دوره و شماره: دوره 4، شماره 2 - شماره پیاپی 12، مهر 1399 
فرایندهای شکل‌دهی

بررسی اثر نشاسته گرمانرم بر میزان زیست تخریب پذیری خاکپوش های کشاورزی بر پایه پلی لاکتیک اسید و پلی اتیلن سبک

صفحه 3-18

محمد شهابی قویونلوئی؛ مهدی خجسته پور؛ حسن صدرنیا؛ اسماعیل قاسمی

چکیده ضرورت افزایش محصولات کشاورزی به تناسب رشد جمعیت و مدیریت بحران کم‌آبی نیازمند ابتکاراتی است تا همزمان با حفظ محیط­زیست، بتواند با به­کارگیری روش‌های ذخیره رطوبت خاک بر کمیّت و کیفیت محصولات تولیدی بیفزاید. در این مطالعه، اثر درصدهای مختلف نشاستۀ گرمانرم به­همراه سازگارکننده مالئیک­انیدرید و همچنین نانوذره خاک رس (15A) بر مقادیر محتوای ژلی و خواص مکانیکی خاکپوش‌های کشاورزی بر پایۀ پلی­لاکتیک­اسید و مخلوط پلی­اتیلن سبک و پلی­اتیلن خطی سبک مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از درصدهای 0، 10، 20 و 30 نشاستۀ گرمانرم در مخلوط 80/20 پلی­اتیلن سبک و پلی­اتیلن خطی سبک و همچنین پلی­لاکتیک­اسید استفاده شد. در طرح آزمایشی انجام شده پارامترهای مستقل، شامل درصد نشاستۀ گرمانرم، نوع پلیمر پایه و پیرشدگی و پارامترهای وابسته نیز میزان محتوای ژلی، استحکام کششی، درصد ازدیاد طول در هنگام شکست و مدول کشسانی در نظر گرفته شد. محتوای ژلی در آمیزه­های حاوی پلی­اتیلن با افزودن نشاستۀ گرمانرم، افزایش و همچنین در آمیزه­های حاوی پلی­لاکتیک­اسید به­تدریج کاهش یافت. بازه تغییرات محتوای ژلی برای نمونه­های آزمایشی قبل و بعد از آزمون پیرشدگی به­ترتیب: بین 10 الی 21 و 2 الی 5 درصد به‌دست آمد. استحکام کششی و ازدیاد طول تا شکست با افزودن نشاستۀ گرمانرم، برای هر دو مجموعه ترکیبات قبل از آزمون پیرشدگی کاهش یافت. اما این روند کاهنده در اختلاط 20 درصدی نشاستۀ گرمانرم، کمتر بود. مقادیر استحکام کششی و ازدیاد طول تا شکست به­ترتیب بین 12 الی 19 مگاپاسکال و 50 الی 350 درصد متغیر بود. این مقادیر برای نمونه­ها بعد از آزمون پیرشدگی به­ترتیب بین 7 الی 11 مگاپاسکال و صفر تا 5 درصد تغییر کرد.

مهندسی نفت

تأثیر نوع و غلظت یون های فاز آبی بر ترشوندگی سطح کلسیت و کشش بین سطحی نفت اسیدی-آب نمک

صفحه 19-34

سپهر زمان پور؛ علیرضا بهرامیان؛ مستانه حاجی پور

چکیده چکیده
در فرایند تزریق آب به مخزن، بخشی از مواد فعال سطحی که به­طور طبیعی در نفت وجود دارند، می­توانند درآب تزریقی حل شوند. وجود این مواد پدیده­های سطحی، سامانه سه فازی آب-نفت-سنگ را تحت تأثیر قرار می‌دهد. تأثیر این مواد به­منظور اصلاح ترکیب یونی آب تزریقی، در مطالعات پیشین کمتر مورد­ توجه بوده است. در این مقاله ابتدا تأثیر ترکیبات اسیدی موجود در نفت خام و ترکیب آب اولیه بر ترشوندگی اولیه سنگ کربناته بررسی شد. سپس جهت بررسی تغییرات ترشوندگی سنگ کلسیتی نفت­دوست از آب نمک­های منیزیم­کلرید، کلسیم کلرید، پتاسیم کلرید و سدیم سولفات با مولاریته بین 1/0 تا 1 استفاده شد. کشش بین­سطحی نفت با آب مقطر و نمونه­های آب نمک با غلظت­های یونی مختلف به­طور جداگانه اندازه­گیری و مقایسه شد. تغییر در خواص سطحی نمونه­های سنگ کلسیت از طریق اندازه­گیری زاویه تماس پس از پیرسازی نمونه­های مقطع نازک در آب نمک­ها و نفت مورد بررسی قرار گرفت.
نتایج نشان داد که با افزایش غلظت یون­ها و قدرت یونی محلول­های نمکی، به­دلیل انحلال ترکیبات اسیدی نفت در سطح تماس دو فاز آب و نفت، کشش بین‌سطحی کاهش می­یابد. همچنین در صورت غالب بودن ترکیبات اسیدی در نفت، یون منیزیم بیشترین تأثیر را در کاهش کشش بین‌سطحی و تغییر ترشوندگی سنگ دارد. به‌طوری که با افزایش غلظت آن تا 1 مولار، کشش بین‌سطحی به مقدار 1 (mN/m) و زاویه تماس به 42 درجه کاهش می­یابد. اندازه­گیری زاویه تماس نشان داد که ترکیب آب اولیه موجود در سنگ مخزن بر تغییر ترشوندگی اولیه سنگ موثر بوده و تشکیل لایه یونی-آلی در مجاورت سطح سنگ از مهم­ترین عوامل تغییر ترشوندگی است. حضور یون منیزیم در آب اولیه موجود در سنگ، موجب کاهش زاویه تماس به 145 درجه و افزایش آب­دوستی در سطح سنگ می­شود. همچنین افزایش حلالیت ترکیبات اسیدی محلول در نفت در فاز آبی بر تغییرات ترشوندگی سنگ تأثیر زیادی دارد. نتایج به­دست آمده نشان داد که برهم­کنش بین یون­های موجود در فاز آبی بخصوص کاتیون­ها و آنیون­های دو ظرفیتی و مواد فعال سطحی (کربوکسیلیک اسید) رفتار سطحی آب را در تماس با فاز نفت و سنگ مشخص می­کند.
واژه های کلیدی: ترشوندگی، کشش بین­سطحی، ترکیبات اسیدی نفت، یون­های دو ظرفیتی، لایه یونی-آلی

نانو کامپوزیت

بهینه سازی خواص ضد خوردگی پوشش های اپوکسی حاوی پیگمنت زینک فسفات و نانو سیلیکا

صفحه 35-51

سیامک میرزابابایی؛ محمدرضا کلایی

چکیده در این پژوهش به بررسی خواص ضد خوردگی پوشش های اپوکسی حاوی زینک فسفات (به عنوان عامل ضد خوردگی) به همراه نانو سیلیکای آبگریز با ترکیب درصد های مختلف با استفاده از روش طراحی آزمایش تاگوچی پرداخته خواهد شد. خواص ضد خوردگی پوشش های اپوکسی تحت تاثیر فاکتورهای بسیار مهم مانند درصد نانوسیلیکا، درصد پیگمنت ضد خوردگی و نسبت پیگمنت به رزین بر اساس روش تاگوچی مدل 9L مورد تجزیه تحلیل قرار گرفت. خواص ضدخوردگی پوشش اپوکسی توسط آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) در محلول آبی NaCl 5/3 درصد و آزمون مه نمکی (سالت اسپری) مورد بررسی قرار گرفتند. میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) به منظور بررسی نحوه توزیع و پخش ذرات نانو سیلیکا در رزین اپوکسی استفاده شد. بر اساس نتایج به دست آمده از آزمون های خوردگی برمبنای نمودارهای نایکوئیست تعیین شرایط بهینه نشان می دهد که نمونه حاوی 8% پیگمنت زینک فسفات و 3% نانو سیلیکا و نسبت پیگمنت به رزین 1 بیشترین مقاومت به خوردگی را نشان می دهد. از طرفی این طلب در خصوص آزمون مه نمکی نمونه ها مشاهده شد که اضافه کردن همزمان زینک فسفات و نانوسیلیکا به رزین اپوکسی سبب کاهش تاول ها و محصولات خوردگی شده است و بهترین خواص ضد خوردگی زمانی مشاهده شد که از 8 درصد زینک فسفات، 3 درصد نانو سیلیکا و نسبت پیگمنت به رزین 1 استفاده شده بود. نتایج به دست آمده در این پژوهش حاکی از آن است که خواص بازدارندگی زینک فسفات و خواص ممانعتی ناشی از حضور نانوسیلیکا در پوشش اپوکسی تاثیر بسزایی در کاهش میزان خوردگی را دارا می باشند.

غشاء

بررسی عملکرد غشاهای زمینه‌مخلوط‌ مغناطیسی پلی سولفون ذرات نئودیمیم به منظور جداسازی O2/N2

صفحه 53-68

صبا روشیان؛ جواد کریمی ثابت؛ سید سعید حسینی

چکیده در سال­های اخیر، به­دلیل هزینه بالا و مصرف زیاد انرژی در روش­های تقطیر برودتی و جذب سطحی، تلاش­های بسیاری در راستای بهبود عملکرد غشاهای پلیمری در جداسازی اکسیژن- نیتروژن صورت گرفته است. همچنان افزایش عملکرد این دسته از غشاها برای کاربردهای صنعتی ضروری است.
در این پژوهش، غشاهای زمینه‌مخلوط‌ مغناطیسی جدید با استفاده از پلی­سولفون به­عنوان زمینه اصلی غشا و ذرات مغناطیسی نئودیمیم برای جداسازی اکسیژن- نیتروژن ساخته شدند. غشاهای زمینه‌مخلوط‌ مغناطیسی در حضور میدان مغناطیسی به­منظور جلوگیری از ته­نشینی ذرات و پراکندگی مناسب ذرات در زمینه پلیمر ساخته شدند. اثر مقادیر مختلف ذرات نئودیمیم بر ساختار غشاها، خواص مغناطیسی و پایداری حرارتی غشاها با آزمون­های میکروسکوپی الکترونی پویشی، مغناطیس­سنجی نمونه ارتعاشی و گرماوزن­سنجی مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین برای بررسی عملکرد غشاهای ساخته شده در حضور میدان­های مغناطیسی مختلف، ماژول جداسازی مغناطیسی جدیدی طراحی و ساخته شد.
نتایج به­دست­آمده نشان دادند که تراوایی گازهای اکسیژن و نیتروژن با افزودن ذرات مغناطیسی نئودیمیم صرف­نظر از میزان مقدار میدان مغناطیسی اعمالی حین فرایند جداسازی به­دلیل برهم­خوردن تراکم زنجیرهای پلیمر و ازدیاد حجم آزاد پلیمر، روند افزایشی داشته است. تراوایی گازهای اکسیژن و نیتروژن در غشاهای زمینه‌مخلوط‌ حاوی 5 درصد وزنی نئودیمیم در غیاب میدان مغناطیسی به­ترتیب 182% و 443% نسبت به غشاهای خالص پلی­سولفون افزایش یافت. همچنین، تراوایی و گزینش­پذیری جفت­های گازی مذکور مورد مطالعه با اعمال میدان مغناطیسی طی فرایند جداسازی، افزایش یافت. با افزایش میدان مغناطیسی از 0 به 570 میلی تسلا، گزینش­پذیری غشاهای زمینه‌مخلوط‌ حاوی 5 درصد وزنی نئودیمیم از 73/2 به 77/3 افزایش یافت. براساس نتایج، افزودن ذرات نئودیمیم و همچنین استفاده از میدان مغناطیسی در طول فرایند ساخت و بررسی عملکرد غشا می­تواند روشی مؤثر برای بهبود عملکرد غشا محسوب شود.

مهندسی نفت

مدل سازی توزیع اندازه ذرات آسفالتین در چاه با استفاده از روش DEM-CFD

صفحه 69-82

هادی باقرزاده؛ زهرا منصورپور؛ بهرام دبیر

چکیده در پژوهش حاضر، تجمع و شکست ذرات آسفالتین با استفاده از کوپل همزمان روش اجزای گسسته و دینامیک سیالات محاسباتی در جریان آرام شبیه سازی شده است. با توجه به ماهیت آسفالتین، یک مدل جدید تجمع جهت مدلسازی فرایند چسبیدن ذرات آسفالتین بر اساس ساختار واقعی کلوخه ها پیشنهاد شده است. برخورد ذرات، راندمان برخورد و شکست کلوخه‌های آسفالتین به صورت دقیق مطالعه شده‌اند. همچنین، رشد ذرات آسفالتین و تغییرات توزیع اندازه ذرات به همراه تغییرات ساختار کلوخه ها بررسی شده است. در طول فرایند توده‌ای شدن ذرات آسفالتین، در بازه زمانی اولیه رشد اندازه ذرات کم است که دلیل آن تجمع ذرات اولیه و شکل گیری کلوخه‌های کوچک می‌باشد. در بازه زمانی میانی به علت برخورد کلوخه‌ها و تشکیل کلوخه‌های بزرگ، رشد اندازه ذرات شدت می‌گیرد و در بازه انتهایی شکست کلوخه‌ها رشد بیشتر آن‌ها را محدود می‌سازد و نهایتا به حالت پایا می‌رسد. توزیع لگاریتمی نرمال بهترین مطابقت را با نتایج توزیع اندازه ذرات نشان می دهد که بر اساس مطالعات قبلی با طبیعت آسفالتین نیز هماهنگی دارد. بر اساس نتایج شبیه سازی، کرنل برخورد و شکست به طور مستقیم محاسبه گردید که با نتایج کرنل برخورد و شکست در مراجع پیشین همخوانی دارد.

مهندسی پزشکی

طراحی، ساخت و بررسی خواص زخم‌پوش الکتروریسی شده متشکل از پلی‌وینیل‌الکل/آلوئه‌ورا

صفحه 83-93

فاطمه توکلی طرقی؛ حسین بنی اسدی؛ ازاده همتی

چکیده موضوع تحقیق: یکی از روش‌های مهم در درمان زخم‌های پوستی استفاده از زخم‌پوش است. اخیراً استفاده از زخم‌پوش‌های پایه پلیمری بسیار رواج پیدا کرده است. در این راستا، استفاده از پلیمرهای طبیعی در ساخت زخم‌پوش‌ها اهمیت ویژه‌ای یافته است. هدف از پژوهش حاضر طراحی و ساخت نوعی زخم‌پوش متشکل از پلی‌وینیل‌الکل/آلوئه‌ورا با قابلیت ترمیم زخم‌های پوستی است.
روش تحقیق: برای ساخت نمونه‌ها از روش الکتروریسی استفاده شد. ابتدا ژل آلوئه‌ورا استخراج، خالص‌سازی و به روش خشک‌کردن انجمادی به پودر تبدیل شد. در تمامی نمونه‌ها درصد وزنی مجموع پلی‌وینیل‌الکل و پودر آلوئه‌ورا ثابت و معادل 8% وزنی در نظر گرفته شد. این مقدار به صورت تجربی، با سعی و خطا و باتوجه به کیفیت الیاف تولیدی انتخاب گردید. نمونه‌هایی شامل مقادیر مختلف از پلی‌وینیل‌الکل و آلوئه‌ورا ساخته شدند و ساختار، استحکام کششی، تورم‌پذیری در محیط آبی، قابلیت تخریب‌پذیری و خاصیت ضدمیکروبی آن‌ها مورد بررسی قرار گرفت.
نتایج اصلی: نتایج نشان داد الیاف با آرایش تصادفی و قطر یکنواخت بدون قطره‌ریزی تولید شدند. قطر الیاف با افزایش سهم آلوئه‌ورا افزایش یافت. این رفتار به افزایش ویسکوزیته محلول در حضور آلوئه‌ورا نسبت داده شد. با افزایش سهم آلوئه‌ورا در نمونه‌ها استحکام کششی کاهش ولی درصد ازدیاد طول افزایش یافت. رفتار تورمی نمونه‌ها با اندازه‌گیری افزایش وزن آنها در محیطی مشابه با pH سطح پوست مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد که حضور آلوئه‌ورا خاصیت آب‌دوستی را افزایش می‌دهد. خاصیت ضدمیکروبی نمونه‌ها در مقابل دو باکتری گرم مثبت استافیلوکوکوس آرئوس و گرم منفی سودوموناس آئروژینوزا ‌با استفاده از روش دیسک انتشار بررسی شد و مشخص گردید حضور آلوئه‌ورا در نمونه‌ها خاصیت ضدمیکروبی نسبت به سودوموناس آئروژینوزا ایجاد کرده است. در نهایت یافته های این پژوهش ظرفیت استفاده از ترکیب پلی‌وینیل‌الکل/آلوئه‌ورا برای تولید زخم‌پوش الکتروریسی شده را تأیید می‌کند.

فرایندهای شکل‌دهی

اندازه‌گیری تخلخل وب نانوالیاف PA6 الکتروریسی شده به روش هیبریدی بعد از انحلال جزء PVA و تاثیر برخی متغیرها بر تخلخل

صفحه 95-106

صدیقه آقایاری؛ محمدرضا محدث مجتهدی؛ محمدعلی توانایی؛ زهرا اسماعیلزاده

چکیده تخلخل وب‌های الکتروریسی شده، پارامتر بسیار مهمی در بسیاری از زمینه‌های کاربردی نانوالیاف می‌باشد. به همین منظور در این تحقیق ابتدا اثر پارامترهای تاثیر گذار، غلظت محلول پلیمری و نرخ تغذیه، بر قطر نانوالیاف پلی وینیل الکل که به عنوان جزء حل شونده در وب هیبریدی نهایی در نظر گرفته شده بود، مورد مطالعه قرار گرفت. در ادامه وب هیبریدی پلی آمید 6/ پلی وینیل الکل به روش الکتروریسی همزمان دو سویه تهیه شد، سپس مورفولوژی، قطر نانوالیاف و اندازه متوسط حفرات سطحی قبل و پس از حذف پلی وینیل الکل، با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی با یکدیگر مقایسه شدند. جهت اندازه‌گیری تخلخل وب‌های الکتروریسی شده، از سه رابطه‌ی ارائه شده در مراجع که بر اساس روش‌های اندازه‌گیری ساده و کاربردی بنا شده‌اند، استفاده شد. در پایان پس از انتخاب بهترین روش اندازه گیری تخلخل نانوالیاف، نشان داده شد که با حذف یکی از اجزای وب هیبریدی میزان تخلخل وب الکتروریسی شده 10 تا 15%کاهش پیدا کرده و به حدود 70% می‌رسد. اندازه‌ی حفرات وب‌ها نیز پس از حذف یک جزء، به میزان 30 تا 58 درصد نسبت به نمونه هیبریدی کاهش یافت.

مهندسی نفت

بررسی چند شاخه ای شدن جریان آمین بر کاهش دمای بیشینه برج جذب پالایشگاه فجر جم جهت کنترل خوردگی

صفحه 107-117

عبدالله ایراندوست؛ حسن زارع علی آبادی؛ مجتبی ساعی مقدم

چکیده با مطالعه انواع خوردگی در فرآیندهای آمینی و بررسی تاثیر عوامل مختلف بر روی آنها، اثرغالب دما در خوردگی در برج های جذب مشخص شد. کاهش دما منجر به کاهش خوردگی در برج جذب، تاثیر بر روی کشش سطحی آمین و درنتیجه کاهش کف­زایی و طغیان در برج و کاهش گازهای ترش CO2 و H2S از جریان خروجی گاز طبیعی خواهد شد. در این تحقیق شیوه­های مختلف کاهش دما از جمله افزایش دبی آمین در گردش ، باز نمودن عایق دیواره و تزریق آمین به میانه برج مورد بررسی قرار گرفته است. برای بررسی اثرتزریق آمین به میانه برج از نرم افزار Aspen-HYSYS استفاده شد. براساس نتایج شبیه­سازی، در برج جذب دوخوراکه دمای بیشینه در برج در حدود ˚C3 و در حالت سه­خوراکه دمای بیشینه حدود ˚C10 کاهش یافت. همچنین با توجه به کاهش غلظت گازهای CO2 و H2S از جریان خروجی گاز، میزان سودسوزآور مصرفی در قسمت تحتانی برج نیز کاهش می­یابد که در نهایت میزان مصرف کاتالیزور واحد مراکس را پایین خواهد آورد. براساس نتایج حاصله تزریق آمین به میانه برج نسبت به سایر روش های اشاره شده بالاترین بازده را جهت کاهش دمای برج نشان می دهد. گر چه برای کاهش بیشتر دما در برج می توان ترکیبی از روش­های یاد شده را استفاده نمود.