فهرست مطالب

مهندسی شیمی ایران - پیاپی 65 (بهمن و اسفند 1391)

دوماهنامه مهندسی شیمی ایران
پیاپی 65 (بهمن و اسفند 1391)

  • تاریخ انتشار: 1391/12/11
  • تعداد عناوین: 9
|
  • محمودرضا رحیمی، محمد جامی الاحمدی صفحه 4
    تبلور گچ در فرایند تولید اسید فسفریک، به روش دی هیدرات، مورد مطالعه قرار گرفته است. قسمت عمده ناخالصی های موجود در خاک فسفات در طی واکنش خاک با اسید سولفوریک، وارد فاز مایع می شود و تاثیر عمده ای بر واکنش شیمیایی و خواص بلورهای سولفات کلسیم می گذارد. مطالعات تاثیر ناخالصی ها بر تبلور در یک راکتور شیشه ای به عنوان ظرف تبلور MSMPR صورت گرفته است. روش استفاده شده برای بررسی اثر ناخالصی ها بر صاف شوندگی بلور ها عبارت است از بررسی اندازه، صاف شوندگی، شستشوپذیری و خواص بلور ها با استفاده از توزیع اندازه آنها. نتایج آزمایش ها با یون های ناخالصی های معدنی نشان می دهند که تاثیر ناخالصی ها را می توان به تاثیر غیرمستقیم و تاثیر مستقیم تقسیم کرد. همچنین خواص بلور ها از جمله شکل، صاف شوندگی، شستشوپذیری، چگالی، اندازه و توزیع اندازه بلور ها در غلظت های متفاوت ناخالصی ها یکسان نمی باشند و برخلاف تصور قبلی، تاثیر این ناخالصی ها وابسته به غلظت آنهاست.
    کلیدواژگان: تبلور، گچ، اسید فسفریک، ناخالصی معدنی، صاف کردن
  • فرخنده قادرزاده، سید حسن هاشم آبادی صفحه 11
    در این مقاله فناوری پرتو فرابنفش (UV) جهت گندزدایی آب و مزایای استفاده از این روش در مقایسه با سایر روش ها مورد بررسی قرار گرفته است. از آنجایی که در عملکرد مناسب این واحدها پارامترهای زیادی دخالت دارند و روش های مناسبی برای طراحی آنها وجود ندارد، اخیرا در زمینه طراحی این واحدهای عملیاتی با استفاده از شبیه سازی CFD کارهای زیادی گزارش شده است. به این صورت که با حل معادلات حاکم بر واحد مورد نظر که شامل معادلات پیوستگی و تکانه، تابش و سینتیک است نیمرخ سرعت، شدت تابش یا نرخ تابش، اندازه و میزان حذف میکروارگانیسم ها (ریزاندامگان) را به دست آورده و از این طریق می توان یک طراحی بهینه از لحاظ زمانی و هزینه ای انجام داد. در این مقاله دیدگاه های مختلف مربوط به هیدرودینامیک، تابش و سینتیک در شبیه سازی CFD این راکتورها و مزایا و معایب آن ها مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: پرتو فرابنفش، گندزدایی آب، نرخ تابش، شبیه، سازی CFD
  • سلمان احمدی اسبچین صفحه 20
    فعالیت های صنعتی و کشاورزی باعث آزاد شدن فلزات سمی و سنگین در محیط می گردد، و این فلزات، حیات اکوسیستم ها و سلامتی انسان را به خطر می-اندازند. متاسفانه فلزات سنگین به دلیل محلول بودن در آب وارد اکوسیستم های آبی شده و سبب تخریب آنها می شوند و به راحتی در زنجیره-های غذایی جابجا، و باعث تهدید انسان و سایر جانوران می شوند. در این تحقیق، باکتری باسیلوس سویه (MGL-75) به عنوان جاذب زیست شناختی برای جذب زیستی فلز کادمیم در راکتور بسته مورد مطالعه قرار گرفته است. در آزمایش نخست، سینتیک و تکدمای جذب فلز کادمیم به وسیله باسیلوس در 5/6pH = مطالعه شده است. از معادله لانگموییر برای تفسیر داده های تکدما استفاده شده است. با انجام این آزمایش ها مشخص گردید، که زمان تعادل جذب فلز در حدود 5 دقیقه بوده است و بیشینه میزان جذب کادمیم در حدود 75/0 میلی مول بر گرم وزن خشک زیست توده باکتریایی می باشد. در بخش دوم کار، آزادسازی فلز کادمیم از باکتری توسط عوامل رهاساز شامل: کلسیم کلرید، اسید نیتریک، اسید کلرهیدریک، اسید استیک، کلرید پتاسیم و اتیلن دیامین تترااستیک اسید مورد بررسی قرار گرفته است. در بخش پایانی،اثر اتوکلاو، 2،4 دی نیترو فنول، سدیم آزید روی جذب فلز بررسی شده است. pH بهینه برای جذب کادمیم در حدود 5/6 بوده است.
    کلیدواژگان: کادمیم، باسیل، فلزات سمی، جذب زیستی
  • لیلا لطفی، محمدتقی صادقی صفحه 28
    ذخیره سازی مقادیر زیاد هیدروژن در فشارهای ایمن، عامل کلیدی در ایجاد یک اقتصاد مبتنی بر هیدروژن می باشد. در طی سال های اخیر، با گسترش اقتصاد هیدروژنی و خودروهای مجهز به پیل سوختی، نحوه ذخیره سازی و انتقال مقادیر هیدروژن، مشکلی اساسی در راه این برنامه بوده است. امروزه روش های ذخیره سازی بسیاری در دسترس هستند. بجز فناوری های کلاسیک از جمله فشرده سازی و مایع سازی، فناوری های در حال توسعه همچون ذخیره سازی براساس واکنش های شیمیایی (مانند آمونیاک)، و واکنش های فیزیکی (مانند نانو تیوب های کربن) نیز عمل ذخیره سازی را انجام می دهند. در کنار این فناوری ها، تکنولوژی جدیدی نیز در حال شکل گیری است که بر پایه کلتریت های هیدرات به عنوان منبع ذخیره سازی و حمل هیدروژن استوار است. در این مقاله سعی شده است به تفصیل امکان ذخیره سازی هیدروژن در هیدرات و مدل های ترمودینامیکی ارایه شده برای هیدرات هیدروژن بررسی گردد.
    کلیدواژگان: هیدرات، هیدروژن، تتراهیدروفوران، ذخیره سازی، مدل ترمودینامیکی
  • کورش اسفندیاری، کامیار موقرنژاد صفحه 36
    شبکه های عصبی مصنوعی از جمله روش های جدید ریاضی بوده که به تازگی کاربرد فراوانی در مهندسی شیمی یافته است. این روش معمولا در مواردی که دسترسی به اطلاعات خاص مقدور نباشد نتایج قابل قبولی به همراه دارد. در این مقاله دو نوع شبکه عصبی پرسپترون چند لایه و شبکه عصبی با تابع شعاعی در جهت پیش بینی و تخمین ضرایب دوم معادله حالت ویریال مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین عوامل مختلف ساختاری و روش های مختلف بهبود یادگیری و عمومیت شبکه های عصبی مورد بررسی قرار گرفته اند. در پایان، رفتار این دو نوع شبکه از نظر دقت و سرعت در دستیابی به جواب نهایی با یکدیگر مقایسه و به نقاط قوت و ضعف هر یک پرداخته شده است. در این پژوهش از داده های تجربی متناسب با صد ماده هیدروکربنی مختلف در جهت پیش بینی ضرایب دوم معادله حالت ویریال و بررسی عملکرد شبکه های متفاوت استفاده شده است.
    کلیدواژگان: شبکه عصبی مصنوعی، MLP، RBF، ضریب دوم ویریال، هیدروکربن
  • سعید زینالی هریس، فاطمه محمدپور صفحه 48
    اعمال میدان مغناطیسی به عنوان یکی از روش های نوین بهبود انتقال گرما مطرح است. در این مطالعه فعالیتهای انجام شده در خصوص تاثیر میدان مغناطیسی بر انتقال گرما در شرایط مختلف جمع آوری شده و نتایج آنها مورد بررسی، تجزیه و تحلیل و مقایسه قرار گرفته است. نتایج مطالعات نشان دهنده اثرات متفاوت میدان مغناطیسی در شرایط مختلف بر انتقال گرما می باشد، به طوری که با بررسی نتایج موجود در منابع می توان دریافت که اعمال میدان مغناطیسی با توجه به نوع سیال استفاده شده، شرایط انتقال گرما (جابجایی آزاد، اجباری و ترموسیفون)، نوع میدان، جهت گیری آن و نوع دستگاه باعث افزایش، کاهش یا حتی توقف انتقال گرما می شود یا بر آن بی اثر است.
    کلیدواژگان: میدان مغناطیسی، بهبود انتقال گرما، جابجایی آزاد، ترموسیفون، جابجایی اجباری
  • سعید عباسی، عباس شهرآبادی صفحه 60
    در فرایند تولید آلومین از بوکسیت بخشی از سود سوزآور با سیلیس و مواد دیگر موجود در بوکسیت ترکیب شده و به شکل هیدروآلومینوسیلیکات سدیم وارد گل قرمز (گل باطله جدا شده از محلول آلومینت) می شود. هدف از این مطالعه، ایجاد فرایند بازیافت سود سوزآور از نمکهای سدیم به منظور کاهش تلفات سود ترکیب شده در طی عملیات تولید آلومین می باشد. یکی از روش های بازیافت سود، استفاده از Ca(OH)2 و جایگزین کردن آهک بجای سود می باشد. برای بررسی پارامترهای موثر در فرایند بازیافت سودسوزآور، گل قرمز خروجی از واحد شستشوی گل قرمز کارخانه آلومین جاجرم انتخاب گردید و مورد بررسی قرار گرفت. در این تحقیق پس از بررسی واکنشهای فرایند بازیافت سودسوزآور، تاثیر بعضی از عوامل از جمله زمان و مقدار آهک و همچنین نوع آهک افزودنی بر روی نمونه مورد نظر بررسی گردید. آزمایش ها در فشار اتمسفری انجام گرفت، به دلیل تجربیات حاصل از کارخانه های تولید آلومین، دمای واکنش در بالاتر از 90 درجه سلسیوس پیشنهاد گردید. آزمایش ها نشان دادند که زمان بهینه سودیابی از گل قرمز در محدوده (6-4) ساعت است. همچنین با توجه به انجام آزمایش ها در بستهای مولی مختلف آهک به سود بهترین بازدهی سودیابی در فرایند مشخص گردید.
    کلیدواژگان: سودیابی، سود سوزآور، آلومین، گل قرمز، فرایند بایر
  • مریم خواجه نوری، علی حقیقی اصل صفحه 68
    در این بررسی، مدل های انتقال جرم استخراج با سیال فوق بحرانی (SC-CO2) از روغن های گیاهی تحقیق شده است. مکانیزم های بررسی شده انتقال روغن در شبکه جامد شامل واجذبی از جامد، شکل گیری کره کوچک شونده روغن متراکم شده در شبکه متخلخل غیر جاذب، و نفوذ در محیط همگن می-شود. یک مدل انتقال جرم عمومی ساده شامل عواملی مانند: کنترل خارجی سرعت های انتقال جرم، کنترل داخلی سرعت های انتقال جرم، ملاحظه نیروی محرکه خطی و تقریب های حالت پایدار می شود. این بررسی، مدل های دو مرحله ای پیچیده تر و مقایسه برخی از مدل های پیشنهاد شده در این زمینه را نیز شامل می شود. در حال حاضر توافقی بر روی مناسب ترین مکانیزم انتقال جرم و چگونگی برخی از مکانیزم های پیشنهاد شده که تحت تاثیر آماده سازی جامد و شرایط استخراج است وجود ندارد.
    کلیدواژگان: استخراج سیال فوق بحرانی، دانه روغنی، انتقال جرم، مدل سازی
  • مجید پاکیزه، سعید جاوی مقدم، مهدیه نامور محبوب صفحه 87
    امروزه استفاده از تبخیر کننده های خورشیدی به دلیل مصرف پایین انرژی، ملاحظات زیست محیطی، سهولت عملکرد و هزینه پایین به عنوان جایگزین مناسب برای وسایل حرارتی با سوخت فسیلی مورد توجه محققین قرار گرفته است. در این تحقیق ابتدا مروری بر انواع تبخیرکننده های خورشیدی و نحوه عملکرد آنها انجام شده و درادامه مراحل طراحی و ساخت تبخیرکننده خورشیدی با قابلیت استفاده در واحدهای مسکونی ارائه شده است. مصرف برق دستگاه ساخته شده روزانه 800 وات ساعت می باشد و حداکثر 48 لیتر در روز محصول آب مقطر تولید می کند. هزینه تمام شده دستگاه در سه حالت: تبخیر 80% آب ورودی با بازدهی 100% و 50% جذب انرژی خورشیدی، تبخیر 100% آب ورودی با بازدهی 50% جذب انرژی خورشیدی بدون بازیابی انرژی بخار تولیدی و تبخیر 100% آب ورودی با بازدهی 50% جذب انرژی خورشیدی با بازیابی انرژی بخار تولیدی در دو حالت 50% و 75% محاسبه و نتایج حاصل ارائه شده است.
    کلیدواژگان: تبخیرکننده خورشیدی، محیط زیست، انرژی خورشیدی، نمک زدایی، انرژی حرارتی
|
  • M. R. Rahimi, M. Jamialahmadi Page 4
    Gypsum crystallization in the dehydrate process of phosphoric acid production was studied. The main part of impurities existing in the phosphate rock enters the liquid phase during chemical reaction. These impurities can affect the chemical reaction and gypsum crystallization. The study was done in a glass reactor acts as a MSMPR crystallizer. The method employed here is the study of impurities effects on the filterability of crystals (specific resistance of filter cake) with help of crystal size distribution obtained in the presence of impurity. The impurity effects can be classified as direct and indirect effects. This results shows that type and presence of impurities can affect the crystal properties such as density, shape, size and size distribution, filterability and washing properties. These effects are not similar for different impurity concentrations and are function of impurity type and its concentration.
    Keywords: Crystallization, Gypsum, Phosphoric Acid, Inorganic Impurities, Filtration
  • F. Ghaderzadeh, S. H. Hashemabadi Page 11
    This article discusses the importance of ultraviolet for water disinfection and investigates benefits of Ultraviolet (UV) light relative to other disinfection methods. There are many parameters for design of UV reactors but there isn’t suitable method for their design. Recently many Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations have been reported for this aim. To simulate UV reactors, three sets of equations, including hydrodynamics, radiation, kinetic and performance approach were solved simultaneously to obtain the velocity profile, fluence rate and mass fraction or path of microorganisms and the reactor design can be optimized. In this article, different approaches have been studied for hydrodynamic, radiation and kinetic in UV disinfection reactors and their advantages and disadvantages have been investigated.
    Keywords: Ultarviolet, Water Disinfection, Fluence Rate, CFD Simulation, Optimum Design
  • S. Ahmady, Asbchin Page 20
    Industrial and agricultural activities cause release of heavy metal and toxic metals in the environmental that is life and ecosystem health risks for humans. Unfortunately due to heavy metals in solution in water into the ecosystem and causing water damage to these ecosystems are easily displaced in food chain and cause human and animals are threatened. The aim of this work is to investigate Bacillus sp. strain MGL-75 as biosorbent, for the fixation of Cd ion in batch reactor. In the first experiment, biosorption kinetics and isotherms have been performed at pH 6.5.The equilibrium time was about 5 min and the adsorption equilibrium data were well described by the Langmuir`s equation. The maximum capacity has been extrapolated to 0/75 mmol/g. In the second part of the work, the release of Cd ions, by bacteria release factors include: Ethylene Diamine Tetra Acetic Acid, potassium chloride, calcium chloride, hydrochloric acid, acetic acid and nitric acid is investigated. In the final section, the effect of autoclave, 2, 4 Dinitrophenol and Na-Azid, has been investigated. Optimum pH for the biosorption of cadmium was about 6.5.
    Keywords: Cadmium, Toxic Metals, Biosorption, Bacillus
  • L. Lotfi, M. T. Sadeghi Page 28
    Hydrogen storage in large quantities is a main factor to produce ‘‘Hydrogen Economy’’. Recently, with the development of the hydrogen economy and fuel cell vehicles, the manner of storing and delivering large quantities of hydrogen arises as a major problem. Nowadays several hydrogen storage methods are available. Technologies are being developed and/or engineered other than the classical compression and liquefaction of hydrogen, which are based on the chemical (e.g., ammonia) and physical (e.g., carbon nanotubes) adsorption of H2. Also, a novel technology is in progress, which is based on clathrate hydrates of hydrogen. In this article has been tried to discuss at length the possibility of hydrogen storage in hydrate and thermodynamic models.
    Keywords: Hydrate, Hydrogen, Tetrahydrofuran, Hydrogen Storage, Thermodynamic Model
  • K. Esfandiari, K. Movaghar Nejad Page 36
    Artificial neural networks are one of the new mathematical methods which have found many applications in chemical engineering in recent years. This method usually gives acceptable results when there is a lack of certain data.In this paper two different kinds of neural networks, multilayer perceptron (MLP) and radial basis function (RBF) are used to predict and estimate the second virial coefficient. Structural parameters and different methods for improving the training step and generality of these two neural networks have been investigated. Finally the behaviors of these two networks to give quick and accurate final results are compared with each other and the weak and strong points of each are discussed. In this paper we have used the experimental data of over 100 different hydrocarbons.
    Keywords: Artificial Neural Network, RBF, MLP, Second Virial Coefficient, Hydrocarbon
  • S. Zeinali Heris, F. Mohammad Pour Page 48
    Magnetic field applying is one of the novelist methods for heat transfer enhancement. In the present study the most recent studies about the effects of magnetic field on the heat transfer performance of different systems is studied and the results of them are evaluated and compared with other heat transfer improving techniques. The results of studies indicated the completely different results of magnetic field effects at different condition. Applying the magnetic field on systems with respect to the kind of fluid, heat transfer condition (natural, forced convection and thermosyphon), the kind and side of magnetic field and the equipment may cause to increment, decrement or stopping the heat transfer and also in some cases maybe have not any considerable effect on the heat transfer rate of the system.
    Keywords: Magnetic Field, Heat Transfer Enhancement, Natural Convection, Therosyphon, Forced Convection
  • S. Abbasi, A. Shahrabadi Page 60
    Sodium hydroxide reacts with silica and other components in bouxite to form hydro aluminum silicate sodium which is in the form of red mud in alumina production process. The objective of caustification process is recovery of Na2O in the form of caustic from sodium salts because of reduction in alkali losses within alumina production process.One of the methods for Na2O recovery is to use Ca(OH)2 in process of red mud washing where Ca is replaced with Na in solution. The chosen red mud is selected from the red mud washing unit in Jajarm Alumina Plant to study effectiveness of different parameters in caustification process.In this study, at first caustification reaction is considered then the effect of some parameters such as time, amount of added lime and its’ type in caustification process are investigated. Experiments are carried out at atmospheric pressure. Experiences have shown that experiments should be conducted at a temperature above 90 ºC, to have a successful reaction. It this study, it is found that a contact or reaction time of 4-6 hrs is optimum. According the results, 2.5~3.5 time period are the best for different ratios of lime to caustic.
    Keywords: Caustification, Caustic, Alumina, Red Mud, Bayer Process
  • M. Khajenoori, A. Haghighi Asl Page 68
    In this review, mass transfer models on supercritical carbon dioxide (SC-CO2) extraction of vegetable oil seeds are investigateded. Reviewed mechanisms of oil transport within the solid matrix include the desorption from the solid, the formation of a shrinking core of condensed oil in a non adsorbing porous matrix, and diffusion in a homogenous medium. Analyzed simplifications of a general mass transfer model include external control of mass transfer rates, internal control of mass transfer rates, consideration of a linear driving force, and steady state approximations, among others. More complex two stage models, and critical comparisons of some of the proposed models are also included.
    Keywords: Supercritical Fluid Extraction, Oilseed, Mass Transfer, Modeling
  • M. Pakizeh, S. Javi Moghadam, M. Namvar, Mahboub Page 87
    Today, solar evaporators have been attracted researchers attentions due to their low cost, application facility and environmental considerations. They can be an appropriate alternative for thermal heaters, which use the fossil fuels. In this study, firstly a review on solar energy absorption systems has been presented and then manufacture and design procedure for a homemade solar evaporator, which can be used in buildings. This produced evaporator consumes 100 W electric current and 800 W.hr during a day and it can provide 48 liters distilled water in a day. Total cost has been calculated in three cases: 1-80% evaporation of input water with solar energy absorption efficiency of 100% or 50%, 2-100% evaporation of input water with solar energy absorption efficiency of 50%, 3-100% evaporation of input water with solar energy absorption efficiency of 50% with energy recovery in two cases of 50% and 75%.
    Keywords: Solar Evaporator, Environment, Solar Energy, Desalination, Thermal Energy