فهرست مطالب

مهندسی شیمی ایران - پیاپی 120 (فروردین و اردیبهشت 1401)

دوماهنامه مهندسی شیمی ایران
پیاپی 120 (فروردین و اردیبهشت 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/02/31
  • تعداد عناوین: 8
|
  • رهبر رحیمی صفحه 6
  • علیرضا ردایی*، حسین ایزدی وصفی، مینا شهبازی صفحات 7-20

    بسپارهای بسیار متخلخل بیشتر به روش بسپارش امولسیونی تهیه می شوند. در این تحقیق ابتدا همنهشت امولسیونی پلی(استایرن- دی وینیل بنزن)، انجام ، سپس اثر افزایش میزان نمک در فاز آبی بر ساختار بسپار متخلخل بررسی شد. از میکروسکوپ الکترونی روبشی برای بررسی ریخت شناسی سطح و تعیین توزیع اندازه قطر حفره های سطحی استفاده شد. مقدار مناسب فاز آبی به فاز روغنی، برای بسپارش امولسیونی و تولید بسپار متخلخل حد اقل 75 درصد است و افزودن یک درصد نمک در فاز آبی باعث ایجاد حفره هایی بیشتر با اندازه کوچک تر در سطح بسپار متخلخل شد و با افزایش نمک، حفره هایی با قطر بیشتر و با توزیع یکنواخت تر به دست آمد. با توجه به هدف پژوهش که ایجاد حفره های ریز سطحی بود، نمونه مناسب در این زمینه نمونه حاوی یک درصد نمک با نسبت فاز آبی به فاز روغنی 75 درصد به 25 درصد بود، که در این شرایط حفره هایی بیشتر با اندازه کوچک تر در دو اندازه شاخص با توزیع یکنواخت و پراکندگی متقارن با PDI در حدود 1 و با قطر متوسط 5.21 میکرومتر حاصل شد.

    کلیدواژگان: بسپارهای متخلخل، امولسیون های بسپاری، پلی (استایرن- دی وینیل بنزن)، اثر مقدار نمک
  • لیلا کریمی خورده، حسین حضرتی*، هانیه شکرکار صفحات 21-38
    در این مطالعه تاثیر فرایند انعقاد الکتریکی بر روی عملکرد سیستم راکتور زیستی غشایی با استفاده از یک ستاپ آزمایشگاهی و پساب سنتزی بررسی شد. در ابتدا راکتور بدون جریان الکتریکی، سپس در چهار حالت مختلف فاصله بین آند و کاتد (5/3 و 5/2 سانتی متر)، میدان الکتریکی (5/2 و 5/1 ولت) و اعمال جریان به صورت پیوسته یا متناوب (یک دقیقه روشن،4 دقیقه خاموش) ارزیابی شد. نتایج تحقیقات اخیر نشان می دهد که همه این عوامل بر روی شار عبوری از غشا، خصوصیات لجن فعال و میزان EPS و SMP تاثیرگذار هستند. نتایج نشان داد که راکتور EMBR در ولتاژ  V5/1، فاصله بین آند و کاتد  cm5/2 و اعمال جریان منقطع (یک دقیقه روشن، 4 دقیقه خاموش) عملکرد بهتری در کاهش گرفتگی غشا و کاهش محصولات میکروبی محلول و مواد پلیمری خارج سلولی دارد، به طوری که میزان گرفتگی غشا و EPS و SMP به ترتیب به میزان 57%، 59% و 58% کاهش یافت. هم چنین میزان حذف COD برای MBR 75% و برای EMBR 99 % به دست آمد.
    کلیدواژگان: تصفیه پساب، راکتورهای زیستی غشایی، کاهش گرفتگی، سیستم های ترکیبی، میدان الکتریکی
  • فرانک اخلاقیان*، شکیلا مرادی صفحات 35-46

    فرایندهای طبیعی و فعالیت های صنعتی می توانند باعث ورود کروم به منابع آب شوند. کروم در آب ممکن است وارد زنجیره غذایی شود و بروز بیماری هایی چون سرطان، درماتیت پوستی و تهدید سلامتی انسان را در پی داشته باشد. در مقاله حاضر از جاذب سلولزی- مقوای کرافت برای جداکردن کروم (VI) از آب استفاده شد. مقدار خاکستر جاذب سلولزی 2%، و مساحت سطح ویژه براساس شاخه جذب ایزوترم BJH برابر m2/g 6/3 تعیین شدند. هم چنین جاذب سلولزی با روش های FTIR، SEM، و EDX تعیین مشخصات شد. اثرات pH برروی جذب سطحی کروم (VI) بررسی و مشخص شد که با افزایش pH محلول، جداسازی کروم (VI) کاهش می یابد. ایزوترم جذب سطحی با مدل لانگمویر تطبیق داشت. داده های سینتیکی در توافق با مدل مرتبه شبه اول بود. مطالعات ترمودینامیکی نشان دادند که جذب سطحی کروم (VI) برروی جاذب سلولزی، مقوای کرافت، گرماگیر و خود به خودی بود. جاذب سلولزی- مقوای کرافت به صورت پودری و ورقه ای قابلیت حذف کروم (VI) را از محلول های آبی داشت. در شرایط عملیاتی pH 2، مقدار جاذب پودری g 3 در mL 50 محلول کروم (VI) با غلظت mg/L 10 در دمای °C 25 و بعد از h 2 بازده حذف کروم (VI) معادل با 16/99% به دست آمد.

    کلیدواژگان: جداسازی کروم (VI)، تصفیه پساب، جاذب سلولزی، مقوای کرافت، جاذب پودری، جاذب ورقه ای
  • محسن صادقی، حدیث اقبالی* صفحات 47-59

    امروزه هیدروژل های کیتوسان به دلیل داشتن خواص زیست سازگاری، زیست تجدیدپذیری، ارزانی، ضدباکتریایی و غیر سمی بودن، بسیار پرکاربرد هستند. برای تولید هیدروژل های کیتوسان، از مواد اتصال دهنده عرضی مختلفی استفاده می شود که اغلب آن ها سمی و خطرناک هستند. با توجه به کاربردهای فراوان هیدروژل های کیتوسانی در پزشکی، دارورسانی، مهندسی بافت، صنایع غذایی و کشاورزی بهتر است که برای تولیدشان از اتصال دهنده های عرضی امن و غیرسمی استفاده شود. وانیل، آلدییدی طبیعی و غیرسمی است که می تواند به عنوان اتصال دهنده عرضی، در تولید هیدروژل های کیتوسانی به کار رود. علاوه بر این، وانیل باعث افزایش خواص ضدمیکروبی و مکانیکی هیدروژل کیتوسان می شود. در این مقاله، خصوصیات و کاربردهای مختلف ترکیب کیتوسان- وانیل ازجمله کاربرد در مواد ضدمیکروبی و ضدسرطان، دارورسانی، جذب یون های فلزی از آب، چسب زخم، مهندسی بافت، تولید عطر و پوشش های نگهدارنده مواد غذایی، محصولات کشاورزی و نساجی مرور می شود.

    کلیدواژگان: کیتوسان، وانیل، هیدروژل، خواص ضدباکتری، اتصال دهنده عرضی
  • زهرا مدیحی، رضا عارفی نیا* صفحات 60-69
    تشکیل رسوب در تاسیسات صنعتی یا خانگی یک مشکل مهم اقتصادی و فنی است. در این مطالعه، درصد رسوب کلسیم کربنات در محلول مبتنی بر استاندارد ASTM D1141 در مقادیر مختلف شاخص اشباع لانگلیر(LSI)  با روش شیمیایی بررسی شد. نتایج نشان داد که احتمال تشکیل رسوب در LSIهای بزرگتر از 8/1 به طور چشمگیری افزایش می یابد؛ از همین رو در LSI برابر با 2/2 اثر غلظت بازدارنده های مختلف رسوبی سبز از جمله هموبسپارها، کوبسپار و تربسپار روی رسوب گذاری CaCO3 با استفاده از روش ارزیابی شیمیایی توده سیال بررسی و غلظت بهینه تعیین شد. غلظت بهینه بازدارنده های ضد رسوب با استفاده از روش شیمیایی توده سیال به ترتیب برای بازدارنده های هموبسپار پلی اکریلیک اسید1PAA))، پلی مالییک اسید2 (PMA)، کوبسپار پلی (اکریلیک اسید-کو-2- اکریل آمیدو-2- متیل پروپان سولفونیک اسید)3 (AA/AMPS) و تربسپار پلی (اکریلیک اسید-2- اکریل آمیدو-2- متیل پروپان سولفونیک اسید- ترشیو بوتیل اکریل آمید) 5 (AA/AMPS/TBAA) به ترتیب در غلظت های 5، 5، 2 و ppm 2 به دست آمد.
    کلیدواژگان: رسوب، کلسیم کربنات، توده سیال، بازدارنده رسوبی
  • بیتا باقرنژاد* صفحات 70-91
    در دهه های اخیر، شیمی رنگ های آلی پیشرفت زیادی کرده که دلیل آن کاربرد رنگ ها در زمینه های مختلف مانند دستگاه های الکترونیکی، اپتیک های خطی و غیر خطی، چاپ و تکثیر، حسگرها و کاربردهای زیست پزشکی است. در تحقیق حاضر، همنهشت مواد رنگزای آزو بر پایه نفتول ها، زانتن ها و هیدروکسی کومارین ها در حضور کاتالیست نانو زیرکونیا سولفوریک اسید بررسی شده است. پرهیز از به کارگیری حلال های مضر برای محیط زیست، شرایط ملایم، سرعت بالا و زمان کوتاه واکنش، سادگی روند جداسازی محصولات، بازده و خلوص بالای مشتقات همنهشت شده از برتری های روش ارایه شده است. هم چنین کاتالیزور قابل بازیافت بود و در پنج مرحله به کار رفت. روش انتخاب شده برای همنهشت مواد رنگزا در حضور کاتالیست زیرکونیا سولفوریک اسید برای تمام مشتقات با گروه های الکترون دهنده و الکترون کشنده با بازده خوب قابل انجام است(98-88%). همان طور که در جدول های (9-7) دیده شده این پژوهش در مقایسه با روش های قبلی با بازده بالاتر و زمان کوتاه تر انجام شده است. ساختار ترکیبات همنهشت شده با مقایسه خواص فیزیکی آن ها با مقادیر گزارش شده قبل و به کمک داده های طیف سنجی زیر قرمز و 1HNMR تعیین شد.
    کلیدواژگان: همنهشت مواد رنگزای آزو، نانو زیرکونیا سولفوریک اسید، نفتول، زانتن
  • صفحات 94-96
|
  • R. Rahimi Page 6
  • A. Radaei *, H. Izadi Vasfi, M. Shahbazi Pages 7-20

    Highly porous polymers are mainly produced by emulsion polymerization. In this study, first the emulsion synthesis of poly (styrene-divinylbenzene) was performed and then the effect of increasing the amount of salt in the aqueous phase on the structure of porous polymer was investigated. Scanning electron microscopy was used to study the surface morphology and determine the size distribution of surface cavities. The appropriate amount of aqueous phase to oil phase for emulsion polymerization and production of porous polymer is at least 75% and adding of one percent of salt in the aqueous phase caused more pores with smaller size on the surface of the porous polymer and by increasing the salt, pores with larger diameter and more uniform distribution were obtained. According to the purpose of the study, which was to create fine surface cavities, the appropriate sample in this field was a sample containing 1% salt with a ratio of water phase to oil phase of 75% to 25%, in which case more cavities with smaller size in two index sizes with distribution uniform and symmetrical scattering with PDI of about 1 with an average diameter of 5.21 μm was obtained.

    Keywords: porous polymers, polymer emulsions, Poly (Styrene-Divinylbenzene), Salt effect
  • L. Karimi, H. Hazrati *, H. Shokrkar Pages 21-38
    In this study, the effect of the electrocoagulation process on the performance of the membrane bioreactor system was investigated using a laboratory setup and synthetic wastewater. First, the reactor without electric current, then in four different modes including anode and cathode (Al), the distance between anode and cathode (3.5, 2.5 cm), electric field (2.5, 1.5 Volts), and continuous or alternating current applications (one min on, 4 min off) were evaluated. Recent research shows that all of these factors affect membrane flow flux, activated sludge properties, and soluble microbial products (SMP) and extracellular polymeric substances (EPS) concentrations. The results showed that for EMBR reactor (voltage 1.5 V, the distance between anode and cathode 2.5 cm and application of intermittent current (one min on, 4 min off), better performance in reducing membrane fouling, reducing SMP and EPS. So that the membrane fouling rate, EPS, and SMP were reduced by 57%, 59%, and 58%, respectively. Also, the COD removal was 75% for the MBR reactor and 99% for the EMBR.
    Keywords: Wastewater Treatment, Membrane bioreactor, Fouling Reduction, Combination Processes, electric field
  • F. Akhlaghian *, Sh. Moradi Pages 35-46

    Natural processes and industrial activities can cause chromium to enter water resources. Chromium in water enters food chain and causes diseases like cancer, skin dermatitis, and other health problems. In this work, cellulose adsorbent, Kraft paper, was used to remove chromium (VI) from water. The ash of the cellulose adsorbent was 2%, and its specific surface area was 3.6 m2/g according to the BJH isotherm adsorption branch. Cellulose adsorbent was also characterized by FTIR, SEM, and EDX methods. The effects of pH were investigated in Cr(VI) adsorption and showed that with the increase in pH of the solution, Cr (VI) removal was decreased.The adsorption isotherm was corresponded to the Langmuir model.The kinetic data was in agreement with the pseudo first order model.The thermodynamic studies showed that Cr (VI) adsorption on the cellulose adsorbent was endothermic and spontaneous. The cellulose adsorbent, Kraft paper, in powder and sheet forms can remove Cr (VI) from water solutions. In the operating conditions of pH 2, powdery adsorbent dose 3 g in 50 mL of chromium solution with the concentration of 10 mg/L in 25 °C after 2 h, 99.16% chromium (VI) removal yield was obtained.

    Keywords: Chromium (VI) removal, Wastewater Treatment, Cellulose adsorbent, Kraft paper, Powdery adsorbent, Sheet adsorbent
  • M. Sadeghi, H. Eghbali * Pages 47-59

    Nowdays, chitosan hydrogels are widely used due to their biocompatibility, biodegradability, cheapness, antibacterial and non-toxic properties. Chitosan hydrogels are made of various crosslinkers, which most of them are toxic and hazardous. Due to many applications of the hydrogels in medicine, drug delivery, tissue engineering and food industry, it is better to use safe and non-toxic crosslinkers in order to produce chitosan hydrogels. Vanilla is a natural and non-toxic aldehyde that can be used as a crosslinker. In addition, vanilla enhances the antimicrobial and mechanical properties of chitosan hydrogels. This paper reviews the various properties and applications of the chitosan-vanilla compound, including applications in antimicrobial and anticancer agents, drug delivery, metal ion absorption from water, perfume production and food preservatives and agricultural coatings.

    Keywords: Chitosan, Vanillin, Hydrogel, antibacterial properties, Crosslinker
  • Z. Madihi, R. Arefinia * Pages 60-69
    Scaling formation in industrial or domestic installations is an important economic and technical problem. In this study, the percentage of calcium carbonate deposition in the solution based on ASTM D1141 at different LSIs was investigated by using the chemical method. It was revealed that at LSI values greater than 1.8, the probability of CaCO3 deposition is considerably increased. Therefore, at LSI = 2.2 the effect of concentration of different green-scaling inhibitors including homopolymers, copolymers and terpolymers on the CaCO3 deposition process was investigated by chemical analysis method and the optimal concentration of scaling inhibitors was determined. For the inhibitors of polyacrylic acid homopolymer (PAA), poly maleic acid homopolymer (PMA), poly acrylic acid: 2-acrylamido-2- methylpropane sulfonic acid copolymer (AA/AMPS) and poly acrylic acid:2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid: t-butyl acrylamide terpolymer (AA/AMPS/TBAA), the optimal inhibitory concentration was obtained at 5, 5, 2 and 2 ppm concentration, respectively by the chemical method of bulk analysis.
    Keywords: scaling, Calcium Carbonate, Bulk solution, Scaling inhibitor
  • B. Baghernejad * Pages 70-91
    In recent decades, organic dye chemistry has advanced greatly due to the use of dyes in various fields such as electronic devices, linear and nonlinear optics, printing and duplication, sensors and biomedical applications. In the present study, the synthesis of azo dyes based on naphthols, xanthenes and hydroxy coumarins in the presence of nano-ZrO2-SO3H catalyst was investigated. Avoid harmful solvents for the environment, mild conditions, high speed and short reaction time, simplicity of working up process; high efficiency and purity of the synthesized derivatives and recoverable catalyst utilization were the advantages of the proposed method. The structure of the synthesized compounds was determined by comparing their physical properties with reported and using IR and HNMR spectroscopy data.
    Keywords: Synthesis of Azo Dye Nano-Zro2-SO3H, Naphthol, Xanthen, Coumarin