فهرست مطالب

پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر - سال ششم شماره 3 (پیاپی 21، پاییز 1401)

نشریه پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر
سال ششم شماره 3 (پیاپی 21، پاییز 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/09/10
  • تعداد عناوین: 6
|
  • عبدالناصر قره داشلی، سعید مرتضوی*، حامد رشیدی صفحات 3-18

    موضوع تحقیق: 

    سرعت کند تخریب زیستی  پسماندهای پلاستیکها، به خصوص انواع مختلف پلی اتیلن  منجر به مشکلات بسیاری برای محیط زیست می شود. برای کاهش این معضلات، پرواکسیدانت ها به عنوان یک افزودنی به پلی اتیلن اضافه می شوند تا با تخریب نوری آن تخریب زیستی را تسریع کنند. در کنار پرو اکسیدانت ها، به نظر می رسد که فتوکاتالیست ها نیز می توانند بر روی تخریب نوری پلی اتیلن اثرگذار باشند که هدف این مطالعه نیز بررسی همین ایده است.

    روش تحقیق: 

    به منظور تسریع در تخریب کامپوزیت های LDPE با سلنید کادمیوم (CdSe) و فسفات تری نقره (Ag3PO4) به عنوان فتوکاتالیست و استیارات منگنز به عنوان پرو اکسیدانت از طریق اختلاط مذاب تهیه شدند و بصورت فیلم درآمدند . نمونه ها با نور مریی و فرابنفش تحت تابش قرار گرفتند. آزمون های میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، آزمون حرارتی- مکانیکی- دینامیکی (DMTA)، کالریمتری روبشی- تفاضلی (DSC) ، اندازه گیری های گرانروی سنجی و آزمون طیف سنجی مادن قرمز (FTIR)  برای بررسی ریزساختار فیلم ها مورد استفاده قرار گرفتند.

    یافته های تحقیق: 

    طیف هایFTIR نشاندهنده افزایش قابل توجه در شاخص کربونیل و شاخص وینیل برای نمونه های دارای فتوکاتالیست بودند. همچنین تصاویر SEM  مربوط به این نمونه ها موید تخریب نوری بیشتر و همگون تر برای این نمونه ها نسبت به نمونه های بدون فتوکاتالیست بودند. آزمون های دینامیکی-مکانیکی- حرارتی نیز نشان داد که نمونه های پلی اتیلنی  بدون افزودنی دارای مدول بالاتری نسبت به نمونه های دیگر بودند. هر چند به دلیل خواص هسته زایی ذرات فتوکاتالیست، بلورینگی آنها افزایش داشت. گرانروی نمونه های دارای فتوکاتالیست و پرواکسیدانت نسبت به پلی اتیلن خالص دچار کاهش شدید شد که نتایج مدلسازی نشان داد که این کاهش به دلیل تخریب زنجیره ها و کاهش جرم مولکولی آنها رخ داده است. در کل نتایج آزمون ها  نشان داد که ترکیب فتوکاتالیست ها با پرو اکسیدانت ها اثر هم افزایی بر تخریب نوری LDPE دارد و روند تخریب آن را بسیار بیشتر از زمانی که فقط از پرواکسیدانت به تنهایی استفاده شود، تسریع می کند.

    کلیدواژگان: تخریب نوری، فتو کاتالیست، پرواکسیدانت، آنالیز حرارتی- دینامیکی - مکانیکی، ویسکومتری
  • اسماعیل دارش، مصطفی کشاورز مروجی، آرزو جعفری*، ارسلان پروانه، امید علیزاده صفحات 19-28

    موضوع تحقیق: 

    بررسی اثر دما برعملکرد سیلابزنی پلیمر در مقیاس منفذ در محیط های متخلخل با تراوایی متفاوت، به درک درستی از رفتار محلول پلیمر می انجامد.

    روش تحقیق: 

    در این مطالعه اثر دما بر سیلابزنی پلیمر پلی اکریل آمید بر ازدیاد برداشت نفت در دو میکرومدل همگن با تراوایی های مختلف در دماهای 25 و °C70 مورد بررسی قرار گرفت. محلول پلیمر و آب مقطر با سرعت تزریق 1 میکرو لیتر در دقیقه تا یک حجم منافذ به میکرومدل تزریق شدند و میزان برداشت نفت و نحوه حرکت سیال درون محیط متخلخل مورد مطالعه قرار گرفت. علاوه براین ریولوژی پلیمر و گرانروی سیالات تزریقی جهت تحلیل بهتر نتایج، اندازه گیری شدند. سپس نتایج با سیلابزنی آب مقطر به عنوان تست شاهد مقایسه گردید.

    نتایج اصلی: 

    با بررسی نتایج سیلابزنی مشخص شد که فاکتور دما از یک طرف با کاهش گرانروی نفت به افزایش بازیافت آن کمک کرده و از طرف دیگر با کاهش گرانروی پلیمر، باعث کاهش نقش گرانروی سیال تزریقی در میزان برداشت نفت شده است. نتایج بدست آمده نشان داد که در حالت تزریق پلیمر پدیده انگشتی شدن کاهش و با افزایش دما میزان بهبود بازیافت نفت طی سیلابزنی پلیمر و آب در هر دو مدل افزایش می یابد. همچنین میزان بهبود بازیافت نفت طی سیلابزنی پلیمر در میکرومدل الف از حدود 43 درصد در دمای محیط به بیش از 51 درصد و در میکرومدل ب از حدود 51 درصد به بیش از 60 درصد در دمای °C 70 افزایش یافت. در واقع می توان گفت که الگوی جریان و پایداری جبهه حرکت محلول پلیمر و در نتیجه بازیافت نهایی نفت بطور قابل توجهی تحت تاثیر مورفولوژی منافذ، شکل و گلوگاه منافذ قرار دارد.

    کلیدواژگان: دما، تراوایی، پلیمر پلی اکریل آمید، سیلابزنی پلیمر، میکرومدل
  • سمیرا فروتن، احمد اسدی نژاد* صفحات 29-39

    موضوع تحقیق:

     پلی (2-اکسازولینها) خانواده ای از پلیمرهای مصنوعی هستند که دارای زیست تخریب پذیری و زیست سازگاری مطلوبی بوده و به دلیل شباهت ساختاری با پلی پپتیدها اخیرا در کاربردهای دارورسانی نیز مورد توجه قرار گرفته اند. از آنجا که این پلیمرها خواص گرمایی و مکانیکی نسبتا پایینی دارند به کمک نانوذرات مناسب نظیر گرافن و نانولوله، تقویت شده و به صورت نانوکامپوزیت استفاده می شوند. سازوکار تقویت کنندگی نانوذرات در ماتریس این پلیمرها هنوز از دیدگاه مولکولی کاملا مشخص نشده است.

    روش تحقیق:

     این پژوهش به منظور فهم بهتر برهمکنش پلیمری بر پایه 2-اکسازولین با تقویت کننده های نانویی دو بعدی و رفتار این پلیمر در مجاورت آنها صورت گرفت. صورتبندی و دینامیک یک تک زنجیر پلی (2-اتیل-2-اکسازولین)، به عنوان نماینده شناخته شده ای از این گروه، در مجاورت یک نانوصفحه گرافن عاملیت دار شده، به کمک دینامیک مولکولی کلاسیک و در یک بازه زمانی 10 نانوثانیه ای شبیه سازی شد. همچنین، اثر تغییر دما به همراه تغییر تعداد مونومرهای زنجیر پلیمر بر روی صورتبندی و دینامیک پلی (2-اتیل-2-اکسازولین) بررسی گردید.

    نتایج اصلی: 

    تصاویر لحظه ای بدست آمده در زمانهای مشخص نشان دادند که زنجیر پلیمر با نانوصفحه گرافن برهمکنش موثری نشان داده و جذب سطحی به سرعت رخ می دهد. این رویداد با تغییر صورتبندی زنجیر و دینامیک آن همراه است. زنجیر پلیمری در مجاورت نانوصفحه گرافن به صورت تقریبا موازی قرار گرفته و تاخوردگی ایجاد می شود. شعاع چرخش زنجیر در اثر این برهمکنش افزایش یافته و همچنین طول همبستگی جذب سطحی در حد ابعاد واحد تکراری زنجیر است. جابجایی مربع میانگین زنجیر پلی (2-اتیل-2-اکسازولین) با نزدیک شدن زنجیر پلیمر به نانوصفحه گرافن کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: پلی (2-اکسازولین)، دینامیک مولکولی، گرافن، شبیه سازی، جذب سطحی
  • محمدحسین اقبال احمدی*، امیر مصیبی صفحات 41-59

    موضوع تحقیق:

    در این مطالعه، به کمک های روش های مختلف مبتنی بر هوش مصنوعی، عملکرد فرآیند ریفورمینگ متانول با بخار آب بر حسب دما، فشار و نسبت بخار به متانول در خوراک ورودی مورد ارزیابی قرار گرفت.

    روش تحقیق:

    در ابتدا، کاتالیست های Cu-Zn/ZrO2 با استفاده از روش همرسوبی سنتز شدند و آزمایش های واکنش ریفورمینگ متانول با بخار آب در شرایط عملیاتی مختلف در محدوده 180- 500 درجه سانتی گراد ،1-11 بار و نسبت بخار آب به متانول در خوراک ورودی 75/0 - 75/3 در یک راکتور بستر ثابت انجام گرفت. سه روش فازی ممدانی نوع1، فازی ممدانی نوع2 و فازی سوگنو به کار گرفته شده است که به کمک آنها بدون نیاز به دانستن پارامترها و روابط پیچیده سینتیکی و ترمودینامیکی و تنها به کمک شهود متخصص و برخی داده های موجود، مدلسازی انجام گرفت. همچنین، ساختار مدلهای فازی با هدف بهبود دقت عملکرد و بر اساس تحلیل نتایج اولیه بهینه شد. توسعه مدلها نیازی به تعداد بالای داده های ازمایشگاهی نداشت. این ویژگی، به خصوص برای شرایطی که دسترسی به داده های آزمایشگاهی هزینه بر است و یا داده ها از دقت کافی برخوردار نیستند، مورد توجه است.

    نتایج اصلی:

    دقت کلی و ویژگیهای سه روش مدلسازی با هم مقایسه شد و مورد بحث قرار گرفت. مدل فازی ممدانی نوع2 به دلیل ویژگی های منحصر به فرد آن بهترین عملکرد را از خود نشان داد و سه متغیر درصد تبدیل متانول، بازده هیدروژن و منوکسیدکربن را به ترتیب با دقت 67%، 91% و 83% پیش بینی کرد.

    کلیدواژگان: کاتالیست Cu-Zn، ZrO2، درصد تبدیل متانول، هوش مصنوعی، منطق فازی، مدلسازی
  • احمدرضا زاهدی پور، داریوش عمادزاده*، مهدی فرامرزی، امیر منصوری زاده، عبدالمحمد قایدی صفحات 61-73

    موضوع: 

    بیورکتورغشایی اسمزی یکی از بهترین روش های تصفیه فاضلاب های صنعتی می باشد مزیت اصلی استفاده از فرآیند اسمزی عمل کردن آن در فشار های پایین هیدرولیکی است که دارای عملکرد بهتری در حذف آلاینده ها و مصرف انرژی پایین نسبت به روش های دیگر می باشد.

    روش تحقیق: 

    در این تحقیق نانو ذرات حفره دار دی اکسید تیتانیوم با سطح ویژه و دیواره آناتاز از طریق فرآیند گرمایی با استفاده از ستیل تری متیل آمونیوم بروماید (CTAB) به عنوان عامل هدایت کننده سطح فعال و عامل ایجاد کننده منافذ، سنتز شد. غشا های نا نوکامپوزیت اولترافیلتراسیون با استفاده از دی اکسید تیتانیوم (TiO2) اصلاح شده (MT)  و پلی سولفون (PSf) به روش وارونگی فازی ساخته شدند. ریخت شناسی و ساختار غشا های بدست آمده و نانو ذره توسط میکروسکوپ الکترون روبشی  (FESEM)، پراش اشعه ایکس  (XRD)و میکروسکوپ الکترون عبوری   (TEM) مورد بررسی قرار گرفت. در این تحقیق از محلول خوراک آلبومین سرم گاوی (BSA) به عنوان فاضلاب شبیه سازی شده استفاده گردید. غشا های اولترافیلتراسیون ساخته شده به ترتیب در سامانه یورکتورغشایی اسمزی (OMBR) به دلیل انرژی و رسوب کمتر مورد آزمایش قرار گرفتند. محلول % 6/0 پلی (سدیم 4- استایرن سولفونات) به عنوان محلول اسمزی مورد استفاده قرار گرفت. عملکرد جداسازی مقایسه ای و خواص ضد رسوب هر دو جهت نا نوکامپوزیت های ساخته شده در تجزیه و تحلیل های متعددی مانند اندازه گیری زاویه تماس با آب، شار آب خالص و تصفیه غلظت های متفاوتی از محلول آلبومین سرم گاوی (BSA) و مقاومت در برابر رسوب مورد بررسی قرار گرفته است.

    نتایج اصلی: 

    نتایج نشان می دهد که به دلیل افزودن نانو ذرات MT به بستر پلیمری، آب دوستی و انرژی سطح غشا افزایش یافت که منجر به بهبود عملکرد غشا شد. غشای حاوی 1% نا نوذره ی اکسید تیتانیوم بهترین نتیجه را نشان داد. به عنوان مثال برای خوراک با غلظت  ppm200 فلاکس آب از L/ m2.h)  20 تا 5/38 (افزایش یافت و همچنین درصد محلول کشنده بازگشتی نیز از (30 تا g/m2.h 6/19) کاهش یافت. بازیابی فلاکس در این غشا 96 درصد بود که نشان دهنده ی خاصیت ضدرسوبی غشای نا نوکامپوزیت اصلاح شده می باشد.

    کلیدواژگان: نا نوکامپوزیت، اولترافیلتراسیون، بیورکتورغشایی اسمزی، اکسید تیتانیوم اصلاح شده، تصفیه فاضلاب
  • فرزانه زینب حشمتی، فرزانه عربپور*، وحید احمدی، سید مجتبی صدرعاملی صفحات 75-85

    موضوع تحقیق: 

    با توجه به شرایط رو به وخامت محیط زیست و به طور خاص جهانی که با کمبود انرژی و آب تمیز روبرو است، ویژگی های سیستم خورشیدی تولید بخار از جمله عدم انتشار کربن دی اکسید، مصرف انرژی پایین و بازده بالا برای نمکزدایی آب دریا کمک بزرگی به تامین نیاز بشر می کند. در سیستم های مدرن نمک زدایی خورشیدی، انرژی خورشیدی توسط یک جاذب فوترترمال دریافت و سپس به انرژی حرارتی تبدیل می شود تا حجم مشخصی از آب را گرم کرده و بخار تولید کند؛ بخار تولید شده به سطح داخلی پوشش که سردتر است برخورد کرده، متراکم شده و آب تمیز در مخزن جمع می شود. سیستم خورشیدی تولید بخار باید دارای پنج ویژگی مهم و اساسی، شامل جذب نور زیاد، اتلاف حرارتی اندک، متمرکزسازی گرما، انتقال مناسب آب و در نهایت قابلیت شناوری بر سطح آب باشد.

    روش تحقیق: 

    در پژوهش پیش رو سیستم خورشیدی تولید بخار مبتنی بر جاذب گرافیت ساخته شده و عملکرد آن با استفاده از نانوذرات پلاسمونیک نیکل ارتقا داده شده است. بمنظور بررسی اثر ساختار دو زیرلایه برای جاذب فتوترمال ساخته شد که شامل یک فوم پلی یورتان (PU) تخلخل بسته به عنوان عایق حرارتی و یکی از دو نوع نمد متفاوت از جنس پنبه یا پلی استر به عنوان لایه انتقال دهنده آب دور فوم PU پیچیده شده است. در این مطالعه مهم ترین پارامترها از جمله نرخ تبخیر آب، دمای سطح نمونه و بازده سیستم اندازه گیری شده اند.

    نتایج اصلی: 

    بازده حرارتی و نرخ تبخیر برای جاذب گرافیتی خالص به ترتیب 17/68 % و  kg/m2.h97/0 است که با اضافه کردن نانوذرات نیکل به آن، به ترتیب تا مقدار 57/93 % و kg/m2.h 37/1 افزایش یافته است. اهمیت مهندسی ساختار با استفاده از دو زیرلایه متفاوت با جاذب آب پنبه ای یا پلی استری بررسی و متناسب با شرایط جاذب فتوترمال و موازنه جرم و انرژی، مناسب ترین زیر لایه همراه با انتقال دهنده آب پلی استری برای جاذب فوتوترمال گرافیت/نیکل، انتخاب شد.

    کلیدواژگان: نمکزدایی آب دریا، سیستم خورشیدی تولید بخار، پلاسمونیک، نانوذرات گرافیت و نیکل
|
  • Abdolnaser Gharehdashli, Saeed Mortazavi*, Hamed Rashidi Pages 3-18

    Research subject:

    Low biodegradation rate of plastics, especially different grades of the polyethylene leads to many environmental problems. To reduce these effects, pro-oxidant added to the polyethylene to increase the photo-degradation and subsequently the bio-degradation rate of the polymer matrix. Besides the pro-oxidant, it seems that the photocatalysts can affect on the photo-degradation of the polyethylene and the subject of this study is to examine this idea.

    Research approach: 

    Photodegradable films of LDPE were prepared by melt blending of the polymer with cadmium selenide (CdSe) and trisilver phosphate (Ag3PO4) as photo-catalysts and manganese stearate as pro-oxidant. The samples were irradiated with visible and ultra-violet light. Scanning electron microscopy (SEM), dynamic mechanical thermal analysis (DMTA), differential scanning calorimetry (DSC) and viscometry measurements were used to investigate the microstructure of the films.

    Main results

    FTIR spectra indicated to increment of the carbonyl index (CI) and vinyl index (VI) of the samples with photo-catalysts. In addition, SEM imaged confirmed higher and more homogeneous photo-degradation for these samples in comparison with other ones. Also, the dynamic-mechanical-thermal analysis showed that the polyethylene samples without the additives had higher modulus compared to other samples. However, the crystallinity of the samples with photo-catalysts increased due to nucleating agent effects of their particles. The viscosity of the samples containing the photo-catalysts and  pro-oxidants decreased significantly and the modeling results showed that this decrement  was due to the polymer chain degradation and reduction of their molecular weights. In general, the results showed that the combination of the photo-catalysts and the pro-oxidants had synergistic effect on the photo-degradation of the LDPE and accelerates its degradation process a lot more in comparison when only the pro-oxidant was used.

    Keywords: polymer degradation, photo-catalyst, pro-oxidant, DMTA, viscometry
  • Esmaeil Darash, Mostafa Keshavarz Moraveji, Arezou Jafari*, Arsalan Parvareh, Omid Alizadeh Pages 19-28

    Research subject:

     Investigation of the effect of temperature on the polymer flooding performance at the pore scale, leads to an understanding of the behavior of the polymer solution in porous media with varying permeability.

    Research approach:

     In this study, the effect of temperature on flooding of polyacrylamide polymer on enhanced oil recovery in two homogeneous micromodels at 25 and 70 °C was investigated. The polymer solution and DW were injected at the injection rate of 1 μl/min up to 1 PV into the micromodel and the amount of produced oil and the movement of the injected fluid in the porous medium were analyzed. In addition, polymer rheology and injected fluid viscosity were measured for better analysis of results. Then the results were compared with flooding of distilled water as the control test.

    Main results

    Examining the flood results, it was found that on the one hand, the temperature factor helped to increase oil recovery by reducing the viscosity of the oil. On the other hand, it has reduced the role of injected fluid viscosity in oil extraction by reducing the viscosity of the polymer. The results showed that the phenomenon of fingering decreases in the case of polymer injection, and the rate of improvement of oil recovery during polymer and water flooding in both micromodels increases with increasing temperature. Also, the rate of improvement of oil recovery during polymer flooding in the A micromodel increased from about 43% at ambient temperature to more than 51% and in the B micromodel from about 51% to more than 60% at 70 °C. In fact, it can be said that the flow pattern and stability of the polymer solution front and consequently the ultimate oil recovery are significantly affected by the morphology of the pores, the shape and the throats pores.

    Keywords: Temperature, permeability, polyacrylamide polymer, polymer flooding, micromodel
  • Samira Foroutan, Ahmad Asadinezhad* Pages 29-39

    Research subject: 

    Poly (2-oxazoline) (PEOX) polymers are a family of synthetic macromolecules with biodegradable and biocompatible features. They resemble polypeptides in structure and therefore, have recently taken put to use in drug delivery. Nonetheless, these polymers suffer from relatively low thermal and mechanical performance and thus are reinforced with nanoparticles as nanocomposites. The molecular details of the reinforcement mechanism of PEOX have not yet been elucidated.

    Research approach: 

    This research work was done to reach an understanding on interaction of 2-oxazoline-based polymers with 2D nanoscale reinforcements and to shed light on the mechanism of reinforcing the respective nanocomposites. To this end, conformation and dynamics of poly (2-ethyl-2-oxazoline), as a known representative member of this family, near a functionalized graphene nanosheet were studied via classical molecular dynamics for a period of 10 ns. The effects of various temperatures and polymer chain lengths on polymer conformation and dynamics were assessed.

    Main results

    Molecular dynamics snapshots exhibited effective interaction of the polymer chain with the graphene nanosheet leading to adsorption, whereby conformation and dynamics of the chain underwent transition. The adsorbed polymer chain adopted a flat, folded arrangement parallel with the graphene plane. Also, the gyration radius was found to increase, when the polymer chain approached the graphene nanosheet. Pair correlation function curves revealed that the adsorption correlation length was on the order of the repeating unit end-to-end distance. Mean-square-displacement of the polymer chain decreased as it moved towards graphene. An increase in temperature led to a change in structure and dynamics of the adsorbed polymer chain.

    Keywords: poly (2-oxazoline), molecular dynamics, graphene, simulation, adsorption
  • Mohammad Hosein Eghbal Ahmadi*, Amir Mosayebi Pages 41-59

    Subject:

    In this study, the steam reforming of the methanol process was analyzed based on three different inputs including temperature, pressure, and H2O/CH3OH ratio with the use of different Artificial Intelligence methods.

    Methodology

    In the first step, Cu-Zn/ZrO2 catalysts were synthesized via the co-precipitation method, and then experimental tests of steam reforming of methanol were performed at a temperature range of 180 –500 °C, the pressure of 1-11 bar, and the H2O/CH3OH ratio of 0.75-3.75 on the Cu-Zn/ZrO2 catalyst in a fixed bed reactor. Afterward, three different methods of Mamdani fuzzy type-1, Mamdani fuzzy type-2, and Sugeno fuzzy were applied in order to develop the models. Using these methods, the developed models only required the heuristics derived from the expert’s knowledge and some experimental data, without needing the calculation of complex kinetic as well as thermodynamic parameters related to the corresponding process. In addition, the structures of the developed fuzzy models were optimized to improve the model performance according to the analysis of the initial results. The model developments didn’t require a high number of experimental data, and this feature is especially interesting when dealing with the process conditions in which data gathering is expensive or the accuracy of data is low.

    The main results

    The overall accuracy as well as the properties of the developed models were compared. The type-2 Mamdani fuzzy model proved to be the best model, using which, the methanol conversion, H2 yield, and CO yield were predicted with accuracies of 67%, 91%, and 83%, respectively.

    Keywords: Cu-Zn, ZrO2 catalyst, Methanol conversion, Artificial Intelligence, Fuzzy logic, Modeling
  • Ahmadreza Zahedipoor, Daryoush Emadzadeh*, Mehdi Faramarzi, Amir Mansourizadeh, Abdol Mohammad Ghaedi Pages 61-73

    Research subject: 

    Osmosis membrane bioreactor is one of the best industrial wastewater treatment methods. The main advantage of using osmosis process is its operation at low hydraulic pressures which has a better performance in removing pollutants and low energy consumption than other methods                        

    Research approach: 

    In this research, Nano porous Titanium dioxide powder with a specific surface area and anatase wall was synthesized through a thermal process using cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) as a surfactant directing agent and a pore-creating agent.Ultrafiltration nanocomposite membranes were made using modified titanium dioxide (TiO2) (MT) and polysulfone (PSf) by phase the inversion method. The morphology and structure of the prepared membranes and nanoparticles were investigated using by atomic fourier transforms infrared spectroscopy(FESEM), X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). In this research, bovine serum albumin (BSA) was used as simulated wastewater for the feed solution. The fabricated ultrafiltration membranes were tested in osmosis membrane bioreactor (OMBR) system due to lower energy and fouling. 0.6 % solution of poly (sodium 4-styrene sulfonate) was used as an osmotic solution. Comparative separation performance and antifouling properties of both nanocomposites in several analyzes such as water contact angle measurement, pure water flux and filtration of different concentrations of bovine serum albumin solution. BSA and fouling resistance have been investigated.

    Main results

     TThe results that Due to the addition of MT nanoparticles to the polymer matrix, the hydrophilicity and surface energy of the membrane increased, which led to the improvement of the membrane performance. The membrane containing 1% titanium oxide nanoparticles showed the best result. For example, for feeding with a concentration of 200 ppm, the water flux increased from 20 to 38.5 L/ m2 h, and the percentage of returning lethal solution decreased from 19.6 to 30 g/ m2 h. The flux recovery in this membrane was 96%, which indicates the antifouling property of the modified nanocomposite membrane.

    Keywords: Nanocomposite, Ultrafiltration, Osmosis Membrane Bioreactor, Modified Titanium Oxide, Wastewater Treatment
  • Farzaneh Zeynab Heshmati, Farzaneh Arabpour*, Vahid Ahmadi, Seyed Mojtaba Sadrameli Pages 75-85

    Research Subject: 

    Because of the constant deterioration of environmental conditions, the world faces energy and clean water shortage. To address the water crisis issue, the solar steam generation system has been considered as a suitable technology for seawater desalination due to its competitive features, such as no carbon dioxide emission, low energy consumption, and high efficiency. In modern solar steam generation systems, solar energy is harvested by a photothermal absorber and then converted into thermal energy to heat a certain volume of water and produce steam. Then, the generated steam condenses on the inner surface of the cover, and clean water is collected. The five key features required for solar steam generation system are: high light absorption, low heat losses and heat localization, proper water transfer, and the ability to float on the water surface.

    Research Methods

    In this study, a solar steam generation system based on a graphite absorber layer is built, and its performance is improved using nickel plasmonic nanoparticles.
    In order to investigate the dependency of the performance on the structure, two different layers including cotton and polyester felts are used to transfer water controllable. In this study, the water evaporation rate, surface temperature, and efficiency of the devices are evaluated.

    Main Results

    Thermal efficiency and evaporation rate for the system based on the pure graphite absorber is 68.17% and 0.97 kg/m2.h, which increases to 93.57% and 1.37 kg/m2.h, respectively by adding nickel nanoparticles. Using two cotton and PS water managers reveals the importance of the thermal energy and mass transfer balancing in the systems, which strongly affects the devices performance.

    Keywords: Water desalination, Solar steam generation, Plasmonic, Graphite, and Nickel NPs