مهندسی شیمی ایران
سال:1393 | دوره:13 | شماره:76 |تعداد مقالات:13

با نگرشی بر روند افزایشی شمار دانشجویان ورودی به دانشگاه ها در مقایسه با دهه گذشته در ایران، این امر افزون بر اثر مثبت خود به ناهنجاری هایی نیز انجامیده است.متاسفانه در حدود یک سده است که مساله داشتن مدرک و شغل اداری در کشور به عنوان یک امتیاز مطرح شده است و اینکه با بالا رفتن درجه تحصیلی به حقوق و مزایا نیز افزوده می شود. و سپس بر این اساس با گرته برداری از کشورهای دیگر کم کم سخن از راه اندازی دانشگاه آزاد ایران در پنجاه تا چهل سال پیش رفت تا کارمندان اداری به افزایش دانش خویش بپردازند و در کنار آن برخی موسسات آموزش عالی نیز ایجاد شد.

در این مقاله داده های حاصل از تصفیه فاضلاب های نفتی توسط غشاءهای سرامیکی در فرایند میکروفیلتراسیون از طریق شبکه عصبی و مدل هرمیا شبیه سازی شده است. در شبیه سازی فرایند توسط شبکه عصبی، برنامه ای با استفاده از نرم افزار متلب نوشته شده است. غلظت روغن در فاضلاب سنتزی (Coil)، سرعت جریان عرضی (CFV)، دما (T)، اختلاف فشار اعمال شده در دو طرف غشاء (TMP) و زمان (t) به عنوان ورودی ها و شار تراوشی غشاء به عنوان خروجی شبکه می باشند. داده های عملیاتی در سه دسته تربیت، ارزیابی و آزمون شبکه تقسیم شده است. در این مطالعه سه حالت (20-20-60 و 15- 15-70 و 10-10-80) برای آموزش شبکه بررسی شده است. همچنین تشکیل رسوب با استفاده از مدل هرمیا که چهار رفتار متفاوت برای گرفتگی را بیان می کند مدل می شود. در تمام حالات مشاهده می شود مدل شبکه عصبی نسبت به مدل هرمیا پیش بینی بهتری برای شارتراوشی دارد.

فرایند اکسایش پیشرفته فتوکاتالسیتی از روش های نوین و کارآمد در تصفیه فاضلاب های مختلف صنعتی و کشاورزی می باشد. در این پژوهش، از دی اکسید تیتانیم به عنوان کاتالیست جهت بررسی تاثیر تغییرات pH بر کاهش غلظت و COD حشره کش سایپرمترین در تصفیه فاضلاب سنتزی کشاورزی استفاده گردید. تثبیت دی اکسید تیتانیم (دگوسا، (P-25 بر روی صفحات مشبک استیل به شیوه ای ساده و ارزان انجام شد. توزیع همگن و مناسب نانو ذرات دی اکسید تیتانیم به وسیله آنالیز SEM و عدم تغییر ماهیت ذرات کاتالیست توسط آنالیز XRD به اثبات رسید. ذرات تثبیت شده کاتالیست بر روی صفحات مشبک که در معرض نور فرابنفش لامپ 15 وات Philips (طول موج 450-300 نانومتر) در راکتور ستونی قرار گرفت. عمل پایش در این آزمایش هر 15 دقیقه 1 بار با نمونه گیری انجام شده است. بر اساس بررسی های انجام شده در مدت 3 ساعت در دمای 25 درجه سلسیوس و pH=7 غلظت نرمالیزه حشره کش (غلظت اولیه: 75 میلی لیتر %40 EC در 1000 لیتر آب) به نزدیک صفر کاهش یافت. علاوه بر این، در این پژوهش میزان COD در محیط خنثی به %78 مقدار اولیه (7100 میلی گرم بر لیتر) رسید. همچنین به طور کلی ثابت شد که با افزایش pH ثابت سرعت واکنش حذف آلاینده افزایش می یابد و کاهش COD و غلظت تطبیق خوبی با مدل سینتیکی شبه درجه اول دارد.

با توجه به اهمیت واحدهای اولفینی در کشور و همچنین پیچیدگی آن ها، برای واحدهای بزرگ بهینه کردن شرایط عملیاتی و بهره وری، بسیار مهم به نظر می رسد. از آنجایی که مدلسازی و شبیه سازی بعضی از قسمت های این واحد توسط روابط و معادلات سنگین ریاضی صورت می پذیرد لذا استفاده از یک روش صحیح و در عین حال ساده و کاربردی که در آن بجای استفاده از روش ها و معادلات پیچیده دیفرانسیلی و ریاضی از روش ها و فرمول های ساده استفاده شده باشد بسیار مفید خواهد بود. در واقع با استفاده از این روش می توان بسیاری از پارامترهای طراحی و عملیاتی واحد را بررسی و در مورد تغییرات و در نهایت بهینه سازی آن ها اظهار نظر کرد. در این کار پژوهشی مطالعه و مدلسازی واحد اولفین مجتمع پتروشیمی جم که از لحاظ ظرفیت بعنوان یکی از بزرگترین واحد اولفین جهان محسوب می شود، مورد بررسی قرار گرفته و واحدهای سردسازی و جداسازی آن توسط روابط و روشهای تخمینی و تقریبی و با کمک نرم افزار اکسل مدلسازی گردید و شبیه سازی و نتایج آن ارائه شد. در نهایت جهت بررسی بیشتر این روش، شش حالت عملیاتی مختلف مورد بررسی قرار گرفت و محاسبات آن توسط این روابط صورت پذیرفت. نتایج بدست آمده قابل قبول و در بسیاری از حالت ها نزدیک به شرایط طراحی بود.

در این مقاله، خاکسترزدایی و گوگردزدایی از قیر طبیعی با استفاده از روش شناورسازی توسط اسید سولفوریک بررسی شده است. نمونه مورد استفاده دارای %9.6 گوگرد (که %6.74 آن را گوگرد پیریتی تشکیل می دهد) و %30 خاکستر است. همه آزمایش ها با میزان هوادهی 4 لیتر بر دقیقه و با استفاده از روغن کاج و گازوئیل به ترتیب به عنوان کف ساز و کلکتور انجام شده است. در تحقیق حاضر، اثر میزان کلکتور و کف ساز، pH، درصد وزنی جامد در تفاله، دور همزن و اندازه ذرات بررسی شده است. قیر طبیعی تا ابعاد کمتر از 0.5 میلی متر خرد شده است. جهت خاکسترزدایی و گوگردزدایی آزمایش های شناورسازی در سلول شناورسازی آزمایشگاهی 3 لیتری دنور انجام شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که شرایط بهینه جهت انجام آزمایش ها به ترتیب مقدار کف ساز50 g/t ، مقدار کلکتور 1 kg/t، دورهمزن 1200 rpm، pH برابر 7، پالپ 5 درصد جامد و زمان شناورسازی 3 دقیقه می باشد. که در این شرایط، به %52 حذف گوگرد پیریتی (%36.45 از گوگرد کل)، %40 حذف خاکستر و %70 بازیابی دست یافتیم.

مواد آلی فرار ترکیباتی مضر برای سلامتی انسان محسوب می شوند. اتانول یکی از اعضاء این گروه بوده که می تواند منجر به افزایش آلودگی هوا گردد. در این مطالعه از راکتور بیوفیلتر چکنده که در این مقاله به آن به اختصار راکتور گفته شده است در مقیاس آزمایشگاهی برای تصفیه هوای آلوده به اتانول استفاده شد. در این پژوهش برای اندازه گیری اتانول موجود در هوا، اتانول از فاز گازی به فاز مایع (آب مقطر) انتقال داده شد. سپس مقدار اکسیژن خواهی شیمیایی آب (COD) اندازه گیری گردید. نتایج این مطالعه نشان داد که راکتور مورد استفاده در این مطالعه قادر به حذف 100 درصد اتانول ورودی به خود می باشد. نتایج این مطالعه نشان داد که علی رغم پیچیدگی های راهبری، استفاده از راکتور بیوفیلتر چکنده سازگار با محیط زیست و بسیار موثر در حذف هوای آلوده به اتانول می باشد.

تخمین مناسب توزیع اندازه حفرات جاذب های صنعتی، به عنوان یک پارامتر مهم در طراحی و شبیه سازی واحدهای جذب، شناخته می شود. در این مقاله در ابتدا بررسی مختصری در مورد فرمولبندی برخی روش های تعیین توزیع اندازه حفرات، مثل BJH، NLDFT،HK  و SHN1 صورت گرفته است. در ادامه به منظور مقایسه کارایی روش های مورد نظر، توزیع اندازه حفرات جاذب های MCM-41/A، SBA-15،ZSM-5  و AC بدست آمده است. بر اساس نتایج بدست آمده، از روش های NLDFT و BJH در گستره وسیعی از اندازه حفرات می توان استفاده کرد، همچنین بکارگیری روش هایHK  و SHN1 برای جاذب های میکروپور پاسخ های مناسبی را به همراه خواهد داشت. برای دستیابی به توزیع اندازه حفرات مناسب با استفاده از روش SHN1 اطلاعات فیزیکی و عملیات ریاضی کمتری نسبت به روش های دیگر، مورد نیاز می باشد، درنتیجه به خوبی می توان از این روش برای تعیین توزیع اندازه حفرات جاذب های میکروپور استفاده کرد. نتایج بدست آمده با استفاده از روش NLDFT در مقایسه با روش های دیگر، برای جاذب های مزوپور (Mesopores)، دقیق تر است.

در مقاله حاضر بررسی CFD افزایش انتقال گرما در یک مبدل پوسته- لوله همراه با لوله مارپیچ انجام شده است. آب داغ به عنوان سیال گرم در لوله افقی و آب سرد نیز از سمت پوسته وارد شده است. نقش مربوط به پارامترهای هندسه مورد استفاده بر میزان انتقال گرما بررسی و ارائه شده است. با انجام آنالیز CFD و محاسبه مقادیر مطلوب هر یک از پارامترهای مورد بررسی، توافق خوبی بین آنالیز CFD و نتایج تجربی حاصل شد. پارامترهای هندسی و عملیاتی مورد بررسی "شدت جریان های سیال های گرم و سرد، فاصله بین پیچ ها و استفاده از بفل" در جهت افزایش میزان انتقال گرما می باشند. طبق نتایج حاصل افزایش گام لوله مارپیچ باعث می شود سیال حرکت کننده درون پوسته برخوردهای کمتری با دیواره های لوله مارپیچ داشته باشند که سبب کاهش افت سرعت و افزایش میزان انتقال گرما می شود. همچنین استفاده از بفل سبب افزایش 8.3 درصدی در عدد ناسلت درون لوله می گردد. برای یک گام مشخص از لوله مارپیچ، افزایش شدت جریان سیال سرد همراه با بفل سبب افزایش نسبی 11 درصدی عدد ناسلت و افزایش گام لوله مارپیچ سبب افزایش 16.9 درصدی عدد ناسلت درون پوسته می گردد.

در این تحقیق یک مدل ترمودینامیکی بر اساس معادلات پیتزر و ویریال برای مدل سازی سیستم تعادلی پیپرازین- آب- دی اکسیدکربن ارائه شده است. این مدل بر اساس اصول حاکم بر الکترولیت ها شامل: موازنه جرم، موازنه بار، تعادل شیمیائی و تعادل فازی بنا نهاده شده است. در این مدل برای محاسبه ضرایب فعالیت اجزاء در فاز مایع از تابع انرژی آزاد گیبس پیتزر و برای محاسبه ضرایب فوگاسیته اجزاء در فاز گاز از معادله حالت ویریال استفاده شده است. معادلات حاصل از مدلسازی سیستم پیپرازین- آب- دی اکسیدکربن شامل مجموعه ای از معادلات خطی و ناخطی بوده که به طور همزمان با استفاده از روش دستگاه معادلات ناخطی نیوتن حل شده اند. نتایج حاصل از شبیه سازی با داده های تجربی محققین مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. متوسط خطای مطلق مدل برای 376 داده تجربی برابر 7.18 درصد بدست آمد. همچنین مقایسه نتایج مدل با نتایج مدل های مختلف ترمودینامیکی نشان داد که مدل ارائه شده دقت بالاتری برای پیش بینی انحلال دی اکسیدکربن نسبت به سایر مدل ها دارد.

کاهش منابع فسیلی و آلاینده ها در اتمسفر زمین باعث شده است محققین در پی جایگزین کردن سوخت های فسیلی با سوخت های پاک و تجدیدپذیر باشند. بیودیزل یکی از این سوخت هاست که از واکنش ترانس استری شدن، بین یک روغن و الکل و در حضور یک کاتالیست بازی یا اسیدی تولید می شود. در حال حاضر تولید بیودیزل ضمن اینکه هزینه بالایی دارد دارای ملاحظات و مشکلاتی نیز می باشد. از جمله اقداماتی که می توان برای کاهش هزینه تولید انجام داد استفاده از کاتالیست ناهمگن است. بنابراین در این مقاله برای درک بهتر جوانب و مشکلات استفاده از دیگر کاتالیست ها به بررسی انواع کاتالیست های بکار رفته در تولید بیودیزل پرداخته و در ضمن عوامل و متغیرهای مهم در ارتباط با سنتز و بکارگیری کاتالیست های ناهمگن به همراه جزئیات در این مقاله آورده شده است. این بررسی شامل معرفی و ارزیابی عملکرد کاتالیست های همگن بازی، کاتالیست های همگن اسیدی، کاتالیست های ناهمگن بازی، کاتالیست های ناهمگن اسیدی و آنزیم ها می باشد. در این میان کاتالیست های بازی همگن به لحاظ سرعت واکنش و تولید بیودیزل بهتر از کاتالیست های اسیدی می باشند و کاتالیست های ناهمگن پتانسیل جداسازی و استفاده مجدد و درنتیجه حذف مراحل خنثی سازی و آبشویی، کاهش میزان پساب تولیدی و مهمتر از همه کاهش هزینه ها را دارا هستند. اگرچه کاتالیست های اسیدی نسبت به اسیدهای چرب آزاد و آب مقاوم هستند و قادرند هر دو واکنش ترانس استری شدن و استری شدن را همزمان انجام دهند اما زمان واکنش آن ها بسیار بیشتر از کاتالیست های بازی می باشد. آنزیم ها نیز به عنوان کاتالیست برای تولید بیودیزل دارای ویژگی های منحصر به فردی از جمله عدم حساسیت به اسیدهای چرب آزاد و امکان واکنش در دماهای پایین می باشند اما قیمت بالای آنزیم ها یکی از دلایل کاربرد کم آن ها بوده است.