فهرست مطالب

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران
سال چهل و یکم شماره 4 (پیاپی 106، زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1402/08/06
  • تعداد عناوین: 31
|
  • زهرا سیدزاده، مهدی کلهر*، احمد میرشکرایی، قاسم رضانژادبردجی صفحات 1-12
    در این پژوهش، ابتدا زیولوسولفوریک اسید جامد (SO3H@zeolite-Y) از طریق واکنش زیولیت-NaY با کلروسولفونیک اسید به دست آمد. سپس یون های فلز کلسیم بر بستر زیولوسولفوریک از طریق روش جابه جایی فلز تثبیت گردید (Ca/SO3H@zeolite-Y). ساختار و ریخت شناسی این نانومتخلخل جدید دوعاملی با استفاده از روش های دستگاهی FT-IR، FESEM، EDX و BET مورد بررسی و شناسایی قرار گرفت. در ادامه، فعالیت کاتالیستی آن در سنتز ترکیب های بنزایمیدازو[2،1-a] پیریمیدو[5،4-d] پیریمیدین ها از طریق واکنش چهارجزیی 2-آمینو بنزایمیدازول، سیانو استامید و دو مول آلدهیدهای آروماتیک گوناگون در شرایط سبز بررسی شد. از برتری های بارز این نانوکاتالیست، وجود مکان های اسید لویس (Ca2+) و برونستد (-SO3H) روی یک بستر جامد نانومتخلخل می باشد که این موضوع در سنتزهای چند جزیی می تواند خیلی مهم و رهگشا باشد. سادگی روش کار، قابلیت بازیافت کاتالیست و جداسازی آسان محصول، بازده بالا و شرایط ملایم از دیگر برتری های این روش می باشد.
    کلیدواژگان: نانوکاتالیست، زئولیت، سولفوریک اسید، یون کلسیم، سنتز چهار-جزئی، 2-آمینو بنزایمیدازول، پیریمیدو پیریمیدین
  • معصومه قربانلو*، معصومه عباسی بوجی صفحات 13-24

    سامانه های کاتالیستی ناهمگن پلی (1-وینیل ایمیدازول)-نقره، p(VI) -Ag، و پلی (1-وینیل ایمیدازول)-نقره-کواترنیزه، Q-p(VI)-Ag، متشکل از نانوذره های بارگذاری شده درون ماتریس های p (VIm) و Q-p (VIm) در اکسایش گزینشی الکل های بنزیلی، کاهش نیتروفنل مورد مطالعه قرار گرفتند. نانوکامپوزیت های p (VI)-Ag و Q-p (VI)-Ag توسط فناوری های گوناگونی همچون طیف سنجی FT-IR، SEM، TEM و AA شناسایی شدند. فعالیت کاتالیستی این ترکیب ها با در نظر گرفتن پارامترهای گوناگونی همچون دما، مقدار کاتالیست و غیره بررسی شد. کاتالیست مورد استفاده پس از اتمام واکنش از مخلوط واکنش جدا شد و 3 بار دیگر بدون این که کاهش چشمگیری در رفتار کاتالیستی آن مشاهده شود مورد استفاده قرار گرفت.

    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت نقره، 1-وینیل ایمیدازول، کواترنیزه کردن، دی آلکیل هالید، اکسایش بنزیل الکل، کاهش نیتروفنل
  • مهرداد حناچی، زهرا سادات سیدرئوفی* صفحات 25-40

    در پژوهش حاضر، پوشش نانوکامپوزیتی Ni-P-GO با مقدارها pH  متفاوت در یک حمام الکترولس بر سطح آلیاژ AZ31D اعمال شد. پس از اعمال پوشش، عملیات گرمایی در دمای °C400 به مدت یک ساعت انجام شد. نتیجه های بررسی های ریزساختاری به وسیله تفرق پرتو ایکس (XRD) ، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیف سنج نشر انرژی (EDS) نشان دادند که پوشش با ساختار نیمه بی شکل و ریخت شناسی گل کلمی  روی سطح زیرلایه تشکیل شد. مطابق نتیجه های EDS،  با افزایش pH حمام الکترولس، میزان فسفر پوشش و جذب نانوصفحه ها اکسید گرافن (GO) افزایش یافت. پس از عملیات گرمایی با حفظ ریخت شناسی و رشد کلونی ها، پوشش به طور کامل بلوری شد و ترکیب های فسفید نیکل از قبیل Ni2P، Ni3P و Ni5P3 تشکیل شد که باعث افزایش سختی شد. نتیجه های ریزسختی نشان داد که با افزایش فسفر سختی و چقرمگی پوشش کاهش می یابد. با انجام عملیات گرمایی بیشینه سختی به HV 1151 رسید و چقرمگی تا 3/2 (MPa/ کاهش یافت. نتیجه های آزمون پلاریزاسیون نشان داد که پوشش دهی منجر به افزایش مقاومت به خوردگی زیرلایه و کاهش چگالی خوردگی تا µA/cm² 443/0 می شود. هر چند که عملیات گرمایی منجر به کاهش مقاومت به خوردگی در مقایسه با پیش از انجام آن شد. همچنین افزایش فسفر زمینه برای افزایش چگالی لایه هیپوفسفیتی و جذب بیشتر GO منجر به افزایش مقاومت به خوردگی می شود.

    کلیدواژگان: آلیاژ منیزیم، نیکل-فسفر-گرافن اکساید، الکترولس، عملیات گرمایی، خوردگی
  • حمدالله صالحی*، شیوا مخاوات، پیمان امیری صفحات 41-51

    در این مقاله ویژگی های ساختاری، الکترونی و فشار گذار ترکیب GaP در فازهای گوناگون بررسی شده است. محاسبه ها با استفاده از روش شبه پتانسیل، در چارچوب نظریه تابعی چگالی و با استفاده از کد محاسبه های PWscf انجام شده است. شبه پتانسیل های مورد استفاده با شرایط بارپایسته ساخته شده اند و تابعی تبادلی-همبستگی آن ها از نوع LDA و GGA می باشد. نتیجه های به دست آمده از تراکم پذیری نشان می دهد که با افزایش فشار از فاز بلندروی به Cmcm مدول حجمی افزایش یافته در نتیجه ماده سخت تر می شود. بررسی منحنی های انرژی حجم نشان دهنده شبه پایدار بودن فاز سینابار در ترکیب GaP است. مطالعهساختار نواری بیانگر این است که این ترکیب در فاز بلندروی و سینابار نیم رسانا با گاف نواری غیرمستقیم و در فاز Cmcm  فلز است. همچنین چگالی ابرالکترونی بیانگر کووالانسی بودن پیوند بین اتم های Ga وP است.

    کلیدواژگان: گالیم فسفید، نظریه تابعی چگالی، ویژگی های الکترونی، کوانتوم اسپرسو
  • کاوه خسروی*، امیر عزیزی، فاطمه کریمی صفحات 53-65

    در این پژوهش، نخست نانوذره های مغناطیسی آهن اکسید عامل دار شده بر پایه ترکیب تریس(هیدروکسی متیل)آمینو متان سولفونه شده/ مس (II) نیترات به عنوان کاتالیستی مغناطیسی، جدید، موثر و قابل بازیافت سنتز شد و سپس در واکنش تهیه 2-پیرازولین های گوناگون استفاده شد. سرانجام، 2-پیرازولین های تهیه شده تحت شرایط تک ظرف به صورت درجا به 2-پیرازول های مربوطه اکسید شدند به صورتی که در شرایط بهینه، گستره وسیع و متفاوتی از کتون های آلفا و بتای سیر نشده (ترانس-چالکون ها) که دارای گروه های عاملی گوناگون شامل گروه های الکترون دهنده و الکترون کشنده بودند، با موفقیت در شرایط آسان و ملایم به فراورده های نهایی مربوطه تبدیل شدند. همه فراورده ها با بازده خوب تا عالی به دست آمدند و هیچ گونه فراورده جانبی مشاهده نشد. شناسایی نانوکاتالیست مغناطیسی جدید سنتز شده به روش های گوناگونی شامل طیف سنجی فروسرخ (FT-IR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، انرژی پراکندگی پرتو X (EDAX)، پراش پرتو X (XRD)، آنالیز عنصری (CHN) و آنالیز گرمایی وزن سنجی (TGA) انجام شد. بازیافت کاتالیست به آسانی توسط میدان مغناطیسی خارجی صورت گرفت و بدون مشاهده کاهش قابل توجه و چشمگیر و موثری در فعالیت کاتالیستی آن، برای چندین بار مورد استفاده قرار گرفت. همچنین، ساختار 2-پیرازول های گوناگون سنتز شده از روی مقایسه ویژگی های فیزیکی آن شامل نقطه ذوب با نمونه های گزارش شده و توسط طیف سنجی فروسرخ (FT-IR)، طیف رزونانس مغناطیسی هسته پروتون (1H-NMR) ، طیف رزونانس مغناطیسی هسته کربن (13C-NMR) و همچنین آنالیز عنصری مورد تایید قرار گرفت. سرانجام، نبود شرایط سخت واکنش، مشاهده نشدن فراورده های جانبی و همچنین قابلیت بازیافت و استفاده مجدد کاتالیست، این روش را به روشی دوست دار محیط زیست تبدیل کرد.

    کلیدواژگان: 2-پیرازولین، 2-پیرازول، کتون های آلفا و بتای سیر نشده، نانوذره های مغناطیسی، تریس(هیدروکسی متیل)آمینو متان، مس(II) نیترات
  • جواد محمدی، مهدی پردل*، رضا بزرگمهر صفحات 67-79
    در این کار پژوهشی، مشتق های گوناگونی از سامانه هتروسیکلی، ایمیدازو [4 ،5-a] آکریدین که دارای پیشینه مناسبی از فعالیت های زیستی می باشند، با استفاده از واکنش ترکیب های آلکیل دار شده بنزوایمیدازول با آریل استونیتریل های گوناگون  با بازده های بالا تهیه شد و پس از خالص سازی و اثبات ساختار آ ن ها، در آزمایشگاه و به صورت تجربی برهمکنش آن ها با آنزیم اوره آز بررسی شد. نتیجه های تجربی از  بررسی IC50  آن ها نشان می دهد که این ترکیب ها در مقایسه با استاندارد تیواوره قابلیت بازدارنگی بسیار مناسبی از خود در برابر آنزیم اوره آز نشان می دهند. همچنین به منظور بررسی دقیق تر مکان های برهمکنش در لیگاندهای مورد نظر و آنزیم اوره آز، از روش شبیه سازی و داکینگ مولکولی استفاده شد. مطالعه ها نشان می دهد که مشتق دارای کلر دارای بیش ترین برهمکنش با آزیم اوره آز می باشد. همچنین بررسی و مقایسه نتیجه های تجربی و محاسبه ای نشان می دهد که این مطالعه ها همخوانی بسیار مناسب و نزدیکی با یکدیگر دارند.
    کلیدواژگان: ایمیدازوآکریدین، بازدارندگی، اوره آز، IC50، شبیه سازی مولکولی
  • یوسف کرامتیان، مرتضی قلی زاده* صفحات 81-97
    در این پژوهش، تاثیر کاتالیست زیولیت  بر فرایند مخلوط پیرولیز پلی اتیلن ترفتالات و چوب صنوبر بررسی شد. بدین منظور، در یک راکتور با اندازه آزمایشگاهی، 15 گرم از نمونه بارگذاری شد و پیرولیز نمونه ها در دمای C500° و در فشار اتمسفریک انجام پذیرفت. نتیجه ها نشان داد که کاتالیست زیولیت می‏ تواند مشخصه های فراورده های تولیدی را تغییر دهد. در مورد فراورده های گازی، کاتالیست باعث کاهش میزان کربن مونوکسید و کربن دی اکسید شد نتیجه های آنالیز فراورده مایع نشان داد که آروماتیک های سبک مانند بنزن و زایلن و ترکیب های خطی سبک مانند آلکان‏ ها شامل اکتان، هگزا‏‏دکان و هپتان و... در مایع موجود بود. با افزودن کاتالیست زیولیت به محیط واکنش، مقدارهای ترکیب های ذکر شده به طور چشمگیری تغییر کرد. به عنوان مثال مقدار آلکان ها کاهش پیدا کرد. نتیجه های آنالیزها نشان دهنده این بود که تقریبا کاتالیست تاثیری بر روی تشکیل موم نداشت. آنالیز چوب صنوبر، پلی اتیلن ترفتالات و نمونه های چار تولید شده در پیرولیز گرمایی و کاتالیستی نشان داد که دو نمونه چار ویژگی های مشابهی دارند، اما تفاوت شدت در مشخصه های باندهای گوناگون، نشان از متفاوت بودن تعداد گروه های عامل شیمیایی در نمونه های چار را دارد. آنالیز کاتالیست ها نشان داد که به دلیل افزایش کم مقدار کربن، می توان نتیجه گیری کرد که میزان خیلی کمی کک بر روی کاتالیست نشسته است.
    کلیدواژگان: آلودگی، پیرولیز، زئولیت، پلی اتیلن ترفتالات، صنوبر
  • فرشاد عطائی، مرتضی قلی زاده* صفحات 99-110
    در این پژوهش پیرولیز پلی اتیلن ترفتالات در حضور گازهای حامل هلیوم، نیتروژن و آرگون در حضور و عدم حضور کاتالیست زیولیت A4 بررسی شد. خوراک گرانول گرید بطری بود که 15 گرم از آن در راکتور نیمه پیوسته بارگذاری شد. پیرولیز تحت فشار اتمسفریک و در دمای پایدار °C500 انجام یافت. بررسی نتیجه ها نشان داد که میزان فراورده ها گازی و مایع به دست آمده از فرایند با حضور کاتالیست افزایش یافت که این افزایش در حضور گازهای حامل گوناگون میزان متفاوتی داشت به طوری که بیش ترین افزایش مربوط به گاز حامل آرگون (%4/12 برای گاز و %4/4 برای مایع) بود. فراورده موم و چار نیز در حضور کاتالیست کاهش یافت. نتیجه های به دست آمده از آنالیز مایع پیرولیز حاکی از وجود ترکیب های آروماتیک زیادی است که با حضور کاتالیست و کراکینگ بیش تر تبدیل به ترکیب های غیر آروماتیک و خطی شدند و در حضور گازهای حامل گوناگون رفتار متفاوتی داشتند. جرم و قطبیت گاز حامل تاثیر بسزایی در میزان و نوع ترکیب ها داشت. آرگون منجر به تولید مقدار کم فاز مایع و ترکیب های سبک تر در داخل آن شد که به دلیل سنگین تر بودن آن و سرعت پایین مواد فرار در داخل راکتور در حضور آن بود.
    کلیدواژگان: گاز حامل، پلی اتیلن ترفتالات، پیرولیز، زئولیت
  • سید محمدرضا میلانی حسینی*، بیتا یاراحمدی، نصیبه سعیدزاده امیری صفحات 111-119

    هدف از این پژوهش سنتز پلیمر قالب مولکولی فولیک اسید برای شناسایی و اندازه گیری سریع و آسان فولیک اسید  با استفاده از دستگاه فلورسانس می باشد. در سنتز پلیمر قالب مولکولی برای افزایش استحکام و پایداری پلیمر، مقدارهای نسبت های مولی مونومر عاملی، اتصال دهنده عرضی و حلال مورد استفاده باید بهینه شوند. برای سنتز پلیمر از مونومر عاملی آکریل آمید، اتصال دهنده عرضی اتیلن گلیکول دی متا آکریلات و مولکول الگوی فولیک اسید استفاده شد و نسبت های مولی بهینه مونومر عاملی، اتصال دهنده عرضی و حلال با استفاده از دستگاه فلورسانس به دست آمدند. این مواد با محلول سل- ژل به دست آمده از افزودن تترا اتیل ارتو سیلیکات، اتانول، اسید کلریدریک و آب مخلوط شد. پلیمریزاسیون به روش سل-ژل سبب تشکیل شبکه سه بعدی پلیمری در کم ترین زمان و بدون نیاز به اعمال دما و فشار  بالا  شد. از جمله برتری های این پلیمر، توانایی در اندازه گیری دقیق  فولیک اسید که یک ترکیب زیستی مهم برای سلامت انسان می باشد، تکرار پذیری زیاد، قابلیت استفاده مجدد، سهولت سنتز، مقرون به صرفه بودن و عدم ایجاد آلودگی برای محیط زیست می باشد. پلیمر قالب گیری شده برای استخراج فولیک اسید از درون نمونه حقیقی محلول قرص فولیک اسید در حلال دی‎متیل فرم آمید مورد استفاده قرار گرفت. تصویرهای میکروسکوپ الکترونی روبشی پلیمر پیش و پس از شست و شو توسط حلال بهینه، منحنی استاندارد و ظرفیت جذب پلیمر نیز بررسی شدند. مطابق نتیجه ها در سنتز پلیمر فولیک اسید، نسبت های مولی بهینه مولکول الگو، مونومر عاملی و اتصال دهنده عرضی 1:6:20 به دست آمد. با استفاده از تصویرهای میکروسکوپ الکترونی روبشی پس از شست و شو پلیمر، به دلیل خروج مولکول های فولیک اسید از درون شبکه آن، حفر ه ها با اندازه های nm 285-140 در پلیمر ایجاد شد.

    کلیدواژگان: پلیمر قالب مولکولی، فولیک اسید، نانو متخلخل، سل-ژل
  • اعظم السادات قرقچیان، حسین محمدی منش*، سید رضا فانی، محسن حکیمی صفحات 121-130
    سیانید از جمله مواد سمی است که در پساب بسیاری از صنایع وجود دارد و راه های متفاوتی برای کاهش آن بررسی شده است، از جمله می توان به روش های اکسایش با ازن، تخریب با تابش پرتو فرابنفش، کلردار کردن قلیایی و تخریب با استفاده از پراکسید هیدروژن اشاره کرد. هر کدام از این روش ها دارای معایب و برتری های گوناگونی هستند اما از میان آن ها، جذب سطحی یک روش موثر و کارآمد محسوب می شود. از طرفی زیولیت ها که آلومینوسیلیکات بلورین و آبدار فلزهای قلیایی و قلیایی خاکی هستند، توانایی جذب کاتیون ها و آنیون ها را دارد. در این پژوهش، جذب سطحی یون سیانید از محلول های آبی با استفاده از زیولیت و عامل های موثر بر آن مورد مطالعه قرار گرفته است. برای تهیه محلول سیانید بر اساس روش استاندارد از نمک سدیم سیانید و برای تنظیمpH   از محلول های 1/0 مولار هیدروکلریدریک اسید و سدیم هیدروکسید استفاده شد. در این پژوهش، به بررسی عامل های اثر  pH اولیه محلول، اثر غلظت اولیه محلول، اثر مقدار جاذب، اثر زمان تماس و اثر دما بر جذب سطحی یون های سیانید با نانوجاذب زیولیت کلینوپتیلولیت پرداخته شد و پس از بررسی های انجام شده مقدارهای بهینه و مناسب هر یک از پارامترهای موثر (6pH=، غلظت اولیه محلول یون سیانید 150 میلی گرم در لیتر، مقدارجاذب یک گرم بر لیتر، زمان تماس 60 دقیقه و دما 22 درجه سلسیوس) که بیش ترین مقدار درصد جذب یون سیانید را دارا می باشد به دست آمد. تحت این شرایط بهینه، بیش ترین درصد جذب آنیون سیانید بر روی نانوجاذب زیولیت کلینوپتیلولیت 85 درصد به دست آمد. همچنین به بررسی رابطه بین داده های تجربی و معادله هم دماهای لانگمویر، فروندلیچ و تمکین پرداخته شد. مقدارR2  برای هم دماهای لانگمویر، فروندلیچ و تمکین به ترتیب 8337/0، 9837/0 و 99/0 به دست آمد که نشان می دهد بین داده های تجربی و هم دمای تمکین تطابق بیش تری نسبت به دو هم دمای دیگر وجود دارد.
    کلیدواژگان: جذب سطحی، آنیون سانید، نانوجاذب زئولیت کلینوپتیلولیت، هم دما
  • قاسم دشت پیما، سید رضا شعبانیان*، جواد احمدپور، مریم نیک زاد صفحات 131-154
    ظرفیت جذب و گزینش پذیری دو چالش اساسی می باشند که گوگردزدایی جذبی با آن روبه رو است. یکی از راه های غلبه بر این چالش ها، استفاده از زیولیت های مزوحفره می باشد. در این پژوهش، اثرهای مزوحفره شدن بر عملکرد گوگردزدایی جذبی با جاذب زیولیت NaY مورد بررسی قرار گرفت. به منظور بهینه سازی پارامترها، عملیات سیلیس زدایی با مخلوطی از محلول سدیم هیدروکسید (NaOH) و تتراپروپیل آمونیوم هیدروکسید (TPAOH) در دمای محیط با نسبت های 75/0، 5/0، 25/0، 0  R=TPAOH/(TPAOH+NaOH) = انجام شد. برای تعیین مشخصه های جاذب ها از آنالیزهای XRD، BET، FE-SEM و FT-IR استفاده شد. نتیجه ها نشان داد جاذب ATY (0.5M)-0.25R با مقدار m2/g 03/54 بالاترین مقدار سطح مزوحفره را دارد. در همین حال، عملکرد گوگردزدایی جذبی در یک راکتور ناپیوسته با به کارگیری نمونه سوخت های بنزینی گوناگون دارای ترکیب های گوگردی تیوفن و دی بنزوتیوفن آزمایش شد. نتیجه ها نشان داد که نسبت های گوناگون محلول NaOH/TPAOH نقش مهمی در جذب ترکیب های گوگردی بازی می کنند. همچنین به منظور افزایش ظرفیت جذب، یون فلزی Cu روی جاذب های زیولیت مادر و ATY (0.5M)-0.25R  تلقیح شد. مشخص شد با تلقیح یون فلزی Cu، ظرفیت جذب جاذب ها افزایش می یابد به گونه ای که جاذب Cu - 0.25R با مقدار 28/18 و mg S/g 83/21 به ترتیب بالاترین ظرفیت جذب ترکیب های گوگردی تیوفن و دی بنزوتیوفن را دارد. در همین راستا، تاثیر دما بر روی جاذب Cu - 0.25R در جذب ترکیب گوگردی تیوفن مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه ها نشان داد با افزایش دما میزان جذب تیوفن افزایش می یابد و در دمای 50 درجه سلسیوس به بیش ترین میزان خود می رسد. مطالعه های ترمودینامیکی نشان داد فرایند جذب گرماگیر است. مدل های سینیتیک جذب ترکیب های گوگردی از معادله شبه مرتبه دوم پیروی کرد. هم دما جذب به خوبی بر معادله هم دمای لانگمویر منطبق شد و ظرفیت جذب بیشینه آن برای ترکیب گوگردی تیوفن و دی بنزوتیوفن به ترتیب 38/18 و mg/g 43/23 به دست آمد.
    کلیدواژگان: زئولیت NaY، سیلیس زدایی، گوگردزدایی جذبی، مدل های سینیتیکی و هم دمایی، Cu
  • محمدحسن خانی، علی اصغر قربانپور خمسه* صفحات 155-164

    با توجه به خطرهای زیست محیطی اورانیوم، اتخاذ روشی مناسب و موثر به منظور حذف این فلز سنگین از محلول های آبی بسیار مهم است. در این پژوهش جذب زیستی اورانیوم با استفاده از جلبک قهوه ای دریایی، گونه پادینا (Padina sp.)، در یک سامانه جذب پیوسته مورد بررسی قرار گرفت. ستون مورد استفاده یک لوله شیشه ای با قطر داخلی  cm 1 و طول cm 20 بود. تاثیر پارامترهای غلظت اولیه محلول، شدت جریان ورودی و ارتفاع بستر بر عملکرد ستون مورد مطالعه قرار گرفت. بر اساس نتیجه های به دست آمده در شرایط عملیاتی شدت جریان ورودی، ارتفاع بستر و غلظت اولیه محلول عبوری به ترتیب mL/min 5، cm 8 و mg/L 150، نقطه شکست و اشباع در این سامانه به ترتیب در مدت زمان 5/1 و 20 ساعت رخ داده و میزان ظرفیت جذب، mg/g 372 جاذب به دست آمد. نتیجه های تجربی با استفاده از مدل های توماس و BDST برازش شد که هر دو مدل تطابق خوبی با داده های آزمایشگاهی نشان دادند. پارامترهای kTH و qm مدل توماس به ترتیب L/hr.mg 00208/0 و mg/g  449 به دست آمد. همچنین پارامترهای Ka و N0 مدل BDST  به ترتیب L/hr.mg 00208/0 و mg/cm3  42/72 به دست آمد. مطالعه های عملیات جذب و دفع در سه سیکل متوالی انجام گرفت. نتیجه ها نشان داد که جاذب پادینا توانایی جذب اورانیوم را با ظرفیت بالا در یک سامانه پیوسته دارد و از امکان احیا و استفاده مجدد برخوردار است.

    کلیدواژگان: جذب زیستی، اورانیوم، جلبک قهوه ای گونه پادینا، سامانه جذب پیوسته
  • صابر حسنی زاده، پیوند والهءشیدا*، مهسا اکبری صفحات 165-178
    ویسکوزیته نسبتا بالای مایع های یونی پروتیک، کاربردهای صنعتی آن ها را در فرایندهای جداسازی دی اکسیدکربن محدود می کند. بدین منظور، عملکرد جذب تعادلی دی اکسیدکربن در محلول آبی مایع یونی عامل دار شده با اسیدامینه گلایسین به نام مونواتانول آمین گلیسینات، [MEA][Gly]، در بازه دمایی 15/303-K 15/323 و فشارهای تعادلی گوناگون مورد مطالعه قرار گرفت. نتیجه ها نشان داد که در دمای ثابت  K15/313، با افزایش حضور آب در محلول از80% به 95 % وزنی، ظرفیت جذب دی اکسیدکربن از (mol/mol) 36/1 به (mol/mol) 24/2 بهبود می یابد که معادل 64% افزایش در میزان بارگذاری است. همچنین، با استفاده از یک معادله درجه دوم، مقدارهای عددی بارگذاری دی اکسیدکربن برحسب فشار جزیی دی اکسیدکربن برای همه غلظت های حلال به دست آمد، به گونه ای که نتیجه های محاسبه شده تطابق خوبی با نتیجه های به دست آمده از آزمایش ها داشت. علاوه بر این، اندازه گیری چگالی و ویسکوزیته محلول [MEA][Gly]، دربازه دمایی 15/303-K 15/323 نشان داد که باکاهش حضور آب در محلول، مقدارهای آن ها به طور چشمگیری افزایش می یابد. سپس، با استفاده از معادله های تجربی و همبستگی داده های تجربی، مقدارهای چگالی و ویسکوزیته برحسب دما و کسر مولی مایع یونی تخمین زده شد. همچنین، با استفاده از معادله کلازیوس-کلاپیرون، مقدارهای گرمای جذب دی اکسیدکربن در محلول آبی مایع یونی مورد مطالعه، تعیین شد. سرانجام، مطابق نتیجه ها معلوم شد که اگر چه [MEA][Gly] به عنوان یک جاذب نوین در فرایندهای جداسازی دی اکسیدکربن معرفی می شود، لیکن، غلظت های بالای این حلال، به دلیل ویسکوزیته بالای آن، غلظت مناسبی برای جذب و جداسازی دی اکسیدکربن نیست.
    کلیدواژگان: اسید آمینه، ویژگی های فیزیکی، دی اکسیدکربن، جذب، مایع یونی، مونواتانول آمین گلیسینات
  • سید مصطفی حسینی اصل، مجتبی معصومی*، محمود تاج بخش صفحات 179-196
    در این پژوهش، نانو زیولیت مزوحفره Fe-ZSM-5 (40=3O2/Al2SiO) با استفاده از روش سنتز گرمآبی از نوعی خاکستر زغال سنگ (CFA) دارای مقادیر زیادی از صفحه های موسکویت ساخته شد و ویژگی های فیزیکی و شیمیایی آن به همراه CFA با استفاده از فناوری های شناسایی مورد ارزیابی قرار گرفتند. محصول تولید شده (Fe-ZSM-5) برای حذف هم زمان ترکیب های آلی فرار شامل بنزن (B)، تولوین (T) و متازایلن (X) از محلول های آبی استفاده شدند. اثر مولفه های جذب شامل pH محلول، دوز جاذب، زمان تماس، غلظت اولیه جذب شونده ها و دمای جذب نسبت به بازدهی حذف بنزن، تولوین و متازایلن با استفاده از آزمایش های جذب بررسی شدند. بیش ترین ظرفیت جذب Fe-ZSM-5 () در شرایط بهینه 7pH=  و زمان تماس 90 دقیقه به دست آمد (mg/g9/9 X= > 57/9 T=  > 16/9B=  ;). مطالعات سینیتک و هم دمای جذب نشان دادند که داده های تعادلی جذب به خوبی با مدل های شبه درجه دوم و فروندلیچ متناسب می باشند. به علاوه، بررسی های ترمودینامیکی نشان داد که واکنش جذب BTX در دماهای کم تر بر روی نانو زیولیت Fe-ZSM-5 شدنی، گرمازا و خود به خودی است. بر اساس نتایج تجربی به دست آمده، نانو زیولیت Fe-ZSM-5 می تواند به عنوان یک جاذب سبز و کارآمد برای حذف هیدروکربن های خطرناک از محلول های آبی به کار گرفته شود.
    کلیدواژگان: CFA، نانو زئولیت Fe-ZSM-5، BTX، جذب
  • پرهام حقیقی، امین بازیاری*، سمیه علی جانی صفحات 197-204
    از جمله روش های نویدبخش حذف آلاینده ها از پساب، تخریب آ ن ها به کمک کاتالیستی نوری های بر مبنای تیتانیا است. با این حال، محدودیت هایی همچون ظرفیت جذب پایین ترکیب های آلی بر روی سطح کاتالیستی نوری، سرعت بالای ترکیب مجدد الکترون و حفره و غیره مانع از کاربرد عملی آن در سطح وسیع شده است. در این پژوهش از کاتالیستی نوری تیتانیا بر پایه سیلیکا به منظور تخریب کاتالیستی نوری ماده رنگی رودامین ب (RhB) به عنوان آلاینده ی مدل تحت نور فرابنفش استفاده شد. برای رفع یکی از موانع پیش روی فرایند کاتالیستی نوری؛ یعنی جذب پایین ترکیب های آلی بر روی سطح کاتالیستی نوری، به عنوان مرحله ی پیش نیاز شروع واکنش های سطحی، از روش فلویوریناسیون برای اصلاح سطحی کاتالیست و تهیه کاتالیست-جاذب بهره گرفته شد. مواد سنتز شده با استفاده از آنالیزهای طیف سنجی فروسرخ، جذب و دفع نیتروژن و پتانسیل زتا مورد بررسی قرار گرفتند. مشخص شد که فلویوریناسیون باعث جایگزینی گروه های هیدروکسیل سطحی توسط گروه فلوراید شده است، که افزایش آب گریزی سطح را در پی دارد. در نتیجه حذف کلی RhB روی سطح کاتالیستی نوری-جاذب طراحی شده نسبت به فوتوکاتالیست تیتانیا-سیلیکا از 67 درصد به 81 درصد افزایش یافت.
    کلیدواژگان: کاتالیستی نوری، تصفیه پساب، تیتانیا-سیلیکا، رودامین ب، اصلاح سطح، فلوئوریناسیون
  • علیرضا پنداشته*، سیده کبری عظیمی صفحات 205-223

    در این پژوهش، مونت موریلونیت اصلاح شده با هگزادسیل تری متیل آمونیوم بروماید (HDTMA-Br) از روش واکنش سدیم مونت موریلونیت با سورفکاتنت HDTMA-Br، تهیه شد. ساختار جاذب با استفاده از روش های FT-IR، TGA،PSD ،BET، XRD، FESEM و TEM شناسایی شد. در ادامه، کارایی جاذب اصلاح شده به منظور حذف آلاینده های آب همراه چاه نفتی شامل کاهش اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (COD)، اکسیژن مورد نیاز زیستی (BOD)، مواد جامد معلق (TSS)، نفت و چربی و کدورت از آب همراه نفتی مورد بررسی قرار گرفت. ظرفیت تبادل 200 درصد برای مونت موریلونیت اصلاح شده به دست آمد. بیشینه حذف COD در شرایط بهینه دوز جاذب 3/0 گرم، pH 7 و زمان تماس 45 دقیقه 04/92 درصد به دست آمد. از برتری های این روش می توان به ارزان، ایمن بودن، و قابلیت استفاده مجدد جاذب، زمان کوتاه انجام تصفیه، ظرفیت جذب بالا، جداسازی آسان جاذب از محیط واکنش اشاره نمود.

    کلیدواژگان: سدیم مونت موریلونیت، هگزادسیل تری متیل آمونیوم بروماید، آب همراه، جذب سطحی، کدورت، مدل سنتیکی
  • زیبا عبدالهی، مهدی عصاره* صفحات 225-235
    مولکول های آب دارای پیوند های هیدروژنی قوی هستند. از طرفی حضور یون ها در محلول باعث رفتار غیر ایده آل آب می شود. هنگامی که آب و نمک در تعادل با گازی مانند دی اکسید کربن قرار می گیرند، یک سامانه دوفازی با نیروهای پیچیده بین ملکولی را تشکیل می دهند. در این پژوهش، هدف آن است که تعادل آب دارای نمک سدیم کلرید و گاز دی اکسید کربن، مدل سازی شود. مدل سازی تعادل ترمودینامیکی این سامانه با استفاده از معادله حالت ePC-SAFT انجام شده است. معادله حالت الکترولیتی ارایه شده، ترکیبی از معادله حالت PC-SAFT و تیوری دبای هوکل می باشد. حضور نیرو های بین مولکولی دافعه، پراکندگی و تجمعی توسط معادله حالت PC-SAFT و نیرو های الکترواستاتیکی توسط تیوری دبای هوکل محاسبه می شوند. در این پژوهش، ابتدا پیاده سازی این معادله صحت سنجی شده است و قابلیت پیش بینی معادله حالت ePC-SAFT برای سامانه خالص غیرتجمعی و تجمعی، مورد بررسی قرار گرفته است. سپس پیش بینی رفتار فازی برای سامانه های آب-نمک، آب- دی اکسید کربن و سامانه سه جزیی آب- نمک-دی اکسید کربن انجام شده است. در انتها، با توجه به داده های تجربی از منابع معتبر، برازش پارامتر اندرکنش دوتایی آب- دی اکسید کربن در سامانه آب-دی اکسید کربن و آب-دی اکسید کربن- نمک صورت گرفته است. معادله حالت ذکر شده، داده های آزمایشگاهی را برای محلول الکترولیت مورد نظر با دقت مناسبی پیش بینی نموده است، که درصد انحراف نسبی میانگین از داده های آزمایشگاهی فشار بخار اشباع بدون تنظیم پارامتر kij و با تنظیم kij، به ترتیب برابر با 46/21 و 61/14، به دست آمده است. در این پژوهش مشاهده شد که حضور یون ها در محلول، تاثیر کمی بر اندرکنش دوتایی آب- دی اکسید کربن دارد.
    کلیدواژگان: محلول های الکترولیت، دی اکسیدکربن، ePC-SAFT، مدل سازی تعادل دوفازی، نمک کلرید سدیم
  • کوثر بیننده، بونس قلاوند* صفحات 237-251
    این پژوهش به منظور بررسی امکان کاربرد روشی نوین برای تامین نیروی محرکه فرآیند شیرین سازی آب به روش تقطیر غشایی انجام گرفت. در این پژوهش، یک سامانه آب شیرین کن با روش تقطیر غشایی تماس مستقیم طراحی و ساخته شد. در این سامانه، از غشاهای آب گریز متخلخل پلی-وینیلیدن فلوراید (سایز منافذ 5/0 میکرومتر) و پلی-تترافلویورو اتیلن (سایز منافذ 45/0 میکرومتر) با سطح موثر 12 سانتی متر مربع استفاده شد و انرژی گرمایشی و سرمایشی مورد نیاز این فرآیند از طریق پودمان ترموالکتریک به صورت همزمان تامین گردید. سپس برای بررسی تاثیر عامل های غلظت خوراک، نسبت شدت جریان گرم به سرد، زمان و نوع غشاء بر شار فراورده تراوش شده، درصد جداسازی نمک و انرژی مصرفی ویژه، طراحی آزمایش ها توسط نرم افزار Design Expert و با روش سطح پاسخ (RSM) و با استفاده از طرح مرکب مرکزی (CCD) انجام شد. بیش ترین تاثیر بر شار فراورده تراوش شده را به ترتیب نوع غشاء، غلظت خوراک، برهمکنش بین غلظت خوراک و نوع غشاء و نسبت شدت جریان گرم به سرد داشتند. برای غلظت معادل با آب دریا (35 گرم بر لیتر)، میزان شار فراورده تراوش شده به ترتیب از غشاهای پلی-وینیلیدن فلوراید و پلی-تترافلویورو اتیلن در کم ترین حالت، 3/50 و 8/5 و در بیش ترین حالت، 1/141 و 3/16 کیلوگرم بر مترمربع.ساعت به دست آمد. درصد جداسازی نمک برای غشاء پلی-وینیلیدن فلوراید بیش از 1/88 درصد و برای پلی-تترافلویورو اتیلن بیش از 6/99 درصد به دست آمد. بیش ترین اثر بر درصد جداسازی را نیز به ترتیب نوع غشاء، غلظت خوراک و برهمکنش بین غلظت خوراک و نوع غشاء داشتند. در بهترین شرایط عملیاتی، شار عبوری و انرژی مصرفی ویژه برای غشا پلی-وینیلیدن فلوراید به ترتیب برابر با 6/282 کیلوگرم بر مترمربع.ساعت و 299 کیلوژول بر کیلوگرم به دست آمد.
    کلیدواژگان: شیرین سازی آب، تقطیر غشایی، ترموالکتریک، بازیابی انرژی
  • محمد رادان، مصطفی نریمانی*، علی ولی زاده صفحات 253-267
    اسمز معکوس، یک فرایند غشایی برای نمک زدایی آب های شور، حذف ترکیب های آلی طبیعی، حذف آلاینده های خاص و نرم سازی آب می باشد. از جمله مهم ترین مشکل های مرتبط با غشا، پلاریزاسیون غلظت و تشکیل رسوب می باشد که سبب کاهش شار فراورده و افزایش عبور نمک از غشا می باشد که سرانجام افت فشار را به دنبال خواهد داشت. انتخاب صحیح جنس غشا برای تامین نیازهای مرتبط با فرایند جداسازی در اسمز معکوس امری ضروری است. در این مطالعه از پلیمر پلی دی اگزانون 12 درصد وزنی برای ساخت غشای اسمز معکوس استفاده شد. همچنین بررسی پدیده انتقال جرم در فرایند تغلیظ با اسمز معکوس از مدل ریاضی بر مبنای جداسازی محلول آب-گلوکز در نظر گرفته شد. با در نظر گرفتن ساختار سطحی غشای ساخته شده، مدل ترمودینامیکی بازگشت ناپذیر Spiegler-Kedem برای بررسی انتقال جرم داخل غشا، و مدل پلاریزاسیون غلظتی با فرض جریان یک بعدی جریان برای بررسی انتقال جرم بیرون غشا مورد استفاده قرار گرفت. در این مطالعه، جریان به صورت آرام دایم و تراکم پذیری با ویژگی های ثابت فرض شده است. نتیجه های مطالعه کنونی، نشان دهنده کاهش میزان شار آب خالص در امتداد غشا در اثر تجمع املاح، افت فشار و افزایش آن در عرض غشا با افزایش فشار و غلظت خوراک می باشند. همچنین، نتیجه های به دست آمده از توزیع غلظت گلوکز موجود در آب، نشان می دهد که با افزایش اختلاف فشار اعمال شده،  لاریزاسیون غلظت روی سطح غشا افزایش می یابد که عمدتا سبب کاهش شار فراورده شود ولی با توجه به ساختار غشای به دست آمده، افزایش فشار، منجر به افزایش شار فراورده گشت.
    کلیدواژگان: اسمز معکوس، مدل سازی، پلی دی اگزانون، کامسول
  • مجید احمدلوی داراب*، ناصر اسدزاده، کسری محمدزاده عباچی صفحات 269-285
    استفاده از میکروذره ها در داخل قطره های حامل، از اهمیت گسترده ای در زمینه کنترل فرایندهای کاربردی چندمرحله ای زیستی و صنعتی از جمله در تشخیص بیماری ها و جداسازی های سلولی با استفاده از غشا برخوردار می باشد. در این مقاله به بررسی ساختارجریان داخل قطره دارای میکروذره های آبگریز با استفاده از روش شبیه سازی MDPD پرداخته شده است.  قطره در هنگام بارگیری، انتقال و رهاسازی یک میکروذره آبگریز درمجاورت یک سطح جامد که دارای گرادیان ترشوندگی خطی می باشد قرار دارد. ساختار جریان به تفصیل در بازه های زمانی گوناگون و مهم از جمله لحظه ای که قطره با میکروذره تماس پیدا می کند، زمانی که قطره شروع به حمل میکروذره می کند، زمانی که قطره میکروذره را انتقال می دهد و نهایتا لحظه ای که قطره میکروذره را رها می کند، مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه ها نشان دادند که با توجه به حضور میکروذره، ساختار و شکل جریان به طور چشمگیری با حالتی که درون قطره هیچ میکروذره ای وجود ندارد، متفاوت می باشد. نکته مهم دیگر این است که در حضور میکروذره، سرعت قطره به صورت غیر یکنواخت می باشد. اصطکاک بین میکروذره و سطح، نه تنها حرکت قطره را به تعویق می اندازد، بلکه ممکن است باعث جدایش میکروذره از قطره شود. این پدیده به علت این واقعیت است که با افزایش نیروی اصطکاکی، اگرچه نیروهای عامل و تقویت کننده حرکت موثر بر میکروذره داخل قطره نیز افزایش می یابد اما این مقدار با توجه به نیروهای جاذبه چسبندگی قطره محدود می شود. بنابراین زمانی که نیروی مورد نیاز برای حرکت قطره از بیش ترین نیروی تامین شده توسط نیروهای جاذبه چسبندگی قطره افزایش می یابد، پدیده رهایش و جدایی میکروذره و قطره رخ می دهد. همچنین نتیجه گیری شد که سرعت بحرانی بیش تر از ریخت شناسی قطره تحت تاثیر نیروهای چسبندگی داخل قطره می باشد.
    کلیدواژگان: میکروذره آبگریز، ریز قطره، ترشوندگی، ریخت شناسی، نیروی اصطکاکی، رهایش
  • رامتین حمیدیان، زهرا تقی زاده فرح آبادی، مصطفی لشکربلوکی* صفحات 287-299
    در سال های اخیر، تزریق آب هوشمند به عنوان یک روش کارآمد ازدیاد برداشت نفت مورد توجه ویژه پژوهشگران قرار گرفته است. از جمله عامل های مهم و تاثیرگذار بر تعادل ترمودینامیکی، کشش بین سطحی، ترشوندگی و غلظت و نوع نمک می باشند. در این پژوهش، تاثیر تزریق آب هوشمند بر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی سنگ مخزن و تغییر این تعادل در جهت مطلوب و افزایش تولید نفت مورد بررسی قرار گرفته است. برای رسیدن به این هدف، اندازه گیری کشش بین سطحی و زاویه تماس و آزمایش سیلاب زنی مغزه انجام شده است. در ابتدا، پس از تهیه سنگ از رخنمون باباکوهی استان فارس و انجام تست‎ های میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیف نگاری فلویورسانس اشعه ایکس (XRF)، اثر نمک های NaCl، KCl، Na2SO4 و MgCl2 و ترکیب نمک های MgCl2/NaCl با قدرت یونی یکسان 7/0 بر تغییر ترشوندگی سنگ کربناته دولومیته آب دوست مورد بررسی قرار گرفته است. اثر نمک های فوق بر میزان کاهش کشش بین سطحی نیز مورد بررسی قرار گرفته است. علاوه بر آن، با کمک کشش بین سطحی و زاویه تماس اندازه گیری شده، ضریب پخش شوندگی محاسبه شد تا آب تزریقی مناسب برای تست های سیلاب زنی انتخاب شود. در انتها، آزمایش های سیلاب زنی با مغزه هایی با تراوایی و تخلخل نزدیک به هم انجام شد. طبق نتیجه ها، نوع نمک تاثیر بسزایی بر تغییر ترشوندگی سنگ کربناته آب دوست ندارد. با وجود مشاهده کاهش کشش بین سطحی در حضور نمک، این تاثیر بر ضریب پخش شوندگی قابل توجه نبوده است. با وجود این، تزریق محلول آبی شامل نمک MgCl2 باعث برداشت 1/6 % نفت در جای باقی مانده (OOIP) در مرحله سوم شده است که نشان از پیچیدگی مکانیسم غالب در حین تزریق آب هوشمند به مخازن آب دوست دارد. نتیجه های این پژوهش نشان می دهد که زمان پیرشدگی پارامتر موثر و مفیدی در میزان برداشت نفت می باشد.
    کلیدواژگان: کربناته دولومیتی، سیلاب زنی، آب هوشمند، کشش بین سطحی، زاویه تماس
  • احسان جعفربیگی، احسان کمری، فرهاد سلیمی*، چنگیز کرمی صفحات 301-311
    یکی از روش های موثر در فرایند ازدیاد برداشت از مخازن نفتی به کارگیری فناوری نانو در راستای تغییرهای ترشوندگی سنگ مخزن می باشد. در این پژوهش ابتدا ترکیب گرافن اکساید- هگزا متیل دی سیلازان GO-HMDS)) سنتز شد و در ادامه به منظور بررسی تغییرهای ترشوندگی سنگ مخزن کربناته به کار گرفته شد. با استفاده از آنالیزهای XRD و FT-IR ساختار نمونه سنتز شده بررسی شد. در این کار اثر غلظت GO-HMDS (05/0، 1/0 و 2/0 درصد وزنی) بر روی تغییرهای ترشوندگی سنگ مخزن با استفاده از آنالیزهای پتانسیل زتا، کشش بین سطحی و زاویه تماس مورد بررسی قرار گرفت. به طوری که با استفاده از آنالیز پتانسیل زتا بهترین نمونه یعنی غلظت 2/0 درصد وزنی نانوسیال GO-HMDS برای بررسی تغییر ترشوندگی به دست آمد که مقدار مقدار پتانسیل زتا برای این غلظت mv 36- تعیین شد. همچنین نتیجه های به دست آمده از آزمایش های کشش بین سطحی و زاویه تماس بین سنگ مخزن و محلول GO-HMDS بهترین مقدار در غلظت 2/0 درصد وزنی به دست آمد به طوری که در این غلظت کشش بین سطحی از مقدار اولیه 1/15 به mN/m 9/12 کاهش یافته و زاویه تماس  از حالت اولیه °161 به °44 تقلیل یافت. بنابراین نانو سیال سنتز شده (غلظت 2/0 درصد وزنی از محلول GO-HMDS) باعث کاهش کشش بین سطحی، زاویه تماس و تغییرهای ترشوندگی سنگ شده و سرانجام منجر به آبدوستی سطح مغزه کربناته می شود.
    کلیدواژگان: نانو سیال گرافن اکساید، زاویه تماس، پتانسیل زتا، ترشوندگی، سنگ کربناته، کشش بین سطحی
  • امین محله، مهدی عصاره* صفحات 313-325
    بازگردانی گاز روشی رایج برای بهبود تولید از مخازن گاز میعانی است و به دلیل کم هزینه بودن در مقایسه با حفر چاه های جدید مورد استقبال قرار گرفته است. استفاده از ارزش خالص فعلی که در آن هم عامل زمان و هم هزینه دیده می شود، روشی مطمین در ارزیابی این فرایند است. با توجه به هزینه های تاسیسات تزریق و مشکل های تولیدی که تزریق گاز با خود به همراه دارد، یافتن روش های جدید برای برنامه ‍ ریزی و بهینه سازی تزریق گاز از اهمیت بالایی برخوردار است. در این پژوهش سعی شده است که با تلفیق نرم افزارهای بهینه ساز و شبیه ساز مخازن و با استفاده از الگوریتم های بهینه سازی تکاملی، مقدار بهینه بازگردانی گاز و همچنین مقدار بهینه گاز تولیدی مشخص شود. روش مورد استفاده در این پژوهش بر روی یک مطالعه موردی بازگردانی گاز در مخازن گاز میعانی پیاده شده است. حالت های گوناگونی از متغیرهای بهینه سازی، در این کار مورد تحلیل قرار گرفته است. بررسی های انجام شده در این کار نشان می دهد، با بازگردانی گاز تولیدی در مخزن مورد مطالعه می توان ارزش خالص فعلی را تا حدود 30 درصد، افزایش داد. همچنین تولید و بازگردانی بخشی از گاز در فرم بهینه، عمر مخزن مورد نظر را با توجه به محدودیت های اقتصادی در نظر گرفته شده از 10 سال به 18 سال افزایش می دهد. علاوه بر این، با بررسی دقیق تر، این نتیجه به دست آمد که با توجه به بالاتر بودن قیمت گاز تزریقی در فصول سرد نسبت به فصول گرم، می توان در این فصول 65 درصد گاز تولیدی را در فصول گرم به مخزن باز گرداند. با انجام حساسیت سنجی روی نتیجه های بهینه سازی مشخص شد، قیمت گاز بازگردانی شده و همچنین مقدار غنای میعانات گازی تاثیر بسزایی در مقدار بهینه گاز بازگردانی شده دارد.
    کلیدواژگان: بازگردانی گاز، بهینه سازی، ارزش خالص فعلی، میعانات گازی
  • مجید سعیدی*، مریم صفری پور صفحات 327-354
    با توجه به محدود بودن منابع سوخت های فسیلی و نیاز روزافزون به انرژی در سطح جهانی و همچنین آلودگی های زیست محیطی، مدیریت بهینه منابع انرژی نقش مهمی در سیاست گذاری ها و برنامه ریزی های کلان کشورها ایفا می کند. با این وجود حجم قابل توجهی از گازهای قابل بازیافت توسط صنایع بالادستی نفت، پالایشگاه ها و پتروشیمی ها در طی فرایند پالایش و از طریق سیستم آزادسازی گاز دورریز، وارد محیط زیست می شود. گازهای ارسالی به مشعل از ارزش سوختی بسیار بالایی برخوردار هستند. در عین حال سوزاندن این گازها توسط مشعل و انتشار آن ها در محیط زیست، آثار زیان بار زیست محیطی به همراه دارد که در بسیاری از موارد جبران پذیر نمی باشد و منجر به تحمیل هزینه های اقتصادی فراوان به کشورها می گردد. بررسی های انجام شده نشان داد ایران به عنوان دومین دارنده ذخایر گاز طبیعی جهان، در سال 2017 میلادی حدود 5/9 تریلیون فوت مکعب گاز طبیعی تولید کرده است که از این مقدار حدود 6/0 تریلیون فوت مکعب از آن (معادل با 3/6 درصد از گاز تولیدی) در مشعل ها سوزانده شده است. در این مطالعه به بررسی راهکارها و روش های گوناگون جهت کاهش یا بازیابی گازهای ارسالی به سیستم آزادسازی گاز دورریز به منظور بازگشت به چرخه انرژی پرداخته شده است. انتخاب بهترین فناوری به منظور پالایش گاز دوریز واحدهای صنعتی، یکی از مهم ترین گام ها در طراحی سیستم بازیافت گاز دورریز می باشد. متداول ترین روش به منظور استفاده از گاز دورریز در ایران، تولید گاز طبیعی مایع شده (LPG) است. همچنین به منظور تثبیت فشار و افزایش بهره برداری از مخازن نفتی، می توان از تکنولوژی تزریق مجدد گاز دورریز به مخازن نفت استفاده نمود. از سوی دیگر استفاده از گاز دوریز واحدهای صنعتی به منظور تولید برق در نیروگاه ها و همچنین استفاده از تکنولوژی تبدیل گاز به مایع (GTL) از دیگر راهکارهای پیشنهادی به منظور مدیریت گازهای دورریز واحدهای صنعتی است که هنوز در مرحله های ابتدایی طراحی و اجرا می باشند.
    کلیدواژگان: مدیریت منابع انرژی، بازیابی گاز فلر، صنایع بالادستی نفت، گازهای گلخانه ای
  • امین کاظمی بیدختی*، فاطمه نیستانی، محمود فرخی صفحات 355-366
    بازیافت گازهای ارسالی به مشعل در واحدهای فراوری پالایشگاهی و پتروشیمی هم از نظر کاهش مشکل های زیست محیطی به علت رهاسازی آن ها به اتمسفر و هم از نظر ایجاد ارزش افزوده دارای اهمیت است. در این پژوهش، شبیه سازی واحد بازیافت گازهای ارسالی به مشعل شرکت پالایش نفت تبریز به کمک نرم افزار Aspen-HYSYS  انجام شده است. شبیه سازی این فرایند در دو مدل با استفاده از کمپرسورهای رینگ مایع و سانتریفیوژ مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه های به دست آمده از شبیه سازی واحد مذکور بیانگر برتری کمپرسور رینگ مایع از لحاظ کنترل دما در دو مرحله فرایند فشرده سازی نسبت به کمپرسور سانتریفیوژ می باشد. در فرایند جداسازی فازهای مایع وگاز، مدل دوم که در آن از کمپرسور سانتریفیوژ برای فرایند فشرده سازی استفاده شده است، با جداسازی 9/16 درصد نرمال هگزان بیش تر نسبت به مدل اول به عنوان هیدروکربن شاخص، عملکرد بهتری ارایه می کند. در فرایند شیرین سازی در واحد بازیافت گازهای ارسالی به مشعل هر دو مدل با جذب کامل S2H و 2CO موجود در خط، عملکرد یکسانی از خود نشان می دهند. همچنین دو مدل از نظر هزینه انرژی مصرفی در تجهیزات تقریبا شرایط یکسانی دارند. نتیجه های این پژوهش نشان دهنده قابلیت استفاده از کمپرسور سانتریفیوژ در صورت عدم دسترسی به کمپرسور رینگ مایع در این واحدها می باشد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی، مشعل های گازی، واحد بازیافت، کمپرسور رینگ مایع، کمپرسور سانتریفیوژ
  • مهدی شمسی، حبیب آل ابراهیم، محمدجواد آذرهوش*، علیرضا آذرهوش صفحات 367-381

    در این مطالعه، تولید هیدروژن با استفاده از فرایند گازسازی زغال سنگ در راکتور بستر متحرک شبیه سازی و بهینه سازی شده است. در این راکتور زغال سنگ از بالا و ترکیب گاز اکسنده و بخار آب از پایین به صورت متقابل با جامد در تماس قرار گرفته و گاز به دست آمده از واکنش از بالای راکتور خارج می شود. نتیجه های به دست آمده از شبیه سازی با مقدارهای تجربی مربوط مقایسه شده است و دارای خطای نسبی میانگین 47/2% بوده که نشانگر دقت قابل قبول نتیجه های شبیه سازی می باشد. در ادامه اثرهای دمای گاز ورودی، فشار راکتور، نسبت بخار آب به اکسیژن و زغال به اکسیژن بر روی بازده تولید هیدروژن بررسی شده است. گرچه آثاری در خصوص مدل سازی راکتور بستر متحرک گازسازی زغال به چاپ رسیده اما مطالعه های پارامتریک محدودی برای بررسی اثر متغیرهای گوناگون روی عملکرد راکتور با زغال پیتزبورگ به عنوان خوراک در دسترس است. همچنین در این مطالعه شبیه سازی با دمای مجزا برای گاز و جامد برای تعیین دمای بیشینه دقیق فاز جامد، اعمال سینتیک تمام واکنش های ممکن، استفاده هم زمان از مدل های هسته کوچک شونده و حجمی در ناحیه های گوناگون راکتور و در نظر گرفتن توزیع اجزای گاز در مرحله ی پیرولیز، صورت گرفته که این امر برای یافتن هرچه دقیق تر ترکیب گاز فراورده مفید می باشد. سرانجام، عملکرد راکتور برای تولید بیش ترین بازده تولید هیدروژن با استفاده از روش الگوریتم ازدحام ذره های بهینه سازی شده است. نتیجه های بهینه سازی نشان از افزایش 3/24 % بازده تولید هیدروژن نسبت به حالت پایه دارد.

    کلیدواژگان: گازسازی زغال سنگ، راکتور بستر متحرک، شبیه سازی، بهینه سازی، الگوریتم ازدحام ذره ها
  • حامد رضایی عزیزآبادی، مسعود ضیابشرحق*، مصطفی مافی صفحات 383-399
    با توجه به اهمیت مایع سازی هیدروژن و پایین بودن بازدهی واحدهای مایع سازی موجود، پژوهش های زیادی در زمینه توسعه یک طرح مایع سازی مناسب انجام شده است. بهره بردن از پیکربندی های ابتکاری، استفاده از انرژی زمین گرمایی و انرژی خورشیدی به عنوان منبع گرمایی برای سامانه پیش سرمایش جذبی، در پژوهش های گوناگون مورد بررسی قرار گرفته است. در این کار یک طرحی ابتکاری برای مایع سازی هیدروژن با پیش سرمایش جذبی توسعه یافته و با کمک نرم افزار اسپن هایسیس نسخه 9 شبیه سازی شده که در آن از انرژی گرمایی موجود در دود خروجی از نیروگاه های گازی بهره برده شده است. استفاده از دو معادله حالت مجزا برای جریان های هیدروژن و مبردهای چند جزیی، پیکربندی ابتکاری، استفاده از سامانه سرمایش جذبی آمونیاکی و فرضیات واقعی درباره مبدل های گرمایی و توربوماشین ها ضمن افزایش دقت نتیجه ها، باعث بهبود پارامترهای عملکردی چرخه شده است. نتیجه های شبیه سازی نشان می دهند که طرح توسعه یافته از نظر توان ویژه مصرفی و ضریب عملکرد نسبت به سایر طرح های پیشنهادی عملکرد بهتری دارد، به طوری که توان ویژه مصرفی و ضریب عملکرد در آن به ترتیب برابر  55/4 و 27% است. در طرح پیشنهادی به دلیل لزوم نزدیک بودن واحد مایع سازی به نیروگاه، می توان از توان تولیدی نیروگاه به طور مستقیم در واحد مایع سازی استفاده نمود. این موضوع باعث حذف تلفات شبکه توزیع می شود. از دیگر قابلیت های کلیدی طرح پیشنهادی که آن را از سایر طرح ها متفاوت کرده، استفاده برای ذخیره سازی انرژی است.
    کلیدواژگان: مایع سازی، هیدروژن، سرمایش جذبی، تبدیل ارتو-پارا، مبرد چند جزیی
  • سپیده اسدی، عطاء الله ساری* صفحات 401-423

    اثر شرایط عملیاتی بر عملکرد احتراق غیرکاتالیستی متان با شعله آرام به منظور تولید گاز سنتز مورد بررسی قرار می گیرد. به این منظور اثر نسبت متان به اکسیژن خوراک بر حداقل دمای پیش گرم لازم برای احتراق و اثرهای نسبت متان به اکسیژن، نسبت بخار آب به متان خوراک و نیز فشار محفظه احتراق بر میزان تبدیل متان و گزینش پذیری و بهره تولید گاز سنتز مورد بررسی قرار می گیرد. برهمکنش همزمان پدیده های انتقال جرم و گرما با سینتیک واکنش های شیمیایی با استفاده از یک مدل یک بعدی انجام می شود. سینتیک واکنش های احتراق متان با استفاده از سازوکار شیمیایی GRI 3.0 مدل می شود. حل عددی معادله های مدل با استفاده از زیربرنامه TWOPNT انجام می شود. مدل می تواند داده های آزمایشگاهی را به خوبی پیش بینی نماید. تاثیر افزایش فشار بر کاهش حداقل دمای پیش گرم لازم برای احتراق خوراک غلیظ بیش تر از خوراک رقیق است به طوری که افزایش فشار از 1 به 60 اتمسفر حداقل دمای پیش گرم لازم برای خوراک با نسبت متان به اکسیژن 25/0 و 1 را به ترتیب 200 و 800 کلوین کاهش می دهد. در نسبت متان به اکسیژن 5/0 تا 7/0، مخلوط واکنش قابلیت اشتعال در دمای 298 کلوین را داراست. افزایش موجودی متان و بخار آب در خوراک، بر روند تغییر تبدیل متان اثر همسو و بر روند تغییر گزینش پذیری و بهره تولید گاز سنتز اثر متقابل دارند. افزایش نسبت آب به کربن خوراک تا مقدار 4 سبب کاهش 83 تا 90 درصدی بهره تولید گاز سنتز می شود. تزریق بخار آب سبب کاهش نرخ تشکیل دوده و تولید گاز سنتز غنی از هیدروژن می شود. در خوراک رقیق با نسبت متان به اکسیژن 25/0، تبدیل متان و دمای محفظه احتراق همواره با افزایش فشار افزایش می یابند در حالی که در خوراک غلیظ تر با نسبت های 2 و 5/2، به ترتیب در فشارهای حدود 30 و 35 بار دارای مقدار بیشینه هستند.

    کلیدواژگان: احتراق متان، شعله آرام، شعله پیش آمیخته، مدل سازی و شبیه سازی، گاز سنتز
  • کبرا پورعبدالله* صفحات 425-443

    حجم چشمگیری از ذره های میکرونی کک همراه با پساب واحدهای کک‏زدایی و الفین دفع می‏ شوند و تاکنون روش‏ های جداسازی آن ها به عنوان منابع آلاینده زیست ‎محیطی مورد مطالعه قرار نگرفته است. در این مقاله برای اولین بار مناسب ‏ترین کمک منعقدکننده برای جداسازی ذره های میکرونی کک انتخاب شد و در ادامه، شرایط بهینه فرایند آزمایشگاهی انعقاد/لخته ‎سازی همزمان این ذره ها بر اساس معیار بیش ترین تعداد ذره های قابل ته نشینی تعیین شد. سپس با فرضیه "تراکم حداکثری" شرایط بهینه این روش بر اساس بیش ترین بازدهی سامانه تصفیه یا سامانه جداسازی ثقلی برای ذره های کک منعقد شده محاسبه شد. مجموعه آزمایش های هدفمند مطابق روش سطح پاسخ و با استفاده از منعقدکننده‏ های FeSO4، 3(Al2(SO4 و FeCl3 در غلظت‏ های 10، 15 و ppm 20 و pHهای 5، 7 و 9 و همچنین کمک منعقدکننده های پلی اکریل‏ آمید کاتیونی (Zetafloc 7563)، خنثی (Besfloc K300N) و آنیونی (Megafloc 3045PWG) در غلظت‎ های 3، 5 و ppm 7 انجام شد. بر اساس شاخص قطر ذره های قابل ته نشینی (μm 21d>)، ضریب های یکنواختی و خمیدگی برای مناسب‏ترین شرایط انعقادسازی این ذره ها محاسبه شد. نتیجه ها نشان داد که با توجه به بار الکتریکی منفی سطح ذره های کک، بیش ترین حجم ذره های قابل ته نشینی با بازدهی %96 در حضور منعقدکننده کلرید آهن (III) با غلظت ppm 8، کمک منعقدکننده پلی اکریل آمید آنیونی (Megafloc) با غلظت ppm 2 در 6 pH= تشکیل می‏ شوند. همچنین نتیجه ها نشان داد که بر اساس شاخص‏ های یکنواختی و خمیدگی، سولفات آهن (II) مناسب‏ ترین منعقدکننده برای افزایش بازدهی سامانه جداسازی تصفیه است؛ زیرا توزیع قطر ذره های منعقد شده باعث ایجاد بیش ترین تخلخل در کیک فیلتر شده و زمان عملکرد فیلتر و حجم کیک انباشته را افزایش می ‏دهد. درحالی که در سامانه جداسازی ثقلی، نوع منعقدکننده تاثیری بر بازدهی جداسازی ذره های کک منعقد شده ندارد. بر اساس نتیجه ها، نسبت بهینه غلظت منعقدکننده به غلظت کمک منعقدکننده برای سامانه‏ های تصفیه و جداسازی ثقلی به ترتیب 3 و کم تر از 3 (3-5/1) می ‏باشد.

    کلیدواژگان: انعقاد و لخته‎سازی، کک پیرولیتیکی، ضریب یکنواختی، ضریب خمیدگی
  • افشین نادری، محسن مسعودیان*، محمود حبیبیان صفحات 445-456
    در حال حاضر تصفیه و بازیافت پساب صنعت سنگ بری به روش سنتی حوضچه ته ‎نشینی و روش قیلترپرس انجام می شود که به دلیل مصرف زیاد آب و هدر رفت آن در این پژوهش روش جدید جداسازی ذره های جامد سنگ به روش هیدرولیکی نیروی گریز از مرکز با استفاده از هیدروسیکلون مورد بررسی قرار گرفت. تاثیر پارامتر های عملیاتی نظیر فشار، غلظت و نوع نمونه ذره ها بر روی عملکرد هیدروسیکلونی به قطر mm 24 بررسی شد. آزمایش ها توسط نرم افزار Design Expert و به روش سطح پاسخ (RSM) طراحی شد. تجزیه و تحلیل آماری داده های تجربی به روش طراحی مرکزی مرکب (CCD) انجام گرفت. آزمایش ها در 22 سری  با شرایط گوناگون بررسی شد. مواد مورد استفاده در این پژوهش ذره های پودر سنگ جمع آوری شده از پساب کارخانه های سنگ بری در دو نمونه پودر سنگ های گرانیت و تراورتن با چگالی به ترتیب 2720 و kg/m3 2550 با اندازه ذره های کم تر از 200 میکرو متر استفاده شد. که اندازه ذره ها از آنالیز اندازه ذره های اندازه گیری و شکل ذره ها با دستگاه تصویر برداری الکترونی (SEM) مشخص شد. نتیجه ها نشان داد بازده جداسازی در هر دو نوع پودر پساب با افزایش فشار رابطه مستقیم دارد و با افزایش فشار ورودی، بازده جداسازی افزایش می یابد. در حالی که افزایش غلظت باعث کاهش بازده جداسازی می شود. با توجه به نتیجه ها، شدت جریان با افزایش فشار به طور مستقیم افزایش می یابد ولی غلظت در بازه بررسی شده تاثیر معنی داری بر شدت جریان ندارد. بهترین بازده جداسازی در فشار63/2 بار و غلظت 6/1 درصد وزنی برای نمونه سنگ تراورتن 31/90 درصد جداسازی به دست آمد و برای نمونه گرانیت در فشار 3 بار و غلظت 3 درصد وزنی 45/91 درصد بازده جداسازی به دست آمد.
    کلیدواژگان: سنگ بری، پساب، پودر سنگ، جداسازی، هیدروسیکلون
  • سید نورالدین حسینی* صفحات 457-481
    اهمیت هیدروکربن ها در تولید مواد متنوع و گوناگون و همچنین تامین بخش اعظم انرژی جهان در قرن گذشته به وسیله هیدروکربن ها از یک طرف و عدم توانایی جایگزینی انرژی های تجدیدپذیر به دلیل رشد سریع نیاز جهانی به انرژی از طرف دیگر، باعث شده که مسیله ازدیاد برداشت از ذخایر هیدروکربنی از کانون توجه پژوهشگران و متخصصان این صنعت خارج نشود. از روش های مهم ازدیاد برداشت نفت به ویژه در مخازن کربناته، تغییر ترشوندگی سنگ با استفاده از سیلاب زنی شیمیایی است که به تازگی مورد توجه پژوهشگران و مراکز تحقیقاتی زیادی قرار گرفته است. از آن جا که بخش اعظمی از مخازن دنیا و همچنین کشور عزیزمان از جنس کربناته هستند، تغییر ترشوندگی سنگ مخزن از نفت دوستی به آب دوستی می تواند تاثیر چشمگیری در افزایش ضریب بازیافت نهایی مخزن داشته باشد. پژوهش حاضر مروری بر آخرین دستاوردهای ازدیاد برداشت پیشرفته از طریق سیلاب زنی شیمیایی در مخازن کربناته نفت دوست است که هدف آن ها تغییر در خاصیت ترشوندگی به سمت آب دوستی بوده است. باوجود پژوهش های گسترده ای که در زمینه مکانیسم های  تغییر ترشوندگی صورت گرفته، تاکنون همه جنبه های آن روشن و مشخص نشده است. بدیهی است بدون شناخت جامع و دقیق مکانیسم  فرایند، کنترل و بهبود آن میسر نخواهد بود. در این مقاله مروری به بررسی مکانیسم ها و فعل وانفعال های حاکم در فرایندهای ازدیاد برداشت با استفاده از  سیلاب زنی با آب با شوری کم، سورفکتانت ها، پلیمرها و سیلاب زنی با استفاده از ذره های نانو یا همان نانوسیال ها پرداخته شده است و تلاش بر این است تا برهمکنش های کانی های سطح سنگ مخزن و یون های موجود در سیال تزریقی، اجزای نفت خام و آب شور سازند، در فرایندهای ذکرشده مورد بررسی قرار گیرند.
    کلیدواژگان: ازدیاد برداشت، سیلاب زنی شیمیایی، ترشوندگی، سورفکتانت، کشش بین سطحی
|
  • Zahra Seyedzade, Mehdi Kalhor *, Ahmad Mirshokraie, Ghasem Rezanejade Pages 1-12
    In this study, solid zeolosulfuric acid (SO3H@zeolite-Y) was first obtained by the reaction of zeolite-NaY with chlorosulfonic acid. Ca2+ ions were then stabilized on the surface of zeolosulfuric acid by metal exchange method (Ca/SO3H@zeolite-Y). The structure and morphology of this new bi-functionalized nanoporous was investigated and identified usingFT-IR, FESEM, EDX and BET instrumental analyses. In the following, its catalytic activity in the synthesis of benzimidazo[2,1-a]pyrimido[5,4-d]pyrimidines through the four-component reaction of 2-amino benzimidazole, cyanoacetamide and two moles of different aromatic aldehydes under green conditions was considered. One of the obvious advantages of this nanocatalyst is the presence of Lewis (Ca2+) and Brunsted acid (-SO3H) sites on a nanoporous solid substrate, which can be very useful and important in multi-component syntheses. Simplicity of the procedure, the ability to recycle the catalyst and easy separation of the product, high yield and mild conditions are other advantages of this method.
    Keywords: nanocatalyst, zeolite-Y, sulfuric acid, calcium ion, four-component synthesis, 2-amino benzimidazole, pyrimido pyrimidine
  • Massomeh Ghorbanloo *, Massomeh Abbasi Boji Pages 13-24

    Poly(1-vinylimidazole)-Ag, P(VI)-Ag, and quaternized poly(1-vinylimidazole)-ag, Q-p(VI)-Ag heterogeneous catalyst systems comprised of Ag nanoparticles embedded within p(VI) and quaternized p(VI) hydrogel matrices has been described for the selective aerobic oxidation of alcohols and reduction of nitro phenols. P(VI)-Ag and Q-p(VI)-Ag nanocomposite was characterized by Fourier transform infrared (FT-IR), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), atomic absorption spectroscopy (AA). Catalytic activity of p(VI)-Ag and Q-p(VI)-Ag catalysts was investigated by emphasizing the effect of different parameters such as temperature, catalyst amount, substituent effect, etc. The catalyst was easily recovered from the reaction medium and it could be re-used for other three runs without significant loss of activity

    Keywords: Silver nanocomposite, 1-vinylimidazole, Quaternization, di-alkyl halide, benzyl alcohol oxidation, Nitrophenol reduction
  • Mehrdad Hanachi, Zahra Sadat Seyedraoufi * Pages 25-40

    In the present study, Ni-P-GO nanocomposite coating with different pH values of path was applied on the AZ31D alloy by electroless. After coating, heat treatment was performed at 400°C for 1 h. The results of microstructural investigations by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM) and energy dispersive spectrometer (EDS) showed that the coating with semi-amorphous structure and cauliflower morphology was formed on the surface of the substrate. According to the EDS results, with the increase in the pH of the electroless bath, the amount of phosphorus coating and absorption of graphene oxide (GO) nanosheets increased. After the heat treatment, maintaining the morphology and growth of colonies, the coating was completely crystallized and nickel phosphide compounds such as Ni2P, Ni3P and Ni5P3 were formed, which increased the hardness. The microhardness test results showed that the hardness and toughness of the coating decreases with the increase of phosphorus. By heat treatment, the maximum hardness reached 1151 H.v. and the toughness decreased to 2.3 (MPa/√m). The results of the polarization test showed that the coating leads to an increase in the corrosion resistance of the substrate and a decrease in the corrosion density up to 0.443 µA/cm². Although heat treatment led to a decrease in corrosion resistance compared to before. Also, increasing the phosphorus of matrix to increase the density of the hypophosphite layer and absorb more GO leads to an increase in corrosion resistance.

    Keywords: Magnesium alloy, Nickel-phosphorus-graphene oxide, Electroless, Heat treatment, Corrosion
  • Hamdollah Salehi *, Shiva Mokhavat, Peiman Amiri Pages 41-51

    In this paper, the structural, electronic and pressure characteristics of GaP composition in different phases have been investigated. The calculations are performed using the pseudopotential method, in the framework of density functional theory, and  PWscf code. The pseudopotentials applied here are generated using norm-conserving condition within LDA and GGA for exchange correlation functional. The results of the compressibility indicate that as the pressure increased from Zincblend to Cmcm phase the hardness of compound is increased. Investigation of Energy –Volume curves shows that the cinnabar phase is metastable. The study of the band structures suggests that this compound is a semiconductor in Zincblend and Cinnabar phase with indirect band gap and is a metal in Cmcm phase.  The electron density also indicates the covalent bond between the Ga and P atoms.

    Keywords: Gallium phosphide, density functional theory, Electron properties, Quantum espresso
  • Kaveh Khosravi *, Amir Azizi, Fatemeh Karimi Pages 53-65

    In this research, first, functionalized Fe oxide magnetic nanoparticles based on sulfonated tris(hydroxymethyl)aminomethane/copper (II) nitrate were synthesized as a new, effective and recyclable magnetic catalyst, and then, was used in the reaction of preparing of Various 2-pyrazolines. Finally, the  prepared 2-pyrazolines were  oxidized to  the corresponding 2-pyrazoles under in situ and one-pot conditions, in such a way that, under optimal conditions, a wide and different range of unsaturated α, β-unsaturated  ketones (trans-chalcones) that had various functional groups including electron-donating and electron-withdrawing groups, were successfully transformed into the corresponding final products under easy and mild conditions. All products were obtained in good to excellent yields and no by-product was observed. The new synthesized magnetic nanocatalyst was characterized by various methods including infrared spectroscopy (FT-IR), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray (EDAX), X-ray diffraction (XRD), elemental analysis (CHN) and analysis Thermogravimetry (TGA). The catalyst was easily recycled by the external magnetic field and was used for several times without observing a significant and effective decrease in its catalytic activity. Also, the structure of various synthesized 2-pyrazoles were confirmed by comparing their physical characteristics including melting point with the reported samples and also by infrared spectroscopy (FT-IR), proton nuclear magnetic resonance spectrum (1H-NMR), carbon nuclear magnetic resonance spectrum (13C-NMR) and elemental analysis. Finally, no using of harsh reaction conditions, the no by-product formation, as well as the ability to recycle and reuse the catalyst, made this method an environmentally friendly method.

    Keywords: 2-Pyrazolines, 2-pyrazoles α, β-unsaturated ketones, Magnetic nanoparticles, tris(hydroxymethyl)aminomethan, copper (II) nitrate
  • Javad Mohammadi, Mehdi Pordel *, Mohammad Reza Bozorgmehr Pages 67-79
    In this research work, various derivatives of the heterocyclic system, imidazo [4,5-a] acridines, which have a suitable history of biological activities, were prepared using the reaction of alkylated benzoimidazole compounds with different aryl acetonitrile in high yields. After purifying and proving their structure, their interaction with urease enzyme was investigated experimentally. The experimental results of their IC50 investigation show that these compounds have a very good inhibitory ability against urease enzyme compared to the thiourea standard. Also, in order to more closely examine the interaction sites in the desired ligands and urease enzyme, simulation and molecular docking methods were used. Studies show that the chlorine derivative has the most interaction with urease. The examination and comparison of experimental and calculation results shows that these studies are very suitable and close to each other.
    Keywords: Imidazoacridine, Inhibition, Urease, IC50, Molecular simulation
  • Yousef Keramatian, Mortaza Gholizadeh * Pages 81-97
    In this work, the effect of zeolite catalyst on the pyrolysis process of polyethylene terephthalate and poplar wood was investigated. For this aim, 15 grams of sample was loaded in a laboratory-sized reactor and pyrolyzed at 500°C under atmospheric pressure. The results showed that zeolite catalyst can change the characteristics of manufactured products. In the case of gaseous products, the catalyst reduced the amount of carbon monoxide and carbon dioxide. The results of the liquid product analysis showed that light aromatics such as benzene and xylene and light linear compounds such as alkanes including octane, hexadecane and heptane, etc. Liquid was available. By adding the zeolite catalyst to the reaction medium, the amounts of the mentioned compounds changed significantly. For example, the amount of alkanes decreased. The results of the analyzes showed that the catalyst had almost no effect on wax formation. Analysis of poplar wood, polyethylene terephthalate and char samples produced in thermal and catalytic pyrolysis showed that the two samples had similar properties, but the difference in intensity in the characteristics of different bands showed different numbers of chemical operating groups in the char samples. Analysis of the catalysts showed that due to the small increase in carbon content, it can be concluded that a very small amount of coke sat on the catalyst.
    Keywords: Contamination, Pyrolysis, Zeolite, Polyethylene terephthalate, Poplar wood
  • Farshad Atayee, Mortaza Gholizadeh * Pages 99-110
    In this study, pyrolysis of polyethylene terephthalate in the presence of helium, nitrogen and argon carrier gases in the presence/absence of zeolite 4A catalyst was investigated. Feedstock was PET Bottle Grade granules and 15 g of that was used in a semi-batch reactor. Experiments were conducted under atmospheric pressure at 500 °C. The results showed that the yields of gaseous and liquid products increased by the catalyst and the rate of increase were different for different carrier gases, so that the highest increase was related to argon carrier gas (12.4% for gas and 4.4% for liquid). In addition, the yields of wax and char reduced in the presence of catalysts. GC-MS results indicated that aromatic compounds were abundant in the tar, but the catalyst and further cracking transformed them into non-aromatic and linear compounds Different results were obtained by different carrier gases. The mass and polarity of the carrier gas had a significant effect on the amount and type of compounds. Due to the heavier weight of argon and lower velocity of volatiles in reactor in its presence, small amount of liquid phase and lighter compounds in it was obtained.
    Keywords: Carrier Gas, Polyethylene terephthalate, Pyrolysis, Zeolite
  • Mohammadreza Milani Hoseini *, Bita Yarahmadi, Nasibeh Saeedzade Amiri Pages 111-119

    The purpose of this study was to synthesize the molecular imprinted polymer of folic acid for identification and rapid measurement of folic acid by fluorescence instrument.  In the synthesis of molecular imprinted polymers for increasing the strength and stability of polymer, amounts of molar ratio of functional monomer and the cross-linker should be optimum. For this purpose, the acrylamide amide, Methacrylate and folic acid were used to synthesize molecular imprinting polymer.  This material was mixed with Sol-gel solution resulting from the addition of the Tetraethyl Ortho silicate (TEOS), ethanol (EtOH), hydrochloric acid (HCl) and water. Sol-Gel polymerization causes the formation of a three-dimensional polymer network in the shortest time without the need to apply high temperature and pressure The imprinted polymer was placed within the real sample of the solution of folic acid in the DMF solvent and after the absorption of folic acid by it, the residual solution absorption was measured using fluorescence instrument. The optimum molar ratios of functional monomer and cross-linker were obtained using fluorescence instrument. SEM polymer images were evaluated before and after washing by suitable solvent and the exclusion of folic acid molecules from within the polymer network. The results showed that in the synthesis of imprinted polymers with folic acid, the optimum molar ratios of the template the functional monomer and the cross-linker were obtained 1:6:20. Using scanning electron microscope images after polymer washing, due to the exclusion of folic acid molecules from within its network, the cavities with dimensions of 140-285nm was created.

    Keywords: Molecular Imprinted Polymer, Folic acid, Nano porous, Sol-gel
  • Azamsadat Ghoroghchian, Hossein Mohammadi-Manesh *, Seyed Reza Fani, Mohsen Hakimi Pages 121-130
    Cyanide is one of the toxins and different ways to reduce it have been studied. These include ozone oxidation methods, ultraviolet radiation degradation, alkaline chlorination, and hydrogen peroxide degradation. Each of these methods has various disadvantages and advantages, but among them, surface adsorption is an effective and efficient method. On the other hand, zeolites, which are crystalline aluminosilicate and juicy alkali and alkaline earth metals, have the ability to absorb cations and anions. To prepare a cyanide solution, it was used sodium cyanide salt based on the standard method In this work, it has been studied the adsorption of cyanide ion from aqueous solutions using zeolite nanoparticles and the factors affecting on it. In this study, the factors of the effect of the initial pH of the solution, the effect of the initial concentration of the solution, the effect of the adsorbent amount, the effect of the contact time and the effect of temperature on the surface adsorption of cyanide ions with the nano-adsorbent zeolite clinoptilolite were investigated. And after the studies, the optimal and appropriate values for each of the effective parameters pH=6, contact time 40 min, adsorbent dosage 1g/l, temperature 22°C and initial concentration of 150 mg/l. Under these optimal conditions, the highest percentage of anion cyanide uptake was obtained on the nano-adsorbent of zeolite clinoptilolite 85%. The relationship between empirical data and the equation of Langmuir, Freundlich and Tamkin equations was also investigated. The R2 values for Langmuir, Frondelich, and Temkin's alliances were 0.8337, 0.9837, and 0.99, respectively, indicating that there was a greater match between the experimental data and the Temkin temperature than the other two.
    Keywords: Adsorption isotherms, Cyanide Anion, Surface adsorption, Nano-Adsorbent zeolite clinoptilolite
  • Ghasem Dashtpeyma, Seyed Reza Shabanian *, Javad Ahmadpour, Maryam Nikzad Pages 131-154
    Adsorption capacity and selectivity are two major challenges that adsorption desulfurization faces. One way to overcome these challenges is to use mesoporous zeolites. In this study, the effects of mesoporosity on the adsorption desulfurization performance with NaY zeolite adsorbent were investigated. In order to optimize the parameters, the desilication operation was performed with a mixture of sodium hydroxide (NaOH) and tetrapropylammonium hydroxide (TPAOH) solution at room temperature with ratios of R=  = 0, 0.25, 0.5, 0.75. The adsorbents were characterized by XRD, BET, FE-SEM and FT-IR. The results showed that ATY (0.5)-0.25R adsorbent has the highest mesopore surface with the value of 54.03 m2/g. Meanwhile, the adsorption desulfurization performance in a batch reactor was tested using different model fuels containing the sulfur compounds thiophene and dibenzothiophene. The results showed that different ratios of NaOH/TPAOH solution play an important role in the adsorption of sulfur compounds. In addition, Cu metal ion was impregnated on the parent zeolite and ATY (0.5M)-0.25R adsorbents in order to increase the adsorption capacity. It has been shown that the adsorption capacity of the adsorbents increases with ion exchanging of Cu metal ion, so that the Cu-0.25R adsorbent has the highest adsorption capacity of the sulfur compounds thiophene and dibenzothiophene with the values ​​of 18.28 and 21.83 mg S/g, respectively. In this regard, the effect of temperature on the Cu-0.25R adsorbent on the adsorption of thiophene has been investigated. It has been shown that, the adsorption of thiophene has increased with increasing temperature and has reached its maximum at 50 ° C. Thermodynamic studies showed that the adsorption process is endothermic. The kinetic models of adsorption of sulfur compounds followed the pseudo – second – order equation. The adsorption isotherm was well matched to the Langmuir isotherm equation and its maximum adsorption capacity for thiophene and dibenzothiophene sulfur compounds was 18.38 and 23.43 mg/g, respectively.
    Keywords: NaY zeolite, Desilication, Adsorption desulfurization, Kinetics, isotherm models, Cu
  • MohammadHasan Khani, AliAsghar Khamseh * Pages 155-164

    Considering the environmental hazards of uranium, implementing a suitable and effective method to remove this chemical poisonous and radioactive heavy metal from the aqueous solutions is very important. In this study, the biosorption of uranium using the marine brown algae, Padina sp., was investigated in a continuous system. The column was a glass tube with an inside diameter of 1 cm and 20 cm in length. The effect of various operating parameters such as initial solution concentration, bed height and feed flow rate was investigated. According to the results, the breakthrough and the saturation points occurred at 1.5 and 20 hours, respectively and the amount of the absorption capacity was 372 mg/g at the operating conditions, i.e., flow rate of 5 mL/min, bed height of 8 cm and solution initial concentration of 150 mg/L. The experimental results have been fitted with the Thomas and BDST models and the models results showed good agreement with the empirical data. The parameters of Thomas model, kTH and qm were 0.00208 L/hr.mg and 449 mg/g, respectively and 0.00208 L/hr.mg and 72.42 mg/cm3 for Ka and N0, the parameters of BDST model, respectively. Sorption-desorption studies were carried out for three sequential cycles. The results indicated that Padina sp. has the ability to uptake uranium with high sorption capacity in a continuous system and has the possibility for regeneration and reuse

    Keywords: Biosorption, Uranium, Padina sp. brown algae, Continuous sorption system
  • Saber Hasanizadeh, Peyvand Valeh-E-Sheyda *, Mahsa Akbari Pages 165-178
    Relatively high viscosity of protic ionic liquids limits their industrial applications in carbon dioxide separation processes. For this purpose, the performance of equilibrium absorption of CO2 in aqueous solution of ionic liquid functionalized with amino acid glycine named monoethanolamine glycinate, [MEA][Gly], was investigated in the temperature range of 303.15-15 323 K and various equilibrium pressures. The results demonstrated that at a constant temperature of 313.15 K, by increasing the presence of water in the solution from 80 to 95 wt%, the CO2 absorption capacity enhances from 1.36 to 2.24 (mol CO2 / mol IL), which is equivalent to 64 % augmentation in CO2 loading. Besides, utilizing a quadratic equation, numerical values of CO2 loading in terms of carbon dioxide partial pressure were developed for all the studied solvent concentrations, so that the calculated results were in good agreement with the values obtained from the experiments. The measurement of the density and viscosity of [MEA][Gly] solution, in the temperature range of 15.303 to 15.323 K, illustrated that as the amount of water in the solution declines, their corresponding values increase dramatically. Applying the empirical correlations, the values of density and viscosity were estimated in terms of temperature and mole fractions. Moreover, Clausius-Clapeyron equation was employed to compute the heat of CO2 absorption into the aqueous solution of [MEA][Gly]. Finally, although [MEA][Gly] is introduced as a novel absorbent in CO2 separation processes, high concentrations of this solvent is not suitable for carbon dioxide capture and separation, mainly due to its high viscosity.
    Keywords: Amino acid, Physical property, Carbon dioxide, Absorption, Ionic liquid, Monoethanolamine Glycinate
  • Seyed Mostafa Hosseini Asl, Mojtaba Masomi *, Mahmood Tajbakhsh Pages 179-196
    In this study, a meso-porous Fe-ZSM-5 nano-zeolite (SiO2/Al2O3=40) was synthesized from a type of coal fly ash (CFA) containing high amount of muscovite plates by hydrothermal treatment and then the physicochemical characterization of CFA and Fe-ZSM-5 was examined using various techniques. The final product (Fe-ZSM-5) was applied in the simultaneous removal of benzene (B), toluene (T) and m-xylene (X) from aqueous solutions. The effect of adsorption parameters including pH solution, amount of dosage, contact time, initial concentration of BTX and temperature versus BTX removal efficiency was assessed under batch experiments. The maximum adsorption capacity of BTX (qmax) was obtained at optimum condition of pH=7 and 90 min (qmax; B=9.16<T=9.57<X=9.9 mg/L). Kinetic and isotherm studies showed that the adsorption equilibrium data was in good agreement with pseudo-second order and Freundlich models. In addition, thermodynamic assessments illustrated that BTX adsorption onto Fe-ZSM-5 nano-zeolite was feasible, exothermic and spontaneous at lower temperature. Based on the obtained empirical results, Fe-ZSM-5 nano-zeolite can be applied as an efficient, green and cost-effective adsorbent to remove hazardous hydrocarbons from aqueous solutions.
    Keywords: CFA, Fe-ZSM-5 nano-zeolite, BTX, Adsorption
  • Parham Haghighi, Amin Bazyari *, Somayeh Alijani Pages 197-204
    In recent years, the development of cities and the developement of industries have resulted in the release of a wide variety of organic pollutants such as dyes into the water resources which have posed major challenges for the mankind such as the reduction of drinking water and so on. Among the most effective methods for removing pollutants and wastewater treatment that have received much attention in recent years, is the photocatalytic degradation of pollutants using TiO2 photocatalyst which matters so much due to its high ability to remove a wide range of pollutants and being low cost and environmentally friendly. However, this process suffers from major obstacles and limitations such as inactivity under the visible light, the low adsorption capacity of organic compounds on the photocatalyst surface, and so on. In this study TiO2/SiO2 photocatalyst is used in order to remove RhB as a sample pollutant under UV-A light. In order to remove an obstacle to the photocatalytic process, which is the low adsorption capacity of organic compounds on the surface, a surface modification method called fluorination was used. FTIR and N2 adsorption- desorption were used to characterize the photocatalysts. It was found that flourination replaced the surface hydroxyl groups without altering the volume and diameter of the pores and maintaining the mesoporous structure of photocatalyst, by fluoride groups, which caused the surface to be hydrophobic. This increased the adsorption capacity of RhB by photocatalysts and consequently, it improves the RhB removal process. This was proved by photocatalytic degradation tests.
    Keywords: photocatalyst, Wastewater treatment, Titania-Silica, Rhodamine B, Surface modification, Flourination
  • Alireza Pendashteh *, Seyyedeh Cobra Azimi Pages 205-223

    In this study, montmorillonite modified by the hexadecyltrimethylammonium bromide (HDTMA-Br) was prepared by the reaction of the sodium montmorillonite with HDTMA-Br surfactant. The adsorbent structure was characterized using Fourier transform infrared (FT-IR), thermogravimetric analysis (TGA), power-spectral-density (PSD), Brunauer-Emmett-Teller (BET), X-ray diffraction (XRD), Field emission scanning electron microscopy (FESEM), and transmission electron microscopy (TEM) techniques. Then, the efficiency of synthetized adsorbent was investigated for the removal of the chemical oxygen demand reduction (COD), biological oxygen demand (BOD), suspended solids (TSS), oil and grease and turbidity of the oilfield produced water. The exchange capasity was obtained 200 % for modified montmorillonite. The maximom of COD reduction was resulted 92.04 % at optimal conditions with the adsorbent dosage 0.3 g, pH = 7, and contact time 45 min. The advantages of this method are cheapness, safety, and reusability of the adsorbent, short time treatment, high adsorption capacity, easy separation of the adsorbent from the reaction medium.

    Keywords: Sodium montmorillonite, Hexadecyltrimethylammonium bromide, Produced water, Adsorption, Turbidity, kinetic model
  • Ziba Abdollahi, Mehdi Assareh * Pages 225-235
    The presence of ions in the solution causes the water to have non-ideal. On the other hand, water molecules have strong hydrogen bonds. When water and dissolved salt are in equilibrium with gas such as carbon dioxide, they form a two-phase system with complex intermolecular forces. In this study, the aim is to model the thermodynamic equilibrium of water containing sodium chloride salt and carbon dioxide gas. The thermodynamic equilibrium of this system is analyzed using the ePC-SAFT state equation. This electrolyte equation of state is a combination of the PC-SAFT state equation and Debye-Hukel theory. The presence of repulsive, scattering, and cumulative intermolecular forces is calculated by the PC-SAFT and the electrostatic forces are calculated by Debye-Hukel theory. In this study, we first implement and predict the ePC-SAFT equation of state for non-associative pure systems. Then, the phase behavior prediction for water-salt, water-carbon dioxide and water-salt-carbon dioxide systems is performed. Finally, according to empirical data from reliable sources, the regression of the binary interaction of water-carbon dioxide in the water-carbon dioxide and carbon dioxide-salt-water system was performed. The equation of state mentioned predicts the laboratory data for the desired electrolyte solution with a good accuracy that the percentages of average relative deviation from the saturated vapor pressure data without kij parameter adjustment and with kij adjustment are 21. 46, and 14.61, respectively. In this study, it was observed that the presence of ions in the solution had little effect on the binary interaction of carbon dioxide.
    Keywords: Electrolyte solutions, Carbon dioxide, ePC-SAFT, Two-Phase Equilibrium modeling, Sodium chloride salt
  • Kowsar Binande, Younes Ghalavand * Pages 237-251
    This study is performed to evaluate the feasibility of a direct contact membrane distillation system with a new motive force. A thermos-electric assisted direct contact membrane distillation is designed and fabricated to desalinate a wide range of saline water by PTFE and PVDF membranes. The effective permeation area for this system is considered 12 cm2. The design of experiment is performed for this system based on response surface methodology by Design Expert software. The system is experimentally examined for different operating conditions based on the experimental set to predict its behavior. The results indicate that operating time has no significant effect on permeate flux and specific energy consumption, while, membrane material, feed concentration, and mass flow ratio have the most impact, respectively. Based on the seawater concentration, PTFE and PVDF membranes fluxes are 5.8-16.3 and 50.3-141.1 kg/m2h, respectively. The maximum gained permeate flux and the minimum energy consumption for PVDF membrane are 282.6 kg/m2h and 299 kJ/kg, respectively. For all operating conditions, salt rejections for PTFE and PVDF membrane are higher than 88.1 % and 99.6 %, respectively. This specific energy consumption is gained on maximum flux and is suitable compared to other similar desalination methods.
    Keywords: Desalination, membrane distillation, Thermo-Electric, Energy Recovery
  • Mohammad Radan, Mostafa Narimani *, Ali Valizadeh Pages 253-267
    Reverse Osmosis is one of the membrane processes used to desalinate salt water, remove natural organic compounds, certain contaminants and water softening. One of the most important problems with this type of membrane is the polarization of the concentration and deposition in them, which reduces the product flux and increases the passage of salt through the membrane and also increases the pressure drop. It is important to choose the proper type of membrane to meet the needs associated with the Reverse Osmosis separation process. In this study, Polydioxanone polymer (12%) was used to make the Reverse Osmosis membrane. Also, the phenomenon of mass transfer in the Reverse Osmosis condensation process of the mathematical model based on the separation of water-glucose solution was considered. Considering the surface structure of the membrane, the irreversible thermodynamic model of Spiegler-Kedem was selected to investigate the mass transfer inside the membrane, and the concentration polarization model was assumed to be one-dimensional flow to investigate the mass transfer outside the membrane. The current is assumed to be constant and compressible with constant properties. The results of this study show a decrease in the amount of pure water flux along the membrane due to accumulation of salts and pressure drop and increase in the width of the membrane with increasing pressure and feed concentration. The results obtained from the distribution of glucose concentration in the water show that increasing the applied pressure difference leading to increases the polarization of the concentration on the membrane surface, which should mainly reduce the product flux. But due to the membrane structure, increasing the pressure leads to an increase in the product flux.
    Keywords: Reverse osmosis, Modeling, Polydioxanone, COMSOL
  • Majid Ahmadlouydarab *, Naser Asadzadeh, Kasra Mohammadzadeh Abachi Pages 269-285
    Manipulation of microparticles by sessile droplets is important for the control of multi-step biological and industrial processes in wide range of applications e.g., in disease diagnosis, cell separation, and so on. Here, we report on the flow structure inside a sessile droplet containing a hydrophobic microparticle using many-body dissipative particle dynamics (MDPD) simulations. The droplet is actuated by a linear wettability gradient on the solid substrate to pick up, transport, and deliver a hydrophobic microparticle. For quantitative analysis, the droplet velocity at different locations was presented using a modified “quasi-stationary” post-processing method. Detailed flow structures are presented at different time sequences of high interest, such as when the droplet touches the microparticle, when the droplet starts to pick up the microparticle, when droplet transports the microparticle, and finally when droplet delivers the microparticle. Due to the existence of the microparticle, the flow structure inside the sessile droplet is significantly altered compared to the case without a presence of the microparticle inside it. More importantly, in presence of the microparticle droplet velocity follows a nonmonotonic trend. The friction between the microparticle and the substrate not only can retard the motion of the droplet, but also may cause the microparticle to be delivered. This is due to the fact that when the friction force increases, although the driving force exposed on the microparticle by the droplet is increased however its amount is limited by the cohesive attraction forces of the droplet. Hence, when the required driving force to transport the microparticle gets larger than the maximum of it provided by the droplet, the microparticle will be dropped off. More importantly, it is proved that the critical velocity for the delivery of the microparticle is mainly affected by the cohesive forces inside the droplet, not by the droplet morphology.
    Keywords: Hydrophobic Microparticle, Droplet, wettability, Morphology, Frictional force, Deliverance
  • Ramtin Hamidian, Zahra Taghizadeh Farahabadi, Mostafa Lashkarbolooki * Pages 287-299
    In recent years, smart water injection as an efficient method of oil extraction has received particular attention from different researchers. Concentration and salt type are important and influential factors in the thermodynamic equilibrium properties such as interfacial tension (IFT) and wettability. In this study, salt type performance on the physical and chemical properties of reservoir rock, changing the balance into the desired direction, and increasing oil production have been investigated in the smart water process injection. IFT and contact angle measurements and core flood test were performed to achieve the goal. Initially, rocks from the Baba Koohi outcrop in Fars province were prepared. Then, scanning electron microscopy (SEM) and X-ray fluorescence (XRF) spectroscopy were performed. The effect of NaCl, KCl, Na2SO4, and MgCl2 salts and the combination of MgCl2 / NaCl salts with the same ionic strength of 0.7 on the wettability alteration of water-wet dolomite carbonate rock has been investigated. The effect of the above salts on the IFT reduction has also been investigated. In addition, with the help of IFT and contact angle values, the spreading coefficient was calculated to select the appropriate injection salt for the core flooding tests. Finally, flooding experiments were performed with the cores with close permeability and porosity. According to the results obtained from the measured contact angle, the type of salt does not significantly affect changing the wettability of water-wet carbonate rocks. Despite the IFT reduction in the presence of salt, this effect on the spreading coefficient was insignificant. However, the injection of an aqueous solution containing MgCl2 salt resulted in the extraction of 6.1% of the original oil in place (OOIP) in the tertiary stage, which indicates the complexity of the dominant mechanism during smart water injection into the carbonate reservoirs. Besides, the results of this study show that aging time is a practical and useful parameter in oil extraction.
    Keywords: Dolomite carbonate, Flooding, smart water, IFT, Contact angle
  • Ehsan Jafarbeigi, Ehsan Kamari, Farhad Salimi *, Changiz Karami Pages 301-311
    One of the effective methods in the process of enhanced recovery of oil reservoirs is applying the nanotechnology to alter the wettability of the reservoir rock. In this study, the wettability alteration was investigated using synthetic graphene oxide-Hexamethyldisilazane (GO-HMDS). For this purpose, XRD and FTIR analyzes were used to identify the synthesized structure. In the present study, the effect of concentration (0.05, 0.1 and 0.2 wt% GO-HMDS) were investigated using the zeta potential analysis, Interfacial Tension (IFT), and contact angle. Subsequently, the concentration of 0.2% was determined as a powerful sample in altering the wettability of the reservoir rock through the zeta potential analysis. This sample was used for tests of contact angle and interfacial tension. In addition the zeta potential of the sample was measured by -36 mv. Moreover, the contact angle between the reservoir rock and the graphene oxide- (Hexamethyldisilazane) solution for 0.2 wt.% GO-HMDS solution decreased from 161 to 44 degrees. On the other hand, it is in agreement the results of the zeta potential and Interfacial Tension (IFT) examines. Therefore, the synthesized nanofluid reduces the and Interfacial Tension (IFT), contact angle, and wettability alteration toward the water-wet of the carbonate core.
    Keywords: Graphene oxide Nanofluid, Contact angle, Zeta Potential, wettability, Carbonate rock, Interfacial Tension (IFT)
  • Amin Mahalleh, Mehdi Assareh * Pages 313-325
    Gas recycling is a generally accepted method to improve production from condensate gas reservoirs and has been welcomed due to its low cost compared with drilling new wells. The use of the net present value, which is both a factor of time and cost, is a reliable way of evaluating this process which considers the costs of injection facilities and production costs. It is important to find new methods for planning and optimizing gas injection. In this research, it has been tried to identify the optimal amount of gas recycling as well as the amount of gas produced by combining optimizers and reservoir simulators and using evolution optimization algorithms. It is worth noting that the method used in this study is based on a case study of gas recycling. The study shows that with the recycling of the entire production gas in the studied reservoir, the net present value could be increased from $ 126 million to $ 40 million. The production and recycling of a portion of the gas in an optimal form also increases the reservoir's life due to economic constraints from 10 years to 18 years. In addition, with a closer examination, it was concluded that due to the higher price of injected gas in cold seasons compared to the warm seasons, 65 percent of the gas produced can be returned to the reservoir in these seasons. By sensitivity analysis of the optimization results, the gas prices as well as the amount of gas condensate richness have significant effects on the optimal amount of recovered gas.
    Keywords: Gas recycling, Optimization, Net present value, Gas condensate
  • Majid Saidi *, Maryam Safaripour Pages 327-354
    Due to limited resources of fossil fuels and the increasing demand of energy at global level as well as environmental pollution, optimal management of energy resources is of particular importance and plays an important role in large-scale national policy and planning. Although a significant amount of recoverable gases by the upstream oil industry, refineries, and petrochemicals are introduced into the environment via the refining process and through the flare gas emission systems. Flare gases have a very high fuel value. Meanwhile burning these gases in the flare system and their release into the environment, has environmental damages which in many cases is not compensable and leads to the imposition of high economic costs on countries. Present investigation indicated that Iran as the second largest owner of natural gas reservoir in the world produced about 9.5 trillion cubic feet of natural gas at 2017 and about 0.6 trillion cubic feet of that amount (about 6.3% of total produced natural gas) was burned in the flare systems. In this study, different methods and solutions of flare gas recovery systems are investigated in order to back into the energy cycle. In the meantime, the choice of the most appropriate technology for flare gas purification is considered as one of the most important principles of design of flare gas recovery systems. The most common methodology for utilizing flared gas in Iran is to produce liquefied petroleum gas (LPG). Also, in order to increase the exploitation of oil reservoirs, it is possible to use the gas reinjection technology. On the other hand, the use of flare gas to generate electricity at power plants, and also the use of gas to liquid conversion technology (GTL), are other suggested solutions for the management of flare gas that are still in early stages of design and implementation phase.
    Keywords: Energy Recovery, Gas flaring system, Emission factor, Greenhouse gases
  • Amin Kazemi-Beydokhti *, Fatemeh Neyestani, Mahmoud Farrokhi Pages 355-366
    Due to the critical importance of reducing environmental problems and creating added value from gas resources, refinery and petrochemical processing units have considered implementing flare gas recovery systems. In this study, the flare gas recovery unit of the Tabriz Oil Refining Company was simulated using Aspen HYSYS software and compared with a proposed model. The simulation was based on three processes: compression, separation of liquid and vapor phases, and sweetening of recovery gases. The compression process was carried out at a constant temperature as much as possible, utilizing both liquid ring and centrifuge compressors. Safety and economy were prioritized in the selection of primary and secondary equipment for the simulation. The results showed that the liquid ring compressor was safer than the centrifuge compressor in the compression process, despite the centrifugal compressor showing better performance in the separation process of liquid and steam phases. Both models performed equally well in the sweetening process of the flare gas recovery unit. This research aims to demonstrate the potential of using and comparing centrifuge compressors in cases where liquid ring compressors are inaccessible for these units.
    Keywords: Gas flare simulation, Recovery unit, Ring Compressor, Centrifugal Compressor
  • Mahdi Shamsi, Habib Ale Ebrahim, MohammadJavad Azarhoosh *, Alireza Azarhoosh Pages 367-381

    In this study, hydrogen production was simulated and optimized using the coal gasification in the moving-bed reactor. In this reactor, coal from the top and the combination of oxidizing gas and steam from below is in contact with solid and gas produced comes out from the top of reactor. The results of the simulation have been compared with the experimental values and the average relative error of 2.47% indicated acceptable accuracy of simulation results. The effects of inlet gas temperature, reactor pressure, ratio of steam to oxygen and coal to oxygen are investigated on the hydrogen production efficiency. Although some studies have been published regarding the modeling of the moving-bed reactor in the coal gasification, limited parametric studies are available to investigate the effect of different variables on the reactor performance with Pittsburgh coal as food. Also, in this study, simulation with discrete temperature for gas and solid to determine the exact maximum temperature of the solid phase, the kinetics of all possible reactions, simultaneous use of shrinking core and volumetric models in different areas of reactor and considering the distribution of gas components in the pyrolysis stage, happened that it is useful to find out more precisely the composition of the product gas. Finally, the reactor performance for generating maximum hydrogen yield is optimized using the particle swarm optimization method. The optimization results show that there is a 24.3% increase in hydrogen production yield compared to the basic mode.

    Keywords: coal gasification, Moving-bed reactor, Simulation, Optimization, Particle Swarm Optimization
  • Hamed Rezaie Azizabadi, Masoud Ziabasharhagh *, Mostafa Mafi Pages 383-399
    Due to the importance of hydrogen liquefaction and the low efficiency of the existing liquefaction plants, many pieces of research are done to develop a proper liquefaction concept. Utilizing innovative configurations, the use of geothermal and solar energies for absorption pre-cooling systems have been extensively investigated through various studies. In the present study, an innovative concept for hydrogen liquefaction, which utilize absorption pre-cooling supplied by wasted heat contained in gas power-plant’s exhaust flow, is developed and simulated by Aspen HYSYS V. 9. Using two separate equations of state for hydrogen and mixed refrigerant streams and realistic assumption about heat exchangers and turbo-machines have increased the accuracy, besides making it practical. The simulation results show that the developed concept has a better performance in terms of specific energy consumption and coefficient of performance compared to the other proposed concepts, so that the specific energy consumption and coefficient of performance are 4.55 and 27%, respectively. In addition, the suggested concept could be supplied directly by power-plant due to the requirement of being close to the power plant. This removes power distribution losses. Other key feature of the proposed concept, which sets it apart from the other concepts, is its capability to be used for energy storage.
    Keywords: Liquefaction, Hydrogen, Absorption refrigeration, Ortho-para Conversion, Mixed-Refrigerant
  • Sepideh Asadi, Ataallah Sari * Pages 401-423

    The effect of operating conditions on the performance of non-catalytic laminar premixed combustion of methane to synthesis gas is investigated. To this end, the effect of feed methane to oxygen ratio on the minimum required preheat temperature, and the effects of feed methane to oxygen ratio, feed steam to methane ratio, and pressure on methane conversion and syngas selectivity are taken into account. Simultaneous interaction of mass and heat transfer phenomena and hydrodynamic with chemical kinetics are studied using a one-dimensional model. The well-known GRI 3.0 mechanism is applied to model the kinetics of methane oxidation reactions. The open-source numerical subroutine of TWOPNT is employed to solve the set of model equations. The model can well predict the relevant experimental data. The effect of pressure on reducing the required preheat temperature for a lean fuel is more than a rich one so that for feed methane to oxygen ratio of 0.25, increasing the pressure from 1 to 60 bar reduces the minimum required preheat temperature by 200 K and 800 K, respectively. The reaction mixture can ignite at room temperature of 298 K for feed methane to oxygen ratio of 0.5-0.7. Moreover, increasing the content of steam and methane in feed has similar effects on methane conversion whereas their effect on syngas selectivity is opposite. Increasing the feed steam to carbon ratio up to 4 reduces the syngas yield by 83-90 percent. Steam injection to feed is necessary for reducing the soot formation and increasing the hydrogen content. An increase in pressure continuously increases the methane conversion and reactor temperature for feed methane to oxygen ratio of 0.25 while for ratios of 2 and 2.5 there are optimum pressures of 30 and 35 bar in which these parameters reach a maximum value.

    Keywords: Methane combustion, laminar flame, premixed combustion, modeling, simulation, Synthesis gas
  • Kobra Pourabdollah * Pages 425-443

    Remarkable amounts of coke microparticles are discarded along with the effluent of decoking and olefin units and their separation methods have not been studied as the environmental pollutants. In this work for the first time the appropriate flocculant was determined for the separation of coke microparticles and then, the optimized conditions of simultaneous-experimental coagulation/flocculation process were determined based on the maximum amounts of sedimentary particles. After that, using the hypothesis of extreme agglomeration, the optimal conditions were calculated based on the maximum efficiency of filtration of gravity separation of coagulated particles. A set of purposeful experiments were performed based on the response surface method and using FeSO4, Al2(SO4)3 and FeCl3 coagulants at concentrations of 10, 15 and 20 ppm and with cationic (Zetafloc 7563), natural (Besfloc K300N) and anionic (Megafloc 3045PWG) poly acrylamide flocculants at concentrations of 3, 5 and 7 ppm in solutions with pH levels of 5, 7 and 9. According to the diameter criteria of sedimentary particles (d>21μm) the uniformity/curvature coefficients were obtained for the optimal conditions of particle coagulation. The results revealed that according to the negative surface charge of coke particles the maximum number of precipitable particles is formed with a yield of 96% using iron chloride(III) coagulant (8ppm), anionic polyacrylamide flocculant (2ppm) at pH=6. Moreover, based on the uniformity/curvature coefficients the results showed the priority of iron sulfate(II) as coagulant for enhancement of filtration efficiency since the diameter distribution of coagulated coke particles maximizes the porosity of filter-cake, the operation time of filter and the volume of accumulated cake. While the type of coagulant has no effect on the gravity-based separation efficiency of coagulated coke particles. Based on the results, the optimum ratio of coagulant to flocculant concentrations were determined to be 3 and less than 3 (1.5–3) for filtration and gravity separation systems.

    Keywords: coagulation, flocculation, Pyrolytic coke, Uniformity coefficient, Curvature coefficient
  • Afshin Naderi, Mohsen Masoudian *, Mahmoud Habibian Pages 445-456
    At the present, treatment and recycling of stone cutting industry wastewater is performed by old settling basin method and filter press method which need so much water, therefor, in this method a new method is proposed and investigated based on hydraulic centrifugal force by using a hydrocyclone. The effect of operational parameters such as pressure, concentration and type of particle samples have been studied on a hydrocyclone efficiency with a diameter of 24 mm. The experiments were designed by using Design Expert 7 software based on response surface method (RSM). Analysis of experimental data was conducted based on composite central design method (CCD). Experiments were conducted in 22 series with different conditions. In this study, stone powder particles were collected from wastewater of stone cutting plants. Two stone powders samples were achieved from Granite and Travertine stones with densities of 2720 and 2550 kg/m3 with particle sizes of less than 200 μm. Particles sizes were measured by Particles Size Analysis method and particles shape were determined by using (SEM). The results demonstrated that the separation efficiency for both of samples is proportional with pressure so that the more the input pressure, the more the separation efficiency. On the other hand, increasing the concentration causes a decrease in separation efficiency. Based on the results, the more the input pressure, the more the flow rate, however concentration in the investigated range has no significant effect on flow rate. The best separation efficiency was achieved in the pressure 2.63 bar and concentration 1.6 weight percent for Travertine sample with a value of 90.31 percent and for Granite sample in the pressure 3 bar and concentration 3 weight percent with a value of 91.45 percent.
    Keywords: Cutting-stone, Wastewater, Stone powder, Separation, Hydrocyclone
  • Seyednooroldin Hosseini * Pages 457-481
    The importance of hydrocarbons in the production of various materials, as well as the supply of most part of the world's energy in the last century and the inability to replace renewable energy due to the rapid growth of global energy demand, on the other hand, has led to the extraction of hydrocarbon reserves should not be out of the focus of researchers and experts in this industry. One of the most important methods of Enhanced Oil Recovery (EOR), especially in carbonate reservoirs, is wettability alteration of the rock using chemical flooding, which has recently been considered by many researchers and research centers. Since most of the world's reservoirs, as well as our beloved country, are made of carbonates, changing the wettability of reservoir rock from oil to water wet have a significant effect on increasing the final recovery factor of the reservoir. The present study is an overview of the latest achievements of EOR through chemical flooding in carbonate reservoirs aimed at changing the wettability towards hydrophilicity. Despite extensive research on the mechanism of chemical flooding, not all aspects of it have been clarified so far. Obviously, without a comprehensive and accurate knowledge of the mechanism of this process, it will not be possible to control and improve it.in the work at hand mechanism of chemical flooding using low salinity, surfactants, polymers, nanoparticles or Nano fluids has been reviewed and an attempt is made to investigate the interactions of surface rock minerals, ions in the injection fluid, crude oil and formation brine be reviewed.
    Keywords: Enhanced oil recovery, Chemical flooding, wettability alteration, surfactant, Interfacial tension