دوره و شماره: دوره 5، شماره 1 - شماره پیاپی 15، تیر 1400 
نانو کامپوزیت

تأثیر پلی الکترولیتهای نانول فچه سلولزی و پلی اکریل آمید کاتیونی بر تعلیقه و شبکه الیاف بازیافتی بسته بندی

صفحه 3-15

حسین جلالی ترشیزی؛ حسین پورکریم دودانگه؛ حمیدرضا رودی

چکیده سوسپانسیون­های الیاف گیاهی بواسطه بار آنیونی نیازمند پلیمرهایی با بار الکترواستاتیکی کاتیونی برای تشکیل ساختاری مناسب و مستحکم می­باشند. تاجائیکه پلیمرهای باردار (پلی­الکترولیت) سنتزی و طبیعی جزو مواد پرکاربرد کارخانجات فراورده­های سلولزی قلمدادشده که بهبود ویژگی­های سوسپانسیون و شبکه الیاف را سبب می­گردند. در این راستا، افزودن پلیمر کاتیونی اکریلامید (CPAM) و نانوفیبریل سلولز آنیونی در چهار سطح صفر، 1/0، 15/0 و 2/0 درصد جرم خشک سوسپانسیون بصورت منفرد و تلفیقی به سوسپانسیون الیاف بازیافتی کاغذهای بسته­بندی قهوه­ای، بهبود ویژگی­های سوسپانسیون مشتمل بر ماندگاری، روانی و اتلاف مواد به­هنگام شکل­گیری و نیز شبکه لیفی خشک­شده شامل دانسیته، مقاومت­های کششی و ترکیدن را در مقایسه با تیمار شاهد نشان­داد. کاربرد منفرد پلی­اکریلامید کاتیونی و نانوفیبریل سلولز آنیونی به­ترتیب تا %8 و %2 ماندگاری کل (بهره­وری) را افزایش­داد. روانی سوسپانسیون الیاف و میزان اتلاف مواد با افزایش کاربرد منفرد CPAM بطور پیوسته و به­ترتیب تا %47 افزایش و کاهش یافته که مزایای چشمگیر فنی و اقتصادی را به­همراه دارد. دانسیته (5%+) و مقاومت­های کشش (% 17+) و ترکیدن (% 27+) کاغذ نیز بهبود چشمگیری را نسبت به نمونه شاهد نشان­داد. با اینحال، مقاومت پارگی شبکه لیفی کاهش یافت (% 4-) که به افزایش سهم ذرات ریز بواسطه نگهداشت بیشتر آنها توسط پلی­الکترولیت اکریلامیدی مربوط می­گردد. نانوفیبریل سلولزی نیز در کاربرد منفرد منجر به افزایش ماندگاری سوسپانسیون، دانسیته، شاخص­های کشش و ترکیدن کاغذ؛ کاهش روانی و اتلاف مواد از خمیرکاغذ و نیز افت مقاومت پارگی ­گردید. ماهیت آنیونی، سطح ویژه بالا و واجد پتانسیل پیوندهای فراوان هیدروژنی؛ دلیل این نتایج هستند. افزودن نانوفیبریل سلولز پس از CPAM، منجر به افزایش ماندگاری (تا بیش از %10) و روانی سوسپانسیون (حداقل %20)، تراکم و مقاومت­های کشش (تا %20) و ترکیدن (تا %50) و کاهش مقاومت پارگی (تا %8) گردید. افزودن نانوفیبریل سلولزی پس از CPAM در سطوح %2/0 و %15/0 به سوسپانسیون الیاف، عمدتاً موجب بهبود مقاومت کششی کاغذ در مقایسه با کاربرد منفرد پلیمر کاتیونی گشت. کاربرد توام پلیمرهای CPAM و نانوفیبریل سلولزی در مقاومت ترکیدن نیز بسته به تعامل نانوذره با پلیمر کاتیونی و سوسپانسیون الیاف، اثرات متفاوتی را برجای گذارده­است

مهندسی نفت

شبیه‌سازی و آنالیز فنی-اقتصادی فرآیند تصفیه هیدروژنی مازوت

صفحه 17-30

امیرحسین خلیلی گرکانی؛ مصطفی جعفری

چکیده سوخت مازوت‌‌ با درصد گوگرد بالا به‌طور گسترده در صنایع پتروشیمی، نیروگاهی و دریایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده از این نوع سوخت‌ها، علاوه بر آنکه باعث آلودگی‌های وسیع هوایی و دریایی در کشور شده است، باعث تحمیل جرایم هنگفت بین‌المللی، افزایش هزینه‌ها و خوردگی تجهیزات نیز شده است. از این‌رو، استفاده از سوخت مازوت با ترکیبات گوگردی حداکثر 5/0 درصد جرمی در دنیا، به صورت تصفیه مازوت در مبدا (در پالایشگاه‌ها) و با در نظر گرفتن تمامی جنبه‌ها، بیش از پیش اهمیت یافته است. روش‌های صنعتی محدودی برای گوگرد‌زدایی‌ هیدروژنی سوخت مازوت (به‌علت سنگین بودن این برش نفتی و پیچیده بودن ترکیبات گوگردی در آن) وجود دارد که مرسوم‌ترین آن روش سولفور‌زدایی هیدروژنی یا (HDS) است.
هدف از این پژوهش، شبیهسازی و ارزیابی اقتصادی واحد تصفیه هیدروژنی از مازوت با ظرفیت 75/13 میلیون بشکه در سال می‌باشد. شبیه‌سازی این فرآیند در نرم‌افزار Aspen HYSYS petroleum Refinery انجام گرفته شده است. در این شبیه‌سازی تاثیر پارامترهای عملیاتی موثر نظیر فشار، نسبت هیدروژن به مازوت و در نهایت میزان مصرف کاتالیست بر روی حذف ترکیبات گوگردی، تولید محصولات جانبی و هزینه‌های خالص تولید بررسی شده‌است.
نتایج نشان داد برای تصفیه هیدروژنی این ظرفیت از مازوت با ترکیبات گوگردی 5/3 درصد، هزینه کل سرمایه‌گذاری 9/308 میلیون دلار و هزینه خالص تولید مازوت تصفیه‌شده، 5/114 میلیون دلار در سال برآورد شده است. همچنین آنالیز حساسیت اقتصادی فرآیند نشان داد که پارامتر عملیاتی نسبت هیدروژن به مازوت، بیشترین تاثیر را در افزایش هزینه سرمایه‌گذاری و هزینه‌ خالص تولید دارد که تا حد امکان باید کمینه شود.

دارو رسانی

اثر نانوذرات آلبومین مغناطیسی بارگذاری شده با 5- فلورویوراسیل بر زیستایی و چرخه سلولی سلول‌های سرطان سینه رده‌ی سلولی MCF-7

صفحه 31-41

زهرا رجبی؛ فاطمه باقری؛ سید عباس شجاع الساداتی

چکیده سرطان سینه یکی از سرطان‌های شایع در بین زنان و با نرخ بالای مرگ و میر است. شیمی درمانی یکی از راه های معمول برای درمان سرطان است ولیکن با اثر بر روی بافت‌های سالم دارای اثرات جانبی فراوان است. رسانش هدفمند داروهای ضدسرطان به سلول‌های سرطانی موجب کاهش اثرات جانبی دارو بر سلول‌های سالم می شود. آلبومین سرم به خاطر در دسترس بودن، آسانی آماده سازی و توانایی اتصال به لیگاندهای مختلف به طور وسیع به عنوان حامل دارو استفاده شده است. با اتصال نانوذرات اکسید آهن به آلبومین می‌توان توزیع آن را با استفاده از یک میدان مغناطیسی خارجی کنترل کرد.
در این پژوهش چهار نوع نانوذره شامل نانوذرات آلبومین، آلبومین حاوی دارو، آلبومین مغناطیسی و آلبومین مغناطیسی حاوی دارو با روش انحلال زدایی ساخته شد. اندازه و پتانسیل زتا نانوذرات آلبومین و آلبومین مغناطیسی بارگذاری شده با دارو به طور میانگین به ترتیب 220 نانومتر، 8/25- میلی ولت و 221 نانومتر، 28- میلی ولت بدست آمد. بازده بارگذاری دارو در نانوذرات آلبومین و آلبومین مغناطیسی به ترتیب %1 و %6/0 و مقدار داروی به دام افتاده به ترتیب برابر با %20 و %8/15 بود. نتایج آزمایش سمیت سلولی نشان داد نانوذرات آلبومین مغناطیسی حاوی داروی 5-فلورویوراسیل در مقایسه با سایر گروه‌ها به طور معناداری سمیت بیشتری در سلول‌های سرطانی دارند. آزمون پراشن بلو ورود نانوذرات مغناطیسی آهن به درون سلول­های سرطانی را تایید کرد. نتایج واکاوی چرخه­ی سلولی نشان می­دهد که در نتیجه تیمار سلول­ها با نانوذرات مختلف و داروی آزاد تغییرات مشخصی در جابجایی پراکنش سلول­ها در مراحل مختلف چرخه­ی سلولی مشاهده نمی­شود. در نانوذرات آلبومین حاوی دارو، نانوذرات آلبومین مغناطیسی حاوی دارو و داروی آزاد فاز Sub G1 مشاهده می­شود که بیانگر مرگ سلولی در این گروه­ها است که درصد مرگ سلولی در نانوذرات آلبومین حاوی دارو بیشتر است. بر طبق این نتایج، نانوذرات آلبومین مغناطیسی بارگذاری شده با 5-FU در از بین بردن سلول‌های سرطانی موثر بوده و مطالعات بیشتر در این زمینه را می‌طلبد.

مهندسی پلیمریزاسیون

بررسی اثر کاتالیست DBTDL بر سینتیک پخت پلی‌یورتان توسط کالریمتری روبشی تفاضلی: HTPB/TDI در مقایسه با HTPB/IPDI

صفحه 43-55

عارف ولی شامخی؛ عباس کبریت چی؛ یاسین کیخا

چکیده موضوع تحقیق
هدف از این پژوهش بررسی سینتیک پخت حامل پلی‌یورتانی برپایه پلی‌بوتادین خاتمه‌یافته با هیدروکسیل (HTPB) است. این واکنش در کامپوزیت‌های پلی‌یورتانی پیشرفته بسیار حائز اهمیت است.
روش‌ها
دی‌اُل HTPB با دو نوع عامل پخت دی­ایزوسیاناتی تولوئن دی‌ایزوسیانات (TDI) و ایزوفورون دی‌ایزوسیانات (IPDI) در حضور و عدم حضور کاتالیزور دی‌بوتیل ‌تین دی‌لورات (DBTDL)، توسط روش کالریمتری روبشی تفاضلی (DSC) در چند نرخ حرارتی مختلف (5، 10، 20 و °C/min 40)، تحت پخت دینامیکی قرار گرفت. پارامترهای سینتیکی توسط مدل­های کسینجر، اوزاوا و تبدیل یکسان محاسبه شد. تشکیل گروه‌های عاملی پلی­یورتان و افزایش گرانروی در حین پخت، توسط روش طیف‌سنجی مادون قرمز-تبدیل فوریه (FT-IR) و ویسکومتر چرخشی (RV) بررسی شد.
نتایج تحقیق
نتایج نشان داد نوع عامل پخت و حضور کاتالیست، انرژی فعالسازی، آنتالپی واکنش، تکمیل واکنش و سرعت پخت را تحت تأثیر قرار می‌دهد. مدل‌های سینتیکی مختلف نشان دادند، انرژی فعال­سازی به عنوان تابعی از درصد تبدیل واکنش به طور متوسط به ازای هر 05/0 واحد افزایش در درصد تبدیل، حدود kJ/mol 1 کاهش می­یابد. انرژی فعال‌سازی سامانه حامل HTPB-TDI-DBTDL با شیب کمتری نسبت به سامانه حامل HTPB-IPDI-DBTDL برحسب درصد تبدیل کاهش می‌یابد. کاهش انرژی فعال­سازی در درصد تبدیل­های بیشتر از %90 احتمالاً به علت نفوذ کوچک مولکول­ها به پلیمر­ها، شیب بیشتری پیدا می‌کند. آنتالپی واکنش پخت سامانه حامل HTPB-TDI-DBTDL در سرعت‌ بالاتر از C/min° 10 تقریباً مستقل از سرعت حرارت‌دهی است، در حالیکه آنتالپی واکنش پخت سامانه حامل HTPB-IPDI-DBTDL به سرعت حرارت‌دهی به میزان قابل ملاحظه‌ای وابسته است. نتایج شیمی-رئولوژی نشان داد سرعت واکنش­پذیری سامانه حامل به ترتیب HTPB-TDI-DBTDL>HTPB-IPDI-DBTDL>HTPB-TDI است.
کلمات کلیدی: HTPB، DSC، سینتیک پخت، عامل پخت، انرژی فعال­سازی.

فیلترکردن

فروشویی و بازیابی سلنیم از لجن آندی مس سرچشمه

صفحه 57-67

فرناز محمودیانی؛ فرامرز هرمزی؛ سعید علمدار میلانی

چکیده پارامترهای فروشویی و بازیابی کنترل کننده­ی رهش سلنیم از لجن آندی مس سرچشمه بررسی و تعیین شد. لجن آندی مس در حین تولید مس کاتدی در ته سلول های الکترولیت تولید می­شود که از اجزای نامحلول آند در الکترولیت تشکیل شده است. لجن مس، حاوی مقادیر مختلفی از فلزات با ارزش مانند طلا، نقره، سلنیم و تلوریم، و سایر فلزات گران­بهای موجود در مس آندی است که به عنوان محصول جانبی فرایند تولید مس استخراج می­شوند. امروزه منبع اصلی تهیه­ی سلنیم رسوبات سولفوری مانند مس و نیکل می باشد. لجن آندی مس در حال حاضر تنها منبع تهیه سلنیم در دنیا است. لجن­ آندی مس ماده­ی ­خام برای تولید بیش از %90 درصد سلنیم جهان و منبع اصلی تولید سلنیم است [1-3].در این پژوهش استخراج سلنیم از لجن آندی مس امکان­سنجی شده است. برای انجام این مهم از لیچینگ اسیدی بهره جسته شده است. در این مقاله تاثیر پارامترهای عملیاتی نظیر غلظت اسید، دما، زمان انجام فرایند و نسبت مایع به جامد بر بازیابی سلنیم از طریق لیچینگ لجن مس مورد بررسی قرار گرفت. شرایط بهینه­ی سرعت هم­زدن rpm250و نسبت جامد به مایع ­(W/V) 01/0 برای زمان تماس­60 دقیقه در دمای °C 70 به­دست آمد. در شرایط بهینه­، بازده فروشویی سلنیم %99 بود. داده­های ترمودینامیکی، نشان داد که مقادیر ΔH و ΔS هر دو مثبت می­باشد که نشان می­دهد که فرایند فروشویی در واقع گرماگیر و بی­نظم است در حالی که مقادیر منفی به دست آمده برای ΔG نشان می­دهد که فرایند انحلال سلنیم دارای ماهیت خودبه­خودی است.

نانو کامپوزیت

مطالعات غلظت – رفتاری ،جذب، سیلابزنی، تراوایی نسبی نانو کامپوزیت پلیمری CuO/TiO2/PAM در دو لیتولوژی مخزنی

صفحه 69-86

حسین بهرامی نژاد؛ عباس خاکسار منشاد

چکیده نانو مواد از جمله موادی هستند که به علت اندازه ای که دارند به راحتی می توانند به حفرات ریز نفوذ کرده و تاثیرخود را بگذارند. شناخت دقیق مکانیزم های رفتاری این نانو سیالات در تغییر ترشوندگی امری ضروری است. چرا که اگر شناخت مناسبی بر این مکانیزم ها وجود نداشته باشد ممکن است با رفتار عکس باعث ضرر و آسیب به مخزن شوند. در این مطالعه در ادامه مطالعه ی پیشین نویسندگان بررسی رفتاری و مکانیزمی به صورت دقیق تر و مستند تر بررسی گردیده و تست های جذب طیفی، سیلابزنی شیمیایی و نمودار های تراوایی نسبی تایید کنندگان نتیجه ی ازدیاد برداشتی این نانوکامپوزیت می باشند. درسنگ های کربناته جذب نانوماده در حالت لایه مضاعف الکتریکی به عنوان مکانیزم غالب و در سنگ های ماسه ای فشار جدایشی مکانیزم غالب تغییر ترشوندگی به دست آمد. به جهت تایید مطالب تست جذب طیفی در حضور متقابل نانوسیال غلظت ppm 200 در دو سیستم کربناته و ماسه سنگی انجام گردید که میزان جاذبه و دافعه ی الکترواستاتیکی در کربناته ها و ماسه سنگ ها اثبات گردد. نتایج تست جذب بیانگر وجود دو فرایند جذب و ته نشینی برای سیستم کربناته و فرایند ته نشینی برای سیستم ماسه سنگی بود. تست دینامیک سیلابزنی شیمیایی به جهت تایید اثر گذاری این ماده در افزایش تولید انجام گردید. سیلابزنی نانوسیالی به عنوان ازدیاد برداشت تولید نفت 56.5 و 59.55 درصدی را به ترتیب برای سیستم نانوسیال 200 ppm-سنگ کربناته و نانوسیال 1500 ppm-سنگ ماسه ای نشان دادند که به ترتیب 8.5 و 6.35 درصد نسبت به تزریق آب شور ازدیاد برداشت نتیجه حاصل گردیده است. نمودار های تراوایی نسبی با افزایش 10 درصدی اشباع آب نقطه تقاطعی در سیستم کربناته و با افزایش 12 درصدی اشباع آب نقطه تقاطعی در سیستم ماسه سنگی و اثر گذاری رفتاری ماده را در غلظت های مورد بررسی نشان دادند.

فیلترکردن

استخراج حلالی سریم (IV) از محلولهای سولفوریک اسید با استفاده از سیانکس 921 و مخلوط آن با D2EHPA

صفحه 87-103

سعید علمدار میلانی؛ مهدی آشتیانی فر؛ فاضل ضحاکی فر

چکیده با توسعه­ی سریع علم و فناوری­، سریم و سریم اکسید به­طور گسترده در زمینه­های مختلف استفاده می­شوند از جمله در ساخت آلومینیم، آلیاژهای آلومینیم، برخی از فولادها و در آهن­رباهای دایمی، کاتالیزور، پودر پولیش، شیشه، سینما، و فناوری سرامیک. استخراج حلالی یکی از تکنیک­های موثر برای استخراج، جداسازی و خالص­سازی سریم است.
استخراج سریم (IV) از محلول­های سولفوریک اسید با استفاده از سیانکس 921 رقیق­شده در کروزن مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای مختلف مؤثر بر فرایند استخراج سریم ­(IV) مانند pH فاز آبی، غلظت استخراج­کننده، غلظت یون فلزی در فاز آبی، زمان تماس و هم­چنین دمای واکنش به­طور جداگانه بررسی شد. آزمایش­ها در محدوده­ی­­pH ، 5/0 تا 5/5­، در دمای C­° 1± 25، با استفاده از سیانکس 921 به تنهایی در گستره­ی غلظتی 06/0 تا 1-mol L ­4/0، ­و مخلوط سیانکس 921 و ­­­­EHPA2D با نسبت­های مختلف ­انجام شد.
با توجه به مطالعه­ی دما­، واکنش استخراج سریم (IV) با سیانکس 921 در کروزن فرایندی با طبیعت گرمازا است. نتایج نشان داد که استخراج مؤثر سریم (IV) از محلول­های اسیدی نمی­تواند در یک تعادل تنها به­ دست آید زیرا انحلال­پذیری سیانکس 921 در رقیق­کننده­های آلیفاتیک در دمای محیط محدود است. برای جبران این­­­، امکان استفاده از مخلوط هم­افزای سیانکس 921 و EHPA2D به عنوان سیستم استخراجی برای بازیابی سریم (IV) از محلول­های سولفوریک اسید بررسی شد. مشاهده شد که استخراج سریم (IV) با مخلوط­ سیانکس 921 و EHPA2D­­، اثر هم­افزیی قابل توجهی ارایه می­دهد. نتایج نشان داد که، تحت شرایط آزمایشی، حداکثر ضریب هم­افزایی در نسبت مولی 0/3 (­921Cyanex M 2/0 : EHPA2D ­M 6/0) به دست می­آید و سریم (IV) به شکل 921Cyanex 2(4HSO)(4SO)Ce در فاز آلی استخراج می­شود.

کامپوزیت

بهینه سازی خواص مکانیکی فوم‌های پلی پروپیلن تولید شده با اکسترودر

صفحه 105-120

حمیدرضا عظیمی؛ داود جهانی؛ امین محبی فر؛ محمدرضا یزدان پناه

چکیده فوم­های پلاستیکی خوب طراحی شده از نقطه نظر چگالی سلول­ها و اندازه آنها ، باز یا بسته بودن و یکنواخت بودن سلول­ها، در کنار داشتن امتیاز هایی از قبیل مصرف مواد کمتر، ثبات ابعادی بالاتر، فرایندپذیری بهتر و کیفیت سطح مطلوبتر نسبت به پلاستیک های فوم نشده متناظر خود، می توانند خواص مکانیکی و فیزیکی برتری، مانند استحکام به وزن، استحکام به ضربه، خواص حرارتی و دی الکتریکی داشته باشند. چگونگی توزیع دما در نواحی مختلف اکسترودر، کمیت و کیفیت نانوذرات افزودنی و چگونگی توزیع آنها در زمینه پلیمر می توانند تاثیر چشمگیری در خصوصیات مکانیکی فوم های اکسترودر داشته باشند. در این تحقیق با استفاده از دستگاه اکسترودر، فوم‌های میکروسلولی پلی پروپیلن گرافت شده با مالئیک انیدرید با افزودن 3، 7 و 9% وزنی نانو رس اصلاح سطح شده، در سه شرایط دمایی اکسترودر تولید و اثر مواد و فرایندها در خواص مکانیکی مورد تحقیق قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که افزودن نانو رس موجب بهبود خواص مکانیکی فوم پلی پروپیلن گرافت شده با مالئیک انیدرید می شود. به عنوان مثال، نتایج نشان می دهد نمونه های درست شده حاوی 7% رس اصلاح شده سطحی، حدود 10 درصد مقاومت به ضربه یی بیشتری نسبت به نمونه های بدون نانو رس دارا می باشند. همچنین برای همین نمونه ها افزایش حدود 5 درصدی در مدول یانگ نسبت به سایر نمونه ها ثبت شده است. همچنین بررسی های ریزساختاری نمونه‌ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، نشان دهنده‌ی این است که افزودن نانو رس موجب یکنواخت شدن ساختار فوم و سلول های ریزتر می شود. در این تحقیق، کمترین اندازه متوسط سلولها (5/87 میکرومتر) و پایین ترین دانسیته فوم (3/0 گرم بر سانتی متر مکعب) برای نمونه حاوی 7% رس که در حالت کاری دو تولید شده بود ثبت گردید.