به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

فهرست مطالب mohammadreza omidkhah

  • MohammadHassan Seifi, Mazyar Sharifzadeh Baei, Mohsen Ghorbani *, MohammadReza Omidkhah

    In this study, polyaniline nanocomposite with aluminum oxide (PANI/Al2O3) was synthesized in situ polymerization method and the anti-corrosion ability of nanocomposite was investigated. Products were identified by chemical analysis of Fourier Transform InfraRed (FT-IR) spectroscopy, X-ray crystallography (XRD), and thermal weighing calorimetric analysis (TGA). Also, anti-corrosion properties were analyzed by Open Circuit Potential (OCP)analysis, Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS), and potentiodynamic polarization curves. To investigate anti-corrosion performance, different percentages of nanocomposites (3, 6, 9, and 12 %) were added to industrial paint and applied to steel sheets as a coating. The results of corrosion performance illustrated that the steel sheets coated with PANI/Al2O3 nanocomposites along with the paint, have less corrosion compared to the samples of pure steel sheets and the cases coated with PANI/Al2O3 nanocomposites. Also, the 6 % coating containing PANI/Al2O3 nanocomposite along with paint on steel sheets showed the best anti-corrosion properties. The open-circuit potential analysis results make it clear that the coatings containing PANI/Al2O3 nanocomposite with paint have a higher performance compared to pure paint coatings in 3 wt% NaCl solution. EIS analysis revealed resistance of the coating containing 6 % PANI/Al2O3 along with the paint is more than other samples in 3 % NaCl solution.

    Keywords: Polyaniline, Composite, Corrosion Protection, industrial paint}
  • عباس محمدی*، محمدرضا امیدخواه، رامین کریم زاده، علی حق طلب
    فرآیندهای شکست نفتا، به منظور برآورده نمودن ملاحظات عملیاتی خویش در خصوص کیفیت خوراک، نیازمند خوراک هایی با محتوای کم آروماتیک می باشند. لذا، امروزه حذف ترکیبات آروماتیکی از برش های هیدروکربنی از اهمیت بالایی برخوردار است. این پژوهش به مطالعه آزمایشگاهی و مدل سازی ترمودینامیکی تعادلات مایع- مایع سامانه شبه پنج جزیی نفتای مخلوط پالایشگاه تهران (شامل گونه های پارافینی، نفتنی و آروماتیکی)، سولفولان و آب در محدوده دمایی 2/303 تا 2/333 کلوین پرداخته است. نماینده های مولکولی گونه های پارافینی، نفتنی و آروماتیکی برش نفتا، با استفاده از چهار تابع هدف مختلف تعیین شد. تخمین خواص فیزیکی برش و مدل سازی داده های تعادلی با استفاده از این نماینده های مولکولی، بیانگر دقت بالاتر توابع هدف مبتنی بر تنظیم فشاربخار و تنظیم گرانروی در مدل سازی ساختاری برش نفتا می باشد. ریشه دوم میانگین انحراف در این دو تابع هدف به ترتیب برابر 47/1 و 48/1 درصد محاسبه شد. نتایج مدل سازی تعادلات با استفاده از مدل UNIFAC نشان دهنده تطابق خوب این مدل با اندازه گیری های تجربی است. ضرایب برهمکنش مستخرج از داده های تعادلی oC 75 نیز منجر به کمینه انحراف در مدل سازی تعادلات گردید. همچنین، نمودارهای فازی سامانه بیانگر تاثیر محسوس محتوای آب حلال و تاثیر اندک متغیر دما بر تعادلات این سامانه می باشد.
    کلید واژگان: نماینده مولکولی, الگوریتم راچفورد-رایس, روش گاما-گاما, نفتا, سولفولان}
    Abbas Mohammadi *, Mohammadreza Omidkhah, Ramin Karimzadeh, Ali Haghtalab
    Naphtha cracking processes call for low aromatic feedstocks to satisfy the operational considerations regarding the quality of their feedstocks. Therefore, the issue of the aromatics removal from petroleum fractions has become more serious. In this study, the experimental investigation and thermodynamic modeling of the liquid-liquid equilibria of the quinary system naphtha cut (including paraffinic, naphthenic, and aromatic species), sulfolane, and water, over the temperature range of 303.2 to 333.2 K, have been studied. The molecular representatives of paraffinic, naphthenic, and aromatic species of naphtha cut have been determined based on different objective functions. Physical properties estimation and modeling of equilibrium data reveal higher accuracy of vapor pressure- and viscosity-based objective functions in the structural modeling of naphtha cut. The root-mean-square deviations for the mentioned functions were determined to be about 1.47 and 1.48%, respectively. Thermodynamic modeling with the predictive UNIFAC model showed a good agreement with the experimental measurements. Also, the interaction coefficients extracted from the 75 ºC equilibrium data led to minimum deviation in the equilibrium modeling. Finally, the phase diagrams show the noticeable effect of water content and the small effect of temperature on the system equilibria.
    Keywords: Molecular Representative, Rachford-Rice Algorithm, Gamma-Gamma Method, Naphtha, Sulfolane}
  • جواد کمالی*، محمدرضا امیدخواه نسرین، طه حسین حجازی
    صنایع فرایندی بیش تر با مواد شیمیایی پر خطری همراه هستند و واحدهای عملیاتی، در دما و فشار گوناگونی قرار دارند. با توجه به شرایط عملیاتی و محیطی گوناگون، ارزیابی و مدل سازی حادثه ها در مبحث ایمنی صنایع فرایندی کمک بسیار شایانی در درک حادثه و مقابله با آن خواهد داشت. از بین همه تجهیزهای فرایندی، مخازن به علت انباشت حجم زیادی از مواد شیمیایی، خطرهای نهفته سهمگین تری دارند. هدف از انجام این مطالعه، مدل سازی و ارزیابی ریسک مخازن تحت فشار LPG ، در سناریوهای گوناگون نظیر انفجار و اشتعال با در نظر گرفتن شرایط جوی متفاوت است. بنابراین می توان راهکار های کنترلی و اقدامات ایمنی مناسب با آن را پیشنهاد کرد. سه مخزن کروی LPG مربوط به پالایشگاه نفت اصفهان مدل سازی شد؛ برای مدل سازی همه جانبه سناریو ها، ترکیدن مخزن در شرایط متفاوت جوی بررسی شد و شدت آن به دست آمد. با توجه به داده های موجود از حوادث رخدادهای پیشین و در دست بودن نرخ تکرارپذیری آن، درجه ریسک برآورد شد. منحنی ریسک فردی و جمعی پارگی این مخزن ها در ناحیه هشدار قرار گرفت. سرانجام برای کاهش این ریسک پیشنهادهایی ارایه شد.
    کلید واژگان: ارزیابی و مدل سازی حوادث, ایمنی صنایع فرایندی, مخازن تحت فشار, مدل سازی اشتعال و انفجار}
    Javad Kamali *, Mohammadreza Omidkhah, Taha Hossein Hejazi
    Process industries are often exposed to hazardous chemicals and operating units are subject to different temperatures and pressures. Depending on different operating and environmental conditions, Accident assessment and modeling in the field of process industry safety will be of great help in understanding and dealing with the accident. Of all the process equipment, tanks have the most potential risks due to the accumulation of large volumes of chemicals. The purpose of this study is to model and assess the risk of LPG pressure vessels in different scenarios such as explosion and ignition with different weather conditions. Therefore, appropriate control strategies and safety measures can be suggested with it. Three spherical LPG tanks related to Isfahan Oil Refinery were modeled, For comprehensive modeling of scenarios, reservoir rupture in different weather conditions was investigated And its intensity was obtained. Based on the available data from previous incidents and the availability of its recurrence rate, the degree of risk was estimated. Individual and collective risk curves of rupture of these reservoirs were placed in the warning area. Finally, suggestions were made to reduce this risk.
    Keywords: Accident assessment, modeling, The safety of process industries, Pressure vessels, ignition, explosion modeling}
  • عباس محمدی*، محمدرضا امیدخواه، رامین کریم زاده، علی حق طلب
    پژوهش حاضر، به مطالعه عملکرد حلال مخلوط سولفولان + مایع یونی 3- متیل-N- بوتیل پیریدینیوم دی سیان ایمید، در آروماتیک زدایی از برش نفتای مخلوط پالایشگاه تهران پرداخته است. تحلیل واریانس و آنالیز شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون چند لایه استاندارد، بیانگر آن است که در خصوص پاسخ های انتخاب پذیری حلال، درجه پارافینی بودن و بازده تولید محصول آروماتیک زدایی شده، متغیر درصدوزنی مایع یونی و در خصوص پاسخ ظرفیت استخراجی حلال، متغیر نسبت وزنی حلال به خوراک دارای بالاترین درجه اهمیت در میان متغیرهای عملیاتی است. یافته ها حاکی از تاثیر کم متغیر دما و عدم وجود اثرات هم افزایی مثبت و منفی میان سولفولان و مایع یونی می باشد. کاربرد رویکرد تابع جریمه و توابع تک هدفه و چندهدفه مختلف در بهینه سازی مدل های پیش بینی حاصل، بیانگر مقادیر بهینه 1: 03/2 و 47/99 درصد در خصوص متغیرهای نسبت وزنی حلال به خوراک و درصدوزنی مایع یونی است. برآورد اولیه نشان دهنده کاهش 47 درصدی مقدار حلال مورد نیاز فرآیند، در صورت استفاده از این حلال مخلوط می باشد.
    کلید واژگان: آروماتیک زدایی, مایع یونی, سولفولان, تحلیل واریانس, ضریب شکست نور}
    Abbas Mohammadi *, Mohammadreza Omidkhah, Ramin Karimzadeh, Ali Haghtalab
    The present research has studied the performance of a mixed solvent of sulfolane and 3-methyl-N-butylpyridinium dicyanimide to dearomatize the naphtha fraction of the Tehran oil refinery. Analysis of variance and artificial neural network analysis (as a standard multi-layer perceptron network) reveals that regarding the solvent selectivity, degree of product paraffinicity, and the production yield of dearomatized product, ionic liquid content in the mixed solvent has the highest degree of importance among design variables, whereas, the solvent-to-feed ratio is the most effective one in the solvent capacity response. The findings show the negligible effect of the extraction temperature and the absence of positive and negative synergistic effects between sulfolane and 3-methyl-N-butylpyridinium dicyanimide. Considering the penalty function approach and different single-objective and multi-objective functions, the optimum values of the solvent-to-feed ratio and the ionic liquid content were found as 2.03:1 and 99.47%. As a rough estimate, the mixed solvent leads to a 47% decrease in the required amount of solvent compared to the sulfolane solvent.
    Keywords: Dearomatization, Ionic Liquid, Sulfolane, Analysis of variance, Refractive Index}
  • عباس محمدی*، محمدرضا امیدخواه، رامین کریم زاده، علی حق طلب
    این پژوهش، به مطالعه آروماتیک زدایی خوراک واحد شکست نفتا پرداخته است. با انتخاب نسبت حلال به خوراک (در محدوده 4:1-2:1)، درصدوزنی آب حلال (در محدوده 10-0 درصد) و دما (در محدوده Cº 60-30) به عنوان مهمترین متغیرها و ضریب توزیع آروماتیک ها، انتخاب پذیری، درجه پارافینی بودن پسماند و بازده تولید آن، به عنوان پاسخ های آزمون، ارجحیت نسبی متغیرها در مدل های پیش بینی، با استفاده از روش رگرسیون چندگانه تعیین گردید. نتایج کاربرد شبکه عصبی مصنوعی در قالب یک شبکه پرسپترون چندلایه استاندارد، بیانگر آن است که در پیش تصفیه برش نفتا با سولفولان، اهمیت نسبی متغیرها از ترتیب درصد وزنی آب حلال، نسبت حلال به خوراک و دما تبعیت می نماید. همچنین، با بهینه سازی عملیات با استفاده از رویکرد تابع جریمه و تعریف شش تابع تک هدفه و چندهدفه، مقادیر بهینه متغیرهای فوق به ترتیب برابر 98/9%، 1: 86/3 و Cº 6/32 حاصل شد. در شرایط بهینه، بیشینه درجه پارافینی بودن و بازده تولید پسماند به ترتیب برابر با 36/94 و 95/95 درصد مشاهده گردید.
    کلید واژگان: آروماتیک زدایی استخراجی, بهینه سازی, برش نفتا, سولفولان, تحلیل واریانس}
    Abbas Mohammadi *, Mohammadreza Omidkhah, Ramin Karimzadeh, Ali Haghtalab
    This study has examined the extractive dearomatization of naphtha cracker feedstock. By considering the solvent-to-feed ratio (2:1-4:1), solvent water content (0-10 wt.%), and extraction temperature (30-60 ºC) as major operating variables and the solvent capacity, solvent selectivity, and the yield and the degree of paraffinicity of the dearomatized fraction as the response of experiments, the priority of variables in the prediction models was determined. The analysis of variance and a standard multilayer perceptron artificial neural network showed that in extractive dearomatization of the blended naphtha cut with sulfolane solvent, the priority of variables follows the trend of solvent water content, solvent-to-feed ratio, and temperature. Also, by optimizing the operation, using the penalty function approach, and defining six different single- and multi-objective functions, the optimum values of the solvent water content, solvent-to-feed ratio, and extraction temperature were found as 9.98%, 3.86:1, and 32.6 oC, respectively. Finally, the maximum values for the degree of paraffinicity and the yield of the dearomatized fraction were obtained as 94.36 and 95.95%, respectively.
    Keywords: Extractive dearomatization, Optimization, Naphtha, Sulfolane, Analysis of variance}
  • Samira Asleshirin, Hossein Mazaheri *, Mohammad Reza Omidkhah, Ali Hassani Joshaghani
    Thermophysical properties of base ionic liquid (C10H19F6N2P) (IL) and Io Nanofluids (INF) containing different contents of (0.05, 0.1, and 0.5 wt%) MultiWalled Carbon NanoTubes (MWCNTs) and Graphene (Gr) were measured experimentally. INF exhibited augmentation in thermal conductivity, viscosity, and heat capacity with respect to the base fluid. Maximum thermal conductivity breakthrough was detected at 39%, 48% of MWCNT-IL, and 0.5wt% of Gr-IL, respectively. Eventually, the experimental viscosity and thermal conductivity data were fitted with the existing theoretical models. The findings highlighted that the viscosity of MWCNTs-IL and Gr-IL was in unison with the particle aggregation effect (Krieger-Dougherty model) and both INF effective thermal conductivity are prognosticated by the interfacial layer approach with sufficient accuracy.
    Keywords: Ionic liquids, Io Nanofluids, Rheological Behavior, Thermal conductivity, Heat capacity, theoretical model}
  • Hamed Azami *, MohammadReza Omidkhah

    Previous studies have used molecular dynamics simulation to assess the feasibility of applying vertically aligned carbon nanotube membranes (VA-CNT) for salt water desalination. The presented report experimentally determined the potential of salt water desalination by employing VA-CNT membranes. The VA-CNT membranes were synthesized through the template-assisted pyrolysis of polybenzimidazole-Kapton inside the pores of anodized aluminum oxide (AAO) and characterized by several techniques. The permeability, salt rejection, and biofouling tendency of VA-CNT membranes were measured in various operating conditions; the results were compared with the performance of a commercial reverse osmosis (RO) membrane (BW30). The VA-CNT membrane permeability was about twofold higher than the permeability of the RO membrane. Furthermore, the VA-CNT membranes had higher stability against biofouling phenomena; they also showed antibacterial activity so that about 70% of the adsorbed cells on the VA-CNT membranes were killed by CNTs tips that were vertically aligned on the membrane surface. The rejection efficiency of the VA-CNT membrane was comparable to that of the commercial RO membrane. Finally, the chlorine stability studies showed that high hypochlorite exposure (48000 ppm.h) did not significantly fail the flux and rejection of the VA-CNT membranes, confirming their chemical stability. This study shows the high capability of the VA-CNT membrane in the water treatment process.

    Keywords: Vertically aligned carbon nanotube membrane, Desalination, Reverse osmosis, anti-bacterial membranes}
  • سعید کلانتری، محمدرضا امیدخواه، آبتین عبادی عموقین*

    در چند سال اخیر به دلیل افزایش گازهای گلخانه ای در جو کره ی زمین، مشکلات زیست محیطی فراوانی ایجاد شده است. در دهه گذشته، غشاهای شبکه آمیخته به دلیل توانایی مناسب در جداسازی گازهای قطبی از غیرقطبی، بسیار مورد توجه قرار گرفته شده است. در این پژوهش غشای شبکه آمیخته ی دو جزیی جدید با افزودن نانوذره ی اکسید آهن نیکل روی به شبکه پلیمری پباکس تهیه شد تا در کنار ویژگی های منحصر بفرد این کوپلیمر مانند مقاومت مکانیکی بالا و تراوایی مناسب گازی، از ویژگی های نانوذره ی مذکور مانند تراوایی و گزینش پذیری قابل توجه و پایداری مکانیکی و گرمایی مناسب آن استفاده شود. آزمون تراوایی گازی بر روی غشاهای پلیمری خالص و شبکه آمیخته ی دوجزیی در دمای 35 درجه ی سانتیگراد و فشارهای 2 تا 10 بار انجام شد. همچنین غشاهای ساخته شده با آزمون های FESEM، FTIR-ATR، DSC و XRD مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان دادند که در غشای بهینه حاوی 1 درصد وزنی نانوذره در بستر پلیمر، مقدار تراوایی گاز CO2 نسبت به غشای پلیمری خالص در فشار 10 بار، بیش از 128 درصد بهبود یافت و به حدود 278 بارر رسید و این در حالی بود که گزینش پذیری های CO2/CH4 و CO2/N2 نیز به ترتیب 175 و 183 درصد بهبود پیدا کردند. دلیل اصلی این بهبود، حضور اتم های آهن، نیکل و روی در نانوذره ی به کار گرفته شده بود که موجب ایجاد برهمکنش بهتر غشای ساخته شده با گاز CO2 گردید. همچنین به دلیل وجود بخش های CO2 دوست در ساختار پلیمر پباکس، تراوایی CO2 در مقایسه با گازهای N2 و CH4، بسیار بیشتر می شود.

    کلید واژگان: غشای شبکه آمیخته, جداسازی گاز, اکسید آهن نیکل روی}
    Saeed Kalantari, Mohammadreza Omidkhah, Abtin Ebadi Amooghin*
    Research subject

     In recent years, researchers have proposed various methods for gas separation because of rising greenhouse gases in the atmosphere and causing enormous environmental problems. One of the newest and emerging methods is membrane gas separation. In the last decade, mixed matrix membranes (MMMs) have received much attention due to their ability to successful separation of polar gases from mixtures.

    Research approach

    In this study, a novel two-component mixed matrix membrane was prepared by incorporating the nickel zinc iron oxide nanoparticles into the Pebox polymer matrix. This is owing to combination the unique features of Pebax copolymer such as high mechanical strength and gas permeability, with nanoparticle properties as considerable permeability and selectivity, and appropriate mechanical and thermal stability. The gas permeability test was performed for pristine membrane and MMMs at 35 °C and pressure range from 2 to 10 bar. Fabricated membranes were also evaluated by FESEM, FTIR-ATR, DSC and XRD tests

    Main results

    Results demonstrated that in the case of the optimum membrane with 1 wt.% of filler loading and at 10 bar, the CO2 permeability was increased about 128% and reached to 278 Barrer, compared to pristine membrane. However, the CO2/CH4 and CO2/N2 selectivities were improved by 175 and 183 percent, respectively. This superior results was due to the presence of iron, nickel, and zinc atoms in the filler structure, which resulted in a better interaction with CO2. On the other hand, the presence of CO2-friendly segments in the Pebax structure caused much higher CO2 permeability in comparison with other light gases.

    Keywords: Mixed matrix membrane, gas separation, Nickel zinc iron oxide}
  • HamidReza Chitsaz, MohammadReza Omidkhah *, Barat Ghobadian, Mehdi Arjomand

    The purpose of this paper is to find the optimal geometry of Venturi for the production of biodiesel by hydrodynamic cavitation. Intensive methods such as hydrodynamic cavitation eliminate the limitation of mass transfer in the transesterification reaction. In this paper, a venturi design was developed to create cavitation in biodiesel production. The most important property of venturi in creating cavitation and retrieving the pressure is the convergence and divergence angles. The four convergence angles of 22°, 20°, 17°, and 15° and four divergence angles of 12°, 10°, 7° and 5° in Gambit 2.4 software were designed and evaluated with Fluent 6.3 software and their CFD was analyzed. The maximum pressure recovery (85% of input pressure) and cavitation generation was for venturi 17-10 (Convergence angle 17° and divergence angle 10°), which was used in the experimental setup of biodiesel production. The biodiesel production efficiency with this venturi was 95.6%. The FTIR spectrum of the biodiesel was taken to confirm its purity.

    Keywords: Biodiesel, Venturi, Fluent, CFD, Hydrodynamic cavitation}
  • بیتا مختاری، اعظم اکبری*، محمدرضا امیدخواه

    با توجه به اهمیت گوگردزدایی کامل سوخت دیزل مطابق با استانداردهای جهانی، در این پژوهش گوگردزدایی اکسایشی سوخت دیزل پالایشگاه تهران با استفاده از کاتالیست MoO3/γ-Al2O3 به طور کامل مورد بررسی قرار گرفته است. کاتالیست مورد نظر سنتز شده و به وسیله آنالیزهای XRDا، FT-IRا، BETا، SEM و EDS شناسایی شده است. اثر درصد بارگذاری فلز و متغیرهای فرآیند (دما، مقدار کاتالیست، نسبت مولی اکسنده به گوگرد، زمان واکنش و نوع حلال استخراجی) روی بازده فرآیند بررسی شده است. حلال استونیتریل به عنوان بهترین حلال استخراج محصولات واکنش شناسایی و در این فرآیند به کار رفته است. بررسی پایداری کاتالیست نشان داده که علاوه بر تجمع ناخالصی های آب و سولفون روی سطح کاتالیست، حضور سایر ترکیبات هیدروکربنی موجود در سوخت دیزل بیشترین تاثیر را در غیرفعال شدن کاتالیست داشته اند. در شرایط بهینه به دست آمده در این تحقیق (دمای C° 45، نسبت اکسنده به گوگرد 12، نسبت کاتالیست به سوخت g/mL 0/2 و زمان min 90)، کاتالیست سنتز شده با 10% وزنی مولیبدن ترکیبات گوگردی سوخت دیزل تجاری را با بازده حدود 90% از ppmw 590 گوگرد به کمتر از ppmw 60 کاهش داده و از یک مرحله استخراج سولفون با حلال استونیتریل استفاده شده است.

    کلید واژگان: گوگردزدایی اکسایشی کاتالیستی, سوخت دیزل, کاتالیست ناهمگن, ترکیبات تیوفنی و MoO3, γ-Al2O3}
    Bita Mokhtari, Azam Akbari *, Mohammadreza Omidkhah

    Considering the importance of deep desulfurization of commercial diesels in accordance with the global standards, in this study, the oxidative desulfurization of a commercial diesel of Tehran Oil Refinery using MoO3/γ-Al2O3 catalyst has been fully investigated. The synthesized catalyst has been characterized using FT-IR, SEM, EDS, BET and XRD analyses. The effect of Mo loading and main process variables (temperature, O/S molar ratio, catalyst amount, reaction time and type of extraction solvent) have been investigated. Acetonitrile has been suggested as the most effective solvent. The stability of the catalyst has been evaluated. The evaluation has shown the main effect of other hydrocarbons of the commercial diesel on the catalyst stability in addition to the effect of ODS products and water impurity adsorption on the catalyst surface. The results have indicated a very good catalytic role of MoO3/γ-Al2O3 in ODS of the diesel. Finally, at the optimal process variables, about 90% of sulfur compounds which have been present in the diesel with initial sulfur concentration of 590 ppmw have been removed using one step extraction of sulfones by acetonitrile.

    Keywords: Catalytic oxidative desulfurization, Diesel Fuel, Solid Catalyst, thiophenic compounds, MoO3, γ-Al2O3}
  • H. Sanaeepur *, A. Ebadi Amooghin, A. Kargari, Mohammadreza Omidkhah, A. Fauzi Ismail, S. Ramakrishna
    A new method is developed to enhance the gas separation properties of mixed matrix membranes (MMMs) by interior modification of an inorganic nano-porous particle. Ship-in-a-bottle (SIB), as a novel synthesis strategy, is considered to encapsulate a polyaza macrocyclic Ag-ligand complex into the zeolite Y, which is resulted in a new host-guest nano-composite. It is consequently incorporated into a glassy polymer matrix to fabricate a novel MMM for CO2 separation. Accordingly, cellulose acetate (CA) with relatively low gas permeability is selected as the membrane polymeric matrix to provide an appropriate opportunity for better tracking the effect of incorporating the new synthesized nano-porous hybrids. The results showed a promising increase in both the CO2 permeability (45.71%) and CO2/N2 selectivity (40.28%) of the prepared MMM over its pristine CA membrane. It can be concluded that the proposed method makes it possible to fabricate novel MMMs with significant intensification in performance of the current MMMs.
    Keywords: Ship-in-a-bottle (SIB), Macrocyclic Ag-ligand complex, Nano-porous hybrid filler, mixed matrix membrane, Gas Separation}
  • احسان قاسمی اصطهباناتی، محمدرضا امیدخواه*، آبتین عبادی
    در میان انواع مختلف پلی اتر بلاک آمیدها، پباکس1657 خواص جداسازی بسیار مناسبی را برای گازهای قطبی یا میعان پذیر مانند دی اکسید کربن نسبت به سایر گازهای سبک از خود نشان می دهد. در این پژوهش از پلیمر پباکس1657 به عنوان فاز آلی و نانوذرات نقره به عنوان فاز معدنی، به منظور ساخت غشاهای شبکه آمیخته استفاده شد. نانوذرات نقره به عنوان پرکن ازیک طرف می تواند در زنجیره های پلیمری وارد شده و با افزایش حجم آزاد جزئی غشاها، تراوایی گاز را ارتقا بخشد. از طرف دیگر نانوذرات نقره که در کنار بخش غنی از الکترون زنجیره پلی اتیلن اکساید در کوپلیمر، به طور نسبی باردار شده اند، می تواند میل جذب غشاها را نسبت به گاز دی اکسید کربن افزایش دهد، که خود باعث افزایش نفوذپذیری گاز دی اکسید کربن نسبت به گازهای سبک در غشاهای شبکه آمیخته می گردد. تراوایی و گزینش پذیری غشاها در دما و فشارهای عملیاتی مختلف مورد بررسی قرار گرفت. همچنین غشاها توسط آنالیزهای FTIR ،SEM و XRD مشخصه سازی شدند. نتایج آنالیزهای انجام شده نشان داد که نانوذرات نقره بخش بلوری غشا را کاهش داده و با زنجیره آمورف کوپلیمر برهمکنش داشته، که هردو عامل می توانند باعث ارتقای ویژگی های انتقالی گازهای قطبی گردند. همچنین نتایج آزمایش های تراوایی گاز، افزایش چشمگیری در تراوایی و گزینش پذیری در دمای C° 35 و فشار bar 10 را نشان داد. در غشای بهینه در مقایسه با غشای خالص، گزینش پذیری CO2/CH4 و CO2/N2 به ترتیب حدود 112 و 76% افزایش یافت. از طرفی افزایش حجم آزاد جزئی در شبکه پلیمری خالص، تراوایی گاز دی اکسید کربن را تا 141% افزایش داد.
    کلید واژگان: غشاهای شبکه آمیخته, تراوایی گاز دی اکسید کربن, کوپلیمر پباکس1657, نانوذرات نقره, گزینش پذیری}
    Ehsan Ghasemi Estahbanati, Mohammadreza Omidkhah *, Abtin Ebadi Amooghin
    Among the various types of Poly (ether block amides), Pebax1657 shows excellent separation properties for polar or condensable gases such as carbon dioxide in comparison with other light gases. In this research, Pebax1657 as an organic phase and silver nanoparticles as an inorganic phase were considered for preparation of mixed matrix membranes. Moreover, in one side, silver nanoparticles as fillers could enter the polymer chains and enhance the gas permeability by increasing the fractional free volume of membranes. On the other side, partially positively polarized silver nanoparticles beside electron rich parts of PEO segment of the copolymer could increase the CO2 affinity of membranes, which results in increasing the permselectivity of the MMMs for CO2 over CH4 and N2. Also, permeability and selectivity of membranes were studied at different operating temperature and pressures. Moreover, (fabricated) membranes were characterized by FTIR, SEM, and XRD analyses. Obtained results revealed that Ag nanoparticles have decreased the membrane crystallinity and interacted with soft segment of the copolymer, which could enhance transport properties of the polar gases. In addition, the results of gas permeation have shown excellent improvement in permeability and selectivity at temperature of 35 °C and pressure of 10 bar. For the optimum membrane in comparison with the neat one, CO2/CH4 and CO2/N2 selectivities have increased about 112 about 76 % respectively. On the other hand, an increase in the fractional free volume of the neat polymeric matrix has caused to enhance the CO2 permeability up to 141 %.
    Keywords: Mixed Matrix Membranes, CO2 Permeability, Pebax1657 Copolymer, Silver Nanoparticles, Selectivity}
  • فاطره درستی*، محمدرضا امیدخواه
    در این مقاله، غشای نامتقارن ماتریس ترکیبی ماتریمید MIL-53، با لایه پوشسی سیلیکونی (PMHS) ساخته شد. سه پارامتر اصلی در ساخت این غشای نامتقارن شامل غلظت پلیمر ماتریمید، غلظت پلیمر لایه پوششی و درصد ذرات چارچوب آلی-فلزی MIL-53 با روش طراحی آزمون بهینه سازی شد. سپس، تراوایی گاز CO2 و CH4 در تمام غشاهای ساخته شده اندازه گیری شد. برای بررسی ساختار غشا، ساختار سطح مشترک پلیمر و ذرات و اثر تغییر پارامترهای ساخت در ساختار غشا، تصاویر SEM از سطح مقطع آن ها گرفته شد. همچنین، آزمون های TGA و FTIR برای بررسی مقاومت گرمایی غشا و پیوندهای موجود در آن انجام شد. نتایج نشان داد، غشاهای ساخته شده ساختارمتخلخل با حفره های انگشتی داشته و در درصدهای کم تا متوسط از ذرات افزوده شده، فضاهای خالی گزینش ناپذیر در سطح مشترک تشکیل نشده است. مقاومت گرمایی غشا با افزودن ذرات MIL-53 افزایش یافت و دمای شکست پلیمر از 410 به 450 درجه سلسیوس افزایش یافت. نتایج تراوایی غشاها نشان داد، بیشترین مقدارگزینش پذیری CO2/CH4 23.6 مربوط به غشای ماتریمید (wt %20)-MIL53 (wt %15)/PMHS(wt %10) بود. اگرچه در غشاهای حاوی 30% وزنی ذرات به دلیل تجمع آن ها و وجود شکاف، گزینش پذیری کاهش یافت و به 7.5 رسید. نتایج طراحی آزمون نشان داد، پارامتر غلظت لایه پوششی با اهمیت است و با افزایش غلظت پلیمر، گزینش پذیری افزایش می یابد. در حالی که غلظت پلیمر لایه گزینش پذیر در محدوده آزمون شده، اثر معناداری بر عملکرد غشا نداشت. بهینه سازی پارامترها نشان داد، غشای حاوی %15.5 وزنی ذرات با غلظت پلیمر %17.8 و غلظت لایه پوششی %13.2 بیشترین مقدار گزینش پذیری و تراوایی CO2 را دارد.
    کلید واژگان: غشای نامتقارن, شبکه آمیخته, چارچوب آلی - فلزی, پلیمر, ماتریمید MIL, 53}
    Fatereh Dorosti *, Mohammadreza Omidkhah
    Asymmetrically mixed matrix Matrimid-MIL-53 membranes with silicone cover layer were fabricated. For better understanding of membrane fabrication process, three main parameters of fabrication, Matrimid concentration, silicone concentration and weight percentage of metal organic framework (MIL-53) particles, were optimized by an experimental design method. Cross-section SEM images were used to study the membrane structure and polymer-particles interface. Moreover, thermal resistance of the membranes and the existence of various bonds in them were investigated by FTIR and TGA analyses. The results showed that membranes had porous structure with finger-like morphology. At low and moderate percentages of particles, there were no non-selective voids observed at polymer-particles interface. The thermal resistance of membranes increased with the increase of MIL-53 weight percentage and the destruction temperature of polymer increased from 410°C to 450°C. The permeability tests results showed that the Matrimid (20% wt)-MIL-53(15% wt)/PMHS (10%wt) membrane exhibited the highest level of CO2/CH4 selectivity (23.6). However, in the membrane with 30 wt% particles loading, selectivity decreased due to particles agglomeration and void formation. The experimental design results showed that the concentration of silicone in covering solution had significant effect. CO2 and CH4 permeability decreased and ideal selectivity of CO2/CH4 increased with silicone concentration enhancement. Although the Matrimid concentration had a little effect on CO2/CH4 ideal selectivity, its enhancement increased the selectivity of the gases. The optimization results showed the membrane with 17.8% of Matrimd polymer, 13.2% of silicone polymer and 15.5 wt% of MIL-53 particle displayed the highest selectivity and CO2 permeability.
    Keywords: mixed matrix membrane, asymmetric membrane, metal organic framework, Matrimid, MIL-53}
  • نوید عبدوس، اعظم اکبری، محمدرضا امیدخواه *، جعفر توفیقی داریان
    باتوجه به مزایای فرآیندهای گوگردزدایی اکسایشی(ODS) وگوگردزدایی اکسایشی همراه با تابش امواج فراصوت(UAOD) برای صنعتی کردن این فرآیندها نیاز است تا سینتیک آنها مورد بررسی قرار گرفته و مدل سازی شود، تا بتوان آنها را در مقیاس نیمه صنعتی و صنعتی، شبیه سازی و طراحی کرد. از این رو در این پژوهش، مدل سازی میکروسینتیکی واکنش گوگردزدایی اکسایشی 4 و 6- دی متیل دی بنزوتیوفن(4،6-DMDBT) برروی کاتالیست مولیبدن با پایه آلومینا مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. جهت توصیف معادلات سینتیک واکنش، مکانیسم های لانگمویرهینشلوود و الی ریدل استفاده شده است. الگوریتم ژنتیک جهت بهینه سازی مورد استفاده قرار گرفت. باتوجه به نتایج مدل های لانگمویر هینشلوود و الی ریدل، مکانیسم لانگمویر هینشلوود رفتار سینتیکی فرآیندهای گوگردزدایی اکسایشی(ODS) وگوگردزدایی اکسایشی همراه با تابش امواج فراصوت(UAOD) را می تواند توضیح دهد. معادلات میکروسینتیکی و مرحله محدودکننده سرعت با توجه به نتایج مدل ها مشخص شده است.
    کلید واژگان: گوگرد زدایی اکسایشی, فراصوت, لانگمویرهینشلوود, الی ریدل, الگوریتم ژنتیک}
    Navid Abdoos, Azam Akbari, Mohammadreza Omidkhah *, Jafar Towfighi Darian
    According to the benefits of oxidative desulfurization (ODS) and ultrasound assisted oxidative desulfurization (UAOD) processes and in order to industrialize these processes, it is necessary that the kinetics of these processes be studied and modeled, so as to be able to design and simulate them in semi industrial and industrial scale. Therefore, kinetics modeling of oxidative desulfurization reaction of 4,6-DMDBT over molybdenum catalyst supported on alumina has been investigated. For expression of reaction kinetics equations, Langmuir Hinshelwood and Eley Rideal mechanisms have been used. Genetic algorithm was used for optimization. Based on, Langmuir-Hinshelwood and Eley Rideal models results, Langmuir-Hinshelwood mechanism can describe the kinetic behavior of UAOD and ODS processes. Micro kinetics equations and rate determining step are identified according to the results of the models.
    Keywords: Oxidative Desulfurization, Ultrasound, Lngmuir Hinshelwood, Eley Rideal, Genetic Algorithm}
  • رضا عابدینی*، محمدرضا امیدخواه
    دراین پژوهش، عملکرد غشای ماتریس ترکیبی پلی (4- متیل-1-پنتین) حاوی ذرات MIL 53 در جداسازی کربن دی اکسید از نیتروژن بررسی شده است. ذرات MIL 53 با مقادیر وزنی 10، 20 و %30 به ماتریس پلیمری اضافه شدند. همچنین، قابلیت جذب گازهای CO2 و N2 به وسیله ذرات MIL 53 بررسی و داده های جذب به کمک معادله لانگمیر ارزیابی شدند. ساختار و خواص گرمایی و مکانیکی غشاهای حاصل با روش های FT-IR، SEM، TGA و آزمون کشش ارزیابی شد. همچنین، خواص گازتراوایی غشاهای حاصل به کمک گازهای خالص CO2 و N2 سنجیده شد. افزون بر این، برای درک دقیق تر خواص تراوایی غشاها ضرایب نفوذ و انحلال پذیری گازها در غشای پلیمری و غشاهای ماتریس ترکیبی محاسبه شد. نتایج TGA حاکی از بهبود دمای تخریب غشاهای ماتریس ترکیبی است، به طوری که دمای تخریب غشای حاوی %30 وزنی از ذرات MIL 53 به 348oC افزایش یافت. نتایج SEM نیز پخش نسبتا یکنواخت ذرات در ماتریس پلیمری غشاها را به همراه فصل مشترک مناسب پلیمر-ذره نشان دادند. نتایج گازتراوایی نشان داد، تراوایی هر دو گاز (به ویژه CO2) با افزایش درصد وزنی ذرات در غشا، افزایش یافت، به طوری که تراوایی CO2 از 98/74Barrer در غشای پلیمری به 217/65Barrer در غشای حاوی %30 وزنی از ذرات افزایش یافت. همچنین، محاسبه گزینش پذیری گازها حاکی از افزایش گزینش پذیری CO2/N2 از 16/66 به 22/70 بوده است. در نهایت، عملکرد غشاهای ماتریس ترکیبی با حد رابسون در جداسازی CO2/N2 مقایسه و نتایج بیانگر غلبه عملکرد غشای ماتریس ترکیبی حاوی %30 وزنی از ذرات MIL 53 بر حد رابسون بوده است.
    کلید واژگان: پلی(4, متیل, 1, پنتین), MIL 53, غشای ماتریس ترکیبی, تراوایی, جداسازی CO2, N2}
    Reza Abedini *, Mohammadreza Omidkhah
    The performance of poly (4-metyl-1-pentyne) as mixed matrix membrane (MMM) mixed with MIL 53 particles was studied to separate mixtures of carbon dioxide and nitrogen. MIL 53 particles was added to the polymer matrix with 10, 20 and 30 weight percentages. The adsorption of CO2 and N2 gases by MIL 53 was evaluated and the adsorption data was analyzed by Langmuir equation. Structure and thermal/mechanical properties of prepared membranes were characterized by means of FTIR, SEM, TGA and elongation test. Moreover, the gas permeation properties of membranes were studied by measuring the permeation of pure CO2 and N2. Furthermore, for accurate understanding of the gas permeation properties of the membranes, diffusion and solution coefficient of gases in neat membrane and MMMs were calculated using modified time-lag method. The results from TGA analysis showed that the degradation temperature of MMMs was enhanced and increased to 348ºC for membrane containing 30 wt% of MIL 53. The SEM images also illustrated a relatively uniform dispersion of particles with proper polymer/filler interfaces in the polymer matrix. The gas permeation results revealed that the permeability of both gases (especially CO2) increased with increasing MIL 53 loading, in which the permeability of CO2 increased from 98.74 Barrer in neat membrane to 217.65 Barrer in MMM containing 30 wt% filler. Moreover, calculation of CO2/N2 selectivity depicted that the selectivity enhanced from 16.66 to 22.70. Finally, the performance of MMMs was compared with Robeson’s upper bound in CO2/N2 separation and results showed that the MMM having 30 wt% of MIL 53 took over the Robeson bound.
    Keywords: poly (4, metyl, 1, pentyne), MIL 53, mixed matrix membrane, CO2, N2 separation, permeation}
  • مجتبی بابایی، محمدرضا امیدخواه
    هیدروژن زدایی کاتالیستی پروپان جهت تولید پروپیلن به عنوان ماده اولیه در تولید پلی پروپیلن برای کاربردهای مختلف اهمیت زیادی دارد. کاتالیست صنعتی Pt-Sn/γ–Al2O3 در فرآیند هیدروژن زدایی پروپان بسیار فعال و گزینش پذیر عمل می کند. استفاده از راکتورهای غشایی روشی برای فائق آمدن بر محدودیت ترمودینامیکی این واکنش است. در این مطالعه، هیدروژن زدایی از پروپان در راکتور غشایی مطالعه شده است. در بخش اول این مطالعه ساخت غشاء و انجام آزمایشات مربوط به غشاء و در بخش دوم انجام واکنش هیدروژن زدایی به کمک غشاء مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایشات بررسی مورفولوژی سطح غشاء و همچنین آزمایش XRD وجود یک فاز همگن پالادیم - نقره را در سطح غشاء تایید می کند. اثر پارامترهای مختلف مانند دما، نسبت هلیم به پروپان و دبی پروپان بر میزان تبدیل و گزینش پذیری نسبت به پروپن بررسی شده است. این واکنش در شرایط بدون استفاده از غشاء و با استفاده از غشاء انجام شده است. نتایج نشان می دهد استفاده از غشاء میزان تبدیل را در محدوده 34/ 10-2% و گزینش پذیری نسبت به تولید محصول را در محدوده 61 /22-44/ 8% تغییر می دهد.
    کلید واژگان: هیدروژن زدایی, پروپان, غشاء Pd, Ag, راکتور غشایی, پروپیلن}
    Mohammadreza Omidkhah, Mojtaba Babaei
    The catalytic dehydrogenation of propane as an initial material in propylene production is very important. The application of Pt-Sn/γ-Al2O3 as a industrial catalyst in dehydrogenation process of propane has shown to be very active and selective. Using membrane reactors is the suitable method for solving the thermodynamic limitation of this process. In this study, the dehydrogenation of propane has been investigated by using a membrane reactor. This study is based on two parts; first the manufacturing of membrane and its structure are investigated and, in the other section, the application of membrane to dehydrogenation is studied. The investigation of membrane surface morphology and XRD show the existence of a Pd-Ag homogeneous phase. The effects of different parameters such as temperature, He/propane ratio, and propane flow on conversion and propene selectivity have been investigated. This reaction has been performed with and without a membrane. The results show that the application of membrane increases the conversion from a range of 19.78-43.24 to 21-47.13 and raises the selectivity from 41.36-79.86 to 50.71-89.44.
    Keywords: Dehydrogenation, Propane, Membrane Reactor, Pd, Ag Membrane, Propylene}
  • فاطره درستی، محمدرضا امیدخواه*، رضا عابدینی
    در این تحقیق به بررسی اثر ذرات MIL-53، بر خواص غشای ماتریمید در جداسازی دی اکسیدکربن/متان، پرداخته شده است. از MIL-53 که یک چارچوب آلی فلزی با حفراتی با ساختار ویژه بوده و گزینش پذیری قابل توجهی نسبت به گاز دی-اکسیدکربن دارد، به عنوان افزودنی استفاده شده است. به منظور بررسی ساختار غشاهای شبکه آمیخته با ترکیب درصدهای مختلف از ذرات MIL-53، غشاهای مورد نظر به دو روش متقارن و نامتقارن ساخته شدند. ساختار مقطع عرضی غشاها با استفاده از تصاویر SEM مورد ارزیابی قرار گرفت و همچنین تراوایی هر یک از گازها سنجیده شد. تصاویر SEM نشان دادند که برهم کنش مناسبی بین ذره و پلیمر وجود داشته و ذرات از پراکندگی یکنواختی در شبکه پلیمری برخوردار بودند. نتایج آزمون تراوایی گاز در هر دو نوع غشای تهیه شده نشان داد که افزایش درصد وزنی MIL-53 موجب افزایش تراوایی و گزینش پذیری شده است. تراوایی گاز دی اکسیدکربن از GPU 0/056 در غشای پلیمری خالص متقارن به GPU 0/113 در غشای شبکه آمیخته متقارن حاوی 15% وزنی از ذرات MIL-53افزایش یافت. همچنین گزینش-پذیری دی اکسیدکربن/متان در غشاهای متقارن از رشد 85 درصدی برخوردار بود و به 8/ 51 رسید. نتایج نشان دادند که متان و دی اکسیدکربن در غشاهای شبکه آمیخته نامتقارن از تراوایی بسیار بالاتر و در حدود 100 برابر مقادیر متناظر در غشاهای متقارن برخوردار بودند.
    کلید واژگان: غشای ماتریس مرکب, جداسازی گازی, ماتریمید, تراوایی}
    Fatereh Dorosti, Mohammadreza Omidkhah*, Reza Abedini
    In this study, the effect of MIL-53 particles on CO2/CH4 separation of Matrimid was investigated. MIL-53 used as an additive due to its especial pore structure and considerable selectivity respect to CO2. For the purpose of mixed matrix membrane structure with different weight percent of MIL-53 on CO2/CH4 separation, membranes fabricated with symmetric and asymmetric structure. Morphology of membranes studied with cross sectional SEM images and a performance of membranes in gas separation evaluated through permeability measurement. SEM images showed that a proper compatibility between particles and polymer along with proper dispersion of particles within polymer matrix were achieved. Results from gas permeation test demonstrated that increasing in weight percent of MIL-53 in membranes led to the permeability and selectivity enhancement. Moreover, permeability results showed that the CO2 permeability was increased from 0.056 GPU in neat symmetric membrane up to 0.113 GPU in mixed matrix membrane that containing 15 wt. % of MIL-53 particles. CO2/CH4 selectivity also increased 85% compared to neat membrane and reached to 51.8. In addition, permeability results illustrated that the gases permeability in asymmetric membranes was 100 times higher than those in symmetric membranes.
    Keywords: Mixed matrix membranes, CO2, CH4 separation, Matrimid, Metal organic framework, Permeability}
  • رضا عابدینی، محمدرضا امیدخواه*، فاطره درستی
    در این پژوهش، اثر چارچوب های فلزی-آلی NH2-MIL 53 بر خواص گازتراوایی غشای پلیمری پلی(4- متیل-1- پنتین) (PMP) بررسی شده است. از روش های مختلفی نظیر FTIR، DSC، SEM و آزمون جذب گاز به همراه آزمون جداسازی CO2/CH4 به حالت گاز خالص و مخلوط گازی برای بررسی آثار گروه عاملی NH2- بر خواص غشاهای شبکه ترکیبی بهره گرفته شد. نتایج حاصل از DSC نشان دهنده افزایش دمای انتقال شیشه ای (Tg) غشاها به ازای ازدیاد درصد وزنی ذرات بوده است. همچنین، تصاویر SEM نمایانگر پخش مناسب و تقریبا یکنواخت ذرات در ماتریس پلیمری بوده که عاری از تجمع قابل توجه ذرات است. آزمون جذب گاز از ذرات NH2-MIL 53 نشان داد، این ذرات، جذب کاملا گزینشی نسبت به CO2 داشته اند که ناشی از برهم کنش بین CO2 و ذرات افزودنی بوده است. افزون بر این، وجود ذرات NH2-MIL53 منجر به افزایش تراوایی گازها (به ویژه CO2) و گزینش پذیری CO2/CH4 شد. در ازای افزودن %30 وزنی از ذرات NH2-MIL 53 به غشای شبکه ترکیبی، تراوایی CO2 و گزینش پذیری CO2/CH4 در مخلوط گازی به ترتیب از 83.35 به 210.21 و 7.61 به 19.88 افزایش یافت. ازدیاد دما در آزمون تراوایی گازها از 30 به 60 درجه سلسیوس باعث افزایش تراوایی هر دو گاز CO2 و CH4 در مخلوط گازی شد، در حالی که گزینش پذیری CO2/CH4 کاهش یافت. افزون بر این، نتایج حاصل از عملکرد گروه های آمینی نشان داد، این گروه ها به بازیابی نیاز نداشته و عملکرد آنها در طول 120 ساعت آزمون تراوایی افت نکرده است. مقایسه بین داده های تراوایی با مدل های مرسوم تراوایی نشان داد، مدل برگمن نسبت به مدل های ماکسول و لویس از تقریب بهتری در داده های تراوایی CO2 برخوردار بوده است.
    کلید واژگان: پلی(4, متیل, 1, پنتین), NH2, MIL 53, غشای شبکه ترکیبی, جداسازی CO2, CH4, مخلوط گازی}
    Reza Abedini, Mohammadreza Omidkhah*, Fatereh Dorosti
    The effect of NH2-MIL 53 metal organic framework (MOF) on gas transport properties of poly (4-methyl-1-pentyne) (PMP) was investigated. Various characterization methods such as FTIR، DSC، SEM and gas adsorption test as well as a series of CO2/CH4 gas separation tests (i. e.، pure and mixed gas test) were conducted in order to determine the effect of ligand functionalization (–NH2) on the properties of the prepared mixed matrix membranes and their gas transport characteristics. The results of DSC showed that glass transition temperature (Tg) increased by increasing NH2-MIL 53 loading. The SEM images also demonstrated that the NH2-MIL 53 particles were dispersed well in the PMP matrix with no noticeable agglomeration. The gas adsorption test of NH2-MIL 53 particles revealed there was a selective adsorption behavior with respect to CO2. It was also found that، incorporation of NH2-MIL 53 into the PMP resulted in an increase in gas permeability (especially towards CO2) and a higher CO2/CH4 selectivity. Adding 30 wt% NH2-MIL 53 into the polymer matrix increased CO2 permeability and CO2/CH4 selectivity of the mixed gas from 83. 35 to 210. 21 barrer and 7. 61 to 19. 88، respectively. Rising the temperature from 30 to 60°C led to the permeability increment of both CO2 and CH4 in the mixed gas test، while the CO2/CH4 selectivity decreased. Moreover، the results showed that amino groups required no regeneration and their performance did not decline during 120 h of permeation test. A comparison between the permeation data and those calculated from permeation models revealed that the Bruggeman model could fit the CO2 permeability data better than the Maxwell and Lewis models.
    Keywords: poly (4, methyl, 1, pentyne), NH2, MIL 53, mixed matrix membrane, CO2, CH4 separation gas mixture}
  • رضا عابدینی، محمدرضا امیدخواه*، فاطره درستی
    در این مطالعه اثر افزودن ذرات Materials Institute Lavoisier-53، MIL 53 بر خواص گاز تراوایی غشای پلی متیل پنتین (PMP) ارزیابی شد.MIL-53با ترکیب درصدهای 10، 20 و %30 وزنی به ماتریس پلیمری اضافه شد. خواص MIL-53 و غشاهای ساخته شده به روش های مختلفی نظیر آزمون FTIR،SEM و TGA بررسی شد. همچنین آزمون جذب گازهای CO2 و CH4 برای بررسی هر چه دقیق تر خواص گاز تراوایی غشاهای حاصل انجام و داده های جذب با معادله لانگ مایر ارزیابی شد. افزون بر این، عملکرد غشاهای حاصل با اندازه گیری تراوایی گازهای CO2 و CH4 و به دنبال آن محاسبه گزینش پذیری CO2/CH4 ارزیابی شد. نتایج SEM نشان داد، ذرات MIL-53 از پراکندگی نسبتا یکنواختی در شبکه پلیمری غشا برخوردارند و فصل مشترک پلیمر و ذرات تقریبا حاکی از نبود حفره های غیرگزینشی در عبور گاز بوده است. همچنین، بررسی TGA بیانگر بهبود پایداری گرمایی غشاهای ماتریس ترکیبی نسبت به غشای پلیمری خالص بوده است. نتایج نشان داد، تراوایی گازها (به ویژه CO2) با افزایش درصد وزنی MIL-53 به طور قابل توجهی افزایش یافته و افزون بر این گزینش پذیری CO2/CH4 نیز از روندی صعودی و همسو با تراوایی برخوردار بوده است. ضریب انحلال پذیری CO2 در غشا بر خلاف CH4، با افزایش درصد وزنی MIL-53 افزایش معنی داری داشته است، در حالی که ضریب نفوذ CO2 کاهش یافته است. درنهایت، مقایسه بین عملکرد غشاها با حد رابسون در جداسازی CO2/CH4 نشان داد، افزایش درصد وزنی MIL-53 بهبود عملکرد غشاها را به همراه داشته است و به حد رابسون در جداسازی CO2/CH4 بسیار نزدیک شده است.
    کلید واژگان: پلی متیل پنتین, MIL, 53, غشای ماتریس ترکیبی, حجم آزاد غشا, جداسازی CO2, CH4}
    Reza Abedini, Mohammadreza Omidkhah*, Fatereh Dorosti
    The effect of Materials Institute Lavoisier-53 (MIL-53) particles on gas transport properties of polymethylpentyne (PMP) was investigated. MIL-53 was added to the polymer matrix with different loadings of 10، 20 and 30 wt%. The properties of MIL-53 and prepared membranes were analyzed through FTIR، SEM and TGA methods. The adsorption of CO2 and CH4 was conducted and analyzed accurately through Langmuir equation to investigate the gas transport properties of membranes. The results from TGA showed that degradation temperature (Td) increases significantly with increasing MIL-53 loading. SEM images demonstrated that MIL-53 particles dispersed well in polymer matrix with no considerable agglomeration and no non-selective void formation at polymer/filler interface. In addition، CO2 and CH4 permeability measurement along with calculation of CO2/CH4 selectivity were performed. The results showed that the permeability of gases (especially for CO2) increased significantly by increasing the MIL-53 loading. Additionally، CO2/CH4 selectivity showed an increasing trend with increasing the MIL-53 weight percent. Unlike CH4، the CO2 solubility coefficient increased with increasing the MIL-53 loading because of high free volume of membrane and selective adsorption of CO2 with MIL-53. Despite CO2 solubility enhancement its diffusivity coefficient remained more or less unchanged. The enhancement in CH4 permeability has been mainly attributed to its slight incremental diffusivity due to the membrane''s increasingly higher free volume. Finally، a comparison between membranes performance and CO2/CH4 Robeson upper bound showed that، the performance of membranes improved due to the presence of MIL-53 which was very close to the Robeson bound.
    Keywords: polymethyl pentyne, MIL, 53, mixed matrix membrane, free volume of membrane, CO2, CH4 separation}
  • مونا زمانی پدرام، محمدرضا امیدخواه، آبتین عبادی عموقین، رضا یگانی، فرهاد مقدم
    توسعه روش ها و فناوری های جدید برای حذف کربن دی اکسید با کاربردهای متفاوت از قبیل خالص سازی گاز سنتزی، شیرین سازی گاز طبیعی و جداسازی گازهای گلخانه ای سهم قابل توجهی از پژوهش های انجام شده در زمینه ساخت غشاهای پلیمری را به خود اختصاص داده است. به کارگیری حامل های واکنش دهنده مناسب در شبکه پلیمر، انحلال پذیری و شدت جذب گاز کربن دی اکسید را به مقدار قابل توجهی افزایش می دهد. در غشاهای انتقال تسهیل یافته، انتقال از غشا با توجه به واکنش برگشت پذیر بین حامل های واکنش دهنده و جزء گازی مدنظر، از نوع گزینشی بوده در حالی که سازوکار انتقال گازهای بی اثر (از نظر واکنش پذیری با حامل) نظیر نیتروژن، هیدروژن و متان، انحلال- نفوذ است. در این پژوهش، شبکه دارکردن غشاهای پلی وینیل الکل حاوی دی تانول آمین با استفاده از عامل شبکه ساز گلوتارآلدهید با ترکیب درصدهای مختلف (نسبت عامل شبکه ساز به پلیمر برابر 0، 1، 3، 5 و %7) بررسی شده است. برای جلوگیری از آثار تداخلی اسید و حلال در واکنش آمین و کربن دی اکسید این آزمون ها در غیاب کاتالیزور اسیدی و حلال آلی انجام شدند. شکل شناسی غشاهای سنتز شده با استفاده از آزمون های DSC، FTIR و SEM بررسی شد. افزون بر این، اثر مقدار عامل شبکه ساز، ترکیب درصد و فشار خوراک بر خواص جداسازی کربن دی اکسید - متان در حالت گاز خالص ارزیابی شده است. غشاهای شبکه ای شده گزینش پذیری کربن دی اکسید- متان بیشتری را نسبت به نمونه شبکه ای نشده نشان داده اند. کربن دی اکسید- متان بهترین نمونه غشاهای تهیه شده/PTFE (wt %7)-PVA/GA DEA برای خوراک خالص13/91 بوده است
    کلید واژگان: شیرین سازی گاز, غشاهای انتقال تسهیل یافته, جداسازی گاز, شبکه ای کردن, پلی وینیل الکل}
    Mona Zamani Pedram, Mohammad Reza Omidkhah, Abtin Ebadi Amooghin, Reza Yaghani, Farhad Moghadam
    Developing new methods and technologies for CO2 removal with a variety of applications, such as purification of synthesis gas, natural gas sweetening, and greenhouse gas sequestration are nowadays carried out in research works involving polymeric membranes. By employing suitable reactive carriers into the membrane matrix, the solubility and absorption rate of the reactive gas (i.e., CO2) are enhanced. In facilitated transport membrane, the selective transport through the membrane occurs owing to a reversible reaction between the reactive carriers and the target gas, while in contrast the solution-diffusion is the dominant mechanism for permeation of inert gases such as CH4, N2 and H2. In this work, the cross-linking of diethanolamine (DEA)-impregnated polyvinyl alcohol (PVA) by glutaraldehyde (GA) with different blend compositions (GA/PVA: 0.5, 1, 3, 5, 7 ratio%) were performed in the absence of an acid catalyst and organic solvents in order to avoid any interference in CO2 facilitation reaction with DEA. The fabricated membranes were characterized by differential scanning calorimetry, Fourier transform infrared (FTIR) and scanning electron microscopy. Furthermore, the effects of cross-linking agent content and feed pressure on CO2/CH4 transport properties were investigated in pure gas experiments. Finally, the cross-linked membranes showed reasonable CO2/CH4 permselectivity indexes in comparison to uncross-linked membranes. The best-yield in CO2-selective membranes (DEA-PVA/GA (1 wt%)/PTFE) represented the best CO2/CH4 selectivity of 91.13 for pure gas experiments.
    Keywords: gas sweetening, facilitated transport membranes, gas separation, cross, linking, polyvinyl alcohol}
  • آرمان شفیعی فسقندیس، محمدرضا امید خواه
    در این مقاله صحت معادله جدید ارائه شده، که منشاء کاملا تئوریک دارد و برای محاسبه نسبت تعادل اجزاء مخلوط هیدروکربنی غیر ایده ال چند جزئی در سیستم دو فازی (مایع – بخار) به کار می رود، بررسی می گردد. معادله مورد نظر بر اساس نظریه جدید یکی از دانشمندان معاصر مبنی بر اینکه، اکتیویته همان مینیمم حجم ترمودینامیکی می باشد، ارائه شده است. رابطه ای نیز برای محاسبه مینیمم حجم ترمودینامیکی موجود می باشد که مبنای متدولوژی این مقاله قرار گرفته است. معادله جدید ارائه شده برای نمونه در فرایند تبخیر آنی استفاده گردید و نتایج محاسبات بر مبنای آن، با ارقام نسبت تعادل استخراج شده از یک نمودار نیمه تجربی و نتایج شبیه سازی با نرم افزارAspen Plus به منظور تایید صحت و کاربرد معادله جدید مقایسه گردیده است.
    کلید واژگان: ترمودینامیک, ماکروسل, نسبت تعادل, تبخیر آنی}
    Arman Shafiei Fasaghandis, Mohammadreza Omidkhah
    The validity of a newly derived equation which is thoroughly theoretical is investigated in this article. This new equation is mainly used for equilibrium-constant calculation of multicomponent mixtures of hydrocarbons in nonideal two phase systems (liquid/vapor). It is based on taking ideas from a new theory of a contemporary scientist who believed that activity is equal to minimum thermodynamic volume. An equation for calculation of this minimum volume which has been developed before is the basis of this article methodology. The new equilibrium-constant equation has been used for a flash evaporation process as an example. The results from a typical calculation have been compared with a semi-empirical graph and that of Aspen Plus software in order to evaluate the validity and applicability of this new equation.
  • محمدرضا امیدخواه، مهندس مهدی آذری محمدی
    در این مقاله ابتدا مقدمهای راجع به لزوم نوآوری در اقتصاد رقابتی و رو به رشد بیان میگردد. پس از آن بخشی از برنامه های کنونی نوآوری مبنی بر فناوری در سطح دولت که توسط وزارت صنایع و معادن مدیریت میشود، به طور مختصر و با توجه ویژه به صنعت و فناوری تشریح میشود. در نهایت برخی از چالش های موجود در این مسیر نیز مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت.
    Mohammadreza Omidkhah, Mehdi Azari Mohammadi
    In this paper after an introduction about the necessity of innovation in an increasingly competitive global economy, part of the existing government-level technological innovation programs managed by Ministry of Industry and Mine is briefly described with special attention given to the technology and industry. Some of he challenges facing the program is also highlighted.
  • Mohammad Reza Omidkhah, Mahmood Reza Hojjati
    This paper presents a simple methodology for cost estimation of a near optimal heat exchanger network, which comprises mixed materials of construction. In traditional pinch technology and mathematical programming it is usually assumed that all heat exchangers in a network obey a single cost model. This implies that all heat exchangers in a network are of the same type and use the same materials of construction (an assumption that is unwarranted). The method introduced in this article enables the designer to decomposes the total cost of a heat exchanger into two elements, namely cost of the tubes and cost of the shell, thereby predict a more reliable cost for the network. By subsequent use of the binary variables and evaluation of the physical conditions of the streams, one can assign the streams to pass either through shell or tubes. Whereby, shell and tubes can be of different materials and therefore different cost models can be applied. Another advantage of the approach is that the pressure drop in each side of the exchanger (shell or tubes) can be assessed leading to more accurate evaluation of corresponding heat transfer coefficient for each individual stream. Finally an objective function (total cost) can be defined based on mixed materials of construction and different values of heat transfer coefficients. The proposed model has been utilized in three different case studies and the results are compared with those of a commercially available software (SUPERTARGET). The comparison shows reductions of more than 17% and 14% in total annual costs in the two cases, and 2.5% reduction in third, confirming the fact that more accurate evaluation of heat transfer coefficient for each individual stream can lead to better network design.
سامانه نویسندگان
  • دکتر محمدرضا امیدخواه نسرین
    امیدخواه نسرین، محمدرضا
    استاد تمام مهندسی شیمی، دانشگاه تربیت مدرس
اطلاعات نویسنده(گان) توسط ایشان ثبت و تکمیل شده‌است. برای مشاهده مشخصات و فهرست همه مطالب، صفحه رزومه ایشان را ببینید.
بدانید!
  • در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو می‌شود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشته‌های مختلف باشد.
  • همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته می‌توانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال