فهرست مطالب

پژوهش و توسعه فناوری پلیمر ایران - سال هشتم شماره 1 (پیاپی 29، بهار 1402)

مجله پژوهش و توسعه فناوری پلیمر ایران
سال هشتم شماره 1 (پیاپی 29، بهار 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/03/27
  • تعداد عناوین: 6
|
  • فرزاد مهرجو، محمدصابر باغخانی پور، امیر علم صفحات 5-19

    در طی سال ها، فرایندهای متداول تصفیه پساب تا حدودی در تصفیه پساب ها برای نقاط تخلیه موفق بوده اند. توسعه در فرایندهای تصفیه پساب برای قابل استفاده کردن مجدد پساب تصفیه شده در مصارف صنعتی، کشاورزی و خانگی ضروری بوده است. فناوری غشایی به عنوان فناوری ایده آل برای تصفیه پساب و جریان های مختلف پساب ظهور کرده است. فناوری غشایی یکی از به روزترین پیشرفت هایی است که در کاهش بنیادی ناخالصی ها به سطوح موردنظر موفق بوده است. علی رغم داشتن موانع خاص، زیست راکتورهای غشایی (Membrane Bioreactors) برای تصفیه زیستی پساب مزایای زیادی نسبت به تصفیه معمولی دارند. این مقاله مروری تمام جنبه های فناوری غشایی را که به طور گسترده در فرایندهای تصفیه پساب مورداستفاده قرار گرفته را بررسی کرده است. از جمله جنبه های اصل فناوری غشا، طبقه بندی فرایندهای فناوری غشایی مطابق با فشار، غلظت، الکتریکی و حرارتی، کاربرد آن در فرایندهای مختلف صنایع، مزایا، معایب و آینده نگر را پوشش داده است.

    کلیدواژگان: فرایند زیستی، زیست راکتور غشایی، فناوری غشا، تصفیه پساب
  • فاطمه ساوجبلاغی، مهشید معروف خانی صفحات 21-32

    نیاز به بسته بندی مواد غذایی برای حفظ کیفیت و ماندگاری بیشتر روزبه روز در حال افزایش است. مواد نانوساختار به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی منحصربه فرد و عملکرد بهبودیافته، نسبت به میکروساختارها ترجیح داده می شوند. بسته بندی های پیشرفته مبتنی بر فناوری نانو، ماندگاری و حمل ونقل مواد غذایی را به صورت ایمن و بدون تغییر طعم و کیفیت ممکن کرده است. علاوه بر این، از آلودگی جلوگیری می کند و خواص مکانیکی، فیزیولوژیکی، فیزیکی و شیمیایی مواد غذایی را حفظ می کند. نانومواد مختلفی در بسته بندی مواد غذایی برای تهیه بسته بندی بهبودیافته، فعال، هوشمند و زیستی استفاده شده است. بسته بندی هوشمند با تشخیص آلودگی، گازها، رطوبت، دما و سایر عوامل مواد غذایی با استفاده از حسگرها، ایمنی مواد غذایی را تضمین می کند. با افزایش تقاضا برای تولید بسته بندی جدید، سازگار با محیط زیست و با کارایی بالا، «زیست-نانوکامپوزیت ها» در سال های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است. زیست-نانوکامپوزیت ها، پلیمرهایی زیستی هستند که از دو جزء اصلی تشکیل شده اند که اولی به عنوان زمینه به نام زیست پلیمر (فاز پیوسته) و دومی به عنوان عامل تقویت کننده (فاز پراکنده) با ابعادی در محدوده 1 تا 100 نانومتر، عمل می کند. بسته بندی زیستی، بسته بندی نوین و نسل جدیدی است که پلیمرهای طبیعی را جایگزین پلاستیک های سنتزی می کند. در این مقاله، تحقیقات اخیر در حوزه زیست-نانوکامپوزیت ها بر اساس کاربرد برای نیازهای مختلف و خطر احتمالی مهاجرت نانوذرات مورد بررسی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: زیست-نانوکامپوزیت، بسته بندی مواد غذایی، بسته بندی بهبود یافته، بسته بندی فعال، بسته بندی هوشمند
  • محمدحسین کرمی، مجید عبدوس، محمدرضا کلایی، امید مرادی صفحات 33-41

    هدف از این مطالعه، بررسی خواص هیدروژل های زیست پلیمری نانوکامپوزیت حاوی نانوذرات و کاربرد آن ها در سامانه های رهایش دارو است. هیدروژل نانوکامپوزیت های زیست پلیمری در سال های اخیر به صورت طبیعی و مصنوعی تهیه شده اند. هر کدام از روش ها مزایا و معایب خاص خود را دارند. در میان زیست پلیمرهای طبیعی، سلولز، کربوکسی متیل سلولز، کیتوسان، کربوهیدرات متیل کیتوسان، آلژینات، نشاسته و ژلاتین به طور گسترده ای برای آماده سازی هیدروژل نانوکامپوزیت های زیست پلیمری و همچنین در میان زیست پلیمرهای مصنوعی، پلی اتیلن گلیکول، پلی وینیل الکل و پلی آکریلیک اسید مورد مطالعه قرار گرفته اند. هیدروژل ها بعد از بیشینه تورم، استحکام مکانیکی خود را از دست می دهند، بنابراین کاربردهایشان محدود می شود. سامانه های دارورسانی برای رهایش عوامل درمانی به کار می روند. حامل های مختلفی در طراحی سامانه دارورسانی موثر برای رهاسازی درمانی به مکان های هدف، از جمله پلیمرهای طبیعی و مصنوعی، مورد مطالعه قرار گرفته اند. هیدروژل نانوکامپوزیتی زیست سازگار در سال های اخیر به عنوان یکی از امیدوارکننده ترین سامانه های تحویل دارو با توجه به قابلیت های منحصربه فرد خود با ترکیب ویژگی های هیدروژل با نانوذرات مورد ارزیابی قرار گرفته اند. در زمینه رهایش دارو در سال های اخیر پیشرفت قابل توجهی حاصل شده که به ویژه با پیشرفت سریع نانوداروها باعث درک بهتر و بهبود رهایش دارو در مقابل بیماری های عفونی و سرطانی شده است.

    کلیدواژگان: یدروژل زیست نانوکامپوزیت ها، نانوذرات آلی، رهایش دارو، نانوذرات معدنی
  • مارال قهرمانی مبینا رازانی صفحات 43-56

    باتری های لیتیومی به عنوان یکی از پیشرفته ترین و مناسب ترین باتری های قابل شارژ، در سال های اخیر مورد توجه محققان قرار گرفته اند. الکترولیت های پلیمری، از اجزای اصلی باتری و جایگزین مناسبی برای الکترولیت های مایع در نسل های بعدی باتری هستند. الکترولیت های پلیمری مورد استفاده در باتری، به دلیل حرکت متناوب یون ها یا آسیب های فیزیکی، ممکن است دچار آسیب یا افت عملکرد شوند. به منظور جلوگیری از خسارات ناشی از این پدیده، استفاده از الکترولیت های پلیمری خودترمیم شونده به عنوان راهکاری مناسب پیشنهاد می شود. توانایی خودترمیم شوندگی در الکترولیت های پلیمری، باعث می شود که به محض ایجاد شکاف یا ترک در سطح آن ها، بدون نیاز به هیچ گونه محرکی، الکترولیت ها شروع به ترمیم خود کرده و پس از ترمیم، قادر به بازیابی همه خواص خود باشند. این توانایی، از ریزساختار و نوع پیوندهای شیمیایی پلیمرهای خودترمیم شونده ناشی می شود. به طور کلی، الکترولیت های پلیمری خودترمیم شونده مورد استفاده در باتری ها، به دو دسته کلی الکترولیت های پلیمری بر پایه پیوند کووالانسی برگشت پذیر و الکترولیت های پلیمری بر پایه پیوند غیرکووالانسی برگشت پذیر از نوع پیوند ابرمولکولی تقسیم بندی می شوند. با توجه به اهمیت این موضوع، در این تحقیق مروری بر الکترولیت های پلیمری خودترمیم شونده مورد استفاده در نسل های بعدی باتری های لیتیومی انجام خواهد شد.

    کلیدواژگان: باتری لیتیومی، الکترولیت های پلیمری، خودترمیم شونده، پیوند کووالانسی برگشت پذیر، پیوندهای ابرمولکولی
  • رسول محسن زاده صفحات 57-62

    اساسا چرخ دنده ها، شکل تکامل یافته چرخ های اصطکاکی هستند که برای جلوگیری از لغزش و اطمینان از یکنواختی حرکت نسبی، دندانه به آن ها اضافه شده است. استفاده از چرخ دنده های پلیمری به دلیل مزایایی همچون مقاومت خوردگی، قابلیت قالب گیری تزریقی، عملکرد بدون روانکار و صدای کم رو به افزایش است. با این وجود، استحکام مکانیکی، مقاومت حرارتی و دوام در چرخ دنده های پلیمری نسبت به چرخ دنده های فلزی کمتر است. سازوکار واماندگی در چرخ دنده های فلزی متفاوت با چرخ دنده های پلیمری است. از جمله آسیب های مهم که منجر به واماندگی چرخ دنده های پلیمری می شود، تغییر شکل حرارتی است که این نوع واماندگی در چرخدنده های فلزی وجود ندارد. در چرخ دنده های پلیمری، به دلیل ماهیت گرانروکشسان و پلاستیک پلیمرها، در طی درگیری دنده ها حرارت زیادی ایجاد شده و دما افزایش می یابد. افزایش دما باعث نرم شدن دنده ها و در نتیجه تغییر شکل آن ها می شود. گود شدگی، خستگی و سایش از دیگر عواملی هستند که منجر به واماندگی چرخ دنده های پلیمری می شوند. تنش تماسی حاصل از گشتاور اعمالی به چرخ دنده، مهم ترین نقش در شدت هر کدام از واماندگی های اشاره شده را ایفا می کند. بررسی تنش تماسی در چرخ دنده های پلیمری از جمله چالش های صنعت گران و محققان برای دریافت درک بهتری برای طراحی هر چه بهتر این نوع چرخ دنده ها و همچنین پیش بینی عمر را حاصل خواهد کرد. این پژوهش مروری بر انواع روش های تعیین و بررسی تنش تماسی اعم از مدل عددی هرتز، روش استاندارد و روش المان محدود است.

    کلیدواژگان: چرخ دنده پلیمری، تنش تماسی، مدل هرتز، المان محدود
  • محمدمهدی برجسته، حسین زمانی صفحات 63-73

    صنعت پتروشیمی شاخه ای از صنایع شیمیایی است که از مواد اولیه به شکل نفت و گاز برای تولید محصولات صنعتی استفاده می کند. در این مسیر انواع فرایندهای شیمیایی یا فیزیکی برای تولید محصول بهینه به کار گرفته می شود. از محصولات کلیدی و راهبردی در صنعت پتروشیمی می توان به پروپیلن و پلی پروپیلن اشاره کرد. هیدروژن زدایی پروپان (PDH-Propane Dehydrogenation) فناوری کاتالیزوری پربازدهی است که برای تبدیل پروپان به پروپیلن و نهایتا پلی پروپیلن استفاده شده و امروزه مورد توجه گسترده ای قرار گرفته است. پروپیلن یکی از محصولات میانی است که در بسیاری از کاربردهای پتروشیمی مانند ساخت رزین های پلی پروپیلن، اسیدهای اکریلیک، پروپیلن گلیکول، آکریلونیتریل، کومن/فنل و سایر محصولات صنعتی، استفاده می شود. معمولا، پروپیلن از شکستن نفتای مشتق شده از نفت به دست می آید و محصول جانبی تولید اتیلن است، اما در حال حاضر به منظور تولید گسترده تر پروپیلن، از فرایند هیدروژن زدایی پروپان استفاده می شود. با افزایش تقاضای جهانی برای پروپیلن در بخش خودرو، تولید درب بطری، پارچه، مواد بسته بندی و تولید مواد شیمیایی، صنعت پتروشیمی لاجرم با سرعت فزاینده ای به سمت تولید هدفمند پروپیلن، در حال حرکت است. این هدف عمدتا از طریق هیدروژن زدایی پروپان، که در آن پروپان به طور انتخابی هیدروژنه می شود (حذف هیدروژن از جریان پروپان)، قابل دستیابی خواهد بود. بررسی های حاصل از این پژوهش علاوه بر مشخص کردن روش مناسب تر تولید پروپیلن از پروپان (Oleflex یا Catofin)، نشان دهنده این موضوع است که اجرای طرح های PDH در کشور، علاوه بر تامین نیاز صنایع داخلی، تکمیل زنجیره های ارزش را هم برای صنعت پتروشیمی کشور به ارمغان خواهد آورد.

    کلیدواژگان: پتروشیمی، هیدروژن زدایی از پروپان، پروپیلن، پلی پروپیلن، کاتالیزور
|
  • Farzad Mehrjo, MohammadSaber Baghkhanipour, Amir Alam Pages 5-19

    Over the years, conventional wastewater treatment processes have achieved to some extent in treating effluents for discharge pints. Development in wastewater treatment processes is essential to make treated wastewater reusable for industrial, agricultural, and domestic purposes. Membrane technology has emerged as an ideal technology for treating wastewater from different wastewater streams. Membrane technology is one of the most up‐to‐date advancements discovered to be successful in fundamentally lessening impurities to desired levels. In spite of having certain impediments, membrane bioreactors (MBRs) for biological wastewater treatment provide many advantages over conventional treatment. This review article covers all the aspects of membrane technology that are widely used in wastewater treatment process such as the principle of membrane technology, the classification of membrane technology processes in accordance to pressure, concentration, electrical and thermal‐driven processes, its application in different industries, advantages, disadvantages and the future prospective. Over the years, conventional wastewater treatment processes have achieved to some extent in treating effluents for discharge pints. Development in wastewater treatment processes is essential to make treated wastewater reusable for industrial, agricultural, and domestic purposes. Membrane technology has emerged as an ideal technology for treating wastewater from different wastewater streams. Membrane technology is one of the most up‐to‐date advancements discovered to be successful in fundamentally lessening impurities to desired levels. In spite of having certain impediments, membrane bioreactors (MBRs) for biological wastewater treatment provide many advantages over conventional treatment.

    Keywords: Biological process, Membrane bioreactor, Membrane fouling, Membrane technology, Mastewater treatment
  • Fatemeh Savojbolaghi, Mahshid Maroufkhani Pages 21-32

    The need for food packaging to maintain quality and shelf life is increasing day by day. Nanostructured materials are preferred over microstructures due to their unique physical and chemical properties and improved performance. Advanced packaging based on nanotechnology has made it possible to preserve and transport food safely without changing the taste and quality. In addition, it prevents contamination and preserves the mechanical, physiological, physical and chemical properties of food. Various nanomaterials have been used in food packaging to prepare improved, active, smart and bio-based packaging. Smart packaging ensures food safety by detecting contamination, gases, humidity, temperature and other food parameters using sensors. With the increasing demand for the production of new, environmentally friendly and high-performance packaging, "bio-nanocomposites" have attracted a lot of attention in recent years. Bio-nanocomposites are bio-based polymers that consist of two main components, one acting as a matrix called biopolymer (continuous phase) and the second as a reinforcing agent (dispersed phase) with dimensions ranging from 1 to 100 nm. . Bio-based packaging is a new and new generation packaging that replaces natural polymers with synthetic plastics. In this article, recent research in the field of bio-nanocomposites has been reviewed based on the application for different needs and the possible risk of nanoparticle migration.

    Keywords: Bio-nanocomposite, Food Packaging, Improved Packaging, Active Packaging, Smart Packaging
  • MohammadHossein Karami, Majid Abdouss, Mohammadreza Kalaee, Omid Moradi Pages 33-41

    Hydrogels are three-dimensional networks of hydrophilic polymers capable of absorbing and retaining significant amounts of fluids, which are also widely applied in wound healing, cartilage tissue engineering, bone tissue engineering, release of proteins, growth factors, and antibiotics. In the past decades, a lot of research has been done to accelerate wound healing. Hydrogel-based scaffolds have been a recurring solution in both cases, although their mechanical stability remains a challenge, some of which have already reached the market. To overcome this limitation, the reinforcement of hydrogels with fibers has been investigated. The structural similarity of hydrogel fiber composites to natural tissues has been a driving force for the optimization and exploration of these systems in biomedicine. Indeed, the combination of hydrogel formation techniques and fiber spinning methods has been very important in the development of scaffold systems with improved mechanical strength and medicinal properties. Hydrogel has the ability to absorb secretions and maintain moisture balance in the wound. In turn, the fibers follow the structure of the extracellular matrix (ECM). The combination of these two structures (fiber and hydrogel ) in a scaffold is expected to facilitate healing by creating a suitable environment by identifying and connecting cells with the moist and breathing space required for healthy tissue formation. Modifying the surface of fibers by physical and chemical methods improves the performance of hydrogel composites containing

    Keywords: Hydrogel Composites Containing Fibers, Drug Delivery, Wound Dressings, Biocompatible Polymers, Scaffolds
  • Maral Ghahramani, Mobina Razani Pages 43-56

    Lithium-ion batteries, as one of the most advanced and suitable rechargeable batteries, have received considerable attention in recent years. Polymer electrolytes are considered as one of the main components of the battery and good substitute for liquid electrolytes in the next generations of batteries. The polymer electrolytes used in the battery may be damaged or lose performance due to the alternating movement of ions or physical damage. To avoid the damages caused by this phenomenon, the use of self-healing polymer electrolytes is suggested as a appropriate solution. The ability of self-healing in the polymer electrolytes makes them start to repair themselves as soon as a craze or crack occurs on their surface, without the need for any stimulus, and even after repair, they are able to recover all their properties. This ability comes from the microstructure and type of chemical bonds of self-healing polymers. In general, the self-healing polymer electrolytes used in batteries are divided into two main categories: polymer electrolytes based on reversible covalent bonds, and polymer electrolytes based on non-covalent supramolecular bond type. Considering the importance of this issue, in this research, a review of self-healing polymer electrolytes in the next generation of lithium batteries will be done.

    Keywords: lithium-ion battery, polymer electrolytes, self-healing, reversible covalent bond, supramolecular bonds
  • Rasool Molhsenzadeh Pages 57-62

    Basically, gears are an evolved form of friction wheels that have teeth added to them to prevent slippage and ensure relative motion uniformity. The use of polymer gears is increasing due to advantages such as corrosion resistance, injection molding capability, operation without lubricants and low noise. However, the mechanical strength, thermal resistance and durability of polymer gears are lower than metal gears. The locking mechanism in metal gears is different from polymer gears. Among the important damages that lead to failure of polymer gears is thermal deformation, which does not exist in metal gears. In polymer gears, due to the viscoelastic and plastic nature of polymers, a lot of heat is generated during gear engagement and the temperature increases. An increase in temperature causes the ribs to soften and, as a result, change their shape. Pitting, fatigue and wear are other factors that lead to failure of polymer gears. The contact stress resulting from the torque applied to the gear plays the most important role in the intensity of each of the mentioned delays. Investigating the contact stress in polymer gears, including the challenges of industrialists and researchers, will provide a better understanding for the better design of these types of gears, as well as life expectancy. This research is a review of various methods for determining and checking contact stress, including Hertz numerical model, standard method and finite element method.

    Keywords: Polymer gear, contact stress, Hertz model, finite element
  • MohammadMehdi Barjesteh, Hossein Zamani Pages 63-73

    Petrochemical industry is a branch of chemical industry that uses raw materials in the form of oil and gas to produce industrial products. Various chemical or physical processes are used to produce optimal products. Among the key and strategic products in the petrochemical industry, we can mention propylene and polypropylene. Propane dehydrogenation (PDH-Propane dehydrogenation) is a highly efficient catalytic technology that is used to convert propane into propylene and finally polypropylene, and it has received wide attention today. Propylene is one of the intermediate products used in many petrochemical applications, such as the production of polypropylene resins, acrylic acids, propylene glycol, acrylonitrile, cumene/phenol and other industrial products. Usually, propylene is obtained by cracking naphtha derived from oil and is a byproduct of ethylene production, but currently, in order to produce propylene more widely, propane dehydrogenation process is used. With the increase in global demand for propylene in the automotive sector, the production of bottle caps, fabrics, packaging materials and the production of chemicals, the petrochemical industry is inevitably moving towards the targeted production of propylene. This goal will be achieved mainly through propane dehydrogenation, where propane is selectively hydrogenated (removal of hydrogen from the propane stream). The results of this research, in addition to identifying the most suitable method of producing propylene from propane (Oleflex or Catofin), indicate that the implementation of PDH projects in the country, in addition to meeting the needs of domestic industries, completing the chains It will also bring value to the country's petrochemical industry.

    Keywords: Petrochemical, dehydrogenation of propane, propylene, polypropylene, catalyst