فهرست مطالب

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران
سال چهل و دوم شماره 1 (پیاپی 107، بهار 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/10/04
  • تعداد عناوین: 29
|
  • سیده زینب نوربخش امیری، قاسم نجف پور درزی*، مائده محمدی، علی اکبر مقدم نیا صفحات 1-11

    جینجرول ها و شوگول ها مواد موثر موجود در ریشه زنجبیل می باشند که خواص دارویی متعددی را به این ادویه پرکاربرد می بخشند. در پژوهش پیش رو، ترکیبات موثر ریشه زنجبیل استخراج و توسط ستون کروماتوگرافی خالص سازی شد. به منظور افزایش فراهمی زیستی و بهبود خواص دارویی، جینجرول حاصل در نانوذره های کیتوزان کپسوله شد. بازده انکپسوله شدن 80% به دست آمد. آنالیزهای AFM و DLS جهت تعیین اندازه ی ذره ها و پراکندگی اندازه ی آن ها انجام شد. اندازه ی متوسط نانوذره های حاصل11/21 نانومتر بود. نانوذره ها، کروی شکل و با الگوریتم توزیع اندازه ذره های مناسب حاصل شدند. در ادامه آنالیز سمیت روی سلول های سرطان سینه MCF-7 انجام پذیرفت. نتیجه ها حاکی از آن بود که نانوذره های کیتوزان حاوی جینجرول، بازدارندگی مناسبی روی رشد سلول های سرطانی داشته اند. جینجرول کپسوله شده در نانوذره ها با غلظت 2 میلی گرم بر میلی لیتر، سبب از بین رفتن 90 درصد از سلول ها طی زمان 48 ساعت شد.

    کلیدواژگان: زنجبیل، فراهمی زیستی، جینجرول، کیتوزان، نانوفرمولاسیون
  • علیرضا اسماعیل زاده، سعیده حق بین لشت نشانی، فلورا حشمت پور* صفحات 13-21
    در این مقاله، کامپوزیت های دوپ شده هیدروکسی آپاتیت به وسیله روش هم رسوبی با دوپ کردن اکسیدهای فلزی MgO، ZnO و CeO2  درون ساختار هیدروکسی آپاتیت با موفقیت سنتز شدند. همچنین کیتوسان برای ارتقا ویژگی زیست تخریب پذیری به کامپوزیت های هیدروکسی آپاتیت اضافه شد. نتیجه ها نشان داد که دوپ کردن اکسیدهای فلزی در ساختار هیدروکسی آپاتیت منجر به تغییر در پارامتر شبکه ساختار هیدروکسی آپاتیت شده است. سرانجام، زیست فعالی کامپوزیت ها به وسیله ارزیابی MTT (دی متیل تیازل دی فنیل تترازولیوم بروماید) مورد بررسی قرار گرفت. ارزیابی MTT نشان داد که هیدروکسی آپاتیت های دوپ شده سمیت قابل قبولی را در برابر سلول MG-63 از خود بروز داده اند. در غلظت های بالای 1/0 میلی گرم بر میلی لیتر از نانوکامپوزیت، هر سه نمونه تهیه شده درجه سمیت قابل قبولی داشته اند. علاوه بر آن در دو غلظت 4/0 و 8/0 میلی گرم بر میلی لیتر نانوکامپوزیت های nHA/ZnO/CS و nHA/MgO/CS هیچ گونه سمیتی از خود بروز نداده ‍اند.
    کلیدواژگان: هیدروکسی آپاتیت، اکسید فلزی، زیست فعالی، سمیت سلولی
  • مریم فربودی*، سلدا خیاطی صفحات 23-33
    در این پژوهش، به منظور بهبود ویژگی های مکانیکی پلی آنیلین تهیه نانوکامپوزیت آن با پلی وینیل کلرید و نانولوله کربنی به عنوان عامل تقویت کننده مدنظر قرار گرفت. نانوکامپوزیت پلی وینیل کلرید - پلی آنیلین - نانولوله کربنی از روش اختلاط نانولوله کربنی با محلول پلی وینیل کلرید دارای پلی آنیلین دیسپرس شده سنتز گردید. روش قالب ریزی محلولی برای تهیه فیلم های نانوکامپوزیت مورد استفاده قرار گرفت. اثر 3 فاکتور شامل درصد وزنی نانو لوله کربنی، دمای خشک شدن فیلم، مدت زمان سونیکاسیون محلول نانو کامپوزیت در سطوح گوناگون با استفاده از طراحی باکس بنکن (روش رویه پاسخ) مورد بررسی قرار گرفت. مطابق این روش تعداد 15 آزمایش انجام گرفت. مقدارهای ثبت شده برای استحکام کششی فیلم های نانوکامپوزیتی به عنوان پاسخ برای تجزیه و تحلیل داده ها با استفاده از آنالیز واریانس مورد استفاده قرار گرفت. خطی بودن منحنی توزیع نرمال برای باقیمانده ها صحیح بودن مدل ارایه شده را اثبات نمود. بررسی نمودارهای دو بعدی و سه بعدی طرح رویه پاسخ نشان داد که با افزایش درصد وزنی نانولوله ی کربنی تا 66/0 % استحکام کششی افزایش می یابد. در حالی که افزایش بیش از آن باعث کاهش استحکام کششی می شود. همچنین با کاهش دمای خشک شدن فیلم، استحکام کششی افزایش در حالی که افزایش مدت زمان سونیکاسیون باعث افزایش استحکام کششی می شود. همچنین، برخی ویژگی های فیزیکوشیمیایی فیلم های نانوکامپوزیت تهیه شده با استفاده از تکنیک های طیف سنجی FT-IR، SEM، TGA مورد بررسی قرار گرفت.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، پلی وینیل کلرید، پلی آنیلین، نانولوله کربنی، روش رویه پاسخ
  • شهره جلالی، مجید بنی آدم، مرتضی مغربی* صفحات 35-42
    نانوکامپوزیت های نانولوله کربنی/ پلی استایرن به کمک پلیمریزاسیون در جا تحت تابش امواج مایکروویو سنتز شدند. به علت اینکه نانو لوله های کربنی جاذب مایکروویو هستند در اثر تابش مایکروویو گرم شدند و پلیمریزاسیون حرارتی خود به خودی استایرن بدون استفاده از آغازگر انجام شد. برای بررسی تاثیر امواج مایکروویو در پلیمریزاسیون، سنتز نانو کامپوزیت نانو لوله کربنی/پلی استایرن به کمک حرارت دهی نیز انجام شد. ریخت شناسی نمونه ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی و میکروسکوپ الکترونی عبوری مورد مطالعه قرار گرفت. مشخصه یابی نمونه ها به کمک آنالیز های طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه، گرما سنج وزنی و رامان  انجام شد و رسانایی الکتریکی نمونه ها نیز بررسی گردید. نتیجه ها نشان دادند که استفاده از امواج مایکروویو می تواند باعث ایجاد یک لایه پلی استایرنی روی نانو لوله ها شود و نانو کامپوزیت حاصله دارای کلوخه های اندکی بود. علاوه بر این، با افزایش توان مایکروویو، ضخامت لایه پلیمری ایجاد شده روی نانولوله ها افزایش و رسانایی الکتریکی نانو کامپوزیت ها از 37/14 زیمنس بر متر برای نانوکامپوزیت سنتز شده با حرارت (صفر وات) به 17/7، 39/5 و 94/2 زیمنس بر متر به ترتیب برای نانوکامپوزیت سنتز شده با مایکروویو با قدرت300، 500 و 700 وات، کاهش یافت.
    کلیدواژگان: نانو لوله کربنی، مایکروویو، پلیمریزاسیون، نانو کامپوزیت
  • الهه بابایی، امین بازیاری* صفحات 43-50
    هدف از انجام این پژوهش تولید آهن (III) اکسید نانوساختار با سطح ویژه و تخلخل بالا بود. در این پژوهش نانوساختار مبتنی بر آهن (III) اکسید با استفاده از روش سل-ژل سنتز شد. ژل های حاصل با استفاده از دو روش خشک کردن در فشار محیط (در دمای oC 80) و خشک کردن دی اکسید کربن فوق بحرانی، خشک شدند. سپس آیروژل و زروژل اکسید آهن تولید شده در دمای oC 350 و به مدت 4 ساعت کلسینه شدند. مشخصات ساختاری و شیمیایی نانوساختارهای آهن (III) اکسید کلسینه شده با استفاده از آنالیزهای مشخصه یابی پراش پرتو ایکس (XRD)، جذب و واجذب نیتروژن (BET) و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM) مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه ها نشان می دهد که آیروژل آهن (III) اکسید متشکل از نانو ذره های کروی شکل است. الگو پراش پرتو ایکس نیز نشان می دهد که آیروژل حاصل دارای فاز بلوری هماتیت خالص (α-Fe2O3) است. به علاوه آیروژل تولید شده دارای سطح ویژه m2/g 140، حجم حفره ها cm3/g 32/0 و میانگین قطر حفره ها nm 9/8 است و زروژل تولید شده نیز دارای سطح ویژه m2/g 65، حجم حفره ها cm3/g 18/0 و میانگین قطر حفره ها nm 8/10 است؛ بنابراین نتیجه های آنالیز BET تایید می کند که خشک کردن اکسید آهن نانوساختار با استفاده از روش خشک کردن فوق بحرانی، منجر به حفظ بهتر ساختار متخلخل آن می گردد.
    کلیدواژگان: خشک کن فوق بحرانی، دی اکسید کربن فوق بحرانی، آئروژل، اکسید آهن، هماتیت، نانوذره
  • عاطفه قاضی، غلامرضا مرادی* صفحات 51-61
    تا به حال پژوهش های زیادی روی عملکرد کاتالیست های گوناگون به صورت پودری یا شکل داده شده در رفرمینگ خشک متان با استفاده از میکرو راکتور های بستر ثابت صورت گرفته است، ولی در راکتورهای میکرو کانالی، از روش های لایه نشانی کاتالیست که محدودیت انتقال جرم و گرمای کمتری دارند گزارش های کمی ارایه شده است. اخیرا روش اسپاترینگ و تبخیرگرمایی در راکتورهای میکروکانالی برای لایه نشانی کاتالیست مورد بررسی قرار گرفته است اما این روش ها شامل مشکلاتی نظیر هزینه ی بالا و عدم کنترل در مقدار بارگذاری کاتالیست می باشند. در این پژوهش، کاتالیست روی دو طرف صفحه ی استیل سند بلاست شده، لایه نشانی می شود. کاتالیست ها بعد از لایه نشانی در راکتور میکروکانالی آزمایش و محصولات توسط دستگاه کروماتوگرافی شناسایی شدند. دراین پژوهش کاتالیست های پروسکایتی LaNiO3  در دو حالت با پایه ی آلومینا و بدون پایه، سنتز و لایه نشانی شدند و جهت شناسایی و بررسی کاتالیست ها از آنالیز های EDX، FTIR ،XRD ، SEM  استفاده شده است. نتایج عملکردی نشان داد که کاتالیست همراه با پایهAl2O3، پایداری و درصد تبدیل بهتری نسبت به کاتالیست بدون پایه دارد. همچنین پایداری کاتالیست در دمای C◦800 به مدت 28 ساعت مورد آزمایش قرار گرفت. در دمای C◦800 برای کاتالیست LaNiO3  نسبت متوسط 91/0 H2/CO= وبرای کاتالیست با پایه آلومینا نسبت متوسط 97/0= H2/CO حاصل شد. در نتیجه استفاده از راکتورهای میکرو کانالی دارای مزایایی زیادی در قیاس با راکتور های بستر ثابت، نظیر میزان کاتالیست مصرفی کمترو انتقال جرم و حرارت بهتر است همچنین روش لایه نشانی این پژوهش از لحاظ عملکرد و پایداری، قابل رقابت با روش های پر هزینه لایه نشانی نظیراسپاترینگ در رفرمینگ خشک متان، می باشد.
    کلیدواژگان: رفرمینگ خشک، راکتور میکرو کانالی، پروسکایتLaNiO3، روش سندبلاست، لایه نشانی، زبری
  • فاطمه خادمیان، امین بازیاری*، سمیه علی جانی صفحات 63-71
    فرآیند گوگردزدایی اکسایشی به کمک کاتالیست های هتروژن به عنوان یک روش مکمل نویدبخش برای فرایند گوگردزدایی هیدروژنی از سوخت های هیدروکربنی مایع جهت حذف ترکیبات گوگردی مقاوم آنها به شمار می رود. در این پژوهش کاتالیست تیتانیا - سیلیکا با بارگذاری 10 درصدوزنی تیتانیا به عنوان فاز فعال، با دو روش ساخت کاتالیست ها یعنی سل - ژل و تلقیح تر سنتز شده و عملکرد آنها در فرآیند گوگردزدایی اکسایشی دی بنزوتیوفن مورد بررسی و مقایسه قرارگرفتند. گوگردزدایی اکسایشی در دمای پایین C° 50 و فشار اتمسفریک و نسبت مولی 5= O/S و مقدار کاتالیست مصرفی 03/0 گرم در 3  گرم سوخت است. به منظور شناسایی بهتر ویژگی های فیزیکی - شیمیایی کاتالیست ها و یافتن رابطه ساختار با عملکرد آنها از آنالیزهای تعیین مشخصات مانند جذب و دفع نیتروژن، تبدیل فوریه مادون قرمز، فلورسانس پرتو ایکس پراش پرتو ایکس بهره گرفته شد.  با مقایسه ی عملکرد نمونه های کاتالیستی  مشخص شد که میزان تبدیل دی بنزوتیوفن در حضور کاتالیست تهیه شده به روش سل - ژل بیشتر بوده به گونه ای که قادر بود در مدت زمان کوتاه 30 دقیقه پس از شروع واکنش به تبدیل 100 درصد دی بنزوتیوفن دست یابد. در ادامه تاثیر حضور ترکیبات رقابت کننده نیتروژن دار (ایندول و کویینولین) و اولفینی (سیکلوهگزن) بر روی فرایند گوگردزدایی اکسایشی دی بنزوتیوفن با کاتالیست بهینه مورد ارزیابی قرار گرفت. بیشترین و کمترین تاثیر منفی به ترتیب برای سیکلوهگزن و کویینولین مشاهده شد.
    کلیدواژگان: گوگردزدایی اکسایشی، تلقیح، سل - ژل، دی بنزوتیوفن، تیتانیا - سیلیکا
  • افشین سعادت*، پاتریک مک آردل صفحات 73-82
    در این پژوهش، ترکیب جدیدی ازدی تیو فسفرها با فرمول [(S-)(S)P(OC6H4-p-CH3) (NHCH2CH2NH(Me)2)+] تهیه شد و با استفاده از روش های طیف سنجی تبدیل فوریه زیر قرمز (FT-IR)، تشدید مغناطیس هسته (31P, 13C, 1H NMR)، تجزیه عنصری (CHN) و پراش پرتو ایکس نمونه تک بلور شناسایی گردید. این ترکیب در سیستم بلوری تک میل و گروه فضایی P21/c متبلور شده است. ساختار کریستالی ترکیب نشان داد که واحد بی تقارن آن به صورت دو مولکولی می باشد و اتم فسفر در محیط چهاروجهی P(S)(S)(N)(C) قرار دارد. در ساختار بلوری پیوندهای هیدروژنی N-H...S=P یک ساختار یک بعدی از مولکول ها در راستای محور b  ایجاد می کند، این الگو شامل موتیفهای  و  می باشد. سطح های هیرشفلد و نمودار اثر انگشت دوبعدی برآمده از برهم کنش های بین مولکولی با استفاده از برنامه کریستال اکسپلورر ایجاد می شود که برای آن از داده های بلورنگاری(cif)  به عنوان ورودی به نرم افزار استفاده می شود. بررسی ها نشان می دهد که برهمکنش های H...H مربوط به دو مولکول مجزا در ترکیب مورد نظر دارای سهمی به میزان 1/51 % و 9/50 % می باشند. علاوه بر این فعالیت ضدباکتریایی ترکیب سنتز شده بر روی باکتری های اشیریشیا کلی، سودوموناس آیروژینوزا، باسیلوس سریوس، استافیلوکوکوس اوریوس مورد بررسی گرفت.
    کلیدواژگان: دی تیوفسفر، پیوند هیدروژنی، ساختار بلوری، سطح هیرشفلد، فعالیت ضد باکتری
  • فرناز جعفرپور*، مهدیه شریفی، راضیه نیکجو صفحات 83-93
    کاتالیست منگنز (II) بارگذاری شده بر روی بستر SBA-15 و دارای لیگاند دو دندانه N-O باز- شیف، تهیه شد و در سنتز هتروسیکل های کینوکسالین، b]-2،1[پیرازین و پیریدو b]-3،2[و b]-4،3[پیرازین مورد استفاده قرار گرفت. شناسایی این نانوکاتالیست به وسیله روش های پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف سنجی فروسرخ و ایزوترم هم دمای جذب و واجذب نیتروژن (BET) انجام شد. بررسی های انجام شده به وسیله دو روش پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی عبوری نشان می دهد که ویژگی های نسوجی SBA-15 طی فرایند استقرار و پیوندزنی حفظ می گردد. مشتقات متنوعی از کینوکسالین های استخلاف شده در موقعیت های 2 و 3 و هتروسیکل های وابسته، به آسانی و با بهره خوب در حلال آب و تحت شرایط سبز، به روش تراکم حلقوی 2،1- دی آمین ها و 2،1- دی کتون ها، با استفاده از مقدارهای کاتالیستی از این نانو کاتالیست سنتز گردید.
    کلیدواژگان: نانوکاتالیست ناهمگن، کمپلکس منگنز (II)، SBA-15، کینوکسالین، پیریدوپیرازین، آب
  • صادق علامه*، محمد شاکر، مریم جباری صفحات 95-101

    در این پژوهش، یک روش سنتزی تک ظرف، سه جزیی، کارآمد و سازگار با محیط زیست جهت تهیه چندین ایمیدازول تیون با استفاده از کاتالیست جدیدی از کبالت ارایه گردیده است. کاتالیست مورد استفاده در این واکنش یک کمپلکس از کبالت (II) بر پایه لیگاند 5-نیترو-1N- ((پیریدین-2-ایل)متیلن)بنزن-2،1-دی آمین می باشد، که برای اولین بار در سنتز ایمیدازول تیون های چهار استخلافی به کار رفته است. واکنش تحت شرایط بدون حلال و با واکنش گرهای بنزویین، آریل ایزوتیوسیانات های گوناگون وآمین های آروماتیک نوع اول متفاوت، در حضور مقدار بهینه از کاتالیست انجام شد. از مزایای این سنتز می توان به روش کار آسان، زمان کوتاه واکنش، بهره بالای محصولات، قابلیت بازیافت کاتالیست و عدم استفاده از حلال های سمی و خطرناک اشاره کرد.

    کلیدواژگان: ایمیدازول تیون، کمپلکس کبالت، واکنش سه جزیی، کاتالیست قابل بازیافت
  • سید علی طباطبایی قمی*، مهدی ناصری، رویا اکبرزاده صفحات 103-109
    حشره ساقه خوار نیشکر Lederer Sesamia cretica  هر ساله خسارات عمده ای به مزارع نیشکر، ذرت و غلات وارد می کند. فرمون جنسی این حشره مخلوطی از (80%) Z)-9-tetradecen-1-ol) و (10%) acetate (Z)-9tetradecenyl و (10%) (Z)-11-hexadecen-1-ol است. روش های گزارش شده پیشین برای سنتز آزمایشگاهی این مواد، شامل استفاده از مراحل مشکل، حلال های زیان آور و اغلب دارای راندمان پایین است که از نظر اقتصادی همیشه نمی تواند مقرون به صرفه باشد. در این پژوهش، روشی ایمن و دارای کارایی اقتصادی بالا برای سنتز جزء اصلی این فرمون طی پنج مرحله واکنش متوالی با استفاده از حلال های ایمن و مواد اولیه در دسترس گزارش می شود.
    کلیدواژگان: ساقه خوار نیشکر، فرمون جنسی، سنتز، مواد اولیه در دسترس
  • لیلا کافی احمدی*، شاهین خادمی نیا، احمد پورستار صفحات 111-123
    در این مقاله روشی بسیار موثر برای سنتز مشتق های 2-آمینو-H4-کرومن گزارش شده است، طی واکنش تراکمی تک ظرفی، سه جزیی بین آلدهیدهای آروماتیک، مالونونیتریل و β-نفتول در حضور حلال سازگار با محیط زیست آب و تحت تابش ریزموج با استفاده از نانوکاتالیست های ناهمگن Sr2As2O7 و Sr2As2EuxO7+δ  به دست آمدند. این اولین گزارش استفاده از کاتالیست های مذکور در زمینه سنتز مشتق های کرومن می باشد. این کاتالیست ها با استفاده از روش سولوترمال در دمای 180 درجه سلسیوس به مدت 24 ساعت سنتز شدند و توسط تکنیک های گوناگون از جمله، UV-Vis, PXRD, FTIR, FESEM EDX, مورد شناسایی قرار گرفتند. برای انجام واکنش کاتالیستی شرایط واکنش بهینه شده و مشخص گردید زمانی که 15 میلی گرم کاتالیست ، حلال آب و زمان تابش ریزموج 6 دقیقه در واکنش نمونه به کار گرفته شود، بازده بالاتری به دست می آید. بررسی ها نشان داد که آلدهیدهای آروماتیک حاوی گروه های الکترون دهنده و الکترون کشنده می توانند محصولات مربوطه را تولید کنند اما بازده واکنش با آلدهیدهای دارای گروه های الکترون کشنده بیشتر است (99-97 درصد). کاتالیست های سنتزشده را می توان به آسانی بازیافت کرد و 4 بار بدون کاهش چشمگیری در فعالیت کاتالیستی، آنها را مورد استفاده مجدد قرار داد. بعد از مرحله چهارم بازده واکنش برای نمونه بدون دوپه 71 درصد و برای نمونه دوپه شده 73 درصد بدست آمد. استفاده از حلال سازگار با محیط زیست، زمان کوتاه واکنش، جداسازی آسان و تولید محصولات با بازده بالا از محاسن این روش می باشد.
    کلیدواژگان: Sr2As2O7، Sr2As2EuxO7+δ، کاتالیست، تابش ریزموج، مشتق های 2-آمینو-H4-کرومن
  • خدیجه پورخانعلی، غلام خیاطی*، فرهنگ میزانی، فرشته رئوف صفحات 125-139
    لیپازها گروهی از هیدرولازها هستند که هیدرولیز تری آسیل گلیسرول ها به گلیسرول و اسیدهای چرب آزاد تسریع می بخشند. این آنزیم ها به دلیل پتانسیل بالای استفاده در بسیاری از صنایع، از جمله آنزیم های مهم صنعتی به شمار می روند. در این پژوهش قارچ های مولد لیپاز از پساب آسیاب زیتون و استخر دفع آن غربال و جداسازی شدند. در تست های کیفی، 7 سویه به عنوان قارچ های تولید کننده لیپاز شناسایی شدند. یکی از 7 قارچ جدا شده که فعالیت لیپاز خوبی را نیز نشان داد، بر اساس بررسی های ماکروسکوپی و میکروسکوپی به عنوان Aspergillus sp شناخته شد. به منظور بررسی عوامل موثر بر فرایند تولید آنزیم و دستیابی به شرایط تخمیر و ترکیب محیط کشت بهینه ​​جهت تولید لیپاز، چهار فاکتور در پنج سطح در قالب روش طراحی آزمایشات تاگوچی در نرم افزار 19Minitab مورد بررسی قرار گرفت. شرایط بهینه برای فاکتورهای نسبت WS به OF، زمان تخمیر، میزان رطوبت، و غلظت گلوکز به ترتیب 0.5، 7 روز، 66% و 0 گرم در لیتر به دست آمد. با استفاده از شرایط تخمیر بهینه، حداکثر فعالیت لیپاز در شرایط بهینه و در سطح معنی داری 5 درصد،U/g 73/2754 بدست آمد. نتیجه ها نشان داد که قارچ جدا شده از پتانسیل بالایی برای تولید لیپاز برخوردار است. این مطالعه با هدف شناخت بهتر میکروارگانیسم های موجود در پساب آسیاب زیتون و بهره گیری از آنها به عنوان گزینه های بالقوه برای تبدیل محصولات فرعی کشاورزی به متابولیت های ثانویه با ارزش مانند لیپاز انجام شد.
    کلیدواژگان: جداسازی، فاضلاب آسیاب زیتون، Aspergillus sp، لیپاز، تخمیر در بستر جامد، بهینه سازی، تاگوچی
  • مهدی اسدالله زاده*، رضوان ترکمان صفحات 141-156

    در این مطالعه، فرآیند الکترووینینگ در تولید کبالت فلزی در غلظت های پایین در محیط کلریدی با دو روش مدل سازی سطح پاسخ و شبکه عصبی مصنوعی مورد بررسی قرار گرفت. نخست، فرآیند استخراج حلالی برای بازیابی کبالت از دو خوراک متفاوت با استخراج کننده دی تیوفسفونیک اسید به فاز آلی و انتقال به فاز آبی با محلول HCl  یک مولار انجام شد. سپس، فرآیند تولید فلز با استفاده از روش الکترووینینگ و با بررسی پارامترهای موثر مانند زمان، pH  محلول، غلظت یون ها و شدت جریان انجام شد. شرایط عملیاتی نقطه بهینه به ترتیب برای pH محلول آبی، زمان، غلظت اولیه فلز کبالت، شدت جریان به ترتیب برابر با 4، 40 دقیقه،  008/0 مول بر لیتر و 1 آمپر، بدست آمد.  نتایج نشان داد که دمای ◦C 15 برای انجام فرآیند مطلوب تر است و افزایش شدت جریان، زمان و غلظت یون ها در محلول به بالا بردن جریان موثر کمک می کند. مقادیر اسیدیته محلول برای فرآیند الکتروینینگ بسیار مهم است و به شرایط سیستم وابسته است. نتایج آنالیز های XRF و EDX نشان داد که در شرایط بهینه، کبالت فلزی با خلوص بالای 8/99 % بر روی سطح کاتد تجمع یافته است. نتایج حاصل از مدل سازی دو روش نشان داد که شبکه عصبی مصنوعی در توافق بهتری با نتایج تجربی نسبت به روش سطح پاسخ است.

    کلیدواژگان: کبالت فلزی، فرآیند الکترووینینگ، درصد جریان موثر، شبکه عصبی، روش سطح پاسخ
  • علی فتحی حسن باروق، ناهید قاسمی*، الهام عزت زاده صفحات 157-175

    آلاینده های نوظهور ناشی از آب یکی از بزرگترین نگرانی های جامعه مدرن ما هستند و جذب سطحی به عنوان یکی از امیدوار کننده ترین روش ها برای حذف آنها مشخص شده است. تهیه جاذب کارا نقش حیاتی در روش جذب دارد. در این مطالعه، جاذب جدیدی از چارچوب آلی فلزی MIL - 101(Cr) به روش هیدروترمال سنتز شد، سپس سطح آن توسط نانو ذره های روی اکسید اصلاح شد تا جاذب جدید MIL - 101(Cr)@ZnO  بدست آید. جاذب توسط آنالیزهای ، ،  EDX وBET مشخصه یابی شد. کارایی جاذب در جذب متیلن بلو توسط مطالعات هم دماهای تعادلی جذب در شرایط بهینه ی آزمایشگاهی 9= pH، مقدار جاذب 0035/0 گرم، حجم محلول رنگ 50 میلی لیتر، زمان تماس 60 دقیقه، در دماهای گوناگون(60، 40 ، 35 درجه سلسیوس) و در غلظت های گوناگون از رنگ متیلن بلو (11، 10، 9، 8، 6 میلی گرم بر لیتر) مورد بررسی قرار گرفت. داده های جذب تعادلی با مدل های هم دما های تعادلی دو پارامتری لانگمویر، فروندلیچ، تمکین، الوویچ و دوبینین - رادوشکویچ (DR) برازش داده شدند. نتیجه های بدست آمده نشان داد که ترتیب تبعیت جذب رنگ هم دماهای مورد بررسی به صورت دوبینین - رادوشکویچ > تمکین > فروندلیچ > الوویچ > لانگمویر می باشد. این ترتیب نشان داد که جذب متیلن بلو به صورت چند لایه ای بیشتر از تک لایه ای صورت می گیرد. هم دمای تعادلی دوبینین رادوشکویچ با بیشترین ضریب همبستگی (9767/0= R2) و پایین بودن متوسط انرژی آزاد (975/0= ژول بر مول) نشان داد جذب فیزیکی، فرایند غالب جذب است.  حداکثر ظرفیت جذب هم دمای تعادلی لانگمویر در دمای 313 کلوین با مقدار 7143/258= qmax میلی گرم بر گرم تعیین شد، فاکتور جداسازی در همان دما (4364/0=) نیز نشان دهنده جذب مطلوب است.در هم دمای تعادلی فروندلیچ، شدت جذب و ضریب همبستگی به ترتیب 3825/1= n و 879/0= R2 بدست آمد. گرمای جذب هم دمای تعادلی تمکین  192/57= ژول بر مول و بیشترین ظرفیت جذب از هم دمای تعادلی الوویچ 3333/333= qmax میلی گرم بر گرم بدست آمد. علاوه بر این، مقدار مقادیر ترمودینامیکی نشان داد که فرآیند جذب آلاینده یک فرآیند خود به خود و گرماگیر است. تمامی شواهد مطالعه حاضر دال برآن است که جذب متیلن بلو بر روی جاذب مذکور از یک فرآیند فیزیکی پیروی می کند.

    کلیدواژگان: چارچوب آلی - فلزی، MIL - 101(Cr)@ZnO، جذب سطحی، متیلن بلو
  • حامد رشیدی*، سجاد ممیوند صفحات 177-186
    امروزه استفاده از حلال های حاوی نانوذره ها برای بهبود نرخ جذب گازهای اسیدی مورد توجه بسیاری از پژوهشگران قرار گرفته است. در این مطالعه جذب فیزیکی کربن دی اکسید در نانوسیال بر پایه آب حاوی نانوذره های آلومینا در برج دیواره مرطوب مورد بررسی قرار گرفته است. از روش سطح-پاسخ با طراحی مرکب مرکزی برای تجزیه و تحلیل و بهینه سازی عملکرد سیستم نانوسیال استفاده شد. در این راستا عملکرد فرایند با اندازه گیری ضریب انتقال جرم فاز مایع براساس متغیرهای مستقل، غلظت نانوذره ها (g/l 1-0)، شدت جریان سیال (ml/min 300-100) و دمای سیال (°C 45-25) ارزیابی شد. با استفاده از تحلیل واریانس، یک مدل درجه دو جهت پیش بینی ضریب انتقال جرم در نانوسیال آب-آلومینا با R2  برابر 977/0 ارایه شد. نتیجه ها نشان می دهد که ضریب انتقال جرم در حضور نانوذره های آلومینا به طور چشمگیری افزایش می یابد. با اضافه کردن 1 و 5/0 گرم در لیتر از نانوذره های آلومینا در سیال پایه آب نرخ جذب گاز 47 و 19 درصد افزایش پیدا می کند. طبق نتیجه های بدست آمده افزایش غلظت نانوذره ها و شدت جریان سیال بیشترین تاثیر را بر ضریب انتقال جرم دارند.
    کلیدواژگان: نانوسیال، نانوذره ها آلومینا، جذب، ضریب انتقال جرم
  • اسماعیل کوهستانیان*، فرهاد شهرکی صفحات 187-201
    امروزه انتشار کربن دی اکسید ناشی از احتراق سوخت های فسیلی به عنوان یکی از دلایل اصلی گرمایش کره ی زمین و مشکلات ناشی از آن شناخته می شود. احتراق با اکسیژن به نسبت خالص (OFC) روشی موثر برای جداسازی CO2 از گاز احتراق است. واحد تراکم و خالص سازی کربن دی اکسید (CO2CPU) یکی از واحدهای صنعتی به نسبت جدید برای جداسازی CO2 از گاز احتراق حاصل از فرآیند OFC است. با این حال انرژی بالای مورد نیاز جهت انجام فرآیند تراکم و تبرید یکی از چالش های این واحد است. از این رو شناسایی و آنالیز حساسیت پارامترهای موثر بر فرآیند مورد نیاز است تا سرانجام بتوان این پارامترها را به نحو مناسبی بهینه سازی و کنترل نمود. تحقیق حاضر ضمن معرفی این واحد، به آنالیز حساسیت، بهینه سازی و بهبود ساختار این فرآیند اختصاص داده شده است. فرآیند در محیط نرم افزار Aspen Plus شبیه سازی شد. مدل ترمودینامیکی Peng-Robinson برای تخمین خصوصیات ترمودینامیکی به کار گرفته شد و به منظور افزایش دقت ضرایب ترمودینامیکی با استفاده از مقادیر موجود در مقالات بهبود یافت. با توجه به اینکه برهمکنش پارامترهای عملیاتی بر نتایج بهینه سازی موثر است، روش سطح پاسخ (RSM) به منظور بهینه سازی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد با بهبود شرایط عملیاتی فرآیند در فشار bar 25 قابل انجام است. در حالی که پیشتر فشار عملیاتی این فرآیند bar 30 گزارش شده بود. بدیهی است که کاهش فشار عملیاتی نه تنها سبب کاهش هزینه عملیاتی می شود بلکه سبب کاهش هزینه سرمایه گذاری و در نتیجه کاهش هزینه های کل خواهد شد.
    کلیدواژگان: احتراق با اکسیژن خالص، حصر CO2، شبیه سازی و بهینه سازی، آنالیز حساسیت، فرآیند CO2CPU
  • فرشته زارعی، رضا آذین*، شهریار عصفوری، حسین رهیده صفحات 203-214
    ذخیره و دفع CO2 به سازندهای آبده یک روش امیدوارکننده برای کاهش گازهای گلخانه ای و مقابله با پدیده گرم شدن کره زمین است. اندازه گیری میزان دقیق انحلال CO2 در سفره های آب شور به یافتن یک مدل مناسب برای نفوذ گاز وابسته است. در حال حاضر به منظور اندازه گیری ضریب نفوذ ملکولی بیشتر از روش های غیر مستقیم، از جمله روش کاهش فشار استفاده می شود. مهم ترین نکته در این روش استفاده از مدل و شروط مرزی مناسب و تجزیه و تحلیل نتایج آزمایشگاه است. در این مقاله، از روش مدل سازی غیر فیک برای تحلیل داده های آزمایشگاهی روش افت فشار برای انتشار گاز CO2 در سفره های آب شور استفاده شده و نتایج با مدل فیک با دو نوع شرط مرزی گوناگون، مقایسه شده است. بدین منظور با استفاده از حل معکوس و به حداقل رساندن تابع خطای تشکیل شده بین مقادیر فشار - زمان مدل سازی و تجربی، با استفاده از روش های بهینه سازی، ضریب نفوذ، ضریب انتقال جرم و زمان تاخیر تخمین زده شده اند. نتایج نشان می دهد که ضریب نفوذ با در نظر گرفتن شرط مرزی غیرتعادلی بیش از دو برابر شده است و با نتایج تجربی سازگارتر است. همچنین، مدل غیرفیک با وجود ترم تنظیم کننده زمان تاخیر، رسیدن به تعادل را به تاخیر می اندازد و سازگاری بیشتری با نتایج تجربی به خصوص در لحظه های اولیه دارد.
  • محسن باهوش، سهیلا شکرالله زاده*، اسلام کاشی صفحات 215-229

    شبیه سازی فرایندها چه در ابعاد آزمایشگاهی و چه صنعتی روشی است که در صورت توانایی کافی مدل در نزدیک کردن نتیجه های محاسباتی به نتیجه های عملیاتی، می تواند کمک شایانی به درک و بهینه سازی این فرایندها نماید. زیربنای شبیه سازی معتبر، آگاهی از مدل ها و معادلات مربوط به ویژگی های فیزیکی - شیمیایی و توانایی تحلیل و کاهش فرضیات محدودکننده فرایند مورد بررسی است. برای مدل سازی ریاضی پدیده انتقال جرم مواد از درون غشا مدل های گوناگون با کارایی و دقت متفاوت ارایه شده است. باتوجه به مفاهیم بنیادین تیوری انحلال- نفوذ، این تیوری قابلیت بیشتری در زمینه شبیه سازی فرایندهای غشایی اسمزی و از جمله اسمز مستقیم را به عنوان فرایند نمک زدایی آب دارد. در این مقاله، مروری بر توسعه مدل های ریاضی برای اسمز مستقیم و چگونگی تعیین پارامترهای آن به روش تجربی بیان شده است. نتیجه ها نشان داد مدل بوی و همکاران با درنظر گرفتن تمامی انواع گوناگون پلاریزاسیون های غلظتی خارجی و داخلی کامل ترین مدل محاسبه شار آب است. از طرفی به کمک روش ارایه شده تیرافری پارامترهای اصلی غشا (ضریب تراوایی آب، حل شونده و پارامتر ساختاری غشا) به کمک محاسبات عددی و نتیجه های تجربی قابل محاسبه است.

    کلیدواژگان: اسمز مستقیم، فرایند غشایی، انحلال-نفوذ، مدل سازی، انتقال جرم
  • حدیثه معصومی، فاطمه صغری یحیی زاده، حسین قنادزاده گیلانی* صفحات 231-246
    در این تحقیق، به بررسی جذب سطحی یون نیکل در سیستم ناپیوسته توسط کربن پوست پرتقال، انجام شده است و اثر عوامل موثر بر فرآیند جذب سطحی مانند pH  ، زمان تماس، غلظت اولیه نیکل در محلول، مقدار جاذب و دما مورد توجه قرار گرفته است. جزییات سطح و گروه های عاملی موجود در جاذب به ترتیب توسط آنالیزهای SEM و FTIR  انجام شده است. در مطالعه اثر pH، بالاترین درصد جذب نیکل برای کربن پوست پرتقال در 6=pH که معادل 58 میلی گرم بر گرم است، اتفاق افتاد. با افزایش زمان تماس بین جاذب و محلول و پس از گذشت 210 دقیقه، درصد جذب به مقدار 57/98 درصد افزایش یافته است. در بررسی اثر غلظت اولیه نیکل در محدوده 20 تا 150 میلی گرم بر لیتر، نتایج نشان داد که با افزایش غلظت، درصد جذب از 98 درصد به 96 درصد کاهش یافته و با افزایش مقدار جاذب  از 01/0 تا 1/0 گرم در 25 میلی لیتر محلول نیکل، درصد جذب از 90 درصد به 98 درصد افزایش پیدا کرد. بررسی اثر دما نشان داد که با افزایش دما از 25 به 45 درجه سلسیوس، درصد جذب از 99 درصد به 8/97 درصد کاهش یافته است. مشخصات ترمودینامیکی در سه  دمای 25، 35 و 45 درجه سلسیوس انجام شده است. مقدار منفی انرژی آزاد گیبس استاندارد  که معادل 121/3 -کیلوژول بر مول است، نشان داد که فرآیند جذب خودبه خودی و فیزیکی است. در بررسی سینتیکی اثر زمان تماس، مشاهده شده که نتایج با مدل سینتیکی شبه درجه دوم با ضریب همبستگی 99 درصد برازش شد. هم چنین ، در بررسی اثر غلظت اولیه نیکل در محلول و برازش داده های تجربی با هم دماهای لانگمویر، فروندلیچ، تمکین، دوبینین رادوشکویچ - و با توجه به مقادیر2R به دست آمده، هم دمای فروندلیچ بیش ترین سازگاری را با ضریب همبستگی 100 درصد،  داشته است.
    کلیدواژگان: جذب سطحی، کربن پوست پرتقال، هم دما، یون نیکل، ظرفیت جذب، درصد جذب
  • سینا ثریایی، سید نظام الدین اشرفی زاده* صفحات 247-258
    نیترات یکی از آلودگی های مهم آب است که زندگی بشر را تحت تاثیر قرار می دهد. روش لخته سازی الکتریکی یکی از روش های متداول برای حذف نیترات از آب است. در این پژوهش با استفاده از نرم افزار طراحی آزمایش و طرح مرکب مرکزی، 48 آزمایش در حالت های گوناگون از متغیرها که شامل غلظت اولیه نیترات در بازه 30-10 میلی گرم بر لیتر، pH 5-11، فاصله الکترودها 10-2 سانتی متر، ولتاژ 30-5 ولت و زمان انجام فرایند 120-20 دقیقه می باشند انجام گرفت. جنس الکترودها آلومینیوم (آند) و آهن (کاتد) بوده و حجم راکتور برابر 2 لیتر می باشد. بیش ترین درصد حذف نیترات در حالتی که غلظت اولیه = 16 میلی گرم بر لیتر، pH = 3/9، فاصله الکترود = 4سانتی متر، ولتاژ = 23 ولت و زمان الکترولیز = 90 دقیقه بود، به دست آمد که بازده آن 78 % شد. سپس در نقاط بهینه، تاثیر نمک سدیم کلرید، دور همزن مکانیکی و تعداد الکترودها بررسی شد.
    کلیدواژگان: تصفیه آب، نیترات، لخته سازی الکتریکی، الکترود
  • محمدرضا کاردان فرد، نادیا اسفندیاری* صفحات 259-264

    در این پژوهش جداسازی نمک از نفت خام با استفاده از نانو جاذب اکسید نیکل مورد بررسی قرار گرفته است. تاثیر پارامترهایی همانندpH  (4، 5، 6، 7، 8 و 9)، زمان (15، 30، 45 و min 60)، میزان جاذب (25/0، 3/0، 5/0، 75/0 و g 1) و دما (40، 50، 60 و °C 80) بر روی میزان جداسازی نمک از نفت خام مورد مطالعه قرار گرفت. هنگامی که pH کاهش یافت، مقدار جذب نمک کاهش یافت. در بازه قلیایی نیز با توجه به حضور یون هایOH-  در محلول، احتمال تشکیل کمپلکس بهتری بین جاذب و کاتیون ها وجود دارد. بنابراین بهترین جذب در pH  نزدیک به خنثی مشاهده شد. افزایش دما سبب افزایش درصد نمک زدایی شد. بهترین شرایط جذب نمک pH  7، دمای °C 80، میزان جاذبg 75/0 و زمان جذب 45 دقیقه به دست آمد.

    کلیدواژگان: نفت خام، نانو جاذب، اکسید نیکل، نمک زدایی
  • حسین قنادزاده گیلانی*، حدیثه معصومی، زینب نوروز زاده ثانی صفحات 265-282
    در این پژوهش داده های حلالیت و خطوط رابط سامانه های سه جزیی (آب + اسید بوتیریک + حلال آلی) در دمای 2/298 کلوین و فشار 3/101 کیلوپاسکال اندازه گیری شدند. حلال های آلی انتخاب شده شامل متیل اتیل کتون و دی اتیل اتر هستند. منحنی های حلالیت تجربی به طور آزمایشگاهی با استفاده از روش نقطه ابری تعیین شدند. داده های خطوط رابط تجربی توسط تیتراسیون اسید-باز، روش کارل-فیشر و اندازه گیری ضریب شکست تعیین شدند. هر دو سامانه سه جزیی مورد بررسی، رفتار نوع یک تعادل مایع-مایع را نشان می دهند. معادله های همبستگی اتمر-تابیاس و هند برای تایید کیفیت داده های تعادل مایع-مایع برای هر دو سامانه مورد مطالعه استفاده شدند. به منظور سنجش توانایی حلال ها در استخراج اسید بوتیریک از محلول آبی، ضریب های توزیع و فاکتورهای انتخاب پذیری برای هر دو سامانه مورد مطالعه، محاسبه و گزارش شده است میانگین فاکتور جداسازی برای متیل اتیل کتون 12/41 و برای دی اتیل اتر 71/296 به دست آمد. برای هر سامانه، همبستگی داده های خطوط رابط تجربی با استفاده از مدل ترمودینامیکی UNIQUAC و NRTL مورد بررسی قرار گرفتند و پارامترهای برهم کنش دوجزیی تخمین زده شدند.
    کلیدواژگان: تعادل مایع-مایع سه جزئی، اسید بوتیریک، متیل اتیل کتون، دی اتیل اتر، NRTL و UNIIQUAC
  • ساسان سامانیان*، ساره بهمنی صفحات 283-292
    قالی های موزه ای از آثار ارزشمند کشور ایران هستند و رطوبت یکی از عامل های محیطی مهمی است که نقش به سزایی در تخریب قالی های موزه ای به عهده دارد. رطوبت باعث فساد شیمیایی و واکنش های زیستی در قالی ها می شود، رطوبت عمل فرسودگی و پریدگی رنگ را تسریع می بخشد. این پژوهش از نوع تجربی- تحلیلی است که با بررسی های محیطی و همچنین مطالعه های کتابخانه ای و آزمایشگاهی صورت پذیرفته است با هدف شناخت و معرفی میزان رطوبت نسبی مناسب برای حفاظت قالی های موزه ای با الیاف طبیعی پشم، پنبه و ابریشم پرداخته شده است. بنابراین برای پاسخ به این سوال که رطوبت به عنوان عامل مهم محیطی آسیب رسان از منظر حفاظت پیشگیرانه چه میزان بر مقاومت کششی قالی های موزه ای با الیاف طبیعی پشم، پنبه و ابریشم تاثیر دارد؛ به انجام آزمون مقاومت کششی قالی در راستای طول و عرض بر روی نمونه های مدل سازی شده پرداخته شده سرانجام با توجه به داده های به دست آمده از آزمون استحکام کششی قالی در راستای طول و عرض نمونه ها، بیانگر این نکته است که تاثیر تخریبی رطوبت بر مقاومت کششی قالی در راستای طول 830/7 درصد و در راستای عرض 876/5 درصد کاهش می دهد. آنالیز واریانس، آزمون های توکی و LSD می توان نتیجه گرفت که رطوبت تاثیر تخریبی بر روی قالی های موزه ای گذاشته و مقاومت کششی قالی را کم تر کرده و بر روی مقاومت کششی قالی ها تاثیر معناداری دارد.
    کلیدواژگان: الیاف طبیعی، رطوبت، قالی های موزه ای، مقاومت کششی، حفاظت
  • حمید اسدی ساغندی، یونس امینی، جواد کریمی ثابت* صفحات 293-311
    میکروسیال، علم و تکنولوژی است که سیال را در حجم 9-10 تا 18-10 لیتر با استفاده از کانال هایی با اندازه های در مقیاس میکرو، مورد بررسی قرار می دهد. از مهم ترین کاربردهای این تکنولوژی، تجزیه و تحلیل جریان سیال است. فرایندهای جداسازی در دستگاه های میکروفلوییدیکی در دو دهه گذشته مورد توجه فراوانی قرار گرفته است. در بین فرایندهای جداسازی گوناگون، استخراج مایع-مایع به طور ویژه از برتری هایی چون مسافت نفوذ مولکولی پایین و سطح ویژه فصل مشترک بالا که منجر به انتقال جرم موثری در دستگاه های میکروفلوییدیکی می شود، برخوردار است. میکروفلوییدیک فناوری ارزشمندی برای جداسازی یون ها و ایزوتوپ های پایدار فلزی می تواند باشد. ایزوتوپ های پایدار برای پژوهش در مورد قابلیت دسترسی به مواد معدنی و متابولیسم مفید هستند. از کاربردهای ایزوتوپ پایدار می توان به عنوان ردیاب بدون تابش پرتو، تشخیص بیماری و تصویر برداری هسته ای نام برد. این ایزوتوپ ها همچنین می توانند به عنوان ماده اصلی یا ماده خام برای تولید رادیو داروها، آنالیز بیوشیمیایی، رادیوتراپی و کاربرد در علوم محیط زیستی، زمین شناسی و باستان شناسی استفاده شوند. در این پژوهش، جداسازی یون فلزی کلسیم به عنوان مقدمه ای بر جداسازی ایزوتوپی کلسیم با استفاده از روش میکروفلوییدیک مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور، شبیه سازی استخراج مایع-مایع و تکنولوژی میکروفلویدیک برای استخراج و جداسازی یون کلسیم به عنوان روشی نوین در هم ادغام شده اند. در این راستا با هدف ارزیابی امکان انجام شبیه سازی استخراج یون کلسیم در سامانه میکروفلوییدیک،  نسبت سرعت های دوفاز به گونه ای انتخاب شد که الگوی جریان درون میکروکانال به صورت موازی باشد. نخست با روش تعیین تراز محل دقیق فصل مشترک تعیین شد، سپس با استفاده از مدل انتقال اجزاء رقیق میزان انتقال جرم از فاز آبی به آلی سنجیده شد. علاوه بر این برای مطالعه تاثیر هندسه در میزان استخراج، هندسه حلزونی شکل نیز مورد بررسی قرار گرفت. درصد استخراج در هندسه نوین محاسبه و با میکروکانال Y-Y شکل مقایسه شد. در میکروکانال Y-Y شکل بازدهی استخراج 062/60 % می باشد در حالی که در هندسه حلزونی در شرایط بهینه بازدهی 98/74 % به دست آمد. بنابراین با تغییر هندسه میکروکانال از Y-Y به حلزونی میزان انتقال جرم 89/19% بهبود می یابد.
    کلیدواژگان: میکروکانال حلزونی، انتقال جرم، دینامیک سیال های محاسبه ای، استخراج مایع-مایع، جریان دوفازی
  • فروغ درانی، محمدرضا سردشتی بیرجندی، فرهاد شهرکی* صفحات 313-325

    امروزه استفاده از انواع انرژی های تجدید شدنی با توجه به مشکل های سوخت های فسیلی از جمله آلودگی محیط زیست و هزینه های اقتصادی آن، اهمیت زیادی پیدا کرده است. استفاده از انرژی خورشیدی با توجه به فراوانی و در دسترس بودن این انرژی و قابلیت ذخیره و تبدیل آن به صورت های دیگر انرژی مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش ، یک آب شیرین کن پلکانی در حالت دو بعدی با استفاده از نرم افزار کامسول (Comsol) شبیه سازی شده است. همچنین افزایش تعداد پله ها و افزودن تعدادی بافل گرمایی برای افزایش میزان آب شیرین تولیدی مورد بررسی قرار گرفته است. نتیجه های به دست آمده از شبیه سازی با داده های تجربی مقایسه شد. میزان خطای میانگین برای آب شیرین تولیدی و دمای آب شور به دست آمده از نرم افزار با مقدارهای تجربی، به ترتیب 78/11 و 75/1 درصد می باشد. نتیجه های نشان می دهد هر چه تعداد پله ها افزایش یابد، میزان آب شیرین تولیدی افزایش خواهد یافت. افزون بر این افزودن 3 بافل به ارتفاع 3/0 سانتی متر نسبت به حالت موجود دستگاه، میزان آب شیرین تولیدی را 65/9% افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: آب شیرین کن پلکانی، شبیه سازی عددی، COMSOL، بافل گرمایی
  • الهه بابایی، امین بازیاری* صفحات 327-334
    در این پژوهش برای تولید انواع آیروژل ها یک دستگاه خشک کن کربن دی اکسید فوق بحرانی ساده طراحی و ساخته شد. مهم ترین برتری دستگاه ساخته شده خودکار بودن سامانه گرمایش و سرمایش آن است که باعث کنترل بهتر شرایط عملیاتی فرایند خشک کردن و تولید نانو مواد با تخلخل بیش تر می شود. دستگاه ساخته شده قابلیت عملکرد در بازه دمایی oC 5 تا oC 90 و فشاری بیش از bar 140 را دارد. به منظور بررسی عملکرد دستگاه ساخته شده، ژل اکسید نیکل (II) به روش سل-ژل سنتز و با استفاده از روش خشک کردن کربن دی اکسید فوق بحرانی خشک شد. آیروژل تهیه شده در دمای oC 300 و به مدت 2 ساعت کلسینه شد. مشخصه های فیزیکی و شیمیایی آیروژل اکسید نیکل با استفاده از آنالیزهای مشخصه یابی پراش پرتو ایکس (XRD)، جذب و واجذب نیتروژن (BET) و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM) مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه ها نشان می دهد که آیروژل اکسید نیکل دارای یک ساختار متخلخل باز است و از نانوذره های کروی شکل تشکیل شده است. آیروژل سنتز شده از سطح ویژه m2/g 167، حجم روزنه ها cm3/g 61/0، میانگین قطر روزنه ها nm 6/14 و متوسط اندازه بلورک nm 6/4 برخوردار است. نتیجه های به دست آمده نشان داد که خشک کردن اکسید نیکل نانوساختار با استفاده از دستگاه خشک کن کربن دی اکسید فوق بحرانی ساخته شده، منجر به حفظ بهتر ساختار متخلخل آن می شود.
    کلیدواژگان: خشک کن فوق بحرانی، کربن دی اکسید فوق بحرانی، آئروژل، اکسید نیکل، نانو ذره
  • پوریا عسگری غنچه، حسین سوری*، سعید توانگر روستا، حمید پرهیزکار صفحات 335-349
    وجود دمای بالای به دست آمده از احتراق نیازمند روش های موثر خنک کاری در محفظه احتراق می باشد. اغلب محفظه ها در موتورهای پیشرانه مایع، دارای خنک کاری از نوع  بازیافتی هستند. یک روش جدید برای بهبود عملکرد انتقال گرما در فرایند خنک کاری بازیافتی، افزودن نانوذره ها به سیال خنک کننده است. در این تحقیق، خنک کاری بازیافتی در یک موتور پیشرانه مایع با فلوینت به صورت عددی شبیه سازی شده است. این موتور برای کار بر روی مخلوط کروسین به عنوان سوخت و اکسیژن مایع به عنوان اکسید کننده با تراست 300 کیلو نیوتن طراحی شده است. در ادامه از نانوذره های آلومینا و نانولوله کربنی (CNT) در کسر حجمی های 2% و 5% برای افزودن به کروسین برای تولید نانوسیال استفاده شده است. در این مسیله جریان سیال در کانال خنک کننده سه بعدی، پایا و آشفته فرض شده است و همچنین از مدل آشفتگی k-ε برای جریان آشفته استفاده شده، و نانوسیال نیز به صورت تک فاز مدل سازی شده است. افزودن نانوذره های آلومینا و نانولوله کربنی در کروسین به عنوان سیال خنک کننده به ترتیب باعث افزایش 8% و 15% در ضریب انتقال گرما سیال خنک کننده شده است. با توجه به نتیجه ها، نانولوله های کربنی از توانایی بالاتری برای افزایش ضریب انتقال گرما و بهبود خنک کاری بازیافتی نسبت به نانوذره آلومینا برخوردار هستند.
    کلیدواژگان: موتور موشک پیشرانه مایع، خنک کاری بازیافتی، نانوسیال ها، نانولوله کربنی، آلومینا
  • کمیل کهنسال، محمد سلیمی، سها سماکچی، احمد توسلی*، علی بزرگ صفحات 351-359
    در مطالعه حاضر به منظور دستیابی به درصد تبدیل بالای زیست توده و بیش ترین تولید سوخت زیستی مایع، شرایط عملیاتی فرایند مایع سازی هیدروترمال ریزجلبک نانوکلروپسیس مانند دما (270-310-350 درجه سلسیوس)، زمان ماند (60-40-20 دقیقه) و درصد زیست توده (15-10-5 درصد وزنی) به درستی بررسی شدند. پس از آن، سه کاتالیست پایه کربنی (Co/AC, Zn/AC, Co-Zn/AC) گوناگون که پایه کربن آن ها از هیدروچار فرایند ذکر شده به دست آمد، مورد آزمایش قرار گرفتند. آزمون های کاتالیستی در همان شرایط عملیاتی بهینه شده فرایند مایع سازی هیدروترمال اجرا شدند. از بررسی نتیجه های به دست آمده از آنالیزهای CHNS و GC-MS ثابت شد که حضور هر سه کاتالیست بر روی کیفیت و کمیت سوخت زیستی مایع به دست آمده موثر است؛ حال آن که به علت اثر هم افزایی دو فلز روی و کبالت در کاتالیست دو فلزی، درصد هیدروکربن تولیدی که مهم ترین جز سوخت زیستی مایع تولیدی است افزایش چشم گیری نشان داده است. این کاتالیست همچنین بالا ترین بازده تولید سوخت زیستی مایع (12/40 درصد) و در کنار آن درصد پایین تری از گاز و جامد کربنی را تولید کرده است.
    کلیدواژگان: مایع سازی هیدروترمال، کربن فعال، ریزجلبک، نانوکلروپسیس
|
  • Seyedeh Zeinab Nourbakhsh Amiri, Ghasem Najafpour Darzi *, Maedeh Mohammadi, AliAkbar Moghadamnia Pages 1-11

    Ginger is one of the commonly used spices that has been exhibited to have pharmaceutical activities. These therapeutic properties are mainly attribute to gingerols and shogaols. In this study, the bioactive compounds of ginger rhizome were extracted. Silica gel column chromatography was employed to isolate gingerol. Gingerol obtained with acceptable purity. In order to enhance gingerol bioavailability, chitosan nanoparticles containing gingerol were prepared. Encapsulation efficiency was 80%. AFM and DLS analysis were performed to evaluate size and size distribution of nanoparticles. Results show that the nanoparticles have spherical morphology, narrow size distribution with average particle size of 21.11 nm. Cellular toxicity of nanoparticles in MCF-7 cell line was calculated using MTT method. The results indicate that chitosan nanoparticles containing gingerol, have good inhibitory effect on the growth of cancer cells. The nanoparticles eliminated 90% of cancer cells in 48 hours.

    Keywords: Ginger, Bioavailability, Gingerol, Chitosan, Nanoformulation
  • Alireza Esmaeilzadeh, Saeede Haghbin-Lasht Neshani, Felora Heshmatpour * Pages 13-21
    Nano Hydroxyapatite (nHA) composites have been widely used in bone regeneration due to their unique properties. In this paper, doped nHA composites with doping of MgO, ZnO, and CeO2 metal oxides into nHA structure were successfully attained using precipitation method. Also, chitosan (CS) was added to the nHA composites to improve the biocompatibility. As the results showed, doping the metal oxides into the nHA structure led to the change of the lattice parameters in nHA structure. Finally, bioactivity of the composites was investigated by MTT assay by 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide. MTT assay is shown that doped-nHA structure gives acceptable cytotoxicity against the MG-63 cell.
    Keywords: Hydroxyapatite, Metal oxide, Bioactivity, Cytotoxicity
  • Maryam Farbodi *, Selda Khayaty Pages 23-33
    In this study, to improve the mechanical properties of polyaniline (PANI) its nanocomposite was prepared using polyaniline and carbon nanotube (CNT) as reinforcing agent. PVC- PANI - CNT nanocomposite was synthesized by mixing CNT with a solution of PVC containing dispersed PANI. Solution casting method was used to prepare PVC- PANI - CNT nanocomposite films. The effect of three factors including carbon nanotube weight percent, drying temperature of the nanocomposite film, sonication time of nanocomposite solution at different levels using the box-Behnken design (response surface method). According to this method, 15 tests were performed. The values for tensile strength of nanocomposite films were used as response to analysis of variance for data analysis. The linearity of the normal distribution curve for the remainder confirmed the correctness of the presented model. Two and three- dimensional Graphs of surface design method showed that tensile strength increases by increasing the weight percentage of carbon nanotubes to 0.66%. While more than it reduces the tensile strength. Also, by reducing the drying temperature of the film and increasing the sonication time, tensile strength increase. Some physicochemical properties of the nanocomposite films were investigated using FT-IR spectroscopy, SEM, TGA techniques.
    Keywords: Nanocomposites, Polyvinyl Chloride, Polyaniline, Carbon nanotubes, Response surface method
  • Shohreh Jalali, Majid Baniadam, Morteza Maghrebi Maghrebi * Pages 35-42
    Carbon nanotube/polystyrene nanocomposites were synthesized via microwave-assisted in-situ polymerization. Since carbon nanotubes can absorb microwave irradiation, they can form hot spots in the mixture, and the auto thermal polymerization of styrene monomers can be initiated from their surface without using any chemical initiator. In order to investigate the effectiveness of the microwave irradiation on the polymerization process, carbon nanotube/polystyrene nanocomposites were synthesized via heating. Samples were characterized by TEM, FESEM, FT-IR, TGA and Raman spectra, and the electrical conductivity of samples were also measured. The results showed that using microwave irradiation can result in forming a polymeric layer on carbon nanotubes, and the resultant nanocomposite had a few agglomerations. In addition, by increasing the power of microwave irradiation, the thickness of the polymeric layer increased and electrical conductivity decreased.
    Keywords: Carbon nanotubes, Microwave, polymerization, Nanocomposites
  • Elaheh Babaei, Amin Bazyari * Pages 43-50
    This study aimed to produce nanostructured iron (III) oxide with a high surface area and high porosity. Iron (III) oxide was synthesized using the sol-gel method. The resulting gels were dried using two different methods, i.e., ambient drying (at 80 oC) and supercritical carbon dioxide drying. The produced iron oxide aerogel and xerogel were then calcined at 350 oC for 4 hours. The physico-chemical properties of the iron (III) oxide nanostructures were investigated using X-ray diffraction (XRD), nitrogen adsorption-desorption, and field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) analyses. The results showed that the iron (III) oxide aerogel consisted of spherical nanoparticles. The X-ray diffraction pattern demonstrated the aerogel had a crystalline phase of pure hematite (α-Fe2O3). In addition, the produced aerogel had a specific surface area of 140 m2/g, the volume of porosities was 0.32 cm3/g, and the average diameter of pores was 8.9 nm. The produced xerogel also had a specific surface area of 65 m2/g, a volume of porosities of 0.18 cm3/g, and an average pore diameter of 10.8 nm. Therefore, the results of BET analysis confirmed that drying of iron oxide nanostructures using the supercritical drying method can lead to better preservation of its porous structure.
    Keywords: Supercritical Dryer, Supercritical CO2, Aerogel, Iron oxide, Hematite, Nanoparticle
  • ATEFEH GHAZI, Gholamreza Moradi * Pages 51-61
    A lot of researches have done on the performance of different powder from catalysts of the form in dry reforming of methane in fixed bed micro reactors. However, few reports have published on the catalyst thin layer method for using in microchannel reactor that has less mass and heat transfer limitation. Recently, sputtering and evaporation methods have investigated in microchannel reactors for making a thin-layer catalyst, but these methods have problems such as; high cost and uncontrolled catalyst loading. In this study, the catalyst coated on both sides of the stainless steel plate, and the roughness prepared among the sandblasting method. The catalyst tested in a microchannel reactor and identified the products by chromatography. In this paper, the LaNiO3 perovskite catalyst synthesized in two states with alumina support and without the support thus coated on the plate. For characterizing the catalyst EDX, XRD, SEM, FTIR have been used. The results showed that the catalyst with the support had better stability and conversion rate than the catalyst without support. The catalyst performance and its stability tested at 800°C for 28 hours. The catalyst at this temperature showed the best results in dry reforming of methane with an average ratio of H2/CO = 0.91 for catalyst without the support and an average ratio of H2 /CO = 0.97 for the catalyst with alumina support. Hence, using a microchannel reactor has various advantages compared with a fixed bed reactor, such as; increasing heat and mass transfer and using less amount of catalysts. The method of coating the catalyst in this research showed good performance and stability compared to costly coating methods, such as sputtering in microchannel reactors.
    Keywords: Dry reforming, Microchannel reactor, Perovskite LaNiO3, Sandblasting method, Wash coating
  • Fatemeh Khademian, Amin Bazyari *, Somayeh Alijani Pages 63-71
    Oxidative desulfurization process using heterogeneous catalysts is considered as a complementary and promising method for hydrodesulfurization of liquid hydrocarbon fuels to remove their sulfur-resistant compounds. In this research, a titania-silica catalyst with a 10 wt.% loading of titania as the active phase was synthesized using two methods, i.e., sol-gel and wet impregnation, and the performance in the oxidative desulfurization of dibenzothiophene was investigated and compared. Oxidative desulfurization was carried out at a low temperature of 50°C, atmospheric pressure, an O/S molar ratio of 5, and a catalyst loading of 0.3 g per 3 g of fuel. To better identify the physico-chemical characteristics of the catalysts and find the structure-performance relationship, analytical techniques such as nitrogen adsorption-desorption, Fourier-transform infrared spectroscopy, X-ray fluorescence, and X-ray diffraction were employed. By comparing the performance of the catalyst samples, it was found that the conversion of dibenzothiophene in the presence of the catalyst prepared by the sol-gel method was higher, achieving 100% conversion within a short reaction time of 30 minutes. Furthermore, the effect of the presence of competitive nitrogen-containing compounds (indole and quinoline) and olefin (cyclohexene) on the oxidative desulfurization of dibenzothiophene with the optimized catalyst was evaluated. The highest and lowest negative effects were observed for cyclohexene and quinoline, respectively.
    Keywords: Oxidative desulfurization, Impregnation, Sol-gel, Dibenzothiophene, Titania-Silica
  • Afshin Saadat *, Patrick Mcardle Pages 73-82
    In the present study, the new compound from Dithiophosphorus with the formula [(S–) (S)P(OC6H4-p-CH3) (NHCH2CH2NH(Me)2) +] was prepared and determined by IR spectroscopy, 1H, 13C NMR, 31P NMR, elemental analysis and single crystal X-ray diffraction analysis. Structural analysis revealed that the compound was crystallized in monoclinic crystal system with P21/c space group. The crystal structure of the compound showed that asymmetric unit contains two molecules and the phosphorus atom displayed P(S)(S)(N)(C) a distorted tetrahedral environment. In the crystal structure N-H…S=P H-bonding produced a one dimensional molecular structure along the b axis. This pattern contains  and  motifs. Hirshfeld surfaces and two-dimensional fingerprint plots are generated using the Crystal Explorer software program in which the CIF input file is used. These analyses revealed that H…H interactions had 51.1 % and 50.9 % portions of total interactions for the two molecules. Antibacterial properties of the new compound were additionally tested against E. coli, P. aeruginosa, S. aureus and B. cereus.
    Keywords: Dithiophosphorus, Hydrogen bonding, Crystal structure, Hirshfeld surface, Antibacterial activity
  • Farnaz Jafarpour *, Mahdieh Sharifi, Razieh Nikjoo Pages 83-93
    A manganese (II) catalyst loaded onto the SBA-15 support containing a bidentate N-O Schiff-base ligand was prepared and it was applied in the synthesis of quinoxaline, pyrazine and pyrido pyrazine heterocycles. The nanocatalyst was characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), infrared spectroscopy and nitrogen adsorption/desorption isotherm. The results from X-ray diffraction and transmission electron microscopy show that the textile properties of SBA-15 are preserved after grafting of manganese (II) complex. A variety of aforementioned heterocycles were synthesized easily and with good yields under green conditions in aqueous medium via ring condensation of 1,2-diamines and 1,2-diketones in the presence of  catalytic amounts of catalyst.
    Keywords: Heterogeneous catalyst, Mn(II) complex, SBA-15, Quinoxaline, Pyridopyrazine, water
  • Sadegh Allameh *, Mohammad Shaker, Maryam Jabbari Pages 95-101

    In this research, an one- pot, three-component, efficient and environment friendly synthesis of some imidazolethiones using a new cobalt catalyst was  described. The catalyst used in this reaction is a complex of Co(II) based on 5-nitro-N1-((pyridin-2-yl)methylene)benzene-1,2-diamine ligand, which was first used in the synthesis of tertrasubstituted imidazolethiones. The reaction was performed under solvent-free conditions with benzoin, different arylisothiocyanates and primary aromatic amines in the presence of optimal amount of catalyst. The advantages of this method include simple procedure, short reaction time, high yields, recyclability of catalyst and the absence of any toxic and hazardous solvents.

    Keywords: Imidazolethione, Cobalt Complex, Three-component reaction, Reusable Catalyst
  • Seyed Ali Tabatabaei Ghomi *, Mehdi Naseri, Roya Akbarzadeh Pages 103-109
    In recent years, usage of sex pheromones as a replacement for pesticides against harmful insects has gained great interest due to their important ecological advantages like high specificity, biodegradability and low toxicity. The stem borer, Sesamia cretica Lederer (Lepidoptera, Noctuidae, Amphipyrinae), is one of the main insect pests of sorghum, maize, sugarcane, and cereal crops in the Mediterranean area. The components of sex pheromone of this insect was identified as consisting of (Z)-9-tetradecen-1-ol (80%), (Z)-9-tetradecen-1-yl acetate (10%), and (Z)-11-hexadecen-1-ol (10%). The previous reports for the synthesis of these compounds suffer from several problems such as difficult procedure, harmful solvents and low overall yields. in this research an efficient strategy for the synthesis of the main component of this pheromone is described from safe and readily available starting materials.
    Keywords: sex pheromones, Sesamia cretica Lederer, (Z)-9-tetradecen-1-ol, Synthesis, efficient strategy
  • Leila Kafi Ahmadi *, Shahin Khademinia, Ahmad Poursattar Pages 111-123
    In this paper, a very effective method for the synthesis of 2-amino-4H-Chromene derivatives has been reported. These derivatives were obtained during a one-pot, three-component condensation reaction between aromatic aldehydes, malononitrile and β-naphthol in the presence of water as an environmentally friendly solvent and under microwave irradiation using heterogeneous nanocatalysts Sr2As2O7 and Sr2As2EuxO7+δ. This is the first report of using of the mentioned catalysts in the synthesis of Chromen derivatives. These catalysts were synthesized using the solvothermal method at 180 oC for 24 h and were characterized by various techniques such as UV-Vis, PXRD, FTIR, FESEM, and EDX.  To carry out the catalytic reaction, the reaction conditions were optimized and it was determined that when 15 mg of catalyst, water as solvent and microwave irradiation time (6 minutes) were used, a higher efficiency was obtained. Investigations showed that the aromatic aldehydes containing electron-donating and electron-withdrawing groups can produce the corresponding products, but the reaction efficiency with aldehydes with electron-withdrawing groups is higher (97-99%). The synthesized catalysts can be easily recycled and reused 4 times without significant decrease in catalytic activity. After the fourth step, the reaction efficiency was 71% for Sr2As2O7 and 73% for the doped sample. The advantages of this method are the use of environmentally friendly solvent, short reaction time, easy separation and production of products with high efficiency.
    Keywords: Sr2As2O7, Sr2As2EuxO7+δ, catalyst, Microwave irradiation, 2-amino-4H-Chromene derivatives
  • Khadijeh Pourkhanali, Gholam Khayati *, Farhang Mizani, Fereshteh Raouf Pages 125-139
    Lipases are a group of hydrolases capable of catalyzing the hydrolysis of triacylglycerols to free fatty acids and glycerol. They are very important industrial enzymes because of the potential to be used in many industrial applications. In this research, potent lipase producer fungi were isolated and screened from olive mill wastewater and its disposal pond. In the qualitative test, 7 strains were identified as lipase producer fungi. One of the 7 isolated fungi, was identified based on macroscopic and microscopic examination as Aspergillus sp. that detected good lipase activity. The L25 Taguchi orthogonal array design of experiments with four factors in five levels was used to reach optimal fermentation conditions and medium composition for lipase production using Minitab 19 software. The optimum conditions derived were: WS/OF content ratio (0.5), fermentation time (7 days) and moisture content 1:2 (66%), glucose concentration as a co-substrate (0 g/L). Using optimal fermentation condition, maximum lipase activity (2754.73 U/g of the dry substrate) was obtained. The results demonstrated that the fungus isolated is a promising alternative for lipase production. This study aimed to better understand the microorganisms in OMW and take them to the potential candidates for the conversion of agricultural by-products into valuable secondary metabolites like lipase.
    Keywords: Isolation, Olive mill wastewater, Aspergillus sp, Lipase, Solid state fermentation, Optimization, Taguchi
  • Mehdi Asadollahzadeh *, Rezvan Torkaman Pages 141-156

    In this study, the electrowinning process was investigated in the production of metal cobalt from a low chloride solution concentration by both response surface methodology and artificial neural network. Initially, the solvent extraction process from two different feeds was performed to recover cobalt ions by dithiophosphinic acid to the organic phase and transferring it to the aqueous phase with HCl solution (1 M). Then, the metal production process was performed using the electrowinning method and examining the effective parameters such as time, pH of solution, ion concentration and current ampere. The optimization conditions for pH of aqueous solution, time, cobalt ion concentration, and ampere were obtained equal to 4, 40, 0.008 mol/L, 1 A, respectively. The results showed that the temperature of 15 ◦ C was more favorable for the process. Increasing the current ampere, time, and concentration of ions in the solution helps to increase the current efficiency. The acidity values ​​in the aqueous phase are essential for the electrowinning process and depend on the system’s conditions. The XRF and EDX analysis results showed that in optimum conditions, metal cobalt with purity above 99.8% was accumulated on the cathode surface. The modeling results of two methods showed that the artificial neural network is in better agreement with the experimental results than the response surface methodology.

    Keywords: Cobalt Metal, Electrowinning Process, Current efficiency, Neural network, Response surface methodology
  • Ali Fathi Hasanbarogh, Nahid Ghasemi *, Elham Ezzatzadeh Pages 157-175

    Emerging pollutants from water are a significant concern in modern society, and surface adsorption has been identified as a promising method to eliminate them. Preparation of an effective adsorbent is crucial for the adsorption method. In this study, a new adsorbent of Metal organic frameworks, MIL-101(Cr)@ZnO, was synthesized by modifying MIL 101(Cr) with zinc oxide nanoparticles using the hydrothermal method. The adsorbent was characterized using XRD, FTIR, FESEM, EDX and BET analysis. The adsorbent's efficiency was evaluated by studies of adsorption equilibrium isotherms under optimal conditions pH = 9, amount of adsorbent 0.0035 g, volume 50 ml, time 60 minutes, at different temperatures (60, 40, 35 °C) and concentrations of methylene blue (6, 8, 9, 10, 11 mg/L). The equilibrium adsorption data were analyzed using Langmuir, Freundlich, Temkin, Alovich, and Dubinin-Radoshkevich(DR) two-parameter equilibrium isotherms models. The obtained results showed that the order of dye adsorption of the studied isotherms is as follows: Dubinin-Radoshkevich>Temkin>Freundlich>Alovich>Langmuir. Additionally, the order showed that the adsorption of methylene blue occurs in a multilayered form. The isotherm of Dubinin-Radoshkevich with the highest correlation coefficient (R2=0.9767) and low average free energy (E=0.975 J/mol) showed that physical adsorption is the dominant process of adsorption. The maximum adsorption capacity of Langmuir isotherm was determined at the temperature of 313 K with the value of qmax=258.7143 mg/g, the separation factor at the same temperature (RL=0.4364) indicating favorable adsorption. The Freundlich adsorption intensity and correlation coefficient values were n=1.3825 and R2=0.879, respectively. The heat of adsorption in the Temkin's model was calculated to be BT=57.192 J/mol, and the highest adsorption capacity was obtained from Elovich's isotherm qmax=333.3333 mg/g. Further, the amount of thermodynamic values showed that the adsorption process of the pollutant is a spontaneous and endothermic process. The present study's evidence indicates that the adsorption of methylene blue follows a physical process.

    Keywords: Metal–organic framework, MIL-101(Cr)@ZnO, Adsorption, Methylene blue
  • Hamed Rashidi *, Sajad Mamivand Pages 177-186
    Today, the use of solvents containing nanoparticle to improve the rate of absorption of acid gases have been noticed by many researchers. In this study, the physical absorption of carbon dioxide in water nanofluid containing alumina nanoparticles in a wetted wall column was investigated. The central composite design of response surface methodology was used to analyze and optimize nanofluid performance system. In this regard, the performance of the absorption process was evaluated by measuring the liquid phase mass transfer coefficient based on independent variables including: nanoparticle concentration (0-1 g/l), nanofluid flow rate (100-300 ml/min) and fluid temperature (25-45 ℃). Using analysis of variance, a quadratic model was proposed to predict the mass transfer coefficient in the water-alumina nanofluid with R2 = 0.977. Results show that by adding 1 and 0.5 g/l of alumina nanoparticle in the water-based nanofluid, the gas absorption rate increases by 47 and 19%, respectively. The results indicated that increasing concentration of nanoparticle and fluid flow rate have the greatest effect on the mass transfer coefficient.
    Keywords: nanofluid, Alumina Nanoparticle, Absorption, Mass transfer coefficient
  • Esmaeil Koohestanian *, Farhad Shahraki Pages 187-201
    Today, the CO2 emission from the combustion of fossil fuels is recognized as one of the main causes of global warming and its consequent problems. Oxy-fuel combustion (OFC) is an effective way to separate CO2 from combustion flue gas. CO2 Compression and Purification Unit (CO2CPU) is a relatively new industrial unit for the separation of CO2 from the combustion gas produced by OFC process. However, the high energy required for the compression and refrigeration process is one of the main challenges of this unit. Therefore, identification and sensitivity analysis of the parameters affecting the process are needed for appropriate optimization and control of these parameters. The present study, while introducing this unit, aimed at sensitivity analysis, optimization and improvement of the process. The process was simulated in the Aspen Plus environment. In addition, Peng-Robinson thermodynamic equation of state was applied to estimate the thermodynamic properties and it was improved using the data ​​in the literatures to increase the accuracy of the thermodynamic coefficients. Given that the interaction of operational parameters is effective on the optimization results, the response surface methodology (RSM) was employed for optimization. The results of this study show that the process can be performed at 25 bar pressure by improving the operating conditions, while the operating pressure of this process was previously reported to be 30 bar. Obviously, reducing operating pressure decreases not only the operating costs but also the investment costs and thus, the total costs.
    Keywords: Oxy-fuel combustion, CO2 capture, Simulation, optimization, Sensitivity analysis, CO2CPU process
  • Fereshteh Zarei, Reza Azin *, Shahriar Osfouri, Hossein Rahideh Pages 203-214
    Storage and dispose of CO2 in aquifers is a promising techniques to mitigate global warming and reduce greenhouse gases (GHG). Measurement of CO2 dissolution rate in saline aquifers is dependent on the finding an appropriate model for gas diffusion. Indirect methods, especially pressure decay, are currently being used to measure molecular diffusivity. The most important point in this method is the useage of appropriate model and analyze the experimental results. In this paper, non-Fick modeling method is used to analyze the experimental data of pressure decay method for CO2 emission in saline aquifers and the results are compared with Fick model with two different types of boundary conditions. For this purpose, by the inverse solution and minimizing the error function between the pressure-time values of the modeling and the experimental using optimization are estimated diffusion coefficient, mass transfer coefficient and delay time. The results show that with respect to the non-equilibrium boundary condition the diffusion coefficient was more than doubled compared to the equilibrium boundary condition and the non-equilibrium boundary condition is more consistent with the experimental results. On the other hand, the nonfickian model delays the equilibrium arrival with a delay time regulator term and is more consistent with the experimental results, especially in the early moments.
    Keywords: Nonfickian model, fickian model, Diffusion Coefficient, Pressure decay method
  • Mohsen Bahoosh, Soheila Shokrollahzadeh *, Eslam Kashi Pages 215-229

    Process simulation, in both laboratory and industrial scales, is a method that, if it be capable enough to close the gap between the computational results and the operational results, it can help to understand and optimize these processes. The basis of valid simulation is the knowledge of the models and equations related to the physio-chemical properties and the ability to review and reduce the limiting assumptions of the process under investigation. For the mathematical modeling of mass transfer phenomena through the membrane, different models with various efficiency and accuracy are presented. According to the basic concepts of solution-diffusion theory, this theory has the potential to simulate osmotic membrane processes, including forward osmosis, as a desalination process. In this paper, an overview on the development of mathematical models for forward osmosis and how to determine its parameters by the empirical method is presented. The results showed that the Bui et al. model is the complete model for calculating water flux by considering all different external and internal concentration polarization types. On the other hand, the main parameters of the membrane (water and solute permeability and structural parameter) can be calculated by numerical calculations and experimental results using the proposed Tiraferri et al. method.

    Keywords: Forward osmosis, Membrane process, Solution-Diffusion, Modeling, Mass transfer
  • Hadiseh Masoomi, Fatemeh Soghra Yahyazadeh, Hossein Ghannadzadeh Gilani * Pages 231-246
    In this research, the adsorption of nickel ions in the batch system by orange peel carbon has been investigated and the effect of factors such as pH, contact time, initial concentration of nickel in solution, adsorbent amount, and the temperature has been considered. The surface details and functional groups were investigated by SEM and FTIR analyzes, respectively. In the study of the effect of pH, the highest percentage of nickel uptake for orange peel carbon occurred at pH = 6, which is equivalent to 58 mg/g. With increasing the contact time between the adsorbent and the solution and after 210 minutes, the adsorption percentage increased to 98.57%. In the study of the effect of the initial concentration of nickel in the range of 20 to  150 mg/L, the results showed that with increasing concentration, the percentage of adsorption decreased from 98% to 96%, and with increasing the amount of adsorbent from 0.01 to 0.1 g per 25 ml. Nickel solution, the adsorption percentage increased from 90% to 98%. The effect of temperature showed that with increasing the temperature from 25 to 45°C, the percentage of adsorption decreased from 99% to 97.8%. Thermodynamic properties were studied at three temperatures of 25, 35, and 45°C. The negative free energy value of the standard Gibbs (∆ Go) which is equivalent to -121.3 kJ / mol, indicates that the adsorption process is spontaneous and physical. In the kinetic study of the contact time effect, it was observed that the results fit well with the second-order kinetic model with a correlation coefficient of 99%. In investigating the effect of the initial concentration of nickel in solution and fitting experimental data with Langmuir, Freundlich, Temkin, Dubin Radushkovich isotherms, and according to the values ​​obtained at R2, Freundlich's isotherm had the highest compatibility with 100% correlation coefficient.
    Keywords: Adsorption, Orange peel carbon, Isotherm, Nickel, Capacity of sorption, Percentage of sorption
  • Sina Sorayyaei, Seyed Nezameddin Ashrafizadeh * Pages 247-258
    Nitrate is one of the most important water pollutions that affect human life. Electrocoagulation is a common method for removing nitrate from water. In this research, using Design expert software and the CCD method, 48 experiments were performed in different parameters, including initial nitrate concentration in the range of 10-30 mg/L, 5-11 for pH, 2-10 cm for electrode distance, 5-30 V for voltage, and 20-120 min for process time. The electrodes were made of aluminum (anode) and iron (cathode), and the reactor volume was 2 liters. The highest nitrate removal was obtained in Ci = 16 mg/L, PH = 9.3, ED = 4 Cm, V = 23 v, ET = 90 min, reached . Then, the effect of sodium chloride salt, mechanical stirrer, and the number of electrodes was investigated in optimal points.
    Keywords: Water purification, Nitarte, electrocoagulation, Electrode
  • MohammadReza Kardanfard, Nadia Esfandiari * Pages 259-264

    In this study, salt separation from crude oil was investigated using nickel oxide nanoparticle absorber. The effect of parameters such as pH (4, 5, 6, 7. 8, and 9), time (15, 30, 45, and 60 min), amount of adsorbent (0.25, 0.3, 0.5, 0.75, and 1 g), and temperature (40, 50, 60, and 80 ℃) on the degree of salt separation from crude oil was studied. When the pH was decreased, the salt absorption was decreased.  Increasing the temperature increased the desalting percentage. Also in the alkali range due to the presence of OH- ions in the solution, there is a possibility of better complexation between the adsorbent and the cations. Therefore, the best adsorption was observed at near-neutral pH. The best conditions for salt absorption, pH 7, temperature 80 ℃, absorbance 0.75 g, and absorption time 45 min were obtained.

    Keywords: Crude oil, Nano absorbance, Nickel oxide, Temperature, Desalination
  • Hossein Ghannadzadeh Gilani *, Hadiseh Masoomi, Zeynab Noroozzadeh Sani Pages 265-282
    In this study, the solubility results and tie-lines in ternary systems (water + butyric acid + organic solvent) were obtained at 298.2 K and 101.3 kPa. Methyl ethyl ketone and diethyl ether were selected as organic solvents. The binodal curves were determined experimentally using the cloud point method. The tie-line results were obtained using acid-base titration, Karl-Fisher method, and refractive index measurement. Both ternary systems show type one of liquid-liquid equilibrium. For investigation of the quality of both ternary systems, Othmer-Tobias and Hand equations were correlated with the empirical results. The distribution coefficients and selectivity factors were calculated in both ternary systems to evaluate the solvent's ability in extracting butyric acid from an aqueous solution. The average separation factor was calculated at 41.12 for methyl ethyl ketone and 296.71 for diethyl ether, respectively. Finally, for each system, the experimental tie-lines were correlated by a thermodynamic model including NRTL and UNIQUAC; also, the binary interaction parameters were estimated.
    Keywords: Ternary liquid-liquid equilibrium, Butyric acid, Methyl ethyl ketone, Diethyl ether, NRTL & UNIQUAC
  • Sasan Samanian *, Sareh Bahmani Pages 283-292
    Museum carpets are valuable artifacts of Iran, and moisture is one of the important environmental factors that play a significant role in the destruction of museum carpets. Moisture causes chemical deterioration and biological reactions in carpets, moisture accelerates the process of wear and fading of color. This research is of an experimental-analytical type, which has been carried out with environmental surveys, as well as library and laboratory studies, with the aim of identifying and introducing the appropriate relative moisture level for the protection of museum carpets with natural fibers of wool, cotton and silk. Therefore, to answer the question of how much moisture as an important damaging environmental factor from the perspective of preventive protection affects the tensile strength of museum carpets with natural fibers of wool, cotton and silk; The tensile strength test of the carpet along the length and width of the modeled samples has been carried out. Finally, according to the data obtained from the tensile strength test of the carpet along the length and width of the samples, it indicates that the destructive effect of moisture on the tensile strength of the carpet in it reduces by 7.830% along the length and 5.876% along the width. Analysis of variance, Tukey and LSD tests can be concluded that moisture has a destructive effect on museum carpets and reduces the tensile strength of the carpet and has a significant effect on the tensile strength of the carpets.
    Keywords: Natural fibers, moisture, museum rugs, Tensile strength, Protection
  • Hamdi Asadi Saghandi, Younes Amini, Javad Karimi-Sabet * Pages 293-311
    Microfluidic is a science and technology that studies fluid in volumes of 10-9 to 10-18 liters using channels with dimensions on a micro-scale. One of the most critical applications of this technology is fluid flow analysis. Separation processes in microfluidic devices have received much attention in the last two decades. Among the various separation processes, liquid-liquid extraction has advantages such as low molecular diffusion distance and high interface-specific surface area, leading to efficient mass transfer in microfluidic devices. Stable isotopes are valuable tools for research into mineral availability and metabolism. Stable isotope applications as radiation-free detectors, Diagnosis of the disease, and nuclear imaging can also be used as the primary material or raw material for the production of radiopharmaceuticals, Nuclear imaging, Biochemical analysis, and radiotherapy. Due to the very low abundance of some isotopes, it is essential to separate and concentrate them. This research combines liquid-liquid extraction and microfluidic technology to extract and separate calcium ions as a new method.  In this study, to evaluate the possibility of performing calcium ion extraction simulations, in the studied microfluidic system, the ratio of two-phase velocities was selected so that the current inside the microchannel was flowing in parallel. First, the exact location of the interface was determined by the level set method, then the amount of mass transfer from the aqueous to organic phase was measured using the transport of diluted species method. The microchannel geometry was changed to a spiral geometry, and the extraction rate was investigated to study the effect of geometry on the extraction rate. In the Y-Y microchannel, the extraction efficiency was 60.062%, while in the spiral microchannel, the yield was 71.97%. in other words, by changing the microchannel geometry from Y-Y to the spiral, the mass transfer rate is improved by 11.9%.
    Keywords: Spiral microchannel, Mass transfer, Computational fluid dynamics, Liquid-liquid Extraction, Two-phase flow
  • Forogh Dorani, MohammadReza Sardashti Birjandi, Farhad Shahraki * Pages 313-325

    Today, the use of renewable energies has become increasingly important due to the fossil fuels being consumed which cause environmental pollution. The use of solar energy due to the abundance and availability of this energy and the ability to save and convert it into other forms of energy has been considered. In this work, a stepped solar still is simulated in two dimensions using Comsol software. Also, increasing the number of stairs and adding a number of Fins to increase the amount of fresh water produced has been studied. The simulation results were compared with the experimental data. The average error rate for fresh water produced and the temperature of saline water obtained from the software with experimental values are 11.78 and 1.75 percent, respectively. The results show that as the number of steps increases, the amount of fresh water produced increases. In addition, adding three thermal fins with a size of 0.3 cm on the stairs compared to the existing state of the device, the amount of fresh water produced increases by 9.65%.

    Keywords: stepped solar still, numerical simulation, COMSOL, Thermal Fins
  • Elaheh Babaei, Amin Bazyari * Pages 327-334
    In this research, a simple supercritical carbon dioxide dryer was designed and constructed for the production of various aerogels. The most significant advantage of the constructed device was its automatic heating and cooling system, which allowed better control of the operational conditions during the drying process and the production of nanostructured materials with increased porosity. The constructed device had the capability to operate in a temperature range of 5°C to 90°C and pressures up to 140 bar. To evaluate the performance of the constructed device, nickel oxide (II) gel was synthesized using the sol-gel method and dried using the supercritical carbon dioxide drying method. The prepared aerogel was calcined at a temperature of 300°C for 2 hours. The physical and chemical characteristics of the nickel oxide aerogel were examined using X-ray diffraction (XRD) analysis, Brunauer-Emmett-Teller (BET) nitrogen adsorption and desorption, and field emission scanning electron microscopy (FESEM). The results indicated that the nickel oxide aerogel had an open porous structure and was composed of spherical nanoparticles. The synthesized aerogel had a specific surface area of 167 m²/g, pore volume of 0.61 cm³/g, average pore diameter of 6.14 nm, and average crystallite size of 6.4 nm. The obtained results demonstrated that drying nickel oxide nanostructures using the constructed supercritical carbon dioxide dryer led to better preservation of its porous structure.
    Keywords: Supercritical Dryer, Supercritical carbon dioxide, Aerogel, Nickel oxide, Nanoparticle
  • Pouria Asgary Ghoncheh, Hossein Soury *, Saeid Tavangar, Hamid Parhizkar Pages 335-349
    The presence of high combustion temperatures requires effective cooling methods in the combustion chamber. Most chambers in liquid propellant engines have regenerative cooling. A new way to improve heat transfer performance in the regenerative cooling process is to add nanoparticles to the cooling fluid. In this study, the regenerative cooling in a liquid propellant engine was simulated numerically by fluent software. The engine is designed to work on a mixture of kerosene as fuel and liquid oxygen as an oxidizer with a thrust of 300 kN. In the following, carbon nanotubes and alumina nanoparticles were used in 2% and 5% volume fraction to be added to kerosene for nanofluid production. In this study, the fluid flow in the three-dimensional cooling channel is assumed to be steady-state, turbulent and the k-ε turbulence model is used for turbulent flow, and the nanofluids are modeled as single-phase. Addition of nanoparticles alumina and carbon nanotube to kerosene as cooling fluid increased the heat transfer coefficient by 8% and 15%, respectively. According to the results, carbon nanotubes have a higher ability to increase heat transfer coefficient and improve regenerative cooling than alumina nanoparticle.
    Keywords: liquid propellant rocket engines, regenerative cooling, Nanofluids, Carbon Nanotube, Alumina
  • Komeil Kohansal, Mohammad Salimi, Soha Samakchi, Ahmad Tavasoli *, Ali Bozorg Pages 351-359
    In this present study, in order to achieve the high feedstock conversion and maximum yield of bio-crude, the operational parameters of Nannochloropsis sp. microalgae hydrothermal liquefaction process such as temperature(270-310-350ºC), residence time (20-40-60 min) and feedstock ratio percentage (5-10-15 wt%) have been appropriately evaluated .Thereafter, three different activated carbon based catalysts (Co/AC, Zn/AC, Co-Zn/AC) have been manufactured. Catalytic experiments have been carried out on the obtained optimum condition of the HTL process. It has been proved by CHNS and GC-MS results that existence of all three different catalysts has a positive effect on quality and quantity of derived bio-crude, however, because of synergetic effect of Cobalt and Zinc in the bimetallic catalyst, hydrocarbon percentage which is the most favorable portion of achieved bio-crude was increased dramatically. Not only that, but higher mass content of microalgae devoted to bio-crude production (40.12 wt.%) alongside with lower gas and hydrochar percentage.
    Keywords: Hydrothermal liquefaction, Activated Carbon, microalgae, Nannochloropsis