فهرست مطالب
نشریه علوم و مهندسی جداسازی
سال پانزدهم شماره 1 (پیاپی 29، بهار و تابستان 1402)
- تاریخ انتشار: 1402/06/01
- تعداد عناوین: 7
-
-
صفحات 1-25کادمیوم یکی از مضر ترین فلزات سنگین است و به دلیل ماندگاری بالا در آب های زیر زمینی، به نگرانی فزایندهای در طی دهه های گذشته تبدیل شده است. هدف از انجام این پژوهش آنالیز و بررسی جذب سطحی کادمیوم II توسط جاذب طبیعی لوفا سیلیندریکا به روش دینامیک سیالات محاسباتی است. بعد از اعتبارسنجی نتایج آزمایشگاهی و شبیه سازی، اثر پارامترهای طول و تخلخل بستر بر میزان جذب مورد بررسی قرار گرفت. همچنین تاثیر دبی سیال، غلظت ورودی کادمیوم ll، طول و تخلخل بستر توسط روش طراحی آزمایش مطالعه شد. در نهایت، پس از بهینه سازی توسط روش طراحی آزمایش، غلظت ورودی 50 میلی گرم بر لیتر، دبی 612/10 میلی لیتر بر دقیقه، تخلخل بستر 66/0و طول بستر 51/14 سانتیمتر به عنوان شرایط بهینه انتخاب شد که بیشترین مقدار یون کادمیوم جذب شده در این شرایط برابر 05/122 میلی گرم و بیشترین ظرفیت تعادلی جذب برابر 21/20 میلی گرم بر گرم بدست آمد. مطالعات نشان داد که افزایش جریان دبی سیال و تخلخل منجر به کاهش میزان جذب و در مقابل، افزایش غلظت و طول بستر منجر به افزایش میزان جذب می شود.کلیدواژگان: دینامیک سیالات محاسباتی، شبیه سازی جذب سطحی، طراحی آزمایش، فلزات سنگین، لوفا سیلیندریکا
-
صفحات 26-40در کارخانه فرآوری زغال سنگ پروده طبس، ذرات ریزتر از 5/0 میلیمتر، به روش فلوتاسیون ستونی و ذرات با ابعاد 5/0 تا 5/22 میلیمتر به روش ثقلی، با دستگاه سیکلون واسطه سنگین، تحت عملیات زغالشویی قرار می گیرند. در این تحقیق، به منظور بررسی و مقایسه کارآیی روش های ثقلی و فلوتاسیون در محدوده ابعادی متوسط، آزمایشهای کاهش خاکستر و سولفور روی سه نمونه زغالسنگ از معادن معدنجو، نگین و تخت زیتون انجام شد. نتایج نشان داد که علیرغم محتوای خاکستر بیشتر در فراکسیونهای ریزتر، کارآیی فرآیند فلوتاسیون در مواد با محدوده ابعادی بالاتر از 3/0 میلیمتر پایین تر از مواد ریز دانه تر است. مقایسه نتایج آزمایش های ثقلی و فلوتاسیون نشان داد که فرآوری بخش با محدوده ابعادی دانه متوسط (درشت دانه فلوتاسیون) به روش ثقلی، منجر به افزایش راندمان وزنی، کاهش محتوی خاکستر و کاهش محتوای سولفور برای هر سه نمونه زغالسنگ می شود. پایش عملکرد بخش سیکلون واسطه سنگین در کارخانه نیز نشان داد که خطای جدایش و نقطه برش برای ذرات ریزتر از 4/1 میلیمتر نسبت به ذرات درشت تر (4/1 تا 5/22 میلیمتر)، بیشتر است و فرآوری آنها در سیکلون واسطه سنگین موجود، کارآیی مناسبی ندارد. نتایج نشان داد که روش جدایش ثقلی، کارآبی بالاتری در فرآوری ذرات بیش از 3/0 میلیمتر بخش فلوتاسیون موجود دارد که به خاصیت آبرانی نسبی ذرات پیریت با منشا زغالسنگ و شناوری نسبی آنها در حضور گازوییل نسبت داده می شود و پیشنهاد می شودکه برای افزایش کارآیی فرآوری ذرات با محدوده ابعادی 3/0 تا 4/1 میلیمتر، از یک سیستم جدایش ثقلی دیگر نظیر اسپیرال استفاده شود.کلیدواژگان: زغالسنگ، فلوتاسیون، سیکلون واسطه سنگین، دانه متوسط، سولفور
-
صفحات 41-54مواد آلی فرار (VOCها) از مهم ترین و خطرناک ترین آلاینده های موجود در محیط های آبی می باشند که به دلیل سمیت بالا و مضرات فراوان بر سلامتی انسان و سایر موجودات باید به طور کامل از محیط های آبی حذف گردند. از بین روش های مطالعه شده بر روی حذف VOCها، فرآیندهای ازناسیون، Fe/H2O2 و UV/Fe/H2O2 از بازدهی حذف بالایی برخوردار هستند. در این پژوهش حذف فنول از محیط آبی توسط فرآیندهای ازناسیون، Fe/H2O2 و UV/Fe/H2O2 در مقیاس آزمایشگاهی انجام شد. برای انجام آزمایش ها و تاثیر بر هم کنش بین پارامترها و تعیین شرایط بهینه، طراحی آزمایش به روش RSM انجام شد. کلیه آزمایش ها در دمای محیط انجام شد. پارامترهای Fe2O3، H2O2 بر حسب میلی مولار و زمان واکنش (دقیقه) برای فرآیندهای Fe/H2O2 و UV/Fe/H2O2 و پارامترهای pH، جریان گاز ازن و زمان واکنش برای فرآیند ازناسیون به عنوان پارامترهای با اثرگذاری بالا بر درصد حذف شناخته شدند. در شرایط بهینه پارامترها با روش Fe/H2O2 حذف 99 درصدی فنول از محلول های آبی و با روش فنتون UV/Fe/H2O2 حذف 3/99 و با فرآیند ازناسیون حذف 5/99 درصدی فنول حاصل گردید. مقایسه فرآیندهای Fe/H2O2 و UV/Fe/H2O2 و ازناسیون نشان داد که هر سه فرآیند قابلیت حذف ترکیبات آلی فرار از پساب با بازده بالا را دارا می باشند، اما فرآیند ازناسیون در مدت زمان کمتری نسبت به فرآیندهای دیگر قادر به حذف آلاینده ها از پساب خواهد بود. با استفاده از روش RSM معادله درجه دوم با ضریب همبستگی بسیار بالایی برازش شد. مقادیر R2 و R2(adj) مدل پیش بینی شده برای حذف فنول در فرآیند Fe/H2O2 به ترتیب %92/95 و %25/92 و در فرآیند UV/Fe/H2O2 به ترتیب %00/96 و %41/92 و در فرآیند ازناسیون به ترتیب %78/95 و %99/91 به دست آمد.کلیدواژگان: VOCs، فنول، UV، Fe، H2O2، ازناسیون، RSM
-
صفحات 55-69این پژوهش، به مطالعه آروماتیک زدایی خوراک واحد شکست نفتا پرداخته است. با انتخاب نسبت حلال به خوراک (در محدوده 4:1-2:1)، درصدوزنی آب حلال (در محدوده 10-0 درصد) و دما (در محدوده Cº 60-30) به عنوان مهمترین متغیرها و ضریب توزیع آروماتیک ها، انتخاب پذیری، درجه پارافینی بودن پسماند و بازده تولید آن، به عنوان پاسخ های آزمون، ارجحیت نسبی متغیرها در مدل های پیش بینی، با استفاده از روش رگرسیون چندگانه تعیین گردید. نتایج کاربرد شبکه عصبی مصنوعی در قالب یک شبکه پرسپترون چندلایه استاندارد، بیانگر آن است که در پیش تصفیه برش نفتا با سولفولان، اهمیت نسبی متغیرها از ترتیب درصد وزنی آب حلال، نسبت حلال به خوراک و دما تبعیت می نماید. همچنین، با بهینه سازی عملیات با استفاده از رویکرد تابع جریمه و تعریف شش تابع تک هدفه و چندهدفه، مقادیر بهینه متغیرهای فوق به ترتیب برابر 98/9%، 1: 86/3 و Cº 6/32 حاصل شد. در شرایط بهینه، بیشینه درجه پارافینی بودن و بازده تولید پسماند به ترتیب برابر با 36/94 و 95/95 درصد مشاهده گردید.کلیدواژگان: آروماتیک زدایی استخراجی، بهینه سازی، برش نفتا، سولفولان، تحلیل واریانس
-
صفحات 70-89پژوهش حاضر، به مطالعه عملکرد حلال مخلوط سولفولان + مایع یونی 3- متیل-N- بوتیل پیریدینیوم دی سیان ایمید، در آروماتیک زدایی از برش نفتای مخلوط پالایشگاه تهران پرداخته است. تحلیل واریانس و آنالیز شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون چند لایه استاندارد، بیانگر آن است که در خصوص پاسخ های انتخاب پذیری حلال، درجه پارافینی بودن و بازده تولید محصول آروماتیک زدایی شده، متغیر درصدوزنی مایع یونی و در خصوص پاسخ ظرفیت استخراجی حلال، متغیر نسبت وزنی حلال به خوراک دارای بالاترین درجه اهمیت در میان متغیرهای عملیاتی است. یافته ها حاکی از تاثیر کم متغیر دما و عدم وجود اثرات هم افزایی مثبت و منفی میان سولفولان و مایع یونی می باشد. کاربرد رویکرد تابع جریمه و توابع تک هدفه و چندهدفه مختلف در بهینه سازی مدل های پیش بینی حاصل، بیانگر مقادیر بهینه 1: 03/2 و 47/99 درصد در خصوص متغیرهای نسبت وزنی حلال به خوراک و درصدوزنی مایع یونی است. برآورد اولیه نشان دهنده کاهش 47 درصدی مقدار حلال مورد نیاز فرآیند، در صورت استفاده از این حلال مخلوط می باشد.کلیدواژگان: آروماتیک زدایی، مایع یونی، سولفولان، تحلیل واریانس، ضریب شکست نور
-
صفحات 90-105در این پژوهش پس از تعیین اثر میزان حلال، تاثیر پارامترهای زمان، نسبت حلال به جامد و توان بر بازدهی استخراج اسانس از صمغ آنغوزه که خواص دارویی متعددی دارد، به روش تقطیر به کمک مایکروویو بررسی شد. با آنالیز آماری به روش سطح پاسخ مشخص شد که پارامترهای زمان، نسبت و توان دارای تاثیری معنی دار بر بازدهی هستند. شرایط بهینه برای رسیدن به حداکثر بازدهی استخراج، نسبت حلال به جامد 30 میلی لیتر بر گرم، توان 900 وات و زمان 26 دقیقه به دست آمدند که با انجام آزمایش تحت این شرایط مقدار بازدهی (درصد وزن اسانس به وزن ماده ی اولیه خشک) 0/045 ± 4/853 به دست آمد. مطابق با نتایج آنالیز 71GC/MS ترکیب شناسایی شد که 97/18 درصد کل اسانس را تشکیل می دادند. برخی از ترکیبات اصلی عبارت بودند از: γ-Eudesmol، Alpha.-Pinene، 2-.Beta.-Pinene. ترکیب γ-Eudesmol اصلی ترین ترکیب بود که بالاترین درصد اسانس را تشکیل داده بود.کلیدواژگان: آنغوزه، تقطیر، مایکروویو، اسانس، GC، MS
-
صفحات 106-119افزایش تقاضای روز افزون انرژی و انتشار گازهای گلخانه ای، روش های مختلف تامین انرژی و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای را مطرح کرده است. هیدرات گازی یکی از روش های مورد استفاده برای کاهش گازهای گلخانه ای است. در این پژوهش به منظور کاهش هزینه ها و بهبود شرایط ترمودینامیکی (افزایش دمای تعادلی و کاهش فشار تعادلی) از دو بهبود دهنده ی سیکلوهگزان و 1و3 دی اکسالان استفاده شد. نتایج نشان داد که استفاده از سیکلوهگزان باعث بهبود شرایط ترمودینامیکی و افزایش 2 درجه کلوین دمای تعادلی شد. همچنین استفاده از 1و3 دی اکسالان در غلظت های wt% 4/6 و 2/10 دمای تعادلی را به میزان 5/3 و 5 درجه کلوین افزایش داده است. از سوی دیگر در فشارهای پایین (15 تا 20 بار) استفاده هم زمان از سیکلوهگزان و 1و3 دی-اکسالان با غلظت های wt% 1/4، 4/6 و 2/10 دمای تعادلی را به ترتیب 5/2، 3 و 4 درجه کلوین افزایش داده و در فشارهای بالا (30 تا 35 بار) افزایش دمای تعادلی به ترتیب 1، 5/2 و 3 درجه کلوین بود.کلیدواژگان: هیدرات گازی، بهبوددهنده محلول در آب، بهبوددهنده نامحلول در آب، سیکلوهگزان، 1و3 دی اکسالان
-
Pages 1-25Cadmium (II) is one of the most harmful heavy metal ions and its persistency in groundwater has been an increasing issue for decades. This study aims to evaluate the adsorption of Cd (II) by natural Luffa Cylindrica adsorbent using a computational fluid dynamics approach (CFD). After validation of the numerical results with the experimental data, the impact of bed length and porosity parameters on the adsorption rate was investigated. Furthermore, the impact of fluid flowrate, initial cadmium (II) concentration, bed length, and bed porosity was investigated using experimental design. Based on the optimization method, the optimum conditions were found to be initial concentration, 50 mg/L; flow rate, 10.612 mL/min; bed porosity, 0.66; and bed length, 14.51 cm. The maximum amount of cadmium ions adsorbed was 122.05 mg, and the maximum equilibrium adsorption capacity was 20.21 mg/g. The study showed that the increase in fluid flow rate and porosity led to a decrease in the amount of adsorption, while an increase in the initial concentration and length of the bed resulted in an increase in the amount of adsorption.Keywords: Computational fluid dynamics, simulation of adsorption, design of experiments, heavy metal ions, Luffa Cylindrica
-
Pages 26-40In the Tabas coal processing plant,, particles smaller than 0.5 mm are treated by column flotation and those from 0.5 to 22.5 mm are treated by a heavy media cyclone. In order to investigate the effectiveness of gravity and flotation methods for medium grain size, ash and sulfur reduction experiments were performed on three coal samples from Madanjoo, Negin and Takht-Zeitoun mines. The results showed that despite the higher ash content in smaller fractions, the efficiency of the flotation process in materials with a size range higher than 0.3 mm is lower than that in the finer-grain sizes. The comparison of the results of gravity and flotation tests showed that the processing of the fraction with the medium grain size range by gravity method leads to an increase in yield, and a decrease in the ash content and a decrease in the sulfur content for all three coal samples. The monitoring of the heavy media cyclone in the plant also showed that the separation-error and cut-point for particles smaller than 1.4 mm is more than those for larger particles, Results showed that the gravity separation had a higher efficiency in treating particles larger than 0.3 mm in the flotation, which could be attributed to the relative floatability of pyrite and their relative floatability in the presence of diesel fuel, and it is suggested to wash particles with a size range of 0.3 to 1.4 mm by another gravity separation system such as TBS, spiral or a combination of them.Keywords: coal, flotation, Heavy media cyclone, medium grain size, Sulfur
-
Pages 41-54VOCs are one of the most important and dangerous pollutants in aquatic environments, which must be completely removed from aquatic environments due to their high toxicity and many harms to human health and other organisms. In this research, the removal of phenol from the aqueous environment was done by ozonation, Fe/H2O2 and UV/Fe/H2O2 processes on an experimental scale. In order to conduct research on experiments and the effect of interaction between parameters and to determine the optimal conditions, the design of the experiments was carried out using the RSM method. All tests were performed at ambient temperature. Under optimal conditions of the parameters, 99% of phenol was removed from aqueous solutions by the Fe/H2O2 method, 99.3% was removed by the Fenton UV/Fe/H2O2 method, and 99.5% of phenol was removed by the ozonation process. Using the RSM method, a quadratic equation with a very high correlation coefficient was fitted. The R2 and R2(adj) values of the predicted model for phenol removal in the Fe/H2O2 process were 95.92% and 92.25% respectively, and in the UV/F2/H2O2 process, 96% and 92.41% and in the ozonation process, 95.78% and 91.99% respectively.Keywords: VOCs, Phenol, UV, Fe, H2O2, Ozonation, RSM
-
Pages 55-69This study has examined the extractive dearomatization of naphtha cracker feedstock. By considering the solvent-to-feed ratio (2:1-4:1), solvent water content (0-10 wt.%), and extraction temperature (30-60 ºC) as major operating variables and the solvent capacity, solvent selectivity, and the yield and the degree of paraffinicity of the dearomatized fraction as the response of experiments, the priority of variables in the prediction models was determined. The analysis of variance and a standard multilayer perceptron artificial neural network showed that in extractive dearomatization of the blended naphtha cut with sulfolane solvent, the priority of variables follows the trend of solvent water content, solvent-to-feed ratio, and temperature. Also, by optimizing the operation, using the penalty function approach, and defining six different single- and multi-objective functions, the optimum values of the solvent water content, solvent-to-feed ratio, and extraction temperature were found as 9.98%, 3.86:1, and 32.6 oC, respectively. Finally, the maximum values for the degree of paraffinicity and the yield of the dearomatized fraction were obtained as 94.36 and 95.95%, respectively.Keywords: Extractive dearomatization, Optimization, Naphtha, Sulfolane, Analysis of variance
-
Pages 70-89The present research has studied the performance of a mixed solvent of sulfolane and 3-methyl-N-butylpyridinium dicyanimide to dearomatize the naphtha fraction of the Tehran oil refinery. Analysis of variance and artificial neural network analysis (as a standard multi-layer perceptron network) reveals that regarding the solvent selectivity, degree of product paraffinicity, and the production yield of dearomatized product, ionic liquid content in the mixed solvent has the highest degree of importance among design variables, whereas, the solvent-to-feed ratio is the most effective one in the solvent capacity response. The findings show the negligible effect of the extraction temperature and the absence of positive and negative synergistic effects between sulfolane and 3-methyl-N-butylpyridinium dicyanimide. Considering the penalty function approach and different single-objective and multi-objective functions, the optimum values of the solvent-to-feed ratio and the ionic liquid content were found as 2.03:1 and 99.47%. As a rough estimate, the mixed solvent leads to a 47% decrease in the required amount of solvent compared to the sulfolane solvent.Keywords: Dearomatization, Ionic Liquid, Sulfolane, Analysis of variance, Refractive Index
-
Pages 90-105In this research, after determining the effect of the amount of solvent, the effect of parameters of time, ratio of solvent to solid and power on the yield of essential oil extraction from angouzeh gum, which has many medicinal properties, was investigated by Microwave-assisted distillation method. With statistical analysis using the response surface method, it was determined that time, ratio and power parameters have a significant effect on yield. The optimal conditions to reach the maximum extraction yield, solvent to solid ratio of 30 (ml/g), power of 900 watts and time of 26 minutes were obtained, and by conducting the experiment under these conditions, the yield value (percentage of the weight of the essential oil to the weight of the dry raw material) was obtained 4.853 ± 0.045. According to the results of GC/MS analysis, 71 compounds were identified, which constituted 97.18% of the total essential oil. Some of the main compounds were: γ-Eudesmol, Alpha.-Pinene, 2-.Beta.-Pinene. γ-Eudesmol compound was the main compound that made up the highest percentage of essential oil.Keywords: Anghuzeh, Distillation, microwave, essential oil, GC, MS
-
Pages 106-119Growing energy demand and greenhouse gas emissions have led to various methods of supplying energy and reducing greenhouse gas emissions. The reduction of greenhouse gases can be achieved using gas hydrate. Researchers used cyclohexane and 1,3 dioxolane as promoters in this study to reduce costs and to improve thermodynamic conditions (an increase in equilibrium temperature and a decrease in equilibrium pressure). Results indicated that the addition of cyclohexane improved thermodynamic conditions and increased equilibrium temperature by 2 K. In addition, 1,3 dioxolane at 6.4 and 10.2 wt.% has increased the equilibrium temperature by 3.5 and 5 K, respectively. According to the findings, incorporating cyclohexane and 1,3 dioxolane at 4.1, 6.4, and 10.2 wt.% at low pressure of 15-20 bar, results in an elevation of the equilibrium temperature by 2.5, 3, and 4 K, respectively. However, at high-pressure ranges of 30-35 bar, the increase in equilibrium temperatures was relatively lower, with values of 1, 2.5, and 3 K, respectively.Keywords: Gas hydrate, Water-soluble improver, Water-insoluble improver, Cyclohexane, 1-3 dioxolane
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.