انجمن مهندسی شیمی ایران مهندسی شیمی ایران 1735-5400 19 109 2020 06 21 A Review on the Biosurfactants: Characteriszation and Applications ‌‌مروری بر سورفکتانت های‌ زیستی: مشخصه سازی و کاربردها 6 26 114530 FA غزاله فریدی زاد گروه بیوتکنولوژی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران الهام عبداله زاده شرقی گروه محیط زیست، پژوهشکده انرژی، پژوهشگاه مواد و انرژی، کرج، البرز Journal Article 2020 04 27 In recent years, with the industrialization of societies, population growth, and pollution around the world, the tendency to the use of biosurfactants has increased. Microorganisms produce a wide range of surface-active compounds called biosurfactants, which are amphiphilic compounds with hydrophilic heads and hydrophobic tails. These compounds are mainly classified according to their molecular weight, physico-chemical properties, and microbial origin. Low molecular weight biosurfactants reduce the surface tension of water/air or water/oil, while bioemulsifier with high molecular weight are effective in stabilizing emulsions. Biosurfactants, due to their properties and potential advantages over chemical counterparts such as low toxicity, high biodegradability, critical micelle low concentration and tolerance of temperature, ionic strength and pH, are widely used in various industries such as petroleum, food, medicine, cosmetics, detergent, ariculture and environmental bioremediation. However, due to the high cost of production, their large-scale production and applications are limited. That's why industries and researchers are looking for methods such as using low-cost substrates such as molasses, vegetable oils, and whey to reduce the high cost of these green products in the industrial scale. In this study, several important aspects of biosurfactants, such as classification, characteristics, factors affecting production, evaluation indicators and test methods, and their application in various industries have been discussed. در سالهای بازپسین، با صنعتیشدن جوامع، افزایش جمعیت و آلودگی در سراسر دنیا، تمایل به استفاده از سورفکتانت‌های زیستی افزایش یافتهاست. زیست‌تودهها طیف وسیعی از ترکیبات فعال سطحی به‌نام سورفکتانت‌های ‌زیستی را، که ترکیبات دوگانه‌‌دوستی با سر آب‌دوست دم آبگریز هستند تولید میکنند. این ترکیبات به‌طور عمده براساس وزن مولکولی، خواص فیزیکی- شیمیایی و منبع میکروبی طبقهبندی میشوند. ‌‌ سورفکتانت‌های ‌زیستی با وزن‌مولکولی کم، کشش سطحی آب/هوا یا آب/روغن را کاهش می‌دهند، درحالی‌که امولسیفایرهای زیستی با وزن‌مولکولی بالا، در تثبیت امولسیون‌ها مؤثر هستند. سورفکتانت‌های زیستی، باتوجه ‌به ویژگیها و برتری‌های بالقوۀ خود نسبت به انواع شیمیایی مانند سمیت کم، تجزیهپذیری زیستی بالا، غلظت بحرانی مایسل کم و تحمل دما، قدرت یونی و pH، در صنایع مختلفی همچون صنعت نفت، غذایی، پزشکی، آرایشی، شوینده، کشاورزی و پالایش زیستی ‌محیط‌زیست کاربردهای گستردهای یافتهاند. با‌ این‌حال کاربرد و تولید آنها در مقیاس صنعتی به‌علت هزینۀ بالای تولید، محدود شده‌است. به‌همین دلیل صنایع و پژوهشگران در پی یافتن روشهایی همچون استفاده از بسترهای ارزان‌قیمت مانند ملاس، روغنهای گیاهی و آبپنیر هستند؛ تا بتوانند هزینۀ بالای تولید این محصولات سبز را در مقیاس صنعتی کاهش‌دهند. از این‌رو شناخت ویژگیها و مشخصه‌سازی سورفکتانت‌های زیستی از اهمیت ویژهای برخوردار است. در این بررسی به چند جنبۀ مهم ‌ سورفکتانت‌های زیستی همچون طبقهبندی، ویژگی‌ها، عوامل مؤثر بر تولید، شاخص‌های ارزیابی و روش‌های آزمون و کاربرد آنها در صنایع مختلف پرداختهشدهاست.

https://www.ijche.ir/article_114530_136b1034544fdaf8ce9d1c45c14502f1.pdf

انجمن مهندسی شیمی ایران مهندسی شیمی ایران 1735-5400 19 109 2020 06 21 Mass Transfer Modeling in the Process of Thyme Essential Oil Extraction and Evaluation of Physico-Chemical Properties مدل‌سازی انتقال جرم در فرایند استخراج اسانس روغنی آویشن و ارزیابی خواص فیزیکی- شیمیایی آن 27 36 114533 FA امید احمدی گروه مهندسی شیمی-صنایع غذایی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران هدا جعفری زاده مالمیری گروه مهندسی شیمی-صنایع غذایی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران Journal Article 2020 05 11 Thyme (Thymus vulgaris L.) is a medicinal plant which its essential oil has been widely used due to its unique properties. Different extraction methods have been utilized to extract plant essential oil and in the present study, hydro distillation glass-Clevenger apparatus was used for extraction of thyme essential oil for 2 h. Obtained result indicated that thyme essential oil extraction yield was 2.32% (v/v). Furthermore, a mathematical model to predict and model the thyme essential oil extraction curve by Fick’s second law was utilized. This model was established based on difference of the concentration of points and the diffusion coefficient of 4.54×10-11 m2/s. The result of the curve obtained by the proposed mathematical model, fitted very well (98%) with the observed experimental results. Chemical composition assessment of the extracted thyme essential oil using GC-MS technique indicated that thymol and carvacrol are two main bioactive compounds of thyme essential oil. Antioxidant activity of the extracted thyme essential oil was also 95.1%. آویشن یکی از داروگیاهانی است که بیشتر به شکل اسانس استفاده می‌شود. اسانس روغنی آویشن از جمله مواد کاربردی و دارای خواصی بی‌همتا است. روش‌های گوناگونی برای استخراج اسانس از مواد گیاهی وجود دارد که در پژوهش پیش رو باتوجه به اهمیت و کاربرد بالای روش تقطیر با آب و بخار، اسانس‌گیری به‌وسیلۀ دستگاه کلونجر، به مدت 2 ساعت انجام شد و بازده استخراج 32/2% (حجمی/ حجمی) بود. در پژوهش پیش رو از مدل ریاضی بر مبنای پدیدۀ انتقال جرم برای پیش‌بینی استخراج اسانس آویشن با استفاده از قانون دوم فیک برای مدل‌سازی انتقال جرم و استخراج اسانس آویشن با استفاده از فرایند تقطیر با بخار استفاده شد. در این مدل از اختلاف غلظت بین دو نقطۀ مختلف و با ضریب نفوذ 11-10×54/4 متر مربع بر ثانیه برای مدل‌سازی استفاده شد. نتایج حاصل از مدل‌سازی ریاضی مطابقت و همپوشانی بسیار مناسب 98% با داده‌های آزمایشگاهی از خود نشان‌داد. از تجزیۀ GC-MS برای مشخص‌کردن مواد تشکیل‌دهندۀ اسانس و همچنین ترکیب درصد آنها استفاده شد که دو مادۀ کارواکرول و تیمول بیشترین ترکیب درصد موجود در اسانس بودند. با بررسی خاصیت آنتی‌اکسیدانی اسانس روغنی آویشن استخراج‌شده، نتایج نشان داد این ماده میزان 1/95% خاصیت آنتی‌اکسیدانی دارد.

https://www.ijche.ir/article_114533_f430842317855aabe4b21394573733d0.pdf

انجمن مهندسی شیمی ایران مهندسی شیمی ایران 1735-5400 19 109 2020 06 21 Experimental Study of Extraction of Valuable Materials of Carob Plant with Use of Supercritical Fluid Combined with Ultrasonic Waves مطالعۀ آزمایشگاهی استخراج مواد با ارزش از گیاه خرنوب با استفاده از سیال فوق بحرانی با ترکیب امواج فراصوت 37 49 114541 FA حسین اسفندیاری دانشگاه آزاداسلامی واحد مرودشت بیژن هنرور دانشگاه آزاداسلامی واحد مرودشت نادیا اسفندیاری دانشگاه آزاداسلامی واحد مرودشت Journal Article 2020 06 19 In any plant, there are hundreds chemical compositions with composition of percent and different properties. Correct separation of chemical compositions in plant and making relationship between medicinal properties of plant with effective composition can make mass production of useful drugs and likewise can prevent effects of compositions directly medicinal plant that due from other harmful compositions in plant, sometimes it can prevent. In this research, extraction of effective substance from carob plant using supercritical carbon dioxide combined with ultrasonic waves, was investigated. The supercritical fluid extraction yield was increased with increasing of pressure and particle size reduction. The use of ultrasonic wave increased the efficiency of the extraction. The best experimental conditions were obtained at pressure 210 bar, temperature 35°C, particle size 0.4 mm and frequency 37 kHz. In this condition, the amount of extraction efficiency is 3.7825. The gained essential oil by Clevenger and by extraction with supercritical fluid analyzed by GC and GC-Mass. After the analysis of the extracted essential oil, Acetamide, Nerolidol, Pyrrolidine, and Stigmast was selected as effective materials. Also, extraction yield (3.7825) by supercritical fluid was better than Clevenger method (1.02). درهرگونۀگیاهی صدها ترکیب شیمیایی با ترکیب درصدها و خواص متفاوت موجود است. جداسازی درست ترکیبات شیمیایی موجود در گیاه و ایجاد ارتباط بین خواص دارویی گیاه با ترکیب مؤثر آن می‌تواند هم زمینۀ تولید انبوه داروی مفید را فراهم سازد و هم از عوارض ناشی از مصرف مستقیم گیاه دارویی که گاهی از سایر ترکیبات مضر موجود در گیاه ناشی می‌شود، جلوگیری کند. در این تحقیق استخراج مواد مؤثره از گیاه خرنوب با استفاده از دی‌اکسیدکربن فوق بحرانی با ترکیبامواج فراصوت بررسی شد. بازده استخراج با سیال فوق بحرانی با افزایش فشار و کاهش اندازۀ ذرات افزایش یافت. استفاده از امواج فراصوت باعث افزایش میزان بازده استخراج شد. بهترین شرایط آزمایش در فشار 210 بار ،دمای 35 درجۀ سلسیوس و اندازۀ ذره 4/0 میلی متر و اندازۀ بسامد 37 کیلوهرتز به‌دست آمد. بازده استخراج در این شرایط مقدار 7825/3 به‌دست آمد. عطرمایۀ‌ به‌دست آمده از روش کلونجر و استخراج با روش فوق بحرانی با روش کروماتوگرافی گازی و کروماتوگرافی طیف‌سنج جرمی تجزیه شد. پس از تجزیه و تحلیل عطرمایۀ‌ استخراج شده، مادۀ استامید، نرولیدول، پیرولیدین و استیگمست به‌عنوان مادۀ مؤثره انتخاب شد. همچنین بازده استخراج با سیال فوق بحرانی (7825/3) به‌مراتب بهتر از روش کلونجر (02/1) به‌دست آمد.

https://www.ijche.ir/article_114541_3e71a3525b5f4563ee6f2ebc59893f17.pdf

انجمن مهندسی شیمی ایران مهندسی شیمی ایران 1735-5400 19 109 2020 06 21 A Review of Lithium Ion Adsorbents for Extracting of Lithium from Low-Concentration Soluble Sources مروری بر جاذب‌های استحصال یون لیتیم از منابع محلول با غلظت کم 50 68 114543 FA راضیه جعفری پژوهشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران فرشاد یزدانی پژوهشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران 0000-0003-4478-3871 Journal Article 2020 06 19 Due to the applications of lithium in various industries, the demand for it has increased. Seawater is a great source of lithium, but its lithium concentration is very low. Conventional separation methods are not effective in such low concentrations. Using the absorption method adopted for extracting lithium from seawater and brines with low concentration, is promising. The main problems for the practical application of lithium-ion sieve include excessive solution use, loss of adsorption pressure, difficulty in recycling powder adsorbents and poor recycling performance. Therefore, powder adsorbents have been modified for practical application by surface modification, add magnetic properties and preparing composites of them. In this review paper, different types of lithium-ion adsorbents, including types of ion sieve, crown ether, activated carbon, zeolite, and lithium aluminium layered double hydroxide chloride (Li/Al LDH) have been investigated. Various methods that improve the performance of each sorbent in practical applications have been provided. به دلیل کاربرد لیتیم در صنایع مختلف تقاضا برای آن افزایش یافته است. آب دریا منبع بزرگی از لیتیم است ولی غلظت لیتیم در آن بسیار پایین است. روش‌های متداول جداسازی در چنین غلظت‌های اندک کارایی لازم را ندارد. تحقیقات اخیر نشان داده روش جذب تطبیق داده شده برای استخراج لیتیم از آب دریا و شورابه‌های با غلظت کم امیدوارکننده است. چالش‌های مهم استفاده از جاذب‌های یون لیتیم در عملیات صنعتی شامل استفاده زیاد از محلول، افت فشار در جذب، بازیافت دشوار جاذب‌های پودری و عملکرد احیاء ضعیف است. برای حل این مشکلات جاذب‌های پودری را با اصلاح سطح، افزودن قابلیت جداسازی مغناطیسی و تهیه کامپوزیت برای کاربرد صنعتی آماده می‌سازند. در این مقاله، مروری بر جاذب‌های متداول یون لیتیم شامل انواع غربال‌های یونی، کرون اتر، کربن فعال، زئولیت و کلرید هیدرواکسید دوگانه آلومینیم لیتیم لایه‌ای و پارامترهای تاثیر گذار روی جذب لیتیم انجام گرفته است. همچنین روش‌هایی که در کاربردهای عملی موجب بهبود عملکرد هر یک از جاذب‌ها می‌شود بیان شده است.

https://www.ijche.ir/article_114543_2029a26ba992deef33fb8f4fb2845e19.pdf

انجمن مهندسی شیمی ایران مهندسی شیمی ایران 1735-5400 19 109 2020 06 21 Improvement of the Performance of an Adsorption Desalination System with Regenerated Bed Heat Recovery بهبود عملکرد سامانۀ نمک‌زدایی جذب سطحی با بازیابی حرارت بستر احیا شده 69 80 114544 FA محمد حجت دانشگاه اصفهان 0000-0002-3934-8747 Journal Article 2020 06 19 This study aims to propose a method for the thermal recovery of regenerated bed in a two-bed adsorption desalination system. It investigates the affection of thermal recovery, heating water temperature, and cooling water temperature entering the bed and condenser on the performance of the system. The analysis demonstrated that at a constant temperature of cooling water, the amount of water that is produced increases by raising the temperature of hot water and the energy consumption does not change significantly. For example, at a cooling water temperature of 20 °C, by increasing the temperature of heating water from 50 to 90 °C, the water that is produced is 3.75 times more and the energy consumption is reduced by 7.4 %. Heat recovery reduces the energy consumption of the system. As the temperature of the hot water increases, the effect of thermal recovery increases. As a result of heat recovery at a heating water temperature of 50 and 90 °C, the energy consumption of the system decreases by 10.9 % and 37.6 %, respectively. Increasing the temperature of the inlet cooling water to the bed and the condenser reduces the production of water and increases the energy consumption of the system. The effect of the temperature of cooling water entering the condenser on the water that is produced and the energy consumption is greater than that of the cooling water entering the bed. As the cooling water temperature increases, the energy-saving as a result of thermal recovery decreases. For example, At a cooling water temperature of 10 °C, thermal recovery reduces the energy consumption of the system by about 47 %, while at 23°C it is about 12 %. Again the effect of cooling water temperature that enters the condenser is more than that enters the bed. By increasing the temperature of cooling water entering the condenser from 15 to 35°C, energy savings due to the heat recovery reduces from 53.7 to 9.3 %. در این‌پژوهش روشی برای بازیابی حرارتی گرمای بستر احیا شدۀ یک سامانۀ نمکزدایی جذب سطحی با دو بستر ارائه شده‌است. اثر بازیابی حرارتی بسترها بر عملکرد سامانه بررسی شده‌است. اثر دمای آب گرمکننده و آب خنککنندۀ ورودی به بستر و چگالنده بر عملکرد سامانه و بازیابی حرارتی آن بررسی شدهاست. در دمای آب خنک‌کننده ثابت، افزایش دمای آب گرمکننده میزان آب تولیدی را افزایش می‌دهد و بر انرژی مصرفی تأثیر چشمگیری ندارد؛ به‌عنوان مثال در دمای آب خنک‌کننده 20 درجۀ سلسیوس، با افزایش دمای آب گرمکننده از 50 تا 90 درجۀ سلسیوس آب تولیدی 75/2 برابر میشود، حال آنکه انرژی مصرفی 4/7 درصد کاهش مییابد. بازیابی حرارتی موجب کاهش انرژی مصرفی سامانه میشود. با افزایش دمای آب گرمکننده اثر بازیابی حرارتی افزایش مییابد. به‌گونه‌ای که درنتیجۀ بازیابی حرارت در آب گرم‌کننده 50 و 90 درجۀ سلسیوس مصرف انرژی سامانه به‌ترتیب 9/10 و 6/37 درصد کاهش پیدا می‌کند. افزایش دمای آب خنک‌کنندۀ ورودی به بستر و چگالنده موجب کاهش آب تولیدی و افزایش انرژی مصرفی سامانه می‌شود. اثر دمای آب خنککنندۀ ورودی به چگالنده بر آب تولیدی و انرژی مصرفی بیشتر از دمای آب خنککنندۀ ورودی به بستر است. با افزایش دمای آب خنک‌کننده صرفهجویی انرژی در اثر بازیابی حرارتی کاهش مییابد. در دمای آب خنک‌کننده 10 درجۀ سلسیوس، بازیابی حرارتی مصرف انرژی سامانه را حدود 47 درصد کاهش میدهد؛ حال آنکه این مقدار در 23 درجۀ سلسیوس حدود 12 درصد است. اثر دمای آب خنککنندۀ ورودی به چگالنده از دمای آب خنککنندۀ ورودی به بستر بیشتر است. با افزایش دماهای آب خنککنندۀ ورودی به چگالنده از 15 به 35 درجۀ سلسیوس، صرفهجویی انرژی مصرفی در اثر بازیابی حرارتی از 7/53 تا 3/9 درصد کاهش می‌یابد.

https://www.ijche.ir/article_114544_7d30ed2ab399f57a3e9e370c7d0d1872.pdf

انجمن مهندسی شیمی ایران مهندسی شیمی ایران 1735-5400 19 109 2020 06 21 Application of Genetic Algorithm to the Calculation of Interaction Parameters of Activity Coefficient Models in Liquid-Liquid Extraction استفاده از الگوریتم ژنتیک در تعیین مؤلفه‌های برهم‌کنش الگو‌های ضریب فعالیت در استخراج مایع- مایع 81 94 114545 FA محمدجواد ابراهیم خانی دانشگاه گیلان حسین قنادزاده گیلانی دانشگاه گیلان Journal Article 2020 06 19 Recently, optimization methods have been extensively applied in phase equilibrium calculations. Among these methods, Genetic Algorithm (GA) can be used to calculate the interaction parameters of activity coefficient models in equilibrium systems. In this study, based on the genetic algorithm, the interaction parameters of 5 activity coefficient models (2-suffix Margules, 3-suffix Margules, Wilson, NRTL and UNIQUAC) have been calculated for 20 ternary extraction systems (water + carboxylic acids + organic solvents) including 126 tie-lines. The values of binary interaction parameters of these models along with the root mean square deviations (RMSD) are reported. The mean values of RMSD of the systems in the order of the mentioned models have been calculated 0.0298, 0.0067, 0.0114, 0.0025 and 0.0052, respectively. The results show that all models except 2-suffix Margules model have relatively good accuracy. By comparing the RMSD values in literature and the values determined by GA for NRTL and UNIQUAC models, the RMSD values of the models improved from 0.0124 and 0.0181 to 0.0025 and 0.0052, respectively. به‌تازگی روش‌های بهینه‌سازی، به‌طور گسترده در محاسبات تعادل فازی استفاده شده‌است. از بین این روش‌ها، می‌توان از الگوریتم ژنتیک برای محاسبۀ مؤلفه‌های برهم‌کنش دوتایی الگو‌های ضریب فعالیت در سامانه‌‌های تعادلی استفاده کرد. در این مطالعه، با استفاده از الگوریتم ژنتیک، مؤلفه‌های برهم‌کنش 5 الگو ضریب فعالیت شامل مارگولس 2- مؤلفه‌‌ای،3- مؤلفه‌‌ای، ویلسون، NRTL و UNIQUAC برای 20 سامانۀ‌ تعادلی سه‌جزئی (آب + اسیدهای کربوکسیلیک + حلال‌های آلی) شامل 126 خط رابط حساب شده است. اندازه‌های مؤلفه‌های برهم‌کنش دوتایی این الگو‌ها به‌همراه میانگین انحراف مربع ریشه (RMSD) گزارش شده‌است. مقادیر میانگین RMSD سامانه‌‌ها به‌ترتیب الگو‌های مذکور 0298/0، 0067/0، 0114/0، 0025/0 و 0052/0 شده است. نتایج حاکی از این است: به‌جز الگوی مارگولس 2- مؤلفه‌‌ای، بقیۀ الگو‌ها دقت نسبتاً مناسبی دارند. با مقایسۀ میانگین RMSD مقالات در الگو‌های NRTL و UNIQUAC مقدارها به ترتیب از 0124/0 و 0181/0 به 0025/0 و 0052/0 بهبود یافته‌اند.

https://www.ijche.ir/article_114545_56087e6c431bf4e0057b5d29eff71d78.pdf