دوره و شماره: دوره 4، شماره 4 - شماره پیاپی 14، اسفند 1399 
مهندسی نفت

مدلسازی آماری و بهینه سازی پارامترهای موثر در رسوب گذاری آسفالتین از ته ماند برج خلاء با استفاده از حلالهای صنعتی

صفحه 3-21

الهه دهقانی کازرونی؛ فاطمه اسلامی؛ رامین کریم زاده

چکیده در این پژوهش امکان جداسازی آسفالتین از باقیمانده برج خلاء با استفاده از حلالهای صنعتی ارزان قیمت مانند 202 ،202 ،204 و 210 بررسی شد. برای رسوب آسفالتین از روشهای جداسازی 01/IP143 و 07-3279 D ASTM استفاده شد. جهت یافتن بیشترین میزان رسوب آسفالتین از نرم افزار طراحی آزمایش با سه فاکتور زمان ماند، نسبت حجم حلال به جرم خوراک و درصد حجمی حلال 204 به مجموع حلال 204 و 210 استفاده شد. نتایج نشان داد که بیشترین اثر میان پارامترهای اساسی به ترتیب مربوط به نسبت حلال به خوراک، درصد حجمی حلال 204 به کل حلال و زمان ماند بوده است و بین پارامترهای اساسی برهمکنش شدیدی وجود دارد. بهترین درصد رسوب آسفالتین در زمان ماند 79/34 ساعت، نسبت حلال به خوراک gr/ml 79/39 و درصد حجمی حلال 204 به حلال کل 29/20 %حاصل شد که توانست 04/9 %از 9/9 %را رسوب دهد و درصد رسوب آسفالتین حالت بهینه مخلوط حلالهای صنعتی 9/22 %کمتر از نرمال هپتان شد که با توجه به قیمت ارزانتر این حلالها بیش از 20 %در هزینه صرفه جویی شده است.

فرایندهای شکل‌دهی

بررسی تأثیر نحوه سرد کردن مخازن پلی اتیلنی تولیدی بروش قالبگیری دورانی بر خواص مکانیکی و حرارتی نهایی

صفحه 23-31

علیرضا عبدالجوادی؛ حسین تیموری تفضل؛ علی عباس زاده؛ علی فروزان

چکیده چکیده
موضوع تحقیق: استفاده از مخازن پلی اتلینی چند لایه از جمله اقداماتی است که در سال­های اخیر برای مقابله با مشکل خشکسالی و کمبود منابع آبی به میزان بسیار زیادی مورد توجه قرار گرفته است. شرایط تولید صحیح تا حدود زیادی باعث استحکام بالای این مخازن و کاربری بیشتر آنها خواهد شد.
روش تحقیق: در این پژوهش به بررسی تأثیر فرایند سرد کردن بر خواص نهایی نمونه­های مخازن پلی­اتیلنی تهیه شده به روش قالبگیری دورانی پرداخته شده است. سه روش متفاوت سرد کردن با آب، سرد کردن با هوا و سرد کردن ساکن انتخاب شد و خواص مکانیکی و حرارتی آنها بررسی شد.
نتایج اصلی: نتایج آزمون کشش نشان می­دهد هرچه مخزن با سرعت بالاتری سرد شود، میزان کشیدگی در نقطه پارگی بالاتری خواهد داشت. همچنین این آزمون نشان داد که روش سردکردن با هوا میزان کشیدگی در نقطه پارگی پایین­تری نسبت به دو روش دیگر دارد. در بخش نتایج خواص حرارتی مشخص شد که سرعت بالاتر سرد کردن باعث ایجاد بلورهای ضخیمتر در قطعه می­گردد که انرژی بالاتری برای غلبه بر این بلورهای ضخیم مورد نیاز است. با توجه به نتایج خواص حرارتی و با استفاده از آزمون دمای نرم­شدگی مشخص گردید که هرچه سرعت سرد کردن بالاتر باشد، دمای نرم­شدگی بالاتری خواهیم داشت که کاربری مخزن در شرایط دمایی بالا را بهتر خواهد کرد. همچنین آزمون­های نرخ جریان مذاب و دانسیته به منظور تأیید نتایج خواص مکانیکی و حرارتی انجام شدند. آزمون ضربه چارپی در دمای محیط برای تأیید رفتار مکانیکی حاصل از ساختار بلوری انجام شد. نتایج حاکی از آن است که بهترین روش برای سرد کردن، روش سرد کردن بوسیله آب است.

فیلترکردن

سنتز جاذب مغناطیسیUIO-66-MnFe2O4-TiO2 به منظور جذب سطحی Cr(VI) به کمک طراحی آزمایش

صفحه 33-48

پدرام ناصحی؛ مجتبی ساعی مقدم؛ سید فواد عباس پور؛ رضا اسدی

چکیده با پیشرفت صنایع مختلف در جهان یکی از مشکلات مهمی که با آن مواجه هستیم آلودگی محیط زیست به فلزات سنگین است.یکی از سمی ترین فلزات سنگین که حتی در غلظت های پایین مشکل ساز است، Cr(IV) می باشد. در این مطالعه حذف این ماده سمی با راندمان بالا به وسیله ی جاذب مغناطیسی UIO-66-MnFe2O4-TiO2 مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور نانو کامپوزیت مغناطیسی(UIO-66-MnFe2O4-TiO2) بر روی بستر چارچوب های آلی فلزی (MOF)، به منظور جذب سطحی Cr(IV) سنتز شد. انتخاب روش هیدروترمال برای سنتز UIO-66 علاوه بر سادگی موجب ساختUIO-66 به صورت خالص و کار آمد گشت که در طول آزمایش ها راندمان بسیار بالایی را ایجاد کرد. به جهت مغناطیسی کردن جاذب از نانو ذرات MnFe2O4 کمک گرفته شد. برای افزایش خواص مغناطیسی و افزایش راندمان بارگذاری نانو ذره ی MnFe2O4 ، از نانو ذره TiO2 کمک گرفته شد تا میزان بارگذاری برروی جاذب افزایش یابد. آزمون‌های XRD، SEM، FT-IR،BET، VSM و EDX به‌منظور بررسی سطح و راستی آزمایی ساخت جاذب استفاده شد. تأثیر چهار متغیر مؤثر در طول آزمایش جذب سطحی همچون میزان جاذب (05/0 تا 25/0 گرم)، pH (2 تا 6)، زمان جذب (15 تا 75 دقیقه)، غلظت اولیه یون فلزی (200 تا 1000 میلی‌گرم بر لیتر) در پنج سطح (2- تا 2+) با استفاده از طراحی آزمایش به روش سطح پاسخ (RSM) و طراحی مرکب مرکزی ( CCD) بررسی شد. بهترین شرایط برای متغیرهای مستقل برای غلظت اولیه فلز میزان 552 mg/l مشخص شد. میزان بهینه ی pH در طول آزمایش برابر با 4 به دست آمد. در نهایت میزان بهینه برای پارامتر های زمان جذب و میزان جاذب به ترتیب 3/42 min و 143/0 gr و همچنین حداکثر میزان جذب 98 درصد به دست آمد. بررسی و مطالعه سینتیک و ایزوترم جذب نشان داد که مدل شبه مرتبه دوم و ایزوترم لانگمویر به‌خوبی داده‌های Cr(IV) را پوشش می‌دهد. پس از پایان فرایند می‌توان جاذب را با یک میدان مغناطیسی از محیط خارج کرد.

فرایندهای شکل‌دهی

بررسی رفتار رئولوژیکی پلی‌اتیلن سبک در جریان ویسکوالاستیک خطی و غیر خطی و استفاده از مدل پام-پام چند حالته برای پیش‌بینی جریان کششی تک جهته

صفحه 49-56

احسان خوشبختی؛ نادره گلشن ابراهیمی

چکیده مذاب­های پلیمری رفتار آسودگی از تنش مرتبط با ساختار مولکولی پلیمرها را، در پاسخ به تغییر شکل اعمال شده نشان می­دهند. هدف از این تحقیق، بررسی و مطالعه­ی رفتار رئولوژیکی پلیمرهای شاخه­دار و اثر شاخه در جریان ویسکوالاستیک خطی و غیرخطی برای استفاده در کاربردهای مختلف صنعتی است. برای این منظور از آزمون­های رئولوژیکی نظیر روبش بسامد و کشش برای دو پلی­اتیلن سبک (LDPE) با شاخه­های بلند استفاده شده است. از این آزمون­ها مدول­های ذخیره و اتلاف، گرانروی پیچیده و گرانروی کششی بدست می­آید. همچنین در این راستا می­توان از مدل­های مولکولی در نواحی ویسکوالاستیک غیرخطی استفاده کرد. آزمون­های ویسکوالاستیک خطی تا حدودی حضور شاخه در LDPE را می­توانند نشان دهند، در حالی که آزمون­های ویسکوالاستیک غیرخطی برای نمونه شاخه­دار رفتار سخت­شوندگی در برابر کرنش نشان می­دهند. یکی از مدل­های کارآمد برای پلیمرهای شاخه­دار مدل پام-پام چند حالته (Multimode Pom-Pom, MPP) است که از آن در پیش­بینی پدیده­ی سخت­شوندگی در برابر کرنش در جریان­های کششی می­توان استفاده کرد. در این تحقیق با استفاده از این مدل متوسط تعداد شاخه­های جانبی نیز محاسبه شده است.

نانو کامپوزیت

بررسی خواص نوری نانو کامپوزیت پلیمری اکسید گرافن برپایه متیل متاکریلات

صفحه 57-66

مهسا بانان اشرفی؛ زهره قاضی طباطبایی

چکیده این تحقیق با هدف بررسی خواص نوری نانو کامپوزیت اکسیدگرافن و پلی متیل متا کریلات انجام شد. در ابتدا نانواکسید گرافن از اکسیداسیون پودر گرافیت توسط یک اسید قوی تهیه شد. شناسایی، تعیین خلوص و اندازه ذرات با استفاده از طیف سنجی مادون قرمز، پراش اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی بدست آمد. میانگین اندازه نانو ذرات اکسید گرافن با استفاده از تکنیک XRD حدود nm 4/38 تخمین زده شد. سپس نانوکامپوزیت هایی از آن بر پایه پلی متیل متاکریلات به عنوان یک عنصر حسگر نوری به روش هم رسوبی آماده گردید، نانوکامپوزیت اکسیدگرافن / پلی متیل متاکریلات سنتز شده توسط آنالیزهای FE-SEM ، XRD وFT-IR شناسایی شد. برای بررسی خواص نوری نمونه های تهیه شده از طیف سنجی UV-vis و طیف سنج انعکاسی استفاده شد و مقادیر پارامترهای رنگی b*، a* و L* برای سه نمونه نانوکامپوزیتی که در شرایط یکسان تهیه شده بودند بدست آمد. همچنین شاخص سیاهی از رابطه Westlan محاسبه گردید که میانگین شاخص سیاهی برای این نانوکامپوزیت 7/3 بدست آمد. بررسی طیف های عبوری امواج UV-vis نمونه سنتز شده در ناحیه nm 300-1100 نشان داد که در ناحیه nm300- 700 عبور نور برای نمونه تقریبا صفر است. نتایج بدست آمده نشان دادکه استفاده از نانواکسید گرافن در ماتریس PMMA منجر به بهبود خواص پوششی نانو کامپوزیت می گردد و با به کارگیری این نانوذرات به عنوان رنگدانه­ها یا پرکننده­های سیاهرنگ، فام سیاه بهتری حاصل می شود.

فیلترکردن

بررسی شرایط بهینه استخراج ساپونین به روش استخراج سیال فوق بحرانی دی اکسید کربن با کمک حلال

صفحه 67-76

امین هدایتی مقدم؛ جواد سرگلزایی؛ پردیس شهسوارزاده جنگی

چکیده
ترکیبات ساپونین به عنوان عوامل ضدسرطان، ضد قارچ، ضد التهابی و ضد ویروس شناخته می شوند. همچنین، به عنوان عامل کف زا در بعضی از صنایع غذایی استفاده می شوند. تاکنون مطالعات اندکی پیرامون استخراج این ماده صورت گرفته است. هدف اصلی این تحقیق، بررسی و مقایسه بازده استخراج ساپونین به روش رایج با استفاده از حلال و روش سیال فوق بحرانی می باشد. در روش استخراج با حلال اثر سه متغیر مقدار ماده جامد، درصد حلال اتانول و مدت زمان استخراج بر عملکرد فرایند مورد مطالعه قرار گرفتند. بازده استخراج و غلظت ساپونین به عنوان معیارهای سنجش عملکرد فرایند مورد بررسی قرار گرفتند. در روش استخراج با سیال فوق بحرانی اثر متغیرهای عملیاتی مدت زمان استخراج، فشار و دما مورد بررسی قرار گرفتند. در این روش از دی اکسید کربن به عنوان سیال فوق بحرانی و از اتانول 80% به عنوان کمک حلال استفاده شد. برای طراحی آزمایش و بهینه سازی فرایند در هر دو روش از سطح پاسخ و طرح مرکب مرکزی استفاده شد. در روش استخراج با حلال درشرایط بهینه، مقدار ماده جامد برابر با 4/5 میلی گرم، درصد حلال اتانول 5/77% و مدت زمان انجام آزمایش برابر با 7 ساعت است. در این شرایط بازده استخراج برابر با 12/1 میلیگرم ساپونین به ازای هر گرم ماده جامد خشک می باشد. تحلیل آماری نتایج نشان داد که متغیرهای عملیاتی تاثیرگذار بر عملکرد فرایند درصد حلال اتانول و مدت زمان استخراج است. همچنین اثر متقابل بین متغیرهای درصد حلال و مدت زمان استخراج دارای اهمیت می باشد. برای استخراج با سیال فوق بحرانی، در شرایط بهینه مدت زمان استخراج، فشار و دما به ترتیب برابر با 10 ساعت، 400 بار و 50 درجه سانتیگراد است. در این شرایط بازده استخراج 20% بیشتر از بازده استخراج با حلال می باشد. می توان نتیجه گیری کرد که بازده استخراج با سیال فوق بحرانی به همراه کمک حلال بالاتر از استخراج با حلال است.

نانو کامپوزیت

ساخت و مشخصه یابی نانوالیاف پلی وینیل الکل- گرافیت به روش الکتروریسی

صفحه 77-88

حانیه صدیقین؛ محمدحسین عنایتی

چکیده نانوالیاف پلیمری در یک دهه گذشته علاقه صنعتی زیادی را به خود جلب کرده است. به طور کلی ، این الیاف برای کاربردهای مختلفی از جمله کاربردهای پزشکی ، عایق بندی، خازن ها، فناوری های پیشرفته هوا فضا و ... مناسب است. با این حال ، بسیاری از این نانوالیاف پلیمری از نظر حرارتی ناپایدار و از نظر الکتریکی دارای رسانایی ضعیف می باشند. به همین دلیل استفاده از آنها در برخی از کاربردها، محدود است و نیاز به تقویت کننده مناسب دارد. گرافیت دارای خواص بی نظیری مانند رسانایی و پایداری حرارتی بالا است. این ماده استثنایی به منظور تقویت خواص الکتریکی و حرارتی می تواند در نانوالیاف پلیمری به عنوان نانوتقویت کننده استفاده شود. هدف از این پروژه بررسی تأثیر افزودن نانوذرات گرافیت به الیاف پلیمری، بر خصوصیات حرارتی و الکتریکی حاصل از آن است. برای این منظور از پلی وینیل الکل 72000(PVA) ، بعنوان یک پلیمر غیر رسانا و نانوذرات گرافیت استفاده شد. روش سنتز، الکتروریسی بود که با پارامترهای بهینه کنترل و پس از توزیع گرافیت بوسیله هموژنایزر، انجام شد. بدین منظور شرایط بهینه برای فرآیند الکتروریسی در این پژوهش، غلظت محلول پلیمریW % 8، ولتاژ Kv 22، نرخ تغذیه 10 و فاصله ریسندگی cm 20 در نظر گرفته شد. بررسی های انجام گرفته با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، نشان داد الیاف PVA حاصل از این شرایط صاف، پیوسته، بدون هیچگونه دانه کروی یا دوکی شکل و با قطر حدودا 350 نانومتر بود. در حالی که نانو الیاف PVA / گرافیت با همین شرایط الکتروریسی، صاف و بسیار نازک تر، با قطر حدودا nm200 تولید شد. همچنین با توجه به الگوهای پراش پرتو ایکس ( XRD ) از نانوالیاف پلی وینیل الکل/ گرافیت، حضور ذرات کریستالی گرافیت در یک زمینه با ساختار آمورف تایید گردید. رفتار حرارتی نانوالیاف PVA پس از ترکیب با گرافیت، بوسیله آنالیز حرارتی ( DSCTGA بررسی و پایداری حرارتی نمونه ها تا دمای 300درجه سانتی گراد به اثبات رسید. همچنین طبق نتایج دستگاه مقاومت سنج 4 پراب، با افزایش درصد وزنی گرافیت در الیاف، افزایش رسانایی الکتریکی تا حداکثر 5/0 مشاهده شد.

فیلترکردن

مطالعات ستون بستر ثابت جذب یون نیترات توسط جاذب مونت موریلونیت اصلاح شده

صفحه 89-105

مریم درویش؛ لعبت تقوی؛ شهرام مرادی دهقی؛ عبدالرضا کرباسی

چکیده در ﺳﺎل ﻫﺎی اﺧﯿﺮ، ﺑﻪ دﻟﯿﻞ ﻣﺤﺪودیﺖ ﻣﻨﺎﺑﻊ آبی و اﻓﺰایﺶ ﻏﯿﺮﻣﻌﻤﻮل نیترات در محیط، ﺗﻼش­ﻫﺎی ﺑﺴﯿﺎری جهت حذف و کنترل آن در راﺳﺘﺎی بهره­ مندی از جاذب­ های ﻃﺒﯿﻌﯽ(رس­ها) ﺻﻮرت ﮔﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ. اﻣﺎ با توجه به بار منفی سطحی ذرات بنتونیت، جاذب ﻧﯿﺎزﻣﻨﺪ اﺻﻼح است.
در مطالعه جاری، جذب ستونی نیترات توسط جاذب مونت موریلونیت­ کلسیم اصلاح شده مورد بررسی قرار گرفت. همچنین به­ منظور تغییربار سطحی و افزایش بازدهی جذب سه مرحله­ ی اسیدشویی، لایه گذاری اکسید­روی و بارگذاری سورفکتانت کاتیونی هگزادسیل تری متیل آمونیوم بروماید برروی جاذب انجام شد. برهمکنش مولکولی و کریستالوگرافی مونت موریلونیت خالص و نانو جاذب سنتزی(ACZ) ﺑﺎ ﻃﯿﻒ ﺳﻨﺠﯽ ﻓﺮوﺳﺮخ و آنالیز پرتوایکس ﺷﻨﺎﺳﺎیﯽ ﮔﺮدیﺪ. همچنین مورفولوژی نانو جاذب ACZقبل و بعد از مواجهه با آلاینده نیترات ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻣﯿﮑﺮوﺳﮑﻮﭘﯽ اﻟﮑﺘﺮوﻧﯽ روﺑﺸﯽ و میکروسکوپ الکترونی عبوری ارزیﺎﺑﯽشد.. فشردگی نانو ذرات و دسترسی کمتربه منافذ و حفرات در ستون بستر ثابت، سبب کاهش ظرفیت جذب جاذب درون ستون نسبت به حالت ناپیوسته شد. نتایج نشان داد که با افزایش غلظت خوراک ورودی از 80 به 120 و mg/L 150، به ترتیب %67/39 و %88/25 ظرفیت جذب افزایش یافت. کاهش دبی جریان ورودی سبب افزایش زمان نفوذ، برهم­کنش و دسترسی بیشتر به محل­ های اتصال برای یون­های نیترات و در نهایت موجب بهبود عملکرد ستون و افزایش دبی جریان ورودی موجب کاهش ظرفیت جذب و زمان شکست شد. بنابراین جذب یون­ های نیترات توسط مرحله انتقال جرم داخلی، کنترل و به مدت زمان برهم کنش و فرصت نفوذ به درون جایگاه­ های فعال وابسته است. با افزایش در ارتفاع بستر از 4/2 به cm9، افزایش محسوسی در ظرفیت جذب از 60/608 به mg/g 77/167 رخ داد. اثر نوع شوینده و تعداد مراحل بازیابی ستون جذب نشان داد؛ پس از 3 مرحله آبشویی، اسید شویی نقش مهمی درافزایش بازیابی ستون داشت. داده‌های تجربی با ضرایب همبستگی 0/95R2> با دو مدل سینتیکی توماس و یون- نلسون مطابقت داشت. در ﭘﮋوﻫﺶ ﺣﺎﺿﺮ، ستون نانو جاذب ACZ ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﻋﺎﻣﻞحذف سریع یون نیترات از محلول­های آبی معرفی و جهت استفاده در سیستم های تصفیه ﺑﺎ ﻗﺎﺑﻠﯿﺖ اﺳﺘﻔﺎده مجدد پیشنهاد شد.