فهرست مطالب

مهندسی شیمی ایران - پیاپی 131 (بهمن و اسفند 1402)

دوماهنامه مهندسی شیمی ایران
پیاپی 131 (بهمن و اسفند 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/12/27
  • تعداد عناوین: 11
|
  • مصطفی خاضع، مهدی فاضلی*، مهراورنگ قائدی، اطهرالسادات جوانمرد، حکیمه شریفی فرد صفحات 9-19
    تولید کربن فعال با استفاده از ضایعات کشاورزی به دلیل ارزان و در دسترس بودن می تواند از هزینه های تولید بکاهد. در این پژوهش، کربن فعال از چوب درخت انجیر تولید شد. فعال سازی با استفاده از اسیدفسفریک با نسبت 1:5 در دمای 450 درجه سلسیوس انجام پذیرفت. خواص و ویژگی های کربن فعال با استفاده از آنالیز درصد بازده و خاکستر، آنالیز FTIR، آنالیز BET و آنالیز SEM به دست آمد. درصدهای بازده و خاکستر، سطح ویژه و حجم منافذ کل به ترتیب 57.17 و2.3 درصد، (m2/g)1004 و (cm3/g)0.844 به دست آمد. براساس آنالیز جذب و واجذب، کربن فعال به دو نوع I و II با ترکیبی از میکروحفره و مزوحفره طبقه بندی شد. گروه های عاملی کربن فعال ازجمله گروه های کربوکسیلیک اسید، فنولی و غیره مشاهده شد؛ نتایج آنالیز SEM نشان دهنده ساختار میکروحفره با ریزحفرات فراوان بوده است.
    کلیدواژگان: کربن فعال، ضایعات محصولات کشاورزی، چوب درخت انجیر، آنالیز FTIR، آنالیز BET، آنالیز SEM
  • محمد مزیدی*، مهران رسائی، نرگس داودی صفحات 20-37
    در این مطالعه عملکرد یک سامانه فتوولتاییک حرارتی خورشیدی بررسی شده است. مطالعه عددی با کدنویسی در نرم افزار متلب و با حل هم زمان معادلات مربوط به بخش الکتریکی و حرارتی انجام گرفته است که امکان انجام بررسی های مختلف برروی سامانه را فراهم می سازد. مطالعه عددی دارای سه بخش مطالعه مشخصه ای عوامل محیطی، عملکرد سامانه در یک روز و در یک سال است.با افزایش سرعت باد از صفر تا 14 متر بر ثانیه، بازده الکتریکی حدود 4% افزایش، بازده حرارتی حدود 22% کاهش و بازده کلی سامانه 18% کاهش می یابد؛ بنابراین امکان تغییرات شدیدی در عملکرد سامانه با تغییرات سرعت باد وجود دارد. با افزایش میزان تابش از 350 تا 1050 وات بر مترمربع بازده الکتریکی، حرارتی و بازده کلی به ترتیب 1% کاهش، 16% افزایش و 14 % افزایش را نشان می دهد. با فرض افزایش دمای محیط از 5 تا 60 درجه سلسیوس، بازده انرژی الکتریکی 5/2% کاهش، بازده حرارتی حدود 0.5% افزایش و بازده کلی حدود 2% کاهش می یابد. هم چنین، نتایج نشان می دهند که توان خروجی حرارتی سامانه فتوولتاییک حرارتی مورد بررسی بین 280 تا 460 وات و توان خروجی الکتریکی بین 120 تا 190 وات در طول سال تغییر می کند.
    کلیدواژگان: انرژی خورشیدی، سامانه فتوولتائیک حرارتی، آنالیز انرژی و اگزرژی
  • سید رضا تقوی، محمدعلی دهنوی* صفحات 38-48

    پیشرانه جامد مرکب بر پایه سه جزء اصلی پلی بوتادی ان خاتمه یافته با هیدروکسیل/آلومینیم/آمونیم پرکلرات (AP/Al/HTPB) حاوی 19% وزنی آلومینیوم به دلیل بار جامد بالا، خواص فیزیکی، مکانیکی و احتراقی ویژه ای دارد. افزایش محتوای بار جامد به منظور ارتقای خواص عملکردی پیشرانه جامد مانند ایمپالس ویژه و گرمای احتراق حجمی که از الزامات ماموریت های فضایی هستند، انجام می پذیرد. از سویی افزایش بار جامد (کاهش سامانه بایندر) با محدودیت های در فرایند تولید پیشرانه مانند افزایش گران روی، کاهش پات لایف (عمرکاربری) و کاهش فرایندپذیری دوغاب پیشرانه همراه است و هم چنین موجب کاهش کیفیت خواص مکانیکی محصول پیشرانه می شود. در این مقاله تاثیر توزیع اندازه ذرات اکسیدکننده AP به عنوان یکی از مولفه های کلیدی بر خواص فیزیکی، مکانیکی و احتراقی پیشرانه جامد مرکب به صورت تجربی مطالعه شد. نتایج نشان داد که با کاهش میانگین اندازه ذرات AP، مقدار چگالی تغییر چشم گیری ندارد، مقدار استحکام کششی و مدول افزایش و ازدیاد طول کاهش می یابد و هم چنین نرخ سوزش پیشرانه ها کمی افزایش پیدا می کند. چگالی پیشرانه ها به صورت میانگین 1792kg/m3 ، برای نمونه پیشرانه با نسبت 0.88 = NCO/OH و میانگین جرمی اندازه ذرات AP برابر با 251μm مقدار استحکام کششی بیشینه 0.523MPa ، ازدیاد طول بیشینه 35/1%، مدول 1.5MPa  و نرخ سوزش در فشار 65bar  برابر با 6.9mm/sec  به دست آمد.

    کلیدواژگان: خواص مکانیکی، نرخ سوزش، پیشرانه جامد مرکب، توزیع اندازه ذرات، آمونیوم پرکلرات (AP)، پودر آلومینیوم و HTPB
  • اسماء خوبی* صفحات 49-64

    علم کمومتریکس با استفاده از آمار و ریاضیات برای حل مشکلات آزمایشگاهی و توصیف نتایج تجربی به طور موثر در زمینه‎های گوناگون به‎کار گرفته می‎شود. ازجمله کاربردهای این روش، حل مشکلات مربوط به بهینه‎سازی روش‎های آزمایشگاهی است. در پژوهش حاضر، به‎منظور سنتز نانوساختارهای روی فریت، از روش امواج فراصوت استفاده شد. هم چنین به منظور کاهش استفاده از مواد شیمیایی، نشاسته به‎عنوان یک ماده سبز در مسیر سنتز به‎کار گرفته شد. نوآوری دیگر مطالعه حاضر، استفاده از روش‎ بهینه‎سازی چندمتغیره به‎جای روش‎های متداول بهینه‎سازی یک عامل در یک زمان است. به‎منظور دست یابی به این هدف، ابتدا نانوساختارها، براساس طراحی باکس- بنکن سنتز شدند. سپس، برای بهینه‎سازی عوامل موثر بر سنتز نانوساختارها، نتایج پراش پرتو ایکس به‎عنوان پاسخ‎های آزمایشگاهی به وسیله روش سطح پاسخ استفاده شد. درنهایت، نانوساختارهای بهینه، برای بررسی خواص الکتروکاتالیستی در اندازه‎گیری تیروزین به‎کار برده شدند. نتایج نشان داد که نانوساختارهای روی فریت سنتزشده در شرایط بهینه، از ظرفیت مناسبی برای ردیابی مقادیر بسیار کم تیروزین در نمونه‎های حقیقی پیچیده برخوردار هستند.

    کلیدواژگان: نانوساختارهای روی فریت، سنتز سبز، امواج فراصوت، طراحی باکس- بنکن، روش سطح پاسخ، فعالیت الکتروکاتالیستی
  • محبوبه رحیم دل، محمدمهدی کامیابی*، حدیث اقبالی، محمدجواد رحیم دل صفحات 65-77
    در سال های اخیر بیماری کووید-19 به عنوان یک بیماری مسری با قدرت انتشار بالا اثرات بسیار مخربی بر جوامع انسانی داشته است. از این رو، بررسی نحوه انتشار و انتقال آن ضرورت دارد. هدف از پژوهش حاضر، تخمین احتمال انتقال ویروس کرونا و پیش بینی سرایت آن با استفاده از روش تصادفی زنجیره های مارکوف است. برای این منظور به مدل سازی انتشار ویروس کرونا در کشورهای فرانسه، انگلستان، آلمان، ایران و نیجریه پرداخته شده است. باتوجه به نتایج، بیشترین احتمال انتقال این ویروس مربوط به کشور فرانسه است که با گذشت زمان به سرعت کاهش یافته است. علاوه بر این، موارد ابتلای پیش بینی شده در سال 2021 برای کشورهای انگلیس، آلمان و ایران به ترتیب به اندازه 1.2، 1.8 و 0.7 درصد با مقادیر گزارش شده، اختلاف دارد. این نتایج بیانگر کارایی مدل پیشنهادی در پیش بینی تعداد افراد مبتلا به ویروس کروناست.
    کلیدواژگان: همه گیرشناسی، کووید-19، احتمال انتقال، زنجیره مارکوف
  • زهرا اصفهانی بلندبالایی، خسرو رستمی*، جمیله نوروزی، بهرام تفقدی نیا صفحات 78-103

    تولید زیستی هیدروژن با کنسرسیوم میکروبی متشکل از کلاستریدیوم ها و انتروباکترها بررسی شده است. استفاده از کنسرسیوم مصنوعی میکروبی علاوه بر نداشتن دشواری های کشت خالص، امکان بررسی تاثیر شرایط محیطی را بر گونه های حاضر و هم چنین تاثیر آن ها را بر یکدیگر و برروی بازده تولید هیدروژن فراهم می آورد. در این مقاله مروری، به مسیر تولید زیستی هیدروژن در انتروباکترها و کلاستریدیوم ها، نسبت بازده تولید هیدروژن عملی به نظری، تعیین سرعت رشد، توانایی استفاده از سوبستراهای کربنی، اعمال شرایط بی هوازی، pH و حرارت پرداخته شده است. انتروباکترها از مسیر پیروات فرمات لیاز (PFL) و کلاستریدیوم ها از مسیر پیروات فردوکسین اکسید و ردوکتاز (PFOR) هیدروژن را با بازده نظری  2mol H2/mol glucose و 4mol H2/mol glucoseتولید می کنند، باوجود این، مقایسه پژوهش های انجام شده در این مقاله، نشان می دهد که میانگین بازده هیدروژن تولیدشده در انتروباکترها برابر 1.36mol H2/mol glucoseبا و در کلاستریدیوم ها 2.205mol H2/mol glucose است که اختلاف بازده عملی 38% را نشان می دهد. انتروباکترها با بی هوازی کردن سریع  36/1محیط جای گزین مناسب مواد احیاکننده ای مانند ال- سیستیین هستند و هزینه فرایند را کاهش می دهند. این کنسرسیوم درحضور سوبستراهای کربنی ساده و نسبتا پیچیده مانند پساب های نشاسته و لیگنوسلولزی، نسبت تلقیح زیاد انتروباکتر به کلاستریدیوم، دامنه pH 5-7 و دمای 39-30 درجه سلسیوس بازده تولید هیدروژن مناسبی دارد.

    کلیدواژگان: انتروباکتر، مشخصه های محیطی، کلاستریدیوم، کنسرسیوم های میکروبی، سوبسترا، زیستی هیدروژن
  • شیما چوبتاشانی، حامد رشیدی* صفحات 104-114
    جذب کربن دی اکسید یکی از راه های کاهش گازهای گلخانه ای است. این مطالعه به بررسی جذب گاز کربن دی اکسید به وسیله محلول آبی متیل دی اتانول آمین- پیپرازین با استفاده از یک میکرو کانال به کمک روش سطح پاسخ پرداخته است. اثر مشخصه های غلظت آمین (50-30 درصد وزنی)، دما (40-20 درجه سلسیوس)، شدت جریان حلال ورودی به میکروراکتور (9-3 میلی لیتر بر دقیقه) و غلظت ورودی گاز کربن دی اکسید (15-5 درصد حجمی) بر ضریب کلی انتقال جرم ارزیابی شد. برای بررسی و تحلیل نتایج از نرم افزار دیزاین اکسپرت استفاده شد. اهمیت متغیرهای ورودی برای این پاسخ به ترتیب شدت جریان مایع > غلظت آمین > دماست. شدت جریان مایع موثرترین متغیر ورودی است؛ زیرا رابطه مستقیمی بین شدت جریان مایع و جانشینی مکان های جذب وجود دارد. بیشترین مقدار ضریب کلی انتقال جرم 202.50kmol/m3.h.kPa  گزارش شد. این مقدار در شرایط عملیاتی: غلظت 40 درصد وزنی حلال، شدت جریان 9 میلی لیتر بر دقیقه حلال، دمای عملیاتی 40 درجه سلسیوس و غلظت ورودی 10 درصد حجمی گاز کربن دی اکسید به دست آمد.
    کلیدواژگان: کربن دی اکسید، متیل دی اتانول آمین، پیپرازین، میکرو راکتور، ضریب کلی انتقال جرم
  • احمدرضا زاهدی پور، ابوذر زاهدی پور، مسعود راهبری سی سخت، داریوش عمادزاده* صفحات 115-125
    در این پژوهش بهینه سازی شرایط عملیاتی برای کاهش پلاریزاسیون غلظتی برروی سطح غشای اسمزمعکوس (RO) به صورت آزمایشگاهی بررسی شد؛ لذا باتوجه به تعداد و تنوع مشخصه های تاثیرگذار (غلظت نمک، فشار، دبی وpH) بر میزان دفع نمک و هم چنین باهدف کاهش تعداد آزمایش ها و هزینه ها از روش طراحی آزمایش تاگوچی استفاده شد. بااستفاده از نرم افزار مینی تب 16 و تحلیل تاگوچی و هم چنین بااستفاده از روش آماری تحلیل واریانس ANOVA، درصد سهم شاخص های مختلف و هم چنین شرایط بهینه برای بیشترین میزان دفع نمک تعیین و نتایج زیر حاصل شد. با افزایش زمان برای آزمایش های (5،4و6) میزان دفع نمک در فرایند اسمز معکوس (RO) برای شرایط مختلف آزمایش افزایش یافت. بهترین عملکرد غشای کامپوزیتی پلی آمید برای دفع نمک در شرایط غلظت نمک 1500ppm فشار 10bar دبی 0.5Lit/min و 7=pH با مقدار 97.24 درصد حاصل شد. بیشترین شار آب عبوری از غشای کامپوزیتی پلی آمید در فرایند اسمز معکوس (L/m2.hr) 41.04 است که در شرایط آزمایش 6 به دست آمد که می توان این افزایش شار آب عبوری را مربوط به کاهش میزان پلاریزاسیون غلظتی برروی سطح غشای کامپوزیتی پلی آمید دانست.
    کلیدواژگان: پلاریزاسیون غلظتی، غشا، اسمزمعکوس، دفع نمک، کامپوزیت پلی آمید
  • ریحانه حسنی*، احمد حسین نژاد، حمیدرضا کریمی نیا همدانی صفحات 126-139
    در این پژوهش تولید بیوپلیمر زانتان در دو سوبسترای پساب خام کارخانه های روغن زیتون و پساب پیش تصفیه شده با روش انعقاد و لخته سازی بررسی شد. یون های آلومینیوم و آهن و آهک به عنوان منعقدکننده کاهش بار آلاینده های موجود در این پساب به کار رفت. بیشترین میزان حذف COD و PPH به ترتیب 24 و 31 درصد در استفاده از 4 گرم بر لیتر کلرورفریک حاصل شد. باتوجه به قیمت مناسب آهک و تاثیر آن در ایجاد قلیاییت مورد نیاز سایر منعقدکننده ها، ترکیب منعقدکننده های مختلف با آهک نیز بررسی شد. نتایج نشان می دهد که ترکیب آن ها با آهک علاوه بر افزایش 2 برابری بازده حذف آلاینده ها، موجب کاهش میزان مصرف منعقدکننده نیز می شود. برای نمونه؛ ترکیب 4 گرم بر لیتر آهک با 3 گرم بر لیتر کلرورفریک موجب حذف 48 و 65 درصدی COD و PPH (به ترتیب) می شود. برای بررسی تاثیر کاهش غلظت PPH بر تولید زانتان، ابتدا رشد میکروب زانتوموناس کمپستریس و تولید زانتان در غلظت های مختلف پساب خام و سپس پساب پیش تصفیه شده بررسی شد. نتایج نشان می دهد که فرایند پیش تصفیه موجب افزایش تولید زانتان می شود؛ به طوری که بیشترین میزان زانتان تولیدی در پساب خام در غلظت 40 درصد، معادل 4 گرم در لیتر و در پساب تصفیه شده در غلظت 70 درصدی و به میزان 13 گرم در لیتر است. بنابراین استفاده از روش های پیش تصفیه و کاهش ترکیبات سمی زیستی پساب زیتون، علاوه بر افزایش چشم گیر میزان زانتان تولیدی، منجربه کاهش میزان رقیق سازی پساب نیز می شود.
    کلیدواژگان: پساب زیتون، زانتان، پیش تصفیه، زانتوموناس کمپستریس، انعقاد و لخته سازی
  • صفحات 142-147
|
  • M. Khaze, M. Fazeli *, M. Ghaedi, A. S. Javanmard, Hakimeh Sharififard Pages 9-19
    Production of activated carbon by using agricultural wastage can greatly reduce production costs due to its cheapness and availability. In this study, activated carbon was produced using fig wood. Activation was performed using phosphoric acid with a ratio of 1:5 at 450°C. Activated carbon properties were obtained by using percentage yield and ash analysis, FTIR analysis, BET analysis, and SEM analysis. The percentages of yield and ash, the specific area and the total pore volume were 57.17%, 2.3%, 1004 (m2/g) and 0.844 (cm3/g) respectively. Based on adsorption-desorption analysis, the activated carbon was classified as two types I and II, with a combination of micropores and mesopores. The functional groups of activated carbon, including carboxylic acid, phenolic groups, etc., were found. The results of SEM analysis showed a microporous structure with frequent micropores.
    Keywords: Activated carbon, Agricultural waste, Fig Wood, FTIR analysis, BET analysis, SEM analysis
  • M. Mazidi Sharfabadi *, M. Rasaee, Narges Davoudi Pages 20-37
    In this work, the performance of a solar system, in more detail, the thermal photovoltaic system is investigated. Numerical study has been done through coding in MATLAB software and by simultaneously solving equations related to the electrical and thermal parts, which provides the possibility of performing various investigations on the system. It is noteworthy that the PV part of this code, which is entirely accurate, can also use independently for photovoltaic systems. Numerical study has three features: parametric study, and collector performance in one day and in one year. As the wind speed increases from zero to 14 m/s, the electrical efficiency increases by about 4%, the thermal efficiency decreases by about 22%, and the overall efficiency of the system decreases by 18%; Therefore, there is a possibility of drastic changes in the performance of the system with changes in wind speed. By increasing the amount of radiation from 350 to 1050 W/m2, the electrical, thermal and overall efficiency shows a 1% decrease, 16% increase and 14% increase, respectively. Assuming an increase in the ambient temperature from 5 to 60 oC, the electrical efficiency decreases by 2.5%, the thermal efficiency increases by 0.5% and the overall efficiency decreases by 2%. Also, the results show that the thermal output power of the photovoltaic thermal system varies between 280 and 460 Watts and the electrical output power varies between 120 and 190 Watts throughout the year
    Keywords: Solar energy, Thermal Photovoltaic System, Energy, Exergy Analysis
  • S. R. Taghavi, M. A. Dehnavi * Pages 38-48

    The composite solid propellant based on the three main components AP/Al/HTPB containing 19 wt.% of Aluminum has special physical, mechanical and combustion properties due to the high solid load. Increasing the solid load is done in order to improve the performance properties of solid propellant, such as specific impulse and volume combustion heat, which are requirements of space missions. On the other hand, increasing the solid load (reducing the binder system) leads to limitations in the production process, such as increasing the viscosity, reducing the pot life, and reducing the processability of the propellant slurry, and also reducing the quality of other propellant properties such as mechanical properties. In this study, the effect of ammonium perchlorate (AP) as one of the key parameters on the physical, mechanical and combustion properties of composite solid propellant has been studied experimentally. The results showed that by reducing the average size of AP particles, the density does not change significantly, the tensile strength and modulus increase and the elongation decreases, and the burning rate of the propellants increases slightly. The average density of propellants is 1792 kg/m3, For the propellant sample with the NCO/OH ratio = 0.88 and the mass average AP particle size equal to 251 μm, the ultimate tensile strength is 0.523 MPa, the maximum elongation is 35.1%, the modulus is 1.5 Mpa, and the burning rate at 65 bar is equal to 6.9 mm/sec.

    Keywords: Mechanical properties, burning rate, Composite Solid Propellant, particle-size distribution, Ammonium Perchlorate (AP), Aluminum powder, HTPB
  • A. Khoobi * Pages 49-64

    Chemometrics science is effectively used for solving experimental problems and describing of experimental results in different fields using statistics and mathematics. Such applications of the method can be referred to solving the problems about optimization of the experimental methods. In the present research, ultrasonic irradiations was used for synthesis of zinc ferrite nanostructures. Also, starch as a green material was applied to reduce using of chemicals. Other novelty of the present study was application of the multivariate optimization method instead one-at-a-time usual methods. For achieving the purpose, at first the nanostructures were synthesized based on Box-Behnken design. Then, the results of X-ray diffraction were used as experimental responses for optimization of effective parameters on the synthesis of the nanostructures using response surface methodology. Finally, the optimized nanostructures were applied for investigation of electrocatalytic properties in tyrosine detection. The results showed the zinc ferrite nanostructures that were synthesized in the optimum conditions contain appropriate potential for trace analysis of tyrosine in complicated real samples.

    Keywords: Zinc Ferrite Nanostructures, Green synthesis, Ultrasonic Irradiations, Box–Behnken design, Response Surface Methodology, Electrocatalytic activity
  • M. Rahimdel, M. M. Kamyabi *, H. Eghbali, M. J. Rahimdel Pages 65-77
    In this work, the performance of a solar system, in more detail, the thermal photovoltaic system is investigated. Numerical study has been done through coding in MATLAB software and by simultaneously solving equations related to the electrical and thermal parts, which provides the possibility of performing various investigations on the system. It is noteworthy that the PV part of this code, which is entirely accurate, can also use independently for photovoltaic systems. Numerical study has three features: parametric study, and collector performance in one day and in one year. As the wind speed increases from zero to 14 m/s, the electrical efficiency increases by about 4%, the thermal efficiency decreases by about 22%, and the overall efficiency of the system decreases by 18%; Therefore, there is a possibility of drastic changes in the performance of the system with changes in wind speed. By increasing the amount of radiation from 350 to 1050 W/m2, the electrical, thermal and overall efficiency shows a 1% decrease, 16% increase and 14% increase, respectively. Assuming an increase in the ambient temperature from 5 to 60 oC, the electrical efficiency decreases by 2.5%, the thermal efficiency increases by 0.5% and the overall efficiency decreases by 2%. Also, the results show that the thermal output power of the photovoltaic thermal system varies between 280 and 460 Watts and the electrical output power varies between 120 and 190 Watts throughout the year.
    Keywords: Solar energy, Thermal Photovoltaic System, Energy, Exergy Analysis
  • Z. Esfahani Bolandbalaei, Kh. Rostami *, J. Norouzi, B. Tafaghodinia Pages 78-103

    Biohydrogen production by microorganisms including Clostridium and Enterobacter are covered. Artificial microbial consortia have no complications as the pure culture. Further avails the effect of environments interaction on each other and yield of hydrogen production. The present review paper discloses the pathway of hydrogen production by Enterobacter and Clostridium, the rate of growth of the microorganism, The potential of carbohydrate substrate metabolism, pH and temperature influence, and the ratio of experimental to theoretical yield under anaerobic conditions. Enterobacter by Pyruvate formate-lyase (PFL) and Clostridium Pyruvate-ferredoxin oxidoreductase (PFOR) yield 2 mol / mol glucose and 4 mol / mol glucose. On the count of the present comparison 1.36 to 2.205 mol /mol glucose produced by Enterobacter and Clostridium, respectively, 38% discrepancy of practical yield is observed. For hydrogen production Clostridium needs strict anaerobic environments and L-cysteine are added, while Enterobacter in consortia uses oxygen and as a result the production cost is reduced. The consortia are potential to metabolize simple and complex carbon sources like glucose, starch wastewater and lignocellulose wastes. Moreover, reasonably high inoculate ratio of Enterobacter, pH, and, temperature ranges of 5-7 and 30-39°C are effective for biohydrogen production.
    .

    Keywords: Enterobacter, Clostridium, Environmental parameters, Substrate, Biohydrogen, Microbial consortia
  • Sh. Choubtashani, H. Rashidi * Pages 104-114
    Carbon dioxide absorption is one of the ways to reduce greenhouse gases. This study investigates carbon dioxide absorption by methyldiethanolamine-piperazine aqueous solution using a microchannel. The Design Expert software was used to check and analyze the results. The effect of the parameters of amine concentration (30-50 wt.%), temperature (20-40°C), solvent flow entering the microreactor (3-9 ml/min) and carbon dioxide concentration (5-15 vol.%) on the overall mass transfer coefficient was evaluated. The importance of the input variables for this response is in the order of liquid flow > amine concentration > temperature. Liquid flow intensity is the most effective input variable because there is a direct relationship between liquid flow intensity and the succession of absorption sites. The highest value of the overall mass transfer coefficient was reported as 202.50 kmol/m3.h.kPa. This value was obtained in operating conditions: concentration of 40 wt.% of solvent, flow intensity of 9 ml/min of solvent, operating temperature of 40 degrees Celsius and input concentration of 10 vol.% of carbon dioxide gas.
    Keywords: Carbon dioxide, Methyl diodethanolamine, Piperazine, microreactor, Overall mass transfer coefficient
  • A. R. Zahedipoor, A. Zahedipoor, M. Rahbari Sisakht, D. Emadzadeh * Pages 115-125
    This research addressed the experimental optimization of the operating conditions to decrement the concentration polarization on the reverse osmosis (RO) membrane. Regarding the number and diversity of the effective parameters (salt concentration, pressure, flow rate, and pH) of desalination process, Taguchi design of experiment (DoE) was employed to decrease the number of texts and costs. The contribution of various parameters and optimal conditions to achieve the highest desalination were determined using Taguchi DoE and ANOVA as implemented in Minitab 16 software. The RO desalination increased in various conditions by prolonging the time for tests 5, 4, and 6. The best desalination performance of the polyamide composite membrane (97.24%) was achieved for salt concentration, pressure, flow rate , and pH of 1500 ppm, 10 bar, 0.5 L/min, and 7, respectively. The highest water flux through the polyamide composite membrane during the RO process was 41.04 L/m2hr which was observed in test 6. Such an enhancement in the water flux can be assigned to the decrease in the concentration polarization on the polyamide composite membrane.
    Keywords: Concentration polarization, Membrane, Reverse Osmosis, Polyimide composit
  • R. Hasani *, A. Hosseinnejad, H. Kariminia Pages 126-139
    In this research, the production of xanthan biopolymer in two substrates of olive mill wastewater (OMW) and pre-treated OMW by coagulation -flocculation methods was investigated. Aluminum, iron ions, and lime have been used as coagulants . The use of 4 g/L FeCl3 has caused the highest removal efficiency of COD and PPH about 24 and 31% respectively. Considering the reasonable price of lime and its effect in creating alkalinity the combination of various coagulants with lime was also investigated. The results show that the combination increases the pollutant removal efficiency by two folds and also reduces the amount of coagulant consumption. For example, the combination of 4 g/L of lime with 3 g/L of FeCl3 removes 48 and 65 percent of COD and PPH, respectively. In order to investigate the effect of reducing the concentration of PPH on the xanthan production , the growth of the microorganism Xanthomonas campestris and the production of xanthan in different concentrations of raw OMW and pre-treated OMW were investigated. The results show that the pre-treatment process increases the xanthan production. So that the maximum amount of xanthan produced in raw OMW at the concentration of 40% is equal to 4 g/L, and this much in pre-treated OMW is 13 g/L at a concentration of 70%. Therefore, the use of pre-treatment methods and the reduction of toxic biological compounds in OMW, in addition to the significant increase in the amount of xanthan produced, also leads to a decrease in the dilution of the wastewater.
    Keywords: Olive wastewater, Xanthan, Pretreatment, Xanthomonas campestris, Coagulation, Flocculation
  • Pages 142-147