شیمی و مهندسی شیمی ایران
سال:1388 | دوره:28 | شماره:1 |تعداد مقالات:19

در این پژوهش، تولید میکروبی هایلورونیک اسید با استفاده از سویه وحشی باکتری استرپتوکوکوس زواپیدمیکوس در یک محیط نیمه معین در فلاسک لرزان و فرمنتور 5 لیتری با حجم کاری 2 لیتر به صورت ناپیوسته مورد بررسی قرار گرفت. در آغاز، اثر متغیر های فرایند شاملpH ، غلظت گلوکز، غلظت عصاره مخمر و غلظت نمک های منیزیم سولفات و پتاسیم فسفات بر میزان تولید هایلورونیک اسید برای بهینه سازی محیط کشت در فلاسک لرزان مطالعه شد. بدین منظور آزمایش ها بر اساس آرایه L9 روش تاگوچی (چهار متغیر در سه سطح) طراحی شد. بر اساس تحلیل داده های آزمایشگاهی، شرایط بهینه در محیط کشتی با غلظت 30 گرم بر لیتر گلوکز، 20 گرم بر لیتر عصاره مخمر، 7.5 گرم بر لیتر هر کدام از نمک های سولفات و فسفات و pH برابر 7 به دست آمد.از بین متغیرهای مورد بررسی، غلظت عصاره مخمر با 40 درصد اثرگذاری، بیشترین تاثیر را بر میزان تولید هایلورونیک اسید داشت. در شرایط بهینه میزان تولید هایلورونیک اسید در فلاسک لرزان 206 میلی گرم در لیتر بود.سپس با به کارگیری این شرایط بهینه در فرمنتور 5 لیتری با حجم کاری 2 لیتر با روش کشت ناپیوسته میزان تولید به 800 میلی گرم در لیتر رسید.

چگونگی طراحی سیستم سرویس های جانبی به شدت روی طراحی و راهبری سیستم فرایندی کل تاثیر می گذارد. بنابراین تاکنون روش های متعددی در مورد نحوه طراحی و عملکرد سیستم سرویس های جانبی ارایه شده است. در روش هایی که تاکنون برای تعیین سطح فشار بهینه در طراحی سیستم سرویس های جانبی ارایه شده، تغییر خواص فیزیکی و ترمودینامیکی بخار با تغییر دما و فشار در نظر گرفته نشده است. در این پژوهش، سعی شده تا مدلی ریاضی برای تعیین سطح فشار بهینه در سیستم سرویس های جانبی با متغیر در نظر گرفتن خواص فیزیکی و ترمودینامیکی سیال ارایه شود. در این مدل معادلاتی که قابلیت محاسبه تغییرهای خواص مذکور با تغییر دما و فشار را دارند، به مجموعه معادله های مربوط به موازنه جرم و انرژی سیستم افزوده شده اند. به این ترتیب دستیابی به تعیین سطح فشار بهینه در سیستم سرویس های جانبی با متغیر در نظر گرفتن خواص فیزیکی و ترمودینامیکی سیال میسر شده است. با انجام دو مطالعه موردی با استفاده از مدل ارایه شده و مقایسه نتیجه ها با دیگر پژوهشگرانی که از تغییرهای خواص فیزیکی و ترمودینامیکی بخار در تحلیل های خود صرف نظر کرده اند، نتیجه گیری می شود که با ثابت در نظر گرفتن خواص فیزیکی و ترمودینامیکی بخار، اگرچه از حجم معادله ها (به ویژه معادله های غیر خطی) به میزان قابل توجهی کاسته می شود، ولی تفاوتی که در نتیجه های نهایی ایجاد می شود در بسیاری از موارد قابل چشم پوشی نیست. این فرض به شدت روی توزیع بهینه بار حرارتی مبدل ها و توان تولیدی توربین ها و همچنین دما و فشار سطوح بهینه پیشنهادی برای بخار تاثیر می گذارد، به طوری که در یکی از مطالعات موردی 15 درصد تغییر بار مبدل ها و نزدیک به 100 درصد کاهش در توان تولیدی یکی از توربین ها مشاهده شد و توان توربین به حدود صفر کاهش یافت. این بدان معناست که در نظر گرفتن تغییرهای خواص فیزیکی با دما و فشار می تواند حتی منجر به تغییر ساختار نهایی نیز بشود.

در این تحقیق، کاربرد فرایند ترکیبی میکروفیلتراسیون و اولترافیلتراسیون در تصفیه پساب صنعتی حاوی امولسیون روغن در آب مورد ارزیابی قرار گرفت. غشای میکروفیلتر مورد استفاده از نوع سرامیکی با پایه a-Al2O3 و پوشش داده شده با ZrO2/TiO2 و با اندازه حفره 0.1 میکرو و در بخش اولترافیلتراسیون غشا UFPHT20-6338 بود. در هر بخش اثر شرایط متفاوت عملیاتی از جمله فشار، دما، غلظت، سرعت، تنش برشی و pH بر میزان فلاکس تراویده از غشای مورد مطالعه قرار گرفت. نتیجه های حاصل نشان می دهد که در قسمت میکروفیلتراسیون، تفاوت فشار 2bar، سرعت خطی حدود 0.4m/sec، دمای عملیاتی حدود 31 درجه سانتی گراد و pH معادل 9 و در قسمت اولترافیلتراسیون تفاوت فشار بیش از 3bar، سرعت خطی حدود 1-2m/sec، دمای عملیاتی حدود 31 درجه سانتی گراد و pH معادل 9 شرایط بهینه جهت انجام فرایند است. نتیجه های تصفیه پساب، کاهش COD،BOD ، TSS،Oil & Grease  را به ترتیب به میزان 98.4، 98.7، 99.4، 99.75 درصد نشان داده و pH خروجی 3 واحد کم شده است. این فراوری، پساب را بر شرایط استاندارد محیط زیست منطبق می کند. نتیجه ها بیانگر این است که تصفیه پساب های صنعتی حاوی روغن با روش ترکیبی MF-UF امکان پذیر بوده و این پتانسیل وجود دارد که این روش جایگزین روش های موجود شود.

با توجه به این که اکثر پارامترهای انتقال جرم مثل ضریب انتقال جرم وابسته به قطر قطره هستند، بررسی پارامترهای تاثیرگذار بر قطر قطره بسیار حایز اهمیت است. در این پژوهش، ابتدا به شناخت چگونگی تغییر اندازه قطره ها با دبی حجمی فاز پراکنده در یک ستون پاششی پرداخته شد و در ادامه، تاثیر اندازه قطره ها بر سرعت حد و سرعت بحرانی را در این ستون مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور تعدادی آزمایش برای دو سیستم شیمیایی متفاوت انجام گرفت. توزیع کننده ها در این ستون پاششی از نوع مجموعه نازل ها (Set of nozzles) با قطرهای داخلی 1 و 1.3 میلی متر بودند. در دبی های حجمی متفاوت فازهای پیوسته و پراکنده، اندازه قطره ها به کمک روش تصویربرداری مستقیم اندازه گیری شد. به طور کلی، نتیجه ها نشان داده که با افزایش دبی حجمی فاز پراکنده، اندازه قطره ها افزایش یافته و بعد از یک دبی مشخص، اندازه قطره ها کاهش می یابد. اندازه قطره ها نیز چنین تاثیری بر سرعت حد دارد. بر اساس نقطه ای خاص که در آن، منحنی سرعت حد بر حسب اندازه قطره ها دارای ماکسیمم است سرعت حد بحرانی قابل تعریف می باشد. در نهایت رابطه ای برای ماکسیمم میانگین اندازه قطره ها بر حسب اعداد بی بعد ارایه شده است. تجزیه نتیجه ها نشان می دهد که رابطه مدل شده، ماکسیمم قطر متوسط ساتر را با خطای حدود 9.41 درصد پیش گویی می کند.

در پژوهش حاضر، مدل سازی و بهینه سازی فرایند ریفرمینگ متان با بخار و تبدیل آن به گاز سنتز با شرایط صنعتی در بستر ثابت کاتالیستی در داخل کوره با کمک مدل پراکندگی محوری و سینتیک های غیر خطی ارایه شده است. برای ارزش گذاری و اطمینان از مدل، نتیجه های آن با مقدارهای حاصل از نرم افزار تجاری (Hysys) و نیز با داده های خروجی فرایند واقعی مورد مقایسه قرار گرفته است. با توجه به نتیجه های حاصل، مدل از هم گرایی بالاتر و خطای کم تری نسبت به نرم افزار تجاری(Hysys)  برخوردار است. از الگوریتم ژنتیک به منظور بهینه سازی پارامترهای عملیاتی فرایند با تعریف تابع های هدف بر مبنای کمینه سازی میزان متان مصرفی در خوراک و بیشینه سازی مقدار کربن منواکسید در گاز سنتز تولیدی استفاده شده است. نتیجه های بهینه سازی در سه مورد متفاوت حاصل شده اند. مورد اول بر اساس شرایط عملکرد واحد صنعتی و مورد دوم بر اساس اثر تغییرهای قید موجود بر دمای جداره خارجی لوله های راکتور و مورد سوم نیز بر مبنای تغییر در مقدارهای تخلخل بستر کاتالیستی صورت پذیرفته است. نتیجه های حاصل به پژوهشگر اجازه می دهد که افزون بر اصلاح و توسعه فرایند برای افزایش کیفیت فراورده، اثر گذشت زمان و نیاز به اصلاح شرایط عملکردی واحد به منظور عملکرد بهینه را مد نظر قرار دهد.

فازهای( M2Ga6Te10 (M: Li,Na در گروه فضایی R32 (شماره Z=2,155 ) متبلور می شوند و پارامترهای شبکه ی آنها (2)9/1436 (a=1463.9 (2 و c=1759.0 (4)m pm برای Li2 Ga6 Te10 در T=180K و( a=1485.0 (1 c=1776.1 (4) pm برای Na2 Ga6 Te10 در T=290K است. ساختارهای بلوری هر دو ماده بر اساس Mn ، مشابه انباشته اوتکتیک متشکل از 20 اتم -Te در یک سلول شبه ـ مکعب هستند که 12 درصد از حفره های چهاروجهی به وسیله ی Ga3+ پر شده و Li+/Na+ در همه حفره های متاپریسم قرار گرفته اند. سلول واحد در شبه ـ مکعب (Z=2 برای M2Ga6Te10 ) محتوی 100 حفره چهاوجهی و 4 حفره متاپریسم است. فرض اولیه که ممکن باشد Li+ در Li2 Ga6 Te10 و Na+ در Na2 Ga6 Te10 بخشی از حفره های چهاروجهی را بدون نظم ویژه و به روش اتفاقی پرکنند (مشابه یون های بسیار متحرک Ag+ در رسانای یونی 5I 4a-RbAg)، تایید نشد. در عوض یون های Li+/Na+ مکان هایی را که مربوط به یون های غیر متحرک Rb+ در I5 a-RbAg4 هستند را اشغال می کنند. اندازه گیری های MAS-NMR و به ویژه NMR چند کوانتومی (multiple quantum NMR)امکان تشخیص دو موضع متفاوت بلورشناسی M + به وسیله ی سیگنال های تفکیک شده 7Li و 23Na را دادند. تشخیص درست سیگنال های NMR مشاهده شده، با اندازه گیری نمونه هایی که در آنها بخشی از یون های +Li به وسیله ی کاتیون های بزرگ تر (Sn2+, Pb2+) جایگزین شده بودند، تأیید شد.

در این مقاله به بررسی ضریب انتقال جرم قطره در مرحله تشکیل، در یک ستون پاششی با جریان غیر همسو پرداخته شده و سپس با استفاده از تحلیل آماری و به کارگیری روش حداقل میانگین مربعات رابطه ای ریاضی برای تخمین دقیق و محاسبه این پارامتر ارایه شده است. برای انجام آزمایش ها از سه صفحه روزنه دار با قطرهای داخلی 0.8، 1 و 1.2 میلی متر به عنوان توزیع کننده استفاده شده است. ضریب انتقال جرم تشکیل قطره در ابتدای ستون و جایی که قطره از توزیع کننده جدا می شود اندازه گیری شده و با توجه به وابستگی آن به پارامترهای موجود مدل سازی شده است. نتیجه های مدل سازی نشان می دهد که ضریب انتقال جرم تشکیل قطره متاثر از پارامترهایی از قبیل زمان تشکیل، قطر متوسط قطره ها، خواص فیزیکی سامانه شیمیایی مورد استفاده و عددهای بدون بعدی همچون عدد رینولدز تشکیل و عدد ایوتوس است. در نهایت نشان داده شده است که معادله به دست آمده ضریب انتقال جرم تشکیل قطره را با خطای نزدیک به 1.12 درصد پیش بینی می کند که نشان از انطباق بسیار خوب معادله به دست آمده با داده های آزمایشگاهی دارد.

سیکلوهگزیل تیوفتالیمید (CTP) به عنوان یک ماده موثر مورد استفاده در صنایع لاستیک برای تاخیر اندازی زمان برشتگی به همراه تسریع کننده های سولفون آمیدی به کار گرفته می شود. نظر به اهمیت کاربرد این ماده در صنایع لاستیک کشور، ارایه روش مناسب تهیه CTP منطبق با فناوری بومی و مواد اولیه موجود از هدف های این پژوهش است. در جهت نیل به این هدف، با بررسی روش های تهیه CTP در دنیا، روشی جدید و منطبق با فناوری بومی ایران معرفی شده است. در این نوآوری، از امولسیفایر نونیل فنیل پلی اتیلن-گلیکول NP10 2-[2-(4 nonylphenoxy) ethoxy] ethanol برای ایجاد شرایط مناسب برای اجرای واکنش در محیط آبی و حذف حلال آلی، سهولت واکنش، کاهش زمان و بالا بردن کیفیت فراورده استفاده شده است. این روش می تواند تاثیر به سزایی در صنعت تولید CTP به شیوه شیمی سبز متوازن داشته باشد.

در این پژوهش،‏ تاثیر منابع صنعتی نیتروژن شامل آرد سویا، شیرابه ذرت، آمونیم سولفات و آمونیم نیترات در دو نوع محیط پایه پیش کشت(seeding) (1)  و (2) در رشد Saccharopolyspora erythraea و تولید اریترومایسین با محیط شاهد مقایسه شده است. ترکیب هر دو محیط پایه پیش کشت یکسان بوده و فقط محیط (1) دارای کلسیم کربنات و محیط (2) دارای بافر فسفات بوده است. سنجش غلظت اریترومایسین به روش های رنگ سنجی و HPLC انجام و فعال بودن آنتی بیوتیک به روش میکروبیولوژیک تایید شده است. نتیجه های به دست آمده نشان می دهد که به جای منابع نیتروژن آرد سویا، آمونیم سولفات و دی آمونیم هیدروژن فسفات به کار رفته در محیط شاهد می توان از شیرابه ذرت با غلظت 20g/l به عنوان تنها منبع نیتروژن استفاده کرد. همچنین این نتیجه ها نشان می دهد که آرد سویا به عنوان تنها منبع نیتروژن در محیط پیش کشت (1) مناسب نبوده و افزودن آمونیم سولفات و دی آمونیم هیدروژن فسفات به عنوان منابع نیتروژن مکمل ضروری است و در صورت حذف این مواد غلظت اریترومایسین تولید شده 1.37 برابر کاهش می یابد. همچنین نتیجه های به دست آمده نشان می دهد که محیط پیش کشت (2) دارای شیرابه ذرت محیط پیش کشت مناسبی نبوده و تولید اریترومایسین با استفاده از این محیط، 1.1 برابر کم تر از محیط تولید تلقیح شده با محیط پیش کشت (2) دارای غلظت 40g/l آرد سویا بوده است. مورفولوژی سویه مولد در محیط های پیش کشت دارای انواع منابع نیتروژنی متفاوت بوده و بیشترین تولید با استفاده از هیف های بلند به دست آمده و هیف های کوتاه قادر به تولید مناسب اریترومایسین نبوده اند. با در نظر گرفتن میزان تولید اریترومایسین و بهای مواد اولیه، محیط پیش کشت دارای شیرابه ذرت، کلسیم کربنات، گلوکز و گلیسرول به عنوان فرمول بندی بهینه به منظور تولید اریترومایسین پیشنهاد می شود.

یکی از مفیدترین روش های جداسازی لانتانیدها، استفاده از استخراج با سیال فوق بحرانی است. در این مطالعه، امکان استفاده از سیانکس 302 و تری بوتیل فسفات به عنوان یک عامل استخراج کننده در حالت فوق بحرانی برای سه کاتیون La3+، Nd34+ و Dy3+ مورد بررسی قرار گرفته شده است. در این پژوهش با استفاده از طراحی آزمایش اثر سه عامل فشار، سیانکس 302 و TBP بر بازده استخراج، میزان تاثیر هر فاکتور، برهم کنش های دو و سه تایی برای سه کاتیون لانتانیدی مورد بررسی قرار گرفته شد. بالاترین میزان استخراج در حالتی که هر سه فاکتور اصلی در سطح بالای خود بودند مشاهده شد که به ترتیب مقدارهای 23.40، 42.49 و 41 درصد برای La3+، Nd34+ و Dy3+ حاصل شد.

هدف اصلی این تحقیق، بررسی اثر ترتیب انجام عملیات رنگرزی و دندانه دهی بر رنگ حاصل در رنگرزی منفرد و ترکیبی پشم با پوست انار و قرمزدانه است. پارچه های پشمی با مواد رنگزای طبیعی قرمز دانه، پوست انار و همچنین ترکیب این دو رنگزا به همراه دندانه آلومینیم پتاسیم سولفات رنگرزی شد. عملیات دندانه دهی نیز به سه روش پیش دندانه، دندانه هم زمان و پس دندانه انجام شد. شیدهای متفاوتی از راه تغییر در ترتیب عملیات های رنگرزی و دندانه دهی حاصل شد. با اندازه گیری طیف های انعکاسی، پارامترهای رنگی نمونه های رنگرزی شده تجزیه و تحلیل و در ادامه خواص ثباتی نمونه های رنگی نیز مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفت. بر اساس یافته های این پژوهش، ترتیب انجام عملیات رنگرزی و دندانه دهی در رنگرزی ترکیبی پشم با مواد رنگزای طبیعی قرمزدانه و پوست انار بر پارامتر های رنگی و خواص ثباتی حاصل تاثیر می گذارد.

در این تحقیق، فراورده واکنش - نفتالین سولفونیک اسید با فرمالدیید به روش تراکمی و به عنوان امولسیفایر کمکی و پخش کننده سنتز شد. با استفاده از گران روی ذاتی محلول پلیمر، جرم مولکولی تعیین و همچنین درجه پلیمریزه شدن و کشش سطحی اندازه گیری شد. ساختار شیمیایی فراورده به وسیله اسپکتروسکوپی FT-IR و H-NMR مورد بررسی قرار گرفت .

باطله های کارخانه ذغال شویی زرند که خاکستر آنها حاوی حدود 27 درصد آلومینای قابل استحصال است در محلی نزدیک کارخانه انباشته شده اند. میزان این باطله ها در حال حاضر حدود ده میلیون تن بوده و روزانه به تقریب هزار تن به آنها افزوده می شود. در این پژوهش برای استحصال آلومینای موجود در خاکستر باطله ها به ترتیب از فرایندهای سینتر کردن خاکستر باطله با سنگ آهک، لیچینگ سینتر حاصل، حذف سیلیس محلول لیچینگ، رسوب دادن آلومینای محلول لیچینگ به وسیله گاز CO2 به شکل آلومینیم هیدروکسید و در نهایت تکلیس رسوب مذکور و تهیه آلومینا استفاده شده و شرایط بهینه برای هر کدام از فرایند های بالا به شرح زیر به دست آمد. شرایط بهینه فرایند سینتر ـ نسبت مولی CaO/SiO2 در مواد اولیه: 1.8، نسبت مولی Na2O/Al2O3 در مواد اولیه: 1.3، دانه بندی مواد اولیه: 12.5 درصد باقی مانده روی الک 170 مش، زمان پخت: 35 دقیقه، دمای پخت: حدود 1275 درجه سانتی گراد، نرمی سینتر: 250m2/kg شرایط بهینه فرایند لیچینگ ـ حلال مورد استفاده: سود 5.6 g/l، نسبت جامد به مایع: 0.2، زمان: 30 دقیقه، دما: 60 درجه سانتی گراد. شرایط بهینه فرایند حذف سیلیس از محلول لیچینگ و رسوب دادن آلومینا ـ معرف مورد استفاده: سوسپانسیون 10g/l کلسیم هیدروکسید، نسبت مایع به مایع: 0.2، زمان: 15 دقیقه، دما: دمای محیط، میزان گاز Co2 لازم برای رسوب دادن آلومینای 250ml محلول 16.5g/l آلومینا: 1 لیتر در دقیقه برای 20 دقیقه. شرایط بهینه تکلیس رسوب آلومینیم هیدروکسید، دما: 1250 درجه سانتی گراد، زمان: 30 دقیقه. نتیجه های این پژوهش نشان داد که با اعمال شرایط بهینه می توان حدود 74 درصد آلومینای موجود در خاکستر باطله ها را به صورت آلومینای با خلوص حدود 99 درصد استحصال نمود.

انتقال و توزیع گاز طبیعی از مهم ترین موضوع های صنعت گاز کشور برای مصرف گاز در داخل و فروش گاز به کشورهای دیگر است. یکی از مشکلاتی که در شرایطی خاص در خطوط انتقال و توزیع گاز رخ می دهد تشکیل بلورهای جامد هیدرات است. محاسبه های تحلیل پایداری باید قبل از محاسبه های مربوط به تبخیر آنی انجام شود تا فازهای حاضر در تعادل تعیین شوند و بتوان به محاسبه ویژگی های تعادلی فازها پرداخت. در این پژوهش، تحلیل پایداری هیدرات در سیستم های گازی به وسیله کمینه سازی فاصله صفحه بوسان بر منحنی انرژی آزاد گیبس با روش الگوریتم ژنتیک مورد بررسی قرار گرفته است. محاسبه های ترمودینامیکی سیستم های چند جزیی ـ چند فازی به علت غیرخطی بودن زیاد بیشتر با پیچیدگی های زیادی همراه است. بنابراین، به کارگیری روش های بهینه سازی تصادفی همانند الگوریتم ژنتیک (GA) می تواند به عنوان روشی مناسب برای انجام این محاسبه ها پیشنهاد شود. در این مقاله، برای محاسبه ویژگی های تعادلی و محاسبه فوگاسیته آب در فازهای مایع و بخار از معادله حالت ولدراما ـ پتل ـ تجا (VPT) و برای محاسبه فوگاسیته آب در فاز هیدرات از مدل واندروالس ـ پلاتیو (VDW-P) استفاده شده است. تحلیل پایداری هیدرات برای سیستم شامل آب و متان با ساختار هیدرات نوعI ، سیستم سه جزیی آب، متان و اتان با ساختار هیدرات نوعI ، سیستم سه جزیی آب و متان و پروپان با ساختار هیدرات نوعII ، و سیستم چهار جزیی آب، متان، اتان، پروپان و آب با ساختار هیدرات نوعII  انجام شده است. محاسبه ها در دمای 274 کلوین و برای فشارهای متفاوت انجام شده است. میزان خطا نشان می دهد که مدل ارایه شده از دقت بسیار خوبی برخوردار است.