شیمی و مهندسی شیمی ایران
سال:1396 | دوره:36 | شماره:2 |تعداد مقالات:21

کتیرا پلی ساکاریدی آنیونی است که از گونه های آسیایی گون ترشح می شود و ایران بزرگ ترین تولید کننده آن در جهان است. مهم ترین ویژگی کتیرا، قوام دهندگی و کاهش کشش سطحی به صورت همزمان است. این ماده از قدیم دارای کاربرد گسترده در صنایع غذایی، دارویی، آرایشی، نساجی و پزشکی بوده است. متاسفانه در دهه های پیشین به دلیل برخی مساله ها مانند وقوع جنگ بین ایران و عراق و استفاده از صمغ های ارزان تر و دارای کیفیت ثابت تر مثل زانتان، بازار فروش کتیرا کاهش چشمگیری یافته است. البته در سال های اخیر با توجه به ویژگی های دلخواه این ماده، سیر افزایشی فزاینده برای ایجاد فرصت های جدید استفاده از کتیرا به ویژه در زیست پزشکی آغاز شده است. در این مطالعه، پس از اشاره به ویژگی های کتیرا، پژوهش های انجام شده اخیر با موضوع کاربردهای نوین کتیرا در زیست پزشکی مرور شده است. به طور کلی، کتیرا دارای قدرت جذب آب، زیست تخریب پذیری و زیست سازگاری مناسب و پتانسیل بالایی برای اصلاح شیمیایی و فیزیکی است و به دلیل داشتن مونوساکاریدهای ویژه، قابلیت ویژه ای برای استفاده در مهندسی بافت و رهایش ژن و دارو دارد. بنابراین به نظر می رسد در آینده به عنوان یک گزینه امیدوار کننده، کاربردهای کتیرا در زیست پزشکی گسترش یابد. در این راستا انجام پژوهش های بیش تر برای کسب دانش کافی از ویژگی های کتیرا و گسترش ویژگی ها و کاربردهای این صمغ ضروری است.البته باید توجه داشت برخی ویژگی ها مانند نسبت جزء محلول به نامحلول، ترکیب درصد مونوساکاریدها، درجه متوکسیلاسیون و استیلاسیون و در نتیجه رفتار رئولوژیکی، قدرت کاهش کشش سطحی، افزایش قوام، گستره واکنش و برهمکنش های شیمیایی، چگونگی برهمکنش با یون های فلزی و پروتئین ها و بسیاری دیگر از ویژگی های صمغ به دست آمده از گونه های گوناگون متفاوت است.

در این مقاله اثرهای برهمکنش های غیر کووالانسی بررسی شده اند، جایی که هیدروژن سیانید به عنوان یک دهنده پروتون و سامانه های p گوناگون مانند مشتق های بنزن پارا استخلاف شده (H، F، Cl، OH، SH، CH3 و NH2) به عنوان پذیرنده پروتون عمل کرده اند. کمپلکس ها با روش B3LYP با استفاده از مجموعه پایه 6-311++G** بهینه شده اند. انرژی برهمکنش بین مولکولی در همان سطح با خطای برهم نهی مجموعه پایه (BSSE) تصحیح شده است. افزون بر پارامترهای ساختاری و انرژی های پیوندی، ویژگی های مکان شناختی چگالی بار الکترون با روش نظری کوانتوم اتم ها در مولکول ها (QTAIM) محاسبه شده است. افزون بر این، تجزیه و تحلیل اوربیتال پیوند طبیعی (NBO) برای به دست آوردن بینش دقیق تری در مورد ماهیت این برهمکنش ها به کار برده شده است. چندین همبستگی بین انرژی، پارامترهای ساختاری و مکان شناختی پیدا شده است. سرانجام، اثرهای برهمکنش ها بر روی داده های NMR برای بررسی بیش تر کمپلکس های مطالعه شده، انجام شده است.

در این پژوهش نانوالیاف کامپوزیت سرامیکی مس اکسید و آلومینا به روش الکتروریسی و با استفاده از پلیمر پلی اکریل نیتریل، حلال دی متیل فرم آمید و پیش ماده های آلومینیوم استات، مس استات و نانو ذره های آلومینیوم هیدروکسید (بوهمیت) ساخته شدند، نانوالیاف سرامیکی با قطر میانگین 90 نانومتر و تخلخل سطحی بالا پس از طی مراحله هایی در دمای 600oC کلسینه شدند. در این کار از پیش ماده های بوهمیت به عنوان پیش ماده آلی آلومینیومی استفاده شده است. نانوالیاف سرامیکی اکسید فلزهای گفته شده افزون بر داشتن ویژگی های نانو ساختارها مانند سطح ویژه بالا، از ویژگی های ساختارهای سرامیکی چون مقاومت شیمیایی و گرمایی بالا نیز سود می برند که این ویژگی ها دامنه کاربر آن را افزایش می دهد. برای بررسی ویژگی های این نانوساختار سرامیکی تهیه تصویرهای میکروسکوپ نوری، آنالیزهای XRD، FTIR، FESEM نیز انجام گرفت که تایید شده پیوستگی بافت نانوالیاف پیش و پس از گرمادهی، وجود تخلخل بر سطح نانو الیاف سرامیکی و تشکیل فازهای آلومینا، مس اکسید و فاز ترکیبی از آن ها می باشند.

در این پژوهش سنتز ماده اولیه دارویی آداپالن در مقیاس آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. تلاش ما در این پژوهش روی کاتالیز مرحله کوپلینگ کربن-کربن که از مرحله های دشوار و کلیدی در سنتز آداپالن است، با حذف منیزیم و با استفاده از نانوذره های روی (Zn NPs) متمرکز شده است. استفاده از نانوذره های روی در مقایسه با حالت پودری آن با افزایش چشمگیری در بازده واکنش کوپلینگ کربن کربن همراه است. با به کارگیری واکنشگرهای 1- (5- برومو-2-متوکسی فنیل) آدامانتان و متیل 6-برومو-2-نفتوآت در حضور نانوذره های روی در حلال تتراهیدروفوران خشک و سپس افزودن کاتالیست NiCl (II) (DPPE) بهترین نتیجه ها به دست آمد. با جایگزینی نانوذره های روی به جای منیزیم، این واکنش قابل افزایش به مقیاس های بالاتر است.

کمپلکس [Pd(bpy)2](NO3)2، Pd (II)، با روشی جدید و کمپلکس جدید K [Zn (Gly)3]، Zn (II)، تهیه شدند. شناسایی این دو کمپلکس توسط روش های آنالیز عنصری، هدایت مولی و فناوری های طیف سنجی فروسرخ، رزونانس مغناطیس هسته و جذب الکترونی انجام شد. کمپلکس Pd (II) به تنهایی و در حضور نسبت های مولی 1:1، 2:1 و 3:1 با کمپلکس Zn (II) بر علیه سلول های سرطانی خون از نوع K562 امتحان شد. نتیجه ها، کاهش تکثیر این سلول ها را نوید داد. بنابراین، مطالعه های برهم کنش با DNA غده تیموس توسط طیف سنجی جذب الکترونی انجام شد. نتیجه های این مطالعه ها نشان داد، شاید کمپلکس Pd (II) به دلیل مسطح بودن بین زوج بازهای آلی DNA قرار گرفته (اینترکیلیت شده) و با تعاونی مثبت DNA را غیرطبیعی می کند. اینترکیلیت شدن کمپلکس Pd (II) با افزایش 1، 2 و 3 برابر از کمپلکس Zn (II) با یک مکانیسم ناشناخته ای کاهش می یابد که علت آن شاید کاهش بار مثبت در نسبت های استوکیومتری 1:1، 2:1 و 3:1 این دو کمپلکس می باشد. در این فرایند، پارامترهای پیوندی و ترمودینامیکی تعیین شدند. این پارامترها به درک بهتر مکانیسم برهم کنش دارو با DNA کمک می کنند.

در این کار پژوهشی، از روش جفت شده ریزاستخراج مایع- مایع پخشی- طیف سنجی تحرک یونی با منبع یونیزاسیون تخلیه کرونا (DLLME-CD-IMS) برای آنالیز آفت کش دیازینون در نمونه های حقیقی سیب و آب زیرزمینی استفاده شد. ریز استخراج مایع- مایع پخشی، روشی ارزان، سریع با کارکرد آسان، حدتشخیص پایین و عامل تغلیظ بالا می باشد. در این فناوری، مخلوطی از 60 میکرولیتر کربن تتراکلرید (حلال استخراج کننده) و 1.0 میلی لیتر متانول (حلال پاشنده) به سرعت به 5 میلی لیتر محلول آبی دارای آنالیت تزریق شد. پس از سانتریفوژ محلول (3000 دور بر دقیقه به مدت 5 دقیقه) قطره های ریز کربن تتراکلرید در انتهای لوله آزمایش با انتهای مخروطی شکل ته نشین شدند. فاز ته نشین شده (5 میکرولیتر) به صورت مستقیم و بدون تبخیر حلال به وسیله محفظه تزریق طراحی شده، به دستگاه تزریق شد. پارامترهای موثر بر بازده استخراج مانند نوع و حجم حلال استخراج کننده، امکان سنجی تزریق مستقیم فاز ته نشین شده به دستگاه CD-IMS، نوع و حجم حلال پاشنده، اثر افزایش نمک و pH محلول مورد بررسی قرارگرفت. در شرایط بهینه، عامل تغلیط 60، بازه خطی 100.0-0.50 میکروگرم بر لیتر، حد تشخیص 0.2 میکروگرم بر لیتر و انحراف استاندارد نسبی (RSD) کم تر از %7 به دست آمد. نتیجه های به دست آمده نشان دهنده مناسب بودن روش مورد استفاده در این کار پژوهشی برای اندازه گیری آفت کش دیازینون در نمونه های حقیقی سیب و آب زیرزمینی می باشد.

در این پژوهش از یک پلیمر قالب مولکولی (MIP) برای اندازه گیری مقدارهای ناچیز سلکوکسیب در نمونه های ادرار به روش استخراج فاز جامد انتخابی (SPE) و کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC)، استفاده شد. برای سنتز پلیمر قالب مولکولی به روش غیرکووالانسی از سلکوکسیب به عنوان مولکول هدف، متاکریلیک اسید (MAA) به عنوان مونومر عاملی، اتیلن گلیکول دی متاکریلات (EGDMA) به عنوان اتصال دهنده عرضی، آزوبیس ایزوبوتیرونیتریل (AIBN) به عنوان آغازگر و کلروفرم به عنوان حلال استفاده شد. همچنین پلیمر مولکول نگاری نشده (NIP)، که تنها تفاوت آن با پلیمر قالب مولکولی در نبود مولکول هدف می باشد، برای مقایسه سنتز شد. ویژگی های پلیمرهای سنتز شده به وسیله طیف های فروسرخ (FT-IR) و تصویرهای میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد بررسی قرار گرفتند. شرایط بهینه سازی برای پارامترهای تاثیرگذار در استخراج دارو مانند pH، سرعت جریان محلول های عبوری و شستشو، حجم حلال شوینده و مقدار گرم جاذب، برای دستیابی به درصد بازیابی های بالا، با استفاده از روش طراحی آزمایش و کمومتریکس مورد مطالعه قرار گرفت. ظرفیت فاز جامد برای پلیمر قالب مولکولی سنتز شده نیز با استفاده از هم دمای لانگمویر 15.06 میلی گرم بر گرم به دست آمد. حد تشخیص (LOD) و حد آشکارسازی (LOQ) روش تجزیه ای به ترتیب 8 و 26.7 نانوگرم بر میلی لیتر و همچنین میزان درصد بازیابی برای نمونه های ادرار در بازه 102-92.60 درصد و انحراف استاندارد نسبی (RSD%) کمتر از 4.65% به دست آمد. نتیجه های به دست آمده نشان دادند، این روش از ظرفیت شناسایی، بازده و تکرارپذیری بالا برای جداسازی و اندازه گیری مقدارهای ناچیز سلکوکسیب در نمونه های ادرار برخوردار است.

در این پژوهش ترکیب های فرار موجود در عصاره گیاه دارچین با استفاده از روش میکرواستخراج فاز جامد جداسازی شدند. از نانوالیاف پلی آمید تهیه شده توسط روش الکتروریسی در فرایند جداسازی استفاده شد. تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از نانوالیاف پلی آمید نشان دهنده وجود حفره ها با تخلخل مناسب در حدود 100-50 نانومتر است. از روش های کمومتریکس مانند طراحی آزمایش و جداسازی منحنی چندگانه برای به دست آمدن نتیجه ها بهینه و جداسازی پیک های دارای هم پوشانی استفاده شد. در طراحی آزمایش از طرح مرکب مرکزی برای بهینه سازی شرایط میکرو استخراج فاز جامد استفاده شد. نمونه های استخراج شده توسط فناوری کروماتوگرافی گازی طیف سنجی جرمی جداسازی و آنالیز شدند. حتی در شرایط بهینه استخراج و جداسازی، در برخی قسمت های کروماتوگرام به دست آمده هم پوشانی وجود دارد. برای حل این مشکل، از روش جداسازی منحنی چندگانه حداقل مربع های متناوب برای جداسازی پروفایل های غلظتی و طیف های جرمی دسته پیک های دارای هم پوشانی استفاده شد. با استفاده از روش های گفته شده در شرایط بهینه 30 ترکیب فرار در عصاره گیاه دارچین شناسایی شد. مهمترین ترکیب های فرار موجود در عصاره trans-Cinnamaldehyde 51.23)%)، 26.45) Eugenol)%)،Cinnamic acid ،(%4.72) Gurjunene  1.81)%) و Copaene 1.44)%) هستند. در این پژوهش، ترکیب های شیمیایی موجود در عصاره دارچین در دمای پایین و بدون انجام واکنش شیمیایی جانبی تعیین می شود. همچنین این روند به عنوان روشی ارزان و سریع برای جداسازی و شناسایی ترکیب های فرار در نمونه های پیچیده مانند گیاهان دارویی در شرایط بهینه قابل استفاده است.

انتشار فلزهای سنگین در محیط زیست به سبب صنعتی شدن جامعه و گسترش شهرنشینی مشکل های بسیار زیادی را در جهان به همراه داشته است که موجب بیماری های گوناگونی در جوامع بشری شده است. حذف این آلاینده ها از محیط زیست به ویژه آب یک ضرورت به حساب می آید. در این مطالعه با استفاده از نانوکامپوزیت بر پایه کیتوسان / نانو صفحه های گرافن عامل دار شده با گروه های عاملی آمینی، جذب یون های فلزی کادمیم از محلول های آبی بررسی شد. بدین منظور دانه های نانوکامپوزیت کیتوسان/ نانو صفحه های گرافن عامل دار شده با درصدهای وزنی 0.5%، 1%، 2% و 5% با استفاده از روش محلولی تهیه شدند. برای عامل دار کردن نانو ذره های گرافن، در ابتدا با استفاده از مخلوط سولفوریک اسید و نیتریک اسید سطح ذره ها اکسید شدند و سپس گروه های عاملی تری اتیلن تترامین بر روی آنها پیوند زده شد. گرافن های اصلاح شده با استفاده از روش های آنالیز فروسرخ تبدیل فوریه، گرماوزن سنجی و آنالیز EDX میکروسکوپ الکترونی روبشی مشخصه یابی شدند و نتیجه ها بیانگر آن بود که واکنش اصلاح با موفقیت صورت گرفته است. در ادامه جذب یون های فلزی کادمیم با دستگاه جذب اتمی انجام شد و نتیجه ها نشان داد که میزان جذب یون کادمیم توسط نانو کامپوزیت های کیتوسان/ گرافن نسبت به دانه های کیتوسان به میزان 20% افزایش می یابد. اثر عامل های pH، مدت زمان تماس، مقدار جاذب و مقدار یون کادمیم بر روی رفتار جذب این نانو کامپوزیت بررسی شد و نتیجه ها نشان داد که بهینه میزان جذب یون کادمیم در محلول 50ppm با pH برابر با 7 و مدت زمان تماس 2 ساعت و میزان جاذب25mg اتفاق می افتد.

استفاده از کامپوزیت های پلیمر رس به عنوان جاذب در آلودگی زدایی آب های آلوده، به تازگی موضوع بسیاری از این پژوهش ها قرار گرفته است. در این پژوهش، کارایی کامپوزیت پلی اکریلیک اسید بنتونیت برای جذب کروم مورد بررسی قرار گرفت. رفتار جذبی کامپوزیت برای یون های کروم از محلول های آبی در شرایط گوناگون از جمله غلظت اولیه کروم (500-5 میلی گرم بر لیتر) و زمان تماس (1440-30 دقیقه) مطالعه شد. مدل های هم دمای لانگمویر و فروندلیچ بر داده های تعادلی آزمایش برازش داده شد که مدل لانگمویر داده های تعادلی را بهتر توصیف نمود (R2=0.994). بیش ترین ظرفیت پلی اکریلیک اسید بنتونیت برای جذب یون های کروم در دمای 25 درجه سلسیوس، 29.55mg/g  به دست آمد که بسیار بیش تر از مقدار آن برای بنتونیت طبیعی (1.3mg/g) بود. کارایی جذب کروم توسط کامپوزیت در غلظت اولیه50mg/L ، بیش از 85% و در مدت زمان حدود 30 دقیقه به دست آمد. سینتیک جذب به خوبی از مدل های شبه مرتبه اول و شبه مرتبه دوم تبعیت نمود. نتیجه ها نشان می دهد که کامپوزیت پلی اکریلیک اسید بنتونیت پتانسیل زیادی برای جذب یون های کروم از محلول های آبی دارا می باشد.

با توجه به آلودگی محیط زیست توسط پساب های رنگی نیاز به مواد نانوساختاری بیش تر نمایان می شود درنتیجه در این پژوهش، خاصیت رنگبری نانوکامپوزیت ZnO/SnO2 مورد بررسی قرار گرفت. برای تولید نانوکامپوزیت موردنظر از روش هم رسوبی استفاده شده است. ویژگی های نانوکامپوزیت مورد نظر با آنالیزهای FT-IR، XRD، DLS و SEM بررسی شده که اندازه نانوکامپوزیت حدود 15 نانومتر به دست آمد. اثر پارامترهای گوناگون مانند غلظت اولیه پساب، مقدار کاتالیست و زمان بررسی شد. کاهش در اندازه ذره های نانوکامپوزیت به دلیل افزایش آن در مساحت سطح، سبب افزایش میزان رنگبری شد. درصد حذف رنگ برای کلیه آزمایش های انجام شده %100 بوده ولی تفاوت در زمان حذف کامل رنگ بود. شایان ذکر است که کاهش در غلظت رنگ متیلن بلو در محدوده غلظت های مورد آزمایش، سبب کاهش زمان رنگبری شده و با افزایش مقدار نانوکامپوزیت در بازه مقدارهای مورد آزمایش، کاهش در زمان رنگبری دیده شد.

در این پژوهش، فعالیت الکتروکاتالیستی کاتالیست نانوذره های مخلوط آهن و کبالت بر پایه گرافن نیتروژن دهی شده با فعالیت همتایش بر پایه نانولوله های کربنی برای واکنش احیای اکسیژن در محیط قلیایی مورد مقایسه قرار گرفت. گرافن نیتروژن دهی شده با ساختار نانوگل مانند دارای نیتروژن طراحی شده به طور مستقیم با استفاده از یک فرایند سولووترمال دما پایین سنتز شد و سپس نانوذره های آهن و کبالت با استفاده از روش پلی یول اصلاح شده، هم به روی پایه گرافن نیتروژن دهی شده و هم بر روی نانولوله های کربنی ته نشین شدند. ریخت شناسی گرافن نیتروزن دهی شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری و اسپکتروسکوپی فتوالکترونی پرتو ایکس مورد بررسی قرار گرفت همچنین کاتالیست Fe-Co/NG نیز توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری، اسپکتروسکوپی پخش انرژی پرتو ایکس بررسی شد. ویژگی های الکتروشیمیایی NG و Fe-Co/NG و Fe-Co/MWNT برای واکنش احیای اکسیژن در محیط قلیایی مقایسه شد. ولتامتری چرخه ای و اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی به منظور بررسی فعالیت الکتروکاتالیستی کاتالیست ها به کار برده شد.کاتالیست Fe-Co/NG فعالیت بالاتری نسبت به NG و Fe-Co/MWNT از خود نشان داد.

در این پژوهش حذف اتیل بنزن از جریان هوای آلوده در یک صافی زیستی چکنده در مقیاس آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. پرکن های پلاستیکی پال رینگ به عنوان پایه نگهدارنده برای تثبیت میکروارگانیسم ها و تشکیل فیلم زیستی میکروبی در نظر گرفته شد و از مخلوط شیرابه کمپوست و آب آلوده به اتیل بنزن در یک منطقه صنعتی برای تلقیح صافی زیستی چکنده استفاده شد. حجم مفید صافی زیستی 4.7 لیتر و زمان اقامت گاز یک دقیقه در نظر گرفته شد. فاز عملیاتی 95 روز به طول انجامید که در طول آن شدت جریان هوای ورودی ثابت بود (4.7 لیتر بر دقیقه) و غلظت اتیل بنزن در هوای ورودی از 0.5 تا 2.5 گرم بر متر مکعب افزایش یافت. در پایان فاز عملیاتی، بیشینه ظرفیت حذف صافی زیستی چکنده برابر با 133 گرم بر مترمکعب در ساعت با بازدهی حذف 93 درصد به دست آمد. نتیجه ها بیانگر عملکرد مطلوب صافی زیستی چکنده برای حذف اتیل بنزن از فاز گازی است که نویدبخش کاربرد عملیاتی آن در صنایع گوناگون است.

در این پژوهش پیوندزنی متیل متاکریلات بر سطح نشاسته در یک سامانه پلیمریزاسیون دوغابی به منظور تهیه یک زیست پلاستیک، موردبررسی آزمایشگاهی قرارگرفته است. تاثیر عامل هایی مانند دمای پلیمریزاسیون، درصد وزنی مونومر متیل متاکریلات و نیز درصد وزنی آغازگر بر درصد پیوند زنی مورد مطالعه قرار گرفت و بیش ترین درصد پیوند زنی (34%) در شرایط بهینه دما (75oC)، درصد وزنی مونومر به نشاسته (80%) و درصد وزنی آغازگر به نشاسته (2.5%) به دست آمد. نتیجه های پیوند زنی نشان می دهد با افزایش دما تا دمای بهینه، درصد تبدیل کل، درصد پیوند زنی و درصد هموپلیمر افزایش می یابند و پس از دمای بهینه تنها درصد هموپلیمر روند افزایشی دارد. نتیجه های بررسی پارامتر درصد وزنی مونومر نشان می دهد تا درصد وزنی بهینه پارامترهای پیوند زنی افزایش می یابد و پس از آن درصد پیوندزنی کاهش، درصد هموپلیمر افزایش و درصد تبدیل به تقریب ثابت می ماند. نتیجه های بررسی پارامتر درصد وزنی آغازگر روند همانندی با نتیجه های پارامتر درصد وزنی مونومر نشان داد، اما درصد تبدیل کل در این حالت پس از نقطه بهینه همچنان روند افزایشی دارد. با استفاده از پرتو سنجی فروسرخ انتقال فوریه و بررسی تصویرهای SEM، پس از استخراج هموپلیمر از کوپلیمر به دست آمده، مشخص می شود که پلی (متیل متاکریلات) بر سطح نشاسته پیوند زده شده است. نتیجه های تصویرهای SEM نشان می دهد ریخت شناسی گرانول های نشاسته خالص پس از پیوند زنی به طور کامل تغییر کرده است و ساختار کروی شکل آن به طور کامل تخریب شده است. همچنین برای بررسی فرایند پذیری کوپلیمر، از آزمون MFI استفاده شد و دیده شد با افزایش درصد پیوند زنی، شاخص جریان مذاب کوپلیمر افزایش می یابد، درنتیجه فرایند پذیری بهبود می یابد.

برخی از مشخصه های کلیدی همچون نرخ رشد بالا، وابستگی نداشتن به زمین های مساعد برای کشاورزی و آب های قابل شرب و ذخیره مقدارهای بالایی از کربوهیدرات ها، ریزجلبک ها را به عنوان یکی از نوید بخش ترین منابع اولیه تولید اتانول زیستی معرفی کرده است. در این پژوهش ابتدا کشت گونه های گوناگون و نامعین ریز جلبک در راکتورهای زیستی نوری صفحه ای تخت انجام شد. سپس راهبرد قحطی نیتروژن برای تحریک تجمع کربوهیدرات ها در ریز جلبک به کار گرفته شده است. بعد از برداشت ریز جلبک، برای استخراج قندهای موجود در زیست توده از فرایند هیدرولیز آنزیمی استفاده شد. مقدار غلظت قندهای کاهیده استخراج شده از ریز جلبک در فرایند هیدرولیز در چهار غلظت گوناگون سوبسترا و سه دما در طول زمان اندازه گیری شد. برای مدل سازی فرایند توسط شبکه عصبی از نرم افزار متلب استفاده شد. دما، غلظت اولیه سوبسترا و مدت زمان هیدرولیز به عنوان ورودی ها و غلظت قندهای کاهیده به عنوان خروجی شبکه عصبی در نظر گرفته شدند. بر اساس نتیجه های به دست آمده، در حالتی که 70 درصد داده ها برای آموزش شبکه استفاده شده و تعداد 8 نورون در لایه پنهان قرار گرفت، تطابق مناسبی بین نتیجه های تجربی و مدل سازی وجود داشته و کم ترین میانگین مربع خطاها (MSE) به دست آورده شد.

نفت سنگین به دلیل بالا بودن گرانروی، افت فشار زیادی در انتقال آنها توسط خطوط لوله به وجود می آورد. روش های گوناگونی برای جلوگیری از این افت فشار موجود می باشد، که یکی از آن ها تزریق مواد شیمیایی برای کاهش گرانروی و سرانجام کاهش افت فشار می باشد. در این پژوهش به شبیه سازی اثر تزریق نانو و میکرو ذره ها به نفت و بررسی میزان کاهش افت فشار در خطوط انتقال نفت توسط نرم افزار پایپ سیم پرداخته شده است. همچنین اثر پارامترهای مهمی از جمله نوع و درصد تزریق ذره ها، دما، سرعت نفت، قطر داخلی لوله و نوع جریان نیز مورد بررسی قرار گرفته است. نتیجه های شبیه سازی نشان می دهد که میکرو ذره مس با 0.1 درصد وزنی کم ترین افت فشار بر واحد طول را به همراه داشته است. در دماهای پایین اثر میکرو ذره بیش تر و در دماهای بالا اثر دما غالب می باشد. این روند برای قطر داخلی لوله انتقال نیز برقرار می باشد. قابل بیان است که با افزایش سرعت، میزان افت فشار در حضور ذره کم تر از بدون حضور ذره می باشد. برای جریان به طور کامل آرام و آشفته، با کاهش گرانروی، افت فشار کاهش می یابد اما در جریان گذرا روند وارونه بوده و با کاهش گرانروی، افت فشار افزایش پیدا می کند. نتیجه های به دست آمده از شبیه سازی با داده های آزمایشگاهی توافق خوبی را نشان داده است.

در این پژوهش سینتیک تشکیل هیدرات اتیلن در حضور سوسپانسیون نانوذره نقره بررسی شد. زمان القای هیدرات اتیلن در فشارهای 14 و 16 بار و دمای 4 درجه سلسیوس اندازه گیری شد. زمان القای هیدرات اتیلن در تمامی غلظت های سوسپانسیون نانوذره نقره نسبت به آب خالص کاهش یافت. کم ترین زمان القا در فشار 14 بار، 21 دقیقه و در فشار 16 بار 17 دقیقه بود که نسبت به آب خالص به ترتیب 93 درصد و 87 درصد کاهش دیده شد. آزمایش های تشکیل هیدرات در دمای 1.5درجه سلسیوس و فشار اولیه 30 بار انجام شد. پس از پایان یافتن تشکیل هیدرات، نتیجه ها بیانگر افزایش ظرفیت ذخیره سازی هیدرات در تمامی غلظت های سوسپانسیون نانوذره نقره بود. بیشینه مقدار ظرفیت ذخیره سازی 151.85 بود که در حضور سوسپانسیون نانوذره نقره با غلظت5ppm به دست آمد. این مقدار نسبت به آزمایشی که در حضور آب خالص انجام شد 261.3 درصد افزایش داشت.

این مطالعه به تحلیل گرمایی اگزرژی و بررسی پارامترهای موثر بر کارایی برج های خنک کننده با سیال عامل آب شیرین و آب شور پرداخته است. بر اساس تعریف مدل اقتصادی هزینه های ثابت و متغیر، راندمان بهینه یک برج خنک کننده نیز تعیین شده است. این بررسی با مدل سازی یک برج خنک کننده و استفاده از داده های تجربی و ارایه یک کد برنامه نویسی شده در محیط نرم افزار EES انجام پذیرفته است. با توجه به کمبود منابع آب شیرین، استفاده از آب شور دریا گزینه مناسبی به نظر می آید. به همین علت در بررسی کارایی، خروجی های گوناگونی تحت تاثیر شوری های گوناگون با غلظت هایی از دامنه 1g/kg تا 60g/kg در نظر گرفته شد و تاثیر تغییرها در غلظت شوری بر روی کارایی و پارامتر های مرتبط با اگزرژی در کنار استفاده از آب شیرین مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. نتیجه ها نشان می دهد این تاثیر بر روی راندمان هوایی کاهشی 3 درصدی و برای راندمان آبی افزایشی 1.5 درصدی خواهد داشت. همچنین با بررسی تاثیر رسوب بر سامانه می توان نتیجه گرفت که افزایش رسوب باعث کاهش 15 درصدی کارایی برج خنک کننده، افزایش دمای آب خروجی و افزایش حجم مورد نیاز برج می شود.