per
جهاد دانشگاهی-پژوهشکده توسعه صنایع شیمیایی ایران
نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران
1022-7768
2012-08-22
31
2
1
12
6992
Research Article
بررسی پارامترهای مؤثر در سنتز N (1و3 دی متیل بوتیل) N' فنیل پارافنیلن دی آمین به عنوان آنتی اوزونان و آنتی اکسیدان الاستومرهای طبیعی و سنتزی
The Effective Parameters in the Synthesis of N-(1, 3-Dimethylbutyl)-N'-Phenyl-p-Phenylenediamine as Antiozonant and Antioxidant for Natural and Synthetic Elastomers
علی اصغر خلیلی
khaliliaa@ripi.ir
1
مرضیه شکرریز
2
سهراب تقی پور
3
فروزان حاجی علی اکبری
4
تهران، پژوهشگاه صنعت نفت، پژوهشکده شیمی و پتروشیمی، صندوق پستی 137 ـ 14665
تهران، پژوهشگاه صنعت نفت، پژوهشکده شیمی و پتروشیمی، صندوق پستی 137 ـ 14665
تهران، پژوهشگاه صنعت نفت، پژوهشکده شیمی و پتروشیمی، صندوق پستی 137 ـ 14665
تهران، پژوهشگاه صنعت نفت، پژوهشکده شیمی و پتروشیمی، صندوق پستی 137 ـ 14665
ترکیب N (1،3 دی متیل بوتیل) N' فنیل پارا فنیلن دی آمین با نام تجارتی سانتوفلکس 6PPD یک عامل بازدارنده قوی در برابر اکسیداسیون و اوزوناسیون برای الاستومرهای سنتزی و طبیعی و به عنوان پایدار کننده پلیمرهای سنتزی مورد استفاده قرار می گیرد. افزایش این ماده برای محافظت در برابر شکلهای گوناگون فرسودگی، خستگی و انعطاف پذیری اجزای لاستیکی در شرایط عملیاتی ایستا و دینامیک، طی زمان انبار داری و استفاده در دماهای بالا نیاز است. در این پژوهش، تهیه سانتوفلکس از 4- آمینو دی فنیل آمین(4-ADPA) و متیل ایزو بوتیل کتون(MIBK) در مجاورت کاتالیست Pt/C5% با بهینه سازی متغیرهای ترمودینامیکی (دما، فشار ) و متغیرهای سینتیکی(دور همزن، زمان واکنش، نسبت مولی) با حضور یک اکسیدکننده مورد بررسی قرار گرفت. در مرحله اول، از واکنش مستقیم نیتروبنزن، آنیلین در مجاورت یک باز قوی و با تغییر نسبت مولی هیدروژن پرکسید به نیتروبنزن، 4- نیترو و4- نیتروزو دی فنیل آمین تهیه شد که در ادامه با هیدروژناسیون در فشارpsig 220- 200 در دمای °C80 و در مجاورت کاتالیست Pt/C5% ، 4- آمینو دی فنیل آمین با افزایش بازدهی تا حدود 10% نسبت به روش های متداول و با کاهش مواد جانبی تهیه شد. در مرحله بعدی، با بهینه سازی شرایط واکنش، 4- آمینو دی فنیل آمین با متیل ایزوبوتیل کتون در فشار psig800 گاز هیدروژن در دمای °C 175- 170 و در حضور کاتالیست Pt/C 5% ، سانتو فلکس با بازدهی 95% و خلوص بالای 99% تهیه شد. که نسبت به روشهای متداول 3% فزایش داشت. شناسایی کلیه ترکیبهای تهیه شده با روشهای طیف سنجی زیر قرمز، رزونانس مغناطیسی هسته پروتون، تجزیه عنصری و کروماتوگرافی گازی انجام شد.
N-(1, 3-Dimethylbutyl)-N'-phenyl-1, 4-phenylenediamine (Santoflex 6PPD) functions as a powerful antioxidant and antiozonant for natural and synthetic elastomeric compounds and as synthetic polymer stabilizer. Santoflex 6PPD provides protection against different forms of aging and fatigue degradation of flexible rubber components in both static and dynamic operation conditions at high temperature during storage and service operation is essential. In this research synthesis of this compound from 4-AminoDiPhenylAmine (4-ADPA) and Methyl IsoButyl Ketone (MIBK) in the presence of 5%Pt/C as catalyst with thermodynamic variables (temperature, pressure) and kinetic parameters (stirring speed, reaction time, and molar ratio) were examined with an oxidizer. At first, (4-nitrodiphenyl amine and 4-nitrosodiphenyl amine) were prepared by direct coupling of aniline and nitrobenzene under optimized molar ratio of hydrogen peroxide to moles nitrobenzene in the presence of a strong base. Then 4-ADPA was synthesized under hydrogen pressure about 200-220 psig at 80 °C in the presence of 5%Pt/C as catalyst with efficiency increase about 10% and by product reduce compared to conventional methods. In the second step, 4-ADPA was reacted with Methyl IsoButyl Ketone (MIBK) under hydrogen pressure of about 800 psig and temperature of 170-175 °C in the presence of 5% Pt/C catalyst Santo flex 6PPD was synthesized in 99% purity and the yield of reaction was 95% with efficiency increase about 3% in comparison with conventional methods. All of the synthesized compounds were characterized by FT-IR, 1HNMR, C.H .N. and G.C. analysis.
https://www.nsmsi.ir/article_6992_bc1b7cb2a9ff1989941f67e7789ba493.pdf
4- آمینو دی فنیل آمین(4-ADPA)
سانتوفلکس 6PPD
آنتی اوزونان لاستیک
آنتی اکسیدان لاستیک
4-aminodiphenylamine (4-ADPA)
Santoflex 6PPD
Rubber antioxidants
Rubber antiozonants
per
جهاد دانشگاهی-پژوهشکده توسعه صنایع شیمیایی ایران
نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران
1022-7768
2012-08-22
31
2
13
20
7015
Research Article
بهسازی و تعیین درجه استیلزدایی کیتوزان با روش تیتراسیون پتانسیل سنجى و طیفنمایی زیر قرمز
Improvement and Determination of the Degree of Deacetylation of Chitosan via Potentiometric Titration Method and Infrared Spectroscopy
مرتضی حسن زاده کفشگری
1
محمد خرم
mkhorram@shirazu.ac.ir
2
محسن منصوری
3
عبدالرضا صمیمی
4
شیراز، دانشگاه شیراز، دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز
شیراز، دانشگاه شیراز، دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز
زاهدان، دانشگاه سیستان و بلوچستان، دانشکده مهندسی شهید نیکبخت، گروه مهندسی شیمی
زاهدان، دانشگاه سیستان و بلوچستان، دانشکده مهندسی شهید نیکبخت، گروه مهندسی شیمی
درجهی استیلزدایی کیتوزان در ویژگیهای فیزیکی، شیمیایی و زیستی نقش اساسی دارد. ازاین رو، در این پژوهش، کیتوزان با ویسکوزیتهی پایین، وزن مولکولی متوسط و کیتوزان با وزن مولکولی بالا (دارای ناخالصی و بهسازی شده) برای تعیین درجهی استیلزدایی با استفاده از یک روش آسان و دقیق مورد مطالعه قرار گرفت. درجهی استیل زدایی کیتوزانها از روش طیفنمایی زیر قرمز تبدیل فوریه (روش موری و رابرت، خط مبنای a و روش باکستر و همکاران، خط مبنای b ) و تیتراسیون پتانسیل سنجی خطی تعیین شد. در روش ارایه شده برای حذف ناخالصیها و بهسازی درجهی استیلزدایی کیتوزان با وزن مولکولی بالا، درجهی استیلزدایی از 1/60 به 7/92 درصد افزایش چشمگیری پیدا کرد. نتیجههای بهدست آمده با متوسط ریشه مجذور انحراف مطلق (sRMSD) مقایسه شد و همپوشانی روشهای تیتراسیون پتانسیل سنجی و طیفنمایی زیر قرمز را برای خط مبنای a نشان داد. بررسی درجهی استیلزدایی کیتوزانها، افزایش درجهی استیلزدایی را با افزایش ویسکوزیته و وزن مولکولی کیتوزان نشان داد.
The Degree of Deacetylation (DD) of chitosan plays a main role in its physical, chemical and biological properties. Hence, in this study, low-viscous, medium, and high (impure and improved) molecular weight chitosan were used to determine DD, using a simple and exact method, The DDs of chitosan were determined by the fourier transform infrared spectroscopy (Baseline-a and b ) and linear potentiometric titration. Thie concluded results were compared using Root-Mean-Square Deviation (sRMSD) whereby an agreement between the linear potentiometric titration and fourier transform infrared spectroscopy (Baseline-a) were shown. In presented method, for purifying impurities and improving DD of the high molecular chitosan, DD was noticeably increased from 60.1 to 92.7 %. The analysis of chitosan's DD represented the raise of DD in the presence of the increase of viscosity and molecular weight of chitosan.
https://www.nsmsi.ir/article_7015_d80f8c34669a112d6a1bf7d30162dca1.pdf
کیتوزان
درجه استیلزدایی
تیتراسیون پتانسیل سنجی
طیفنمایی زیر قرمز
Chitosan
Degree of deacetylation
Potentiometric titration
Infrared spectroscopy
per
جهاد دانشگاهی-پژوهشکده توسعه صنایع شیمیایی ایران
نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران
1022-7768
2012-08-22
31
2
21
26
7016
Research Article
سنتز زئولیت ZSM-5 به عنوان کاتالیست فرایند تبدیل متانول به پروپیلن
Synthesis of ZSM-5 Zeolite as the Catalyst for the Methanol to Propylene Reaction
محمد فیروزی
1
مرتضی بقالها
baghalha@sharif.edu
2
موسی اسدی
3
تهران، دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی شیمی و نفت، صندوق پستی 9465 ـ 11365
تهران، دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی شیمی و نفت، صندوق پستی 9465 ـ 11365
تهران، شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی، صندوق پستی 14458
در این پژوهش، کاتالیست زئولیتی ZSM-5 با نسبت بالای سیلیسیوم به آلومینیم برابر 800 برای فرایند تبدیل متانول به پروپیلن (MTP) سنتز شده است. در سنتز این کاتالیست از قالب آلی تترا پروپیل آمونیوم برمید استفاده شده است که نسبت به تترا پروپیل آمونیوم هیدروکسید که به طور معمول به عنوان قالب آلی استفاده می شود به مراتب ارزان تر است. آزمون راکتوری کاتالیست سنتز شده در شرایط عملیاتی دما 460 درجه سانتیگراد، فشار اتمسفری، WHSV برابر 1-h 1 و خوراک شامل محلول 50 درصد وزنی آب و متانول انجام شده است. نتیجه های به دست آمده از آزمون راکتوری کاتالیست سنتز شده با نتیجه های آزمون راکتوری یک کاتالیست تجاری در شرایط یکسان مقایسه شده است. برای تعیین ویژگی های کاتالیست از تجزیه های XRD، SEM، TPD، BET و ICP استفاده شده است. نتیجه ها بیانگر آن است که بالاترین میزان گزینش پذیری کاتالیست سنتز شده نسبت به اولفین های سبک به ویژه پروپیلن 54 درصد می باشد که این عدد برای کاتالیست تجاری 40 درصد است. همچنین پس از گذشت 150 ساعت از عمر کاتالیست، کاتالیست سنتز شده دارای درصد تبدیل بالاتری نسبت به کاتالیست تجاری می باشد که به ترتیب 7/99 و 5/99 م یباشد.
In this research, ZSM-5 zeolite with high ratio of Si to Al of 800 was synthesized to act as the catalyst for the conversion of Methanol To Propylene (MTP). Instead of tetra-propyl ammonium hydroxide, here, tetra-propyl ammonium bromide which is much cheaper was used as the template. The reaction was investigated in a fixed-bed flow reactor under the operating conditions of T=460 °C, P=1atm, and WHSV = 1 h-1. The obtained results with the synthesized catalysts were compared with those of a commercial catalyst. The catalysts were characterized using XRD, SEM, TPD, BET and ICP techniques. The obtained results indicated that the selectivity of methanol conversion to light olefins, including propylene is 54%. This value is significantly higher than the 40% selectivity obtained with the commercial catalyst. Aging and deactivation after 150 hours of reactor operation was less severe for the synthesized catalyst compared to the commercial catalyst.
https://www.nsmsi.ir/article_7016_42c9135281c50e2aa0fc53b349d7e8ae.pdf
پروپیلن
هیدروترمال
گزینشپذیری
ZSM-5
MTP
Propylene
Hydrothermal
Selectivity
ZSM-5
MTP
per
جهاد دانشگاهی-پژوهشکده توسعه صنایع شیمیایی ایران
نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران
1022-7768
2012-08-22
31
2
27
39
7017
Research Article
مدل سازی جذب انتخابی گاز هیدروژن سولفید توسط محلول متیل دی اتانول آمین در برج جذب پرشده
Modeling of Selective Hydrogen Sulfide Absorption Using MDEA Solution in a Packed Column
مرتضی افخمی پور
1
رضا آذین
reza.azin@pgu.ac.ir
2
شهریار عصفوری
osfouri@pgu.ac.ir
3
بوشهر، دانشگاه خلیج فارس، دانشکده مهندسی، گروه مهندسی شیمی
بوشهر، دانشگاه خلیج فارس، دانشکده مهندسی، گروه مهندسی شیمی
بوشهر، دانشگاه خلیج فارس، دانشکده مهندسی، گروه مهندسی شیمی
در این مقاله، یک مدل پایدار بر اساس انتقال جرم برای جذب انتخابی گاز هیدروژن سولفید درمحلول متیل دیاتانول آمین در برج جذب پرشده ارایه شده است. این مدل می تواند توزیع غلظت اجزای گازهای نفوذ کننده و توزیع دما در فازهای گاز و مایع برای سیستم (O 2-H2S-CO 2MDEA-H )پیش بینی کند. برای پیش بینی توزیع غلظت گاز کربن دیاکسید از ثابتهای سینتیکی درجه دوم واکنش میان این گاز و محلول متیل دیاتانول آمین استفاده شده است و از بین داده های موجود، بهترین ثابت با توجه به نتیجه ها انتخاب شده است. همچنین پارامترهای مؤثر در به دست آوردن این توزیع ها و نقطه بیشینه ضریب انتخاب پذیری در این مدل بررسی شده است. برای بررسی درستی مدل ارایه شده، نتیجه های به دست آمده از آن با استفاده از داده های یک واحد نیمه صنعتی و همچنین با استفاده از داده های موجود برج جذب پرشده واحد شیرین سازی فازهای 4 و5 مجتمع گاز پارس جنوبی مقایسه شده است. نتیجه های به دست آمده نشان دهنده تطابق خوب پیش بینی مدل ارایه شده و داده های تجربی می باشد.
In this paper, a steady-state model based on mass transfer for selective absorption of hydrogen sulfide gas in MethylDiEthanolAmine (MDEA) solution, in the packed absorption tower is presented. This model is able to predict the concentration and temperature profiles in gas and liquid phases for the (MDEA-H2S-CO2-H2O) system. In order to predict the profile of CO2 concentration, the second-order kinetic constants of reaction between gas and MDEA solution was used. Also, among the existing kinetic data, the best one was selected. In addition, the effective parameters in obtaining these profiles and the maximum point of selectivity factor were examined in this model. In order to evaluate accuracy of proposed model, the results were compared with from a pilot plant test as well as using operating data from absorption packed tower of the gas sweetening unit of phases 4 and 5 of South Pars Gas Complex. The obtained results reveal an acceptable compatibility between experimental data and prediction of the presented model.
https://www.nsmsi.ir/article_7017_b05cc743e663a9793e936b68a5b040be.pdf
انتقال جرم
هیدروژن سولفید
کربن دی اکسید
جذب
برج پرشده
ضریب انتخاب پذیری
Mass transfer
Hydrogen Sulfide
Carbon dioxide
Absorption
Packed column
Selectivity factor
per
جهاد دانشگاهی-پژوهشکده توسعه صنایع شیمیایی ایران
نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران
1022-7768
2012-08-22
31
2
41
54
7101
Research Article
طراحی و بهینه سازی مبدل های گرمایی چند جریانه با در نظر گرفتن نوع پره و تغییر ویژگی های فیزیکی سیال
Design and Optimization of Multi-Stream Plate-Fin Heat Exchangers Using Optimum Fins and Variable Physical Properties
نسیم طاهونی
ntahuni@ut.ac.ir
1
سمیرا میریحیایی
2
فاطمه جدا
3
حمیدرضا فلاحی
4
محمدحسن پنجه شاهی
5
تهران، دانشگاه تهران، پردیس دانشکدههای فنی، دانشکده مهندسی شیمی، صندوق پستی 4563ـ 11365
تهران، دانشگاه تهران، پردیس دانشکدههای فنی، دانشکده مهندسی شیمی، صندوق پستی 4563ـ 11365
تهران، دانشگاه تهران، پردیس دانشکدههای فنی، دانشکده مهندسی شیمی، صندوق پستی 4563ـ 11365
تهران، شرکت پترو هایتک کیش
تهران، دانشگاه تهران، پردیس دانشکدههای فنی، دانشکده مهندسی شیمی،صندوق پستی 4563ـ 11365
تاکنون روشهای گوناگونی برای طراحی مبدلهای چندجریانه ارایه شده است، اما در بیشتر الگوریتمهای موجود، ویژگیهای فیزیکی کلیه جریانها در طول مسیر انتقال گرمای ثابت فرض شده است. در این پژوهش، روشی پیشنهاد شده است که اثر تغییر ویژگیهای فیزیکی سیال را در نظر می گیرد. این قابلیت به همراه در نظرگرفتن افت فشار جریانهای موجود، الگوریتم قدرتمندی را برای تخمین سطح شبکه پیش از طراحی فراهم می سازد. در این روش وابستگی ویژگیهای فیزیکی از جمله ظرفیت گرمایی ویژه، ویسکوزیته، دانسیته و هدایت گرمایی به تغییر دما مورد توجهقرار می گیرد. بنابراین کلیهی پارامترهای مؤثر در رابطهی افت فشار به طور دقیق تری محاسبه می شوند. این کار با معرفی ضریب های تصحیحی در هدف گذاری و طراحی شبکه مبدل گرمایی شامل جریانهای مایع و گاز صورت گرفته است. بر این اساس، نتیجه دقیقتر و قابل اعتمادتری برای مرحله های هدف گذاری و طراحی مبدل چند جریانه به دست می آید. همچنین، در میان روشهای گوناگون برای طراحی مبدلهای گرمایی چند جریانه، روشی که همراه با بهینه سازی افت فشار جریانها، بهترین پره را برای هر جریان برگزیند پیشنهاد نشده است. این پژوهش روش جدیدی در طراحی این مبدلها بر پایه ی استفاده از افت فشارهای بهینه ارایه می دهد که تلفیقی از مفهوم فناوری پینچ و الگوریتم ژنتیک است. تابع هدف مسئله، هزینه کل سالیانه است که هزینه های سطح و هزینه تأمین افت فشار جریانها را شامل می شود. نتیجه ها نشان دهنده آن است که با درنظر گرفتن ویژگیهای فیزیکی متغیر به جای ثابت فرض کردن آنها، حجم مبدل و هزینه کل سالیانه به ترتیب به میزان 3/27% و 5 /13% با دقت بیشتری محاسبه خواهد شد. همچنین با بهینه سازی افت فشار، میزان حجم مبدل و هزینه سالیانه کاهش خواهد یافت که این میزان در حالت انجام عمل بهینه سازی بر مسئله با لحاظ خواص فیزیکی متغیر به میزان 28/4% کاهش در حجم مبدل و 92/4% کاهش در هزینه کل سالیانه را نشان می دهد.
Although several methods have been proposed in design of multi-stream heat exchangers, but they often apply for constant physical properties. In this research, a new method is presented using the variation of physical properties with temperature as well as optimum pressure drops. Having indicated the dependency of specific heat capacity, viscosity, density and thermal conductivity on temperature variation, a set of temperature correction factors is defined for each stream. Calculating the correction factors for all streams will lead in finding an optimum DTmin in targeting stage as well as a reliable design based on effective pressure drops, which will guarantee the accuracy of results. Moreover, the optimum pressure drops are used by the optimum selection of fins for each stream in which the total annual cost of exchanger is minimized using genetic algorithm. Having applied the temperature correction factors in design of a multi-stream heat exchanger as case study, the results showed a 27.3% and 13.5% reduction in exchanger volume and total annual cost, respectively, compared to those calculated based on constant physical properties. Also, by optimization of fin types using the genetic algorithm, the results showed a 4.28% and 4.92% reduction in volume and total annual cost, respectively.
https://www.nsmsi.ir/article_7101_5143d45b5cede488e8b0344817e3e643.pdf
مبدل گرمایی چند جریانه
فناوری پینچ
خواص فیزیکی متغیر
بهینهسازی
الگوریتم ژنتیک
نوع پره
Multi-stream heat exchanger
Pinch technology
Variable physical property
Optimization
genetic algorithm
Fin type
per
جهاد دانشگاهی-پژوهشکده توسعه صنایع شیمیایی ایران
نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران
1022-7768
2012-08-22
31
2
55
69
7107
Research Article
طراحی شبکه عصبی برای بهینه سازی اندازه سطح مقطع شیرهای درون چاهی با اندازهی ثابت درچاه هوشمند با الگوریتم پرندگان
Optimization of ICDs' Port Size in Smart Wells Using Particle Swarm Optimization (PSO) Algorithm through Neural Network Modeling
مرتضی حسن آبادی
mortezah001@gmail.com
1
سید مهدیا مطهری
2
مهدی ندری پری
3
تهران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده ریاضی و علوم کامپیوتر
تهران، پژوهشگاه صنعت نفت، پژوهشکده مطالعات مخازن و توسعه میادین
تهران، پژوهشگاه صنعت نفت، پژوهشکده مطالعات مخازن و توسعه میادین
بهینه سازی تولید نفت از میدان های هیدروکربوری یکی از دغدغه های اصلی مدیریت مخازن نفت است. در این راستا از فناوری چاه هوشمند که در دهه ی اخیر توسعه یافته، استفاده می شود. از جمله چالشهای مهم این فناوری، تنظیم بهینه شیرهای کنترلی ثابت در طول عمر چاه هوشمند است. به دست آوردن وضعیت بهینه این شیرها با استفاده از نرمافزار شبیه ساز مخزن، نیازمند تعداد بسیار زیاد اجرای شبیهسازی است که باتوجه به محدودیتهای زمان و هزینه غیرممکن است. از این رو باید به دنبال روشی برای جایگزینی نرمافزار شبیه ساز مخزن و ارایه الگوریتم بهینه سازی مناسب بود. در این مقاله با جایگزینی روش شبکه عصبی مصنوعی با نرمافزار شبیه ساز مخزن، مقدارهای تولید نفت و آب محاسبه شده و بهینه سازی تنظیمات شیرهای کنترلی ثابت برای بیشینه کردن تولید نفت و کمینه کردن تولید آب با الگوریتم پرندگان (PSO) انجام می شود، که سرانجام میزان تولید نفت به اندازه 55% نسبت به روش متداول افزایش می یابد به بیان دیگر، میزان نفت تجمعی از 3.5 میلیون بشکهبه 6 میلیون بشکه و ضریب بازیافت آن از 6% به 9.5% در طول عمر چاه افزایش می یابد.
Oil production optimization is one of the main targets of reservoir management. Smart well technology gives ability of real time oil production optimization. Although this technology has many advantages; optimum adjustment or sizing of corresponding valves is its issue. In this research optimum sizing of ICDs which are passive control valves has been focused on by designing a neural network to simulate reservoir behavior and applying Particle Swarm Optimization (PSW) algorithm to find optimum port size for ICDs. Indeed; this work eliminates the need for lots of expensive and time consuming iteration through reservoir simulator. The achieved objectives of the work were oil production maximization and water production minimization.
https://www.nsmsi.ir/article_7107_81f2f64749e1f303768a1ab55dfa4933.pdf
الگوریتم پرندگان (PSO)
بهینه سازی
چاه هوشمند
روش شبکه عصبی مصنوعی
شیرهای کنترلی درون چاهی
Particle Swarm Optimization (PSO)
Optimization
Smart well
Neural network methods
Inflow Control Devise (ICD)
per
جهاد دانشگاهی-پژوهشکده توسعه صنایع شیمیایی ایران
نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران
1022-7768
2012-08-22
31
2
71
81
7108
Research Article
بررسی سینتیک تجزیه زیستی نرمال هگزان توسط یک مجموعه قارچ جداشده از فیلتر زیستی
Kinetic Study of n-Hexane Biodegradation by an Isolated Fungal Consortium from a Biofilter
الهام ایرانمنش
1
روئین حلاج
halladj@aut.ac.ir
2
سید مرتضی ضمیر
zamir@modares.ac.ir
3
تهران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی شیمی، صندوق پستی 4413 ـ 15875
تهران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی شیمی، صندوق پستی 4413 ـ 15875
تهران، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده مهندسی شیمی، گروه بیوتکنولوژی، صندوق پستی 143 ـ 14115
بررسی سینتیک تجزیه زیستی یک آلاینده، نکته اصلی در مشخصه سازی عملکرد یک فیلتر زیستی است. در این پژوهش، از یک مجموعه قارچ جدا شده از بستر کمپوست فیلتر زیستی که پیشتر برای حذف بخار هگزان از هوا به کار گرفته شده بود، برای مطالعه سینتیک حذف هگزان استفاده شد. توانایی این مجموعه قارچی، با تأکید بر اثر دما و غلظت آلاینده، در یک سامانه های ناپیوسته در فاز مایع مورد مطالعه قرار گرفت. غلظت هگزان در بازهیmg/L 25-5 و دما °C45-25 بر اساس طرح مرکب مرکزی (CCD) بررسی شد. شرایط بهینه در دمای °C5 /36 و غلظت mg/L6/8 به دست آمد. مدلهای سینتیکی گوناگون با دادههای آزمایشگاهی در دو دمای 25 و °C40 برازش شدند و مدلهای سینتیکی هالدین، وب و یانو به خوبی با نتیجه ها تطابق داشتند (98/0<2R). همچنین تمایل مجموعه قارچی برای تجزیه هگزان در دمای °C40 بیشتر از دمای °C25 بود. پارامترهای سینتیکی مدل هالدین در دمای °C 40 عبارتند از mg/gBiomass·h57 /3=νmax، mg/L57 /9=KS و mg/L 48/20=KI.
The kinetic study of a pollutant biodegradation is considered as one of the main steps in characterization of a biofilter performance. In this research, an unidentified fungal consortium which had been previously isolated from a compost biofilter treating n-hexane and toluene vapors, was used to remove n-hexane in a batch system. To specify the ability of the isolated fungi, the effect of operating temperature and pollutant concentration on the removal process were studied. The hexane concentration in liquid phase varied in the range of 5-25 mg/L and temperature altered between 25-45 °C in a central composite design analysis. The optimum conditions for hexane biodegradation obtained at 36.5°C and 8.6 mg/L. The kinetic investigations at 25 and 40 °C presented that Haldane, Webb and Yano models could predict the biodegradation well with R2 > 0.98. The kinetic parameters of Haldane model at 40 °C were νmax= 3.57 (mg/gBiomass.h), KS=9.57 mg/L, and KI=20.48 mg/L.
https://www.nsmsi.ir/article_7108_28c77bc0f11a8f44f9d1af8a09f044d8.pdf
تجزیه زیستی
سینتیک
نرمال هگزان
سوبسترای بازدارنده
دما
Biodegradation
kinetic
n-hexane
Substrate inhibition
Temperature
per
جهاد دانشگاهی-پژوهشکده توسعه صنایع شیمیایی ایران
نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران
1022-7768
2012-08-22
31
2
83
95
7121
Research Article
مدلسازی فرایند حذف هگزان در فیلتر زیستی قارچی با دمای متغیر و بارگذاری پیوسته و ناپیوسته
Modeling of Hexane Abatement in a Fungal Biofilter with Variable Temperature at Continuous and Intermittent Loading
رضا صالح احمدی
1
رویین حلاج
halladj@aut.ac.ir
2
سید مرتضی ضمیر
zamir@modares.ac.ir
3
تهران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی شیمی، صندوق پستی 4413 ـ 15875
تهران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی شیمی، صندوق پستی 4413 ـ 15875
تهران، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده مهندسی شیمی، گروه بیوتکنولوژی، صندوق پستی 143 ـ 14115
در سالهای اخیر مطالعه فیلترهای زیستی در تصفیه هوای صنعتی به عنوان یک جایگزین برای روشهای معمول فیزیکی ـ شیمیایی مورد توجه قرار گرفته است. با وجود اینکه دما از پارامترهای تأثیر گذار در این فرایند به حساب می آید ولی مدل سازی آن به دلیل پیچیدگی، کمتر مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش یک مدل ریاضی برای بررسی اثر تغییر دما و نوع هوادهی بر فرایند حذف یک آلاینده فرار با در نظر گرفتن پدیده پخش در فاز گاز، نفوذ در فیلم زیستی و محدودیت اکسیژن در سینتیک واکنش ارایه شده است. نتیجه های به دست آمده از مدل سازی با نتیجه های یک پژوهش تجربی که حذف بخار هگزان را از جریان هوا در فیلتر زیستی در دمای بین °C 45-30 در دو حالت بار گذاری پیوسته و ناپیوسته ارایه داده بود، اعتبار سنجی شد. نتیجه ها نشان می دهد که در بارگذاری ناپیوسته در بازه دمای°C 35-30 و در بارگذاری پیوسته در بازه °C 40-30 تطابق خوبی بین مدل و نتیجه های آزمایشگاهی برقرار می باشد. آزمون حساسیت نشان می دهد که در بارهای ورودی بالا کاهش دمای بستر باعث می شود هنجار عملیاتی فیلم زیستی از حالت محدودیت سرعت زیستی به محدودیت نفوذ تغییر یابد که در آن بخشی از فیلم زیستی غیر فعال شود.
In recent years biofiltration has been attended as an alternative method for the treatment of polluted air stream instead of traditional processes. Although temperature is a key factor in this process, biofiltration modeling based on the temperature effect on the reaction kinetics has been rarely considered. In this contribution, a dynamic mathematical model has been presented which takes into account the dispersion in gas phase, diffusion in biofilm, temperature effect, and potential of oxygen limitation in reaction kinetic. Model was calibrated and validated by using an experimental data in which the effect of temperature, intermittent and continuous loading on the biodegradation of n-hexane vapor was investigated. Results showed that model well predicted experimental data at intermittent loading in the temperature range of 30-35°C and continuous loading in the temperature range of 35-40°C. Sensitivity analysis showed that at high inlet loads, decreasing bed temperature may change the rate limited biodegradation to the diffusion limited and a part of biofilm become inactive.
https://www.nsmsi.ir/article_7121_32f4ed03351e8a0dc2eb6eaf988e7fd4.pdf
فیلتر زیستی
هگزان
بارگذاری ناپیوسته
بارگذاری پیوسته
دما
مدل سازی
Biofiltration
Hexane
Temperature
Modeling
Intermittent loading
per
جهاد دانشگاهی-پژوهشکده توسعه صنایع شیمیایی ایران
نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران
1022-7768
2012-08-22
31
2
97
110
7122
Research Article
مدل سازی شبکه ی متابولیکی میکروارگانیسم سودوموناس ائروجینوزا
Metabolic Network Modeling of Pseudomonas aeruginosa
رضا قشلاقی
gheshlaghi@um.ac.ir
1
زهرا حیدری
2
محمود اخوان مهدوی
3
مشهد، دانشگاه فردوسی مشهد، دانشکده مهندسی، گروه مهندسی شیمی، صندوق پستی 9177948974
مشهد، دانشگاه فردوسی مشهد، دانشکده مهندسی، گروه مهندسی شیمی، صندوق پستی 9177948974
مشهد، دانشگاه فردوسی مشهد، دانشکده مهندسی، گروه مهندسی شیمی، صندوق پستی 9177948974
در این مقاله یک شبکهی متابولیکی، در بردارنده ی مسیرهای متابولیکی مرکزی سودوموناس ائروجینوزا در شرایط بی هوازی ارایه شده است. به منظور تأیید دقت مدل، پیش بینی های مدل با نتیجه های تجربی به دست آمده از کار دیگر پژوهشگران مقایسه شده است. برای دست یابی به این مهم، از برنامه ریزی خطی برای بهینه سازی معادله های حاکم بر سامانه استفاده شد. تابع هدف برای بررسی درستی مدل، نرخ ویژه رشد این میکروارگانیسم بوده است. طبق پیش بینی های مدل با این تابع هدف، مسیرهای انتنردودورف و پنتوز فسفات برای فروساخت گلوکز فعال بودند. هم چنین چرخه ی تری کربوکسیلیک اسید به طورکامل انجام نمی شد. در صورتی که مقدارهای بهینه تولیدی کوفاکتورهای ATPو NADPH به عنوان تابع هدف در نظر گرفته شوند مسیر پنتوز فسفات و در صورتی که تولید بیشینه ی NADH مورد نظر باشد مسیر انتنردودورف مسیرفعال می باشد. پیش بینی های مدل در مقایسه با اندازه گیری های آزمایشی دارای خطای نسبی کمتر از 10 درصد بوده است. این میزان خطای کم، نشان دهنده ی قابل اعتماد بودن مدل بوده و امکان کاربرد آن را در پژوهشهای آتی فراهم می کند.
A metabolic network comprising central metabolic pathway of Pseudomonas aeruginosa under anaerobic condition was developed. To confirm the model accuracy, a comparison between the model prediction and the corresponding experimental results from other works in the literature have been performed. Linear programming was used for this purpose. Objective function was specific growth rate of the microorganism. Base on the model predictions with this objective function, Entenr-Doudoroff and pentose phosphate pathway were both active for the catabolism of glucose. Moreover, the entire reactions of the tricarboxylic acid cycle were not active. Glucose was oxidized via the pentose phosphate pathway when maximization of cofactors ATP and NADPH were the objective of optimization, whereas Entner-Doudoroff was active for maximizing NADH. The model predictions showed a relative error less than 10 percent compare with the experimental results. The small error makes the model reliable for further researches.
https://www.nsmsi.ir/article_7122_31fb8ffc753b42811c65f0d7b21f76c1.pdf
شبکه های متابولیکی
آنالیز شار متابولیکی
سودوموناس ائروجینوزا
بهینه سازی نرخ رشد ویژه
Metabolic pathway
Metabolic flux analysis
Pseudomonas aeruginosa
Specific growth rate optimization