فهرست مطالب

مهندسی شیمی ایران - پیاپی 126 (فروردین و اردیبهشت 1402)

دوماهنامه مهندسی شیمی ایران
پیاپی 126 (فروردین و اردیبهشت 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/01/20
  • تعداد عناوین: 8
|
  • رهبر رحیمی صفحه 6
  • شقایق ابرچی، حدیثه معصومی، حسین قنادزاده گیلانی* صفحات 7-19
    از اهداف پژوهش حاضر، محاسبه ضریب توزیع اسید لاکتیک در سامانه دوفازی آبی پلی اتیلن گلیکول- نمک های فسفات است؛ بنابراین، درجه حرارت های 25، 30، 35 و 40 سلسیوس تعیین و در هر یک از درجه حرارت، انواع نمک های فسفات مانند سدیم سولفیت، دی سدیم تارتارات دی هیدرات و سدیم دی هیدروژن فسفات و نیز جرم مولکولی متفاوت پلی اتیلن گلیکول با غلظت وزنی 30 درصد (4000 و 8000 گرم بر مول) ارزیابی شد. به علاوه، بازدهی استخراج اسید در اسیدیته های گوناگون در بازه 5 تا 9 آزمایش شد. تاثیر جرم مولکولی پلی اتیلن گلیکول، نوع نمک، غلظت نمک و تغییر دما بر روی بازدهی استخراج بررسی شد. با توجه به نتایج، با بالا رفتن جرم مولکولی پلی اتیلن گلیکول، درجه حرارت، غلظت نمک و pH، مقادیر بازدهی استخراج نزول پیدا می کند. اعداد مطلوب جرم مولکولی پلی اتیلن گلیکول، درجه حرارت، مقدار نمک و اسیدیته به ترتیب 4000 گرم بر مول، 25 درجه سلسیوس، 25 درصد وزنی سدیم سولفیت، دی سدیم تارتارات دی هیدرات و سدیم دی هیدروژن فسفات و 5/5 تا 5/6 تعیین شد.در نهایت، بازدهی استخراج سدیم سولفیت، دی سدیم تارتارات دی هیدرات و سدیم دی هیدروژن فسفات به ترتیب 205/53، 149/50 و 549/19 درصد حساب شد.
    کلیدواژگان: اسید لاکتیک، پلی اتیلن گلیکول با وزن مولکولی 4000 و 8000 گرم بر مول، سامانه دوفازی آبی، نمک های سدیم
  • مریم یلداگرد صفحات 20-38

    در سال های اخیر پیل های سوختی به دلیل بازده انرژی بالا و آلودگی در حد صفر، توجه بسیاری را به خود جلب کرده اند. الکتروکاتالیست ها اجزای کلیدی در پیل های سوختی با دمای پایین نظیر پیل های سوختی پلیمری هستند. تهیه کاتالیست با بازده بالا، پایدار و بادوام یکی از مراحل کلیدی برای توسعه و تجاری سازی پیل های سوختی پلیمری است. کاتالیزورهای نگه داشته شده برروی کربن سیاه با مساحت بالا به طور گسترده در سلول های سوختی پلیمری استفاده می شوند. با این حال، خوردگی کربن سیاه یکی از دلایل اصلی تخریب عملکرد و مسایل دوام پیل های سوختی پلیمری در شرایط با پتانسیل بالا شناخته شده است. بنابراین نیاز به مواد نگهدارنده جای گزین با خواص فیزیکی و مکانیکی برجسته برای انجام واکنش موفقیت آمیز در لایه کاتالیست و ایجاد طول عمر بیشتر برای الکتروکاتالیست ها اجتناب ناپذیر است. ظهور فناوری نانو راه های جدیدی را برای توسعه مواد برای پیل های سوختی پلیمری باز کرده است. این مطالعه عملکرد پیل های سوختی پلیمری را با انواع مواد نانوساختار به عنوان ماده نگهدارنده الکتروکاتالیست ارایه می کند و در آن فعالیت الکتروشیمیایی بهبودیافته الکتروکاتالیست های نانوساختار برجسته شده است.

    کلیدواژگان: فعالیت الکتروشیمیایی، لایه کاتالیست، عملکرد، نانوساختارها، پیل های سوختی پلیمری
  • نادیا اسفندیاری*، طاهره سلیمانی، میثم جاویدفر صفحات 39-54

    هیدروکسید منیزیم ماده ای است با فرمول شیمیایی Mg (OH) 2 که در طبیعت به صورت کانی معدنی بروسیت یافت می شود. این ترکیب شیمیایی به شکل یک پودر جامد سفیدرنگ قابل سنتز است که انحلال پذیری بسیار کمی در آب دارد. هیدروکسید منیزیم با توجه به خواص ویژه و کاربردهای مختلفش طرفدار پیدا کرده است. هیدروکسید منیزیم یکی از ترکیبات اصلی آنتی اسیدی چون شیر منیزیم و هم چنین ملین هاست. البته این ترکیب به جز داروسازی و پزشکی در زمینه های دیگری هم چون صنایع غذایی، تصفیه آب و پساب و تولید افشانه های بازدارنده آتش کاربرد دارد. به غیر از موارد گفته شده، در آزمایشگاه های صنعتی از این ترکیب برای تشکیل و سنتز بسیاری از ترکیبات شیمیایی هم چون اکسید منیزیم استفاده می شود. سازمان غذا و داروی آمریکا این ترکیب را به عنوان یک افزودنی غذایی، کاملا سالم و بی خطر شناخته است. از همین رو تولیدکنندگان فراورده های دارویی و مکمل های غذایی از این ترکیب استفاده می کنند، لذا با توجه به اهمیت این ماده، در این پژوهش به بررسی روش های سنتز هیدروکسید منیزیم- که شامل ترسیب، سونوشیمیایی، الکتروشیمیایی، استفاده از امواج مایکرویوو است- و هم چنین کاربرد آن پرداخته شد. برتری ها و کاستی های هر یک از روش ها و شاخص های موثر بر محصول نهایی در هر یک از روش ها بررسی شد.

    کلیدواژگان: هیدروکسید منیزیم، تولید، کاربرد، برتری ها، کاستی ها
  • ناهید رئیسی اردلی، نوید مستوفی*، مجید سلیمانی صفحات 55-65
    اندازه گیری ترکیبات گوگردی موجود در جریان Tail Gas واحد بازیافت گوگرد به منظور کنترل دقیق جریان هوای ورودی به کوره احتراق و افزایش راندمان امری ضروری است. در این تحقیق روابط لازم برای تنظیم جریان هوای ورودی کوره احتراق واحد بازیافت گوگرد پالایشگاه گاز ایلام با ترکیب دو حلقه کنترلی پیش خور و پس خور ارایه شده است. پس از شبیه سازی فرایند، با استفاده از شبکه عصبی MLP و برازش غیرخطی، شاخص مجهول K برای محاسبه هوای مورد نیاز آنالیزور Tail Gas تعیین شد. بدین منظور هوای مورد نیاز با دو خطTrim  و Main به سمت کوره احتراق ارسال می شود؛ به طوری که 5/92% از جریان هوا از خط Main عبور می کند. لازم به ذکر است که تنظیم جریان هوا در حلقه کنترلی پس خور در بازه 5+ تا 5-% از کل هوای مورد نیاز است. روابط ارایه شده در این تحقیق، در سایر واحدهای بازیافت گوگرد قابل استفاده است.
    کلیدواژگان: واحد بازیافت گوگرد، شبیه سازی فرایند، شبکه عصبی، آنالیزور Tail Gas، هیدروژن سولفید
  • سید علی موسوی، جعفر خادم زاده یگانه* صفحات 66-81
    در این پژوهش تاثیر اضافه کردن نانوخاک رس اصلاح شده به لاستیک SBR بر رفتار پخت، میزان جذب روغن و خواص مکانیکی نظیر مدول، استحکام کششی و کرنش در نقطه شکست، سختی و مقاومت سایشی بررسی شده است. در ادامه تاثیر مقدار دوده و جای گزینی بخشی از آن با تقویت کننده نانورس بر استحکام کششی، ازدیاد طول در نقطه شکست، سختی و مقاومت سایشی نیز بررسی شد. با افزودن نانوذرات، استحکام کششی و ازدیاد طول تا پارگی به طور قابل توجهی افزایش یافت که بیشترین افزایش در مقدار phr10 نانوذرات رخ داد. بررسی نتایج آزمون ریومتری نشان داد که با افزایش میزان نانوذرات، زمان برشتگی و زمان پخت بهینه، کاهش و سرعت پخت افزایش یافت. اضافه کردن نانوذرات به ماتریس پلیمری باعث بهبود مقاومت سایشی شد و حجم ساییده شده نمونه ها با افزایش مقدار نانو به طور چشم گیری نسبت به نمونه خالص SBR کاهش یافت. افزودن phr 10 خاک رس در حضور phr 20 دوده، مقدار کرنش تا نقطه پارگی و استحکام کششی به ترتیب به میزان 300 درصد و MPa 3 نسبت به نمونه بدون دوده افزایش یافت که بیانگر تاثیر هم افزایی دوده و نانورس در بهبود خواص مکانیکی نمونه هاست. با جای گزینی phr 10 دوده با همین مقدار نانوذرات خاک رس، استحکام کششی، کرنش در نقطه شکست و سختی به ترتیب به میزان 30%، 24% و 5% افزایش و میزان جذب روغن و میزان حجم ساییده شده به ترتیب به میزان 23% و 11% کاهش یافت.
    کلیدواژگان: لاستیک استایرن- بوتادین، نانوخاک رس، دوده، رفتار پخت، خواص مکانیکی
  • حدیث اقبالی* صفحات 82-95

    مهم ترین شاخص در طراحی و ساخت ریه مصنوعی متشکل از غشا های توخالی، نرخ انتقال اکسیژن (OTR) است. روش های تعیین OTR در ریه مصنوعی پیچیده هستند و نیاز به حسگرها و ابزار بسیار دقیقی دارند. سیال هایی که برای تعیین OTR در ریه مصنوعی استفاده شده اند شامل خون، آب و مخلوط آب و گلیسرول هستند که هریک نقص ها و مشکلات به کارگیری متعددی دارند. در این مقاله سامانه سولفیت 3 (SS) به عنوان سیالی که می تواند جای گزین خون در تعیین OTR باشد و مشکلات خون و نیاز به روابط و ابزار خاص نداشته باشد، در نظر گرفته می شود. به این منظور ابتدا شرایط OTR در ریه مصنوعی با تعیین غلظت مناسب کاتالیزور (کبالت) در SS (دبی mL/min 2000 (گاز و محلول سولفیت)) بهینه می شود، سپس نتایج حاصل از SS در دبی های (mL/min 2000 -500) با داده های خون در ریه مصنوعی، مقایسه می شود. نتایج نشان می دهد که OTR متوسط SS با OTR متوسط خون در دبی mL/min 2000 کمتر از 10% اختلاف دارد

    کلیدواژگان: ریه مصنوعی، سامانه سولفیت، سرعت انتقال اکسیژن، غشای توخالی
  • صفحات 98-100
|
  • R. Rahimi Page 6
  • Sh. Abrchi, H. Masoumi, H. Ghanad Zadeh Gilani * Pages 7-19
    The aim of this study was to investigate the distribution of lactic acid in polymer-salt aqueous two phase systems. Accordingly, four temperatures of 25, 30, 35 and 40°C were considered and at each temperature, three different salts including sodium sulfite, disodium tartrate dihydrate and sodium dihydrogen phosphate and two different molecular masses of polyethylene glycol 30% by weight (4000 and 8000 g/mol) was tested in aqueous two-phase system. Also, the percentage of acid extraction at pH 5 to 9 and the effect of polymer concentration were investigated. The effect of polymer molecular mass, polymer concentration, salt type, salt concentration and temperature change on the extraction percentage was evaluated. It was observed that in all three systems, with increasing the molecular weight of the polymer, temperature, salt concentration, polymer concentration and pH, the extraction efficiency decreases. The optimum values of polymer molecular weight, temperature, salt concentration and pH were determined as 4000 g/mol, 25 °C, 25% by weight of sodium sulfite, disodium tartrate dihydrate and sodium dihydrogen phosphate and 5.5 to 6.5, respectively. In addition, the optimal polymer concentration was determined to be 30% by weight. Finally, the extraction values for sodium sulfite, disodium tartrate dihydrate and sodium dihydrogen phosphate were calculated to be 53.205, 50.149 and 19.549%, respectively.
    Keywords: Lactic acid, PEG 4000 & 8000 g, mol, Aqueous Two Phase System, Sodium Salts
  • M. Yaldagard Pages 20-38

    In recent years, fuel cells have attracted considerable attention due to their high energy efficiency with zero emissions. Electrocatalysts are some of the key materials used in low-temperature fuel cells such as the polymer electrolyte membrane fuel cell(PEM). Creating high-performance and stable/durable catalysts is widely recognized as a key step for the further development and commercialization of PEMs. Catalysts supported on high surface area carbon black are widely used in PEMs. However, the corrosion of carbon black has been recognized as one of major causes of performance degradation and durability issues of PEMs under high-potential conditions. So the need for alternative supports with outstanding physical and mechanical properties to carry out the successful reaction in catalyst layer and give a longer lifetime for the electrocatalysts is inevitable. The emergence of nanothechnology has opened up new avenues of materials development for PEMs. This study presents the PEMs performance with a variety of nanostructured based materials as a catalyst support. The improved electrochemical activity of the nanostructured electrocatalysts are highlighted.

    Keywords: Electrochemical activity, catalyst layer, performance, Nanostructures, polymer fuel cells
  • N. Esfandiari *, T. Soleymani, M. Javidfar Pages 39-54

    Magnesium hydroxide is a substance with the chemical formula Mg(OH)2 that is found in nature as an inorganic mineral of brucite. This chemical compound can be synthesized in the form of a solid white powder. It has very little solubility in water. Magnesium hydroxide belongs to a group of compounds of a unique nature due to its large number of desirable properties and applications. Magnesium hydroxide is one of the main antacid compounds such as magnesium milk as well as laxatives. Of course, this compound is also used in other fields such as the food industry, water, and wastewater treatment, and the production of fire retardant sprays.In industrial laboratories, this compound is also used to form and synthesize many chemical compounds such as magnesium oxide. This compound is known as a food additive by the U.S. Food and Drug Administration completely wholesome. For this reason, manufacturers of pharmaceutical products and dietary supplements use this compound. There are many factors that cause the acidification of industrial effluents and wastewater. One of the steps that are necessary for the process of water treatment and distance is pH neutralization. Researchers use magnesium hydroxide for this purpose. Considering the importance of this material in this study, applications and methods of preparation of magnesium hydroxide including precipitation, sonochemical, electrochemical, microwave radiation, etc. were investigated and the factors affecting it were investigated. The advantages and disadvantages of each method and the parameters affecting the final product have been investigated in each method.

    Keywords: Magnesium hydroxide, production, Application, Advantage, disadvantage
  • N. Raeisi Ardali, N. Mostoufi *, M. Soleimani Pages 55-65
    Measurement of sulfur compounds in the tail gas flow in the sulfur recovery unit is necessary in order to fine control the combustion furnace airflow and efficiency enhancement. In this research, required equations for calculation of air demand in feedforward and feedback control loops in the sulfur recovery unit of Ilam Gas Treating Plant are developed. First, the process was simulated. Then, using MLP neural network and nonlinear regression, K factor was determined for tail gas analyzer air demand calculation. Total required air is sent to the combustion furnace through two lines: trim and main, such that 92.5% of air is passed through the main line. Meanwhile, tail gas analyzer air demand is in the range of -5 to +5 % of the total required air. The presented equations in this research can be employed for other sulfur recovery units.
    Keywords: Sulfur recovery unit, Process imulation, Artificial Neural Network, Tail gas analyzer, Hydrogen Sulfide
  • S. A. Mousavi, J. Khademzadeh Yeganeh * Pages 66-81
    In this study, the effect of adding nanoclay and carbon black to SBR on curing behavior, oil absorption and mechanical properties such as tensile strength and strain at break, hardness and abrasion resistance were investigated. At the end, we investigated the effect of carbon black (CB) and replacement a portion of CB with modified clay on tensile strength, elongation at break, hardness and abrasion resistance of SBR. Tensile strength and elongation at break were significantly improved upon addition of nanoclay and the optimum amount of nanoclay was 10 phr. The rheometric test indicated that as the nanoparticles loading increases, the scorch time and optimum cure time decrease and the cure rate increases. Adding nanoparticles to the polymer matrix improved the abrasion resistance and the abrasive volume of the samples decreased significantly with addition of nanoclay content. Adding 10 phr nanoclay to SBR containing 20 phr carbon black elongation at break and tensile strength exhibited a siginificant increase of 300% and 3 MPa respectively indicationg synergisty of carbon black and nanoclay in improving mechanical properties of SBR. Upon replacement of 10 phr CB with clay tensile strength, elongation at break and hardness improved 30%, 24% and 5% respectively and oil absorption and abrasive volume decreases 23% and 11% respectively.
    Keywords: SBR, Nanoclay, carbon black, Cure behavior, Mechanical properties
  • H. Eghbali * Pages 82-95

    The most important parameter in the design and fabrication of an artificial lung consisting of hollow membranes is the oxygen transfer rate (OTR). OTR determination methods in the artificial lung are complex and require highly accurate sensors and instruments. The fluids used to determine OTR in the artificial lung are blood, water, and a mixture of water and glycerol, each of which has multiple drawbacks and problems. In this paper, the sulfite system (SS) is considered as a fluid that can replace blood in determining OTR and does not have blood problems and the need for special relationships and tools. For this purpose, the OTR conditions in the artificial lung are first optimized by determining the appropriate concentration of catalyst (cobalt) in SS (flow (gas and sulfite solution) 2000 mL/min). The results of SS at a flow rate (500-2000 mL/min) are then compared with blood data in an artificial lung. The results show that the mean OTR of SS is less than 10% different from the mean OTR of blood at 2000 mL / min flow.

    Keywords: Artificial Lung, Sulfite System, Oxygen Transfer Rate, Hollow Fiber Membrane
  • Pages 98-100