شیمی و مهندسی شیمی ایران
سال:1392 | دوره:32 | شماره:1 (67) |تعداد مقالات:11

انواع آلاینده ها در پساب ها یافت می شوند، بنابراین نباید بدون پالایش به چرخه طبیعت باز گردانده شوند. پس از پالایش، رسوب های هضم شد ه ای به دست می آید که دارای مواد آلی مانند هیومیک اسید و فولویک اسید و مواد معدنی مانند یون های فلزهای سنگین می باشند. شستشوی این رسوب ها با هیدروکلریک اسید 2 مولار باعث حذف فولویک اسید و یون های فلزهای سنگین می شود. یون های فلزهای سنگین با روش عاری سازی پتانسیومتری شناسایی و تعیین مقدار می شوند. در این پژوهش رسوب های هضم شده ایستگاه های تصفیه و آب آشامیدنی شهرهای اکس لبن، انسی، مون پیله، شامبری فرانسه مورد تجزیه قرار گرفتند. مقدارهای یون های فلزهای سنگین با حساسیت بالا و دقت خوب توسط این روش اندازه گیری شدند. حد تشخیص مس در زمان بهینه الکترولیز (32 دقیقه) 3.2×10-8 مولار تعیین شد. مقدار مس در رسوب هضم شده ایستگاه تصفیه شهر مون پیله 5.2 میلی مول بر کیلوگرم خشک و مقدار آن در آب آشامیدنی این شهر 2.82 ppb تعیین شد. ظرفیت تبادل کاتیونی این رسوب های دارای هیومیک اسید افزون بر روش ناپیوسته با روش تیتراسیون پتانسیومتری نیز تعیین شد و معلوم شد با اینکه اغلب نقطه های نمونه برداری در یک منطقه قرار دارند ولی خیلی متفاوتند.

رس ها و کانی های رسی به ویژه مونتموریلونیت و بنتونیت در کنترل آلاینده ها کاربرد گسترده ای دارند. فلزهای سنگین از آلاینده های مهم هستند. در این پژوهش جذب یون های فلزهای سنگین مس، روی و نیکل توسط نمونه های بنتونیت مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. نمونه 1 از معدن خیرآباد، نمونه 2 از معدن تنگ قوچان و نمونه 3 از معدنی در حوالی مسجد راوری تهیه و مورد بررسی قرار گرفتند و مشخص شد که این نمونه ها از نوع کلسیمی می باشند. ابتدا آزمایش های جذب بر روی نمونه خیرآباد انجام شد. نتیجه های به دست آمده نشان دادند که فرایند جذب بسیار تند بوده و همچنین کاهش pH باعث کاهش جذب یون های فلزهای سنگین مس، روی و نیکل می شود. زمان مناسب برای تمامی آزمایش ها مدت 5 دقیقه به دست آمد. سرانجام شرایط مناسب جذب توسط این نمونه به دست آمد و در این شرایط دو نمونه دیگر مورد آزمایش قرارگرفتند. نتیجه های به دست آمده نشان دادند که نمونه 2 بیشترین و نمونه 3 کمترین درصد جذب را در بین این نمونه ها دارند و افزایش CEC نمونه ها باعث افزایش جذب یون های مس، روی و نیکل می شود و جذب نیکل توسط این نمونه ها از جذب مس و روی کمتر است و در مجموع این نمونه ها می توانند جاذب عالی و ارزان برای یون های فلزهای سنگین مس، روی و نیکل باشند.

فلوراید یک ماده معدنی اصلی در آب های طبیعی است که افزایش مقدار آن در آب نوعی آلودگی به شمار می آید و به عوارض بسیاری برای سلامتی انسان منجر می شود. در این پژوهش از فرایند جذب سطحی در حالت پیوسته با جاذب بوکسیت برای جداسازی فلوراید از آب استفاده شد و نمودار غلظت تعادلی نسبت به زمان رسم شد. با کاربرد این نمودار، زمان شکست در حالت پیوسته و داده های بهینه جذب به دست آمد. نتیجه ها، بیانگر جذب فلوراید با بوکسیت در حالت پیوسته از هر دو مدل لانگمویر و فرندلیچ می باشد. ولی با مدل لانگمویر دارای تطابق بیشتری است. نتیجه های پژوهش، بوکسیت را یک جاذب موثر فلوراید با قابلیت کارایی در صنایع گوناگون پیشنهاد می دهد.

با توجه به مشکل ساز بودن دفع مستقیم پساب دارای آنتی بیوتیک ها به محیط زیست و بروز مشکل های جدی در محیط همانند مقاومت ژنتیکی، تصفیه پساب این صنایع از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این پژوهش افزون بر بررسی تصفیه پذیری یکی از پرمصرف ترین آنتی بیوتیک ها، اکسی تتراسایکلین توسط نانو ذره های آهن، قابلیت اکسایش و فتوکاتالیستی لایه آهن اکسید تشکیل شده بر سطح نانو ذره های آهن نیز بررسی شد. ابتدا پارامترهای موثر در حذف اکسی تتراسایکلین توسط فرایند تلفیقی اکسایش و اکسایش نوری بررسی و بهینه شدند که طبق نتیجه های به دست آمده در شرایط بهینه، از نانو ذره های آهن با غلظت 1000 mg/L برای حذف 155 mg/L اکسی تتراسایکلین در pH برابر 3، تابش UV با توان 200 W در مدت زمان 6.5 ساعت استفاده شد که مقدارهای حذف در طول موج های 290 و 348 نانومتر، TOC و COD به ترتیب 87، 95، 85 و 89 درصد به دست آمدند. پس از گذشت 14 ساعت، میزان همه این پارامترها بیانگر تجزیه کامل اکسی تتراسایکلین بود. همچنین طبق نتیجه آنالیز XRD، FeO و FeOOH، لایه اکسید تشکیل شده بر سطح نانو ذره ها شناسایی شده و اثرهای مثبت فتوکاتالیستی آن در فرایند حذف توسط آزمایش های شاهد مورد بررسی قرار گرفت. بررسی اثر جداگانه هوادهی، پرتودهی فرابنفش و اکسایش توسط نانو ذره های آهن در تاریکی و مقایسه نتیجه ها با شرایط تلفیقی (نانو ذره های آهن در مجاورت تابش فرابنفش) نشان دهنده برتری فرایند تلفیقی در فرایند حذف بود.

در این پژوهش تاثیر آسیا کنی گلوله ای روی ساختار و قدرت رنگبری یک نمونه بنتونیت استان کرمان بررسی شد. نمونه بنتونیت به طور عمده شامل مونتموریلونیت و همچنین مقدار کمی ناخالصی بود. نمونه توسط یک آسیای گلوله ای پر انرژی آسیا شد و ویژگی های ساختاری آن به کمک روش های پراش پرتو ایکس، فلورسانس پرتو ایکس، طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ و میکروسکوپ الکترونی به دست آمد. توزیع اندازه ذره و همچنین مساحت سطح ویژه نیز به دست آمد. نتیجه ها نشان داد که بر اثر آسیا کنی گلوله ای، نظم و شکل بلوری رس تغییر کرده است. با افزایش زمان آسیا، شکستگی و بی نظمی های بیشتری در ساختار نمونه اتفاق افتاده است. افزون بر این، پس از آسیا کنی گلوله ای اندازه ذره های بنتونیت حتی تا اندازه های نانومتری نیز کم شده لیکن تا حدودی این ذره های بسیار ریز به هم چسبیده و مجتمع شده اند. بر اثر کاهش اندازه ذره های بنتونیت، مساحت سطح ویژه آن نیز نسبت به حالت طبیعی افزایش یافته است. آزمایش رنگبری روغن به وسیله بنتونیت آسیا شده و بنتونیت اسیدی شده در یک فرایند ناپیوسته انجام گرفت و نتیجه ها نشان داد که هر دو نمونه اصلاح شده قدرت بالایی در رنگبری دارند. به همین دلیل با در نظر گرفتن شرایط آزمایشگاهی به کار رفته، روش آسیا کنی گلوله ای به منظور تولید خاک رنگبر پیشنهاد می شود.

در این پژوهش، قسمت سرد واحد اولفین ششم بندر امام خمینی مورد مطالعه قرار گرفته است. هدف، طراحی اصلاحی برج های تقطیر، شبکه مبدل گرمایی و سیکل های سرماساز موجود در این قسمت است. با توجه به اهمیت در نظر گرفتن همزمان این سه قسمت هنگام طراحی و اصلاح برج های تقطیر زیر دمای محیط، سه سطح اصلاح پیشنهاد شده و مورد بررسی قرار گرفته اند. در ابتدا هر قسمت به طور جداگانه و سرانجام هر سه قسمت به طور همزمان مورد بررسی و اصلاح قرار گرفته است. نتیجه نشان می دهد که در حالت اصلاح همزمان پارامترهای عملیاتی در برج های جداساز، سیکل های سرماساز و شبکه مبدل گرمایی وابسته، درصد صرفه جویی سالانه هزینه انرژی معادل 23.9 درصد با زمان بازگشت سرمایه معادل 3 ماه می باشد.

رامنولیپیدها در زمره بهترین بیوسورفکتنت های شناخته شده هستند که دارای کاربردهای مفیدی در ازدیاد برداشت نفت، صنایع دارویی، غذایی و آرایشی می باشند. در این پژوهش، تولید رامنولیپید توسط گونه Pseudomonas aeruginosa NP2  درون یک راکتور زیستی بررسی می شود. این مطالعه نشان می دهد باکتریPseudomonas aeruginosa NP2  می تواند با روغن آفتاب گردان به عنوان تنها منبع کربنی، مقدار چشمگیری رامنولیپید در یک راکتور زیستی 25 لیتری تولید کند. نتیجه های این پژوهش نشان داد، بیشترین میزان تولید رامنولیپید به 13.5 g/L پس از 80 ساعت کشت می رسد. در این پژوهش همچنین دیده شد تولید رامنولیپید در فاز لگاریتمی رشد شروع و تا فاز سکون ادامه پیدا کرد. تولید دو نوع رامنولیپید، RL1 و RL3 توسط این میکروارگانیسم با HPLC و TLC مورد تایید قرار گرفت. سرانجام رامنولیپید تولید شده توانست فعالیت سطحی خوبی از خود نشان دهد به طوری که کشش سطحی را از 68 mN/m به 26 mN/m رساند. بنابراین، باکتری Pseudomonas aeruginosa NP2  می تواند یک مدل مناسب برای تولید رامنولیپید در راکتورهای زیستی نیمه صنعتی باشد.

در این پژوهش، بیوسورفکتنت های رامنولیپید به عنوان عامل های ازدیاد برداشت میکروبی نفت مد نظر قرار می گیرد. از ویژگی های مهم بیوسورفکتنت ها می توان کاهش کشش سطحی، امولسیون کنندگی نفت، سازگاری با محیط، تجزیه پذیری، پایدار بودن در مقابل دما و شوری را نام برد. در این پژوهش تولید رامنولیپید از باکتری Pseudomonas aeruginosa NP2 صورت گرفت و با توجه به شناسایی و اندازه گیری غلظت رامنولیپید توسط HPLC و TLC دیده شد تولید رامنولیپید در فاز لگاریتمی رشد شروع و تا فاز سکون ادامه می یابد. در طی بررسی تولید رامنولیپید، مشخص شد که بیشترین میزان رامنولیپید تولید شده در محیط کشت دارای روغن آفتاب گردان به عنوان تنها منبع کربن برابر با 0.8 گرم بر لیتر است. سرانجام، آزمایش های ازدیاد برداشت نفت با رامنولیپید تولید شده در غلظت CMC آنها انجام شد. آزمایش های سیلاب زنی مغزه شامل سیلاب زنی مغزه اشباع از نفت خام با آب نمک 1% تا بازیافت نهایی و سپس تزریق محلول های بیوسورفکتنت تا بازیافت نهایی انجام شد. برای این کار، مغزه با شدت جریان 10 میلی لیتر بر ساعت، تا بازیافت نهایی، با آب سیلاب زنی شد. بازیافت نهایی سیلاب زنی با آب، 61.8% به دست آمد. سپس سیلاب زنی با محلول بیوسورفکتنت انجام شد. در این آزمایش بازیافت نهایی سیلاب زنی با رامنولیپید، 68.56% به دست آمد یا به عبارت دیگر در نهایت 6.76% برای رامنولیپید ازدیاد برداشت نفت در مغزه به دست آمد.

فلزهای سمی و سنگین در شکل های فیزیکی و شیمیایی گوناگون به عنوان آلوده کننده محیط زیست محسوب می شوند. امروزه از روش های فیزیکی، شیمیایی و زیستی متنوعی برای حذف این آلاینده ها از محیط زیست استفاده می شود. در این پژوهش، جذب زیستی یون های نیکل و روی به وسیله جلبک قهوه ای فوکوس سراتوس در راکتور بسته مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش ها با استفاده از دستگاه طیف سنجی فروسرخ (FT-IR) نشان داد که، گروه های کربوکسیل سطحی آلژینات، نقش کلیدی را درجذب یون نیکل و روی دیواره جلبک برعهده دارند. به کارگیری معادله لانگمویر برای محاسبه میزان جذب یون ها به وسیله جلبک اثبات کرد که بیشترین میزان جذب نیکل و روی به ترتیب 0.71 و 0.95 میلی مول بر گرم می باشد و زمان 340 دقیقه به عنوان زمان تعادل در مطالعه سینتیک جذب یون ها در آب مقطر و معمولی به دست آمد.

به دلیل رو به پایان بودن منابع پرعیار معدنی و ملاحظه های زیست محیطی، امروزه استخراج فلزهای با ارزش از باطله های معدنی و کانی های کم عیار با استفاده از میکروارگانیسم ها مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش، قابلیت باکتری Pseudomonas aeruginosa NP2  (ATCC 9027) برای استخراج فلز روی از باطله های اکسیدی کم عیار معدن سرب و روی انگوران زنجان بررسی شده است. این باکتری در محیط کشت دارای گلوکز، اسید های آلی تولید می کند که باعث انحلال فلز روی از کانی آن می شود. ماده معدنی دارای 14% فلز روی است که به صورت کانی اسمیت زونیت (ZnCO3) می باشد. باکتریPseudomonas aeruginosa در محیط کشت دارای گلوکز رشد داده شد و سپس شرایط بهینه آزمایش بیولیچینگ تعیین شد. نسبت جامد به مایع 1:100، گلوکز در محیط کشت 6% و مدت زمان 5 روز از شرایط بهینه و پارامترهای موثر بر بیولیچینگ ماده معدنی بود. 41% فلز روی موجود در نمونه ماده معدنی در این شرایط به حالت محلول در آمد. پس از این مرحله با استفاده از روش کشت های متوالی، باکتری به غلظت بالای روی موجود در محیط تطبیق داده شد و آزمایش نهایی با استفاده از باکتری تطبیق یافته به یون روی و در شرایط بهینه تعیین شده از مرحله پیش انجام شد و درصد استخراج روی به 62% رسید. با اندازه گیری pH محیط و تعیین درصد روی استخراج شده در دوره های زمانی برابر، شرایط آزمایش ها کنترل شد.