مهندسی شیمی ایران
سال:1399 | دوره:19 | شماره:112 |تعداد مقالات:7

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

در این مطالعه، مایعات یونی برای استخراج و جداسازی فلزات نادر خاکی سریم، ساماریم، گادولینیم و دیسپروزیم مطالعه و آزمایش شده اند؛ نتایج نشان داد که مایعات یونی خالص [C6MIM]PF6 و [C6MIM]NTf2 به عنوان حلال، بدون استخراج کننده قادر به استخراج فلزات نادر خاکی هستند؛ اما میزان درصد استخراج پایین است (54/19% برای استخراج سریم با [C6MIM]PF6 و 11/11% با [C6MIM]NTf2). استفاده از استخراج کننده TOPO در این دو مایع یونی موجب افزایش درصد استخراج فلزات شده است (بالاتر از 80% برای استخراج تمامی یون ها با ترکیب TOPO و [C6MIM]PF6). از آنجایی که مایعات یونی حلال هایی با گرانروی بالا هستند، امکان کاربرد آنها در ستون های استخراج مایع-مایع به مراتب سخت و مشکل خواهد شد، به همین دلیل ترکیب مایعات یونی به همراه TOPO و حلال TBp مطالعه و بررسی شد. نتایج نشان داد که ترکیب سه تایی TOPO، TBp و [C6MIM]NTf2 بهتر از ترکیب سه تایی با [C6MIM]PF6 است؛ اما در حالت ترکیب دوتایی، مخلوط TOPO و [C6MIM]PF6 برای استخراج یون ها مناسب تر است. نتایج نشان داد که در کاربردهای پیوسته با حجم زیاد، مخلوط این سه ماده می تواند موجب استخراج فلزات نادر خاکی با درصد استخراج بالا شود.

در این تحقیق فرایند جذب زیستی فلز مس به وسیله قارچ میله ای رزوپوس اریزوس در یک بستر ثابت از پساب های صنعتی الگوسازی شده است. عملکرد سه ایزوترم لانگمویر، فروندلیچ و BET برای محاسبه شدت جذب مقایسه شدند. براساس نتایج الگوسازی، الگوی فرندلیچ با ضریب همبستگی 974/0 نسبت به دیگر الگو های ارایه شده تطابق بهتری با نتایج تجربی نشان داد. بیشترین تطابقات الگوی فروندلیچ با داده های تجربی برابر در مقادیر 855/01/n= و 991/0K= به دست آمد. در ادامه، اثر مولفه های الگوی انتخاب شده بر میزان جذب بررسی شد که مشخص شد در یک ضریب ثابت فروندلیچ، افزایش در مقدار توان الگو باعث افزایش ظرفیت جذب در دسترس برای غلظت کم املاح می شود. همچنین اثر شرایط عملیاتی در ستون از قبیل بده حجمی، قطر ستون، طول ستون، غلظت اولیه و چگالی جاذب بر میزان جذب بررسی شد. به طور کلی می توان گقت که الگوسازی فرایندهای زیستی برای حذف فلزات یکی از ابزار مهم در شناخت رفتار این فرایندها است و با کمترین هزینه می توان عملکرد فرایند را در شرایط مختلف عملیاتی ارزیابی کرد.

این مطالعه به بررسی اندازه گیری حلالیت متان در دی اتیلن گلایکول خالص، آب خالص و محلول آبی دی اتیلن گلایکول می پردازد؛ در این تحقیق، اثرات فشار، دما و غلظت مخلوط برحلالیت و ثابت هنری بررسی شده است. از نرم افزار طراحی آزمایش برای کاهش و بهینه سازی تعداد آزمایش ها و بررسی تاثیر مولفه های مختلف بر روی داده های حلالیت استفاده شده است. برای پیش بینی ثابت های هنری آب و دی اتیلن گلایکول خالص، از الگوی کریچفسکی استفاده شده است. مولفه های الگو در دما ها و فشار های مختلف استخراج شده اند؛ برای الگو سازی و پیش بینی مقدار حلالیت در مخلوط با استفاده از نتایج انحلال در حلال های خالص، الگو های اکنل و مارگیولس به کار گرفته شده است. مقایسه نتایج الگو سازی و نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که الگوی پیشنهادی، توانایی خوبی در پیش بینی حلالیت متان در مخلوط آب و دی اتیلن گلایکول دارد.

با توجه به اهمیت مبدل های حرارتی در واحدهای عملیاتی، در این پژوهش از الگوریتم تکامل تفاضلی (DE) برای بهینه سازی مبدل حرارتی فشرده با هدف کمینه سازی تعداد واحدهای تولید آنتروپی استفاده شده است. تعداد واحدهای تولید آنتروپی کل حرارتی و فشاری در مبدل حرارتی به عنوان تابع هدف و شش متغیر تصمیم گیری شامل طول مبدل، بسامد پره، طول پره، تعداد لایه های عبور جریان در پره آفست، ارتفاع پره و ضخامت پره با مجموعه ای از قیدها، در نظر گرفته شده است. نتایج به دست آمده از بهینه سازی با الگوریتم تکامل تفاضلی، با دو روش الگوریتم ژنتیک (GA) و تجمع ذرات (PSO)، مقایسه و اعتبارسنجی شد. میزان این الگوریتم در کمینه سازی تولید آنتروپی (به میزان 5/1و 6/17درصد در مقایسه با روش تجمع ذرات و الگوریتم ژنتیک) نشان از توانایی بالای روش تکامل تفاضلی برای بهینه سازی مبدل های حرارتی فشرده دارد. همچنین، تاثیر تغییرات مولفه های کنترلی در الگوریتم تکامل تفاضلی بر هم گرایی و نیز میزان بهینه سازی تابع هدف بررسی شده است.

جذب سطحی با داشتن هزینه پایین، سادگی عملیات، ماهیت عمومی و بازدهی بالا یکی از رایج ترین و کارامدترین روش های جداسازی شناخته شده است؛ از این رو در این پژوهش، روش جذب سطحی با استفاده از کربن فعال، به عنوان جاذب، برای جداسازی سه آلاینده اتانول، استالدهید و استیک اسید از محلول آبی استفاده شد. این محلول شامل 5 درصد وزنی اتانول، 5/1 درصد وزنی استیک اسید و 2/0 درصد وزنی استالدهید بود و در این فرایند سه اثر زمان ماند، دمای محلول و مقدار جاذب بررسی شد. همچنین آزمایش ها با استفاده از روش RSM طراحی و بهینه سازی شد و مقدار بهینه زمان ماند، دمای محلول و مقدار جاذب به ترتیب 4 ساعت، ° C30 و 8/2 گرم جاذب به ازای هر سی سی محلول به دست آمد. بیشترین میزان جداسازی برای اتانول، استیک اسید و استالدهید به ترتیب 65، 85 و 85 درصد و ظرفیت جذب آن ها نیز به ترتیب 4/144، 2/64 و 6/7 میلی گرم جذب شونده به ازای هر گرم جاذب حساب شد.

تحقیقات در مورد انواع روش های کاهش گران روی نفت خام سنگین نشان می دهد که روش های متداول، پر هزینه، با ایمنی پایین، نیازمند تجهیزات زیاد و حجیم، هزینه بالای تعمیر و نگهداری و در عین حال بازدهی کم است که این موارد بیشتر ناشی از دما و فشار بسیار بالای این روش هاست. کراکینگ گرمایی نخستین روش کاهش گران روی بود که حضور کاتالیست توانست مشکلاتی مانند نداشتن پایداری و دمای بسیار بالای آن را برطرف کند. هم چنین نتایج آزمایش های محققان نشان می دهد که حضور کاتالیست در کنار شکست گرمایی، کاهش گران روی نفت را بهبود می بخشد؛ اما به علت مشکلات اساسی مانند هزینه های بسیار زیاد، تلاش برای دست یابی به روش هایی با بازدهی بالاتر، افزایش یافت. استفاده از نانوکاتالیست های پراکنده، بازدهی واکنش های شکست را به طور چشمگیری افزایش داد و استفاده از نانوکاتالیست در روش شکست هیدروژنی در حضور هیدروژن و دمای بالا، درصد کاهش گران روی را تا 99% بالا برد. شایان ذکر است که نانوکاتالیست های بسیاری تاکنون آزموده شده اند و به عنوان مثال می توان از نانوکاتالیست های زیولیت، کربن، آهن و نیکل که نتایج خوبی از خود برجای گذاشته اند نام برد، اما این روش نیز با مشکلاتی مانند ساخت نانوکاتالیست و بستر واکنشی مناسب و جمع آوری آن ها روبه رو است. لذا فرایندهایی با فناوری نوین مانند پرتوافکنی، کاویتاسیون و امواج الکترومغناطیسی در مقیاس آزمایشگاهی در حضور نانوکاتالیست ها توانستند در دما و فشار بسیار پایین نتایج خوبی به همراه داشته باشند. در یکی از این آزمایش ها با استفاده از مایکروویو و در حضور نانوکاتالیست کربن، گران روی به میزان 7/99 % کاهش پیدا کرد. البته این روش ها نیز به علت شرایط پیچیده و تجهیزات خاص، هنوز تجاری سازی نشده اند و تحقیقات بر روی آن ها ادامه دارد.