فهرست مطالب
نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران
سال چهلم شماره 4 (پیاپی 102، زمستان 1400)
- تاریخ انتشار: 1402/02/04
- تعداد عناوین: 27
-
-
صفحات 1-19
هدف این مطالعه، توسعه سامانه رهایش کنترل شده برای داروی ضدسرطان سیس پلاتین (Cisplatin) به منظور بهبود زمان نیمه عمر و اثربخشی آن میباشد. سیس پلاتین در بین لایه های سیلیکاتی مونت موریلونیت سدیم (MMT) به روش بین لایهای کردن محلول قرار گرفته و توسط پلیمرهای طبیعی کیتوزان (CS)، نشاسته (St) و آلژینات (Alg) احاطه می شود. به منظور بررسی اثر MMT، نانو چندسازههای CS/MMT/Cisplatin و St-Alg/MMT/Cisplatin با مقدارهای متفاوت MMT تهیه شدند. نانو چندسازههای تهیه شده با تجزیه و تحلیل های اسپکتروسکوپی فروسرخ تبدیل فوریه (FT-IR)، پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) شناسایی و تعیین ویژگی شدند. با آزمایشهای برون تنی، اثر مقدار MMT و همچنین اثر pH محیط رهایش بر روی پروفیل رهایشی دارو از سامانههای نانو چندسازهای ارزیابی شد. مطابق نتیجهها، سامانه نانو چندسازهای CS/MMT/Cisplatin با مقدار 50% وزنی MMT و سامانه نانو چندسازهای St-Alg/MMT/Cisplatin با مقدار 30% وزنی MMT، در محیط رهایش با 4/7= pH به طور موثری میزان رهایش را در حد دلخواه ثابت نگه می دارد، به طوری که زمان لازم برای رهایش 50% دارو (T50%) برای این نانو چندسازهها به ترتیب برابر با 4 روز و 14 ساعت میباشد. همچنین رهایش داروی سیس پلاتین در محیط به نسبت بازی بیش تر از محیط اسیدی بوده و امکان مصرف خوراکی به دلیل محافظت در محیط معده وجود خواهد داشت.
کلیدواژگان: نانو چندسازه، پلیمر طبیعی، مونت موریلونیت، رهایش کنترل شده، سیس پلاتین -
صفحات 21-32
در این پژوهش، فرایند جذب داروی ضد سرطان پنی سیلامین (Pen) بر روی دیواره خارجی نانولوله ی بور نیترید (BNNT) شکل صندلی (5،5) در سطح محاسباتی B3LYP/6-31G(d,p) مورد بررسی قرار گرفته و سپس انرژی مولکول ها توسط روش B3LYP-D3 اصلاح شده به دست آمده است. نتیجهها نشان می دهد که مقدارهای انرژی جذب کمپلکس ها منفی است و فرایند از لحاظ انرژی دلخواه می باشد. تاثیر فرایند جذب بر روی ویژگیهای الکترونی و پایداری نانولوله نیز مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا، قدرت و ماهیت برهمکنش های بین مولکولی در کمپلکس ها توسط پارامترهای انرژی، هندسی، مکان شناسی و اوربیتال مولکولی ارزیابی شده است. همچنین براساس این نتیجهها می توان اظهار داشت که 5 Drug@BNNT دارای منفی ترین مقدار انرژی جذب Ead و آنتالپی جذب Had بوده و پایدارترین ساختار می باشد. سرانجام تجزیه و تحلیل اوربیتال مولکولی HOMOو LUMO نشان می دهد که چگالی الکترون HOMO بر روی مولکول دارو مستقر است در حالی که چگالی الکترون LUMO بر روی نانولوله ها متمرکز بوده و مقدار اختلاف انرژی بین دو اوربیتال مولکولی (Eg) به دلیل فرایند جذب، کاهش یافته است. بر اساس دستاوردهای این پژوهش، نانولوله های بور نیترید را می توان به عنوان حامل داروی ضد سرطان پنی سیلامین در نظر گرفت.
کلیدواژگان: پنی سیلامین، داروهای ضد سرطان، نانولوله ی تک جداره بورنیترید، رسانش دارو، نظریه تابعی چگالی -
صفحات 33-42
داروهای ضدالتهابی غیراستروییدی شایع ترین داروهایی هستند که برای درمان دردهای مفصلی، استخوانی و عضلانی به کار برده می شوند. از معروف ترین آنها می توان استامینوفن، ملوکسیکام، تنوکسیکام، پرومتازین و... را نام برد. اثر این داروها به تقریب مانند هم است، البته تفاوت های مختصری با هم دارند که موجب می شود مصرف برخی از آن ها برای بعضی بیماران مناسب تر باشد. هدف از انجام این پژوهش بررسی ویژگیهای الکتروشیمیایی و آنتیاکسیدانی برخی داروهای مسکن (استامینوفن، ملوکسیکام، تنوکسیکام، پرومتازین) به روش های محاسبهای و ولتامتری چرخ ه ای می باشد. در این پژوهش با استفاده از شیمی محاسبهای، ساختار داروهای استامینوفن، ملوکسیکام، تنوکسیکام و پرومتازین با استفاده از نرم افزار گوسین 09 طراحی و بهینه سازی شد و انرژی آزاد گیبس آنها به دست آمد. سپس با استفاده از رابطه های شیمی فیزیکی به طور نظری، به پتانسیل نیم-موج تبدیل شد. سپس به روش ولتامتری چرخ ه ای، مقدار پتانسیل نیم-موج این داروها به دست آمد و با مقدار نظری مقایسه شد و ویژگیهای آنتیاکسیدانی داروها مورد مطالعه قرار گرفت. مقدار پتانسیل نیم-موج برای استامینوفن در روش تجربی mV 195 و در روش محاسبهای mV 213، برای ملوکسیکام در روش تجربی mV 395 و در روش محاسبهای mV 339، برای تنوکسیکام در روش تجربی mV 355 و در روش محاسبهای mV 305 و برای پرومتازین در روش تجربی mV 465 و در روش محاسبهای mV 423 به دست آمد. نتیجه های این مطالعه نشان داد که هرچه پتانسیل نیم-موج منفی تر باشد ویژگی آنتی اکسیدانی دارو بیشتر است. بر این اساس داروی پرومتازین بیشترین ویژگی آنتی اکسیدانی را از بین داروهای مورد مطالعه از خود نشان داد.
کلیدواژگان: الکتروشیمی، پتانسیل نیم موج، ویژگی آنتی اکسیدانی، داروهای مسکن، شیمی محاسبه ای -
صفحات 43-54
با رشد جمعیت و گسترش صنعت و کشاورزی، آب سالم در جهان دچار کمبود شده است، در نتیجه ضرورت تصفیه و بازیابی آب های مصرفی اهمیت ویژه ای پیدا کرده است. در میان آلاینده ها، مواد رنگ زا از مهم ترین آلاینده های محیط زیست هستند متیلن بلو از جمله رنگ هایی است که در صنعت نساجی و داروسازی کاربرد فراوان دارد و حضور آن در محیط زیست باعث آسیب های جدی می شود. در این مطالعه، نانوکامپوزیت پرلیت–کبالت اکسید–گرافن اکسید کاهش یافته با اندازه nm 50-40 با استفاده از روش درجا ساخته شد و با روش های طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ(FT-IR) ، آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی ((SEM، طیفسنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDX) و طیف مریی- فرابنفش بازتاب نفوذی UV-DRS)) مورد بررسی و تایید قرارگرفت. تخریب متیلن بلو با استفاده از نانوکامپوزیت پرلیت–کبالت اکسید–گرافن اکسید کاهش یافته به عنوان فوتوکاتالیست تحت تاثیر نور LED مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت و بهترین نتیجه در 11= pH ، 1/0 گرم فوتوکاتالیست و ppm 10 متیلن بلو در مدت زمان 60 دقیقه به دست آمد. نتیجه ها نشان داد که تخریب متیلن بلو به وسیله نانوکامپوزیت پرلیت – کبالت اکسید – گرافن اکسید کاهش یافته، مطابق با سینتیک شبه درجه اول است و نانوکامپوزیت پرلیت – کبالت اکسید – گرافن اکسید کاهش یافته کارایی مناسبی برای تخریب رنگدانه متیلن بلو دارد.
کلیدواژگان: متیلن بلو، نانوکامپوزیت پرلیت-کبالت اکسید-گرافن اکسید کاهش یافته، فوتوکاتالیست -
صفحات 55-73
در این پژوهش به بررسی جذب سطحی منیزیم در سامانه ناپیوسته توسط زیولیت، پرداخته شد و اثر عامل های موثر بر فرایند جذب سطحی مانند pH اولیه محلول، مدت زمان تماس جاذب با محلول، غلظت اولیه منیزیم در محلول، مقدار جاذب و دما بر درصد جذب منیزیم مورد بررسی قرار گرفت. همچنین ویژگیهای سطح و گروههای عاملی موجود در جاذب به ترتیب توسط تجزیه و تحلیلهای SEM و FT-IR مورد بررسی قرار گرفتند. در مطالعه اثر pH ، بالاترین درصد جذب منیزیم برای زیولیت در 7=pH اتفاق افتاد. با افزایش زمان تماس بین جاذب و محلول، درصد جذب افزایش یافته و پس از گذشت 60 دقیقه به تعادل رسید. در بررسی اثر غلظت اولیه منیزیم در بازه 250-50 میلیگرم بر لیتر، نتیجهها نشان داد که با افزایش غلظت، درصد جذب کاهش یافته و با افزایش مقدار زیولیت از 5/0 تا 5/2 گرم، درصد جذب افزایش می یابد. با بررسی اثر دما دیده شد که با افزایش دما، درصد جذب نیز افزایش یافته است. مشخصههای ترمودینامیکی در سه دمای 25، 35 و 45 درجه سلسیوس مورد بررسی قرار گرفتند. مقدارهای منفی انرژی آزاد گیبس استاندارد نشان داد که فرایند جذب خودبهخودی است. مقدار مثبت آنتالپی استاندارد گرماگیر بودن فرایند را نشان داد و مقدار مثبت آنتروپی استاندارد میتواند به افزایش تصادفی بودن در سطح مشترک جاذب و محلول نسبت داده شود. در بررسی مدلهای سینتیک فرایند جذب (شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم و نفوذ درون ذرهای)، دیده شد که مدل شبه مرتبه دوم بیشترین تطابق را با دادههای تجربی دارد. همچنین در بررسی اثر غلظت اولیه منیزیم در محلول و برازش دادههای تجربی با همدماهای لانگمویر، فروندلیچ، تمکین، دوبینین – رادوشکویچ و با توجه به مقدارهای 2R به دست آمده، همدمای لانگمویر بیش ترین تطابق را داشت و بیش ترین ظرفیت جذب لانگمویر 77/4 میلیگرم بر گرم در دمای 45 درجه سلسیوس میباشد.
کلیدواژگان: جذب سطحی، زئولیت، هم دمای جذب، سینتیک جذب، منیزیم، ظرفیت جذب، درصد جذب -
صفحات 75-87
در این پژوهش تلاش شد با استفاده هم زمان از نانوصفحه های گرافن اکسید و نانو ذرههای آهن اکسید، ویژگیهای غشاهای پلی اتر سولفون بهبود داده شود. برای این منظور غلظت های گوناگون نانوذرههای Fe3O4 و GO با مجموع غلظت ثابت تهیه شد و اثر افزایش این نانوذرهها در شار آب خالص، پس زنی Na2SO4 و ویژگیهای ضد گرفتگی مورد بررسی قرار گرفت. برای تجزیه و تحلیل غشاها از طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ، تصویرهای میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی و میکروسکوپ نیروی اتمی استفاده شد. عملکرد جداسازی غشاها توسط آزمایش های زاویه تماس، اندازه گیری تخلخل، محتوای آب، شار آب خالص و همچنین پس دهی نمک مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتیجهها نشان داد که با افزایش نانوذرههای آهن، شار آب خالص از 12L /m2h در غشای اصلاح نشده به 48L /m2h در نسبت 375/0: 125/0 از نانوذرههای Fe3O4:GO افزایش می یابد. افزون بر این، برای غشای M4 بیش ترین میزان پس زنی Na2SO4 (61%) به دست آمد. همچنین بهترین ویژگیهای ضد گرفتگی در غشا دارای 125/0 درصد وزنی از نانوذرههای آهن اکسید و 375/0 درصد وزنی از نانوذرههای گرافن اکسید با نرخ بازیابی شار 85 درصد دیده شد.
کلیدواژگان: نانوذره آهن، نانوذره گرافن اکسید، پلی اترسولفون، غشای نانوتصفیه -
صفحات 89-99
پروپیلن یکی از فراورده های کلیدی پتروشیمی است که به عنوان خوراک برای تولید پلیمرهای گوناگون و فراورده های میانی به کار می رود. در این مطالعه فرایند هیدروژن زدایی اکسایشی برای تولید پروپیلن از پروپان به کار گرفته شد و از اکسیژن به عنوان اکسنده استفاده شد. برای اولین بار در فرایند یادشده کاتالیست مولیبدن با درصد وزنی 5، 10 و 15 از مولیبدن اکسید بر پایه نانولوله تیتانیت تهیه شدند. کاتالیست مولیبدن با درصد وزنی برابر 5 از مولیبدن اکسید بر پایه تیتانیای تجاری نیز تهیه شد تا برای مقایسه به کار برده شود. از روش تلقیح برای ساخت کاتالیست ها استفاده شد. همه ی کاتالیست ها در دمای °C500 در هوا کلسینه شدند. تحلیل های FT-IR، XRD، Raman، BET، TEM و TPR H2-انجام گرفت. بررسی های XRD حضور فاز H2Ti5O11.H2O را تایید می کند. در تحلیل رامان نانولوله تهیه شده اثری از باند Na-O-Ti دیده نشد. پیوند Ti-O-H توسط رامان مشخص شد. تحلیل TEM ساختار لایهای نانولوله ها را تایید می کند. در کاتالیست مولیبدن 5 درصد وزنی بر پایه تجاری و 15 درصد وزنی فاز روتیل در کنار آناتاز هم دیده می شود. افزایش بارگذاری مولیبدن باعث جابه جایی پیک بیشینه ی احیا در تحلیل H2-TPR می شود. درصد همانندی از مولیبدن بر پایه تیتانیای صنعتی و بر پایه نانو لوله تیتانیت بیانگر برتری نانو لوله ی تیتانیت هم از نظر کارایی کاتالیستی و هم طول عمر آن است. کاتالیست دارای10 درصد وزنی از مولیبدن بالاترین میزان بازدهی را در حدود 7/6% و گزینش پذیری در حدود31% و درصد تبدیل 4/21% داشت.
کلیدواژگان: هیدروژن زدایی اکسایشی، پروپان، پروپیلن، تیتانیا، نانولوله تیتانیت، مولیبدن -
صفحات 101-109
فرایند گوگردزدایی اکسایشی (ODS) به عنوان مکملی مناسب برای فرایند گوگردزدایی هیدروژنی (HDS) برای حذف ترکیبهای گوگردی مقاوم مانند بنزوتیوفن، دی بنزوتیوفن و مشتقات آلکیلی آن ها محسوب می شود. وانادیم اکسید دارای حالت های اکسایشی متنوعی است و وجود این ویژگی اکسایش-کاهش باعث ایجاد ویژگی یگانهای در کاتالیست های دارای وانادیم می شود. در این پژوهش کاتالیست های دارای وانادیم اکسید بر پایه گاما-آلومینا به روش تلقیح خشک سنتز شده و سپس به عنوان کاتالیست واکنش گوگردزدایی اکسایشی مورد ارزیابی قرار گرفتند. به منظور شناسایی بهتر ساختار کاتالیست های مصرفی، روشهای متنوع تعیین مشخصههای کاتالیستی مانند جذب و دفع نیتروژن، پراش پراتو ایکس (XRD)، طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ (FTIR) و طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDX) مورد استفاده قرار گرفتند. فرایند گوگردزدایی اکسایشی در دمای C°80 و فشار یک اتمسفر با نسبت مولی اکسنده ترشیری بوتیل هیدروپروکسید به دیبنزوتیوفن (O/S) برابر با 5 و در حضور 03/0 گرم کاتالیست به ازای 3 گرم سوخت مدل که دارای ppmw 500 گوگرد به صورت دی بنزوتیوفن بود، انجام شد. مقایسه عملکرد نمونههای کاتالیستی با درصد وزنی ه ای گوناگون وانادیم شامل 2، 3 و 6% وزنی سنتز نشان داد بیش ترین درصد گوگردزدایی مربوط به کاتالیست دارای 6% وانادیم بود که توانست در مدت زمان 5 دقیقه از شروع واکنش به درصد تبدیل 100% دیبنزوتیوفن دست یابد. همچنین اثر نسبت O/S بر عملکرد گوگردزدایی کاتالیست بهینه دارای 6% وانادیم نیز بررسی شد و بهترین نتیجه گوگردزدایی در O/S برابر با 5 به دست آمد.
کلیدواژگان: گوگردزدایی اکسایشی، گاما آلومینا، اکسید وانادیم، تلقیح خشک، دی بنزوتیوفن -
صفحات 111-119
گرافن اکسید ساختار دو بعدی داشته و هیبریداسیون کربنهای آن sp2 است. این ترکیب به دلیل داشتن الکترونهای آزاد ویژگی رسانایی الکترونی بالایی از خود نشان میدهد. این ماده گزینه مناسبی برای کاربردهای گوناگون مانند صنایع پزشکی، زیست محیطی و... است. هدف از این پژوهش مقایسه چهار روش گوناگون برای سنتز گرافن اکسید است و تجزیه و تحلیلهای CHN، FT-IR، XRD، Raman، SEM و EDS برای شناسایی آن ها انجام شد. همچنین فعالیت ضدباکتری آنها مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور سنتز گرافن اکسید، چهار روش اصلاح شده Marcano (KMnO4,H2SO4/H3PO4)، روش Hummers (KMnO4, NaNO3, H2SO4)، روش اصلاح شده Hummers (KMnO4,H2SO4) و روش Brodie (KMnO4, H2SO4, HNO3) مقایسه شد. همچنین فعالیت ضدباکتریایی هر چهار روش بر روی باکتریهای گرم مثبت (S.aureus و M. luteus) و گرم منفی (E.coli و V. harveyi) به روش انتشار دیسک مورد بررسی قرار گرفت. نتیجههای مطالعه حاضر نشان داد که روش Marcano به دلیل حذف NaNO3، افزایش مقدار KMnO4 و انجام واکنش در مخلوط 9 به 1 سولفوریک اسید / فسفریک اسید باعث افزایش کارایی اکسایش میشود. روش Marcano مقدار بیش تری ازگرافن اکسید هیدروفیل را در مقایسه با روش Hummers یا دو روش بررسی شده دیگر فراهم میکند. میانگین اندازه ذرههای گرافناکسید سنتز شده با روش Marcano، براساس معادله دبای- شرر 92/19 نانومتر محاسبه شد. نتیجههای به دست آمده از بررسی فعالیت ضدباکتریایی نشان داد که هیچ یک از گرافن اکسیدهای سنتز شده دارای فعالیت ضدباکتریایی نیستند.
کلیدواژگان: گرافیت، گرافن اکسید، نانوساختار، نانوریبون، فعالیت ضدباکتریایی -
صفحات 121-128
در این پژوهش عملکرد کاتالیست تیتانیا-سیلیکا با درصدهای وزنی گوناگون در فرایند تخریب کاتالیستی نوری آلاینده رنگی رودامین ب تحت تابش نور فرابنفش مورد بررسی قرار گرفت. همچنین دو روش سنتز تلقیح خشک و تر مقایسه شدند و مشخص شد میزان تخریب کاتالیستی نوری در روش تلقیح تر نسبت به تلقیح خشک ییش تر است. برای بهبود بیش تر فعالیت کاتالیستی نوری از اکسید فلزهای تنگستن، بیسموت، سریم، وانادیوم، آهن، مس، نقره، نیکل و روی بر پایه تیتانیا سیلیکا به عنوان بهبود دهنده استفاده شد. از فناوریهای تبدیل فوریه فروسرخ (FT-IR)، پراش پرتو ایکس (XRD)، جذب و دفع نیتروژن (N2 adsorption-desorption) برای تعیین مشخصه و جستجوی رابطه ساختار - عملکرد این نانوساختارها استفاده شد. بررسی ها نشان داد که تخریب کاتالیستی نوری به روش تلقیح تر با حضور اکسید فلزی تنگستن با درصد وزنی 3 در شرایط 6=pH، mg/L10= غلظت اولیه رودامین ب، g/L1= مقدار کاتالیست، oC=25 دمای محلول آلاینده رنگی و در مدت زمان 240 دقیقه به میزان تبدیل %98 میرسد.
کلیدواژگان: تیتانیا-سیلیکا، تلقیح خشک و تر، اکسید فلزی، نانوکاتالیست نوری، رودامین ب، نور فرابنفش -
صفحات 129-138
در این پژوهش، سعی شده برای اکسایش سیکلوهگزان و دستیابی به فراورده های با ارزش سیکلوهگزانون و سیکلوهگزانول، کاتالیست مناسبی ارایه شود. نانو چند سازه مغناطیسی ZrFe2O4/SiO2-NH-MnTCPP به عنوان کاتالیست ناهمگن برای اکسایش گزینشی سیکلوهگزان به سیکلوهگزانول با انتخاب پذیری 100% و بهرهوری 36% معرفی شده است. دو روش مورد استفاده برای انجام این اکسایش بازروانی و سولووترمال در مایکروویو صنعتی میباشد. نانوذرههای مغناطیسی ZrFe2O4 با ساختار مزوپروس به شکل گل کلم بهعنوان هسته مغناطیسی، با روش سولووترمال سنتز شد و برای محافظت آن در محیط شیمیایی، لایهای از SiO2 با روش شیمی تر بر سطح نانوذرههای مغناطیسی نشانده شد. سپس منگنز تتراکیس (4-کربوکسی فنیل) پورفیرین (Mn-TCPP) برروی نانو چند سازه تثبیت شد تا نانوکاتالیست ZrFe2O4/SiO2-NH-MnTCPP سنتز شود. بهمنظور اطمینان یافتن از تشکیل، همه نمونههای سنتز شده در هر مرحله با دستگاه های FT-IR، XRD، FE-SEM، EDX، VSM و BET مورد بررسی قرارگرفتند. همچنین فعالیت کاتالیستی این نانو چندسازه مغناطیسی در اکسایش سیکلوهگزان، با دستگاه GC-Mass مورد ارزیابی قرارگرفت. از برتریهای قابل توجه این کاتالیست میتوان به فعالیت چشمگیر، جداسازی از محیط واکنش توسط میدان مغناطیسی خارجی، پایداری مناسب در برابر گرما و محیط واکنش، قابلیت استفاده دوباره تا 5 مرتبه و اکسایش گزینشی سیکلوهگزان به سیکلوهگزانول با بهرهوری مناسب اشاره نمود.
کلیدواژگان: ZrFe2O4، نانو ذره های مغناطیسی، مزوپروس، هسته - پوسته، منگنز پورفیرین، اکسایش، سیکلوهگزان -
صفحات 139-155
در این پژوهش، تاثیر کاتالیست بیوچار بر فرایند پیرولیز پلیاتیلن سبک، سنگین و مخلوط آن بررسی شد. به این منظور، در یک راکتور با اندازه های آزمایشگاهی، 30 گرم از نمونه بارگذاری شد و پیرولیز نمونهها در دمای C° 500 و در فشارجو انجام پذیرفت. میزان گاز تولیدی در حضور کاتالیست به جز پلیاتیلن سبک برای پلیاتیلن سنگین و مخلوط به ترتیب 96/11 و 08/16 درصد کاهش یافت که نشان از افزایش کراکینگ بخارهای سنگین دارد. میزان موم تولیدی در حضور کاتالیست به جز پلیاتیلن سبک برای پلیاتیلن سنگین و مخلوط نیز به ترتیب 94/5 و 59/3 درصد افزایش یافت. میزان فراورده مایع تولیدی در حضور کاتالیست بیوچار برای هر سه نمونه افزایش یافت (از 30/12 به 69/16، از 21/38 به 19/46 و از 47/4 به 97/16 در صد وزنی به ترتیب برای پلی اتیلن سبک، سنگین و مخلوط). حضور کاتالیست میزان پروپان برای هر سه نمونه را افزایش داد که این نشان دهنده افزایش کراکینگ و تبدیل مولکولهای سنگین به پروپان است. میزان اتان برای پلیاتیلن سبک کاهش و برای پلیاتیلن سنگین افزایش یافت که نشان از شکست بیش تر مولکولهای سنگین پلیاتیلن و واکنش مولکولها با همدیگر و با اتان به فراورده های دیگری مانند پروپان است. آنالیز فراورده ی مایع نشان داد که کاتالیست بیوچار تمایل به کاهش ترکیبهایی مانند الکلها را دارد که نشاندهنده تمایل آن بر اکسیژن زدایی است. همچنین بیوچار باعث شکست مولکولهای آروماتیک بزرگتر به کوچکتر شد. آنالیز کاتالیست نشان از وجود لایهای کک بر روی کاتالیست بود که دارای ترکیب های آروماتیک و اکسیژندار بود.
کلیدواژگان: پلی اتیلن، پیرولیز، سوخت، کاتالیست، بیوچار -
صفحات 157-166
یک روش موثر و سازگار با محیط زیست برای تهیه 5،4-دی فنیل-2 (R)-اکسازول ها با واکنش بنزویین، اسیدهای کربوکسیلیک و آمونیوم استات توصیف می شود. این فرایند بدون استفاده از حلال و کاتالیست انجام شد. در این روش، اسیدهای آروماتیکی که حامل گروه کشنده الکترون هستند سریع تر واکنش داده و فراوردهی مربوطه را با بازده بیش تری تولید کردند. این واکنش برای آن دسته از اسیدهایی که حامل گروه دهنده الکترون هستند یا در موقعیت اورتو استخلاف دارند، نیز عمومیت داشت. حتی اسیدهای کربوکسیلیک آلیفاتیک هم اکسازول های مربوطه را با بازده مناسبی فراهم آوردند. با توجه به این که فراوردههای واکنش جامد بودند، استخراج فراوردهها به سادگی به وسیله افزودن آب به مخلوط واکنش و صاف کردن انجام شد.
کلیدواژگان: اکسازول، اسید کربوکسیلیک، بنزوئین، آمونیوم استات، بدون حلال -
صفحات 167-175
حذف موثر آلایندهها از پسابهای صنعتی به منظور بازگرداندن دوباره این آب ها به چرخه استفاده و همچنین از منظر زیست محیطی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. BTEX به عنوان شاخص آلایندههای آلی فرار (VOCs) هستند. در این مطالعه به روش تجربی جذب مخلوط بنزن، تولوین، اتیل بنزن و سه ایزومر (ارتو، متا و پارا) زایلن که به BTEX ها معروفاند بر روی نانو جاذب MOF-199 انجام شد. نخست MOF-199 به روش هیدروترمال سنتز شد و مشخصه یابی آن با تجزیه و تحلیلهای XRD، FE-SEM و BET انجام شد. آزمون جذب در شرایط NPT، انجام شده و از فناوری HPLC برای تجزیه و تحلیل استفاده شد. هم دماهای جذب تعادلی در دمای 298 درجه کلوین رسم شدند. با توجه به نتیجهها، هم دمای جذب BTEX توسط MOF-199 قابل بررسی با هم دماهای لانگمویر و فروندلیچ می باشد. با مقایسه مقدارهای بیشترین ظرفیت جذب (qmax) ترکیبها، میزان ظرفیت جذب MOF-199 برای بنزن و زایلن (mg/g) 695/108 به دست آمد و در مورد اتیل بنزن و تولوین به ترتیب (mg/g) 526/107 و 333/83 به دست آمد که این نتیجهها نشان دهنده قابلیت MOF-199 برای جذب سطحی فیزیکی BTEX از محلولهای آبی است.
کلیدواژگان: پساب های صنعتی، BTEX، MOF-199، فناوری HPLC، ظرفیت جذب -
صفحات 177-188
دو نوع غشای الیاف میان تهی پلی وینیلیدن فلوراید و پلی وینیلیدین فلویورید-کلروتری فلویورو اتیلن به روش جدایش فازی تر ساخته شد و عملکرد آنها برای جذب گاز دی اکسید کربن با استفاده از محلول 1 مولار مونو اتانول آمین در سامانه تماسدهنده غشایی گاز-مایع مقایسه شد. هر دو نوع ساخته شده دارای یک ساختار اسفنجی شکل در نزدیکی سطح درونی غشا و یک ساختار انگشتی شکل در نزدیکی سطح بیرونی غشا میباشند با این تفاوت که ضخامت ساختار اسفنجی شکل و متراکم غشای الیاف میان تهی پلی وینیلیدین فلویورید-کلروتری فلویورو اتیلن از غشای الیاف میان تهی پلی وینیلیدین فلویورید بیشتر است. تخلخل کل غشاهای پلی وینیلیدین فلویورید و پلی وینیلیدین فلویورید-کلروتری فلویورو اتیلن به ترتیب 49/75 و %51/69 اندازهگیری شد. فشار بحرانی ورود آب به روزنه های غشای الیاف میان تهی پلی وینیلیدین فلویورید-کلروتری فلویورواتیلن 5/9 بار و فشار بحرانی ورود آب به روزنه های غشای الیاف میان تهی پلی وینیلیدین فلویورید 7 بار میباشد. زاویه تماس آب با سطح غشای الیاف میان تهی پلی وینیلیدین فلویورید-کلروتری فلویورو اتیلن از غشای الیاف میان تهی پلی وینیلیدین فلویورید بیشتر است که بیانگر آبگریزی بیشتر این غشا میباشد. بیشینه شار جذب گاز کربن دی اکسید 3-10×2/7 و mol/m2s 3 -10×4/4 به ترتیب برای غشای الیاف میان تهی پلی وینیلیدین فلویورید و پلی وینیلیدین فلویورید-کلروتری فلویورو اتیلن در شدت جریان جاذب ml/min 300 به دست آمد. از نتیجههای آزمایش جذب طولانی مدت گاز کربن دی اکسید دیده شد که شار جذب گاز کربن دی اکسید غشای پلی وینیلیدین فلویورید 20 ساعت پس از آغاز فرایند با حدود % 85 کاهش بهmol/m2s4- 10×6/6 رسید. شار جذب گاز کربن دی اکسید غشای پلی وینیلیدین فلویورید-کلروتری فلویورواتیلن 70 ساعت پس از آغاز فرایند با حدود % 15 کاهش به mol/m2s 10-4×5/8 رسید.
کلیدواژگان: پلیمر پلی وینیلیدین فلوئورید، کوپلیمر پلی وینیلیدین فلوئورید-کلروتری فلوئورواتیلن، غشای الیاف میان تهی، فرایند جذب گاز کربن دی اکسید، تماس دهنده غشایی گاز-مایع -
صفحات 189-204
در این پژوهش به بررسی رفتار هیدرودینامیکی بستر سیال مخروطی دارای نانوذرههای تیتانیوم اکسید Aeroxide P25 (TiO2) آب دوست موقع شناورسازی و مطالعه نظری مکانیک تماس نانوذرهها و چگونگی تشکیل کلوخه های متخلخل پرداخته شد. نانوذرههای تیتانیوم اکسید با قطر اولیه nm 21 در یک بستر آزمایشگاهی توسط دو جریان گاز نیتروژن و هوا در سرعت های ظاهری گوناگون شناور شدند. اندازه کلوخه ها در زمان شناوری توسط تصویربرداری برخط لیزری و پس از شناوری به کمک میکروسکوپ پراش الکترونی (SEM) در بازه μm 200-40 تعیین شد. تصویرهای لیزر نشان داد میانگین قطر کلوخه های شناور شده با گاز نیتروژن و هوا به ترتیب برابر 112 و μm 131 بود، در حالی که متوسط اندازه کلوخه های پیچیده در پایان شناوری بستر با گاز نیتروژن و هوا توسط SEM به ترتیب 75 و mµ 95 تعیین شد. آنالیز دیتامیکی بستر نشان داد اندازه کلوخه های پایانی به شدت تابع زمان شناورسازی آنها است. به دلیل وجود نیروهای جاذبه قوی بین نانوذره ها، اندازه کلوخه های اولیه تشکیل شده در بازه تقریبی μm 220-180 قرار گرفت که با ادامه روند سیالیت، ذرههای شکسته شده و کلوخه هایی در بازه μm 145-100 تشکیل می شوند. همچنین تاثیر سایر پارامترهای عملیاتی مانند سرعت جریان گاز و میزان پرشدگی اولیه بستر در چگونگی تشکیل کلوخه ها مورد بررسی قرارگرفت. نیروی کشسانی کلوخه های به دست آمده با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی و منحنی تنش-کرنش اندازه گیری شد. مدول یانگ با برازش منحنی نیرو-جابه جایی، kPa 144 محاسبه شد که نتیجههای به دست آمده با نتیجه مدل هرتز (kPa 141) همخوانی داشت. نتیجههای آزمون تعیین کرویت ذرهها نشان داد افزایش سرعت جریان گاز و استفاده از هوا به عنوان سیال شناورسازی می توانند به طور جزیی موجب افزایش میانگین کرویت کلوخه ها شوند (86/0-82/0). طبق آزمایشها زمان شناوری سازی تاثیر زیادی بر کاهش میزان کرویت ذره ها داشت (77/0-58/0) که متاثر از پدیده شکست کلوخه های درشت در زمان شناوری و تشکیل کلوخه هایی با لبه های تیز بود. اندازه گیری مدول یانگ نشان داد که کلوخه های تشکیل شده اولیه بسیار شکننده بوده و دارای تخلخل سطحی بالای %80 هستند، در حالی که تخلخل کلوخه های پایانی کم تر از %50 بوده و بیش تر دارای سطحی به نسبت صاف هستند. این نتیجهها با داده های به دست آمده از مرجعها برای ذرههای آب دوست تیتانیا همخوانی خوبی دارد.
کلیدواژگان: تیتانیوم اکسید، چگونگی تشکیل کلوخه، نانوذره های متخلخل، نیروی کشسانی، شناوری، بستر سیال مخروطی -
صفحات 205-213
آیروژلهای گرافن، ساختار سه بعدی گرافن فوق سبک با چگالی در بازه mg/cm3 10 با ویژگیهای الکتریکی یگانه و قابلیت فشرده سازی بالا هستند. برای تولید آنها، نخست هیدروژل گرافن ساخته میشود و سپس مایع درون هیدروژل با هوا جایگزین میشود بهطوری که حجم و ساختار ژل دچار تغییر نشود. در این پژوهش، آیروژل گرافن به روش خشک کردن در فشار محیط بدون نیاز به وسایل خلاسازی با چگالی mg/cm3 6/10 تهیه شد و مرحلههای گوناگون تهیه، بهینه شد. دیده شد که برای تهیه آیروژل گرافن با تخلخل بیشتر و چگالی کمتر، مناسب است تا غلظت اولیه گرافن اکسید mg/mL 4، زمان ژل شدن 7 ساعت و زمان انجام قالب یخی 48 ساعت انتخاب شود. همچنین دیده شد که آیروژل های تهیه شده با چگالی کمتر دارای ویژگی فشرده سازی بیش تری هستند. با افزایش تنش اعمالی بر نمونه ها، میزان رسانش الکتریکی آن ها افزایش و مقاومت الکتریکی آن ها کاهش می یافت. همچنین رسانش گرمایی آن ها W/m.K 029/0 اندازه گیری شد که در حد یک عایق گرمایی خوب است. میزان جذب گازوییل، نفت، روغن خوراکی و اتانول توسط آیروژل گرافن به ترتیب 5/88، 6/59، 6/42 و g/g 2/55 اندازه گیری شد. در مورد جذب متیلن بلو دیده شد که بیشترین جذب در 15 دقیقه اول رخ می دهد و می توان از آیروژل گرافن به عنوان جاذب متیلن بلو و رنگ هایی با ساختار همانند از آب و پساب های صنعتی استفاده کرد.
کلیدواژگان: آئروژل گرافن، خشک کردن قالب یخی، ظرفیت جذب، رسانش الکتریکی، رسانش گرمایی -
صفحات 215-223
در این پژوهش از دو نانوساختار کربنی متفاوت یعنی گرافن نانومتخلخل و نانولوله های کربنی چند دیواره برای سنتز سیلیکا نانوهیبرید به روش سل-ژل استفاده شد و ویژگیهای تعلیق های پیکرینگ مربوطه برای استفاده در ازدیاد برداشت مخازن نفت مقایسه شد. به این منظور، نانوهیبریدهای مورد نظر با درصدهای وزنی گوناگون سنتز شد و ویژگیهای تعلیق پیکرینگ آن ها برای انتخاب بهترین نمونه مورد ارزیابی قرار گرفت. ویژگیهای نانومواد سنتز شده با الگوی پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری و آنالیز وزن سنجی گرمایی سنجیده شد. تعلیق پیکرینگ نانوهیبریدها با نرمال اکتان به عنوان نفت مدل، سورفکتانت آنیونی مناسب مانند سدیم دو دسیل بنزن سولفونیک اسید و 2-پروپانول به عنوان کمک سورفکتانت الکلی و آب مقطر در 7 pH= و در دمای اتاق آماده شد و پایداری آن ها به مدت یک ماه تحت کنترل قرار گرفت. پس از این مدت با استفاده از میکروسکوپ نوری، ریخت شناسی فاز تعلیق بررسی شد. نتیجههای آزمایشها نشان داد که بهترین نمونهها نانوهیبرید 70% گرافن نانومتخلخل/سیلیکا (هر دو روش) و نانوهیبرید 70% نانولولههای کربنی تک دیواره/سیلیکا (روش دوم) هستند. نتیجههای سنجش زاویه تماس نشان داد که نمونه نانوهیبرید 70% گرافن نانومتخلخل/سیلیکا (روش دوم) بهترین ویژگی را برای بهبود ویژگی ترشوندگی سنگ مخزن و تغییر ترشوندگی آن از نفت دوست به آب دوست نسبت به سایر نمونهها دارد. نتیجههای سنجش کشش سطحی نشان میدهد که بیشترین مقدار کشش سطحی مربوط به تزریق آب و کمترین مقدار کشش بین سطحی مربوط به تزریق نانوسیال ساخته شده از نمونه نانوهیبرید 70% گرافن نانومتخلخل/سیلیکا (روش دوم) است که نشان دهنده برتری این نمونه در کاهش کشش سطحی در مقایسه با سایر نمونهها است. بنابراین تعلیق پیکرینگ نمونه نانوهیبرید 70% گرافن نانومتخلخل/سیلیکا (روش دوم) میتواند برای ازدیاد برداشت مخازن نفت به روش شیمیایی استفاده شود.
کلیدواژگان: نانولوله های کربنی، ازدیاد برداشت از مخازن نفت به روش شیمیایی، میزان شوری، نانوهیبریدها، تعلیق های پیکرینگ، نانوذره های سیلیکا -
صفحات 225-233
در این پژوهش نانولولههای کربنی آرایهای به طور کامل هم راستا با روش رسوبدهی شیمیایی بخار در فشار اتمسفری بر روی زیرلایهای از جنس سیلیکون برای استفاده در موتورهای ترمواکوستیک به عنوان مبدل گرمایی تولید شدند. از گاز استیلن (C2H2) به عنوان منبع کربنی، گاز آرگون (Ar) به عنوان گاز حامل، گاز هیدروژن (H2) برای احیای نانوذرهها و از نانوذرههای آهن به عنوان منبع کاتالیستی برای رشد آرایهای نانولولههای کربنی استفاده شده است. واکنش درون یک لوله کوارتز به طول cm 48 انجام شده و گازها با آهنگ شارش مشخص به درون آن تزریق شدند. با افزایش زمان رشد از 10 تا min 30، تغییر چندانی در توزیع قطر و تراکم آرایههای نانولولههای کربنی سنتز شده ایجاد نشد. این در حالی است که ضخامت (طول) آرایهها از مقدار 62/15 تا 76/16 افزایش یافت. نانولولههای کربنی رشد داده شده در زمان min 30 رشد بهینهتری داشتند. ضخامت (طول) آرایههای نانولولههای کربنی هم راستای سنتز شده در دماهای 750 و °C 800 به ترتیب دارای مقدارهای 42/75 و 98/60 بودند. به طور کلی نمونه سنتز شده در زمان و دمای رشد بهینه برابر با min 30 و °C 750 بر روی زیرلایه سیلیکونی لایه نشانی شده (با نانوذرههای آهن) توسط روش کندوپاش مغناطیسی برای استفاده به عنوان مبدل ترمواکوستیک به طور کامل مناسب بودند.
کلیدواژگان: مبدل گرمایی ترمواکوستیک، نانولوله های کربنی آرایه ای، نانوذره های آهن، رسوب دهی شیمیایی بخار، زمان رشد، دمای رشد -
صفحات 235-245
حسگرهای رنگی سازگار با محیط زیست برای تشخیص ساده، آسان و تند آنالیتهای گوناگون، کاربردهای گسترده ای در علوم محیطی دارند. در این کار، از یک حسگر رنگی بر پایه نانوذرههای نقره/نقره کلرید (Ag@AgCl NPs) اصلاح نشده برای تشخیص ساده و سریع یونهای جیوه (II) (Hg2+) استفاده شد. عصارهی آبی میوهی جم به عنوان عامل کاهنده و محدودکننده برای سنتز زیستی نانوذرههای Ag@AgCl مورد استفاده قرار گرفت. مطالعهی تولید، مورفولوژی، بلورینگی و ویژگیهای سطحی نانوذرههای سنتزشده با کمک طیفسنجی UV-Vis، میکروسکوپ الکترونی عبوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدان، پراش پرتو ایکس و طیفسنجی تبدیل فوریه فروسرخ انجام شد. محلول قهوهای-زرد رنگ نانوذرههای سنتزشده، در حضور یونهای Hg2+، بیرنگ میشود. در این روش، منحنی برسنجی دارای دو بازهی خطی (بازه اول از غلظت 1 تا µM 5 و بازهی دوم از غلظت 7 تا µM 111) میباشد. همچنین گزینشپذیری نانوذرههای Ag@AgCl تهیه شده با روش سبز نسبت به یونهای فلزهای واسطه، قلیایی و قلیایی خاکی مورد مطالعه قرار گرفت. روش پیشنهادی امکان تشخیص و اندازهگیری تند، ساده، حساس و انتخابی جیوه (II) را در نمونههای آب فراهم میآورد.
کلیدواژگان: سنتز سبز، عصاره ی جم، نانوذره های نقره، نقره کلرید، حسگر رنگی، یون های جیوه -
صفحات 247-259
روشی ساده، سبز، دقیق و حساس برای اندازه گیری مقدار ناچیز آلاینده متیل پاراتیون در نمونه های آبی به کار برده شد. روش ریز استخراج تشکیل حلال درجا (ISFME) بر پایه سامانه استخراج حلالی دو جزیی شامل فاز آلی و آبی می باشد. فاز آلی شامل مایع یونی آبدوست 1-هگزیل-3-متیل ایمیدازولیوم کلرید با نام اختصار [Hmim][Cl] و فاز آبی دارای آنالیت متیل پاراتیون می باشد. پس از اختلاط دو فاز امتزاج پذیر، انتقال جرم بالای آنالیت از فاز آبی به فاز آلی اتفاق افتاده و در پایان یرای جداسازی فاز ها از یون مخالف لیتیم (بیس تری فلویورومتان سولفونیل) ایمید استفاده شده است. با اضافه شدن یون مخالف، مایع یونی آب دوست [Hmim][Cl] به علت تعویض آنیون به مایع یونی آبگریز 1-هگزیل-3-متیل ایمیدازولیوم (بیس تری فلویورومتان سولفونیل) ایمید [Hmim][NTF2] تبدیل شده و جداسازی فاز ها امکان پذیر می شود. آنالیت تغلیظ شده در فاز آلی پس از واجذب گرمایی به کمک فناوری کروماتوگرافی گازی-آشکارساز فتومتری شعله ای (GC-FPD) اندازه گیری می شود. پارامتر های موثر بر استخراج شامل pH فاز آبی، مقدار مایع یونی، مقدار یون مخالف بررسی و بهینه شده است. ارقام شایستگی روش مانند دقت به صورت درصد خطای نسبی (RSD) برای 7 اندازه گیری برابر 2/1%، حد تشخیص کمی (LOD) برابر g/L 39/0، فاکتور تغلیظ برابر 125 و گسترده خطی برابر µg/L 150-10 به دست آمد. در پایان روش به طور موفقیت آمیزی برای اندازه گیری مقدارهای متیل پاراتیون در نمونه های گوناگون آبی و آبی دارای نمک به کار برده شده است.
کلیدواژگان: میکرو استخراج تشکیل حلال درجا، اندازه گیری، مایع یونی، متیل پاراتیون، کروماتوگرافی گازی آشکارساز -فتومتری شعله ای -
صفحات 261-272
در این کار پژوهشی یک روش میکرواستخراج ساده، سریع و موثر با عنوان "میکرواستخراج مایع- مایع پخشی در لوله باریک" برای استخراج و پیش تغلیظ پالادیوم از نمونه های آبی یرای اندازهگیری مقدار آن با اسپکتروفوتومتر فرابنفش- مریی ارایه شده است. استخراج از محلول آبی دارای پالادیوم و سورفکتانت ستیل پیریدینیوم کلرید که در درون یک لوله شیشه ای باریک قرار گرفته، انجام شد. پارا دی متیل آمینو بنزیلیدین رودانین (PDR)، هپتانول و اتانول به ترتیب به عنوان عامل کمپلکس دهنده، حلال استخراجی و حلال پخشی مورد استفاده قرار گرفتند. تاثیر عاملهای گوناگون بر میزان استخراج کمپلکس پالادیوم-PDR، شامل نوع و حجم حلال های استخراجی و پخشی، pH محلول، غلظت سورفکتانت و لیگاند، حجم نمونه و زمان تزریق مورد مطالعه قرار گرفته و بهینه شدند. در شرایط بهینه استخراج، منحنی درجهبندی رسم شد و بازه خطی منحنی 1300-40 میکروگرم بر لیتر و تکرارپذیری روش (به صورت انحراف استاندارد نسبی)، بهتر از 5/5 درصد به دست آمد. همچنین حد تشخیص روش 4/6 میکروگرم بر لیتر و فاکتور افزایشی 5/37 محاسبه شدند. این روش به خوبی برای اندازهگیری پالادیوم در 2 نمونه آب (آب شهر و آب معدنی) به کار گرفته شد.
کلیدواژگان: میکرواستخراج مایع- مایع پخشی در لوله باریک، اسپکتروفوتومتری فرابنفش- مرئی مجهز به میکروکووت، پالادیوم، نمونه های آبی -
صفحات 273-282
برگ گیاه گردو دارای ویژگیهای ضداکسایشی، ضدقارچی و ضدمیکروبی خوبی میباشد. در این مطالعه، برگ گیاه گردو از منطقه های گوناگون ایران جمع آوری شد و سپس عصاره آن به وسیلهی دستگاه کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا-طیفسنجی جرمی مورد تجزیه قرار گرفت. ویژگیهای ضدمیکروبی عصاره برگ گیاه گردو به وسیله باکتریهای گرم مثبت استافیلوکوکوس ارویوس (ATCC29737) و باسیلوس سوبتیلیس (ATCC6633)، باکتری گرم منفی اشرشیاکلای (ATCC10536) و مخمر کاندیدا آلبیکانس (ATCC10231) ارزیابی شد و پیکهای مسیول ویژگی ضدمیکروبی با استفاده از چندین روش برسنجی چندمتغیرهی خطی، شناسایی شد. نتیجههای این روشها به صورت نمودارهای برازش نمایش داده شدند که در آنها پیکهای ایجادکننده ویژگی ضدمیکروبی دارای ضریب برازش منفی هستند. روش برازش اجزای مستقل به دلیل سادگی، تفسیرپذیری بهتر ضریب های برازش و تکرارپذیری بالا، برای نشان دادن ترکیب های مسیول فعالیت ضدمیکروبی درنمونهها ترجیح داده میشود. سرانجام برای مشخص کردن ساختار شیمیایی ترکیب های شناخته شده در فعالیت ضدمیکروبی، از روش کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا- طیفسنج جرمی استفاده شد.
کلیدواژگان: برگ گیاه گردو، کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا- طیف سنجی جرمی، ترکیب های مسئول ویژگی ضدمیکروبی، برازش اجزای مستقل -
صفحات 283-290
یکی از چالش های اصلی در توسعه باتری های لیتیوم- یون به ویژه در کاربردهایی مانند خودروهای الکتریکی، زمان شارژ طولانی آن ها است و کوتاه تر کردن زمان شارژ بسته باتری یک مسیله بحرانی در این زمینه میباشد. فرایند شارژ باتری لیتیوم- یون بهوسیله یک شارژر جریان ثابت-ولتاژ ثابت صورت میپذیرد. شارژ سریع ممکن است با سرعت بخشیدن به زوال باتری، عملکرد آن را تحت تاثیر قرار دهد. در پژوهش حاضر مدلی برای پیش بینی دقیق زمان شارژ باتری ارایه می شود که بر اساس آن در نرخ جریانهای (C-rate) گوناگون شارژ میتوان زمان شارژ باتری را برآورد نمود، بهطوری که ضریب تشخیص (R2) برازشهای انجامشده بر اساس مدل برای پنج نمونه باتری لیتیوم- یون مورد بررسی بیش از 99/0 میباشد. این موضوع نشان دهنده انطباق بسیار خوب نتیجههای تجربی با پیشبینیهای مدل پیشنهادی است. از آن جا که مرحله ولتاژ ثابت در فرایند شارژ باتری لیتیوم-یون تا زمانی ادامه مییابد که شدت جریان تا مقدار مشخصی کاهش یابد در نتیجه در صورت تشخیص ندادن کاهش شدت جریان در مرحله ولتاژ ثابت، شاهد شارژ بیش از حد باتری خواهیم بود. همچنین در صورت اختلال در سامانه باتری ممکن است جریان در مرحله ولتاژ ثابت با یک روال مشخص افت نکند که این موضوع نیز باعث شارژ بیش ازحد باتری و در نتیجه کاهش ظرفیت آن خواهد شد. پس با در اختیار داشتن یک برآورد درست از زمان شارژ باتری می توان هر دو مرحله شارژ (جریان ثابت و ولتاژ ثابت) را بهوسیله زمان محدود کرد تا در هنگام شارژ سریع، زوال بیش تری بر سامانه باتری لیتیوم-یون تحمیل نشود و از بروز هر گونه مشکل یا خرابی به علت شارژ بیش از حد باتری جلوگیری شود.
کلیدواژگان: باتری لیتیوم- یون، مدل سازی، زمان شارژ، نرخ جریان، شارژر، خودروی برقی -
مقایسه مدل های UNIQUAC و NRTL در مدل سازی ترمودینامیکی تعادل مایع-مایع سامانه دی بوتیل اتر+ الکل+ آبصفحات 291-298
خالص سازی الکل ها یکی از پژوهشهایی است که امروزه در حال انجام است. به منظور خالص سازی از فرایندهای تقطیر و استخراج مایع-مایع استفاده شده است. در این مطالعه، خالص سازی الکل های گوناگون به وسیله استخراج با استفاده از حلال دی بوتیل اتر مورد بررسی قرار گرفت. تعادل مایع- مایع (LLE) برای سامانه های سه جزیی دی بوتیل اتر+ الکل+ آب در دماهای گوناگون مدلسازی ترمودینامیکی شد. برای مدلسازی از مدل های ترمودینامیکی UNIQUAC و NRTL استفاده شد. پارامترهای اندرکنش بین مولکولی به صورت تابعی از وارون دما در نظر گرفته شد. این پارامترها با استفاده از بهینه سازی یک تابع هدف به دست آمدند. تایع هدف به صورت میانگین مجذور انحراف بین داده های تجربی و نتیجههای به دست آمده از مدل ها در نظر گرفته شد. نتیجههای به دست آمده از مدلسازی نشان دهنده دقت بالای هر دو مدل در تخمین ترکیب درصد اجزا در فازهای گوناگون می باشد. انحراف جذر میانگین مربعات برای مدل های ترمودینامیکی UNIQUAC و NRTL به ترتیب برابر 0191/0 و 0112/0 است. همچنین نتیجهها نشان می دهد که دی بوتیل اتر برای جداسازی الکل های سنگین تر ضریب توزیع و انتخاب پذیری بالاتری دارد.
کلیدواژگان: دی بوتیل اتر، تعادل مایع مایع، مدل سازی ترمودینامیکی، UNIQUAC NRTL -
صفحات 299-308
هدف اصلی در این مطالعه، بررسی اثر سرباره فسفر و سرباره کوره بلند ذوب آهن بر رفتار ریولوژی سیمان آمیخته میباشد. دو سیمان آمیخته یکی با سرباره فسفر و دیگری با سرباره ذوب آهن و با ترکیب 10، 20 و 30 درصد وزنی از سرباره در یک آسیاب گلولهای آزمایشگاهی همگن و تولید شد. نسبت آب به سیمان مورد استفاده در همه نمونهها ثابت و معادل با 40% در نظر گرفته شد. سیمان پرتلند نیز به عنوان نمونه شاهد مورد استفاده قرار گرفت. نتیجهها نشان داد که رفتار ریولوژی خمیرهای سیمان آمیخته دارای سرباره فسفر و سرباره ذوب آهن هم مانند خمیر سیمان پرتلند، با مدل بینگهام مطابقت دارد. در طول زمان مورد بررسی، گرانروی نمونه شاهد یک روند به تقریب ثابت و یکنواخت داشت ولی گرانروی نمونههای دارای سرباره با گذشت زمان افزایش یافت که در درصدهای بالاتر از سرباره مقدار افزایش در گرانروی بیش تر میباشد. در نمونههای سیمان آمیخته دارای سرباره ذوب آهن، گرانروی اندازهگیری شده بیش تر از نمونههای دارای سرباره فسفر است. نتیجهها نشان داد که ریولوژی سیمان آمیخته به ماهیت و مقدار مصرفی سرباره بستگی دارد. در نمونههای سیمان آمیخته دارای درصد وزنی یکسان سرباره، نمونه دارای سرباره ذوب آهن نسبت به نمونهی دارای سرباره فسفر افزایش بیش تری را در گرانروی، تنش تسلیم و گرانروی پلاستیک نسبت به زمان از خود نشان داد. این امر نشان میدهد که سرباره ذوب آهن اثرگذاری بیش تری را در پارامترهای ریولوژیکی در مقایسه با سرباره فسفر از خود نشان میدهد. تغییر گرانروی پلاستیک همه نمونهها تا زمان 5-10 دقیقه روند کاهشی را نشان داد و پس از آن روند افزایشی دیده شد که این امر به دلیل پیشرفت واکنشهای هیدراتاسیون نمونهها میباشد.
کلیدواژگان: سیمان آمیخته، رئولوژی، سرباره فسفر، سرباره ذوب آهن، گرانروی -
صفحات 309-320
در این پژوهش از ابزارهای یادگیری ماشین استفاده شد تا اثر عاملهای گوناگون بر هدر رفت سود کاستیک (NaOH) و آلومینا (Al2O3) و افزایش آلودگی سدیم کربنات (Na2CO3) در مرحله نخست فرایند بایر مورد بررسی قرار گیرد. پارامترهای مورد بررسی در این مطالعه عبارتاند از غلظت Na2Oc، Na2Ou، Na2Ot و Al2O3 در فاز محلول خروجی به واحد آسیای تر است. عاملهای مورد بررسی نیز شامل شدت جریان جرمی و آنالیز شیمیایی ترکیبهای گوناگون موجود در بوکسیت و آهک مصرفی، شدت جریان و آنالیز شیمیایی محلول سدیم آلومینات ورودی و آنالیز شیمیایی محلول سدیم آلومینات خروجی از واحد به صورت روزانه برای 3016 روز متوالی بوده است. در این مطالعه از دو روش کاهش گرادیان برخط فوریه (FOGD) و کاهش گرادیان برخط نیستروم (NysGD) برای مدلسازی فرایند یادشده استفاده شد. نتیجهها نشاندهنده دقت و سرعت یادگیری بیشتر روش FOGD نسبت به روش NysGD است. این نتیجهها نشان میدهند میتوان با استفاده از دو روش با دقت بالایی فرایند مورد بررسی را مدلسازی نمود.
کلیدواژگان: فرایند بایر، آلومینا، سود کاستیک، سدیم کربنات، یادگیری ماشین برخط، FOGD، NysGD
-
Pages 1-19
In this study, after the preparation of unsaturated polyester with various ratios of anhydride monomers, the effects of nano silicate on the polymerization, curing behavior, and mechanical properties were investigated. The unsaturated polyester resin was synthesized at various molar ratios of anhydride monomers (maleic/phthalic: 10 to 90%) and propylene glycol. Acid number measurement was used to evaluate polymerization. With an increase in the molar maleic content, the time of polymerization reaction and the acidic number increased. In the next step, the resin was cured with an accelerator and initiator, and styrene monomer. curing behavior was determined using a curing curve and gelation time measurement. The curing curve showed that by increasing the maleic anhydride monomer ratio from 10% to 90%, the curing time decreased by 77%, and the maximum thermogenic temperature increased by 24%. Increasing the maleic content from 10 to 90% resulted in tensile strength changes from 11 to 70 MPa and tensile modulus from 60 to 359 MPa. The impact strength and the heat distortion temperature increased and became plateaued at higher maleic percentages. The nanocomposites were prepared with 50 mol% maleic anhydrides, containing 2, 4, 6, and 8 wt.% of nano silicate. By increasing the amount of nanoclay, the curing time decreased and the maximum exothermic temperature increased. Mechanical properties were evaluated by using Heat Deflection Temperature (HDT), tensile properties, impact strength, and surface hardness tests. The impact strength and the heat distortion temperature also showed an upward trend with an increase in the amount of nano, even in small quantities. By adding 8% nanoclay to the matrix, the impact strength and heat deflection temperature increased by 11% and 13%.
Keywords: Esterification, Anhydride ratio, Nanosilicate, Curing, Mechanical properties -
Pages 21-32
Interaction of penicillamine anticancer drug (pen), with armchair boron nitride nanotube (BNNT) [5,5] is studied at the B3LYP/6-31G(d,p) level of theory. For all complexes, D3-correction was carried out for the treatment of intermolecular interactions exactly. Results have shown that the adsorption of Pen molecule on the studied BNNTs surface is a favorable process. Furthermore, we estimated the strengths of the intermolecular bonds of the benchmark systems by energetic, geometric, topological, and molecular orbital descriptors. Some analyses have been made to explore any changes in the binding characteristics of the drug molecule after its attachment to the nanotubes. The maximum negative values of Ead and Had are observed for Drug@BNNT 5, so, it is known as the most stable complex. Furthermore, HOMO–LUMO analysis indicated that the electron density of HOMO is localized on the Pen drug in all benchmark systems, while LUMO is situated on the BNNT. Moreover, it was found that the energy gap between HOMO and LUMO (Eg) is reduced, which emphasizes the intermolecular bond strength. As a consequence, BNNT can act as a drug delivery vehicle for the transportation of Pen as an anticancer drug within the biological systems.
Keywords: penicillamine, anticancer drug, armchair boron nitride nanotube (BNNT) [5 5], drug delivery, DFT -
Pages 33-42
Nonsteroidal anti-inflammatory drugs are the most commonly used drugs for the treatment of articular, bone, and muscle ailments. The most famous of them are acetaminophen, meloxicam, tenoxicam, promethazine andex. These drugs have approximately the same effects, though there are slight differences, which make some of them more suitable for some patients. In recent years, electrochemical methods have become more prominent due to advances in analytical fields due to their sensitivity, low cost, and relatively short analysis time compared to other methods. In this work, using computational chemistry, which generally solves chemistry problems using mathematical and theoretical principles, the structure of acetaminophen, meloxicam, tenoxicam, and promethazine drugs was optimized using Gaussian 09 software, and the solvation-free energy was calculated. Then the half-wave potential was obtained using physical chemistry relationships, it converts to a half-wave potential. Then, by using a cyclic voltammetry device, the half-wave potential of these drugs was practically obtained and compared with the theoretical values, and the antioxidant properties of these drugs were investigated. The half-wave potential for acetaminophen in the experimental method is 195 mV and in the computational method, 213 mV for meloxicam in the experimental method of 395 mV and in the computational method is 339 mV, for tenoxicam in the experimental method of 355 mV and in the computational method 305 mV, for promethazine in the experimental method 465 mV and in the computational method 423 mV. The more negative the half-wave potential, the more anti-oxidant property. Promethazine has the most antioxidant properties among the drugs studied.
Keywords: Electrochemistry, Haif-wave potential, Antioxidant properties, Painkillers, Computational chemistry -
Pages 43-54
In this research, the nanocomposite of perlite@CoO@reduced graphene oxide (PC-RGO) was successfully synthesized fabricated, and characterized by XRD, FT-IR, and SEM images. Diffuse Reflectance Spectroscopy (DRS) was used to find the photocatalytic ability of this nanocomposite. In addition, photocatalytic degradation of hazardous compounds (methylene blue) by the prepared nanocomposite under LED irradiation was reported. The effects of pH, contact time, dye and adsorbent concentration and temperature are all taken into consideration. The adsorption kinetics results are adjusted to best fit the pseudo-second-order model. The experimental data are analyzed by Langmuir isotherms. The best results found in the adsorption experiments were pH 11, 10 ppm methylene blue, 0.1 gr adsorbent, and 60 minutes of contact time. The results of experiments show that as-prepared nanocomposite can be applied as a low-cost, accessible photocatalyst and adsorbent for the removal of organic pollutants from water.
Keywords: Degradation, Methylene blue, nano-composite Perlite-Cobalt oxide-Reduced graphene oxide, photocatalyst -
Pages 55-73
In this research, the adsorption of Mg (II) was studied in a batch system by using zeolite, and the influence of effective parameters on the adsorption, such as initial pH, adsorbent dosage, contact time, initial Mg (II) concentration and temperature were investigated. Also, the surface characteristics and structure of the adsorbents were respectively obtained by SEM and FT-IR. The pH experimental results showed that the maximum adsorption efficiency of Mg (II) ion occurs at pH=7. By increasing the contact time between the adsorbent and solution, adsorption efficiency was raised, and after 60 minutes, equilibrium is reached. Results showed the adsorption efficiency decreased by increasing the initial concentrations of Mg (II) in the range of 50-250 ppm in solution, and the effect of adsorbent dosage showed that adsorption efficiency increased by increasing the adsorbent dosage from 0.5g to 2.5g. In addition, the higher adsorption of Mg (II) was observed at higher temperatures, which proves the endothermic behavior of the adsorption process. Thermodynamic parameters were investigated in three temperatures 25, 35, and, 45°Ϲ. The negative value of the Gibbs free energy (ΔG˚) showed that the adsorption process was spontaneous. Positive value enthalpy (ΔH˚) indicated that the adsorption process was endothermic, and positive value entropy (ΔS˚) can be attributed to the increased randomness at the interface of the adsorbent and the solution. The experimental results for the effect of exposure time were examined for the kinetic study with three different models: Pseudo-First order, Pseudo-Second order, and Intra-Particle diffusion. Among these models, the best fit was observed for pseudo-second-order. The study for initial concentration of Mg (II) in the solution was studied by Langmuir, Freundlich, Temkin, and Dubnin-Radushkevich isotherms, and the best fit for the adsorbent was observed by Langmuir isotherm and the Langmuir maximum sorption capacity was found to be 4.77 mg/g at 45°C.
Keywords: Adsorption, Zeolite, Adsorption Isotherm, Adsorption Kinetic, Magnesium, Capacity of sorption, Percentage of sorption -
Pages 75-87
In this study, it was tried to improve separation properties in the nanofiltration membranes by introducing Fe3O4 and GO nanoparticles. The different concentrations of nanoparticles with a constant total concentration were provided. The effect of increasing these nanoparticles was investigated in terms of pure water flux, Na2SO4 rejection, and anti-fouling properties. The characterization of fabricated membranes was done by Fourier Transform InfraRed spectroscopy (FT-IR), field emission scanning electron microscopy (FESEM), and atomic force microscopy (AFM) analysis. The filtration performance of membranes by the water contact angle, porosity, water content, and salt rejection was evaluated. The results revealed that by increasing Fe3O4, the pure water flux increased from 12 L/m2h in a neat membrane to 48 L/m2h in 0.375:0.125 of Fe3O4:GO nanoparticles. Also, the highest Na2SO4 rejection (61%) was observed in M4 for Fe3O4:GO=0.125:0.375. Furthermore, the best antifouling properties were observed in 0.5 wt.% iron oxide nanoparticles with FRR% of 83%.
Keywords: Iron nanoparticle, Graphene oxide nanoparticle, Polyethersulfone, Nanofiltration membrane -
Pages 89-99
Propylene is one of the most important building blocks in petrochemical and polymer processes. The demand for propylene is growing faster than that for ethylene; therefore the current production is not in line with the forecast market demand for olefins. In this paper, oxidative dehydrogenation has been used in order to obtain propylene from propane, and oxygen was used as the oxidant. Molybdena-containing catalysts with nominal loading 5, 10, and 15 wt% were supported on titanate Nanotubes. Also, for the sake of comparison, Degussa TiO2 P25 supported molybdena catalyst (5 wt%) was elaborated. All catalysts were prepared by incipient wetness impregnation method and were calcined at 500°C. Analysis by FT-IR, XRD, Raman, BET, TEM, and TPR was done. The results show that the main characteristics of the titanate nanotube were confirmed by FT-IR, and the presence of H2Ti5O11.H2O was confirmed by XRD technique. Moreover, no evidence of the existence of Na-O-Ti bond was observed, and an important bond for the existence of the stable phase of the titanate nanotubes, Ti-O-H, was detected by Raman spectroscopy. TEM micrographs exhibited the layered structure of the prepared sample. The phase of the titanate nanotubes supported molybdena catalysts altered during calcination, in order to do that anatase phase was observed in all the samples. However, the rutile phase was detected along with the anatase phase in Degussa TiO2 P25 and 15 wt% supported molybdena catalyst. Calcination led to BET-specific surface area loss. The crystalline phase of molybdenum oxide of higher loading shows a higher maximum reduction peak by H2-TPR profile. As compared to titanate nanotubes, in the identical molybdena loading lower specific surface area as well as inferior catalytic activity and lesser lifetime was observed for TiO2 P25 support. However, increasing molybdena loading on the titanate nanotubes led to catalytic performance deterioration. The highest yield is for MoTNT-10 with a selectivity 31% and conversion 21.4%.
Keywords: Oxidative dehydrogenation, Propane, Propylene, Titania, Titanate nanotube, Molybdenum -
Pages 101-109
The oxidative desulfurization (ODS) process is a promising complementary process to the hydrodesulfurization (HDS) to remove refractory sulfur compounds of liquid fossil fuels such as benzothiophene (BT), dibenzothiophene (DBT), and their alkyl derivatives. Vanadium oxide has different oxidation states which may result in unique catalytic properties. In this study, the γ-alumina-supported vanadium oxide catalysts were prepared by incipient wetness impregnation and used as an oxidative desulfurization catalyst. The catalyst samples were characterized by N2 adsorption-desorption, X-Ray Diffraction (XRD), Fourier-Transform InfraRed (FT-IR) spectroscopy, and Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS). The oxidative desulfurization was conducted at 80 °C and 1.0 atmosphere with tert-butyl hydroperoxide to DBT (O/S) molar ratio of 5.0 in the presence of 0.03 g catalyst per 3.0 g of model fuel containing 500 ppmw S (as DBT). A comparison of catalysts containing 2, 3, and 6 wt.% vanadium revealed that the best catalytic activity was achieved for 6 wt.% vanadium on the γ-alumina with 100% conversion of DBT after only 5 min of the reaction. In addition, the effect of O/S mole ratio on the desulfurization efficiency was investigated and the best result was obtained at O/S=5.
Keywords: Oxidative desulfurization, γ-alumina, Vanadium oxide, Incipient wetness impregnation, Dibenzothiophene -
Pages 111-119
Graphene Oxide (GO) 2D (two-dimensional) material, comprised of sp2 hybridized carbon atoms and has properties and applications in various fields such as medical, environmental, and other industries. The present study aims to synthesize GO using four different methods and characterize them by FT-IR, CHN, XRD, Raman, SEM, and EDS techniques. Finally, evaluated their antibacterial activities of them. For this purpose to synthesize GO, four methods of modified Marcano (KMnO4, H2SO4/H3PO4), Hummers methods (KMnO4, NaNO3, H2SO4), modified Hummers (KMnO4, H2SO4) and the Brodie method (KMnO4, H2SO4, HNO3) were compared. As well as, the antibacterial activities of all four methods were evaluated for gram-positive (S. aureus and M. luteus) and gram-negative (E. coli and V. harveyi) bacteria by disk diffusion method. The results of this research showed that Marcano’s method excluding the NaNO3, increasing the amount of KMnO4, and performing the reaction in a 9:1 mixture of H2SO4/H3PO4 improves the efficiency of the oxidation process. Marcano’s method provides a greater amount of hydrophilic oxidized graphene material as compared to Hummers’ method or two methods with additional KMnO4. The average size of the synthesis of GO with Marcano’s method was estimated by the Debye-Scherrer equation as around 19.7 nm. The results of this research showed that synthesized GO with four different methods did not have any antibacterial activities.
Keywords: Graphite, Graphene oxide, Nanostructure, Nanoribbon, Antibacterial activity -
Pages 121-128
In this study, the performance of titania-silica catalysts with different loadings of titania was investigated in the photocatalytic degradation of Rhodamine B (RhB) dye pollutants under ultraviolet radiation. Moreover, two synthesis methods, i.e., dry and wet impregnation, were compared. It was shown that photocatalytic degradation of RhB was higher on the catalyst prepared via wet impregnation. To further improve the photocatalytic activity of the titania-silica, oxides of different metals including tungsten, bismuth, cerium, vanadium, iron, copper, silver, nickel, and zinc were used as promoters. The materials were characterized by Fourier-Transform InfraRed (FT-IR spectroscopy), X-Ray Diffraction (XRD), and N2adsorption–desorption to characterize the catalysts and find their structure-function relationships. It was found that the photocatalytic degradation of RhB over the titania-silica catalyst synthesized by wet impregnation containing 3 wt.% of tungsten oxide could achieve 98% after 240 min at reaction conditions of pH=6, initial RhB concentration=10 mg/L, catalyst dosage= 1 g/L, and temperature of dye solution= 25 ℃.
Keywords: Titania-silica, Wet, dry impregnation, Metal oxide, Nano photocatalyst, Rhodamine B, Ultraviolet light -
Pages 129-138
In this study, we have tried to provide a suitable catalyst for the oxidation of cyclohexane to obtain valuable products such as cyclohexanone and cyclohexanol. The magnetic ZrFe2O4/SiO2-NH-MnTCPP nanocomposite has been introduced as a heterogeneous catalyst for selective oxidation of cyclohexane to cyclohexanol with 100% selectivity and 36% conversion. Two methods have been used for this oxidation, reflux and solvothermal assisted by industrial microwave. The mesoporous ZrFe2O4 with nano cauliflowers structure was synthesized via the solvothermal route and to protect it in chemical media, a layer of SiO2 was deposited on the surface of nanoparticles via the wet method. Then, to modify with manganese tetrakis(4-carboxyphenyl) porphyrin (Mn-TCPP) was immobilized on nanocomposite to prepare ZrFe2O4/SiO2-NH-MnTCPP nanocatalyst. The characterization of all samples was done by Fourier Transform InfraRed (FT-IR) spectroscopy, X-Ray Diffraction (XRD), Field Emission Scanning Electron Microscopy (FE-SEM), Energy Dispersive X-ray spectroscopy (EDX), Vibrating Sample Magnetometer (VSM) and nitrogen adsorption and desorption isotherms (BET). The catalytic activity of this magnetic nanocomposite in oxidation of cyclohexane was also evaluated by the GC-Mass instrument. Significant advantages of this catalyst include remarkable activity, separation from the reaction medium by the external magnetic field, adequate heat and reaction stability, reusability up to 5 times, and the selectivity in the oxidation of cyclohexane to cyclohexanol with appropriate productivity.
Keywords: ZrFe2O4, Magnetic nanoparticles, Mesoporous, Core-shell, Manganese porphyrin, Oxidation, Cyclohexane -
Pages 139-155
In this study, the effect of biochar catalyst on the pyrolysis process of light (LDPE), heavy (HDPE), and mixed polyethylene was investigated. For this aim, 30 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 decreased 11.96 and 16.08 wt% for HDPE and mixed polyethylene, but not for LDPE, indicating an increase in heavy vapor cracking. The amount of wax produced in the presence of a catalyst has increased 5.94 and 3.59 wt% for HDPE and mixed polyethylene excluding LDPE. The amount of liquid product obtained was increased for all three samples in the presence of biochar catalysts (from 12.30 to 16.69, from 38.21 to 46.19, and from 4.47 to 16.97 wt% for LDPE, HDPE, and mixed, respectively). Biochar increased the propane content for all three samples. This was due to the increase in cracking and conversion of heavy molecules to propane. Ethane content for LDPE decreased while for HDPE increased. This is indicating more breakdown of HDPE molecules and reaction of molecules with each other and with ethane to other products such as propane. Liquid product analysis showed that biochar catalysts tended to reduce compounds such as alcohols, indicating a tendency to deoxidize. In addition, biochar also caused the breakdown of larger and smaller aromatic molecules. The catalyst analysis indicated the presence of a coke layer on the catalyst, which contained more aromatic and oxygenated compounds.
Keywords: Polyethylene, Pyrolysis, fuel, Catalyst, Biochar -
Pages 157-166
A green protocol for the preparation of 4,5-diphenyl-2(R)-oxazoles from the reaction of benzoin, carboxylic acids, and ammonium acetate is described. This process is accomplished without the use of any organic solvent or catalyst. By this method, aromatic acids carrying electron-withdrawing groups reacted faster with higher yields. However, the reaction has generality for those with electron-donating groups and ortho-substituted ones. Even aliphatic carboxylic acids also provided the corresponding oxazoles in appropriate yields. Extraction of the product is simply achieved by the addition of water to the reaction mixture.
Keywords: Oxazole, Carboxylic acid, Benzoin, Ammonium Acetate, Solvent free -
Pages 167-175
Effective removal of pollutants from industrial effluents in order to restore these waters to the cycle, and also from the environmental point of view is very important. BTEX is an indicator of Volatile Organic Compounds (VOCs). In this study, the BTEX adsorption method was applied to the MOF-199 nano-absorbent. the MOF-199 was initially synthesized by hydrothermal method and characterized by XRD, FE-SEM, and BET analyses. Adsorption test was performed under NPT conditions and HPLC technique was used for analysis, which confirmed the experimental results of absorption. The equilibrium adsorption isotherms were plotted at 298 ° K. According to the results, the BTEX adsorption isotherm with MOF-199 can be detected with Langmuir isotherm as well as Freundlich isotherm. by comparing the values of the maximum adsorption capacity (qmax) of compounds, the amount of MOF-199 adsorption capacity for benzene and xylene was 108.695 (mg/g), and for ethylbenzene and toluene, 107.526 and 83.333 (mg/g) was obtained, respectively.
Keywords: Industrial wastewater, BTEX, MOF-199 nano-absorbent, HPLC technique, adsorption capacity -
Pages 177-188
Polyvinylidene fluoride (PVDF) and poly(vinylidene fluoride--chlorotrifluoroethylene) (PVDF-CTFE) hollow fiber membranes were fabricated via a wet phase-inversion method and the fabricated membranes were used for CO2 absorption with 1 M monoethanolamine solution in a gas-liquid membrane contactor system. Both types of hollow fiber membranes have a sponge-like structure close to the inner surface of the membrane and a finger-like structure close to the outer surface of the membrane but, the sponge-like structure of PVDF-CTFE membrane is thicker than PVDF membrane. The overall porosity of PVDF and PVDF-CTFE membranes were measured as 75.49 % and 69.51%, respectively. The critical Entry Pressure of water (CEPw) of PVDF-CTFE membrane is 9.5 bar and CEPw of PVDF membrane is 7 bar. The contact angle of water with PVDF-CTFE hollow fiber membrane surface is higher than PVDF membrane, which indicates higher hydrophobicity of this membrane. The maximum CO2 absorption flux of 7.20×10-3 (mol m-2 s-1) and 4.4×10-3 (mol m-2 s-1) at the liquid phase flow rate of 300 (ml min-1) was achieved for PVDF and PVDF-CTFE hollow fiber membranes, respectively. The results of the long-term CO2 absorption experiment showed that the CO2 absorption flux of PVDF membrane decreased by about 85% and reached 6.6×10-3 (mol m-2 s-1), 20 h after the beginning of the process. The CO2 absorption flux of PVDF-CTFE membrane decreased by about 15% and reached 8.8×10-3 (mol/m2.s), 70 h after the beginning of the process.
Keywords: PVDF, PVDF-CTFE, Hollow fiber membrane, CO2 absorption process, Gas-liquid membrane contactor -
Pages 189-204
In this study, the hydrodynamic behavior of a conical fluid bed containing hydrophilic titanium oxide P25 nanoparticles and the formation of agglomerates were investigated. The particles with an initial diameter of 21 nm were fluidized by nitrogen and airflow at different superficial gas velocities. The size of the agglomerates during fluidization was determined by laser imaging and microscope electron diffraction (SEM) in the range of 40- 250 μm. According to laser images, the average size of agglomerates fluidized by nitrogen gas and airflow was 112 and 131 μm, respectively, while the average size of the complex agglomerates at the end of fluidization with nitrogen gas and airflow were 75 and 95 μm, respectively. The dynamical analysis of the bed showed that the size of the final agglomerates is highly dependent on the fluidization time. Due to the strong attractive forces between the nanoparticles, the size of the primary agglomerates was in the range of approximately 220-120 μm, which, with the continuation of fluidization, was broken down into smaller particles in the range of 145-100 μm. Young's modulus was calculated by fitting the displacement curve obtained from atomic force microscopy to 144 kPa, which corresponded to the Hertz model (141 kPa). The results indicated that increasing the gas velocity and applying airflow can partly increase the mean sphericity of particles (0.82-0.86). According to the experiments, fluidization time had a significant effect on the reduction of particle sphericity (0.58-0.75), which was affected by the failure of large agglomerates with sharp edges. The results showed that the initial agglomerates were fragile and have porosity above 80%, whereas the ultimate porosity was less than 50% with a relatively smooth surface. Unlike particle fluidization in cylindrical fluidized beds, the results of this study can help reduce particle agglomeration and achieve uniform particle size distribution.
Keywords: Titanium oxide, Agglomerates, Porous nanoparticles, Elastic force, Floating, Conical fluidized bed -
Pages 205-213
Graphene aerogels are ultralight 3D graphene structures with a density of about 10 mg/cm3, unique electrical properties, and high compression capability. In order to produce them, first graphene hydrogel is produced, then the liquid in the graphene hydrogel is replaced by air so that the volume and structure of the gel do not change. For graphene hydrogel drying, special drying methods such as freeze drying or super-critical drying, or the newest drying method, which is ambient pressure drying using ice templating are needed. In this study, graphene aerogels were produced by ambient pressure drying without the need for special apparatus or specific pressure and temperature with a density of 10.6 g/cm3 and the preparation parameters were optimized. It was found that for the preparation of graphene aerogels with higher porosity and lower density, it is appropriate to select the initial concentration of graphene oxide 4 mg/ ml, the gelation time of 7 h, and the ice templating time of 48 h. It was also found that the lower-density aerogels were more compressive. As the stresses on the specimens increased, their electrical conductivity increased and their electrical resistance decreased. Their thermal conductivity was also measured as 0.029 W/m.K, which is in the range of good thermal insulation. The adsorption capacity of diesel oil, petroleum, edible oil, and ethanol by graphene aerogels was measured 88.5, 59.6, 42.6, and 55.2 g/g, respectively. Regarding the methylene blue adsorption, it was observed that the highest adsorption occurs in the first 15 minutes, so the graphene aerogels can be used as adsorbent of methylene blue and other dyes with similar structures from water and industrial effluents.
Keywords: Graphene aerogel, Freeze casting drying, Adsorption coefficient, Electrical conduction, Thermal conduction -
Pages 215-223
In this research, two different kinds of Carbon nanostructures (nanoporous graphene and multi-walled carbon nanotubes) were used for preparing silica nanohybrids with the sol-gel method and their Pickering emulsions properties were evaluated in order to the selection of the preferred Carbon nanostructure in preparing the related silica nanohybrid for Chemical Enhanced Oil Recovery (C-EOR). Therefore, we have prepared different carbon structures nanohybrids with SiO2 nanoparticles with different weight percentages. The samples were characterized with X-Ray Diffraction (XRD) Field Emission Scanning Electron Microscopy (FE-SEM) and Thermal Gravimetry Analysis (TGA). Pickering emulsions of these nanohybrids were prepared with n-Octane as oil model, suitable anionic surfactant (such as SDBS) and 2-Propanol as alcoholic co-surfactant at pH=7 in ambient temperature and with distilled water. Stability of the mentioned Pickering emulsions was controlled for one month. Emulsion phase morphology was investigated using optical microscopic imaging. Evaluation results demonstrated that the best samples are 70% Nano porous Graphene/SiO2 (both methods) and 70% MWCNT/ SiO2 Nano hybrid (method 2). Contact angle measurement results showed that the 70% Nanoporous Graphene/SiO2 Nano hybrid (method 2) is more effective for improvement of the stone reservoir wettability alteration from oil-wet to water-wet. Interfacial tension results indicate that the maximum amount is related to the injection of water and the minimum amount is related to the injection of Nano fluid of 70% Nano porous Graphene/SiO2 Nano hybrid (method 2). This result indicates preference of 70% Nano porous Graphene/SiO2 Nanohybrid (method 2) for decreasing the interfacial tension in comparison to the other samples. Therefore, 70% Nano porous Graphene/SiO2 nanohybrid (method 2) Pickering emulsion can be used for C-EOR.
Keywords: Carbon Nanotubes, Chemical Enhanced Oil Recovery (C-EOR), Salinity, Nanohybrids, Pickering emulsions, Silica nanoparticles -
Pages 225-233
A silicon substrate was developed for use in thermoacoustic motors as heat exchangers. Acetylene gas (C2H2) as a carbon source of argon gas (Ar) as a carrier gas for hydrogen gas (H2) is used to recover nanoparticles and iron nanoparticles as a catalytic source for carbon nanotube array growth. The reaction was carried out in a 48 cm long quartz tube and the gases were injected with a specified flow rate. Increasing the growth time from 10 to 30 min, there was little change in the diameter distribution and density of the synthesized carbon nanotube arrays. However, the thickness of the arrays increased from 15.62 to 16.76 μm. Carbon nanotubes grown at 30 min had better growth. The thicknesses (lengths) of the carbon nanotube arrays synthesized at temperatures of 750 and 800 °C were 75.42 and 60.98 μm, respectively. In general, the samples synthesized at optimum growth time and temperature of 30 min and 750 °C on the layered silicon substrate (with iron nanoparticles) by magnetic sputtering were quite desirable for use as a thermocouple converter.
Keywords: Thermoacoustic Heat Exchanger, Array carbon nanotubes, Iron nanoparticles, Chemical vapor deposition, Growth Time, the temperature of growth -
Pages 235-245
Eco-friendly colorimetric sensors have wide applications in environmental science for simple, convenient, and fast detection of various analytes. In this work, a colorimetric sensor based on unmodified silver/silver chloride nanoparticles (Ag@AgCl NPs) was used for simple and fast detection of mercury (II) (Hg2+) ions. The fruit extract of Syzygium cumini was used as a reducing and capping agent for the biosynthesis of Ag@AgCl NPs. The synthesized nanoparticles were characterized by UV-Vis spectroscopy, Transmission Electron Microscopy (TEM), Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM), X-Ray Diffraction (XRD), and Fourier-Transform InfraRed (FT-IR) spectroscopy to verify the production, morphology, crystallinity, and surface functionalities of the synthesized Ag@AgCl NPs. The brown-yellow solution of the Ag@AgCl NPs synthesized by fruit extract of S. cumini became colorless in the presence of Hg2+ ions. In this procedure, the calibration curve had two linear range (first range from 1.0 to 5.0 μM with R2=0.9941 and second range from 7.0 to 111.0 μM with R2=0.9905). Also, the selectivity of the green synthesized Ag@AgCl NPs was studied to transition, alkali, and alkaline earth metal ions. The proposed method provides fast, simple, sensitive and selective detection and determination of mercury (II) in water samples.
Keywords: Green synthesis, Silver, silver chloride nanoparticles, Fruit extract of Syzygium cumini, Colorimetric sensors, mercury (II) ions -
Pages 247-259
A simple, green, precise, and sensitive method to determine trace amounts of Methyl parathion in aqueous solutions was used. In situ solvent formation microextraction based two components solvent system containing organic and aqueous phases. The organic phase contains hydrophilic ionic liquid namely 1-hexyl-3-methylimidazolium chloride [Hmim][Cl] and the aqueous phase contains an analyte of Methyl parathion. After mixing of two phases, the maximum mass transfer of the analyte from aqueous to organic phase was occurred and finally separation of phases use counter ion namely lithium bis(trifluoromethansulfonyl) imide. By adding of counter ion, hydrophilic ionic liquid [Hmim][Cl] caused anion exchange converted to hydrophobic ionic liquid [Hmim][NTF2] and phase separation was possible. Analyte enriched in organic phase after thermal desorption by using gas chromatography-flame photometry detection was determined. Effective parameters on extraction such as pH of the aqueous phase, amounts of ionic liquid, and the amount of counter-ion was evaluated and optimized. Figures of merit such as precision in the form of percent Relative Standard Deviation (RSD) for 7 replicate measurements equal to 1.2%, quantity Limit of Detection (LOD) of 0.39 µg/L, enrichment factor of 125, and linear range of 10-150 µg/L were obtained. Finally, the method was used successfully to determine amounts of methyl parathion in different aqueous and saline samples.
Keywords: In situ solvent formation microextraction, Determination, Ionic liquid, Methyl parathion, Gas-chromatography-flame photometric detector -
Pages 261-272
In this research, a simple, rapid, and effective microextraction technique, named “narrow-bore tube dispersive liquid-liquid microextraction” is introduced for the extraction and preconcentration of palladium from aqueous samples, followed by its UV/Vis spectrophotometric determination. To perform the extraction, a solution of palladium and cetylpridinium chloride surfactant was poured into a glass narrow-bore tube. p-dimethyl aminobenzilidene rhodanine (PDR), heptanol, and ethanol were used as the complexing agent, extraction solvent, and dispersing solvent, respectively. The effective parameters affecting micro-extraction efficiency; including type and volume of extraction and dispersing solvents, pH of the sample solution, concentration of surfactant and ligand, sample volume, and injection time were investigated and optimized. Under the optimized conditions, the calibration curve was linear in the range of 40-1300 µg mL-1 for Pd, and reproducibility (as relative standard deviation) was better than 5.5%. The limit of detection of the method was calculated to be 6.4 µg mL-1 with an enrichment factor of 37.5. The method was applied successfully for the extraction and determination of palladium in two mineral and tap water samples.
Keywords: Narrow-bore tube dispersive liquid-liquid microextraction, palladium, Water analysis, UV, Vis spectrophotometry -
Pages 273-282
Walnut leaf has good antioxidant, antifungal and antimicrobial properties. In this study, a walnut leaf from different regions of Iran was collected and then its extract was analyzed by high-performance liquid chromatography-mass spectrometry (HPLC-MS). Antimicrobial properties of walnut leaf extract were evaluated by gram-positive bacteria of Staphylococcus aureus (ATCC29737) and Bacillus subtilis (ATCC 6633), gram-negative bacteria of Escherichia coli (ATCC10536) and Candida albicans yeast (ATCC10231) and by some linear multivariate calibration techniques, the peaks potentially responsible for the antimicrobial activity were indicated. The results of these techniques were displayed as regression graphs, which peaks with negative regression coefficients cause antimicrobial properties. Independent component regression was preferred to exhibit the potential antimicrobial active compounds in samples because of simplicity, better interpretation of regression coefficients, and its high repeatability. Finally, High Performance Liquid Chromatography -Mass Spectrometry (HPLC-MS) was used to indicate the structure of chemical components, which were responsible for antimicrobial activity.
Keywords: Walnut leaf, High-performance liquid chromatography-mass spectrometry, Potentially Antimicrobial compounds, Independent component regression -
Pages 283-290
One of the main challenges in the development of electric vehicles is their long charge time. Therefore, shortening the charge time of a lithium-ion battery (LIB) is a critical issue in this field. The charging process of the LIB is carried out by a constant current-constant voltage charger. The fast charge may affect the performance of LIB and accelerate its degradation. Herein a model is presented which can predict the charge time of LIB accurately in different C-rates so that the coefficient of determination is more than 0.99 in the modeling of five various LIBs. This indicates very good conformity between the experimental results and predictions of the proposed model. Since the constant voltage step in the charging process of the LIB continues as long as the current reduces to a certain value, if the current of this step is not detected correctly, an overcharge will occur. In the case of a perturbation in the LIB system, the current may not drop with a logical procedure, which can lead to an overcharge and capacity loss of LIB. Therefore, it is possible to limit the charge time in both constant current and constant voltage steps by accurate estimation of LIB charge time. This method can prevent further deterioration of LIB during fast charging.
Keywords: lithium-ion battery, Modeling, charging time, C-rate, Charger, Electric vehicle -
Pages 291-298
Purification of alcohol is one of the research that is ongoing today. Meanwhile, liquid-liquid extraction is one of the most important methods of purification. Therefore, in this study, the purification of different alcohols was investigated by extraction using dibutyl ether solvent. Thermodynamic modeling of liquid-liquid equilibrium (LLE) of dibutyl ether+ alcohol+ water system was investigated at different temperatures. For this purpose, UNIQUAC and NRTL thermodynamic models were used and intermolecular interaction parameters were considered as a function of temperature. These parameters were obtained by optimizing an objective function. The objective function was considered as the mean-square deviation of the experimental data and the results of the models. The results of the modeling show the high accuracy of both models in estimating the composition of the component in different phases. The root means square deviation for UNIQUAC and NRTL models were 0.0191 and 0.0112, respectively. Moreover, the results show that dibutyl ether for the separation of heavier alcohols has a higher distribution coefficient and selectivity.
Keywords: Dibutyl ether, Liquid-liquid equilibrium, Thermodynamic modeling, UNIQUAC, NRTL -
Pages 299-308
The main focus of the current work is to study the effect of phosphorous (PhS) and blast furnace slag (BFS) on the rheological behavior of blended cement. Two blended cement is developed, one with PhS and the other with BFS with 10, 20, and 30% of slags in a laboratory ball with to be well homogenized. The w/c ratio was considered 40%. Portland cement was used as the blank sample. Rheology of the produced blended cement as well as Portland cement was well fitted with the Bingham model. The viscosity of cement shows a constant trend but in the produced blended cement it increased with an increase in the usage amount of slag so that BFS samples show higher viscosity than PhS samples. Results showed that the rheology depends on the type and usage amount of slag. In a constant amount of slag, the BFS samples showed higher amounts in the main rheological parameters compared PhS. The plastic viscosity showed a decrease in the first 5 to 10 min and then an ascending trend was observed due to the progress of hydration in the samples.
Keywords: Blended cement, Rheology, Phosphorous slag, Blast furnace slag, Viscosity -
Pages 309-320
In this study, machine learning tools were used to investigate the effect of various factors on the waste of caustic soda (NaOH) and alumina (Al2O3) and increasing carbonate (Na2CO3) pollution in the first stage of the Bayer process. The parameters studied in this paper are the concentration of Na2Oc, Na2Ou, Na2Ot and Al2O3 in the output solution to the wet grinding unit. The investigated factors included mass flow rate and chemical analysis of various compounds in bauxite and lime consumed, flow rate and chemical analysis of sodium alumina solution in a daily basis for 3016 days. In this study, Fourier Online Gradient Descent (FOGD) and Nysgd were used to model the process. The results show that the FOGD method has more accuracy and speed of learning than the NysGD method. These results indicate that each of these methods can model the process with high precision.
Keywords: Bayer Process, alumina, caustic soda, sodium carbonate, machine learning, FOGD, NysGD