علوم و مهندسی جداسازی
سال:1394 | دوره:7 | شماره:2 |تعداد مقالات:8

در این مطالعه تولید بیواتانول از یک ماده لیگنوسلولزی نظیر پوسته ذرت در بیوراکتور غشایی مورد بررسی و آزمایش قرار گرفت. بیواتانول یک سوخت زیستی نسل دوم می باشد که با توجه به کاهش تولید منابع نفتی و همچنین آلودگی ایجاد شده توسط سوختهای فسیلی مورد توجه قرار گرفته است.خوراک مورد استفاده برای انجام این آزمایش پوسته ذرت بوده که با توجه به قیمت بسیار کم و همچنین مقدار زیاد آن در کشور بسیار مناسب می باشد. برای تبدیل این ماده به اتانول ابتدا باید درصد سلولز آن را با یکی از روش های پیش تصفیه افزایش داد. در اکثر مطالعات گذشته آزمایشها به صورت ناپیوسته انجام گرفته بودند اما در این پژوهش،فرآیند هیدرولیز و تخمیر همزمان در یک سیستم که محصول را به طور پیوسته با استفاده از یک غشای اولترافیلتراسیون خارج می کرد راه ندازی و استفاده شد. در واقع پیوسته کردن سیستم و خوراک ارزان و سرشار از کربوهیدرات وجه تمایز و پراهمیت این کار می باشد. مزیت پیوسته کردن سیستم جلوگیری از عمل بازدارندگی محصولات به منظور دستیابی به بیشترین بازده تولید اتانول و همچنین غیرفعال نشدن آنزیم های مورد استفاده، می باشد. طراحی و بهینه سازی با استفاده از نرم افزار Design-Expert انجام گرفت. مقادیر بهینه سه پارامتر مورد بررسی که بیشترین غلظت اتانول را می دهد به قرار زیر است: دما °c : 38.5، غلظت سورفکتانت %0.08 (v/v) و دور همزن 631.2 دور بر دقیقه. دراین مقادیر بازده پیش بینی شده فرآیند 87.8% و بازده واقعی برابر 84.2% گزارش شد.

برج های آکنده، قسمت مهمی از تجهیزات وسیع انتقال جرم و حرارت هستند. امروزه، استفاده از برج های پر شده به دلیل افت فشار کمتر، ظرفیت و انتقال جرم بالاتر نسبت به برجهای سینی دار، در حال افزایش است. در این تحقیق پارامترهای موثر بر عملکرد برج مانند ماندگی مایع و ضرایب انتقال جرم فاز گاز در برج رطوبت زنی با استفاده از آکنه های نامنظم در برجهایی به قطر 0.2 و 0.1 متر و ارتفاع 1 متر، اندازه گیری شد. در آزمایشات، از آب و هوا برای فاز گاز و مایع استفاده شد. دبی هوا بین 1.32 تا 3.93 مترمکعب بر ساعت و دبی مایع 10 تا 70 مترمکعب بر ساعت می باشد. یکی از پارامترهای تاثیرگذار بر انتقال جرم سطح تماس موثر است. در این تحقیق از مدل Nakajima جهت محاسبه سطح تماس موثر استفاده شد، سپس مقادیر آزمایشگاهی ضرایب انتقال جرم فاز گاز با مدل های Zech، Onda، Billet، Shulman، Grouff، Shi مقایسه شد. درصد خطای نسبی میانگین این مدلها با نتایج آزمایشگاهی به ترتیب %7، %5، %15، %21، %45 و %195 می باشد. نتایج نشان داد که با کاهش قطر برج، ضریب انتقال جرم فاز گاز (Kg.ae) افزایش می یابد. همچنین مقادیر ماندگی بدست امده نشان داد که ماندگی در برج به قطر 0.1 بیشتر از برج به قطر 0.2 متر می باشد.

امروزه با استفاده از دسیکنت ها بعنوان جاذب رطوبت در سیستم های تهویه مطبوع و سرمایش می توان بار نهان سیستم را کاهش داد. در این تحقیق به بررسی عملکرد جاذب برمید لیتیم بر فرایند رطوبت زدایی هوا با استفاده از آزمایشهای طراحی شده به روش سطح پاسخ پرداخته شده است. تاثیر چهار متغیر اصلی رطوبت مطلق و دمای هوا، غلظت دسیکنت و نسبت شدت جریان جرمی دسیکنت به هوا (L/G) بر دمای هوا و دسیکنت خروجی و سرعت رطوبت زدایی بعنوان پاسخ مورد ارزیابی قرار گرفته است. معادلات درجه دو کاهش یافته بصورت تابعی از متغیرهای ورودی برای دمای هوا و دسیکنت خروجی و سرعت رطوبت زدایی ارایه شده است که تطابق خوبی با داده های آزمایشگاهی نشان داده است. شرایط عملیاتی بهینه نشان داد که در دمای هوای ورودی 28.8 (oC)، غلظت دسیکنت ورودی 50%، رطوبت مطلق هوای ورودی 0.0190 (kgw/kgda) و نسبت 2.4 L/G سرعت رطوبت زدایی هوا ماکسیمم و دمای هوا و دسیکنت خروجی مینیمم می شود.

در این مطالعه، جداسازی ترکیبات استایرن و اتیل بنزن از فاضلاب پتروشیمی با استفاده از بیوراکتور غشایی بررسی شد. نتایج بررسی ها نشان می دهد که بازدهی حذف خواست اکسیژن شیمیایی (COD)، استایرن و اتیل بنزن در زمان ماند هیدرولیکی (HRT) 20 ساعت به ترتیب بالای 98، 99 و 99 درصد می باشد و با کاهش زمان ماند به 15 ساعت بازدهی حذف COD تقریبا ثابت ماند و میزان حذف استایرن و اتیل بنزن نیز از طریق دفع به اندازه 0.4 درصد کاهش یافت. از طرف دیگر مشخص شد وجود اتیل بنزن می تواند اثر منفی در حذف استایرن داشته باشد. همچنین نتایج نشان می دهد که بدلیل کاهش اندازه ذرات و افزایش میزان محصولات محلول میکروبی (SMP)، نرخ تغییرات فشار عبوری از غشا (TMP) در زمان ماند 15 ساعت نسبت به زمان ماند 20 ساعت بیشتر می باشد. علوه بر این تغییرات EPS برای محلول لجن نیز نشان داد با کاهش زمان ماند غلظت EPS کاهش می یابد.

در این تحقیق فرآیند جذب واکنش دار دی اکسیدکربن در محلول آمونیاکی هیدرواکسید سدیم مدل سازی و شبیه سازی گردید. برای مدل سازی فرآیند از مدل غیر تعادلی مبتنی بر سرعت به همراه مدل فیلمی ناپایا با در نظر گرفتن انتقال جرم دو طرفه بین فازها استفاده شد. معادلات مدل شامل مجموعه ای از معادلات دیفرانسیل پاره ای و معمولی بوده که با ترکیب روش تفاضل محدود و روش خطوط به طور همزمان حل شدند. شبیه سازی با تعداد المان های مختلف برج جذب انجام گردید. داده های تجربی بدست آمده از پایلوت جذب برای ارزیابی نتایج شبیه سازی فرآیند جذب دی اکسیدکربن در محلول آمونیاکی هیدرواکسید سدیم استفاده گردید. شبیه سازی با تعداد 60 المان دارای حداکثر متوسط خطای نسبی برابر 4.36 درصد بدست آمد. نتایج مدل با نتایج محاسبه انتقال جرم با فاکتور افزایش مقایسه گردید. نتایج نشان داد که مدل ارائه شده خطای کمتری نسبت به استفاده از فاکتور افزایش انتقال جرم دارد.

روش تصمیم گیری چندمعیاره راهکار مناسبی برای بهینه سازی فرآیندهای غیرخطی است. این روش ها با در نظر گرفتن عوامل مختلف فرآیندی و غیر فرآیندی موثر است که منجر به بهبود فرآیندها و کاهش هزینه های سرمایه گذاری و عملیاتی واحدهای صنعتی می گردد. در این مطالعه، سه گزینه مدار فرآوری زغالسنگ شامل سیکلون واسطه سنگین، تری فلو و فرآیند ترکیبی تری فلو-بیوهیپ لیچینگ، برای انتخاب بهترین فرآیند برای فرآوری زغال سنگ درشت دانه طبس با هم مقایسه شدند. برخی پارامترهای مهم برای مثال مزایای محیط زیستی، سادگی مدار، در دسترس بودن تجهیزات، هزینه سرمایه گذاری، هزینه عملیاتی و درآمد به ازاء تن خوراک زغال انتخاب و براساس نظر کارشناسی و تحقیقات قبلی وزن دهی شدند. با توجه به ماهیت کیفی معیارهای انتخابی و عدم قطعیت همراه آن ها، برای ارزیابی مسیرهای پیشنهادی از روش تصمیم گیری چند معیاره تاپسیس فازی، استفاده گردید. مشاهده شد که بیشترین (0.336) و کمترین (0.225) ضرائب نزدیکی برای شستشوپذیری زغال سنگ درشت دانه پرگوگرد طبس به ترتیب به مدارهای ترکیبی تری فلو-بیوهیپ لیچینگ و سیکلون واسطه سنگین مربوط بود.

امروزه بدلیل سمیت بسیار زیاد رنگ های ضد خزه ی سنتی مرسوم خصوصا در اکوسیستم های دریایی، توجه بسیاری از دانشمندان به سوی پوشش هایی سازگار با محیط زیست است. فنازین 1- کربوکسیلیک اسید (PCA) از جمله آنتی بیوتیک های موثر با قابلیت استفاده در پوشش های دریایی بوده که می تواند به عنوان عامل ضدخزه از اتصال گونه های زنده ناخواسته دریایی به بدنه شناورها جلوگیری کند. در این پژوهش فنازین 1- کربوکسیلیک اسید (PCA) تولیدی توسط سویه سودوموناس آئروجینوزا MUT.3 به عنوان ماده ضدباکتریایی مورد بررسی قرار گرفته است. با بهینه سازی فرآیند استخراج PCA با استفاده از روش پاسخ سطحی (RSM)، نتایج نشان داد که شرایط بهینه در استخراج PCA عبارتند از: بهره گیری از حلال اتیل استات در زمان 30 دقیقه و درصد اختلاط 150. در پژوهش حاضر، بهینه سازی فرآیند استخراج به عنوان یک روش موثر در افزایش تولید محصول در فرآیندهای زیستی پیشنهاد شد که طی آن میزان استخراج ماده ضدباکتریایی یاد شده، به میزان 34% نسبت به مطالعات قبلی افزایش یافت.

با توجه به کاربردهای فراوان و گرانقیمتی فلزات گروه پلاتین و نبود ذخایر و معادن گسترده از این فلزات در سطح دنیا، بازیابی آن ها از منابع ثانویه به شدت مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش بازیابی هیدرومتالورژیکی پلاتین از کاتالیست های مستعمل بررسی شد. بدین منظور پس از آماده سازی و خردایش کاتالیست ها، لیچینگ توسط HCl و در حضور HNO3 انجام شد. بازیابی و استخراج این فلزات از محلول اسیدی توسط نانوذرات مگنتیت انجام شد. ابتدا نانوذرات مگنتیت توسط روش هم رسوبی (هم رسوبی فریک و فرو آهن) در حضور هیدروکسید آمونیوم سنتز شدند. به دلیل عدم پایداری و تمایل به آگلومره شدن این نانوذرات در محلول، سطح آنها توسط سورفکتنت سیلیکاته پوشش داده شد. نانوذرات پایدار شده در محلول اسیدی توسط آلکوکسی سیلان حاوی گروه عاملی شدند که توانایی جذب پلاتین به صورت انتخابی را دارد. در نهایت در مدت زمان کمتر از 15 دقیقه حدود 91 درصد پلاتین از محلول لیچ بر روی نانوذرات مگنتیت جذب شد.