مهندسی شیمی ایران
سال:1403 | دوره:23 | شماره:133 |تعداد مقالات:9

حذف دی اکسیدکربن به­ دلیل مشکلات محیط زیستی ناشی از آن، هم چنان مقصود اصلی پژوهشگران است. در این مطالعه مقایسۀ نتایج شبیه سازی حذف دی اکسیدکربن به وسیلۀ جذب هر چهار حلال پایه آمینی متداول شامل: مونو اتانول آمین (MEA)، دی اتانول آمین (DEA)، متیل دی اتانول آمین (MDEA) و آمینومتیل پروپانول (AMP) در راکتور غشایی الیاف توخالی پلی پروپیلنی و بررسی مقایسه ­ای حلال­ها با مراجع دیگر به صورت مجزا با نرم افزار کامسول مولتی-فیزیک برپایۀ محاسبات دینامیکی سیالاتی (CFD) شبیه سازی شده است. نتایج کار حاضر با هر چهارحلال پایه آمینی برحسب طول غشا (بدون بعد) با داده­های مورد مطالعاتی سایر پژوهشگران مقایسه شده است. این نتایج نشان داد که بهترین میزان جذب با حلال MEA با میزان جذب 88٪ از گاز CO2 به دست آمده است. نتایج شبیه سازی­ ها برای هر چهار حلال پایه آمینی درمقایسه با خروجی مدل سایر پژوهشگران به صورت جداگانه با مراجع دیگر اعتبارسنجی شده ­­اند و سازگاری قابل قبولی بین داده ­های شبیه سازی حاضر با نتایج دیگران دیده می­ شود. نتیجۀ این بررسی نشان داد که شبیه سازی حاضر نیز قادر است برای موارد حذف دی اکسیدکربن به وسیلۀ هر چهار حلال پایه آمینی در راکتور غشایی الیاف توخالی پلی پروپیلن، داده ­های مناسب و جای گزینی درمقایسه با مدل تجربی در برداشته باشد.

پی وی سی به دلیل مقاومت دربرابر شعله و مواد شیمیایی، به عنوان مواد عایق الکتریکی سیم ها و پوشش بیرونی کابل ها به طور گسترده ای به کار می رود. در طول کارکرد عادی، کابل های برق زیرزمینی تحت فشارهای مختلفی مانند گرما، رطوبت و تنش مکانیکی قرار می گیرند که منجربه تغییر خواص و خرابی عایق در طول زمان می شود. مواد نانودی الکتریک بسپاری به نانوکامپوزیت های بسپاری که دارای کسرهای وزنی متعددی از ذرات معدنی با ابعاد نانومتری هستند، اطلاق می شود .پراکندگی این نانوذرات ریز با مواد بسپاری منجربه بهبودهای قابل توجهی در خواص دی الکتریک و حرارتی شده است که به نوبۀ خود نانوکامپوزیت های بسپاری را به محبوب ترین اصطلاح در جامعۀ دی الکتریک تبدیل کرده است. برای بهینه سازی این ویژگی های جدید، پراکندگی نانوذرات در ماتریس های بسپاری باید افزایش یابد و این می تواند با عامل دار کردن شیمیایی سطوح نانوذرات بااستفاده از سیلان ها یا پلی الکل به عنوان عوامل جفت کننده به دست آید. این عامل دار کردن منجر به تغییر شیمی نانوذرات برای سازگاری با بسپارها و کاهش تجمع آن ها در ماتریس بسپاری می شود. در مطالعۀ حاضر، نتایج مطالعات محققان بر اثر واردکردن نانوذرات اکسید فلزات برروی خواص دی الکتریک نظیر گذردهی نسبی الکتریکی، تلفات دی الکتریک و خواص مکانیکی نظیر استحکام کششی و مدول الاستیسیتی پی وی سی مورد استفاده در عایق سیم ها و کابل ها بررسی شده و برخی نتایج مهم آن ها بحث و بررسی شده است.

دینامیک مولکولی فرایند تبدیل هیدروژنی نرمال هپتان برروی کاتالیست دوعاملی Pt/MSU به روش مونت کارلو شبیه سازی شده است. در این تحقیق با تحلیل مورفولوژی و توپولوژی (ریخت شناسی و جای شناسی) ساختار کاتالیست، کارایی و رفتار آن در ازای نفوذ ذرات خوراک درون حفره ها و کانال های ارتباط دهندۀ منافذ، دفع از ساختار و انتخاب پذیری محصولات از دیدگاه نفوذ و سینتیک در بازۀ دمایی 723-573 کلوین و فشار اتمسفریک ارزیابی شده است. نتایج حاصل از نفوذ نشان داده که متوسط مربع جابه جایی(MSD) نرمال آلکان ها روند افزایشی با دما داشته است. حداکثر MSD برای ایزومرهای تک شاخه و چندشاخه به ترتیب 45000 و A2 25000 است. ضریب نفوذ برای ایزومرهای تک شاخه، چندشاخه و متان به ترتیب 8/91 و 3/54 و m2/s457 است. در شبیه سازی سینتیکی، سرعت تبدیل خوراک، فعل و انفعال متقابل ذرات برمبنای محاسبات DFT وتابع پتانسیل مورس به دست آمده و منشأ عمدۀ ترکیبات کرک و ایزومرها مشخص شده است.

در این پژوهش، کوپلیمر سه بلوکی دوگانه دوست پلی استایرن- پلی اتیلن گلایکول- پلی استایرن (PS-b-PEG-b-PS) بااستفاده از روش ATRP سنتز شد. بااستفاده از نتایج آنالیزهای FTIR و NMR سنتز موفقیت آمیز این کوپلیمر سه بلوکی تأیید شد. آزمایش های بررسی عملکرد بازدارندگی تشکیل هیدرات درحضور گاز متان و داخل راکتور نوسانی الاکلنگی در فشار اولیۀ 68 بار و دمای 1/5 درجۀ سلسیوس انجام شد. پتانسیل تأثیر بازدارندگی سینتیکی کوپلیمر سنتزشده PS-b-PEG-b-PS در غلظت های 0/05 و 0/1 درصد وزنی بررسی شد و با داده های مشابه بازدارنده های تجاری شامل پلی وینیل پیرولیدون (PVP) و Luvicap EG به عنوان یک بازدارندۀ سینتیکی برپایۀ پلی وینیل کاپرولاکتام (PVCap) ساخت شرکت BASF مقایسه شد. نتایج نشان داد که کوپلیمر سنتزشدۀ PS-b-PEG-b-PS در غلظت 0/1 وزنی تا حدود 92 درصد عملکرد بازدارندگی داشته، درحالی که پلیمر PVP به عنوان یک بازدارندۀ تجاری تا 84 درصد عملکرد بازدارندگی داشته است.به علاوه، سرعت مصرف گاز در حضور کوپلیمر سنتزشده PS-b-PEG-b-PS تا 6 برابر نسبت به Luvicap EG و تا 2 برابر نسبت به PVP کاهش نشان داد. کوپلیمر دوگانه دوست سه بلوکی سنتزشده PS-b-PEG-b-PS  با روش ATRP می تواند به عنوان یک بازدارندۀ بالقوۀ جدید سینتیکی هیدرات گازی معرفی شود.

هدف از این تحقیق، ایجاد ساختار مزومتخلخل در لایۀ غشایی زئولیت MFI و افزایش قطر حفره ها در آن، برای افزایش میزان عبوردهی آب است. ایجاد ساختار مزومتخلخل با اضافه کردن کربن سیاه به محلول سنتز لایه غشایی در روش هیدروترمال درجا انجام شد. آنالیزهای X Ray Diffraction (XRD)، Scanning Electron Microscopy (SEM)، Berner-Emmett-Taylor (BET) و آزمون عبوردهی گاز نیتروژن برای مشخصه یابی و آزمون عبوردهی آب برای بررسی عملکرد استفاده شد. نتایج، نشان دهندۀ سنتز موفقیت آمیز لایۀ غشای زئولیتی MFI با بلورینگی مناسب برروی پایۀ آلفا- آلومینا با ضخامت حدود µm 15 و اندازۀ حفره های بین nm 4/5-20 است که بیشترین مقدار حفره های مزو قطر nm 7/4 دارند. قطر حفره ها درمقایسه با سنتز بدون حضور کربن سیاه 10 برابر افزایش یافته است. نتایج آزمون عبوردهی آب نشان داد که افزایش اندازۀ حفره های غشا بااستفاده از کربن سیاه توانسته میزان عبوردهی آب در غشا (26L/m2.hr ) را تا 75-14 برابر نسبت به غشاهای میکرومتخلخل (L/m2.hr 74/1-35/0)      افزایش دهد. بررسی عبوردهی غشا برای آب حاوی مواد جامد محلول بعد از گذشت 2 ساعت نشان داد که میزان عبوردهی آب برای غشای مزومتخلخل (L/m2.hr 12) هم چنان نسبت به غشاهای میکرومتخلخل بالاتر است.

تبدیل طیفی نور و تولید فوتون­های مفیدتر برای فرایند فتوسنتز باعث افزایش رشد ریزاندام ­های فتوسنتزکننده ازجمله ریزجلبک­ها می­شود. تحقیقات بسیاری در این زمینه انجام شده است؛ اما به علت هندسۀ سامانۀ کشت، محل قرارگیری منبع نور، بازنگرداندن فوتون­ها به داخل سامانه و غیره، ارزیابی دقیقی از تأثیر روش تبدیل طیفی بر رشد ریزجلبک­ها ارائه نشده است. در این پژوهش،با به کارگیری روشی دقیق­تر نسبت به دیگر پژوهش­ها، تأثیر تبدیل طیفی نور بر میزان رشد ریزجلبک­ کلرلا ارزیابی شده است. بدین منظور یک لامپ LED سفید به عنوان منبع نور در داخل لولۀ­ شفاف دوجداره­ای قرار داده شد و فضای بین جداره­ها با محلول رودامین 6G، به عنوان تبدیل کنندۀ طیفی، پر شد. کل سامانۀ بالا در وسط یک فلاسک کشت، به منظور توزیع همگن نور، تعبیه شد. به علاوه سطح خارجی فلاسک کشت به منظور به حد اقل رسانیدن خروج فوتون­ها از فلاسک و بازگرداندن آن ها به داخل آن، با فویل آلومینیومی پوشش داده شد. نتایج نشان داد که در این روش بهره­وری زیست تودۀ ریزجلبک کلرلا تا 220% افزایش پیدا کرد. میزان این افزایش در شدت نورهای بیشتر تا حد قابل توجهی کمتر بوده است. به علاوه میزان استفاده از فوتون های نور در تولید زیست توده نیز تا 4 برابر افزایش پیدا کرد.

به منظور بهبود خواص فتوکاتالیستی نانوذرات TiO2 سنتزشده به روش سل- ژل، اصلاح سطح آن ها به وسیلۀ آهن به روش تلقیح- فراصوت انجام شد. آنالیزهای XRD، FE-SEM، EDX و FTIR دوپ یون­های آهن را در نانوذرات TiO2 با ساختار نانوبلوری آناتاز نشان دادند. براساس نتایج آنالیز UV-vis DRS حضور آهن در ساختار TiO2 موجب گستردگی جذب نور به ناحیۀ مرئی شد و باند گپ نانوذرات را به eV 93/2 کاهش داد. فعالیت نانوذرات TiO2 و Fe-TiO2 در تخریب فتوکاتالیستی رنگزای آبی مستقیم 71 (DB71) تحت تابش نور مرئی بررسی شد. میزان تخریب رنگزا به وسیلۀ نانوذرات Fe-TiO2 بعد از 180 دقیقه تابش به 3/90% رسید که نشان از فعالیت بالای نانوفتوکاتالیست تحت تابش نور مرئی دارد. کاهش اندازۀ بلورین، ایجاد ترازهای جدید انرژی، جذب بالای نور مرئی و انتقال بار مناسب در Fe-TiO2 دلایل اصلی افزایش فعالیت فتوکاتالیستی آن هستند. سازوکاری برای تأثیر نقش آهن در عملکرد Fe-TiO2 ارائه شد. سینتیک واکنش تخریب و پایداری نانوفتوکاتالیست Fe-TiO2 بررسی شد.

حذف آنتی بیوتیک ها از آب آلوده به دلیل اثرات زیان آور آن ها بر محیط زیست و موجودات زنده بسیار مهم است. در این تحقیق، یک غشای پلیمری برپایۀ پلی وینیلیدین فلوراید بااستفاده از ترسیب سلولز و نانوذرات اکسید منیزیم (PVDF/Cellulose/MgO) برروی آن تهیه شد. غشای تهیه شده بااستفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی، پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ نیروی اتمی و اندازه گیری زاویۀ تماس شناسایی شد. کارایی غشای تهیه شده به عنوان جاذب برای حذف آموکسی سیلین به عنوان آلایندۀ مدل بررسی شد و اثر pH، غلظت آموکسی سیلین و زمان بر حذف آموکسی سیلین مطالعه شد. نتایج نشان داد که با کاهش pH، کاهش غلظت اولیۀ آموکسی سیلین و افزایش زمان تماس، درصد حذف آموکسی سیلین افزایش می یابد و 85% از حذف آموکسی سیلین در غلظت 200 میلی گرم بر لیتر از آموکسی سیلین،3 = pH و مدت زمان 100 دقیقه به دست آمد. سینتیک حذف آموکسی سیلین نیز بااستفاده از غشای PVDF/Cellulose/MgO بررسی شد. نتایج تأیید کرد که غشای PVDF/Cellulose/MgO یک جاذب بالقوه برای حذف آموکسی سیلین از آب آلوده است.

یکی از نگران کننده ترین چالش های قرن حاضر موضوع دفع تایرهای فرسوده است، که بازیابی آن ها با واولکانش می تواند راه حلی برای مشکلات زیست محیطی حاصل از آن ها باشد. در این مقاله برای یافتن ارتباط میان آرایش مارپیچ و خواص نمونه ها، اِلمان هایی با زوایا و برش های گوناگون برای اکسترودر ساخته شدند. سپس پانزده نمونۀ لاستیکی در شرایط گوناگون فرایندی واولکانیده شدند و برروی هر کدام آزمون های فیزیکی- مکانیکی انجام گرفت تا مشخص شود که تحت چه شرایطی نمونه های واولکانیده از خواص مکانیکی مطلوب تری برخوردار خواهد بود. طی آزمون ها مشخص شد که دما تأثیرگذارترین مشخصه در فرایند واولکانش خواهد بود. به گونه ای بیشترین درصد واولکانش در دماهای پایین تر و برش های متوسط و زیاد حاصل شد؛ زیرا بالابودن میزان سل در این شرایط سبب افزایش فرایندپذیری نمونه ها می شود. درحالی که افزایش دما و کاهش نرخ برش، اثر منفی بر روند فرایند خواهد داشت. هم چنین در بین خواص بررسی شده تغییرات میزان سایش و جهندگی، مستقل از آرایش مارپیچ شناخته شدند.