فهرست مطالب

نشریه پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر
سال چهارم شماره 4 (پیاپی 14، زمستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1400/01/24
  • تعداد عناوین: 8
|
  • الهه دهقانی کازرونی، فاطمه اسلامی*، رامین کریم زاده صفحات 3-21

    در این پژوهش امکان جداسازی آسفالتین از باقیمانده برج خلاء با استفاده از حلالهای صنعتی ارزان قیمت مانند 202 ،202 ،204 و 210 بررسی شد. برای رسوب آسفالتین از روش های جداسازی 01/IP143 و 07-3279 D ASTM استفاده شد. جهت یافتن بیشترین میزان رسوب آسفالتین از نرم افزار طراحی آزمایش با سه فاکتور زمان ماند، نسبت حجم حلال به جرم خوراک و درصد حجمی حلال 204 به مجموع حلال 204 و 210 استفاده شد. نتایج نشان داد که بیشترین اثر میان پارامترهای اساسی به ترتیب مربوط به نسبت حلال به خوراک، درصد حجمی حلال 204 به کل حلال و زمان ماند بوده است و بین پارامترهای اساسی برهمکنش شدیدی وجود دارد. بهترین درصد رسوب آسفالتین در زمان ماند 79/34 ساعت، نسبت حلال به خوراک gr/ml 79/39 و درصد حجمی حلال 204 به حلال کل 29/20 %حاصل شد که توانست 04/9 %از 9/9 %را رسوب دهد و درصد رسوب آسفالتین حالت بهینه مخلوط حلالهای صنعتی 9/22 %کمتر از نرمال هپتان شد که با توجه به قیمت ارزانتر این حلالها بیش از 20 %در هزینه صرفه جویی شده است.

    کلیدواژگان: رسوب آسفالتین، حلالهای صنعتی، طراحی آزمایش، باقیمانده خلا
  • علیرضا عبدالجوادی، حسین تیموری تفضل، علی عباس زاده*، علی فروزان صفحات 23-31
    موضوع تحقیق

    استفاده از مخازن پلی اتلینی چند لایه از جمله اقداماتی است که در سال های اخیر برای مقابله با مشکل خشکسالی و کمبود منابع آبی به میزان بسیار زیادی مورد توجه قرار گرفته است. شرایط تولید صحیح تا حدود زیادی باعث استحکام بالای این مخازن و کاربری بیشتر آنها خواهد شد.

    روش تحقیق

    در این پژوهش به بررسی تاثیر فرایند سرد کردن بر خواص نهایی نمونه های مخازن پلی اتیلنی تهیه شده به روش قالبگیری دورانی پرداخته شده است. سه روش متفاوت سرد کردن با آب، سرد کردن با هوا و سرد کردن ساکن انتخاب شد و خواص مکانیکی و حرارتی آنها بررسی شد.

    نتایج اصلی

    نتایج آزمون کشش نشان می دهد هرچه مخزن با سرعت بالاتری سرد شود، میزان کشیدگی در نقطه پارگی بالاتری خواهد داشت. همچنین این آزمون نشان داد که روش سردکردن با هوا میزان کشیدگی در نقطه پارگی پایین تری نسبت به دو روش دیگر دارد. در بخش نتایج خواص حرارتی مشخص شد که سرعت بالاتر سرد کردن باعث ایجاد بلورهای ضخیمتر در قطعه می گردد که انرژی بالاتری برای غلبه بر این بلورهای ضخیم مورد نیاز است. با توجه به نتایج خواص حرارتی و با استفاده از آزمون دمای نرم شدگی مشخص گردید که هرچه سرعت سرد کردن بالاتر باشد، دمای نرم شدگی بالاتری خواهیم داشت که کاربری مخزن در شرایط دمایی بالا را بهتر خواهد کرد. همچنین آزمون های نرخ جریان مذاب و دانسیته به منظور تایید نتایج خواص مکانیکی و حرارتی انجام شدند. آزمون ضربه چارپی در دمای محیط برای تایید رفتار مکانیکی حاصل از ساختار بلوری انجام شد.  نتایج حاکی از آن است که بهترین روش برای سرد کردن، روش سرد کردن بوسیله آب است.

    کلیدواژگان: قالبگیری دورانی، روش های سرد کردن، خواص مکانیکی، خواص حرارتی، مخزن پلی اتیلنی
  • پدرام ناصحی، مجتبی ساعی مقدم*، سید فواد عباس پور، رضا اسدی صفحات 33-48

    با پیشرفت صنایع مختلف در جهان یکی از مشکلات مهمی که با آن مواجه هستیم آلودگی محیط زیست به فلزات سنگین است.یکی از سمی ترین فلزات سنگین که حتی در غلظت های پایین مشکل ساز است، Cr(IV) می باشد. در این مطالعه حذف این ماده سمی با راندمان بالا به وسیله ی جاذب مغناطیسی UIO-66-MnFe2O4-TiO2 مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور نانو کامپوزیت مغناطیسی(UIO-66-MnFe2O4-TiO2)  بر روی بستر چارچوب های آلی فلزی  (MOF)، به منظور جذب سطحی Cr(IV)  سنتز شد. انتخاب روش هیدروترمال برای سنتز UIO-66 علاوه بر سادگی موجب ساختUIO-66  به صورت خالص و کار آمد گشت که در طول آزمایش ها راندمان بسیار بالایی را ایجاد کرد. به جهت مغناطیسی کردن جاذب از نانو ذرات MnFe2O4 کمک گرفته شد. برای افزایش خواص مغناطیسی و افزایش راندمان بارگذاری نانو ذره ی MnFe2O4 ، از  نانو ذره TiO2 کمک گرفته شد تا میزان بارگذاری برروی جاذب افزایش یابد. آزمون های XRD، SEM، FT-IR،BET، VSM و EDX به منظور بررسی سطح و راستی آزمایی ساخت جاذب استفاده شد. تاثیر چهار متغیر موثر در طول آزمایش جذب سطحی همچون میزان جاذب (05/0 تا 25/0 گرم)، pH (2 تا 6)، زمان جذب (15 تا 75 دقیقه)، غلظت اولیه یون فلزی (200 تا 1000 میلی گرم بر لیتر) در پنج سطح (2- تا 2+) با استفاده از طراحی آزمایش به روش سطح پاسخ (RSM) و طراحی مرکب مرکزی (CCD) بررسی شد. بهترین شرایط برای متغیرهای مستقل برای غلظت اولیه فلز میزان  552 mg/l مشخص شد. میزان بهینه ی pH در طول آزمایش برابر با  4 به دست آمد. در نهایت میزان بهینه برای پارامتر های زمان جذب و میزان جاذب به ترتیب 3/42 min و 143/0 gr و همچنین حداکثر میزان جذب 98 درصد به دست آمد. بررسی و مطالعه سینتیک و ایزوترم جذب نشان داد که مدل شبه مرتبه دوم و ایزوترم لانگمویر به خوبی داده های Cr(IV) را پوشش می دهد. پس از پایان فرایند می توان جاذب را با یک میدان مغناطیسی از محیط خارج کرد.

    کلیدواژگان: UIO-66-MnFe2O4-TiO2، چهارچوب آلی فلزی MOF، جذب سطحی، کروم Cr (VI)، طراحی آزمایش
  • احسان خوشبختی، نادره گلشن ابراهیمی* صفحات 49-56

    مذاب های پلیمری رفتار آسودگی از تنش مرتبط با ساختار مولکولی پلیمرها را، در پاسخ به تغییر شکل اعمال شده نشان می دهند. هدف از این تحقیق، بررسی و مطالعه ی رفتار ریولوژیکی پلیمرهای شاخه دار و اثر شاخه در جریان ویسکوالاستیک خطی و غیرخطی برای استفاده در کاربردهای مختلف صنعتی است. برای این منظور از آزمون های ریولوژیکی نظیر روبش بسامد و کشش برای دو پلی اتیلن سبک (LDPE) با شاخه های بلند استفاده شده است. از این آزمون ها مدول های ذخیره و اتلاف، گرانروی پیچیده و گرانروی کششی بدست می آید. همچنین در این راستا می توان از مدل های مولکولی در نواحی ویسکوالاستیک غیرخطی استفاده کرد. آزمون های ویسکوالاستیک خطی تا حدودی حضور شاخه در LDPE را می توانند نشان دهند، در حالی که آزمون های ویسکوالاستیک غیرخطی برای نمونه شاخه دار رفتار سخت شوندگی در برابر کرنش نشان می دهند. یکی از مدل های کارآمد برای پلیمرهای شاخه دار مدل پام-پام چند حالته (Multimode Pom-Pom, MPP) است که از آن در پیش بینی پدیده ی سخت شوندگی در برابر کرنش در جریان های کششی می توان استفاده کرد. در این تحقیق با استفاده از این مدل متوسط تعداد شاخه های جانبی نیز محاسبه شده است.

    کلیدواژگان: رئولوژی، پلیمر شاخه دار، ویسکوالاستیک خطی و غیرخطی، گرانروی کششی سخت شوندگی در برابر کرنش، مدل پام-پام چند حالته
  • مهسا بانان اشرفی، زهره قاضی طباطبایی* صفحات 57-66

    این تحقیق با هدف بررسی خواص نوری نانو کامپوزیت اکسیدگرافن و پلی متیل متا کریلات انجام شد. در ابتدا  نانواکسید گرافن از اکسیداسیون پودر گرافیت توسط یک اسید قوی تهیه شد. شناسایی، تعیین خلوص و اندازه ذرات با استفاده از طیف سنجی مادون قرمز، پراش اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی بدست آمد. میانگین اندازه نانو ذرات  اکسید گرافن با استفاده از تکنیک XRD حدود nm 4/38 تخمین زده شد. سپس نانوکامپوزیت هایی از آن بر پایه پلی متیل متاکریلات  به عنوان یک عنصر حسگر نوری به روش هم رسوبی آماده گردید، نانوکامپوزیت اکسیدگرافن / پلی متیل متاکریلات سنتز شده توسط آنالیزهای FE-SEM  ، XRD  وFT-IR شناسایی شد. برای بررسی خواص نوری نمونه های تهیه شده از طیف سنجی  UV-vis و طیف سنج انعکاسی استفاده شد و مقادیر پارامترهای رنگی b*، a* و L*  برای سه نمونه نانوکامپوزیتی که در شرایط یکسان تهیه شده بودند بدست آمد. همچنین شاخص سیاهی از رابطه  Westlan محاسبه گردید که میانگین شاخص سیاهی  برای این نانوکامپوزیت 7/3 بدست آمد. بررسی طیف های عبوری امواج  UV-vis نمونه سنتز شده در ناحیه nm 300-1100 نشان داد که در ناحیه  nm300- 700  عبور نور برای نمونه تقریبا صفر است. نتایج بدست آمده  نشان دادکه استفاده از نانواکسید گرافن در ماتریس PMMA منجر به بهبود خواص پوششی نانو کامپوزیت می گردد و با به کارگیری این نانوذرات به عنوان رنگدانه ها یا پرکننده های سیاهرنگ، فام سیاه بهتری حاصل می شود.

    کلیدواژگان: نانواکسید گرافن، متیل متاکریلات، اسپکتروفتومتری، طیف سنج انعکاسی
  • امین هدایتی مقدم، جواد سرگلزایی*، پردیس شهسوارزاده جنگی صفحات 67-76

    ترکیبات ساپونین به عنوان عوامل ضدسرطان، ضد قارچ، ضد التهابی و ضد ویروس شناخته می شوند. همچنین، به عنوان عامل کف زا در بعضی از صنایع غذایی استفاده می شوند. تاکنون مطالعات اندکی پیرامون استخراج این ماده صورت گرفته است. هدف اصلی این تحقیق، بررسی و مقایسه بازده استخراج ساپونین به روش رایج با استفاده از حلال و روش سیال فوق بحرانی می باشد. در روش استخراج با حلال اثر سه متغیر مقدار ماده جامد، درصد حلال اتانول و مدت زمان استخراج بر عملکرد فرایند مورد مطالعه قرار گرفتند.  بازده استخراج و غلظت ساپونین به عنوان معیارهای سنجش عملکرد فرایند مورد بررسی قرار گرفتند. در روش استخراج با سیال فوق بحرانی اثر متغیرهای عملیاتی مدت زمان استخراج، فشار و دما مورد بررسی قرار گرفتند. در این روش از دی اکسید کربن به عنوان سیال فوق بحرانی و از اتانول 80% به عنوان کمک حلال استفاده شد.  برای طراحی آزمایش و بهینه سازی فرایند در هر دو روش از سطح پاسخ و طرح مرکب مرکزی استفاده شد. در روش استخراج با حلال درشرایط بهینه، مقدار ماده جامد برابر با 4/5 میلی گرم، درصد حلال اتانول 5/77% و مدت زمان انجام آزمایش برابر با 7 ساعت است. در این شرایط بازده استخراج برابر با 12/1 میلیگرم ساپونین به ازای هر گرم ماده جامد خشک می باشد. تحلیل آماری نتایج نشان داد که متغیرهای عملیاتی تاثیرگذار بر عملکرد فرایند درصد حلال اتانول و مدت زمان استخراج است. همچنین اثر متقابل بین متغیرهای درصد حلال و مدت زمان استخراج دارای اهمیت می باشد. برای استخراج با سیال فوق بحرانی، در شرایط بهینه مدت زمان استخراج، فشار و دما به ترتیب برابر با 10 ساعت، 400 بار و 50 درجه سانتیگراد است. در این شرایط بازده استخراج 20% بیشتر از بازده استخراج با حلال می باشد. می توان نتیجه گیری کرد که بازده استخراج با سیال فوق بحرانی به همراه کمک حلال بالاتر از استخراج با حلال است.

    کلیدواژگان: استخراج فوق بحرانی، بهینه سازی، ساپونین، سطح پاسخ
  • حانیه صدیقین*، محمدحسین عنایتی صفحات 77-88

    نانوالیاف پلیمری در یک دهه گذشته علاقه صنعتی زیادی را به خود جلب کرده است. به طور کلی ، این الیاف برای کاربردهای مختلفی از جمله کاربردهای پزشکی ، عایق بندی، خازن ها، فناوری های پیشرفته هوا فضا و... مناسب است. با این حال ، بسیاری از این نانوالیاف پلیمری از نظر حرارتی ناپایدار و از نظر الکتریکی دارای رسانایی ضعیف می باشند. به همین دلیل استفاده از آنها در برخی از کاربردها، محدود است و نیاز به تقویت کننده مناسب دارد. گرافیت دارای خواص بی نظیری مانند رسانایی و پایداری حرارتی بالا است. این ماده استثنایی به منظور تقویت خواص الکتریکی و حرارتی می تواند در نانوالیاف پلیمری به عنوان نانوتقویت کننده استفاده شود. هدف از این پروژه بررسی تاثیر افزودن نانوذرات گرافیت به الیاف پلیمری، بر خصوصیات حرارتی و الکتریکی حاصل از آن است. برای این منظور از پلی وینیل الکل 72000(PVA) ، بعنوان یک پلیمر غیر رسانا و نانوذرات گرافیت استفاده شد. روش سنتز، الکتروریسی بود که با پارامترهای بهینه کنترل و پس از توزیع گرافیت بوسیله هموژنایزر، انجام شد. بدین منظور شرایط بهینه برای فرآیند الکتروریسی در این پژوهش، غلظت محلول پلیمریW  % 8، ولتاژ Kv 22،  نرخ تغذیه  10 و فاصله ریسندگی cm 20 در نظر گرفته شد. بررسی های انجام گرفته با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، نشان داد الیاف PVA حاصل از این شرایط صاف، پیوسته، بدون هیچگونه دانه کروی یا دوکی شکل و با قطر حدودا 350 نانومتر بود. در حالی که نانو الیاف PVA / گرافیت با همین شرایط الکتروریسی، صاف و بسیار نازک تر، با قطر حدودا  nm200 تولید شد. همچنین با توجه به الگوهای پراش پرتو ایکس (XRD) از نانوالیاف پلی وینیل الکل/ گرافیت، حضور ذرات کریستالی گرافیت در یک زمینه با ساختار آمورف تایید گردید. رفتار حرارتی نانوالیاف PVA پس از ترکیب با گرافیت، بوسیله آنالیز حرارتی (DSC)و TGA بررسی و پایداری حرارتی نمونه ها تا دمای  300درجه سانتی گراد  به اثبات رسید. همچنین طبق نتایج دستگاه مقاومت سنج 4 پراب، با افزایش درصد وزنی گرافیت در الیاف، افزایش رسانایی الکتریکی تا حداکثر   5/0 مشاهده شد.

    کلیدواژگان: الکتروریسی، گرافیت، پلی وینیل الکل، رسانایی، پایداری حرارتی، نانوالیاف
  • مریم درویش، لعبت تقوی*، شهرام مرادی دهقی، عبدالرضا کرباسی صفحات 89-105

    در سال های اخیر، به دلیل محدودیت منابع آبی و افزایش غیرمعمول نیترات در محیط، تلاش های بسیاری جهت حذف و کنترل آن در راستای بهره مندی از جاذب های طبیعی(رس ها) صورت گرفته است. اما با توجه به بار منفی سطحی ذرات بنتونیت، جاذب نیازمند اصلاح است. در مطالعه جاری، جذب ستونی نیترات توسط جاذب مونت موریلونیت کلسیم اصلاح شده مورد بررسی قرار گرفت. همچنین به منظور تغییربار سطحی و افزایش بازدهی جذب سه مرحله ی اسیدشویی، لایه گذاری اکسید روی و بارگذاری سورفکتانت کاتیونی هگزادسیل تری متیل آمونیوم بروماید برروی جاذب انجام شد. برهمکنش مولکولی و کریستالوگرافی مونت موریلونیت خالص و نانو جاذب سنتزی(ACZ) با طیف سنجی فروسرخ و آنالیز پرتوایکس شناسایی گردید. همچنین مورفولوژی نانو جاذب  ACZقبل و بعد از مواجهه با آلاینده نیترات با استفاده از میکروسکوپی الکترونی روبشی و میکروسکوپ الکترونی عبوری ارزیابیشد.. فشردگی نانو ذرات و دسترسی کمتربه منافذ و حفرات در ستون بستر ثابت، سبب کاهش ظرفیت جذب جاذب درون ستون نسبت به حالت ناپیوسته شد. نتایج نشان داد که با افزایش غلظت خوراک ورودی از 80 به 120 و mg/L 150، به ترتیب %67/39 و %88/25 ظرفیت جذب افزایش یافت. کاهش دبی جریان ورودی سبب افزایش زمان نفوذ، برهم کنش و دسترسی بیشتر به محل های اتصال برای یون های نیترات و در نهایت موجب بهبود عملکرد ستون و افزایش دبی جریان ورودی موجب کاهش ظرفیت جذب و زمان شکست شد.  بنابراین جذب یون های نیترات توسط مرحله انتقال جرم داخلی، کنترل و به مدت زمان برهم کنش و فرصت نفوذ به درون جایگاه های فعال وابسته است.  با افزایش در ارتفاع بستر از 4/2 به cm9، افزایش محسوسی در ظرفیت جذب از 60/608 به  mg/g 77/167 رخ داد. اثر نوع شوینده و تعداد مراحل بازیابی ستون جذب نشان داد؛ پس از 3 مرحله آبشویی، اسید شویی نقش مهمی درافزایش بازیابی ستون داشت. داده های تجربی با ضرایب همبستگی 0/95R2>  با دو مدل سینتیکی توماس و یون- نلسون مطابقت داشت. در پژوهش حاضر، ستون نانو جاذب ACZ به عنوان عاملحذف سریع یون نیترات از محلول های آبی معرفی و جهت استفاده در سیستم های تصفیه با قابلیت استفاده مجدد پیشنهاد شد.

    کلیدواژگان: نیترات، نانو جاذب، دبی جریان، ارتفاع بستر، توماس و یون- نلسون
|
  • Elahe Dehghani Kazerouni, Fatemeh Eslami*, Ramin Karimzadeh Pages 3-21

    In this research, the possibility of asphaltene separation from the vacuum tower residue using the low cost industrial solvents such as 402, 404, 406, and 410 was investigated. In order to separate asphaltene the IP143/01 and ASTM D 3279-07 separation methods were utilized. In order to find the optimal state of asphaltene precipitation, Design of experiments software with three factors of residence time, the solvent-to-feed ratio and the volume percent of 406 solvent to the total solvent of 406 and 410 were used. The results showed that the effectiveness of each parameter in precipitating the asphaltene attributed to the ratio of solvent to feed, the ratio of solvent 406 to total solvent, and the residence time, respectively and there was a significant interaction between the basic parameters. The best asphaltene precipitation of 5.06% of 7.5% happens at the residence time of 36.97 hours, the ratio of solvent to feed of 35.95 ml/gr and the volume percent of 406 solvent to the total solvent of 27.20%. Asphaltene precipitation percentage for the optimal mixture of industrial solvents was 22.5% lower than the precipitated asphaltene from normal heptane solvent. However, according to the solvents price, industrial solvents (410 and 406) were approximately 50% cheaper than normal heptane, and hence on overall, there was a cost savings of more than 20%

    Keywords: Asphaltene Precipitation, Industrial solvents, design of experiments, Vacuum Residue
  • Alireza Abdoljavadi, Hosein Teymoori Tafazol, Ali Abbaszadeh*, Ali Foroozan Pages 23-31
    Research subject

    Due to the drought and lack of water resources, many efforts have been made to store water properly recently. Using of multilayer polyethylene tanks is an efficient measure in order to solve this problem and it has received considerable attention. Proper manufacturing conditions will greatly improve the strength of these tanks and their applications.

    Research approach

    In this study, the effect of cooling process on the final properties of polyethylene tanks prepared by rotational molding method is investigated. Three different cooling methods comprised of cooling with water, cooling by air, and quiescent cooling is selected and their mechanical and thermal properties were investigated.

    Main results

    The results of the tensile test show that as the tank is cooled faster, the elongation at break will be higher. It is also demonstrated that the air cooling method results in the lower elongation at break. The results of the thermal properties show that higher cooling rate creates thicker crystals in the fragment which requires higher energy to overcome these thick crystals. According to the results of the thermal properties and using the softening temperature test it is found that by increasing the cooling rate, the softening temperature will be increased as well which will improve the application of the tank in high temperature conditions. Melt flow rate and density tests are also performed to confirm the results of mechanical and thermal properties, respectively. Charpy impact test is performed at ambient temperature to confirm mechanical behavior induced by crystal structure. All in all, cooling by water performs better than other methods in terms of mechanical and thermal properties.

    Keywords: Thermo-Oxidative Degradation, Rotational Molding, Cooling Methods, Thermal Properties, Mechanical Properties., Polyethylene Tank
  • Pedram Nasehi, Mojtaba Saei Moghaddam*, Seyed Foad Abbaspour, Reza Asadi Pages 33-48
    Research subject

    One of the major problems we face with the growth of various industries around the world is the environmental pollution of heavy metals. One of the most toxic heavy metals that is problematic even at low concentrations is Cr (IV).

    Research approach

    In this study, the removal of this toxic heavy metal was investigated with high efficiency by UIO-66-MnFe2O4-TiO2 magnetic adsorbent. For this purpose, magnetic nanocomposite (UIO-66-MnFe2O4-TiO2) was synthesized based on metal-organic framework (MOF) for adsorption of Cr (IV). The choice of the hydrothermal method for the synthesis of UIO-66 in addition to its simplicity resulted in the production of pure and efficient UIO-66, which produced very high efficiency during the experiments. MnFe2O4 nanoparticles were used to magnetize the adsorbent. To increase the magnetic properties and increase the loading efficiency of the MnFe2O4 nanoparticles, TiO2 nanoparticles were used to increase the loading rate on the adsorbent. XRD, SEM, FT-IR, BET, VSM and EDX tests were used to the characterization of the adsorbent properties.

    Main results

    Effect of four effective variables during adsorption experiments such as adsorbent content (0.05 to 0.25 g), pH (2 to 6), adsorption time (15 to 75 min), initial metal ion concentration (200 to 1000 mg / l) at five levels (+2 to +2) were investigated using experimental design with response surface methodology (RSM) and central composite design (CCD). The best conditions were determined for the independent variables for the initial metal concentration of 552 mg /l. The optimum pH was obtained 4 during the experiment. Finally, the optimum values were achieved for adsorption parameters such as adsorption time and adsorbent amount were 42.3 min and 0.143 gr, respectively, and also the maximum adsorption rate was obtained 98%. Investigation of the adsorption isotherm kinetics showed that the pseudo-second-order model and Langmuir isotherm fit the Cr (IV) data well. After the adsorption process, the adsorbent can be removed from the environment by a magnetic field.

    Keywords: UIO-66-MnFe2O4-TiO2, MOF, Adsorption, Cr(VI), Expereimental Design
  • Ehsan Khoshbakhti, Nadereh Golshan Ebrahimi* Pages 49-56
    Research Subject

    Polymer melts show complex response under the act of deformation. This response has direct relation to their molecular structure. The purpose of this study was to investigate the rheological behavior of branched polymers and the effect of branching on linear and nonlinear viscoelastic flow for usage in various industrial applications.

     Research Approach:

    For this purpose, the tests such as frequency sweep and extensional for two polyethylene (LDPE) with long branches have been used. From these tests we obtained storage and loss moduli, complex viscosity and extensional viscosity. Molecular models in nonlinear regions can also be used in this regard.

    Main Results

    Linear tests can partly show the presence of branch in LDPE, while nonlinear tests show strain hardening behavior for branched sample. One of the models for branched polymers is the Multimode Pom-Pom (MPP) model which can be used to predict the strain hardening phenomenon in extensional flows. In this study, the average number of lateral branches was also calculated using this model.

    Keywords: Rheology, Linear, nonlinear viscoelatic, Extentional viscosity, Strain hardening, Multimode Pom-Pom model
  • Mahsa Bananeashrafi, Zohreh Ghazi Tabatabaei* Pages 57-66

    Optical properties of graphene oxide and poly methyl methacrylate nanocomposite was investigated in this paper. Initially, graphene oxide was prepared from the oxidation of graphite powder by a strong acid by Hummers-Offemane method. Then identification, purity determination and particle size were obtained by using infrared spectroscopy, X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The average size of graphene oxide nano particles was estimated about 38.4 nm using the XRD technique. So nano composites of graphene oxide based on poly methyl methacrylate were prepared by the co-precipitation method as an optical sensor element. Nano  composites were identified and characterized by FE SEM, EDX, XRD and FT IR analyzes. To investigate the optical properties of the specimens, UV-vis spectro photometry and reflective spectrometer were used. For three samples of the poly methyl methacrylate nano composite containing nano -graphene oxide, the values ​​of the color parameters b *, a * and L * were obtained that were prepared in the same conditions. Then the black index of the Westlanchr(chr('39')39chr('39'))s ratio was calculated. The average blackness index calculated was 3.7 for this nano composite. The study of UV-vis spectra in the region of 400-1100 nm for this nano composite showed that in the 400 - 700 nm regions the light transmission of UV light is approximately zero. Therefore, the results showed that the use of graphene oxide in the PMMA matrix improves the nano composite coating properties against UV waves and nano oxide graphene gives better shades of black color compared to other fillers and pigments.

    Keywords: Graphene Oxide, Poly Methyl Methacrylate, Spectrophotometer, Reflective Spectrometer
  • Amin Hedayati Moghaddam, Javad Sargolzaei*, Pardis Shahsavarzadeh Jangi Pages 67-76
    Research subject

    Saponin compounds have been considered as anti-cancer, antimicrobial, antifungal, anti-inflammatory, and antiviral activity agents. In addition, they are also used as foaming agents in some food industries. There are few studies for assessing the extraction of this substance, so far. The main purpose of this study is to assess and compare the extraction yield of Saponin by conventional extracting using solvent and super-critical fluid method.

    Research approach

    In the extraction with solvent, the effect of three independent parameters including mass of solid material, percentage of ethanol solvent, and time of extraction on process performance was investigated. Yield of extraction and Saponin concentration were considered as indexes for evaluating the process performance. In the super critical fluid extraction, the effects of extraction time, pressure, and temperature were investigated. In this method, carbon dioxide was used as super critical fluid and 80% ethanol was used as co-solvent. In order to design of experiment and process optimization, response surface methodology and central composite design was used.

    Main results

    In optimum condition of extraction with solvent, the mass of solid material, ethanol solvent percentage, and extraction time were 5.4 g, 77.5%, and 7 h, respectively. In this condition, the maximum efficiency of extraction yield of 1.12 mg of saponins per a gram of dry primary substance was obtained. The results indicated that time and solvent percentage were significant parameters.  Further, interaction between two factors of time and solvent percentage was significant. For supercritical fluid extraction, in optimum condition, extraction time, pressure, and temperature were 10 h, 400 bar, and 50 °C, respectively. Extraction yield in this condition was 20% more than the yield of conventional method. It is concluded that the supercritical fluid extraction method has higher performance than conventional method.

    Keywords: Supercritical extraction, Optimization, Saponin, Response sureface
  • Hanieh Sedighin*, Mohammad Hossein Enayati Pages 77-88
    Research subject

    Polymer nanofibers have attracted much industrial interest over the past decade. In general, these fibers are suitable for a variety of applications including medical applications, insulation, capacitors, advanced aerospace technologies, and so on. Specifically in aerospace technology, the used materials must be thermally stable with suitable electrical conductivity. However, many of these polymer nanofibers suffer from low temperature degradation and low electrical conductivity, limiting their use in many potential applications. Graphite has unique properties such as high conductivity and high thermal stability. This exceptional material can be included as a nanoparticle in polymer nanofibers to modify electrical and thermal properties.The aim of this research was to investigate the effect of addition of graphite nanoparticle on thermal and electrical propertiesof polymer fibers.

    Research approach

    For this purpose, polyvinyl alcohol 72000 (PVA) as a non-conductive polymer and graphite nanoparticles were used. Polyvinyl alcohol-graphite nanofibers were synthesized method by electrospinning technique under optimized parameters. The optimum conditions for the electrospinning process were: PVA concentration of 8%, applied voltage of 22 Kv, flow rate of 10 ml and tip/collector distance of 20 cm.

    Main results

     Scanning electron microscopy (SEM) studies showed that produced PVA fibers were smooth, continuous without any bead, with a diameter of about 350 nm. The PVA / graphite nanofibers were also smooth but much thinner (about 200 nm) than PVA fibers at the same processing parameters. Moreover, X-ray patterns of PVA/graphite nanofibers include peaks of graphite particles in the structure and slso the suppression of crystallinity.  According to the results of 4 point probe teste, by increasing weight percentage of graphite in the fibers, electrical conductivity increased up to 0.5 . The thermal behavior of PVA nanofibers after mixing with graphite was also investigated by differential calorimetry analysis (DSC) and TGA. It was demonstrated that PVA / graphite nanofibers are thermally stable up to 300 ° C.

    Keywords: Electrospinning, Graphite, Nanofiber, poly vinyl alcohol, graphite, conductivity, thermal stability
  • Maryam Darvish, Lobat Taghavi*, Shahram Moradi Dehaghi, Abdolreza Karbassi Pages 89-105
    Research subject

    In recent years, due to limited water resources and the extraordinary increase in nitrates in the environment, efforts to remove and control in order to benefit from the natural adsorbents have been made. Although according to the negatively charged surface of bentonite particles, absorbent needs improvement.

    Research approach

    In the current study, the adsorption of nitrate columns by the modified calcium montmorillonite adsorbent was investigated. Furthermore, In order to change the surface load and increase the adsorption efficiency, three-step acid leaching, oxidation layering, and loading of the cationic surfactant hexadecyltrimethylammonium bromide on the adsorbent were performed. Molecular interaction and crystallography of pure montmorillonite and synthetic nano-adsorbent (ACZ) were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy and X-ray analysis. Moreover, the morphology of ACZ nano adsorbents was evaluated using Transmission electron microscopy and scanning electron microscopy.

    Main results

    Nanoparticle compaction and less access to pores and cavities in the fixed bed column reduced the adsorbent capacity inside the column compared to the discontinuous system.The results showed that an increase in inlet concentration from 80 to 150 mg/L increased the adsorption capacity from 67.39 to 88.25 mg/g. Reducing the inlet flow rate increased the penetration time, interaction, and greater access to the binding sites for nitrate ions and finally improved the column performance and increased the inlet flow rate reduced the adsorption capacity and breakthrough time. Therefore, the adsorption of nitrate ions by the stage of internal mass transfer is controlled and depends on the duration of interaction and the possibility of penetration into the active sites. With increasing the bed height from 4.2 to 9 cm, there was a significant increase in adsorption capacity from 60.608 to 77.167 mg/g. The effect of detergents and recovery showed an absorption column; After 3 leaching steps, acid leaching played an important role in increasing column recovery. Experimental data with correlation coefficients of R2>0.95 corresponded to Thomas and Yoon-Nelson kinetic models.In this study, the ACZ nano adsorbent column for rapid removal of nitrate ions from aqueous solutions was introduced and for use in reusable systems was proposed.

    Keywords: Nitrate, Nano adsorbent, Flow rate, Bed height, Thomas, Yoon-Nelson