فهرست مطالب

مهندسی شیمی ایران - پیاپی 123 (مهر و آبان 1401)

دوماهنامه مهندسی شیمی ایران
پیاپی 123 (مهر و آبان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/09/02
  • تعداد عناوین: 8
|
  • احسان صیادمصلح، لاله شیرازی*، منصوره سلیمانی، مهران سرمد صفحات 7-21
    یکی از مهم‏ترین عوامل موثر بر انرژی مصرفی کمپرسورها در فرایند مایع ‏سازی گاز طبیعی، نوع اجزای مبرد آمیخته است. در پژوهش ‏های اخیر اجزای مختلفی استفاده شده‏ که اتان یا اتیلن در آن‏ها وجود داشته است. تاکنون بین عملکرد این دو جزء در مبرد آمیخته مقایسه ‏ای انجام نشده است. در این مقاله ابتدا خواص ترمودینامیکی اتان و اتیلن مقایسه شد. سپس برای بررسی عملکرد آن‏ها در مبرد آمیخته، فرایند PRICO به عنوان رایج‏ترین فرایند مایع ‏سازی مقیاس کوچک با سه نوع مبرد پنج‏ جزیی شامل اتان، شبیه‏ سازی و سپس با استفاده از ابزار الگوریتم ژنتیک در MATLAB 2019a بهینه ‏سازی شد. در ادامه تاثیر ترمودینامیکی جایگزینی اتیلن در این سه مبرد بر کار مصرفی کمپرسورها به عنوان تابع هدف بررسی شد. نتایج نشان داد که وجود اتان یا اتیلن در مبرد ضروری است و استفاده نکردن از آن ها در فرایند، کار مصرفی را به kW 35/3792 افزایش می دهد که از هر شش مورد مطالعه شده دارای اتان یا اتیلن بیشتر است. هم چنین استفاده از اتیلن باعث کاهش کار مصرفی کمپرسورها و در مبردی با اجزای نیتروژن، متان، اتان، پروپان و ایزوبوتان، جایگزینی اتان با اتیلن باعث کاهش 28/11% در کار مصرفی فرایند می‏ شود.
    کلیدواژگان: مایع‏سازی گاز طبیعی، مبرد آمیخته، اتان، اتیلن، ظرفیت حرارتی ویژه، گرمای نهان تبخیر
  • آتنا قاسم آبادی، هژیر کورکی*، سینا مدیری، داریوش افضلی صفحات 22-31
    رفتارهای داربست های زیستی به ویژه رفتار مکانیکی آن ها تابع ریزساختارشان است. این تحقیق بر آن است تا رابطه میان ریزساختار و خواص مکانیکی داربست های مورد مطالعه، یافت شود. بدین منظور برق ریسی از محلول 10% پلی وینیل الکل و 20% صمغ عربی در نسبت های مختلف (60-40 و 30-70، 20-80، 10-90، 0-100) انجام شد و تاثیر میزان صمغ عربی بر خصوصیات فیزیکی و ریزساختار و خواص مکانیکی داربست های ریسیده ، بررسی شد. خواص ساختاری محلول و بررسی پیوستگی بین فازهای آن با میکروسکوپ نوری انجام شد. گرانروی محلول نیز برای بررسی اثر صمغ عربی بر فرایند برق ریسی، مطالعه و تبدیل فوریه طیف سنجی مادون قرمز از داربست های تولیدی برای بررسی حضور صمغ عربی در ساختار الیاف برق ریسی شده انجام شد. آزمون کشش برای بررسی خواص مکانیکی داربست های تولیدی به کار گرفته شد. نتایج نشان داد که حضور صمغ عربی سبب تولید الیاف باریک تر با تراکم بیشتر در داربست ها می شود و در نتیجه این تغییرات، مدول و استحکام داربست های زیستی افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: داربست زیستی، ریزساختار، خواص مکانیکی، نانوالیاف، پلی وینیل الکل، صمغ عربی
  • ملیحه یعقوبی* صفحات 32-44

    پوست یکی از بزرگ ترین اندام‎ های بدن انسان است که از آسیب های فیزیکی، شیمیایی و میکروبی محیط بیرونی محافظت می کند. این اندام پیچیده، قابلیت نوسازی و امکان خودترمیمی دارد؛ اما زخم های شدید پوستی، خودبه خود در کوتاه مدت بهبود نمی یابد و نیاز به استفاده از داربست های مهندسی شده دارد. در سال های اخیر، مهندسی بافت در تولید این ساختارهای ترمیم کننده پوست، پیشرفت های چشم گیری داشته است. هیدروژل ها یکی از مهم ترین و کاربردی ترین داربست های بهبوددهنده و ترمیم کننده پوست به شمار می روند. هیدروژل ها بر اساس مواد به کاررفته در ساختمان خود، به دو دسته طبیعی و سنتزی تقسیم می شوند. برای عمل کرد بهتر و سرعت بخشی به کارکرد هیدروژل ها در روند بهبودی زخم، ترکیبی از بسپارهای طبیعی و سنتزی استفاده می شود. هدف از ارایه این مقاله مروری، تمرکز بر ارایه اطلاعاتی در مورد انواع بسپارهای کاربردی در ساخت هیدروژل های کاربردی بهبوددهنده زخم است.

  • لیلا ندایی، هانیه شکرکار* صفحات 45-58

    کلروفیل و کاروتیونیدها نه تنها به عنوان افزودنی در محصولات دارویی و بهداشتی، بلکه به عنوان مواد رنگ کننده طبیعی که خواص آنتی اکسیدانی دارند، استفاده می شوند. استخراج این ترکیبات براساس روش های تخریب سلولی و حلالیت شیمیایی ترکیبات است. از روش های جداسازی این ترکیبات، می توان به روش های کروماتوگرافی، حلال، مایعات فوق بحرانی، آنزیمی، امواج فراصوت و مایکروویو اشاره کرد. از مهم ترین موضوعات مرتبط با استخراج کلروفیل و کاروتیونید از ریزجلبک ها در محیط کشت، احساس نیاز به یک فرایند استخراج کارآمد، مقرون به صرفه و با بازده بالاست. بیشترین محدودیت در پردازش زیستی رنگدانه ها مربوط به هزینه های نصب تجهیزات و بهره برداری از آن هاست. بنابراین، هدف از این تحقیق بررسی روش های اصلی در استخراج کلروفیل وکاروتیونید از ریزجلبک ها با در نظر گرفتن برتری ها و کاستی های هرکدام از روش هاست.

    کلیدواژگان: استخراج، ریزجلبک، کلروفیل، کاروتئونید
  • پگاه صراف زاده*، زهرا خسروی، فرزانه آرام، علی زین العابدینی هزاوه صفحات 59-73

    در این تحقیق برای نخستین بار، تاثیر مایعات یونی در غلظت ها و طول زنجیره مختلف بر میزان رشد و عملکرد گونه های باکتریایی با قابلیت به کارگیری در فرایندهای ازدیاد برداشت ثالثیه میکروبی نفت، تجزیه زیستی و زیست پالایی بررسی شده است. در این راستا، دو مایع یونی با طول زنجیره کربنی متفاوت با نام های 1- اوکتا دسیل- 3- متیل ایمیدازولیوم کلرید و 1- دودسیل-3- متیل ایمیدازولیوم کلرید، سنتز شدند و پس از آن، تاثیر غلظت های متفاوت این مایعات یونی  ppm) 0،10،25،50،100،200)بر 5 گونه (از خانواده انتروباکتر و باسیلوس) جداشده از نفت و یا خاک آلوده به نفت، بررسی شد. نتایج نشان داد که برای غلظت های بررسی شده، مقداری بهینه وجود دارد که در بیشتر موارد بررسی منجر به عملکرد و رشد بهتر میکروارگانیسم ها می شود. این غلظت، برای بیشتر گونه ها بین 10 الی   ppm25 و غلظت میکروب کش به دست آمده برابر با  ppm50 است؛ علاوه بر این، نتایج نشان می دهد که مایع یونی 1- اوکتا دسیل- 3- متیل- ایمیدازولیوم کلرید در بیشتر موارد، عملکرد بهتری در افزایش رشد و فعالیت میکروارگانیسم ها، نسبت به 1- دودسیل-3- متیل ایمیدازولیوم کلرید، از خود نشان می دهد.

    کلیدواژگان: مایعات یونی، ازدیاد برداشت نفت به روش میکروبی، پالایش زیستی محیط، تجزیه زیستی هیدروکربن های سنگین
  • کبری صالحی*، نادیا اسفندیاری، خدیجه شکوهی، امیرحسین حقیقی صفحات 74-84

    شیرین سازی آب دریا به روش اسمز معکوس به دلیل کارایی بالا در سال های اخیر طرفداران بسیاری یافته است و قسمت زیادی از آب دریا با این روش تصفیه می شود. در این فرایند، دستگاه های بازیافت انرژی نقش مهمی در کاهش مصرف انرژی و هزینه های فرایند دارند؛ زیرا از یک سو انرژی مصرفی پمپ های فشار بالای تغذیه غشای اسمز معکوس زیاد است و از سوی دیگر 40 درصد از آب تغذیه به وسیله غشاها تصفیه و 60 درصد آن به صورت پساب با فشار بالا تخلیه می شود که انرژی زیادی را با خود خارج می کند. دستگاه بازیافت، انرژی هیدرولیک پساب را به انرژی مکانیکی تبدیل و به عنوان کمک محور به پمپ تغذیه منتقل می کند یا به صورت مستقل برای انتقال بخشی از خوراک استفاده می کند. هدف از این پژوهش مطالعه دستگاه های بازیافت انرژی و مقایسه آن ها با یکدیگر برای انتخاب یک سیستم مناسب بازیافت انرژی است.

    کلیدواژگان: اسمز معکوس، شیرین سازی، آب دریا، دستگاه بازیافت انرژی
  • صفحات 87-93
|
  • E Sayadmosleh, L. Shirazi *, M. Soleimani, M. Sarmad Pages 7-21
    The type of mixed refrigerant components is one of the most important factors affecting the energy consumption of compressors in the natural gas liquefaction process. In the recent researches, various components have been used, which usually contain ethane or ethylene. So far, no comparison has been performed between the performance of these two components in the mixed refrigerant. In this research thermodynamic properties of ethane and ethylene were compared. Then PRICO process, as the most common small-scale liquefaction process, was simulated with three types of five-component refrigerants including ethane, and then optimized using the genetic algorithm tool in MATLAB 2019a. Then, the thermodynamic effect of ethylene replacement in these three refrigerants on the work consumption of compressors as an objective function was investigated. The results indicated ethane or ethylene presence in mixed refrigerant is necessary and their absence leads to work consumption of 3792.35 kW. This value is higher than all six case that contain ethane or ethylene. Also, results showed that the use of ethylene reduces the work consumption of compressors, and in refrigerants with nitrogen, methane, ethane, propane, and i-butane components, replacing ethane with ethylene reduces process work consumption by 11.28%.
    Keywords: Natural gas liquefaction, Mixed refrigerant, Ethane, Ethylene, Specific heat capacity, Latent heat of vaporization
  • A. Ghasemabadi, H. Kourki *, S. Modiri, D. Afzali Pages 22-31
    The behaviors of biological scaffolds from the attack of their mechanical behavior are a function of their microstructure. In this research,an attempt is made to find the relationship between the microstructure and mechanical properties of the studied scaffolds. Therefore, electrospinning of 10% polyvinyl alcohol and 20% gum arabic solution was performed in different ratios (60-40, 30-70, 20-80, 10-90, 0-100), and the effect of gum arabic on physical properties, microstructure, and properties. The mechanical nature of the spun scaffolding was investigated. The structural properties of the solution and the association between its phases were investigated using a light microscope.The viscosity of the solution was also investigated to investigate the effect of gum arabic on the electrospinning process. Fourier transform infrared spectroscopy of production scaffolds was performed to investigate the presence of gum arabic in the structure of electrified fibers. A tensile test was used to evaluate the mechanical properties of production scaffolds. The results showed that the presence of gum arabic causes the production of thinner fibers with higher density in the scaffolds and as a result of these changes, the modulus and strength of biological scaffolds increase.
    Keywords: bioscaffold, Microstructure, Mechanical properties, Nanofibers, polyvinyl alcohol, Arabic gum
  • M. Yaghoobi * Pages 32-44

    The skin is one of the largest organs of the human body that protects against physical, chemical and microbial damage of the external environment. This complex organ has the ability to regenerate and has the possibility of self-healing. However, severe skin wounds do not heal on their own in a short period of time and require the use of engineered scaffolds. In recent years, tissue engineering has made tremendous advances in the production of these skin repair structures. Among these structures, hydrogels are one of the most important and practical scaffolds for improving and repairing the skin. Based on the materials used in the construction of hydrogels, hydrogels are divided into two categories: natural and synthetic. A combination of natural and synthetic polymers is used to improve performance and accelerate the function of hydrogels in the wound healing process. The purpose of this review article is to focus on providing information on the types of polymers used to make functional wound healing hydrogels.

    Keywords: Hydrogel, wound healing, Synthetic polymers, Natural Polymers
  • L. Nedaei, H. Shokrkar * Pages 45-58

    Chlorophyll and carotenoids are essential compounds in many everyday products. These substances are used not only as an additive in pharmaceutical and health products but also as a natural food coloring. In addition, they have antioxidant and anti-mutagenic properties. Extraction of these compounds is based on cell degradation methods and the chemical solubility of the compounds. Methods of separation of these compounds include chromatographic, solvent, supercritical, enzymatic, ultrasound, and microwave methods. One of the most important issues related to the extraction of chlorophyll and carotenoids from microalgae in the culture medium is the need for an efficient, cost-effective, and high-yield extraction process. The greatest limitation in the biological processing of pigments is related to the installation of equipment and operation. Therefore, the purpose of this study is to investigate the main methods for the extraction of chlorophyll and carotenoids from microalgae by considering the advantages and disadvantages of each method.

    Keywords: Extraction, Microalgae, Chlorophyll, Carotenoid
  • P. Sarafzadeh *, Z. Khosravi, F. Aram, Ali Zeinilabedini Hezave Pages 59-73

    For the first time in this study, the effect of ionic liquids in different concentrations and properties on the growth and performance of microorganisms capable to be used for MEOR, biodegradation and bioremediation purposes has been investigated. In this regard, two ionic liquids with different characteristics and chain lengths, namely; 1-octadecyl-3-methylimidozalium chloride and 2-decyl-3-methylimidozalium chloride were synthesized in the laboratory and their effects were investigated in different concentrations (0, 10, 25, 50, 100, 200 ppm) on 5 different bacterial species (including Enterobacter and Bacillus families), isolated from oil or oil-contaminated soil. The results show an optimum amount of concentration on the top -down curve of the growth and performance of microorganisms in most cases. The maximum the growth rate was obtained for the most species, ranges between 10 and 25PPM and the antibacterial concentration of studied ionic liquids for all species was achieved in 50 ppm. Also, in most cases, 1-octadecyl-3-methylimidozalium chloride was shown to have a greater effect on the growth and yield of all microorganisms.

    Keywords: Ionic Liquids, Microbial Enhanced Oil Recovery (MEOR), Bioremediation, Biodegradation
  • K. Salehi *, N. Esfandiari, Kh. Shekoohi, A. H. Haghighi Pages 74-84

    Desalination process of seawater by reverse osmosis method, has attracted more attention in recent years, due to its high efficiency, and about 62 percent of seawater is treated by this method. In this process energy recovery devices play an important role in reducing energy consumption and process costs, because on the one hand the energy consumption of high pressure pumps for feeding reverse osmosis membrane is high, and on the other hand 40 percent of feed water is treated with membrane and 60 percent is discharged as a high-pressure waste, which releases a lot of energy. The energy recovery device converts this hydraulic energy of the effluent into mechanical energy and transfers it to the feed pump as a shaft aid or uses it independently to transfer a part of the feed. The purpose of this research is to study energy recovery devices and compare them with each other to select a suitable energy recovery system.

    Keywords: Reverse Osmosis, Desalination, seawater, Energy Recovery System