نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران
سال بیست و ششم شماره 2 (پیاپی 45، تابستان 1386)

کاغذهای باطله چاپ شده با توجه به ابعاد جوهر و نوع چاپ، می توانند فرایندهای شستشو، شناورسازی، تمیزسازی، پالایش و گریز از مرکز را طی نموده و خمیر جوهرزدایی شده، متناسب با صنایع مرتبط با خمیر کاغذ، حاصل شود. ذره های جوهر با ابعاد 100 تا 400 میکرون، در صنایع محدود جوهرزدایی در داخل کشور، باعث بروز مشکلاتی در خمیر کاغذ شده است. به این سبب در این تحقیق تجربی، روش شناورسازی در جهت حذف جوهر از کاغذهای باطله (چاپ لیزری و زیراکس) با دیدگاه صنعتی - زیست محیطی، بررسی شد. از نتیجه های بررسی تغییرهای کمی مواد شیمیایی بر میزان COD پساب خروجی فرایند، حدود بهینه درصد مواد شیمیایی بر مبنای وزن خشک کاغذ، با در نظر گرفتن حصول حدود 80 درصد حذف جوهر و COD پساب کمتر از 1200 میلی گرم بر لیتر به طور هم زمان در یک مرحله فرایند شناورسازی، مشخص شد. فاکتورهای مهمی از قبیل درصد خشکی خمیر کاغذ، دبی هوای ورودی، زمان هوادهی، زمان اختلاط مواد شیمیایی با خمیر کاغذ، ابعاد ذره های جوهر، ابعاد حباب هوا و ابعاد ستون بر بازده حذف جوهر تاثیر گذار بوده که میزان اثر بخشی هر یک از پارامترها در سیکل های مجزا در شرایط یکسان آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار گرفت. با توجه به بررسی فرایند شناورسازی در ابعاد متفاوت پایلوت و نیز سلول شناورسازی صنعتی، این نتیجه حاصل شد که سیستم توزیع هوا و ابعاد حباب های هوا، نقش ارزنده ایی در افزایش بازده و بهینه کردن فرایند، دارد. نتیجه های به دست آمده از تحقیق نشان داد که در شرایط بهینه پایلوت می توان به درصد حذف جوهر تا حدود 95 نیز دست یافت. در نهایت با توجه به تعریف ثابت های سینتیکی مدل تجربی مطرح شده در فرایند شناورسازی، کنترل موردهای فنی، در صورتی که به ترتیب منجر به افزایش و کاهش ثابت های K1 و K2 شوند، سبب افزایش بازده جوهرزدایی می شود.

تولید آنتی بیوتیک ها یکی از زمینه های مهم در بیوتکنولوژی (فناوری حیاتی) است و تلاش های زیادی برای بهینه سازی فرایند تولید آنتی بیوتیک های متفاوت صورت گرفته است. نئومایسین یکی از آنتی بیوتیک های آمینوگلیکوزیدی مهم است که در صنایع دارویی به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد. در این پژوهش، تولید آنتی بیوتیک نئومایسین از استرپتومایسس فرادیا مورد بررسی قرار گرفته است. فاکتورهایی که بررسی شده اند عبارت اند از: ترکیب محیط کشت که محیط نشاسته ای به دلیل وجود منبع کربن پلی ساکاریدی مناسب تر تشخیص داده شد، مقدار pH بهینه برابر 7، دما 30 درجه سانتی گراد به دست آمد و شدت هم زدن در تکان دهنده الکتریکی 150 دور در دقیقه به مدت 72 ساعت ولی در فرمانتور 5 لیتری دور هم زن معادل 400 دور در دقیقه با شدت هوادهی 0.5 VVM در مدت 144 ساعت (با شرایط بهینه یکسان) در بهترین شرایط، بیشترین تولید به 3760 میلی گرم در لیتر. برای بهینه سازی شرایط تولید از روش آماری تاگوچی استفاده شده است. نتیجه های به دست آمده نشان دادند که فاکتورهای محیط کشت (کنجاله سویا، منیزیم سولفات 7 آبه، نشاسته) و pH موثرترین فاکتورها در تولید این آنتی بیوتیک هستند.

ترکیب های گوگرددار موجود در مشتقات نفتی باعث تولید آلاینده های هوا، ایجاد خوردگی در تجهیزات فلزی و مسموم شدن کاتالیست های پالایشگاهی مانند کاتالیست ریفرمینگ می شود، لذا ضرورت استفاده از کاتالیست های گوگردزدایی (HDS) برای کاهش میزان گوگرد موجود در برش های نفتی آشکار است. این کاتالیست ها به طور عمومی شامل پوشش تک لایه و توزیع یکنواختی از اکسید یکی از فلزهای گروه VIB مانند مولیبدن و اکسید یکی از فلزهای گروه VIII مانند کبالت روی پایه کاتالیستی گاما- آلومینا هستند. در تحقیق حاضر، پس از بررسی روش های ساخت کاتالیست، روش تلقیح خشک و متوالی نمک های آمونیم هپتامولیبدات و کبالت نیترات روی گاما- آلومینای کروی با سطح ویژه 216 m2 /g برای ساخت کاتالیست مورد نظر انتخاب و اثر pH محلول تلقیح، غلظت مولیبدن و کبالت، سرعت خشک کردن و دبی خوراک مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین به منظور شناسایی و ارزیابی کاتالیست ها، برخی نمونه های ساخته شده مورد تجزیه روبشی میکروسکوپ الکترونی و آزمون های پروزیمتری و راکتوری قرار گرفت. سپس کاتالیست 5 JDS-C یکی از کاتالیست های ساخته شده در این تحقیق) در راکتور پایلوتی در دمای 290 درجه سانتی گراد و فشار 15bar (مشابه شرایط عملیاتی واحد HDS پالایشگاه ها) مورد ارزیابی قرار گرفت که توانایی کاهش گوگرد نفتا را از1200ppm به کمتر از 1ppm نشان می دهد. عملکرد این کاتالیست در مقایسه با کاتالیست تجاری قابل قبول است.

در طبیعت مواد رنگزا، از منابع مختلفی مانند گیاهان، گل، دانه، برگ و ریشه تهیه می شود. در این کار پژوهشی پارچه پشمی با استفاده رنگزای استخراج شده از چای رنگرزی شد. برای دندانه دادن، از سه دندانه متفاوت پتاسیم دی کرومات، مس سولفات و آلومینیم سولفات استفاده شد و عمل دندانه دهی قبل از عمل رنگرزی انجام پذیرفت. همچنین سه ویژگی ثبات شستشویی، ثبات سایشی و رنگ پارچه مورد ارزیابی قرار گرفت که ارزیابی رنگ پارچه به وسیله سیستم رنگ همانندی طیف سنجی انجام شد و رنگ های متنوع و متفاوتی با استفاده دندانه های متفاوت به دست آمد. ثبات شستشویی و سایشی پارچه رنگرزی شده در حد خوب تا عالی می باشد.

حلالیت زیاد MTBE در آب، باعث شده تا این ماده پس از ورود به محیط زیست به سرعت وارد آب های زیرزمینی شود. به همین منظور نمونه گیری از 100 نقطه آب خوان دشت تهران انجام شد و با استفاده از روش استخراج با حلال از فضای فوقانی (HSME) این نمونه ها آنالیز شدند. با وجود این که استاندارد جهانی، مقدار حد مجاز این ماده را 13-11 ppb اعلام کرده است، اما مقدار این ماده در منابع آب زیرزمینی تهران به 18ppb رسیده است. پس از بررسی مجدد نتیجه های آنالیز، مشخص شد که حدود 2 درصد نقاط اندازه گیری شده غلظتی بالاتر از حد مجاز، 7 درصد در محدودهppb 13-5 و 91 درصد غلظتی کمتر از 5 ppb دارند. سپس اثر عامل هایی مانند وجود پمپ بنزین و انبار نفت، فاصله از این مکان ها و جهت حرکت آب های زیرزمینی روی غلظت این ماده مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه ها نشان می دهد که پمپ بنزین و انبار نفت از جمله عامل های افزایش دهنده غلظت این ماده بوده و با افزایش فاصله از این مکان ها، غلظت MTBE به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. افزون بر این، جهت حرکت آب های زیرزمینی در افزایش غلظت این ماده موثر بوده که مدلی برای نفوذ MTBE ارایه شده است.

هدف از انجام این تحقیق، دستیابی به فرمول مناسب لعاب مشکی روی شیشه های سودالایم است. ساخت لعاب روی شیشه، شامل دو مرحله سنتز رنگدانه و ساخت فریت مناسب آن با قابلیت اعمال زیر دمای نرم شوندگی شیشه پایه است. رنگدانه سیاه، دارای ساختار اسپینلی از عنصرهای کروم، منگنز، آهن، نیکل، مس و کبالت است.
با استفاده از مراجع و منابع مطالعاتی، 21 ترکیب برای رنگ مشکی در نظر گرفته شد که در دمای 1200 تا 1350 درجه سانتی گراد سنتز، سپس آسیاب و دانه بندی شدند. برای تهیه لعاب در حدود 5 تا 10 درصد از رنگدانه های مورد نظر به فریت مناسب اضافه شد. سپس روی شیشه اعمال و در دمای 650 درجه سانتی گراد پخته شد. در این پژوهش از آنالیزهای XRD، PSA، STA برای بررسی رنگدانه های سنتزی به کار رفته در لعاب استفاده شد. همچنین رنگدانه هایی که از لحاظ ظاهری دارای رنگ مناسبی بودند، مورد آزمون طیف سنجی CIELAB قرار گرفتند و نتیجه های نمونه های بهینه مورد مقایسه قرار گرفت. ترکیب عنصرهای کروم، آهن، کبالت، نیکل و سنتز آنها در دمای 1350 درجه سانتی گراد، بر پایه اسپینل بهترین رنگ مشکی را در این تحقیق ارایه می دهند.

در این تحقیق مدل ترمودینامیکی UNIQUAC-NRF به صورت یک مدل غیر الکترولیتی برای محاسبه تعادل هم زمان فازی - شیمیایی سیستم الکترولیت آمینی با فرضیه جفت یونی مورد استفاده قرار گرفته است. در این مدل از معادله پیتزر - دبای - هوکل برای بخش برد بلند و از معادله UNIQUAC-NRF برای بخش برد کوتاه استفاده شده است. این مدل برای سیستم های آلکانول آمینی + آب + گازهای اسیدی در دماهای متفاوت توسعه داده شده و پارامترهای برهم کنش برای دو سیستم MDEA-H2O-CO2 و MDEA-H2O-H2S بهینه شده است. نتیجه های به دست آمده از این مدل در مقایسه با داده های آزمایشگاهی خیلی خوب است.

در این تحقیق، اثر مواد متفاوت شفاف ساز روی کیفیت آب انار مطالعه شد. آب انار از نظر اجزا و ترکیب ها تجزیه شد و ترکیب های اثر گذار در فرایند شفاف سازی و عامل های موثر در کدورت های ثانویه مورد ارزیابی قرار گرفتند. آنزیم پکتیناز برای حذف پکتین به کار گرفته شد. همچنین مقدار، دمای بهینه و زمان اثر مناسب آن به ترتیب 50، 110ppm درجه سانتی گراد و 60 دقیقه تعیین شد. مقدار مصرف بهینه عامل های شفاف ساز ژلاتین، سلیکاسل 15 درصد و بنتونیت به ترتیب 70 g/ton، ml/ton 350 و250g/ton تعیین شد و مزیت های مصرف هر کدام در آب انار مورد ارزیابی قرار گرفت. دمای پایین (20 درجه سانتی گراد) برای شفاف سازی، نتیجه های بهتری را نشان داد. در این تحقیق برای نخستین بارPVPP (پلی وینیل پلی پرولیدون) برای رفع کدورتهای ثانویه و ایجاد آب میوه با شفافیت پایدار به کار گرفته شد و مقدار بهینه مصرف آن در آب انار 80g/100lit تعیین شد.

در این تحقیق، اکسیدهای روی و تیتانیم - استرانسیم مورد مطالعه قرار گرفته، زیرا در تماس با محلول آبی از نظر ترمودینامیکی از همه ی نیم رساناها پایدارترند و دارای ویژگی های وسیعی از جمله پیوند شیمیایی، سهولت حرکت، نا خالصی انرژی یونیزاسیون و غیره است. اندازه گیری ظرفیت الکتریکی لایه مابین یک تک بلور و محلول آبی K2SO2 یا KCl در pH های متفاوت منجر به اندازه گیری پتانسیل Flat band شد که ویژگی برخی از خواص نیم رساناست. با رسم منحنی موت اسکاتکی Cp-2 =¦(E) - با توجه به نتیجه های به دست آمده از اندازه گیری ظرفیت الکتریکی الکترود ZnO در تماس با محلول 2=pH، خطی با شیب 196.92mF-2cm4v-1 به دست آمد که متناسب با چگالی الکترونی CD+=4.21 10 16CM-3 است. در مورد نیم رسانای SrTiO3 در تماس با محلول آبی یا pH=2 غلظت CD+=1.273 1016cm-3 محاسبه شد و در تماس با محلول pH=12 غلظت دهنده CD+=1.180 1016 cm-3 به دست آمد. اندازه گیری ظرفیت لایه دو گانه الکتریکی نیم رساناهای نوع n، SrTiO3 و ZnO در تماس با محلول الکترولیت های متفاوت مشخص می کند که غلظت دهنده CD+ به pH بستگی دارد و به طور خطی با EFb هنگامی که Dj=0 (پتانسیل بار- فضا) تغییر می کند.

تزریق گاز، روشی است که به طور عمده ضریب بازیافت از میدان های نفتی را افزایش می دهد. به طوری که می توان گفت از لحاظ اقتصادی در برخی از حالت ها خیلی مناسب است، به ویژه هنگامی که دسترسی به ذخایر گازی آسان باشد. در این پژوهش، نتیجه های عملکرد تزریق گاز به نمونه های مغزه یکی از مخازن نفتی ایران مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این مطالعه 3 سری آزمایش انجام شد که هرکدام از آنها طی فشارها و ترکیب های متفاوتی صورت گرفتند. با توجه به آزمایش های انجام شده مشخص شد که فشار تزریق نقش به نسبت زیادی در میزان بازدهی دارد. البته ذکر این نکته نیز لازم است که اضافه کردن یک عامل امتزاج پذیر به ترکیب گاز تزریقی می تواند میزان بازیافت را افزایش دهد. اما اضافه کردن این عامل باید به مقدار مناسب انجام گیرد تا بتواند اثر خود را نشان دهد. هر چند اضافه کردن عامل امتزاج پذیر ممکن است شرایط امتزاج پذیری را ایجاد ننماید، اما می تواند تا حدودی ضریب بازیافت را افزایش دهد. در انتها با کمک نرم افزار شبیه ساز، حداقل فشار امتزاجی آزمایش های انجام شده شبیه سازی شد. این شبیه سازی با ترکیب های متفاوت کربن دی اکسید صورت گرفت که نتیجه های به دست آمده از شبیه سازی ها نیز نتیجه های حاصل از آزمایش ها را تایید می کند. بدین مفهوم که هرچه میزان کربن دی اکسید اضافه شده به ترکیب گاز بیشتر شود، حداقل فشار امتزاجی کاهش پیدا می کند.

استفاده از میکرواورگانیسم ها روش دیگری برای زدایش گوگرد از اجزای هیدروکربنی بوده، بدون آن که تغییری در اسکلت کربنی آنها ایجاد شود. امروزه، گوگرد زدایی زیستی از دی بنزوتیوفن و مشتقات آلکیله آن، زمینه اصلی پژوهش های گوگرد زدایی از برش های نفتی است. RIPI-S81 یک باکتری گوگرد زدای هوازی جدید است که قادر به گوگرد زدایی از دی بنزوتیوفن و تبدیل آن به 2- هیدروکسی بی فنیل طبق مسیر اختصاصی 4S است. این باکتری توسط واحد میکروبیولوژی و بیوتکنولوژی پژوهشگاه صنعت نفت از میادین نفتی جداسازی و خالص سازی شده است. در این تحقیق، به بررسی زدایش گوگرد از 4- متیل دی بنزوتیوفن (یکی از مشتقات آلکیله دی بنزوتیوفن) توسط باکتری RIPI-S81 پرداخته می شود. پس از آن که ساختار مولکولی متابولیت های حاصل از عملکرد باکتری ذکر شده روی این ماده به وسیله دستگاه گاز کروماتوگرافی طیف سنج جرمی (GC-MS) تعیین شد، کاهش مقدار 4-MDBT طی رشد باکتری و تبدیل آن به متابولیت های تعیین شده، به وسیله تجزیه دستگاهی HPLC اندازه گیری شد. سپس منحنی رشد این باکتری، در محیط کشت حاوی 4- متیل دی بنزوتیوفن به عنوان تنها منبع گوگردی موجود در محیط مورد بررسی قرار گرفت. این باکتری حدود 57 درصد از 4- متیل دی بنزوتیوفن را در فاز رشد خود طی مدت 110 ساعت طبق مسیر اختصاصی 4S گوگرد زدایی کرد. همچنین سلول های فعال بدون رشد (Resting cells) این باکتری نیز قادر به گوگرد زدایی از این ماده هستند.

در این تحقیق، سنتز دو رنگدانه جدید آزو مس (II) و روی(II) با فرمول [Cu(azodicyd)]n و [Zn(azodicyd)]n گزارش شده که در آن لیگاند پل ساز =azodicyd دی آنیون 4 و ''4 - آزودی (فنیل سیانامید) است. در ابتدا، لیگاند خنثی 4 و ''4 - آزودی (فنیل سیانامید) ((AzodicydH2 از ترکیب 4 و ''4 - آزودی آنیلین به کمک واکنش سولفور زدایی از مشتق تیو اوره آن با بازده بالا تولید شد. رنگدانه های آزوی مس(II) و روی(II) از واکنش نمک استات آنها با 4 و ''4 - آزودی (فنیل سیانامید) خنثی ((AzodicydH2 در حلال آب - استون و در مجاورت تری اتیل آمین (TEA) سنتز شدند. وجود یک نوار جذبی شدید و تیز برای فرکانس ارتعاشی سیانامید (N=C=N) در این رنگدانه ها نشان می دهد که هر دو عامل سیانامیدی متصل به حلقه های فنیل در حالت جامد با هم یکسان هستند. طیف الکترونی لیگاند آزودی (فنیل سیانامید) در DMF یک نوار جذبی قوی در ناحیه مرئی را نشان می دهد. این نوار مربوط به انتقال بار درون لیگاند (ILCT) از گروه سیانامید (NCN) به گروه آزو (-N=N-) است. این انتقال(ILCT) در رنگدانه های آزو مس(II) و روی(II) نیز مشاهده می شود. همچنین یک انتقال بار از نوع LMCT در ناحیه مرئی در طیف الکترونی رنگدانه آزو مس(II) مشاهده می شود. این رنگدانه های آزو فلزدار شده می توانند به عنوان ماده رنگی با انواع پلیمرهای متداول مانند PP، PE، PVC مخلوط و اکسترود شوند، بدون آن که تحت تجزیه حرارتی قرار گیرند. نتیجه های تجزیه حرارتی TGA/DSC نشان می دهد که رنگدانه های آزو مس(II) و روی(II) به ترتیب در 230 و 275 درجه سانتی گراد تجزیه می شوند. همچنین آزمایش های متفاوت نشان می دهند که این رنگدانه ها در انواع محیط های اسیدی، قلیایی، اکسنده و کاهنده پایدار هستند.

در شبیه سازی فرایند انجماد فرآورده های غذایی دو محور عمده مطالعاتی شامل تخمین زمان های انجماد یا خنک سازی فرآورده ها و بررسی دینامیک سیستم های خنک سازی و طراحی دستگاه های مربوط است. در این مقاله انجماد فرآورده های شیلاتی در راستای محور نخست، تحلیل و مدل سازی شده است. بعد از فرمول بندی فرایند انجماد، مدل های مربوطه به وسیله روش های عددی تفاضل محدود حل شده و سپس با استفاده از نتیجه ها، زمان انجماد ماهی و نیز افت وزنی فرآورده تحت شرایط متفاوت عملکردی انجماد مانند دماها یا سرعت های متفاوت هوای فریزر محاسبه شده اند. همچنین تاثیر تفاوت های مربوط به اندازه، نوع و دمای اولیه ماهی بر مقدار زمان انجماد بررسی شده است. برای شبیه سازی از چهار مدل و روش حل متفاوت استفاده شده و نشان داده شده است. که مدل توام انتقال حرارت و جرم همراه با شرط مرزی جابه جایی و ویژگی های ترموفیزیکی متغیر با دما، دقیق ترین مدل است.

هیدروکربن های نفتی به ویژه PAHs از مهم ترین و وسیع ترین آلایندهای نفتی در محیط زیست محسوب می شوند. به علت سرطان زایی و جهش زایی بودن این ترکیب ها، پایش آنها در هوا، آب، خاک و گیاهان از اهمیت بسزایی برخوردار است. بیشترین منابع آلاینده گیاهان به وسیله پوشش لایه های چربی سطح گیاهان با مواد نفتی صورت می پذیرد و به وسیله آلاینده های موجود در هوا جذب آنها می شوند. به همین منظور برگ درختان حرا در منطقه عسلویه به وسیله حلال هگزان: استون (2:3) و دستگاه مایکروویو در دمای 120 درجه سانتی گراد استخراج شد. هدف از این تحقیق، بررسی حذف مزاحمت های رنگی، کلروفیلی و کاروتنوئیدی در برگ درختان، با استفاده از کروماتوگرافی ستونی، جاذب های سیلیکاژل و آلومینا، حلال کلروفرم و بهینه کردن این روش بود. در پایان با استفاده از 15 میلی لیتر حلال کلروفرم در فراکسیون اول، این مزاحمت ها جدا و با استفاده از 20 میلی لیتر دوم ترکیب های نفتی جدا شدند. همچنین از دستگاه اسپکتروفلوروفوتومتر برای اندازه گیری استفاده شد.