فهرست مطالب

آب و فاضلاب - پیاپی 133 (خرداد و تیر 1400)
  • پیاپی 133 (خرداد و تیر 1400)
  • تاریخ انتشار: 1400/03/01
  • تعداد عناوین: 10
|
  • حلیا سادات حسینی شکرابی، فرزاد هاشم زاده*، امیرحسین جاوید، امیر حسام حسنی صفحات 1-14
    امروزه استفاده از فناوری های نو برای حذف فلزات سنگین و ارتقای کیفیت آب یکی از الزامات رفع آلودگی محیط زیست ناشی از فلزات سنگین است. تکنولوژی الکتروریسی یکی از موثرترین روش ها برای تولید نانوالیاف است. در این پژوهش فناوری ساخت آلومینای نانولیفی برای جداسازی حداکثری نیکل از طریق فرایند جذب بررسی شد. در این پژوهش سنتز آلومینای نانولیفی به روش موردنظر الکتروریسی بود. محلول ریسندگی با غلظت 10 درصد وزنی پیش ماده آلومینیوم انتخاب شد و با در نظر گرفتن نسبت های مختلف وزنی پلیمر به پیش ماده، فرایند الکترولیسی بهتر انتخاب شد. ولتاژ ریسندگی پایدار در محدوده 17 تا 20 کیلوولت و نرخ جریان 5/0 میلی لیتر بر ساعت تنظیم بود. برای اطمینان از تشکیل نانوذرات و تعیین ساختار فیزیکی، شیمیایی و ریخت شناسی آنها آنالیزهای XRD، SEM، FTIR و Raman انجام شد. متغیرهای بررسی شده شامل pH، زمان تماس، مقدار نانوجاذب، غلظت آلاینده و حجم محلول بوده اند. پس از تعیین بهینه شرایط جذب فلز نیکل توسط جاذب الکترولیسی آلومینای نانولیفی، محاسبات ایزوترم ها و سینتیک جذب با رسم نمودارهای مقایسه ای انجام شده است. نتایج ها حاکی از آن است که بهترین شرایط برای جذب و حذف نیکل توسط نانوجاذب الکترولیسی آلومینای نانولیفی در pH برابر 8، زمان تماس 60 دقیقه، مقدار نانوجاذب 05/0 گرم، غلظت 5 میلی گرم در لیتر فلز نیکل و حجم محلول 50 میلی لیتر اتقاق افتاده و به مقدار 99 درصد بوده است. همچنین رفتار جاذب در فرایند جذب با ایزوترم های لانگمیر و فروندلیچ و مدل های سینتیک شبه درجه اول و دوم تطبیق داشته است. در نهایت آنچه مسلم است روش سنتز نانوجاذب آلومینای نانولیفی به روش الکترولیسی در این پژوهش پیچیده، اما در عین حال بسیار کاربردی و موثر است که می تواند به عنوان راهکاری نوین و نویدبخش در حذف یون فلز نیکل از آب استفاده شود.
    کلیدواژگان: نانوالیاف آلومینای، الکتروریسی، جذب نیکل، تصفیه آب
  • یوسف رحیمی کشکولی، مسعود راهبری سی سخت*، سید ابوطالب موسوی پارسا صفحات 15-27
    نانوسلولز به عنوان یک ماده نانومقیاس در حال ظهور با خواص فیزیکی شیمیایی مهم، برای کاربردهای گوناگونی در نظر گرفته شده است که فراتر از کاربرد های دیده شده آن در کامپوزیت های صنعتی هستند. غشای نانوکامپوزیت فیلم نازک سلولز نانوکریستال/پلی آمید برای کاربردهای نانوفیلتراسیون به وسیله پلیمریزاسیون بین سطحی ساخته شد. مشخصات غشای سنتز شده توسط آنالیزهای میکروسکوپ الکترونیکی روبشی، طیف سنجی مادون قرمز بررسی شد. عملکرد غشای ساخته شده بر روی محلول نمک های سولفات سدیم (Na2SO4) و کلرید منیزیم (MgCl2) با استفاده از روش طراحی مرکب مرکزی بررسی شد. ضریب تعیین مدل محاسباتی (R-Sq adj) برای دفع نمک Na2SO4 و MgCl2 به ترتیب برابر با 67/99 درصد و 89/86 درصد به دست آمد که نشان دهنده تطابق خوب مدل های محاسباتی با نقاط آزمایش شده و دقت زیاد مدل ها است. نتایج به دست آمده در تحلیل آماری مشخص کرد که با افزایش غلظت CNC تا سطح میانی (05/0 درصد وزنی)، دبی سیال تا سطح میانی(25/2 لیتر در دقیقه) و فشار تا سطح بالا (10 بار) بیشترین مقدار دفع نمک های Na2SO4 و MgCl2 به ترتیب برابر با44/93 و 52/79 درصد را داشته ایم.
    کلیدواژگان: غشا، نانوکامپوزیت، سلولز نانوکریستال، نانوفیلتراسیون، رسوب گذاری، طراحی آزمایش
  • حسن فهرجی آزاد، مهناز قائینی حصاروئیه*، احسان فدائی کرمانی صفحات 28-41
    هوای محبوس شده در لوله های انتقال آب باعث بروز مشکلاتی جدی از قبیل افت هد، افزایش فشار موضعی، تولید صدای زیاد، لرزش در لوله ها و همچنین استهلاک پمپ ها می شود. معمولا برای خروج هوا از سیستم باید از شیرهای هوا استفاده کرد. در این پژوهش راهکاری بهینه در خصوص تعیین اندازه و مکان مناسب قرارگیری شیرهای هوا در خطوط انتقال از طریق برنامه ای توسعه داده شده در نرم افزار MATLAB، ارایه می شود. در این روش آب اندازی اولیه خط به گونه ای محاسبه شد که اولا کمترین مقدار محبوس شدگی هوا در خط لوله آب رخ دهد و ثانیا سرعت خروج هوا از سیستم بهینه باشد. روش ارایه شده برای قسمتی از خط لوله پروژه انتقال آب به شهرهای شمالی استان کرمان پیاده سازی شد. برای افزایش قابلیت کاربردی روش ارایه شده، برنامه پیشنهادی در محیط GUI توسعه داده شده که این امکان فراهم می شود که اندازه و مکان بهینه شیرهای هوا به صورت گرافیکی نمایش داده شود و نتایج به دست آمده ارایه شد. در نهایت برای صحت سنجی نتایج حاصل، از نرم افزارValmatic که نرم افزاری مطرح در طراحی خطوط انتقال است استفاده شد. نتایج نشان داد که روش ارایه شده دارای دقت و قابلیت مطلوبی در زمینه محاسبات و طراحی شیرآلات هوا است.
    کلیدواژگان: شیر هوا، خطوط انتقال آب، نرم افزار MATLAB، GUI، نرم افزارValmatic
  • سهیل صفری*، مهدی ضرغامی، رضا یگانی، محمد مسافری صفحات 42-53
    در سال‎های اخیر اسمز معکوس سهم زیادی را در نمک زدایی آب‎های شور و لب شور داشته است. هدف از این پژوهش ارایه سیستم نمک زدایی مناسب برای بهره برداری از آب قنات دانشگاه تبریز در مصارف بهداشتی در راستای مدیریت صحیح آب است. با توجه به نتایج آزمایش های کیفی در گام اول اقدام به طراحی و انتخاب سیستم نمک زدایی اسمز معکوس شد. در این راستا با توجه به انواع مختلف غشا و پیش تصفیه‎ها، 15 سناریو پیشنهاد شد و برای تحلیل و انتخاب بهترین سناریو از 4 معیار اصلی (اقتصادی، فنی، محیط زیستی و اجتماعی) و 6 زیر معیار بهره گرفته شد. با کمک نرم افزار WAVE سناریوها مدل سازی شد و سپس بر اساس نظر تصمیم‎گیران، وزن هر معیار محاسبه و در نهایت از نرم افزار GFDM برای تحلیل تصمیم گیری چند معیاره گروهی استفاده شد تا برترین گزینه از دید تصمیم‎گیران مشخص شود. در این پژوهش با ترکیب نرم افزارهای WAVE و GFDM نظرات مسیولین و متخصصان به صورت مستقیم در طراحی و انتخاب سیستم تصفیه اعمال می‎شود که موجب افزایش کارایی سیستم و رضایت مصرف کنندگان می شود. در نهایت، سناریو M برترین گزینه از دیدگاه تصمیم‎گیران انتخاب شد که شامل غشاهای XLE-440 برای اسمز معکوس و فیلترهای مدل Ultrafiltration SFD-2880 برای اولترافیلتراسیون است. همچنین برای بررسی دقیق تر رفتار سناریوها، تحلیل حساسیت روی پارامترها انجام شد.
    کلیدواژگان: نمک‎زدائی، طراحی اسمز معکوس، شوری، تصمیم گیری چند معیاره، نرم‎افزار Wave
  • زینب حدادیان*، مصطفی انصاری، علی حقیقی، اسکندر مقیمی پور صفحات 54-67
    امروزه روش های نمک زدایی آب در حل بحران آب شیرین در جهان اهمیت زیادی دارند. به گونه ای که در سال های اخیر ظرفیت نمک زدایی آب در جهان افزایش چشمگیری داشته است. از میان روش های نمک زدایی آب، فناوری غشایی اسمز معکوس بیشترین محبوبیت و کاربرد را داشته است. مشکلاتی مانند مصرف انرژی زیاد، هزینه بسیار زیاد بهره برداری و گرفتگی در این روش وجود دارد. هدف از این پژوهش، استفاده هم زمان از روش های غشایی اسمز معکوس و اسمز مستقیم به شکل ترکیبی اسمز معکوس- مستقیم با استفاده از مزایای روش اسمز مستقیم مانند عدم نیاز به فشار هیدرولیکی بالا، کاهش هزینه و گرفتگی کمتر در مقایسه با روش اسمز معکوس و بررسی افزایش کارایی تولید آب شیرین شده نمک زدایی آب با این روش ترکیبی است. به گونه ای که انتظار می رود استفاده از روش ترکیبی میزان فشار لازم برای فرایند اسمز معکوس برای رسیدن به شار مشخصی از آب شیرین و در نتیجه هزینه و انرژی را کاهش دهد. یک پایلوت آزمایشگاهی نمک زدایی ترکیبی اسمز معکوس- مستقیم با ظرفیت نمک زدایی 50 مترمکعب در روز در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه شهید چمران اهواز برای انجام آزمایش های ترکیبی طراحی و ساخته شد. طراحی این پایلوت به گونه ای است که می توان از آن هم در شرایط اسمز معکوس و هم ترکیبی اسمز معکوس- مستقیم بهره برداری کرد. آزمایش های ترکیبی برای آب شهری اهواز به عنوان محلول خوراک و برای فشارهای عملیاتی 5/4 تا 5/10 بار به ازای غلظت های 2000 تا 10000 میلی گرم در لیتر از محلول نمک خوراکی به عنوان محلول کشنده انجام شد و مشخص شد که در بهترین حالت (کمترین فشار، بیشترین غلظت محلول کشنده) از بین آزمایش های انجام شده اضافه کردن اسمز مستقیم به اسمز معکوس می تواند کارایی تولید آب شیرین نمک زدایی را تا 12/55 درصد افزایش دهد. بهترین درجه ترکیب این دو روش 5/64 درصد اسمز معکوس و 5/35 درصد اسمز مستقیم است.
    کلیدواژگان: نمک زدایی، ترکیب اسمز معکوس مستقیم، مدل آزمایشگاهی
  • سعید علمدار میلانی، میثم حفیظی، حسین ابولقاسمی، فاضل ضحاکی فر* صفحات 68-79
    استرانسیم یکی از فلزات قلیایی در جدول تناوبی است. این عنصر کاربردهای مختلفی دارد. در این پژوهش، استخراج حلالی (SX) استرانسیم (Sr) از محلول فروشویی سنگ های متاسوماتیک ایران مرکزی توسط لی گاندهای درشت حلقه ای کرون اتر بررسی شد. تعدادی کرون اتر به عنوان استخراج کننده استفاده شد. استرانسیم به طور کمی از محیط پیکرات توسط دی سیکلوهگزیل-18-کرون-6 (6-C-18DCH) در 1، 2، دی کلرواتان استخراج و با استفاده از طیف بینی نشری شعله ای تعیین مقدار شد. در این جا، عوامل موثر بر استخراج حلالی استرانسیم از محلول های ساختگی استرانسیم (حاویmg/L  40 استرانسیم) در محیط سولفوریک اسید شناسایی شدند. 6-C-18DCHmol/L  01/0 در کلروفرم،mol/L  01/0 پیکریک اسید در فاز آبی، نسبت فاز آلی- به- آبی pH 1 تا 4 و زمان استخراج 5 دقیقه مقدار بهینه برای عوامل موثر در فرایند استخراج با حلال هستند. رسوب گیری با سدیم هیدروکسید برای حذف ناخالصی هایی از جمله آهن، منیزیم ، آلومینیم از محلول فروشویی انجام شد. تحت شرایط بهینه، استخراج استرانسیم از محلول زیرصافی محلول فروشویی سنگ های متاسوماتیک ایران مرکزی  pH برابر 7/2، در حضور mol/L  01/0 پیکریک اسید با استفاده از 6-C-18 DCH، M 01/0 در 1، 2، دی کلرواتان با بازده 3/92 درصد انجام شد. بازیابی Sr از فاز آلی باردار، باmol/L  6 هیدروکلریک اسید، با نسبت فاز آلی- به- آبی 1:1، با بازده حدود60 درصد به انجام رسید.
    کلیدواژگان: استرانسیم، محلول فروشویی، سنگ های متاسوماتیک، ایران مرکزی، استخراج با حلال، دی سیکلوهگزیل 18- کرون اتر -6
  • علی نصیریان*، مهدی ملازاده، علی ولوی صفحات 80-90
    زبری لوله ها در شبکه های توزیع آب به دلیل وجود اتصالات، نحوه نصب و پیچ و خم های ایجاد شده، با مقدار آزمایشگاهی متفاوت است. گذشت زمان و فرسوده شدن لوله ها و رسوب گیری نیز از عوامل موثر بر زبری هستند. ازاین رو باید در زمان مدل سازی شبکه، زبری لوله ها کالیبره شود. در این پژوهش، به منظور کالیبراسیون زبری، یک روش بهینه یابی جدید با نام روش تحلیل حساسیت، معرفی شد. در این روش ابتدا گروه بندی لوله ها بر اساس جنس و قطر لوله ها انجام می شود. سپس با استفاده از تحلیل حساسیت مشخص می شود که تاثیر تغییر زبری گروه های مختلف بر روی فشارهای گره ای چه مقدار است. در ادامه، کالیبراسیون زبری به ترتیب اهمیت گروه ها انجام می شود. این روش بر روی یک شبکه واقعی با تغییرات فرضی بررسی شد. به منظور مقایسه کارایی این روش، جواب های به دست آمده با نتایج به دست آمده از ابزار کالیبراسیون نرم افزار WaterGEMS مقایسه شد. برازندگی به دست آمده از روش این پژوهش با 110 تکرار و خروجی نرم افزار WaterGEMS با 2000 تکرار در شبکه بررسی شده به ترتیب 02/0 و 15/1 سانتی متر است. نتایج به دست آمده، توانایی زیاد روش مورد استفاده در کالیبراسیون زبری شبکه لوله ها را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: کالیبراسیون، فشارهای گره ای، شبکه های توزیع آب، زبری لوله ها، بهینه سازی
  • محمد مهدی رمضانی، عزیر عابسی*، علی رحمانی فیروزجاهی صفحات 91-102
    تخلیه کننده های دریایی مستغرق با تخلیه جریان شناور در عمق دریا به صورت گسترده برای دفع انواع پساب های تولیدی در محیط های دریایی استفاده می شوند. برای پساب های سنگین، تخلیه مورب تحت زاویه 60 درجه نسبت به افق به عنوان زاویه ای با بهترین عملکرد مورد پذیرش عمومی قرار گرفته است، اما این زاویه به دلیل ارتفاع زیاد حاصله برای آب های ساحلی کم عمق مشکل آفرین بوده و زوایای کوچکتر در این شرایط ارجحیت دارند. در این پژوهش مشخصات هندسی تخلیه جت های سنگین 30 درجه آزاد (دور از مرزهای جانبی) و متاثر از بستر در محیط ساکن و لایه بندی نشده را با استفاده از روش فلورسنت تحریک شده با لیزر بررسی شد. مهم ترین مشخصات هندسی جریان شامل خط سیر جت، حداکثر ارتفاع خط مرکزی، حداکثر ارتفاع صعود جریان و فاصله افقی نقطه بازگشت از طریق داده ها و نمودارهای بی بعد ارایه و مورد بررسی مقایسه ای قرار گرفتند. جت های سنگین آزاد به طور کلی از روند گزارش شده در پژوهش های آزمایشگاهی پیشین پیروی می کنند، اما مشاهده شد که کاهش فاصله نازل از بستر و تاثیر مرز ثابت در رفتار جریان، منجر به عدم تقارن در خط سیر جریان و کاهش فاصله افقی نقطه بازگشت می شود.
    کلیدواژگان: تخلیه کننده های دریایی، جت شناور، جت سنگین، اثر کواندا
  • آفرین اکباتانی، امیر حسام حسنی*، امیر حسین جاوید صفحات 103-117
    یکی از ترکیبات خطرناک برای انسان و محیط زیست هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای PAHs است که نفتالین، مقدم ترین هیدروکربن آروماتیک با دو حلقه بنزنی است. این ترکیبات سرطان زا و سمی هستند و باعث کم خونی و آسیب به شبکیه چشم نیز می شوند و برای گیاهان و آبزیان نیز سمی هستند. این ترکیبات خطرناک به عنوان سه آلاینده ای به شماره می روند که حذف آنها از سوی سازمان بهداشت جهانی در اولویت قرار گرفته است، در عین حال این ترکیبات توسط روش های بیولوژیکی به سختی حذف می شوند. این پژوهش در شرایط آزمایشگاهی ناپیوسته انجام شده که در آن تاثیر پارامترهایی مانند زمان ماند 15، 30، 45، 60، 90 و 120 دقیقه، غلظت نانولوله کربنی چند دیواره و کربن فعال حاصل از پوست نارگیل 1/0، 25/0، 5/0، 75/0، 1 و 2 گرم در لیتر، غلظت محلول نفتالین 1، 5، 10، 15، 20، 50 و 100 میلی گرم در لیتر و pH معادل 3، 4، 5، 6، 7 و 8 در غلظت 10 میلی گرم در لیتر محلول نفتالین در حذف نفتالین بررسی شد. داده های تجربی تعادل جذب با مدل های مختلف ایزوترم جذب لانگمیر و فروندلیچ ارزیابی و همراه با سینتیک جذب از طریق مقایسه ضریب تبیین R2  بررسی شد و به وسیله نرم افزار Excel تحلیل شد. حداکثر جذب سطحی نفتالین بر روی هر دو جاذب، نانولوله های کربنی و کربن فعال حاصل از پوست نارگیل در غلظت اولیه 10 میلی گرم در لیتر نفتالین و مقدار دوز جاذب برابر 75/0 گرم در لیتر در pH برابر 7 و زمان مناسب برای دستیابی به حداکثر جذب نفتالین و حالت تعادل90 دقیقه است. مکانیسم جذب در هر دو جاذب ایزوترم جذب لانگمیر سازگار بوده و ضریب تبیین آنها به ترتیب در نانولوله کربنی برابر با 9589/0R²= و در کربن فعال حاصل از پوست نارگیل 9319/0R²= بود و هر دو جاذب از سنتیک جذب درجه دوم تبعیت می کنند. نانولوله های کربنی چند جداره و کربن فعال حاصل از پوست نارگیل به دلیل اندازه کوچک، سطح مقطع زیاد در نتیجه واکنش پذیری بسیار زیاد، به عنوان جاذب برای حذف نفتالین از آب کارایی زیادی دارد و نانولوله کربنی چند جداره جذب بیشترین نسبت به کربن فعال حاصل از پوست نارگیل دارد، بنابراین به دلیل مقرون به صرفه بودن و در دسترس بودن آن به عنوان جاذب بهتری مورد توجه قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: پوست نارگیل، نانولوله کربنی، ایزوترم جذب، نفتالین، کربن فعال
  • الهه جوادی، مجید بغدادی*، لعبت تقوی، همایون احمدپناهی صفحات 118-133
    4- نونیل فنل به عنوان یکی از فراوان ترین و سمی ترین آلکیل فنل ها، از موثرترین ترکیبات مختل کننده غدد درون ریز به شمار می آید. این ماده به مقدار زیادی تولید می شود و از طریق تخلیه پساب تصفیه خانه های فاضلاب به محیط های آبی راه می یابد. بنابراین، حذف این ماده از پساب شهری و آب های سطحی موضوع مهمی است. این پژوهش، با هدف بررسی عملکرد گرانول های آیروژل اکسیدگرافن کیتوسان، برای حذف 4- نونیل فنل از محلول های آبی انجام شد. در این راستا، مشخصات نانوجاذب سنتز شده توسط آنالیزهای SEM، TEM، FTIR، BET و pHpzc بررسی شد. سپس مطالعات جذب ناپیوسته به صورت مرحله به مرحله برای تعیین رفتار جذب انجام شد. در این روش اثر متغیرهایی مانند دوز جاذب، غلظت 4- نونیل فنل، pH، مدت زمان تماس و دما با هدف تعیین جذب بهینه بررسی شد. نتایج نشان داد که کارایی 100 درصد جذب در 10 دقیقه اول در محیط با pH خنثی با غلظت 5/1 میلی گرم در لیتر و با 8/0 گرم در لیتر جاذب بود. نتایج به دست آمده با سینتیک ها و ایزوترم های مختلف مقایسه و مشخص شد که جذب 4- نونیل فنل با جاذب سنتز شده از مدل های سینتیک شبه مرتبه دوم (999/0>R2) و ایزوترم (998/0>R2) تبعیت کرده و حداکثر ظرفیت جذب جاذب 97/70 میلی گرم برگرم بود. مطالعه ترمودینامیک نشان داد که فرایند جذب خودبه خودی و انعطاف پذیر (ΔG منفی)، گرماگیر (H∆ مثبت) و برگشت پذیر (ΔS مثبت) بود.
    کلیدواژگان: 4- نونیل فنل، اکسیدگرافن، کیتوسان، آیروژل، جذب، ترمودینامیک
|
  • Helia Sadat Hosseini Shekarabi, Farzad Hashemzadeh *, Amir Hosein Javid, Amirhesam Hasani Pages 1-14
    Environmental pollution due to heavy metals has increased enormously in the world in the last two centuries. The presence of some heavy metals in aquatic ecosystems is a continuous hazard to human health. Electrospinning technology is the most effective way to produce nanofibers. In this study, the technology of producing nanofiber aluminum for maximum separation of nickel through the adsorption process has been investigated. In this research, nanofiber alumina has been synthesized by electrospinning method. Spinning solution with a concentration of 10% by weight of aluminum precursor was selected. Considering different weight ratios of polymer to precursor, the electrolysis process was better selected. The stable spinning voltage was in the range of 17-20 kV and the flow rate was 0.5 ml/h. Eventually, XRD, SEM, FTIR, and Raman tests were performed to ensure the formation of nanoparticles and to determine their physical, chemical, and morphological structure. The pH, contact time, nano-adsorption value, pollutant concentration, and solution volume parameters were evaluated. Therefore, the optimal conditions for separating nickel-metal were provided and isothermal and kinetic absorption calculations were performed for it. The results indicate that the best conditions for nickel adsorption by this type of nano-adsorbent occurs at pH=8, a contact time of 60 minutes, nano-adsorbent in the amount of 0.05 gr, concentration of 5 mg/L of nickel metal and the solution volume of 50 ml and it has been 99%. In addition, the adsorbent behavior was consistent with the Langmuir and Freundlich isotherms and the first and second-degree quasi-quintet kinetic models. Finally, it is clear that the method of nanofiber aluminum synthesis by electrospinning is complex but at the same time very practical and effective, leading to its use as a new and promising solution in removing nickel metal ions from water.
    Keywords: Alumina Nanofibers, Electrospinning, Nickel Adsorption, Water Treatment
  • Yousef Rahimi Kashkouli, Masoud Rahbari-Sisakht *, Seyed Aboutaleb Mosavi Parsa Pages 15-27
    Nanocellulose, as an emerging nanoscale material with important physical and chemical properties, is intended for a variety of applications that go beyond the applications seen in industrial composites. The nanocomposite membrane of thin film cellulose nanocrystalline/polyamide film for nanofiltration applications was made by interfacial polymerization. The characteristics of the membrane synthesized by scanning electron microscopy and infrared spectroscopy were analyzed. The function of the membrane made on the solution of sodium sulfate salts (Na2SO4) and magnesium chloride (MgCl2) was investigated using the Central Compound Design method. The correlation coefficient of the computational model (R-Sq adj) for salt excretion of Na2SO4 and MgCl2 was obtained to be equal to 99.67% and 86.89%, respectively, which indicates the good compatibility of computational models with experimental points, and the high accuracy of the models. The results of the statistical analysis showed that, with increasing CNC concentration to intermediate level (0.05 %Wt), fluid flow to intermediate level (2.25 lit/min) and pressure to high level (10 bar), the highest rejection percentage of Na2SO4 and MgCl2 salts was 93.44 and 79.52%, respectively.
    Keywords: Membrane, Nanocomposite, Cellulose Nanocrystalline, Nanofiltration, Fouling, Experimental Design
  • Hassan Fahraji-Azad, Mahnaz Ghaeini-Hessaroeyeh *, Ehsan Fadaei-Kermani Pages 28-41
    Condensed air in the water stream causes serious problems such as head drop, localized pressure increases high noise generation, shaking in the pipes, as well as the loss of pumps in the system will be transmitted. To remove air from the system, air valves should be used. In this research, the hydraulic properties of air flow contained in the water pipes is studied, then a program is developed for providing the optimal solution regarding the size and position of the valves in the right place by using MATLAB software. The general method is to examine all the tube parts at the failure location by the direct search algorithm and find the lowest gradient and calculate the initial discharge rate of the line as following: First, the minimum amount of air intake in the water pipeline will occur. Second, the air outlet speed of the system will be optimal. To enhance the applicability of the proposed method, the model was developed in the GUI environment. Finally, for the verification and evaluation of the results, an identical model of water pipeline using Valmatic software and the present developed software has been analyzed.
    Keywords: Air Valve, Water Transmission Pipeline, MATLAB software, GUI Environment, Valmatic Software
  • Soheil Safari *, Mahdi Zarghami, Reza Yegani, Mohammad Mosaferi Pages 42-53
    In recent years, reverse osmosis method has played a major role in desalination of brackish and saline waters. The purpose of this study is to provide a proper desalination system for the use of aqueduct water in the University of Tabriz for health consumption in order for proper water management. According to the results of qualitative experiments, in the first step, the reverse osmosis desalination system was selected and designed. Through that, according to the different types of membranes and pre-purifiers, 15 scenarios were evaluated by 4 main criteria (economic, technical, environmental and social) and 6 sub-criteria. With the help of water application value engine (WAVE) software, the scenarios were modeled based on the opinion of decision makers and the weight of each criterion was calculated. Finally, group fuzzy decision making (GFDM) software was used to analyze group multi-criteria decision making to determine the best scenarion. In this study, by combining the WAVE and GFDM software the opinions of officials and experts are directly applied in the design and selection of the treatment system, leading to increase in the users’ satisfaction. Finally, the results show that the M scenario is the best choice of the decision-makers' point of view, which includes XLE-440 membranes for reverse osmosis and SFD-2880 ultrafiltration filter. In addition, to more accurately examine the behavior of the scenarios, sensitivity analysis on the parameters has also been performed.
    Keywords: Desalination, Reverse Osmosis Design, Salinity, Multi-criteria decision making, WAVE Software
  • Zeinab Hadadian *, Mostafa Ansari, Ali Haghighi, Eskandar Moghimipour Pages 54-67
    Today, water desalination methods are of great importance in solving the freshwater crisis in the world, so that in recent years, the world's water desalination capacity has increased dramatically. Among them, the reverse osmosis membrane technology has been the most popular and the most commonly used. There are problems such as high energy consumption, high operating costs, and fouling in this method. The objective of this paper was to use reverse and forward osmosis membrane methods simultaneously in a hybrid reverse-forward osmosis setting, which enabled us to take advantage of the benefits of forward osmosis such as not being dependent on high hydraulic pressure, lower cost and less membrane fouling compared to reverse osmosis. Another objective of the study was to evaluate the permeate water production efficiency of desalination with this hybrid method. It is expected that using the hybrid method will reduce the required pressure for conducting reverse osmosis process to achieve a specified permeate flux, because it reduces cost and energy. An HRFO laboratory pilot with a capacity of 50 m3/day was designed and set up in the Hydraulic Lab of Shahid Chamran University of Ahvaz for running hybrid experiments. The design of the pilot was such that it could operate in both reverse osmosis and HRFO. HRFO experiments were carried out at pressures of 4.5 to 10.5 bar for Ahvaz urban water as feed solution, as well as NaCl as draw solution with a concentration of 2000 to 10000 mg/L via the experimental HRFO plant. It was found that adding the forward osmosis to reverse osmosis at the best situation (lowest pressure and highest concentration of draw solution) can increase the permeate water production efficiency of desalination by 55.12%. The best hybridization degree of these two methods was determined to be 64.5% for reverse osmosis and 35.5% for forward osmosis.
    Keywords: Desalination, Hybrid Reverse-Forward Osmosis, Laboratory model
  • Saeid Alamdar Milani, Meisam Hafizi, Hosein Abolghasemi, Fazel Zahakifar * Pages 68-79
    Strontium is one of the alkaline earth metals in the periodic table. This element has various uses. In this research, solvent extraction of strontium from leach liquor of central Iran metasomatic ores was studied with macrocyclic crown ether ligands. Many crown ethers were used as extractants. Strontium was quantitatively extracted from picrate media by dicyclohexyl 18-crown-6 (DCH18-C-6) in 1,2-dichloroethane, and determined by flame emission spectrometry. Here, the factors affecting SX of Sr from synthetic solutions of strontium (containing 40 mg/L Sr) in sulfuric acid medium were identified. 0.01 mol/L DCH18C6 in 1,2-dichloroethane, 0.01 mol/L picric acid in aqueous phase, aqueous to organic (A/O) ratio of 1, pH 4 and extraction time of 5 min are the optimum values for affective factors. The precipitation with sodium hydroxide was conducted to remove the leaching impurities such as Fe, Mg, Al. Under optimal conditions, strontium extraction from leaching filtrate of metacomatic ores of central Iran (pH=2.7), in the presence of 0.01 mol/L picric acid, using 0.01M DCH18-C-6 in 1,2-dichloroethane was performed with a yield of 92.3%. The Sr stripping was obtained with 6 mol/L of hydrochloric acid, with A/O volume ratio of 1:1, with a yield of ~60%.
    Keywords: Strontium, Leach Liquor, Metasomatic Ores, Central Iran, Solvent Extraction, DCH-18-Crown-6
  • Ali Nasirian *, Mahdi Mollazadeh, Ali Valavi Pages 80-90
    The friction factor of pipes in water distribution networks is different from the laboratory values due to the connections, installation method and created bights. Passing of time, erosion and sedimentation in pipes are also factors affecting roughness. Therefore, the roughness of pipes should be calibrated during network modeling. In this research, a new optimization method, called sensitivity analysis method was introduced for roughness calibration. In this method, first the pipes are grouped based on the material and diameter of pipes. Then, using sensitivity analysis it is determined what the effect of changing the roughness of different groups on node pressures is. In the following, roughness calibration is performed according to the importance of the groups respectively. This method was investigated on a real network with assumed changes. In order to compare the efficiency of the present method, the results obtained were compared with the results obtained from the calibration tool of WaterGEMS software. Fitness that is obtained by present study method and output of WaterGEMS in studied network are 0.02 and 8.11 centimeters, respectively. Obtained results show the high ability of this method in pipes network roughness calibration.
    Keywords: Calibration, Nodal Pressures, water distribution networks, Pipes Roughness, optimization
  • Mohammadmehdi Ramezani, Ozeair Abessi *, Ali Rahmani Firoozjaee Pages 91-102
    Submerged outfalls by discharging buoyant jets in the depth of seawater are widely used for the disposal of various types of effluents into the marine environment. A 60° inclined jet to the horizontal is accepted as the optimal angle of inclination for dense flow, but this angle is comparatively problematic for shallow waters; hence smaller inclination is preferred. The present paper investigates the geometrical characteristics of free (far from boundaries) and boundary-affected 30° inclined dense jets in unstratified stagnant ambient using laser-induced fluorescence technique. The major geometrical characteristics, including the centerline trajectory, centerline peak, terminal rise height, and horizontal location of return point, were analyzed by normalized data and plots. The free jets generally follow trends in previous experimental studies. It was observed that a dramatic reduction in the bed proximity parameter results in an asymmetry in the centerline trajectory and a decrease in the horizontal distance of the return point.
    Keywords: Marine Outfalls, Buoyant Jets, Dense Jets, Coanda effect
  • Afarin Ekbatani, Amirhesam Hasani *, Amir Hossein Javid Pages 103-117
    One of the hazardous compounds for humans and the environment is polycyclic aromatic hydrocarbons, which are the naphthalene of the precursor of two-ring aromatic hydrocarbons. These compounds are carcinogenic and toxic, they cause anemia and damage to the retina and are also toxic to plants and aquatic animals, these compounds have been identified as priority pollutants by the World Health Organization, yet these compounds are difficult to remove by biological methods. This study was performed in batch in vitro where the effect of parameters such as retention time 15, 30, 45, 60, 90 and 120 minutes, concentration of multi-walled carbon nanotubes and activated carbon from coconut skin 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 1 and 2 g/L), solution concentration 1, 5, 10, 15, 20, 50 and 100 mg/L and pH 3, 4, 5, 6, 7 and 8 the concentration of 10 mg/L naphthalene solution in naphthalene removal was investigated. Experimental data of adsorption equilibrium with different Langmuir and Freundlich adsorption isotherm models are evaluated and analyzed with adsorption kinetics by comparing R2 coefficient of analysis and analyzed by excel software. Maximum naphthalene adsorption on both carbon nanotubes and activated carbon nanotube adsorbent at initial concentration of 10 mg/L naphthalene and adsorbent dose equal to 0.75 g/L at pH=7 is an appropriate time to achieve maximum naphthalene adsorption;the balance mode is 90 minutes. The adsorption mechanism is consistent in both adsorbents of Langmuir adsorption isotherm and their coefficient of determination in carbon nanotubes is (R²=0.9589) and in coconut shell activated carbon (R²=0.9319). and both adsorbents are from adsorption synthetics second-degree followers. Multiwalled carbon nanotubes and activated carbon from coconut skin due to their small size, high cross-sectional area as a result of high reactivity, as an adsorbent for removal of naphthalene from water. And the nanotube has a higher absorption than activated carbon from the coconut skin, so it is considered as a better adsorbent because of its affordability and availability.
    Keywords: Coconut Skin, Carbon Nanotube, Adsorption Isotherm, Naphthalene, Activated carbon
  • Elahe Javadi, Majid Baghdadi *, Lobat Taghavi, Homayun Ahmad Panahi Pages 118-133
    4-Nonylphenol (4-NP) as one of the most abundant and toxic alkylphenols is the most effective of endocrine disruptive compounds. It is produced in high quantities and then enters the aquatic environment via discharge of sewage treatment effluents. Therefore, its removal from surface water and municipal wastewater effluents is more commonly considered. This study has been done with the aim of the investigation of the grapheneoxide chitosan aerogel beads’ performance for removal of 4-NP from aquatic solutions. In this regard, the characteristics of the synthesized nano-adsorbent have been investigated by SEM, TEM, FTIR, BET and pHpzc techniques. Then, batch adsorption experiments have been done to determine the adsorption behavior. In this method, the effect of some parameters such as adsorbent dosage, 4-NP concentration, pH, contact time, and temperature was evaluated with the aim of determining optimum conditions. The results show that the adsorption efficiency could reach 100% in 10 min at neutral pH with 1.5 mg/L of 4-NP concentration and 0.8 g/L of the adsorbent. The achieved results were compared with different kinetic and isotherm models, which found that the 4-NP adsorption by the synthesized nano-adsorbent are explained by the Pseudo-Second-Order kinetic (R2=0.9992) and Dubinin-Radushkevich isotherm (R2=0.9988) models with the adsorbents’ maximum capacity of 70.97 mg/g. Thermodynamic investigations indicated that the adsorption process was spontaneous and feasible (-ΔG), endothermic (+ΔH), and reversible (+ΔS).
    Keywords: 4-nonylphenol, graphene oxide, Chitosan, aerogel, Adsorption, Thermodynamic