فهرست مطالب

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران
سال چهل و یکم شماره 3 (پیاپی 105، پاییز 1401)

  • تاریخ انتشار: 1402/08/04
  • تعداد عناوین: 29
|
  • الهه عالی، علی شکوهی راد*، مهری اصفهانیان صفحات 1-11
    در این مطالعه یک توالی خاص از الیگونوکلیوتید پس از تیول دار شدن در محیط نمکی به نانوذره های نقره متصل شده است. بررسی این اتصال با استفاده از طیف سنجی مریی  فرا بنفش (طیف سنجی  UV_Vis) با تغییر در طول موج حاصل از نانوذره های نقره و الیگونوکلیوتید تیول‎دار متصل به نانوذره های نقره انجام شده است. همچنین با جابجایی باند در الکتروفورز ژل پلی‎آکریل آمید (PAGE) به دلیل افزایش وزن مولکولی پس از اتصال نانوذره های نقره به الیگونوکلیوتید تیول‎دار نیز صحت این اتصال بررسی شده است. به منظور یافتن ساختار الکترونیکی و پایداری اتصال ها، مطالعات DFT با استفاده از برنامه گوسین 09 انجام شده است، که هدف آن یافتن شرایط بهینه برای اتصال الیگونوکلیوتید تیولدار به نانوذره های نقره می باشد. در کل، اتصال نانوذره های نقره به الیگونوکلیوتید تیولدار باعث هدفمندتر شدن جذب اختصاصی سکانس به سلول می شود و همچنین دقت، صحت و اختصاصیت جذب را افزایش می دهد. محاسبات میزان انرژی جذب kJ/mol 8/54-، جابجایی بار الکتریکی e 129/0را پس از اتصال الیگونوکلیوتید تیول‎دار به نانوذره های نقره نشان داد  که بیان کننده از اتصال موثر بین آنها می باشد.
    کلیدواژگان: الیگونوکلئوتید، خالص سازی، نانوذره های نقره، تیول، مکانیک کوانتمی
  • فائزه فتحی، صمد نژادابراهیمی* صفحات 13-23
    فیتوزم فناوری نوین در کپسوله کردن ترکیبات طبیعی به منظور افزایش فراهمی زیستی و جذب ترکیبات موثره دارویی و گیاهی در محیط زیستی بدن می باشد. ذره های فیتوزم به دلیل استفاده از فسفولیپیدها به عنوان پوشش، شرایط جذب بیشینه در بافت های هدف را فراهم می آورد. هدف از این پژوهش ارایه روش مناسب کپسوله کرده عصاره غنی از مواد پلی فنلی مرزه خوزستانی در ساختار فیتوزوم است. برای کپسوله کردن عصاره در فیتوزم از روش آبدهی لایه نازک و سپس اعمال امواج مافوق صوت و سرانجام خشک کن انجمادی استفاده شد. ساختارهای فیتوزمی ساخته شده ازنظر اندازه ذره، ریخت شناسی، زمان و مکانیسم رهایش مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه های مطالعه حاضر نشان داد که ذره های فیتوزمی در ابعاد 2/82 نانومتر در مدت زمان 6 ماه پایداربوده و اندازه ذره ها و ریخت شناسی در طول 6 ماه تغییری نکرده است و همچنین ذره های فیتوزمی عصاره پلی فنلی مرزه خوزستانی توسط مکانیسم رهایش Korsmeyer تفسیر و توانایی رهاسازی کنترل شده براساس مکانیسم انتشار فیکان (انتقال فازI) تایید شد.
    کلیدواژگان: پلی فنلی، مرزه خوزستانی، فیتوزم، خشک کن انجمادی، رهایش دارو
  • ابوالفضل جنگی، ممصطفی رضایی*، سعید طالبی، مجید حقگو صفحات 25-42

    در این مطالعه ویژگی های مکانیکی، رسانش گرمایی، و پایداری گرمایی آیروژل های هیبریدی گرافن اکسید/ اکتا(آمینوفنیل) پلی هدرال الیگومریک سیلسس کویی اکسان با تخلخل و مساحت سطح بالا و چگالی بسیار پایین مورد ارزیابی قرار گرفت. مجموعه خواصی مانند مساحت سطح و تخلخل بالا، و چگالی و رسانش گرمایی بسیار پایین باعث شده است تا این آیروژل پتانسیل بالایی در کاربردهای گسترده ای از جمله وسایل ذخیره و تبدیل انرژی (مانند ابرخازن، مواد الکترود و غیره)، جاذب آلاینده ها، و عایق گرمایی داشته باشند. خواص مکانیکی و پایداری گرمایی آیروژل های تهیه شده در مقایسه با آیروژل گرافن خالص گزارش شده، بهبود قابل توجهی نشان دادند. بررسی نتیجه های رسانش گرمایی آیروژل های گرافنی مورد مطالعه نشان داد که در انتقال گرما کل، سهم انتقال گرما از طریق فاز جامد نسبت به مکانیسم های دیگر انتقال گرما برتری دارد. این برتری حتی در دماهای بالاتر هم حفظ می شود. این امر بدین دلیل می باشد که به خاطر ضریب جذب مادون قرمز بالای آیروژل های گرافنی، انتقال گرمابا تابش به طور موثری مهار می شود. همچنین، اندازه پایین متوسط روزنه ها آیروژل های گرافنی مورد بررسی، میانگین مسیر آزاد مولکول های گاز را درون روزنه ها در دمای بالا محدود می کند و از این طریق سهم انتقال گرمایی گازی کاهش می یابد. از آنجایی که این آیروژل ها تخلخل بالای % 5/99 دارند، سهم انتقال گرما فاز جامد در انتقال گرما کل هم بسیار پایین می باشد. سرانجام، تاثیر محتوای مواد اولیه، چگالی و ریخت شناسی بر روی ویژگی های مکانیکی، پایداری گرمایی، و رسانش گرمایی مورد بررسی قرار گرفت و رابطه ساختار خواص آیروژل های تهیه شده تبیین شد.

    کلیدواژگان: آئروژل هیبریدی گرافن، ویژگی های مکانیکی، رسانش گرمایی، پایداری گرمایی، وسایل ذخیره و تبدیل انرژی
  • علی متاعی مقدم، مجتبی ساعی مقدم*، پدرام ناصحی، ریحانه ایزی صفحات 43-56
    در این مظالعه، امکان استفاده از چارچوب  آلی فلزی UIO-66 به برای استفاده در فرایند ODH پروپان در دماهای پایین مورد بررسی قرار گرفت. در این فرایند نیکل به عنوان کاتالیست اصلی در بارگذاری های 5، 15 و 25 درصد وزنی و گاز O2 به عنوان اکسنده مورد استفاده قرار گرفت. به منظور بررسی دقیق و تعیین حالت بهینه از طراحی آزمایش در طول کار کمک گرفته شد. تاثیر سه پارامتر دمای واکنش، دبی حجمی خوراک (sccm) و مقدار بارگذاری نیکل در سه سطح 1-، 0 و 1+  مورد بررسی قرار گرفت. برای پخش بهتر کاتالیست نیکل بر روی پایه سنتز شده، از روش فراصوت برای سنتز کاتالیست استفاده شد. در نتیجه منجر به بارگذاری بالای کاتالیست به صورت تک لایه بر روی پایه شد. ساختار کاتالیست با استفاده از روش های گوناگون مشخصه یابی شامل XRD ،BET، SEM و EDX مورد ارزیابی قرار گرفت. در این تحقیق چارچوب  آلی فلزی UIO-66 سنتز شده دارای مساحت سطح m2/g 42/1327 می باشد. کاتالیست نیکل سنتز شده به روش فراصوت به دلیل سطح ویژه بالاتر و پخش بهتر نیکل بر روی بستر جدید، با بارگذاری 17 درصد وزنی از نیکل اکسید بر پایه ی UIO-66 توانست به درصد تبدیل % 98/5 و گزینش پذیری پروپیلن برابر با% 7/55 در دمای  oC 325 دست یابد.
    کلیدواژگان: هیدروژن زدایی اکسایشی، پروپیلن، چارچوب الی فلزی UIO-66، نیکل
  • علی اصغر وزینی، علیرضا پورعلی، مهدی کلهر* صفحات 57-72

    در این پژوهش،  براساس یافته های قبلی، ابتدا نانوذره های مغناطیسی با روش هسته پوسته با ذره های سیلیکون دی اکسید پوشانده شده و با واکنش با 3-کلروپروپیل تری اتوکسی سیلان و سپس با لیگاند آلی تیوکربوهیدرازید (SiO2-TCH@Fe3O4) عامل دار شد. سپس یون های مس بر روی نانوبستر سیلیکاتی تثبیت شد (SiO2-TCH/Cu@Fe3O4). ساختار نانوذره های تهیه شده به عنوان یک هیبرید آلی فلزی مغناطیسی با استفاده از روش های FT-IR، FESEM، XRD، EDX، TGA، VSM و BET مورد بررسی و تایید  قرار گرفت. در ادامه، فعالیت کاتالیزگری آن در سنتز تعدادی از مشتق های 4-آریل-2-آمینوکرومن ها از طریق واکنش تراکمی سه جزیی آلدییدهای آروماتیک، مالونیتریل و دیمدون، مورد بررسی قرار گرفت. مزایای این روش ازجمله ارزان ، ایمن و  قابلیت استفاده مجدد نانوکاتالیست، جداسازی آسان کاتالیست ناهمگن از محیط واکنش، زمان کوتاه انجام واکنش، بازده بالا، جداسازی آسان و سریع فراورده و استفاده از حلال غیرسمی آب، موجب شده که این روش در عین سادگی، در حوزه «شیمی سبز» قرار بگیرد.

    کلیدواژگان: سنتز سبز، نانوذره های مغناطیسی، نانوکاتالیزگر، تیوکربوهیدرازید، استات مس، واکنش چندجزیی، کرومن
  • مژگان نصرتی، روش خوشنوازی* صفحات 73-84

    پلی اکسومتالات ساندویجی نوع B  ، -10 [2(O2H)4Fe2(34O9FeW)] (4Fe18We2Fe) طی یک فرایند تک مرحله ای تعویض آنیون در بین لایه های هیدروکسید دوتایی لایه ای  اصلاح شده با تریس (هیدروکسی متیل) آمینومتان (Al-LDH3Tris-Zn) قرار داده شد. ساختار نانوکامپوزیت سنتز شده با روش های طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FT-IR)، پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف سنجی پراش انرژی پرتوی ایکس (EDAX) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)  شناسایی و بررسی شد. برای بررسی ویژگی کاتالیزگری، قابلیت این نانوکامپوزیت در تخریب رنگ های متیلن بلو، متیل اورنژ، کونگو قرمز و ردامین بی بررسی شد. در این راستا  تاثیر مقدار2O2H، تاثیر pH، مقدار کاتالیزگر، غلظت رنگ، مقدار حجم رنگ و گزینش پذیری کاتالیزگر در تخریب این رنگ های بررسی شد. نتیجه ها نشان داد که کاتالیزگر انتخاب پذیری خوبی نسبت به رنگ های کاتیونی در مقایسه با رنگ های آنیونی دارد. همچنین در شرایط بهینه و در زمان یکسان کاتالیزگر عملکرد بهتری در تخریب متیلن بلو در مقایسه با رودامین ب دارد.

    کلیدواژگان: پلی اکسومتالات های ساندویجی، هیدروکسید دوتایی لایه ای، نانوکامپوزیت، تخریب رنگ های شیمیایی
  • علیرضا اسماعیل زاده، فلورا حشمت پور*، مرضیه السادات عبدی خانی صفحات 85-96

    در این پژوهش، سنتز و شناسایی نانوکامپوزیت اصلاح شده Sr-Ce-ZnO/Hap  در تخریب آلاینده رودامین B تحت تابش مریی مورد بررسی قرار گرفت. ساختار نانوکامپوزیت Sr-Ce-ZnO/HAp با استفاده از طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ (FT-IR)، پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDX) ، دستگاه طیف سنجی مریی فرابنفش (UV-Vis)، طیف بازتاب پخشی (DRS) و اندازه گیری تخلخل سنجی جذب و واجذب با آنالیز BET تایید شد. ارزیابی ها نشان دادند که آلایش با کاتیون ‍های فلزی و حضور هیدروکسی آپاتیت منجر به کاهش شکاف انرژی، افزایش سطح، افزایش جذب و کاهش بازترکیب الکترون روزنه می شود. همچنین نتیجه ها نشان دادند که مقدار بیش از 91 درصد رودامین B طی مدت زمان 90 دقیقه پس از آغاز واکنش حذف شد. سنتیک واکنش مرتبه اول و ثابت سرعت min-1 023/0 به دست آمد.

    کلیدواژگان: روی اکسید، Sr-Ce-ZnO، HAp، رودامین B، نانوکامپوزیت، کاتالیست نوری، آلاینده آلی
  • فریبرز اتابکی*، شهرزاد جهانگیری صفحات 97-110

    در این پژوهش، واکنش فنیل هیدرازین و 4-آمینوبنزوییک اسید با کو پلیمر (متیل متاکریلات / مالییک انیدرید) انجام شد و در ادامه از آن به عنوان بازدارنده خوردگی فولاد ساده کربنی استفاده شد.. ساختار شیمیایی کوپلیمرها با استفاده از طیف سنجی FT-IR وH-NMR، همچنین تیتراسیون و آزمون گرانروی سنجی شناسایی شد. میزان پایداری گرمایی کوپلیمرهای سنتزشده، به وسیله آنالیز گرمایی TGA، DTG و DSC بررسی شد. نتیجه ها نشان داد که مقاومت گرمایی  P(MMA-MA) /PhH و P (MMA-MA)/ABA نسبت به کوپلیمر (MMA-MA) افزایش پیداکرده است. همچنین با استفاده از آزمون های الکتروشیمیایی قطبش پتانسیودینامیک، EDX و FE-SEM عملکرد و قابلیت بازدارندگی خوردگی کوپلیمرها در محیط هیدروکلریک اسید 05/0مولار موردبررسی قرار گرفت که نتیجه ها نشان داد سرعت خوردگی کوپلیمر ها به ترتیب به صورت P(MMA-MA) /PhH <(MMA-MA)) >) (P(MMA-MA)/ABA می باشند.

    کلیدواژگان: پلی (متیل متاکریلات)، مالئیک انیدرید، فنیل هیدرازین، 4-آمینوبنزوئیک اسید، بازدارنده خوردگی، فولاد کم کربنه
  • پروین نریمانی، همایون بهرامی* صفحات 111-120

    فرایند باز شدن حلقه با استفاده از واکنش افزایش نوکلیوفیل ، به توسط روشB3LYP انجام شده است. برای بهینه سازی ساختارها از مجموعه پایه 6-31G استفاده شده است. حضور اتم نیکل (II) باعث افزایش بار مثبت روی اتم های کربن مجاور به اتم اکسیژن در  نسبت به 5- اکساپورفیرین می شود. با حمله ی نوکلیوفیلی به این اتم کربن نخست یک حد واسط تشکیل می شود که با عبور از یک حالت گذار منجر به یک کمپلکس حلقه باز  می شود. در این ساختار یون نیکل (II) بین دو کیوردیناسیون مسطح و چهاروجهی به دام می افتد که در توافق با کارهای تجربی است. یک آنالیز NBO، برای بررسی پایداری همه گونه های درگیر در فرایند در نظر گرفته شد. چنین آنالیزی تعیین می کند که اتصال نوکلیوفیل به کربن اکسو در  قدرت پیوندی C-O در حد واسط را کاهش می دهد. شکست این پیوند در حالت گذار بیش تر شده تا این که در فراورده به شکل یک حلقه ی مارپیچ باز شده درمی آید. این نکات کلیدی و همه یافته های NBO توسط نتیجه های مربوط به محاسبه های اوربیتال مولکولی تایید می شود.

    کلیدواژگان: حمله نوکلئوفیلی، وردوهیم -(Ni(II چهارکئوردینه، NH2، B3LYP
  • عرفان اسدی، سید رضا حسینی، سمیه نوروزبهاری، سید بهروز سادات نیا، محمد رستمی زاده، محمدرضا امیدخواه نسرین، سید علی قدیمی* صفحات 121-137
    در این مطالعه، نانوبلور‏های ایمیدازولات زیولیتی (ZIF-8) به روش حلال گرمایی سنتز شده و اصلاح آن ها، توسط تقویت کننده مولیبدن (Mo) انجام شد. اصلاح گفته شده، به دو روش شامل بارگذاری مولیبدن در ساختار ZIF-8 و دیگری توسط تلقیح آن صورت پذیرفت. هم دما های جذب CO2 و CH4 در گستره‏ های دمایی K 328-298 و گستره فشاری bar 4-1 با روش افت فشار تعیین شدند. نتیجه های به دست آمده بیانگر آن است که استفاده از تقویت کننده مولیبدن، تغییرهای قابل ملاحظه ‏ای را در خصوصیات ساختاری نانوبلور های ZIF-8، مانند مساحت سطح ویژه، حجم حفرات و همچنین خصوصیات جذب سطحی ایجاد می‏ کند. افزون بر این، جذب گاز CO2 در نانوبلورهای اصلاح شده کمتر از مقدار همانند آن در نانوبلور های ZIF-8 قبل از اصلاح، به دست آمد. از سوی دیگر، میزان گزینش گری جذبی CO2/CH4 در نانوبلور های ZIF-8  اصلاح شده به روش تلقیح، به میزان %85 در مقایسه با ZIF-8  اصلاح نشده  افزایش داشته است.
    کلیدواژگان: چارچوب‏ های آلی فلزی، نانوبلور‏های ZIF-8، اصلاح ساختاری، جذب سطحی، تقویت کننده مولیبدن
  • حامد رشیدی*، شیما چوبتاشانی، جواد براتی صفحات 139-148

    امروزه فرایند جذب واکنشی گازهای اسیدی توسط حلال، به صورت وسیعی به منظور کاهش انتشار گازهای گلخانه ای به کار می رود. در این پژوهش تجربی، فرایند جذب گاز کربن دی اکسید توسط حلال ترکیبی پتاسیم هیدروکسید- گلیسرول در یک برج جذب آکنده انجام شده است. اثر عامل های گوناگون، مانند؛ غلظت پتاسیم هیدروکسید (8/0 -2/0 مولار)، غلظت گلیسرول (12-4 درصد وزنی)، و شدت جریان گاز ورودی به برج (3/2 و 7/1 لیتر بر دقیقه) در دمای ثابت 35 درجه سلسیوس و غلظت ثابت گاز کربن دی اکسید 10 درصد در فشارجو به صورت آزمایشگاهی بر روی فرایند جذب کربن دی اکسید توسط حلال ترکیبی پتاسیم هیدروکسید - گلیسرول بررسی شد و درصد جذب کربن دی اکسید، ضریب کلی انتقال جرم حجمی برمبنای فاز گاز  و شار انتقال جرم حجمی به عنوان پاسخ در نظر گرفته شد. نتایج نشان می دهد، در شرایط عملیاتی اعمال شده، افزایش میزان غلظت گلیسرول و پتاسیم هیدروکسید می تواند سبب کاهش غلظت کربن دی اکسید گاز خروجی از برج و افزایش درصد جذب، ضریب کلی انتقال جرم حجمی بر مبنای فاز گاز و شار انتقال جرم حجمی گردد. درصد جذب گاز کربن دی اکسید توسط این حلال ترکیبی، در حالت بیشینه، در شدت جریان 7/1 لیتر بر دقیقه، در غلظت های 12 درصد وزنی گلیسرول و 8/0 مولار پتاسیم هیدروکسید، 28/94 درصد ارزیابی گردید. همچنین حداکثر میزان ضریب کلی انتقال جرم حجمی بر مبنای فاز گاز و شار انتقال جرم حجمی در شرایط عملیاتی ذکر شده، در غلظت های حداکثری 8/0 مولار پتاسیم هیدروکسید و 12 درصد وزنی گلیسرول و شدت جریان گاز ورودی 3/2 لیتر بر دقیقه، به ترتیب kmol/m3.h.kpa  96/0 و  kmol/m3.h 65/67 است.

    کلیدواژگان: جذب، ضریب انتقال جرم، کربن دی اکسید، حلال ترکیبی، پتاسیم هیدروکسید، گلیسرول، برج پرشده
  • راضیه رضوی*، سید حمزه حسینی صفحات 149-154
    حضور فلزهای سنگین در محیط زیست مشکلات بهداشتی زیادی به وجود می آورد. یکی از فناوری های موثر برای حذف آ نها استفاده از جاذب ها است و برخی از این روش ها از نقطه نظر اقتصادی، قابلیت دسترسی و قدرت حذف بالا بر سایر راه حل ها برتری دارد. هدف از این مطالعه بررسی جذب فلزهای سنگین (کادمیم و سرب) توسط اندام هوایی گیاه سیاه شور (Suaeda aegyptiaca)  از محیط های آبی به عنوان یک جاذب دوستدار محیط زیست می باشد. در این مطالعه از اندام هوایی و عصاره آبی گیاه سیاه شور به عنوان جاذب استفاده شد. اندام های هوایی گونه سیاه شور در مرحله بذردهی از حاشیه مزرعه های شهرستان جیرفت برداشت شد. سپس نمونه های گیاهی، خشک و عصاره گیری با آب انجام شد. آزمایش ها در سامانه ناپیوسته محلول در دمای محیط بر روی نمونه های آزمایشگاهی انجام شد. تاثیر پارامترهای مقدار جاذب (جرم جاذب)، غلظت اولیه فلزهای سنگین و زمان تماس مورد بررسی قرار گرفت و هم دما های جذب تعیین شد. میزان بهینه جاذب برای فلزها مقدار 05/0 بدست آمد. در این شرایط بهینه، راندمان جذب برای سرب 99 درصد و کادمیم 63 درصد و زمان تماس تعادلی 50 دقیقه  بود. بررسی ها، بیشترین همبستگی را با مدل هم دما لانگمویر نشان داد. یافته ها نشان داد که، گیاه سیاه شور قابلیت بیش تری در جذب سرب در مقایسه با کادمیم دارد. براساس فاکتورهای جذب، جذب کادمیم با انرژی بیش تری صورت گرفت. با توجه یافته های پژوهش حاضر و  فراهم بودن ماده گیاهی به عنوان علف خودرو و هرز در منطقه جیرفت،  می توان  از آن به عنوان جاذب ارزان و موثر جهت حذف فلزهای سرب و کادمیوم از فاضلاب های صنعتی استفاده کرد
    کلیدواژگان: جذب، سرب، کادمیم، Suaeda aegyptiaca، جاذب دوستدار محیط زیست، گیاه سیاه شور
  • حسن عابدینی، احمد شریعتی*، محمدرضا خسروی نیکو صفحات 155-166

    در این پژوهش، جداسازی مخلوط پروپان و پروپیلن با استفاده جاذب آلی- فلزی Cu-MOF-74 مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور سامانه آزمایشگاهی مجهز به ستون جذب بستر ثابت، برای بررسی عملکرد جاذب مورد نظر در شرایط جریان پیوسته، طراحی و ساخته شده و داده های آزمایشگاهی فرایند جذب و دفع برای جداسازی مخلوط پروپان/پروپیلن (25/75) در دمای   K303 و فشار3 بار اندازه گیری شد. در ادامه با استفاده از نرم افزار Aspen Adsorption و به کارگیری داده های هم دمای جذب پروپان و پروپیلن، فرایند جداسازی در ستون بستر ثابت، شبیه سازی شده و نتیجه های آن با داده های آزمایشگاهی مقایسه شد. سرانجام، پس از اعتبار سنجی نتیجه های به دست آمده از شبیه سازی، فرایند چرخ ه ای جذب با استفاده از نوسان فشار برای جداسازی پروپان و پروپیلن شبیه سازی شده و پارامترهای فرایندی مهمی مانند خلوص فراورده ها، بهره وری فرایند و میزان بازیابی هریک از اجزا مخلوط محاسبه و مورد ارزیابی قرار گرفت. نتیجه ها نشان می دهد که داده های بدست آمده از نرم افزار تطابق خوبی با نتیجه های آزمایشگاهی داشته و با استفاده از این جاذب می توان پروپیلن را با درصد خلوص % 5/99 و بهره وری mol/kg.h 2/36 از پروپان جداسازی نمود.

    کلیدواژگان: جداسازی پروپان و پروپیلن، ستون جذب بستر ثابت، نرم افزار Aspen Adsorption، شبیه سازی فرایند جذب
  • محمدجواد ابراهیم خانی، حسین قنادزاده گیلانی* صفحات 167-180

    به تازگی روش های بهینه سازی فرا ابتکاری به طور گسترده در محاسبه های تعادل فازی مورد استفاده قرار گرفته است. از بین این روش ها، می توان از الگوریتم بهینه سازی توده ذره های (PSO) برای محاسبه پارامترهای برهم کنش دوتایی مدل های ضریب فعالیت در سامانه های تعادلی استفاده کرد. در این مطالعه، با استفاده از الگوریتم بهینه سازی توده ذره ها، پارامترهای برهم کنش 5 مدل (مارگولس 2-پارامتری، مارگولس 3-پارامتری، ویلسون، NRTL و UNIQUAC) برای 20 سامانه تعادلی سه جزیی (آب + اسیدهای کربوکسیلیک + حلال های آلی) شامل 126 خط رابط محاسبه شد.  مقدار پارامترهای برهم کنش دوتایی این مدل ها به همراه میانگین انحراف مربع ریشه (RMSD)  گزارش شد. مقدار میانگین RMSD سامانه ها به ترتیب مدل های یادشده 0294/0 ، 0041/0 ، 0114/0 ، 0016/0 و 0034/0 شد. نتیجه ها بیانگر این است، به جز مدل مارگولس 2-پارامتری، دیگر مدل ها دقت به نسبت مناسبی دارند. با مقایسه میانگین RMSD مقاله ها در مدل های NRTL و UNIQUAC مقدارها به ترتیب مدل ها از 0124/0 و 0181/0 به 0016/0 و 0034/0 بهبود یافته اند.

    کلیدواژگان: استخراج مایع- مایع، بهینه سازی توده ذره ها، پارامتر برهم کنش دوتایی، مدل ضریب فعالیت، اسیدهای کربوکسیلیک
  • فرزین اوشال، شیما عزیزی*، سید محسن پیغمبرزاده، ضحی عزیزی صفحات 181-193

    در این مطالعه، با اخذ داده های آزمایشگاهی نفوذ گاز در حلال ساکن و استفاده از مدل های ریاضی مبتنی بر قانون دوم فیک، ضریب نفوذ مولکولی محاسبه  شد. هدف از این مطالعه، محاسبه ضریب های نفوذ مولکولی اتیلن در حلال نرمال متیل پیرولیدون (NMP) در فشارهای اولیه 600 ، 800  و 1100کیلوپاسکال و دماهای 1/278، 1/298 و 1/328 کلوین با استفاده از دو مدل موجود می باشد. هر چند همانند مطالعات گذشته، نتیجه های آزمایشگاهی ناشی از هر دو مدل نشان می دهد که ضریب نفود مولکولی  با افزایش دما افزایش می یابد ولی نوع وابستگی به دما به صورت  DAB =A.Tn در دیدگاه پژوهشگران متفاوت بوده است. برای بررسی، نتیجه های آزمایشگاهی با پیش بینی مدل وایلک چانگ که در آن 65/5= n و مدل دیاز که در آن 5/8 =n  می باشد مقایسه شد و نشان داده شد که پیش بینی مدل دیاز با داده های آزمایشگاهی این پژوهش ارتباط بهتری نشان می دهد.

    کلیدواژگان: ضریب نفوذ، افت فشار، قانون دوم فیک، اتیلن
  • احمد بحرینی، آرزو قادی*، حبیب الله بحرینی، راضیه عظیم پناه صفحات 195-203

    در این پژوهش جداسازی گازهای متان و کربن دی اکسید با استفاده از غشاهای نانوکامپوزیتی شامل پلی اتر بلاک آمید و پلی وینیل الکل به عنوان پلیمر، همراه با نانو لوله کربنی چند دیواره مورد بررسی قرارگرفت. نتیجه های پژوهش های بسیار نشان می دهد ترکیب های پلی اتر بلاک آمید کارایی بسیار خوبی در ساخت غشاهای پلیمری در زمینه جداسازی گاز دارند. با این حال تلاش ها برای بهبود ویژگی های تراوش پذیری و انتخاب پذیری این گونه غشاها در حال انجام است. در این پژوهش غشای ساخته شده با استفاده از روش قالب گیری محلول و با ترکیب درصد 80 به 20 برای پلی اتر بلاک آمید / پلی وینیل الکل ساخته شد و از نانو لوله کربنی به میزان 5/0 ، 1 و 2 درصد وزنی استفاده شد. ریخت شناسی و ساختار غشاهای ساخته شده به وسیله آزمون های XRD،FT-IR ، FE-SEM و TGA موردبررسی قرار گرفت. اندازه گیری میزان تراوش پذیری غشاهای ساخته شده با استفاده از روش فشار ثابت - حجم متغیر انجام گرفت. با افزایش فشار تا 8 بار، میزان تراوش پذیری گاز کربن دی اکسید و متان افزایش یافت و بیش ترین میزان تراوایی برای گازهای کربن دی اکسید و متان به ترتیب 426و 44/36 بارر بود. میزان انتخاب پذیری برای گازهای دوتایی کربن دی اکسید- متان  با افزایش مقدار نانو ذره افزایش یافت و بیش ترین مقدار در غشای شامل 2 درصد نانو لوله کربنی و  فشار 8 بار به میزان 69/11 دیده شد.

    کلیدواژگان: جداسازی گاز، پلی اتر بلاک آمید، پلی وینیل الکل، نانو لوله کربنی چند جداره
  • سید مصطفی حسینی*، مهسا تقی زاده فرد، محمدمهدی علویان مهر صفحات 205-220

    در این پژوهش، یک مدل ترمودینامیکی نوین برای گرانرو ی تحت فشار چندین  استر اسید چرب و بیو دیزل بر پایه ی نظریه اصطکاک ادغام شده با معادله حالت زنجیر سخت دوتایی اختلال یافته، پیش بینی شدند. برای این منظور، پارامترهای مولکولی و همچنین دانسیته ی استر های اسید چرب و بیو دیزل ها که در این مدل ترمودینامیکی مورد نیاز می باشد با استفاده از معادله حالت ذکر شده محاسبه شده اند. معادله حالت ذکر شده توانایی پیش بینی دانسیته و ضرایب تراکم پذیری هم دما را در بازه ی دمایی 278 تا 393 کلوین و فشار تا 210 مگاپاسکال را دارا می باشد. سپس، مدل ترمودینامیکی مطرح شده (نظریه اصطکاک و معادله حالت گفته شده) برای پیش بینی گرانرو ی چندین استر اسید چرب و بیو دیزل در بازه ی دمایی 293 تا 393 کلوین و فشار تا حد 200 مگاپاسکال به کار گرفته شد. این مدل، توانایی پیش بینی 892 نقطه از داده های تجربی گرانرو برای 10 استر اسید چرب و 3 بیو دیزل با انحراف نسبی مطلق میانگین برابر با 70/1 درصد را دارا می باشد. همچنین، میزان دقت و صحت مدل ترمودینامیکی مطرح شده با تعدادی از مدل های نیمه نظریه و تجربی مورد مقایسه قرار گرفت. نتیجه های مقایسه، برتری مدل نظریه اصطکاک در برابر دیدگاه های نام برده شده را آشکار ساخت.

    کلیدواژگان: گرانروی، نظریه اصطکاک، استر اسیدچرب، بیودیزل، معادله حالت
  • پیمان تقوی ایشکوه، رضا خوش بین*، عرفان آقایی، رامین کریم زاده صفحات 221-229
    در این پژوهش، تعادل ترمودینامیکی فرآیند ریفورمینگ متانول به همراه بخار آب به منظور تولید هیدروژن به روش کمینه سازی انرژی آزاد گیبس توسط نرم افزار اسپن پلاس بررسی شده است. تاثیر پارامترهای عملیاتی مانند دما و نسبت بخار به متانول در جریان خوراک (Steam/Carbon)، بر روی توزیع فراورده های ارزیابی شده است. به منظور بررسی میزان تولید فراورده های جانبی ناخواسته در مخلوط تعادلی، پیشرفت واکنش های جانبی در جریان غنی از هیدروژن در بازه عملیاتی معین  (بازه دمایی: K600-300 و نسبت بخار آب به هیدروکربن: 3-1/0 Steam/Carbon=) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند.  شرایط بهینه برای به بیشینه رساندن میزان تبدیل متانول، بازده بالای تولید هیدروژن و به کمینه رساندن فراورده های ناخواسته مانند کربن مونوکسید و دی متیل اتر، تعیین شد. به منظور بررسی اثر وجود متان در مخلوط واکنش بر روی بازده تولید هیدروژن و انتخاب پذیری فراورده های، دو آنالیز ترمودینامیکی مجزا با فرض وجود و نبود متان در فراورده های انجام شد. بیشینه بازده هیدروژن تولیدی در صورت وجود متان در فراورده ها،  حدود10 درصد می باشد. نتیجه های نشان داد که در صورت نبود متان در واکنش ، شرایط مورد نیاز فرایند ریفورمینگ متانول به همراه بخار آب برای تولید هیدروژن با غلظت بالا و کاهش بازده فراورده های جانبی ناخواسته، دمای بین K600-450 و مقدار Steam/Carbon بالای 5/1 می باشد.
    کلیدواژگان: متانول، ریفورمینگ، هیدروژن، ترمودینامیک، انرژی آزاد گیبس
  • فرید آتشی، علی قلی نیایی*، مرتضی قلی زاده صفحات 231-241
    در این پژوهش، تاثیر کاتالیست زیولیت  بر فرایند پیرولیز پلی اتیلن ترفتالات بررسی شد. بدین منظور، در یک راکتور با اندازه های آزمایشگاهی، 15 گرم از نمونه بارگذاری شد و پیرولیز نمونه ها در دمای C° 500 و در فشار اتمسفریک انجام شد. میزان گاز تولیدی در حضور کاتالیست 8 درصد وزنی افزایش  یافته است که نشان از افزایش سرعت  واکنش کراکینگ دارد. میزان موم تولیدی در حضور کاتالیست 10 درصد وزنی کاهش یافته است. میزان فراورده مایع تولیدی در حضور کاتالیست زیولیت افزایش یافته است (از 23 به 5/26 درصد وزنی). نتیجه های به دست آمده از آنالیز فراوردهای گازی نشان داد که حضور کاتالیست زیولیت  تاثیر بسزایی بر میزان متان و پروپان داشت که نشان از افزایش کراکینگ و تبدیل مولکول های سنگین به متان است. آنالیز فراورده مایع نشان داد که کاتالیست زیولیت تمایل به کاهش ترکیب های اسیدی را دارد که نشان دهنده تمایل آن بر اکسیژن زدایی یا تبدیل اسیدها به ترکیب های دیگر است. همچنین زیولیت ترکیب های دارای بیش تر از یک حلقه بنزن را به ترکیب های دارای یک حلقه تبدیل کرده است. بنابراین کاتالیست زیولیت به طور هم زمان باعث اکسیژن زدایی و شکست مولکولی ترکیب های سنگین درون فراورده مایع شد. آنالیز کاتالیست نشان از وجود لایه ای کک بر روی کاتالیست بود که دارای ترکیب های آروماتیک و اکسیژن دار بود.
    کلیدواژگان: پلی اتیلن ترفتالات، پیرولیز، سوخت، کاتالیست، زئولیت
  • محمدحسن خادمی*، افشار علیپور دهکردی صفحات 243-262

    استفاده از راکتورهای غشایی برای توزیع یک یا چند ماده در طول بستر کاتالیستی (خوراک دهی جانبی) یکی از روش های موثر در کنترل مسیر انجام واکنش برای رسیدن به بهترین عملکرد راکتور می باشد. در این پژوهش ، بهینه سازی سه ساختار راکتور غشایی و راکتور مرسوم تری ریفورمینگ متان با هدف بیشینه کردن بهره ی هیدروژن برای تولید گاز سنتز مناسب برای فرایندهای بعدی شامل سنتز مستقیم دی متیل اتر، متانول و فیشرتروپش انجام شده است. در این راستا، یک آنالیز حساسیت برای شناسایی پارامترهای موثر بر بهره ی هیدروژن در راکتورهای غشایی اکسیژن، دی اکسید کربن و بخارآب انجام شد. مقایسه بین این راکتورها در شرایط بهینه نشان می دهد که راکتور غشایی اکسیژن دارای مزایایی مانند افزایش میزان تبدیل متان و بهره ی هیدروژن و افزایش طول عمر کاتالیست بخاطر حذف نقطه ی داغ در پروفایل دمایی راکتور نسبت به سایر ساختارها می باشد. همچنین بهره ی هیدروژن در راکتور غشایی اکسیژن به ترتیب 8 و 10 درصد نسبت به راکتور مرسوم در شرایط تولید گاز سنتز مناسب برای فرایندهای تولید متانول و دی تیل اتر افزایش یافته است.

    کلیدواژگان: بهینه سازی، تری ریفورمینگ متان، گاز سنتز، خوراک دهی جانبی، بهره ی هیدروژن
  • فائزه ذبیحی، سید ایمان حسینی*، ماشاءالله رضاکاظمی صفحات 263-271
    در این پژوهش، ماده با ساختار فاز مکسین به نام Ti3C2TX از پیش ماده Ti3AlC2، با استفاده از اسید هیدروفلویوریک (HF) 40% تولید شد. فاز مکس با ترکیب Ti3AlC2 از روش مکانیکی و سپس قرارگیری در کوره با دمای بالا سنتز شد. به این منظور از مواداولیه تیتانیوم کاربید (TiC)، تیتانیوم (Ti) و آلومینیوم (Al) با نسبت اتمی 1:1:2 به دلیل ظرفیت حرارتی کم جهت افزایش خلوص Ti3AlC2 استفاده شد. پارامتر ساعات متفاوت مرحله ی آسیاب کاری مورد بررسی قرار گرفت. به منظور بررسی تاثیر مدت زمان آسیاب سیاره ای گلوله ای بر سنتز ماده Ti3AlC2 و سپس سنتز مکسین Ti3C2TX از تست های میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM)، طیف سنجی رامان و پراش پرتوی ایکس (XRD) استفاده شد. نتایج نشان داد که تغییر زمان آسیاب، تاثیر بسزایی بر کیفیت سنتز نمونه ی مکس Ti3AlC2 دارد و با افزایش این مدت زمان تا 9 ساعت اندازه ذره ها به کمتر از 38 میکرومتر رسیده و در طیف پراش پرتو ایکس تمامی قله های نمونه، مطابق الگوی استاندارد آن تشکیل شد و قله ی (002) که در این سنتز بسیار حایز اهمیت است و در زاویه (𝜃2) 14/9 درجه قرار دارد، در طیف دیده شد که نمایانگر سنتز بهینه نمونه Ti3AlC2 است و همچنین نتایج تست های ساختاری و ریخت شناسی گویای آن است که مکسین Ti3C2TX نیز به صورت کامل لایه ای تولید شده است و در اثر اچینگ فاصله ی بین لایه ای از 968/0 به 019/1 نانومتر افزایش یافت. می توان ادعا کرد که با توجه به تغییر 14/9=𝜃2 برای فاز Ti3AlC2  به 67/8=𝜃2 برای فاز Ti3C2TX، مکسین با خلوص خوبی سنتز شده است.
    کلیدواژگان: مکس، Ti3AlC2، مکسین، Ti3C2TX، آسیاب سیاره ای گلوله ای، روش سنتز مکانیکی- شیمیایی
  • زینب انصاری اصل*، سپیده درویش پورموگهی، اسماعیل داراب پور صفحات 273-281

    کامپوزیت های پلی کاپرولاکتون/چارچوب فلز-آلی روی (II) (PCL/x%ZIF-8, x=10, 30, 50) به روش ساده ی تبخیر حلال تهیه شدند. به منظور بررسی ساختار ترکیبات به دست آمده از روش های طیف سنجی فروسرخ (FT-IR)، پراش پرتو ایکس پودری (PXRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آنالیز نقش ه ای EDS عنصر روی استفاده شد. طیف های فروسرخ و الگوهای پراش پرتو ایکس، وجود ترکیب ZIF-8 در بستر پلیمری را تایید کرد. تصویرهای SEM پراکنش نانوذره های ZIF-8 در فیلم های کامپوزیت ها را نشان داد. کامپوزیت های تهیه شده به دلیل اثر سینرژیک پلی کاپرولاکتون و نانوذره های ZIF-8 دارای کارآیی بیش تری برای جذب روغن های گوناگونی (روغن آفتابگردان، روغن زیتون و روغن موتور) نسبت به فیلم پلیمر خالص بودند. کامپوزیت PCL/50%ZIF-8 بیش ترین کارآیی را برای جذب روغن موتور نشان داد (g/g5/9). سپس اثر ضدباکتریایی این نانوکامپوزیت ها در برابر باکتری Escherichia coli  مورد بررسی قرار گرفت. همچنین، نتیجه های آزمایش های ضدباکتریایی نشان داد که نانوکامپوزیت PCL/50%ZIF-8 اثر ضدباکتریایی چشمگیری علیه E. coli دارد. در نتیجه، این نانوکامپوزیت ها بواسطه ی دارا بودن اثر ضدباکتریایی قوی و ویژگی آبگریزی، پتانسیل مناسب برای کاربرد در زمینه ی حذف برخی از آلاینده ها و در نتیجه تصفیه آب را دارند.

    کلیدواژگان: ZIF-8، کامپوزیت، پلی کاپرولاکتون، جذب روغن، خاصیت ضدباکتریایی
  • یاسر حمیدی، سید احمد عطائی*، امیر صرافی صفحات 283-291
    مواد آلی موجود در لجن های نفتی جزء آلاینده ها می باشند و بایستی پیش از رهاسازی لجن به محیط زیست، حذف شوند. در این پژوهش جداسازی هیدروکربن ها از لجن مخزن های انبارهای نفت شهید حاج قاسم سلیمانی رفسنجان و سیرجان، مورد بررسی قرار گرفته است.سخت حالت های ممکن با نسبت مساوی از حلال ها با استفاده از شیکر و میکسر برای انتخاب ترکیبی از حلال ها و روش بررسی شده اند. نتیجه ها نشان داد که حلال ها استخراج موثری داشتند و روش شیکر از میکسر برای جداسازی هیدروکربن ها مناسب تر بوده است. بنابراین تاثیر دما و تعداد مراحل استخراج برای روش شیکر بررسی و موارد بهینه با روش مرسوم سوکسله مقایسه شدند. روش شیکر در دمای 55 درجه سلسیوس و 5 مرحله استخراج، جداسازی بالایی از هیدروکربن ها را نشان داد و کلروفرم نیز با این روش بیشترین استخراج هیدروکربن ها (% 8/95) را در بین همه حلال ها داشته است. پس از این آزمایش ها تاثیر انحلال هیدروکربن های استخراج شده در بنزین و نفت گاز از لحاظ کیفی مورد بررسی قرار گرفت و نتیجه ها نشان داد که اختلاط مواد جداسازی شده توسط حلال ها بر روی کیفیت بنزین تاثیر منفی دارد و برای انحلال در بنزین مناسب نمی باشند اما آزمون های کلیدی کنترل کیفی نشان داد که امکان انحلال این هیدروکربن ها در نفت گاز امکان پذیر است.
    کلیدواژگان: لجن، حلال، هیدروکربن، کیفیت فراورده های نفتی
  • امیرحسین خلیلی گرکانی* صفحات 293-304
    جمع آوری و سوزاندن گازهای اضافی در فلر (گاز مشعل) به عنوان یکی از ابزارهای ایمنی و کنترل فشار در فرایندهای نفت، گاز و پتروشیمی شناخته می شود. ولی این گازها معمولا از ارزش گرمایی بالایی برخوردار هستند و از آن ها می توان به عنوان خوراک در واحدهای صنعتی دیگر به منظور تولید فراوردهه هایی با ارزش افزوده استفاده کرد، در حالی که سوزاندن آن ها سبب انتشار گازهای گلخانه ای و آلاینده های هوا، آلودگی صوتی و بوی ناخوشایند و به نوعی هدردادن منابع اقتصادی نیز می شود. روش های گوناگونی به منظور بازیابی گازهای مشعل و استفاده دوباره از آن ارایه شده است، ازجمله:  افزایش فشار و تزریق،  واحدهای NGL،  تولید LNG و CNG، فرایند GTL و تولید مواد شیمیایی و تولید انرژی الکتریکی. انتخاب روش مناسب ملزم به بررسی معیارهای گوناگونی است که در بیش تر مطالعه ها تنها به دو عامل اصلی میزان حجم گاز و فاصله تا بازار مصرف پرداخته شده است. ولی عامل های مهم دیگری نیز در فرایند بازیابی و به کارگیری گاز همراه میدان های نفت و فلر وجود دارد که باید مورد توجه قرار گیرند. در این مطالعه با استفاده از تحلیل سلسله مراتبی روش های گوناگون بازیابی و به کارگیری گاز مشعل طبقه بندی و بررسی شد.  نتیجه ها نشان می دهد که در بین این روش ها، فرایند مصرف گاز برای تولید انرژی الکتریکی از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
    کلیدواژگان: گاز مشعل، گاز همراه، تولید سوخت و انرژی، سوخت، تحلیل سلسله مراتبی
  • جواد کمالی*، محمدرضا امیدخواه نسرین، طه حسین حجازی صفحات 305-311
    صنایع فرایندی بیش تر با مواد شیمیایی پر خطری همراه هستند و واحدهای عملیاتی، در دما و فشار گوناگونی قرار دارند. با توجه به شرایط عملیاتی و محیطی گوناگون، ارزیابی و مدل سازی حادثه ها در مبحث ایمنی صنایع فرایندی کمک بسیار شایانی در درک حادثه و مقابله با آن خواهد داشت. از بین همه تجهیزهای فرایندی، مخازن به علت انباشت حجم زیادی از مواد شیمیایی، خطرهای نهفته سهمگین تری دارند. هدف از انجام این مطالعه، مدل سازی و ارزیابی ریسک مخازن تحت فشار LPG ، در سناریوهای گوناگون نظیر انفجار و اشتعال با در نظر گرفتن شرایط جوی متفاوت است. بنابراین می توان راهکار های کنترلی و اقدامات ایمنی مناسب با آن را پیشنهاد کرد. سه مخزن کروی LPG مربوط به پالایشگاه نفت اصفهان مدل سازی شد؛ برای مدل سازی همه جانبه سناریو ها، ترکیدن مخزن در شرایط متفاوت جوی بررسی شد و شدت آن به دست آمد. با توجه به داده های موجود از حوادث رخدادهای پیشین و در دست بودن نرخ تکرارپذیری آن، درجه ریسک برآورد شد. منحنی ریسک فردی و جمعی پارگی این مخزن ها در ناحیه هشدار قرار گرفت. سرانجام برای کاهش این ریسک پیشنهادهایی ارایه شد.
    کلیدواژگان: ارزیابی و مدل سازی حوادث، ایمنی صنایع فرایندی، مخازن تحت فشار، مدل سازی اشتعال و انفجار
  • شیوا فلاتی، حسین بنی اسدی*، امیر حیدری نسب صفحات 313-322
    پوشش دهنده های معرفی شده در پژوهش حاضر دارای برتری هایی از جمله سازگاری با پوست، زیست تخریب پذیری و امکان رهایش کنترل شده دارو هستند. ژلاتین و پلی وینیل الکل به عنوان بستر اصلی پوشش دهنده و نانوکیتوسان به عنوان عامل بهبود دهنده ویژگی های فیزیکی و مکانیکی و کنترل کننده رهایش دارو در نظر گرفته شد، همچنین به منظور تسکین درد داروی سدیم دیکلوفناک درون بستر پلیمری بارگذاری شد. وزن کل دو پلیمر در 100 میلی لیتر محلول 5 گرم در نظر گرفته شد. نمونه های گوناگون شامل نسبت های وزنی ژلاتین به پلی وینیل الکل 1/0، 25/0، 5/0، 1، 5/1، 3 و 5/4 ساخته شد. مشخصات ظاهری نمونه شامل نسبت وزنی ژلاتین به پلی وینیل الکل 3، نسبت به نمونه های دیگر بهتر بود بنابراین این نسبت برای دو پلیمر در نظر گرفته شد. در ادامه درصدهای گوناگون نانوکیتوسان به بستر پلیمری اضافه شد. نتیجه های آزمون استحکام کششی مشخص ساخت که بیشترین استحکام در حضور 1% وزنی نانوکیتوسان به دست می آید. سپس مقادیر گوناگون دارو به نمونه ژلاتین/پلی وینیل الکل/ نانو کیتوسان اضافه شد و ویژگی های گوناگون نمونه ها با استفاده از آزمون های گوناگون شامل استحکام کششی، آزمون پراکندگی نور دینامیکی، رهایش، میکروسکوپ الکترونی روبشی، تورم، تخریب پذیری، آزمون تخریب گرمایی  مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه ها نشان داد که برهم کنش مناسب ابین اجزا و نیز توزیع مناسب نانوذره های درون نمونه ها ایجاد شده است. همچنین حضور نانوکیتوسان منجر به بهبود ویژگی های گرمایی نمونه ها شده است. اندازه گیری میزان رهایش دارو در نمونه ها طی مدت زمان 8 ساعت مشخص ساخت که راندمان بارگذاری میزان داروی بهینه بالای 95% است،  میزان رهایش در زمان های اول با سرعت بیش تری بوده است. یافته های این پژوهش اثبات می کند که ترکیب ژلاتین/پلی وینیل الکل/نانوکتیوسان/داروی دیکلوفناک سدیم قابلیت استفاده به عنوان تسکین دهنده پوستی را دارد.
    کلیدواژگان: پوشش تسکین دهنده، ژلاتین، پلی وینیل الکل، نانو کیتوسان، دیکلوفناک سدیم، رهایش دارو
  • محمدحسین کریمی جعفری*، روح الله فیروزی*، صالح باقری صفحات 323-344

    باوجود پیشرفت های چشمگیر در ابزار آزمایشگاهی و روش های محاسباتی برای اندازه گیری برهمکنش های کوچک مولکول ها با پروتیین ها و درشت مولکول های زیستی،  تخمین انرژی آزاد اتصال کمپلکس ها و آرایش هندسی آ ن ها، همچنان جزء مسیله های پرچالش باقی مانده است. به طور کلی برهمکنش های غیرکووالانسی نقش کلیدی در زیست شیمی دارند. توصیف نظری و محاسباتی برهمکنش های غیرکووالانسی به خاطر اثرهای کوانتومی دخیل در این برهمکنش ها کار آسانی نیست. توصیف درست این برهمکنش ها نیازمند درنظر گرفتن سهم های کوانتومی در انرژی های برهمکنش و به کارگیری یک مجموعه پایه اربیتال اتمی گسترده است. در دهه های 1970 و 1980 روش های مکانیک کوانتومی  نیمه تجربی، یکی از روش مناسب و کارآمد در مطالعه خواص حالت پایه ترکیبات شیمیایی بوده است. از دهه 1990 میلادی به بعد، این روش ها به طور گسترده ای توسعه یافته و با تعریف توابع و پارامترهای جدید، دقت و صحت شان در مقایسه با روش های دقیق تر " از آغاز" و " نظریه تابعیت چگالی"  که حداقل به اندازه سه مرتبه بزرگی هزینه برتر هستند، بهبود یافته است. امروزه استفاده از ‏روش های سریع و کارآمد مکانیک کوانتومی نیمه تجربی برای محاسبه خواص الکترونی مولکول های بزرگ و سامانه های زیستی، بسیار متداول و ضرورتی انکار ناپذیر شده است. در سال های اخیر، رنسانسی در روش های مکانیک کوانتومی نیمه تجربی اتفاق افتاده است و آن را متحول کرده است.  این مقاله مروری به سیر تکاملی روش های مکانیک کوانتومی نیمه تجربی، برخی از کاربردها و موفقیت های این روش در به کارگیری در سامانه های گوناگون، به ویژه در برهمکنش مولکول های زیستی و همچین ارزیابی جایگاه این روش در بین انواع دیگر روش های محاسباتی مانند مکانیک مولکولی، نظریه تابع موج و رهیافت های نظریه تابعیت چگالی می پردازد.

    کلیدواژگان: روش های مکانیک کوانتومی نیمه تجربی، برهمکنش های غیرکووالانسی، طراحی دارو، مولکول های زیستی
  • لیلا یوسفی*، امید نظام آبادی صفحات 345-355
    فرایند هضم بی هوازی با تولید زیست گاز همراه است بنابراین فشار پارامتر مهم موثر بر فرایند خواهد بود. چگونگی تخلیه زیست گاز تولیدی روی نوع سامانه و نیز فشار عملیاتی تاثیرگذار است که هر دو بر فرایند هضم بی هوازی کیفیت و کمیت زیست گاز تولیدی اثر دارند. در این پژوهش تاثیر چگونگی تخلیه زیست گاز در مجموعه دستگاهی هضم بی هوازی مقیاس آزمایشگاهی روی فرایند تولید زیست گاز با رویکرد صنعتی به سه روش مورد بررسی قرارگرفت. در هر سه روش پس از تزریق خوراک درون هاضم سامانه تحت خلاء نسبی حدود barg 1/0- به ازاء واحد جرم خوراک قرارگرفت. روش اول سامانه بسته روش دوم و سوم نسبت به خروج زیست گاز به ترتیب نیمه پیوسته و پیوسته لحاظ شد. سایر شرایط عملیاتی مانند دمای اختلاط، نوع و میزان خوراک برای هر سه روش یکسان بود. برای خوراک و فراورده  هضم شده ترکیب نسبی رطوبت بخش خشک بخش آلی و خاکستر اندازه گیری و آنالیز عنصری  انجام شد. آنالیز زیست گاز تولیدی نیز برای اندازه گیری ترکیب نسبی متوسط زیست گاز انجام شد.  نتیجه های به دست آمده از آنالیز فراورده ها و اندازه گیری ها نشان می دهد که حجم بیوگاز تولیدی روش سوم نسبت به روش های دوم و اول به ترتیب 64/9 % و 53/15 % افزایش داشته است. این ارقام در مورد افزایش سهم حجم متان از کل زیست گاز تولیدی به ترتیب 22/2120 % و 31/21 %  اندازه گیری شد. مرحله های چهارگانه هضم بی هوازی در روش پیوسته در تعادل با یک دیگر به طور یکنواخت انجام می شود. خروج تدریجی زیست گاز تولیدی و فشار پایین سامانه شرایط فرایند را برای فعالیت های میکرو ارگانیسم ها بویژه متانزاها یکنواخت و مستعد می نماید. بنابراین روش تخلیه تدریجی و فشار پایین زیست گاز تولیدی ناشی از عدم انباشتگی آن درون مخزن هضم سامانه پیوسته  در خلال فرایند هضم بی هوازی بهترین نتیجه را از نظر حجم زیست گاز و متان تولیدی دارد.
    کلیدواژگان: هضم بی هوازی، روش تخلیه، زیست گاز، متان، فشار
  • اکبر رحیمی، مجتبی نصراصفهانی* صفحات 357-364

    پژوهش حاضر یک روش نوین برای حذف ترکیب های بودار در سامانه های اکسایش به روش گازشویی در محلول تولید درجای یون فرآت   است که در آن گاز هیدروژن سولفید به سرعت در محلول قلیایی جذب شده و به سرعت به وسیله یون فرآت که به روش الکتروشیمیایی به طور درجا تولید شده است اکسید می شود. تولید یون فرآت در محلول قلیایی (NaOH) مورد بررسی قرار گرفت و نتیجه ها نشان داد دمای بهینه تولید یون فرآت در غلظت 14 مولار محلول الکترولیت، دمای 50 درجه سلسیوس و افزایش ولتاژ در محدوده 1 الی 10 ولت باعث تولید بیشتر این یون می شود. در بررسی تجزیه خود به خودی یون فرآت  مشخص شد در طول زمان 100 دقیقه %80  از یون آهن تولید شده تجزیه شده و افزایش دمای محلول از 23 تا 80  درجه سلسیوس منجر به تجزیه %57 از یون فرآت می شود. در بخش دوم این پژوهش، از یون فرآت تولید شده به طور درجا برای حذف هیدروژن سولفید استفاده شد. تغییرهای دما و غلظت محلول یون آهن و میزان جریان گاز دارای هیدروژن سولفید از محلول بر بازده حذف هیدروژن سولفید بررسی شد و مشخص شد دمای بهینه در حذف این ماده در شرایط آزمایش 50 درجه سلسیوس است. در افزایش غلظت یون آهن شش ظرفیتی از 6/0 تا 65/1 میلی گرم بر لیتر یون آهن ، %98 هیدروژن سولفید از گاز دارای آن حذف شد. همچنین در جریان گاز عبوری از محلول به میزان 1 لیتر بر دقیقه ، %95 هیدروژن سولفید موجود حذف شد.

    کلیدواژگان: الکتروشیمیایی، هیدروژن سولفید، حذف، یون فرآت، درجا
|
  • Elaheh Aali, Ali Shokuhi Rad *, Mehry Esfahanian Pages 1-11
    In this study, a specific sequence of oligonucleotides was attached to silver nanoparticles after thiolization in a saline medium. Investigation of this bond was performed using ultraviolet-visible spectroscopy (UV_Vis spectroscopy) by changing the silver nanoparticles' wavelength and thiol oligonucleotide attached to silver nanoparticles. Also, by bond transfer in polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) due to the increase in molecular weight after binding silver nanoparticles to a thiolated oligonucleotide, this bond's accuracy has been investigated. To find the bonds' electronic structure and stability, DFT studies have been performed using the Gaussian 09 program, aiming to see the optimal conditions for the binding of thiolated oligonucleotides to silver nanoparticles. In general, the binding of silver nanoparticles to thiolated oligonucleotides makes the specific adsorption of the sequence to the cell more targeted. Also, it increases the accuracy, precision, and specificity of adsorption. Calculations showed the absorption energy of -54.4 kJ / mol, the transfer of electric charge of 0.129 e after binding the thiolated oligonucleotide to silver nanoparticles, indicating a useful connection between them.
    Keywords: Oligonucleotide, Purification, Silver nanoparticles, Thiol, Quantum Mechanics
  • Faezeh Fathi, Samad Nejad Ebrahimi * Pages 13-23
    Phytosome technique is a new method for encapsulating natural compounds to increase bioavailability and absorption in the biological environment. Phytosome provides maximum adsorption conditions in target cells due to the use of phospholipids as coatings. This project aims to present a suitable method for encapsulating the polyphenolic enrich extract of Satureja khuzistanica in the phytosome structure by thin-film hydration following ultrasonication and freeze-drying. Phytosome structures were analyzed by particle size, morphology, and time-release mechanism. The results showed the phytosome particle size in the dimensions of 82.2 nm was stable for six months. The release of phytomose structure properly adjusted on Korsmeyer mechanism and release drug transport occurs by diffusion following Fick law (case-I transport).
    Keywords: Polyphenols, Satureja khuzitanica, Phytosome, Freeze dryer, Release
  • Abolfazl Jangi, Mostafa Rezaei *, Saeid Talebi, Majid Haghgoo Pages 25-42

    In this paper, the mechanical properties, thermal conductivity, and thermal stability of graphene oxide/octa(aminophenyl) polyhedral oligomeric silsesquioxane hybrid aerogels with high porosity, high surface area, and ultra-low density were investigated. The combination of properties such as high surface area and porosity, and extremely low density and thermal conductivity have made these aerogels as a great candidate in a wide range of applications including energy storage and conversion devices (like supercapacitors, electrode materials etc.), contaminant absorbers, and thermal insulation. The mechanical properties and thermal stability of the prepared aerogels showed a significant improvement compared to the reported graphene aerogels. Investigation of the thermal conductivity results of the obtained aerogels showed that the contribution of heat transfer through the solid phase, λs, is superior to other heat transfer mechanisms. This superiority is maintained even at higher temperatures. This is attributed to the high self-extinction coefficient of graphene aerogels, which heat transfer through radiation is effectively suppressed. Likewise, the lower average pore size of the obtained aerogels, limits the mean free path of gas molecules at high temperature and thereby reduces the contribution of gas thermal conductivity. Since these aerogels have porosity of above 99.5%, the contribution of solid phase thermal conductivity was also very low. Finally, the influence of raw material content, density and morphology on mechanical properties, thermal stability, and thermal conductivity was investigated and the structure-properties relationship of the prepared aerogels was explained.

    Keywords: Graphene hybrid aerogels, Mechanical properties, Thermal conductivity, thermal stability, Energy storage, conversion device
  • Ali Mataei Moghaddam, Mojtaba Saei Moghaddam *, Pedram Nasehi, Reyhaneh Ezi Pages 43-56
    In this paper, the possibility of using Metal-organic framework UIO-66 in the propane ODH process at low temperatures was investigated. In this process, Nickel (Ni) was used as the main catalyst with the loading of 5, 15 and 25 (wt%) on support and O2 gas as oxidant. In order to accurately examine and determine the optimal state, the experimental design during the work was assisted. The effect of three parameters such as reaction temperature, Volumetric flow rate (sccm) and Ni loading (wt%) at three levels of -1, 0 and +1 was investigated. For better dispersion of nickel catalyst on the synthesized support, the ultrasonic method was used to synthesize the catalyst. As a result, it led to the top-loading of the catalyst with the form of a monolayer on the support. The catalyst structure was evaluated using various characterization methods including XRD, BET, SEM and EDX. In this study, the synthesized Metal-organic framework UIO-66 has a surface area of 1327.42 m2/g. Ultrasonic-synthesized nickel catalysts, due to their higher specific surface area and better nickel distribution on the synthesized catalyst, 17% by weight of vanadium oxide based on UIO-66 were able to 5.98% conversion and with 55.7% selectivity of propylene at 325 oC.
    Keywords: Oxidative dehydrogenation, Propylene, UiO-66, Nickel
  • AliAsghar Vazini, AliReza Pourali, Mehdi Kalhor * Pages 57-72

    In this project, based on previous findings, first the magnetic nanoparticles were coated with silicon dioxide particles by core-shell method and from reaction with 3-chloropropyl triethoxy silane and then with organic ligand thiocarbohydrazide (Fe3O4@SiO2-TCH) was functionalized. The Cu ions were then stabilized on magnetic silicate surface. The structure of the prepared nanoparticles as a magnetic organic-metal hybrid was investigated and confirmed using FT-IR, FESEM, EDX, XRD, TGA, VSM and BET instrumental methods. Next, its catalytic activity in the synthesis of a number of 4-aryl-2-amino chromenes was investigated by the three-component condensational reaction of aldehydes, malononitrile and dimedone. The advantages of this method include cheap, safe and reusability of nanocatalyst, easy separation of heterogeneous catalyst from the reaction medium, short reaction time, high efficiency, easy and fast separation of the product and use of non-toxic water solvent, which makes this method in simplicity, be in the scope of "green chemistry".

    Keywords: Green synthesis, Magnetic nanoparticles, nanocatalyst, thiocarbohydrazide, copper acetate, multicomponent reaction, chromene
  • Mozhgan Nosrati, Roushan Khoshnavazi * Pages 73-84

    Sandwich polyoxometalate of [(FeW9O34)2FeIII4(H2O)2]10- (Fe2W18Fe4) was placed into the gallery of Tris(hydroxymethyl)aminomethane modified layered double hydroxide, Tirs-LDH by a simple one-step process based on the anion-exchange method. The structure of Tris-LDH-Fe2W18Fe4 nanocomposite was characterized and studied by FT-IR, XRD, SEM, EDAX and zeta potential analyses. The results confirmed the successful preparation of the nanocomposite. The catalytic activity of the nanocomposite was investigated in the degradation synthetic dyes of MB, MO, congo red and RB. The parameters like as H2O2 values, pH, amount of catalyst, amount of dye, concentration and as well as its catalytic selectivity were investigated. The results showed that the catalytic activity of Tirs-LDH well enhanced by the intercalation of Fe2W18Fe4. Low cost and available precursor, easy preparation, high adsorption, and fast removal of dye make this work outstanding.

    Keywords: sandwich polyoxometalate, Layered Double Hydroxide, Nanocomposite, degradation of dyes
  • Alireza Esmailzadeh, Felora Heshmatpour *, Marzieh Sadat Abdikhani Pages 85-96

    In this study, the synthesis and characterization of Sr-Ce-ZnO/HAp nanocomposite in the degradation of rhodamine B under visible light was investigated. Structure of Sr-Ce-ZnO/HAp nanocomposite identified by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), X-ray energy diffraction (EDX) spectroscopy (visible-spectrophotometer) UV-Vis and adsorption/desorption porosimetry were confirmed by BET analysis. Evaluations showed that adopted with metal cations and the presence of hydroxyapatite reduced energy gap, increased surface area, increased adsorption and decreased electron-hole recombination. As a result, it significantly increases the photocatalytic activity of Sr-Ce-ZnO/HAp nanocomposite compared to other prepared nanoparticles. The results also showed that more than 91% of rhodamine B was removed within 90 minutes after the start of the reaction. The first-order reaction constant and the rate constant of 0.023 min-1 were obtained.

    Keywords: Zinc oxide, Sr-Ce-ZnO, HAp, Rhodamine B, Nanocomposite, photocatalyst, Organic pollutants
  • Fariborz Atabaki *, Shahrzad Jahangiri Pages 97-110

    In this study, phenylhydrazine and 4-aminobenzoic acid were reacted with co-polymer (methyl methacrylate / maleic anhydride) and in the following, used as a corrosion inhibitor of low carbon steel. The chemical structure of copolymers was identified by spectroscopy of FT-IR and H-NMR, also titration and viscosity test. the amount of thermal resistance synthesized copolymers was investigated by thermal analysis of TGA, DTG and DSC. the results indicated that the thermal resistance of P (MMA-MA) / PhH and P (MMA-MA) / ABA in comparison with the (MMA-MA) has increased. In the following, via electrochemical potentiodynamic polarization tests, EDX and FE-SEM, the effectiveness and inhibition capability of copolymers in hydrochloric acid of 0.5 mol was investigated. The results showed that corrosion rate of co-polymers are (MMA-MA) <P(MMA-MA) /PhH <(P(MMA-MA)/ABA respectively.

    Keywords: Poly (methyl methacrylate), maleic anhydride, Phenylhydrazine, 4- aminobenzoic acid, Corrosion inhibitor, Mild steel
  • Parvin Narimani, Homayoon Bahrami * Pages 111-120

    The ring opening due to nucleophilic addition reactions of  to   have been investigated using B3LYP method. 6-31G basis set has been employed for optimization of the structures. Presence of Nickel atom leads to the increase of positive charge on carbon atoms adjacent to the oxygen atom in relative to 5- oxaporphyrin. An intermediate is initially formed by nucleophilic attack to one of the aforesaid carbon atoms which is then directly converted to the helical open-ring complex, [ (BNü)] by passing through a transition state. In the latter products the helical ligand composes a structure in which the Nickel ion is trapped between planar and tetrahedron coordination, which has been confirmed with experimental work. Even though the most positive center for the nucleophile to attack is Nickel atom in , it has been shown that such addition does not lead to a stable intermediate. A NBO analysis has been performed aiming to investigate the relative stabilities of all species involved in the process. A key point is the fact that interaction of nucleophile with Nickel atom of , decreases interaction of the porphyrin ring with Nickel, which can be translated as an effective perturbation in the complex planar structure and thus formation of an unstable species [Nü(OP)]. Another point from such analysis has determined that connection of nucleophile to oxo-carbon in , diminishes strength of C-O bond in the intermediate. Weakening of this bond becomes profound in transition state species, which then leads to the open chain helical product. These key points and all other NBO findings have been corroborated by the results obtained from molecular orbital calculations.

    Keywords: nucleophilic attack, four- coordinate verdohime Ni (II), NH2-, B3LYP
  • Erfan Asadi, Seyed Reza Hosseini, Somayeh Norouzbahari, Seyed Behrouz Sadatnia, Mohammad Rostamizadeh, Mohammad Reza Omidkhah Nasrin, Ali Ghadimi * Pages 121-137
    In this paper, nanocrystals of zeolitic imidazolate frameworks (ZIF-8) were synthesized by solvothermal synthesis method, and their modification was conducted using molybdenum (Mo) promoter. The aforementioned modifications were carried out by two methods, including loading of Mo in ZIF-8 structure and also impregnation of ZIF-8 with Mo. Adsorption isotherms of CO2 and CH4 were determined according to the pressure decay method in the temperature and pressure ranges of 298-328 K and 1-4 bar, respectively. The obtained results indicate that presence of Mo promoter causes obvious changes in structural properties of the ZIF-8 nanocrystals, such as surface area, pores volumes, as well as, adsorption properties. Moreover, CO2 adsorption of the modified nanocrystals was obtained less than that of the parent ZIF-8. On the other hand, CO2/CH4 selectivity value of the modified ZIF-8 nanocrystals by impregnation has increased by 85% compared to non-modified ZIF-8.
    Keywords: Metal-organic frameworks, ZIF‐8 nanocrystals, Structural modification, Adsorption, Molybdenum promoter
  • Hamed Rashidi *, Shima Choobtashani, Javad Barati Pages 139-148

    Recently, the acid gas reactive absorption process by solvent used in the acid refining processes, comprehensively. In this experimental study, the carbon dioxide absorption process performed by a hybrid solvent, glycerol - potassium hydroxide in a packed tower. The effect of various factors, such as potassium hydroxide concentration (0.2-0.8 molar), glycerol concentration (4-12% wt.), and gas flow (2.3 and 1.7 l/min) at 35 ° C, 10% vol.  CO2 concentrate and atmospheric pressure have been investigated. CO2 absorption percentage, overall gas phase mass transfer coefficient and volumetric molar flux have been selected as responses. The results show that increasing the concentration of glycerol and potassium hydroxide in the mentioned operating conditions can decrease the outlet CO2 concentration. Percentage of carbon dioxide absorption by this hybrid solvent at a flow rate of 1.7 l/min, 12% wt glycerol, and 0.8 M potassium hydroxide, was 94.28%. Also, the maximum overall mass transfer coefficient based on the gas phase and volumetric molar flux in the mentioned conditions, 0.96 kmol/ m3.h.kpa at 0.8 M potassium hydroxide, 12% wt of glycerol, and the gas flow 2.3 l/min was obtained 0.96 kmol/m3.h.kPa and 67.65 kmol/m3.h.

    Keywords: Absorption, Mass transfer coefficient, Carbon dioxide, Hybrid solvent, Potassium hydroxide, Glycerol, Packed tower
  • Razieh Razavi *, Seyed Hamzeh Hossaini Pages 149-154
    The presence of heavy metals in the environment, especially in the water create many health problems. Effective technology for the removal of heavy metals using different  methods that are attractive from an economic standpoint, the availability and high power in remove the rest of their advantages. The aim of this study is to investigate the uptake of heavy metals (Cd and Pb) by the Suaeda aegyptiaca of the aquatic environment in the area is available as an absorbent. An experimental study was performed by dried Suaeda aegyptiaca of Jiroft (south of Iran) as absorbents. Batch experiments were performed at room temperature on a synthetic sample. The effects of absorbent dose, contact time, initial concentration of heavy metals absorption isotherms were determined and discussed. The results of the Suaeda aegyptiaca plant leaves absorb more lead than cadmium but with more energy will be absorbed. Readily available plant leaves in area and inexpensive absorbent according to the results of this method can be as a practical method to remove heavy metals from industrial waste water can be used.
    Keywords: Adsorption, CD, PB, Suaeda aegyptiaca, friendly environmental
  • Hassan Abedini, Ahmad Shariati *, MohammadReza Khosravi-Nikou Pages 155-166

    In this work, adsorptive separation of propane/ propylene mixture using Cu-MOF-74 metal-organic framework was studied. For this, a fixed-bed adsorption column was designed and constructed to investigate the performance of the synthesized adsorbate under continuous flow condition. Then, the adsorption and desorption of propane/ propylene mixture (25/75) at 303 K and 3 bar was experimentally measured. By using Aspen Adsorption™ software and employing experimental isotherm data of propane and propylene, the separation process in the fixed-bed adsorber was simulated. After validation of simulation results by using experimental breakthrough curves, vacuum pressure swing adsorption (VPSA) process was simulated in order to estimate the important parameters such as product purity, recovery and productivity. Obtained results show that the software could predict the experimental data with the high accuracy and capability. Moreover, by using Cu-MOF-74 it is possible to separate propylene from propane with productivity of 2.36 mol/kg.h and propylene purity up to 99.5%.

    Keywords: Propane, Propylene separation, fixed bed adsorber, Aspen Adsorption™ software, Process simulation
  • MohammadJavad Ebrahimkhani, Hossein Ghannadzadeh Gilani * Pages 167-180

    Recently, optimization methods have been extensively applied in phase equilibrium calculations. Among these methods, Particle Swarm Optimization (PSO) can be used to calculate the interaction parameters of activity coefficient models in equilibrium systems. In this study, based on the particle swarm optimization, the interaction parameters of 5  activity coefficient models (2-suffix Margules, 3-suffix Margules, Wilson, NRTL and UNIQUAC) have been calculated for 20 ternary extraction systems (water + carboxylic acids + organic solvents) including 126 tie-lines. The values of binary interaction parameters of these models along with the root mean square deviations (RMSD) are reported. The mean values of RMSD of the systems in the order of the mentioned models have been calculated 0.0294, 0.0041, 0.0114, 0.0016 and 0.0034, respectively. The results show that all models except 2-suffix Margules model have relatively good accuracy. By comparing the RMSD values in literature and the values determined by PSO for NRTL and UNIQUAC models, the RMSD values of the models improved from 0.0124 and 0.0181 to 0.0016 and 0.0034, respectively.

    Keywords: Liquid-liquid Extraction, Particle Swarm Optimization, Binary Interaction Parameters, Activity coefficient model, Carboxylic acid
  • Farzin Oushal, Shima Azizi *, Seyed Mohsen Peyghambarzadeh, Zoha Azizi Pages 181-193

    In this paper, the molecular diffusion coefficient is calculated by obtaining experimental data of gas diffusion in stagnant solvent and using mathematical models based on Fick's second law. The purpose of this paper is to calculate the ethylene diffusion coefficients in n-methyl pyrrolidone (NMP) solvent at initial pressures of 600, 800 and 1100 kPa and temperatures of 278.1, 298.1 and 328.1 K using two available models. Although similar to previous researches, the experimental results from both models showed that the diffusion coefficients increase with increasing temperature, the type of dependence on temperature as DAB = A.Tn has been different from the researchers' point of view. To examine, the experimental results were compared with the predictions of Wilke-Chang model, in which n = 5.65, and Diaz model, in which n =8.5. The dependence of the molecular diffusion coefficient on temperature in the two experimental models is different, and the prediction of the Diaz model had better agreement to the experimental data of this study.

    Keywords: Molecular diffusion coefficient, Pressure decay, Fick’s second law, ethylene
  • Ahmad Bahreini, Arezoo Ghadi *, Habiballah Bahreini, Razieh Azimpanah Pages 195-203

    In this research the separation of methane and carbon dioxide gases by using the Nano composite membrane including poly ether block amide and poly vinyl alcohol as polymers with multi wall carbon Nano tubes is investigated.  The results of many studies show that the combinations of polyether block amide have great efficiency in making the polymeric membranes for separating gas. However, efforts are doing to improve the permeability and selectivity of such membranes.  In this study made membrane was made by using the solution molding and combining the percentage of 80 to 20 for polyether block amide/poly vinyl alcohol and carbon Nano tube with the amount of 0.5,1 and 2 percent of weight is used. Morphology and structure of the membrane made by TGA, FE-SEM, XRD and FTIR were checked.  Measuring the amount of permeability of the built membranes was done by using constant pressure-variable volume method.Total results showed that with the increase of pressure up to 8 bars, the amount of permeability of carbon dioxide and methane gases increases and the maximum amount of permeability for carbon dioxide and methane gases respectively are 4w6 and 36.44 bar.  The amount of selectivity for binary gases of carbon dioxide- methane increases with the increase of the amount of nanoparticle and the maximum amount in membrane contains 2percent of carbon nanotube and 8bar pressure with the amount of 11.69.

    Keywords: Gas separation, Polyether block amide, Poly vinyl alcohol, multi wall carbon nanotube
  • Seyed Mostafa Hosseini *, Mahsa Taghizadehfard, MohammadMehdi Alavianmehr Pages 205-220

    This work deals with the modeling of dynamic viscosities of several fatty acid esters (FAEs) and biodiesels based on the friction theory (FT) along with a perturbed hard-dimer-chain equation of state (PHDC EOS). The model used three molecular parameters (ε, σ, m) and liquid density as well, all of which were estimated from the PHDC EOS. The PHDC EOS could predict the density and isothermal compressibility coefficients in 278.15-393.15 K range and pressures up to 210 MPa with the average absolute relative deviations (AARDs) of 0.52% and 4.77%, respectively. Then, the proposed FT-based model has been employed for predicting the dynamic viscosities of several FAEs and biodiesels in 293.15-393.15 K and pressures up to 200 MPa. The model predicted 892 experimental data points for dynamic viscosities of 10 FAEs and 3 biodiesels with the AARD of 1.70%.

    Keywords: Dynamic viscosity, Friction Theory, Fatty acid esters, Biodiesels
  • Peyman Taghavi Eishkooh, Reza Khoshbin *, Erfan Aghaei, Ramin Karimzadeh Pages 221-229
    In this paper, the thermodynamic equilibrium of the methanol steam reforming process (MSR) for hydrogen production was studied by Gibbs free energy minimization method. The effect of operating parameters such as temperature and steam/methanol ratio in feed stream (Steam/Carbon) on product distribution was evaluated. In order to investigate the amount of undesirable by-product in the equilibrium state, the side-reactions progress in the hydrogen-rich stream were analyzed in the certain operating range (temperature: 300-600 K and Steam/Carbon: 0.1-3). The optimum conditions were determined for maximizing methanol conversion, high hydrogen production yield and minimizing undesirable products such as CO and DME. In order to investigate the effect of presence of methane in the reaction medium on the hydrogen production yield and products selectivity, two separate thermodynamic analyses were performed assuming the presence or absence of methane in the product stream. In the presence of methane (case 2), the maximum hydrogen yield was about 10%. The results showed that in the absence of methane in the reaction medium, the suitable operation conditions limit for obtain the highest hydrogen yield and decrease of undesirable by-products were 450-600 K and a Steam/Carbon ratio above 1.5.
    Keywords: Methanol, Reforming, Hydrogen, thermodynamic, Gibbs free energy
  • Farid Atashi, Aligholi Niaei *, Mortaza Gholizadeh Pages 231-241
    In this work, the effect of zeolite catalyst on the pyrolysis process of polyethylene terephthalate (PET) was investigated. For this aim, 15 grams of sample was loaded in a laboratory-sized reactor and pyrolyzed at 500°C under atmospheric pressure. The amount of gas produced in the presence of catalysts increased 8 wt%, which indicates an increase in the cracking reaction rate. The amount of wax produced in the presence of catalyst has decreased 10 wt%. The amount of liquid product obtained was increased in the presence of zeolite catalysts (from 23 to 26.5wt%). zeolite increased the propane content, which indicates an increase in cracking and conversion of heavy molecules to propane. Ethane levels increased, indicating further breakdown of heavy molecules of polyethylene terephthalate and the reaction of molecules with each other and with ethane and conversion to other products such as methane. Liquid product analysis showed that zeolite catalysts tended to reduce acidic compounds, indicating a tendency to deoxygenate or convert acids to other compounds. In addition, zeolite has also converted compounds with more than one benzene ring to compounds with one ring. Therefore, zeolite catalysts simultaneously deoxygenate and molecularly breakdown heavy compounds in the liquid product.The catalyst analysis indicated the presence of a coke layer on the catalyst, which contained more aromatic and oxygenated compounds.
    Keywords: Polyethylene terephthalate, Pyrolysis, Fuel, catalyst, Zeolite
  • Mohammadhasan Khademi *, Afshar Alipour-Dehkordi Pages 243-262

    The use of membrane reactors to distribute one or more components through the membrane (also known as side-feeding strategy) is an efficient method for controlling reactions pathways and achieving the highest performance. In this study, an optimization of three types of membrane reactor and a conventional tri-reformer was carried out to maximize H2 yield subject to produce the proper syngas for the next common processes, including methanol, Fischer-Tropsch, and dimethyl ether (DME) direct synthesis. In this regard, a sensitivity analysis was performed to identify significant parameters affecting H2 yield in O2, CO2, and H2O membrane reactors. A comparison between these configurations under optimal conditions shows that O2 side-feeding strategy was the most favorable strategy in terms of CH4 conversion, H2 yield, and catalyst lifetime due to no formation of hot spot temperature. Also in this strategy, the H2 yield was increased by 8% and 10% compared to the conventional tri-reformer to produce suitable syngas for the methanol and DME direct synthesis processes, respectively.

    Keywords: Optimization, Methane tri-reforming, Syngas, Side-feeding, H2 yield
  • Faezeh Zabihi, Seyed Iman Hosseini *, Mashallah Rezakazemi Pages 263-271
    In this paper, Ti3C2TX (Mxene) was produced using 40% hydrofluoric acid (HF) from a precursor of Ti3AlC2. The Ti3AlC2 Max phase was synthesized by the mechanical method and then placed in a high-temperature furnace. To this aim, titanium carbide (TiC), titanium (Ti) and aluminum (Al) with atomic ratio of 2:1:1 were used due to the low heat capacity to increase the purity of Ti3AlC2. The parameter of different hours of ball milling was studied. To investigate the effect of different milling time on Ti3AlC2, and synthesis of Ti3C2TX, field emission scanning electron microscopy (FESEM), X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, were used. The results showed that changing the milling time significantly affected the synthesis quality of the Ti3AlC2 sample. After 9 h milling, the particle size was < 38 μm and in the X-ray diffraction spectrum, all the peaks of the sample were formed according to its standard pattern, and the peak (002) is located at 2𝜃 = 9.14 degrees, which is the main peak indicates the best quality of Ti3AlC2. Also, the structural and morphological analysis results showed that Ti3C2TX MXene was produced in an entirely layered structure, and due to etching, the interlayer distance increased from 0.968nm to 1.019nm. It can be expressed that due to the change of 2𝜃 = 9.14 for the Ti3AlC2 to 2𝜃 = 8.67 for the Ti3C2TX MXene was synthesized with good quality.
    Keywords: MAX, Ti3AlC2, MXene, Ti3C2TX, planetary ball milling, Mechano-chemical synthesis method
  • Zeinab Ansari-Asl *, Sepideh Darvish Pou-Mogahi, Esmaeil Darabpour Pages 273-281

    Polycaprolactone/Zn(II) metal-organic framework composites (PCL/x%ZIF-8, x=10, 30, 50) were prepared by the simple solvent evaporation method. To investigate the structure of the obtained compounds infrared spectroscopy (FT-IR), powder X-ray diffraction (PXRD), scanning electron microscope (SEM), and EDS map analysis of zinc element were used. FT-IR spectra and XRD diffraction patterns confirmed the presence of ZIF-8 into the polymer matrix. SEM images showed the distribution of ZIF-8 nanoparticles in composite films. The as-prepared composites were more effective for adsorbing various oils (sunflower oil, olive oil, and motor oil) than the pure polymer film owing to the synergistic effect of polycaprolactone and ZIF-8 nanoparticles. The PCL/50%ZIF-8 composite exhibited the highest efficiency for motor oil adsorption (9.5 g g-1). Then, the antibacterial effect of these nanocomposites against E. coli bacteria was investigated. Furthermore, the results of antibacterial tests showed that PCL/50%ZIF-8 nanocomposite has a significant antibacterial effect against E. coli. As a result, these nanocomposites have the potential to be used in the field of removing some pollutants and thus water purification due to their strong antibacterial effect and hydrophobic properties.

    Keywords: ZIF-8, Composite, Polycaprolactone, Oil sorption, Antibacterial activity
  • Yasser Hamidi, Seyed Ahmad Ataei *, Amir Sarrafi Pages 283-291
    Organic matter in oily sludge is a pollutant and must be removed before sludge is released into the environment. In this research, the separation of hydrocarbons from the sludge of reservoirs in Shahid Haj Qasem Soleimani Rafsanjan and Sirjan oil depots has been investigated. All possible states with equal proportions of solvents were investigated using shaker and mixer to select a combination of solvents and the desired method. The results showed that the solvents had effective extraction and the shaker method was more suitable than the mixer for the separation of hydrocarbons. Therefore, the effect of temperature and the number of extraction steps were examined for optimal samples and compared with the conventional Soxhlet method. The Shaker method showed a high separation of hydrocarbons at 55°C and 5 extraction steps. The chloroform had the highest hydrocarbon extraction (95.8%). After these experiments, dissolution effect of the extracted hydrocarbons on the quality of gasoline and gas oil of Kerman oil depot was examined. The results showed that the mixing of separated hydrocarbons had a negative effect on the quality of gasoline but key quality control tests have shown that it is possible to dissolve these hydrocarbons in gas oil.
    Keywords: Sludge, Solvent, hydrocarbon, Quality of petroleum products
  • Amirhossein Khalili-Garakani * Pages 293-304
    Collection and burning of excess gas in flare are recognized as one of the tools for safety and pressure control in oil, gas and petrochemical processes. Nevertheless, these gases are usually of high thermal value and might be used as feed in other industrial plants to produce value-added products, while burning them causes greenhouse gas emissions, air and noise pollution and unpleasant odor and somehow wasting economic resources. Various methods have been proposed for the recovery and reuse of flare or associate gases: pressure increasing and well injection, LNG or CNG production, chemical products or liquid fuel production and power generation. For choosing, the right process is required to examine various parameters that in most studies only the two main factors of gas volume and distance to the market have been addressed. However, there are other important factors in the process of recovery and utilization of associated and flare gas that must be considered. In this study, hierarchical analysis of different methods of recovery and application of flare gas is classified and investigated. The results show that among these methods the process of generating power or electrical energy is more important.
    Keywords: Associate gas, Flare gas, Fuel, energy production, Analytical hierarchy method
  • Javad Kamali *, Mohammadreza Omidkhah, Taha Hossein Hejazi Pages 305-311
    Process industries are often exposed to hazardous chemicals and operating units are subject to different temperatures and pressures. Depending on different operating and environmental conditions, Accident assessment and modeling in the field of process industry safety will be of great help in understanding and dealing with the accident. Of all the process equipment, tanks have the most potential risks due to the accumulation of large volumes of chemicals. The purpose of this study is to model and assess the risk of LPG pressure vessels in different scenarios such as explosion and ignition with different weather conditions. Therefore, appropriate control strategies and safety measures can be suggested with it. Three spherical LPG tanks related to Isfahan Oil Refinery were modeled, For comprehensive modeling of scenarios, reservoir rupture in different weather conditions was investigated And its intensity was obtained. Based on the available data from previous incidents and the availability of its recurrence rate, the degree of risk was estimated. Individual and collective risk curves of rupture of these reservoirs were placed in the warning area. Finally, suggestions were made to reduce this risk.
    Keywords: Accident assessment, modeling, The safety of process industries, Pressure vessels, ignition, explosion modeling
  • Shiva Falati, Hossein Baniasadi *, Amir Heidarinasab Pages 313-322
    In the current study, fabrication and characterization of a biodegradable skin patch with controlled release of sodium diclofenac was reported. Gelatin and polyvinyl alcohol were considered the main part of the patch, and nanochitosan was selected as an agent for improving physical and mechanical properties and controlling the drug release.  Furthermore, diclofenac sodium was loaded into the polymer as a pain relief agent. The total weight percent of the polymer was selected as 5%. Different samples with weight ratios of gelatin to polyvinyl alcohol of 0.1, 0.25, 0.5, 1, 1.5, 3, and 4.5 were fabricated. The sample's appearance characteristics with a ratio of 3 were the best; therefore, this sample was considered for further characterization. Then different percentages of nanochitosan were added to the polymer substrate. The tensile strength test results showed that the highest strength is obtained in the presence of 1% by weight of nanochitosan. Afterward, different amounts of drugs were added to the gelatin/polyvinyl alcohol/nanochitosan sample. The samples' different properties were examined using the tensile test, drug release test, scanning electron microscopy, swelling test, degradation test, and thermal degradation test. The results showed that good interaction between the components and the uniform distribution of nanoparticles within the samples was achieved. Measurement of drug release rate in samples over 8 hours showed that the release rate was faster at the beginning of the test; furthermore, the drug's maximum loading was 95%. This study's findings can be a preliminary step to prove the potential of gelatin/polyvinyl alcohol/nanochitosan/diclofenac sodium compound as a pain relief skin patch.
    Keywords: Soothing coating, Gelatin, Polyvinyl alcohol, nanoachitosan, Diclofenac sodium, Drug release
  • MohammadHossein Karimi-Jafari *, Rohoullah Firouzi, Saleh Bagheri Pages 323-344

    Despite considerable progress in computational methods for calculating interactions between small molecules and proteins, estimation of the geometry of protein-ligand complexes and their binding free energies remains as a challenging task in the structure-based drug design. For an accurate description of these interactions requires the inclusion of quantum mechanical contributions using an extended atomic orbital basis set. For this purpose, some semi-empirical quantum mechanical methods have been developed that are much less expensive than more accurate “ab initio” and “density functional theory” methods.Currently, the application of fast and efficient semi-empirical quantum mechanical methods for calculating electronic properties of large molecules and biological systems becomes a routine task. In this contribution, the development of these methods and their successful applications in different fields – especially in biomolecular interactions – are reviewed.

    Keywords: semi-empirical quantum mechanical methods, Non-covalent interactions, Drug design, Biomolecules
  • Leyla Yousefi *, Omid Nezamabadi Pages 345-355
    The anaerobic digestion process is associated with biogas production, so pressure will be an important parameter affecting process. How the produced biogas discharge will be affected on system type as well as operating pressure, both of which affect the anaerobic digestion process, quality and quantity of produced biogas. In this research, effect of how produced biogas discharge by the laboratory scale anaerobic digestion system on the biogas production process with an industrial approach has been investigated in three methods.  In all methods, after injecting feed into the digester, system was subjected to a relative vacuum about   -0.1 barg per feed mass unit. First method system was batch, for second and third methods with respect biogas output were considered semi batch and continues, respectively. Other operating conditions such as temperature, mixing, type and amount of feed were same for all three methods.  For feed and digested, moisture, dry and organic matter and ash were measured and elements analysis were done. Production biogas analysis was also performed to measure the average relative composition of biogas.The results of products analysis and measurements show that volume of produced biogas in the third method compared to the second and first methods increased by 9.64% and 15.53%, respectively. These characters were shown increasing of methane volume share in compare of total biogas production 2120.22% and 21.31%, respectively. The four steps in the anaerobic digestion process are performed continuously in balance with each other uniformly. The gradual release of biogas produced and low pressure of system make the process conditions uniform and susceptible to the activities of microorganisms, especially methanogenic. Therefore, the gradual discharge method of produced biogas and its low pressure due to  lack of accumulation in the digestion tank during anaerobic digestion process has best results in terms of produced biogas and  methane  volume.
    Keywords: Anaerobic digestion, discharge method, Biogas, Methane, Pressure
  • Akbar Rahimi, Mojtaba Nasr Esfahani * Pages 357-364

    This study demonstrated a new approach of odorous gas treatment in a wet scrubbing-oxidation system with in situ generation of ferrate(VI), in which gaseous H2S could be quickly absorbed by aqueous alkaline solution and rapidly oxidized by liquid ferrate(VI) generated through electrochemical synthesis in situ. Ferrate(VI) ion production in alkaline solution (NaOH) was studied and the results showed optimum temperature for producing ferrate(VI) ion in 14 molar electrolyte solution was 50°C, and increasing voltage in rang of 1 to 10 V leading to more ion production. From ferrate(VI) self-decomposition test, it was found that 80% of ferrate ion was decomposed in 100 minutes and the increase in the temperature from 23°C to 80°C result in self-decomposing of 57% of ferrate ion. In the second part of tests, in situ generated ferrate(VI) has been used to H2S removal. The effect of temperature, ferrate ion solution concentration and gas containing H2S flow rate on H2S removal efficiency was investigated and these results were found: the optimum temperature for H2S removal was 50 °C in the test conditions, at increasing of ferrate ion concentration from 0.6 to 1.65  , 98% of H2S was removed from the gas, as well as at increasing the solution by 1 , 95% of H2S was removed.

    Keywords: Electrochemistry, hydrogen sulphide, Removal, Ferrate(VI) ion, In situ