing agent is that the reaction by-product can be separated and again converted into iodogen through a conventional chlorination reaction by trichloroisocyanuric acid.
    Keywords: Iodogen, Diastereoselective, Selective oxidation, Spirodienones, Bisnaphthols, Abel ketones
  • Ahmadnour Palezvan, Arash Ghaderi * Pages 179-184
    In this paper, we have introduced a new procedure for oxidative esterification of methyl ketones. In this approach, we have used I2/DBU system to produce esters via carbon-carbon bond cleavage reaction. In this method, different methyl ketones reacted with primary and secondary alcohols as the coupling partners giving the products good to high yields. This reaction was performed at room temperature within short reaction times. We have also detected that iodoform was produced as a side product during the course of the reaction. This observation shows that the first step in the reaction mechanism involves the alpha iodination of methyl ketones.
    Keywords: Methyl ketones, Ester synthesis, Molecular iodine, Oxidation
  • Mohammad Ebrahim Zeynali *, Ramin Taherkhani, Shokoufeh Hakim, Sedigheh Soltani Pages 185-194

    Carboxy methyl cellulose is a water-soluble polymer that is used in various industries. There are various sources for carboxy methyl cellulose one of them is bagasse. Sugarcane bagasse is composed of cellulose, hemicellulose, and lignin. Since 30-40% of this fibrous residue contains cellulose, it can be used as a source of cellulose for the preparation of carboxymethyl cellulose. In this project hemicellulose and lignin were separated from bagasse by diluted acid and sodium hydroxide solution and cellulose were extracted. The results showed that dilute sulfuric acid removed more hemicellulose than dilute nitric acid in the acid treatment stage. In order to separate cellulose completely, various concentrations of sulfuric acid and sodium hydroxide were used at different reaction times. The normalized areas under the characteristic peaks of FT-IR spectra of the samples were calculated by Origin software and the sample with the highest yield of extracted cellulose was selected. In the next stage, the extracted cellulose was used to prepare carboxymethyl cellulose. Response Surface Methodology (RSM) with Box-Behnken Design (BBD), was used to achieve the highest degree of substitution of carboxymethyl cellulose. The independent variables were reaction temperature, the concentration of sodium hydroxide solution, and the amount of sodium mono-chloroacetate per gram of cellulose. The highest degree of substitution was 0.66 while the calculated satisfaction factor was 97.14 percent, which shows good correspondence with the experimental data. Viscosity and molecular weight for the solution of 2% carboxymethyl cellulose in water with 0.66 degrees of substitution were 24.8 cp and 261000 grams per mole respectively which has been used in detergent materials.

    Keywords: Bagasse, Cellulose, Design of experiments, Carboxy methyl cellulose, Degree of substitution
  • Hossein Asghar Rahnamaye Aliabad *, Mohammad Chahkandi Pages 195-207

    In this study, the adsorption of phosgene pollutant gas onto the inner and outer surfaces of sumanene and functionalized sumanene is investigated using DFT and TD-DFT calculations. The adsorption properties of sumanene and its derivative toward entitled pollutant gas are discussed through analysis of the adsorption energy, electronic and optical properties. Based on obtained results, it can be seen that the physisorption occurred. Furthermore, when the Br atom is substituted with C and H atoms in sumanene, the new structure can better adsorb pollutant gas. The obtained results show that the adsorption of phosgene onto the substituted sumanene significantly affects the HOMO-LUMO energy gap and maximum wavelength. Therefore, it can be concluded that the substituted sumanene can be useful in the practical application of monitoring phosgene gas pollutants.

    Keywords: [Mn(2-COOPy-NO)2(H2O)4], Non-covalent interactions, Optical spectra, DFT−D
  • Hamdollah Salehi *, Mojdeh Behroozi Nejad, Yaser Hajati Pages 209-218

    In this study, the structural, electronic, and optical properties of strontium chalcogenides are investigated by the pseudopotential method in the framework of density functional theory and quantum espresso code. The calculations were performed with the LDA, GGA, and HSE approximations. The calculated structural parameters are in good agreement with available experimental and theoretical data. The results of the band structure show that these compounds in B1 phase are semiconductors with an indirect band gap. The band gap calculated for compounds in B1 phase in the LDA and GGA approximations is consistent with the theoretical data of others. Also, the band gap in HSE approximation for SrS, SrSe, and SrTe compounds were calculated 4.30, 3.86, and 2.96 eV, respectively, which is in agreement with the experimental data. The dielectric constant for SrS, SrSe, and SrTe compounds was calculated as 4.73, 5.02, and 5.86 in GGA and 5.27, 5.48, and 6.50 in the LDA approximation, respectively and these results are also consistent with available experimental and theoretical data.

    Keywords: density functional theory, Pseudopotential, Quantum espresso, Strontium chalcogenides, Band structure
  • Mehdi Zamani * Pages 219-230

    Cyanuric triazide is an environmentally friendly explosive organic compound that can be used as a primary explosive in the construction of detonators. The decomposition of this compound produces a number of high-energy nitrene intermediates. This compound is decomposed after the explosion under vacuum into molecular nitrogen and cyanogen. In this article, the density functional theory (DFT) and B3LYP/6-311++G(2d,p) method were used for the thermodynamic study of decomposition reactions of cyanuric triazide. The thermodynamic constants such as total energy, internal energy, enthalpy, entropy, and Gibbs free energy were calculated for these reactions in the gas phase and solution. A range of solvents with different polarities was studied. Also, the effect of temperature on the thermodynamic constants of the reactions was investigated. The results showed that decomposition reactions of cyanuric triazide to nitrene intermediates are endothermic, while decomposition to cyanogen is very exothermic. All of these reactions are associated with increasing entropy (increasing disorder) and decreasing Gibbs free energy (spontaneous) across the reaction. The ΔG value of all reactions decreased with increasing temperature, which indicates the progress of reactions at higher temperatures.

    Keywords: Cyanuric triazide, Decomposition reactions, Thermochemistry, Nitrene, DFT calculations
  • Ali Pourasghar Mohammadi, Aliasghar Mohammadi *, Dariush Bastani Pages 231-238
    Nowadays, with the development of microtechnology in chemical synthesis, the application of appropriate systems for the separation and purification of synthesized chemicals is of importance. In this study, the continuous performance of the bromine-lithium exchange reaction and the separation of the resulting organic and aqueous phases of the reaction products in a hybrid microfluidic device, fabricated by laser engraving and thermal bonding, were investigated. The microfluidic device consists of a microreactor and a microscale capillary separator, where after conducting the exchange reaction in the microreactor and injecting water in the main channel of the separator, two existing phases were separated from each other by the capillary channels embedded in the separator. The results of the reaction conductance in the continuous microsystem showed a yield of 73% and conversion of more than 90%. It was found that employing the microsystem increased the efficiency and selectivity of the reaction compared to a batch system.
    Keywords: Microreactor, Microscale capillary separator, Continuous microsystem, Bromine-lithium exchange reaction, Glass microfluidic device
  • Mohammadreza Hesami, Nadia Esfandiari * Pages 239-246

    The purpose of this study was to investigate the effect of the addition of nanofluids consisting of nanoparticles of magnesium oxide and polyacrylamide polymer on the drag reduction in the turbulent flow of water in a rough horizontal pipeline. For this purpose, three effective parameters of the process (nanoparticle concentration, surfactant concentration, and Reynolds number) in each pipeline were investigated and optimized by the surface response method. The highest rate of drag reduction was calculated by a numerical optimization method of 82%. The model adequacy was investigated using ANOVA analysis. Given the high values of the coefficient of determination and the adjusted coefficient of determination, it was determined that the data are well described by the second-order empirical model.

    Keywords: Drag reduction, Polyacrylamide, Magnesium oxide, Turbulent flow, Rough horizontal pipeline, Surface Response Method
  • Mostafa Bavar, Mohammad Hossein Sarrafzadeh *, Ali Reza Sarhadi Pages 247-257

    In this research, the water network of a process industrial unit has been optimized to reduce water consumption in this industrial unit. During the first step, the water and steam distribution network in the unit is produced and the network is studied as a fixed-flowrate model. Besides, COD, TSS, Oil, TDS, H2S, and NH3 are considered six limiting contaminants. In targeting and retrofitting steps, two approaches of direct reuse and regeneration reuse are applied. In the case of utilizing the direct reuse approach, a reduction of 1.79% in water consumption is obtained. Then, the results of mathematical optimization after using the wastewater treatment unit, show no significant difference from the one obtained from the direct reuse approach. It is because of the high amount of the TDS in the outlet stream from the regeneration unit. Using a membrane system to treat the wastewater discharged from the treatment unit to reduce TDS, the amount of water use reduction will be 35.26%.

    Keywords: Water network synthesis, Mathematical optimization, Water recovery, Process industrial unit, Water pinch
  • Saeed Ovaysi *, Elham Cheraghi Pages 259-269
    The two-phase flow of gas and small condensate droplets is simulated in a vortex tube using Computational Fluid Dynamics (CFD). The design parameters studied here consist of the diameter and length of the vortex tube, inlet diameter, diameter and angle of the conic valve, the diameter of the cold exit, inlet velocity, and pressures of the cold and hot exits. To achieve the highest recovery of condensate from the gas exiting the field separators, the above parameters were optimized using the statistical method of design experiments. The required data for optimization was performed in 7 steps and 137 runs. Each run was performed using CFD. The optimized design was then built in the laboratory and tested under various operating conditions. It was observed that, under laboratory conditions, the optimized vortex tube is able to recover 91% of the liquid carried by the gas stream.
    Keywords: Vortex tube, gas condensates, condensates recovery, centrifuge, Simulation, Design of experiments
  • Valiallah Roshan, Reza Radfar *, Abbas Toloie Pages 271-281
    Technology management includes efforts to continuously create technology, design new products and services, and their success. The creation and exploitation of technology involve a series of events that begin with inventions and end in the market. The oil is produced after the drilling and completion of the well. Since the presence of water and gas can cause problems for consumers such as refineries, exports, etc., they must first be processed before being sent to the main consumer. For the first time in the country, this article presents a comprehensive and valuable study of the technology management of the surface facility. The earlier research in the world had a less specialized and comprehensive view of this section, so this research disruption in the management and transfer of this technology has led us to examine the position of technology in this section and compare it with the successful model in the world. The article is going to the managers, experts, and engineers to compare and determine the challenges to determine the technological gap in field research and interview the experts of this knowledge to provide a solution to fill this gap and present valuable and innovative research in this interdisciplinary topic.
    Keywords: technology transfer, Surface Treatment Facilities, Crude Oil Process, technology management, Technology model of Oil Industry
  • Behruz Mirzayi *, Aziz Babapoor, Alireza Dehghan Bidakhti, Meysam Paar Pages 283-293
    Currently reserves are proven to be the most economical method of oil and gas storage worldwide. In this work, the effects of different parameters on possible incidents of oil storage tank via modeling and analysis with the PHAST software was investigated. In this modeling, a pressurized crude oil storage tank with an input pipeline was considered and the possibility of leakage from the pipeline was studied. The results showed that, depending on the weather conditions, the diameter of the simulated oil pond can be extended up to 40 meters. Moreover, in the wind and assuming a fire pool in the oil pond, the heat radiations with an intensity of 4 kW/m2 can affect the pond up to a distance of 20 meters. The areas affected by the wave from explosion and flash fire were also 27 and 30 meters, respectively. The results also showed a high evaporation rate of oil the first time  and after about 2000 seconds, due to lower oil in the pond, the rate of evaporation is reduced and leads to a decrease in the radius of the pond. The rising storage tank temperature, as well as the amount of evaporated oil over time, are the most important issues, which make it difficult to control the system and also endanger the safety and health of the environment.
    Keywords: Oil storage, oil products, Risk Assessment, Incident, Safety, Modeling
  • Mahsa Dehghanzad, Marzieh Shafiei, Keikhosro Karimi * Pages 295-312

    Biobutanol has been introduced as an advanced renewable fuel. Some of the properties of butanol, e.g., complete miscibility with gasoline, high heating value, and immiscibility in water, are unique and superior to other biofuels such as ethanol and biomethane. Biobutanol has only been produced at the laboratory scale and its production on a commercial scale still faces many challenges. In the current study, recent research on the techno-economic analysis of biobutanol production, including process simulation and design, are reviewed. Extensive research has been conducted on the production of butanol from lignocellulose materials, a low-cost feedstock, that is not competing with food sources. However, the results show that the cost of butanol production from non-lignocellulosic materials is lower than that from lignocelluloses. Furthermore, it can be concluded that commercial butanol production is facilitated by changing some of the process parameters. These parameters include pretreatment conditions, fermentation mode of operation, enhancement of bacterial performance using genetic engineering, and recovery and purification of butanol from the fermentation broth.

    Keywords: Butanol, Lignocellulosic materials, Simulation, Techno-Economic Analysis, Biofuel