فهرست مطالب

نشریه پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر
سال ششم شماره 1 (پیاپی 19، بهار 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/07/19
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مرضیه افشاری، محسن نجفی*، مریم عطائی فرد صفحات 3-14
    عنوان تحقیق

    در سال های اخیر چاپگرهای بر پایه تونر به جهت کاربری آسان، صرفه اقتصادی، سرعت و کیفیت بالا کاربردهای فراوانی یافته اند. ازاین رو تلاش های زیادی جهت تولید تونر با روش های متفاوتی ازجمله پلیمریزاسیون سوسپانسیونی و تجمع امولسیونی صورت گرفته است اما در تمامی این روش ها علی رغم خواص رنگی و اندازه ذرات مطلوب، درصد تبدیل واکنش کم می باشد.

     هدف تحقیق

    در مطالعه جاری از روش پلیمریزاسیون امولسیونی درجا بر پایه مونومرهای استایرن و بوتیل اکریلات در حضور دوده برای تولید تونر با درصد تبدیل بالای 75% استفاده شده است. در این راستا تاثیر دمای واکنش پلیمریزاسیون و سرعت همزن بر درصد تبدیل در زمان های مختلف، اندازه‎ و توزیع اندازه ذرات، خواص حرارتی و رنگی محصول نهایی بررسی شد. آزمون رنگ سنجی برای بررسی خواص رنگی انجام شد. همچنین ریزساختار تونرهای سنتزشده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی ارزیابی شد.

    نتایج اصلی

    نتایج بیانگر این است که روش پلیمریزاسیون امولسیونی درجا ضمن دارا بودن درصد تبدیل مطلوب واکنش در محدوده 75-90%، به خوبی قادر است خواص رنگی و توزیع اندازه ذرات مناسب را برای تونر ایجاد کند. تمامی تونرهای تولیدشده توزیع اندازه ذرات باریک و شکلی کروی داشتند که دمای واکنش و سرعت همزن بر آن بی تاثیر بوده است. با افزایش دمای پلیمریزاسیون از °C70 به °C80، درصد تبدیل بالاتری حاصل شده ولی افزایش سرعت همزن تاثیر دوگانه ای بر درصد تبدیل داشته است. با افزایش دما به °C90، چسبندگی ذرات کروی به یکدیگر مشاهده شد. افزودن یک باره مونومرها به محیط واکنش و استفاده از فرایند ناپیوسته (batch process) سبب مشاهده دو دمای انتقال شیشه ای شد. این نوع شیوه سنتز تونر می تواند راهنمایی برای پژوهش های آینده جهت تولید تونر با بالاترین درصد تبدیل باشد.

    کلیدواژگان: تونر الکتروفتوگرافی، دوده، پلیمریزاسیون امولسیونی درجا، دمای واکنش، سرعت همزن، خواص رنگی
  • میرمحمد آتش زر، رضا اسدی، جعفر توفیقی*، جعفر گودرزی، هادی رحیم پور صفحات 15-32
    موضوع تحقیق

    امروزه تقاضا برای آلکن ها (الفین ها)، به ویژه اتیلن و پروپیلن، به سرعت رو به افزایش است و انتظار می رود که به طور مداوم رشد کند. آلکان ها (پارافین ها) به دلیل ارزان بودن و فراوان بودن مواد اولیه شیمیایی محبوبی هستند، به همین دلیل مطالعات زیادی جهت پیدا کردن روش جایگزین مناسب انجام گردیده است. در این کار پژوهشی از چارچوب فلزی آلی CuBTC به عنوان پایه کاتالیست مبتنی بر منگنز در فرآیند هیدروژن زدایی اکسایشی پروپان جهت تولید پروپیلن استفاده شده است.

    روش تحقیق

    بارگذاری اکسید فلزی منگنز بر روی پایه CuBTC به روش تلقیح تر انجام گرفت. به منظور شناسایی و مشخصه یابی کاتالیست های سنتزشده از آنالیزهای XRD، FTIR، EDX، SEM و BET بهره گرفته شد. همچنین از طراحی آزمایش به روش مرکب مرکزی به منظور بررسی فاکتورهای اساسی دما داخل راکتور، میزان بارگذاری اکسید فلزی منگنز و نسبت پروپان به اکسیژن و تاثیر متقابل این پارامترها با یکدیگر جهت تولید پروپیلن در فرآیند هیدروژن زدایی اکسایشی پروپان استفاده گردید. بنابراین میزان بارگذاری اکسید منگنز در محدوده 5 -1 درصد وزنی منگنز، دمای داخل راکتور در بازه 280-140 درجه سانتی گراد و نسبت پروپان به اکسیژن در محدوده 3-1 به عنوان متغیرهای ورودی به طراحی آزمایش وارد شدند.

    نتایج اصلی

    پس از انجام آزمون های راکتوری و تجزیه و تحلیل نتایج به دست آمده به وسیله نرم افزار طراحی آزمایش مشاهده گردید، مدل های آماری پیشنهادشده توسط نرم افزار برای درصد تبدیل، درصد گزینش پذیری و بازده فرآیند هیدروژن زدایی اکسایشی با دقت قابل قبول 95% مورد تایید قرار گرفت. بهینه سازی بازده فرآیند هیدروژن زدایی اکسایشی با مقدار بیشینه 9/4 با درصد تبدیل 38/28، درصد گزینش پذیری 14/18 در دمای 278 درجه سانتی گراد، بارگذاری اکسید فلزی 74/3 درصد و نسبت پروپان به اکسیژن 5/1 انجام گرفت که دقت بین داده آزمایشگاهی و داده پیش بینی شده 93% محاسبه گردید.

    کلیدواژگان: هیدروژن زدایی اکسایشی، پروپان، پروپیلن، CuBTC، طراحی آزمایش
  • سجاد وکیلی*، صابر محمدی صفحات 33-48

    نفت موجود در مخازن هیدروکربوری زیرزمینی شامل هیدروکربورهای سنگین که دارای خصوصیات متفاوت  میباشد. هیدروکربورهای سنگین شامل واکسها,مواد آسفالتنی و رزینها میباشد که میتوانند به صورت جامد در ترکیبات ظاهر شوند که در این بین واکسها اهمیت خاصی دارند.تغییر عواملی مانند دما,فشار,ترکیبات اجزای سبک در ترکیبات نفتی و... سبب تشکیل رسوب واکس پارافینی جامد در سیال نفتی میشود.رسوب واکس تشکیل شده به طور عمده شامل پارافینها, نفتنها, و به مقدار کمی آروماتیکها میباشد. تشکیل این رسوبات در مرحله اول باعث گرفتگی لوله ها و افزایش مقاومت در برابر جریان و درنتیجه افت فشار جریان و علاوه بر افزایش توان مورد نیاز جهت پمپ نمودن سیال, موجب استهلاک زودرس تاسیسات میشود.مساله تشکیل رسوب واکس و عوامل موثر بر آن, سالهای متمادی مورد بحث پزوهشگران بوده و روش های متفاوتی جهت کنترل آن بررسی شده است.در این پروژه با بررسی نانوذره SiO2 به عنوان بازدارنده شیمیایی در کاهش دمای تشکیل اولین کریستال واکس(WAT), نتایج قابل قبولی بدست آمد. ابتدا با استفاده از آنالیز گرماسنجی روبشی تفاضلی, دمای 25 درجه سانتی گراد برای نقطه ابری شدن نفت خام  بدست آمد.سپس با افزودن نانوذره SiO2 در غلظتهای مختلف, این دما برای مقادیر متفاوت نانوذره به میزان قابل توجهی کاهش یافت. آنالیز میکروسکوپ نوری قظبی(CPM) نیز تغییر ساختار کریستالهای واکس را به کروی مانند بعد از افزودن نانوذره نشان میدهد.جهت بررسی رفتار جریانی نفت خام نیز از بررسی پارامتر ویسکوزیته ظاهری در نرخ برشی های 1, 0.1 و 0.01 rpm در دماهای بالاتر و پایینتر دمای WAT استفاده شد که به طور کلی تاثیر نانوذره SiO2 قابل قبول بود. سپس با استخراج رسوب واکس نمونه های نفتی توسط دو آنالیز پراش پرتو اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی(FESEM) به همراه افزونه EDAX به مطالعه تغییرات حاصل از افزودن نانوذره در رسوبات پرداخته شد.در این زمینه, طبق آنالیز پراش پرتو ایکس مشخص شد که نانوذرات هیچ برهمکنش شیمیایی با مولکولهای واکس نداشته اند بلکه تاییدی بر نتایج بدست آمده در تحلیل آنالیز گرماسنجی روبشی تفاضلی بود.تغییر ساختار رسوب واکس از ساختار لایه ای مانند در غیاب نانوذرات به ساختاری دارای ریزدانه ها در حضور نانوذرات نیز از نتایج حاصل از آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی بود.

    کلیدواژگان: نفت خام، واکس، نانوذرات سیلیکا، کریستالیزاسیون، دمای تشکیل اولین کریستال واکس
  • محمود ملکی، فرزانه عرب پور رق آبادی*، سید مجتبی صدرعاملی صفحات 49-61
    موضوع تحقیق

    انرژی خورشیدی یک منبع تجدید پذیر بوده که به میزان فراوان موجود است و می تواند بسیاری از معضلات کمبود انرژی را برطرف کند. به منظور استفاده از انرژی خورشید برای نمک زدایی آب و تولید بخار باکیفیت بالا یکی از ساختارهای پیشنهادی ارزان قیمت که قابلیت تجاری شدن را دارد، سامانه های تولید بخار خورشیدی شناور بر روی آب است. در این سامانه، آب به صورت کنترل شده به سطح سامانه منتقل شده و با استفاده از گرمای تولیدشده در لایه جاذب نور به بخار تبدیل می گردد. مطالعات نشان می دهد چهار چالش اصلی در سامانه های تولید بخار خورشیدی وجود دارد که باید در تحقیقات برطرف گردد. این چالش ها شامل مدیریت و جلوگیری از اتلاف های حرارتی، استحکام و پایداری ساختار، مدیریت و انتقال آب درون ساختار، جذب نور و تبدیل نور به گرما است.

    روش تحقیق

    در این مقاله سامانه های تولید بخار خورشیدی چندلایه شناور ساخته شده است که در آن ها از فوم پلی یورتان تخلخل بسته به عنوان لایه عایق حرارتی و زیرلایه اصلی، نمد به عنوان لایه انتقال دهنده آب و مواد فوتوترمال مختلف شامل گرافیت، طلا و مخلوط گرافیت و طلا به عنوان لایه جاذب نور برای تولید بخار باکیفیت بالا استفاده شده است. همچنین به منظور تعیین نرخ تبخیر آب و راندمان سامانه ها، میزان تغییرات جرم آب و دمای سامانه اندازه گیری شده است.

    نتایج اصلی

    نتایج به دست آمده نشان می دهد در بین سامانه های تولید بخار خورشیدی موردمطالعه، در بهینه ترین حالت سامانه ساخته شده از جاذب مخلوط گرافیت و طلا قادر به تولید بخار با نرخ kg.m-2.h-1 1/257  است. این نرخ معادل باراندمان حدودا 82 % است. همچنین نتایج آزمایش پایداری نشان داد که تغییرات نرخ تبخیر بعد از 30 مرتبه تکرار ناچیز بوده و سامانه ساخته شده از پایداری خوبی برخوردار است. درنهایت عملکرد بهینه ترین سامانه در شرایط واقعی آب شور دریا بررسی شد. نتایج نشان داد که نرخ تبخیر   آب شور دریا به کمک سامانه تولید بخار خورشیدی با جاذب مخلوط گرافیت و طلا، kg.m-2.h-1 1/201 و راندمان آن 78/4 % است.

    کلیدواژگان: تولید بخار خورشیدی، نمک زدایی آب حرارتی، تبخیر سطحی خورشیدی، جاذب طلا، مواد فوتوترمال
  • محسن اسماعیل پور*، افسانه سادات لاریمی، علی اکبر اضغری نژاد، مجید قهرمان افشار، مرتضی فقیهی صفحات 63-76
    موضوع تحقیق

    در این پژوهش در ابتدا نانوذرات سیلیکا از پوسته برنج به عنوان یک منبع زیستی استخراج شدند. این نانوذرات سیلیکا متخلخل با اندازه میانگین 45 نانومتر به طور موفقیت آمیزی از طریق یک روش چند مرحله ای از پوسته برنج تهیه و با دندریمر عامل‏دار شدند و به منظور حذف یون های کادمیوم دوظرفیتی از محلول های آبی مورد بررسی قرار گرفتند.

    روش تحقیق

      در ابتدا سدیم‏سیلیکات از پوسته برنج استخراج و به آن ستیل تری‏متیل آمونیوم برمید، هیدروکلریک  اسید و استیک اسید اضافه شد و مخلوط حاصل تحت امواج فراصوت قرار گرفت. پس از واکنش هیدروترمال، نمونه‏های جمع آوری شده کلسینه و نانوذرات سیلیکا مورد نظر سنتز شدند. سپس نانوذرات سنتزی با مولکول‏های دندریمر عامل‏دار شدند. این نانوذرات با بکارگیری روش‏های مختلف همچون طیف‏‏سنجی مادون‏قرمز تبدیل‏فوریه، آزمون وزن سنجی حرارتی، میکروسکوپ الکترونی عبوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی، اندازه گیری سطح ویژه  و توزیع اندازه ذرات شناسایی شدند. سپس اثر زمان بر عملکرد جاذب و تاثیرات مقادیر مختلف این نانوذرات سنتزی به عنوان جاذب در حذف یون‏های کادمیوم دوظرفیتی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین تاثیر زمان تماس جاذب بر میزان جذب کادمیوم و قابلیت بازیافت و استفاده مجدد از جاذب نیز مورد بررسی قرار گرفتند.

    نتایج اصلی

    نتایج نشان می‏دهد که کاهش محسوسی در عملکرد و فعالیت این نانوجاذب در جذب یون‏های فلزی بعد از 6 بار بازیافت و استفاده مجدد مشاهده نشده است. عملکرد عالی این نانوجاذب در حذف یون‏های فلزی به دلیل تخلخل بالا، گروه‏های آمینی فعال سطحی و نسبت سطح به حجم بالاست.

    کلیدواژگان: نانوسیلیکا، پوسته برنج، کادمیوم دو ظرفیتی، جذب موثر، دندریمر
  • طاهره ابراهیمی یزدان آباد، علی فرقانیها*، مژگان امتیازجو، مجید رمضانی صفحات 77-89
    موضوع تحقیق

    در این مطالعه از نانو ذرات سوپرپارا مغناطیس عامل دار شده با تیواوره به عنوان کاتالیزور ناهمگن در انجام واکنش پتاسیس- برونو- مانیخ استفاده گردید.

    روش تحقیق

    در مرحله نخست این مطالعه نانو ذرات Fe3O4@SiO2 به عنوان نانوذرات کروی هسته-پوسته سنتز شدند به طوری که ذرات Fe3O4 به عنوان هسته در نظر گرفته شدند. در مرحله بعد، خصوصیات گروه های عاملی سطحی، ساختار بلوری، خواص مغناطیسی، اندازه و ظاهر سطحی نانوذرات و فرآیند عامل دار شدن ساختار به صورت لایه ای با استفاده از دستگاه طیف سنج مادون قرمز (FT-IR)، پراش پرتو ایکس (XRD)، مغناطیس سنج نمونه مرتعش (VSM)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، تجزیه حرارتی وزنی (TGA)، مورد بررسی، شناسایی و تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. سپس برای ارزیابی کارایی ساختار، به عنوان کاتالیزور در واکنش پتاسیس-برونو-مانیخ به کار گرفته شد جهت بررسی ساختار محصولات از آنالیزهای طیف سنجی مادون قرمز (FT-IR) و طیف سنجی رزونانس مغناطیسی هسته هیدروژن (HNMR) استفاده گردید.

    نتایج اصلی

    نتایج نشان داد که پیک های ظاهر شده درcm-1  568 و cm-1 670 مربوط به پیوند آهن-اکسیژن، پیک ها در 1092 وcm-1 800-950 مربوط به پیوند سیلیسیم-اکسیژن می باشد که نشان دهنده تشکیل لایه سیلیسیم روی نانوذرات مغناطیسی و صحت محصولات واکنش می باشد. نتایج همچنین نشان داد که مقدار مغناطیس اشباع در حدود emu/g23 با افزایش لیگاند کمپلکس افزایش یافته است. آنالیز پراش پرتو ایکس پیک های شاخص(2θ= 21.25 , 37.29 , 43.73 , 52.56 , 65.09 , 69.73 , 76.81) نشان داد که برای اطمینان از تشکیل نانو ذرات مغناطیسی مورد نظر در فاز کریستالی استفاده شدند. نتایج آنالیز SEM ساختار نانوذرات را به شکل کروی نشان داد و آنالیز EDX وجود عناصر موجود در ساختار که شامل گوگرد بود را تایید نمود. همچنین شاخص تجزیه حرارتی وزنی، تقریبا 7٪ ضریب تجزیه را نشان داده است. اولین، دومین و سومین تجزیه به ترتیب 1٪ وزنی (60 درجه سانتیگراد)، 5٪ وزنی (200 تا 300 درجه سانتیگراد) و 1٪ وزنی (350 تا 700 درجه سانتیگراد) مشاهده شدند. بالاترین بازده به میزان 68 درصد با mg 40 کاتالیزور مربوط به استونیتریل بدست آمد. ساختار تیواوره نیز به شکل مناسب در یک نانوکاتالیزور مغناطیسی تثبیت گردید.

    کلیدواژگان: واکنش پتاسیس- برونو- مانیخ، ذرات Fe3O4، تیواوره، نانوذرات سوپرپارامغناطیسی، اورگانوکاتالیستها
|
  • Marzieh Afshari, Mohsen Najafi*, Maryam Ataeefard Pages 3-14
    Research subject

    In recent years, toner-based printers have found many applications for ease of use, economical, high speed and quality. Therefore, many attempts have been made to produce toner by various methods such as suspension polymerization and emulsion aggregation. But in all these methods, despite the proper color properties and particle size, the reaction conversion is low.

    Research approach

    In the present study, in situ emulsion polymerization method based on styrene and butyl acrylate monomers in the presence of carbon black has been used to produce toner with a conversion above 75%. In this regard, the effect of polymerization reaction temperature and stirrer speed on conversion at different times, particle size and particle size distribution, thermal and color properties of the final product were investigated. Color measurement was performed to evaluate the color characteristics. Also, the microstructure of the synthesized toners was evaluated using scanning electron microscopy.

    Main results

    The results show that in situ emulsion polymerization method while having the proper conversion of the reaction in the range of 75-90% is well able to create the suitable color characteristics and particle size distribution for the toner. All toners produced had a particle size distribution and a spherical shape that was unaffected by the reaction temperature and stirrer speed. By increasing the polymerization temperature from 70℃ to 80℃, resulted in a higher conversion, but the increase in stirrer speed had a dual effect on the conversion. Sticking of spherical particles with each other was observed by increasing the temperature to 90℃. The sudden addition of a monomers to the reaction media and using batch process resulted in the observation of two glass transition temperatures. This type of toner synthesis can be a guide for future research to produce toner with the highest conversion.

    Keywords: Electrophotographic Toner, Carbon black, In-situ emulsion polymerization, Polymerization temperature, Stirrer speed, Color properties
  • Mir Mohammad Atashzar, Reza Asadi, Jafar Towfighi*, Jafar Goudarzi Pages 15-32
    Research subject

    Because of the rising global demand for propylene, various extensive studies and research have been done in order to develop alternative ways that are both more energy-efficient and require less energy. In this research, CuBTC is used as a manganese catalyst base in the oxidative dehydrogenation of propane to produce propylene. The wet impregnation method is used to manufacture the catalysts.

    Research approach

    Wet impregnation is used to prepare the catalysts, which is a step in the manufacturing process. Analyses such as FTIR, XRD, BET, SEM, and EDX are used to examine and describe catalysts that have been created. On the basis of the central composition method, we have investigated the impacts of reaction temperature, manganese loading percentage, oxygen-to-propylene ratio, and their interactions on the synthesis of propylene in this study. The central composite method's input parameters include manganese concentrations ranging from 1 to 5 percent, a propane-to-oxygen ratio ranging from 1 to 3 percent, and a temperature ranging from 140 to 280 degrees Celsius.

    Main results

    After that, it is shown that the projected models for propane conversion, propylene selectivity, and oxidative dehydrogenation efficiency percentage are about 95 percent based on reactor testing and evaluation of the Design-Expert software results. It was possible to improve the efficiency of the oxidation dehydration process by 4.9 percent by using a conversion percentage of 28.38 percent, a selectivity of 18.14 percent at 278 degrees Celsius, a metal oxide loading of 3.74 percent, and propane to oxygen ratio of 1.5 percent. When laboratory data were compared to predicted data, the correlation coefficient was 93% in favor of the laboratory data.

    Keywords: Oxidative Dehydrogenation, Propane, Propylene, Manganese, CuBTC, Design Expert
  • Sajjad Vakili*, Saber Mohammadi Pages 33-48

    Oil extracted from the underground oil reservoirs contains heavy hydrocarbons.Heavy hydrocarbons include waxes,asphalts and resins that can appear as solids in compounds,which waxes are of particular importance.Changes in factors such as temperature,pressure,compounds of light components in petroleum compounds,etc.Cause the formation of solid paraffin wax deposits in these compounds.The wax precipitate formed mainly contains paraffins,naphthenes and to a lesser extent aromatics.The formation of these sediments in the first stage can block the underground pores, reduce their permeability and reduce the efficiency of oil extraction.In the next stages,the formation of deposits will lead to many problems. For example,it can clog pipes and increase flow resistance, resulting in a drop in flow pressure and,in addition to increasing the power required to pump fluid, cause premature depreciation of the facility.The issue of wax sediment formation and the factors affecting it have been discussed by researchers for many years and different methods have been studied to control it.In this project,by examining 1 nanoparticle of SiO2,as chemical inhibitor, acceptable results were obtained in reducing the wax appearance temperature(WAT).First,using differential scanning calorimetry analysis,a temperature of 250C was obtained for the crude oil cloud point.Then,by adding nanoparticles in different concentrations,this temperature was significantly reduced for different amounts of nanoparticles.Analysis of polarized optical microscopy also shows the change in structure of wax crystals to a disk like after the addition of nanoparticles. To investigate the flow behavior of crude oil,the apparent viscosity parameter was used at shear rates of 0.01,0.1 and 1 rpm and higher and lower temperatures of WAT temperature.Then,using wax deposition of oil samples by two analyzes of X-ray diffraction(XRD) and scanning electron microscopy(FESEM) with EDAX additive to study the dispersion of nanoparticles in wax deposits and changes resulting from the addition of nanoparticles in depositions was paid.In this regard,according to X-ray diffraction analysis,it was found that the nanoparticles had no chemical interaction with wax molecules,but was a confirmation of the results obtained in the analysis of differential scanning calorimetric analysis.The layered structure of the wax precipitate by adding nanoparticles to a fine-grained structure was also one of the results of scanning electron microscopy analysis.

    Keywords: Crude oil, Wax, SiO2 Nanoparticles, Crystallization, Wax Appearance Temperature
  • Mahmoud Maleki, Farzaneh Arabpour Roghabadi*, Seyed Mojtaba Sadrameli Pages 49-61
    Research subject

    Solar energy is a renewable resource that is abundant and can solve many problems of energy shortage. In order to use solar energy to desalinate water and produce high quality steam, one of the cheap and commercially proposed structures is floating solar steam generation system. In this system, water is transferred to the surface of the system in a controlled manner and is converted to steam using the heat generated in the photothermal layer. There are generally four main challenges in solar steam generation systems. These challenges include managing and preventing heat loss, structural strength, managing and transferring water within the structure, absorbing light and converting light into heat.

    Research approach

    In this paper, floating multilayer solar steam generation systems were fabricated in which porous polyurethane foam was used as the substrate and thermal insulation layer. Moreover, felt was used as the water-transfer layer. Photothermal materials including graphite, gold, and mixtures of graphite and gold were used as the light-absorbing layers to produce high-quality steam. Also, in order to determine the water evaporation rate and the efficiency of the systems, the amount of changes in water mass and system temperature has been measured.

    Main results

    Among the different solar steam generation systems studied, the system made of graphite-gold mixture absorber is able to produce steam at a rate of 1.257 kg.m-2.h-1. This rate is equivalent to an efficiency of about 82%. To evaluate the performance of the systems in more real situation, they were tested using seawater. As resulted, the rate of evaporation of seawater by the graphite-gold mixture system is 1.201 Kg.m-2.h-1 and its efficiency is 78.4%.

    Keywords: Solar Steam Generation, Thermal Water Desalination, Interfacial Solar Evaporation, Gold Absorber, Photothermal Materials
  • Mohsen Esmaeilpour*, Afsanehsadat Larimi, Aliakbar Asgharinezhad, Majid Ghahramanafshar, Morteza Faghihi Pages 63-76
    Research subject

    This study demonstrates a synthetic strategy for the preparation of porous SiO2 for adsorption applications using natural and waste materials from rice husks which are functionalized with polymer dendrimer molecules and surface amino groups as the source of biosilica and were investigated to remove divalent cadmium ions from aqueous solutions.

    Research approach

    Porous silica nanoparticles with a mean diameter of 45 nm were successfully fabricated from rice husk (RH) biomass via a multistep method. During the first step, sodium silicate is extracted from rice husks. Then, cetyltrimethylammonium bromide, HCl, and acetic acid were added to the sodium silicate solution, and the resulting mixture was sonicated. After the hydrothermal reaction, the collected samples were calcinated to obtain silica nanoparticles. These synthetic nanoparticles were identified using various techniques such as Fourier-transform infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis, transmission electron microscopy, field emission scanning electron microscopy, nitrogen adsorption-desorption analysis and dynamic light scattering analysis. Then, the adsorption kinetics and the effects of synthetic nanoadsorbents dosage on the removal of divalent cadmium ions were investigated. The effect of contact time on cadmium adsorption and recyclability of adsorbent was also investigated.

    Main results

    The results show that there is no significant reduction in the performance and activity of this nanosorbent in the adsorption of metal ions after 6 times of recycling and reuse. The excellent performance of this nanosorbent in the removal of metal ions is due to its high porosity, active surface amine groups and high surface-to-volume ratio.

    Keywords: Nano-silica, Rice husk, Divalent cadmium, Effective adsorption, Dendrimer
  • Tahereh Ebrahimi Yazdanabdad, Ali Forghaniha*, Mozhgan Emtyazjoo, Majid Ramezani Pages 77-89
    Research Subject

    In this study, Thiourea-functionalized super-paramagnetic nanoparticles were used as a heterogeneous catalyst in the Petasis-Borono Mannich reaction.
    Research approach: In the first stage of this study, Fe3O4@SiO2 nanoparticles were synthesized as spherical core-shell nanoparticles such that Fe3O4 particles were considered as the core. Then in the next step, the characteristics of surface functional groups, crystal structure, magnetic properties, size and surface appearance of nanoparticles and the process of functionalizing the structure in layers, using infrared spectroscopy (FT-IR), X-ray diffraction (XRD), vibrating sample magnetometer (VSM), scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TGA) were examined, identified and analyzed. Then, to evaluate the efficiency of the structure, it was used as a catalyst in the Borono-Mannich reaction of potassium potash. Infrared spectroscopy (FT-IR) and hydrogen nuclear magnetic resonance spectroscopy (HNMR) were used to investigate the structure of the products.

    Main results

    The IR spectroscopy results showed that the peaks appearing in 568 cm-1 and 670 cm-1 were related to iron-oxygen bond, the peaks in 1092 and 800-950 cm-1 were related to silicon-oxygen bond, which indicates the formation of silicon layer on nanomagnetic particles and the validity of the reaction products. The results also showed that the amount of saturated magnetite in about 23 emu/g increased with increasing complex ligand. X-ray diffraction analysis showed that the index peaks of (2θ= 21.25˚, 37.29˚, 43.73˚, 52.56˚, 65.09˚, 69.73˚, 76.81˚) were realized and for certainty of the formation of the desired magnetic nanoparticles in crystalline phase were used. The results of SEM analysis showed the structure of nanoparticles in a spherical shape and EDX analysis confirmed the presence of elements in the structure which included sulfur. Also, the thermogravimetric analysis index showed approximately 7% decomposition coefficient. The first, second and third decomposition were observed 1% by weight (60°C), 5% by weight (200 to 300°C) and 1% by weight (350 to 700° C), respectively. The highest yield of 68% was measured with 40 mg catalyst in acetonitrile. The structure of thiourea was properly stabilized in a magnetic nanocatalyst.

    Keywords: Petasis-Borono Mannich reaction, Fe3O4 particles, Thiourea, superparamagnetic nanoparticles, organocatalysts