انجمن مهندسی شیمی ایران مهندسی شیمی ایران 1735-5400 21 121 2022 06 22 Using Modified Clinoptilolite to Remove Sulfate and Nitrate Ions from Aqueous Solution in Adsorption Process حذف یون سولفات و نیترات از محلول‌های آبی با استفاده ازکلینوپتیلولیت اصلاح‌شده در فرایند جذب سطحی 7 20 136752 10.22034/ijche.2021.283820.1111 FA مهدی صدیقی استادیار مهندسی شیمی، دانشگاه قم 0000-0003-2681-1357 Journal Article 2021 04 28 Clinoptilolite is a cheap and abundant zeolite. They are alumino-silicate that play important role in water and wastewater treatment. The clinoptilolite are characterized by using XRD, FT-IR. The best method of modification and operating conditions were detected. Clinoptilolite was papered from Manzarieh (Qom Province) and then was crushed by ball milling to reduce the size to below 400 nm. The spectrophotometer was utilized to detect the removal efficiency. Addition of adsorbent to solution containing nitrate and sulfate ions has been carried out with the thorough investigation of main parameters such as type of modification, the amount of adsorbent to pollutant concentration, contact time and pH. The results show that clinoptilolite has important characteristics in removing ions from water. Furthermore modification of zeolite can improve the efficiency of adsorbent. Type of modification plays an important role in removing total iron and phosphate ions. The modified zeolite can remove nitrate up to 94% and sulfate ion up to 98 % at different pH and concentrations. Increasing contact time could improve removal efficiency. The ratio of adsorbent to initial concentration and pH were investigated as important factors. The study shows that clinoptilolite can be used as a promising and low-cost adsorbent for removal of nitrate and phosphate ions from aqueous solution. زئولیت ها مصالحی با ساختار آلومیناسیلیکاتی هستند که عمل‌کرد بسیار مناسبی برای جذب آلاینده ها از محلول های آبی دارند. در این مقاله اصلاح زئولیت طبیعی کلینوپتیلولیت با محلول های مختلف اسیدی، بازی و نمکی برای حذف آلاینده های یون سولفات و نیترات از آب بررسی شده است. تأثیر پارامترهای متفاوتی هم‌چون زمان، غلظت آلاینده، میزان جاذب و pH بر عمل‌کرد جاذب بررسی شد. حد اکثر حذف آلاینده ها در شرایط بهینه در 5/9pH= و نسبت غلظت جاذب به آلاینده 18 و زمان اختلاط 5 ساعت بود. همچنین نتایج ایزوترم های جذب لانگمویر و فروندلیچ نشان داد که حد اکثر ظرفیت جذب برای نیترات 46/76 میلی گرم بر گرم و سولفات 35/69 میلی گرم بر گرم است. نتایج نشان داد که کلینوپتیولیت اصلاح‌شده یک جاذب ارزان با دسترسی آسان و راندمان بالای جذب یونهای نیترات و سولفات از محلول های آبی است.

https://www.ijche.ir/article_136752_a88a477a4166a4ae0a6d5a5dfd181b7b.pdf

انجمن مهندسی شیمی ایران مهندسی شیمی ایران 1735-5400 21 121 2022 06 22 Neural Network Modeling of the Process of Extraction from Mobile Printed Circuit Boards by Lemon Juice Organic Acids مقایسۀ مدل‌سازی روش‌های شبکۀ عصبی و RSM فرایند استخراج از صفحات مدارچاپی تلفن همراه به‌وسیلۀ افشرۀ لیمو 21 32 136753 10.22034/ijche.2021.284629.1112 FA روژین عذیری کارشناس ارشد مهندسی شیمی، دانشگاه کردستان رضا بیگزاده استادیار مهندسی شیمی، دانشگاه کردستان سید امید رستگار استادیار مهندسی شیمی، دانشگاه کردستان Journal Article 2021 05 04 In this study, the application of bio-acid leaching method based on the use of lemon juice to extract copper and zinc metals from mobile printed circuit boards has been investigated. Three important factors were investigated include lemon juice concentration, Solid / Liquid (S/L) ratio, and hydrogen peroxide (H2O2) concentration. Response surface methodology (RSM) was used to optimize the effective factors. The results showed that for particles with a size of 150 to 180 μm at a constant temperature of 20 ° C and time 4 h under optimal conditions including 1.41% (w/v) S/L ratio, 12.2% (v/v) H2O2 and 74% (v/v) lemon juice, copper and zinc recovery efficiencies are 89% and 73%, respectively. Moreover, the artificial neural network was used to predict the extraction of copper and zinc metals as a function of the studied factors. To validate the model, laboratory results were considered as evaluation data. The results of neural network modeling showed high accuracy to predict the target variable. The values of MRE, MSE, and R2 were 9.485, 15.254, and 0.9356% for the copper extraction model and 1.854%, 1.094, and 0.9963% for the zinc extraction model, respectively. در این پژوهش، مقایسۀ میان روش‌های شبکۀ عصبی و سطح پاسخ در فرایند بیواسید لیچینگ بر پایۀ استفاده از افشرۀ لیمو برای استخراج فلزات مس و روی از صفحات مدارچاپی تلفن همراه بررسی شده است. سه شاخصۀ مهم چگالی پسماند، غلظت هیدروژن پراکسید و غلظت افشرۀ لیمو بررسی شد. برای بهینه‌سازی شاخصه‌های مؤثر از روش سطح پاسخ (RSM) استفاده شد. نتایج نشان داد که برای ذراتی با اندازۀ 150 تا μm 180 در دمای ثابت20 درجه سلسیوس و زمان 4h در شرایط بهینه شامل چگالی پسماند(w/v) 4/1% غلظت هیدروژن پراکسید(v/v) 2/12% و غلظت افشرۀ لیمو (v/v) 74%، بازده بازیابی فلزات مس و روی به‌ترتیب 89% و 73% است. هم‌چنین از شبکۀ عصبی مصنوعی برای پیش‌بینی میزان استخراج فلزات مس و روی به‌عنوان تابعی از شاخصه‌های موردبررسی استفاده شد. برای اعتبارسنجی مدل، یک چهارم داده‌های آزمایشگاهی به‌عنوان داده‌های ارزیابی در نظر گرفته شد. نتایج مدل‌سازی شبکۀ عصبی دقت بالایی را به‌منظور پیش‌بینی متغیر هدف نشان داد؛ به‌طوری‌که مقادیر خطای MRE، MSE و R2 به‌ترتیب 485/9%، 254/15 و 9356/0 برای مدل پیش‌بینی کنندۀ استخراج مس و 854/1%، 094/1 و 9963/0 برای مدل پیش‌بینی کنندۀ استخراج روی به‌دست آمد.

https://www.ijche.ir/article_136753_2e7baa319a8e3960941801b16225ccfa.pdf

انجمن مهندسی شیمی ایران مهندسی شیمی ایران 1735-5400 21 121 2022 06 22 Application of Membrane Processes in Supply and Development of Sustainable Water and Energy in Country به‌کارگیری فرایندهای غشایی در تأمین و توسعۀ آب و انرژی پایدار 33 54 136754 10.22034/ijche.2021.287383.1116 FA سحر داودی درزی کارشناسی ارشد مهندسی شیمی، پژوهشگاه نیرو فرزانه هاشمی نصر دکتری شیمی، پژوهشگاه نیرو فاطمه صادقی دکتری مهندسی شیمی و محیط زیست، پژوهشگاه صنعت نفت امیرحسین خلیلی گرکانی استادیار مهندسی شیمی، پژوهشگاه نیرو 0000-0002-6510-1115 Journal Article 2021 05 22 Increased energy demand and lack of clean water as a result of urbanization, population growth, and climate change have become global challenges. Membrane technology can play a special role in water purification, desalination and supplying process water required by power plants. Membrane processes have certain advantages, including high quality water with easy maintenance, low chemical sludge effluent, selectivity and selective transfer of desired components, appropriate adaptability and applicability in integrated processes, low energy consumption, environmental friendliness and good controllability. Also, using this technology in batteries and fuel cells and select the right material and membrane structure, there will be the ability to produce clean, sustainable and efficient electrical energy. Sustainable energy is a type of energy that can be used indefinitely without affecting the environment and the depletion of the resource. In addition, the use of membrane processes in the production and the purification of biofuels and the separation and recovery of gaseous pollutants are other important issues studied in water and energy industry. افزایش تقاضای انرژی و کمبود آب تمیز در نتیجۀ شهرنشینی، رشد جمعیت و ایجاد اختلال در آب و هوا به چالشی جهانی تبدیل شده است. فناوری غشایی، میتواند نقش ویژهای در تصفیه، شیرین‌سازی آب و تأمین آب فرایندی مورد نیاز نیروگاهها داشته باشد. فرایندهای غشایی دارای برتری‌های مشخصی از جمله کیفیت بالای آب با نگهداری آسان، پساب لجن شیمیایی کم، انتخابپذیری و انتقال گزینشی اجزای مورد نظر، تطابق و قابلیت به‌کارگیری مناسب در فرایندهای یک‌پارچه، پایین‌بودن انرژی مصرفی، سازگاری با محیط زیست و کنترل پذیری مناسب هستند. هم‌چنین با به‌کارگیری این فناوری در باتریها و پیلهای سوختی و استفاده از جنس و ساختار غشایی مناسب قابلیت تولید انرژی الکتریکی پاک، پایدار و کارامد وجود خواهد داشت. منظور از انرژی پایدار، نوعی از انرژی است که میتواند به‌طور نامحدود و بدون تأثیرگذاری بر محیط زیست و نیز به پایان رسیدن منبع، مورد استفاده قرار گیرد. علاوه بر آن، استفاده از فرایندهای غشایی در تولید و خالص‌سازی سوختهای زیستی و جداسازی و بازیابی آلایندههای گازی از دیگر موارد مهم و مورد مطالعۀ صنعت آب و انرژی است.

https://www.ijche.ir/article_136754_4fb47b64f8a0757761e896f38390d4e8.pdf

انجمن مهندسی شیمی ایران مهندسی شیمی ایران 1735-5400 21 121 2022 06 22 Bioleaching of Basic Metals from Computer Printed Circuit Boards Waste Using Penicillium Simplicissimum فروشویی زیستی فلزات اساسی از زباله‌های صفحات مدارچاپی رایانه با استفاده از قارچ پنیسیلیوم سیمپلیسیسیوم 55 65 136755 10.22034/ijche.2021.289449.1119 FA مهدخت ارشدی پژوهشگر دورۀ پسادکتری مهندسی بیوتکنولوژی، دانشگاه صنعتی شریف علیرضا اسماعیلی کارشناسی ارشد مهندسی بیوتکنولوژی، دانشگاه صنعتی شریف سهیلا یغمایی استاد مهندسی بیوتکنولوژی، دانشگاه صنعتی شریف Journal Article 2021 06 06 Background and Objectives: By improving technology at recent years, some new environmental problems created. Electronic waste is one of the important problems. Recycling of e-wastes is limited. Just some countries by using traditional methods are recycling e-wastes. Pyrometallurgy and hydrometallurgy are two recycling methods for e-waste. These traditional methods are expensive and non-ecofriendly. Bioleaching is a new and efficient method for e-waste recovery which by interacting microorganisms helps to metal recovery. In this article biorecovery of Cu, Al, Ni, Zn, Mn, Mg, Ba, Cr, and Fe from printed circuit boards using one-step bioleaching was studied. To this purpose computer printed circuit boards were fined and the particle size was in the range of 75-149 micron. Penicillium simplicissimum was adapted to 1% (w/v) of computer printed circuit boards. After adaptation and bioleaching process Cu, Al, Ni, Zn, Mn, Mg, Ba, Cr, and Fe were bioleached about 94%, 99/8%, 100%, 100%, 61%, 81%, 46%, 26%, and 100% respectively. This paper proved the great potential of the bio-hydrometallurgical route to recover base metals from electronic wastes using fungi. زبالههای الکتریکی و الکترونیکی دو تا سه برابر سریع‌تر از سایر زبالههای جامد شهری در حال تولیدشدن هستند. بازیابی فلزات این زبالهها علاوه بر کاهش مواد خطرناک، نیاز جهانی برای تولید فلزات جدید را تأمین میکند. در این مقاله بازیافت زیستی فلزات مس، آلومینیوم، نیکل، روی، منگنز، منیزیم، باریم،کروم و آهن از صفحات مدارچاپی رایانه با استفاده از فروشویی زیستی تک‌مرحلهای مطالعه شده است. صفحات مدارچاپی رایانه تا اندازۀ ذرات 75-149 میکرون پودر شدند. قارچ پنیسیلیوم سیمپلیسیسیوم1 به 1 درصد (وزنی – حجمی) از صفحات مدارچاپی رایانه خو داده شد. بعد از خوسازی و انجام فرایند فروشویی زیستی هر یک از فلزات مس، آلومینیوم، نیکل، روی، منگنز، منیزیم، باریم،کروم و آهن بهترتیب برابر با 94%، 8/99%، 100%، 100%، 61%، 81%، 46%، 26% و 100% استخراج شدند؛ درنتیجه فرایند فروشویی زیستی با استفاده از قارچ پنیسیلیوم سیمپلیسیسیوم روشی مؤثر در حذف فلزات سنگین از زبالههای الکترونیکی شناخته شد.

https://www.ijche.ir/article_136755_c0a863f113ac9ab0b524546ddeeb07d5.pdf

انجمن مهندسی شیمی ایران مهندسی شیمی ایران 1735-5400 21 121 2022 06 22 Review of Using Microfluidics Technology for Fabrication of Cardiovascular Engineered Bioscaffolds مروری بر استفاده از فناوری ریزسیالات در ساخت زیست‌سازه‌های مهندسی‌شدۀ قلبی عروقی 66 84 136756 10.22034/ijche.2021.289803.1120 FA صدف خلیقی دانشجوی کارشناس ارشد مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی شریف مریم سعادتمند استادیار مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی شریف Journal Article 2021 06 09 In the recent years, bioengineered cardiac tissues are of particular significance because of the extremely limited ability of the myocardium to self-regenerate. In this article, the recent advancements in the development of experimental in vitro platforms for next generation of the diagnostics and therapy validation are reviewed. Specially, here the present progress of the microfluidics technology application such as micro/nano fibers, micropatterning, and 3D bioprinting with sacrificial material or with microfluidic channels for the development of cardiovascular systems’ biofabrication at the tissue- and organ levels is described. With all the improvements in this field, there are still difficulties in prolonged cells viability, thick tissue fabrication for higher mimicry levels, and scaffolds mechanical stability in vivo. Until now, microfluidic methods pave the way for in vitro recapitulating of cardiovascular tissue for drug testing and providing basic knowledge of organ’s functions. In the future, with novel microphysiological systems, the transition from bench to bedside will be accelerated. در سال‌های اخیر مهندسی بافت قلب اهمیت ویژه‌ای یافته است؛ زیرا این بافت توانایی بسیار اندکی در بازسازی خود دارد. از همین رو این مقاله به مرور مطالعات اخیر در سامانه‌های آزمایشگاهی توسعه یافته برای بهبود روش‌های تشخیص و درمان بیماری‌های قلب و عروق پرداخته ‌است. در این زمینه روش های ریزسیالاتی برای ساخت زیستی سامانه‌های دارای عمل‌کرد مشابه با بافت قلب و عروق مانند استفاده از رشته های میکرونی یا نانویی، الگوسازی در ابعاد میکرونی و پرینت زیستی سه‌بعدی با مادۀ فداشونده و یا همراه با کانال‌های ریزسیالاتی، نتیجۀ مطلوبی داشته‌اند. با وجود پیشرفت‌ها اما هم‌چنان در این زمینه چالش‌هایی وجود دارد که این پژوهش بدان‌ها پرداخته است. به‌طور کلی می‌توان گفت که تا به امروز روش‌های ریزسیالاتی راه را برای همانندسازی بافت‌های قلبی و عروقی رشدیافته در آزمایشگاه که کاربرد‌هایی مانند سنجیدن اثر دارو‌ها و افزایش دانش نسبت به عمل‌کرد ارگان‌ها دارند، هموار کرده است. در آینده این سامانه های نوین میکروفیزیولوژیکی برای این بافت می‌تواند امکان‌ گذار از تحقیقات آزمایشگاه به درمان‌های بیمارستانی را نیز فراهم آورد.

https://www.ijche.ir/article_136756_8103769cbfabf76fbaaac4977573e046.pdf

انجمن مهندسی شیمی ایران مهندسی شیمی ایران 1735-5400 21 121 2022 06 22 Design and Synthesis of Ceramic Nanocomposites on Modified Gamma Alumina Substrate to Remove Organic Contaminants from Wastewater طراحی و سنتز نانوکامپوزیت سرامیکی بر بستر گاما آلومینای اصلاح‌شده به‌منظور حذف آلاینده‎های آلی از پساب 85 100 142444 10.22034/ijche.2021.306398.1143 FA مریم نورمحمدی کارشناسی ارشد مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی سهند مرتضی فقیهی استادیار شیمی، پژوهشگاه نیرو محمد ذبیحی دانشیار مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی سهند Journal Article 2021 09 24 In the present study, three-component alumina-chitosan-clay nanocomposite (Al/Cs/C) using in situ polymerization method was evaluated as an efficient and a low-cost adsorbent for the removal of methyl orange dye as an anionic contaminant from aqueous solutions. Activated alumina is a porous mineral adsorbent that was selected as the substrate of the nanocomposite. In order to improve the physical properties of alumina and make an environmentally friendly adsorbent, chitosan biopolymer was used as a composite reinforcement. In continued, the clay particles were applied to increase the adsorption capacity of the adsorbent and modification of the composite. The various structural analysis including X ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and field emission scanning electron microscopy (FESEM) were evaluated to study the morphology of the fabricated samples. The highest adsorption capacity for the prepared adsorbent was 133.33 mg/g, according to Langmuir isotherm. There is a good agreement between the pseudo second order kinetics and the experimental data. در پژوهش حاضر، نانوکامپوزیت سه‌جزئی آلومینا/کیتوسان- خاک رس (Al/Cs/C) با استفاده از روش پلیمریزاسیون درجا سنتز شد و به‌عنوان یک جاذب کارامد و کم‌هزینه برای حذف آلایندۀ آنیونی رنگینۀ متیل اورانژ از محلول های آبی، ارزیابی و بررسی شد. آلومینای فعال یک جاذب متخلخل معدنی است که به‌عنوان پایۀ نانوکامپوزیت‌ مورد نظر انتخاب شد. به‌منظور بهبود خواص فیزیکی آلومینا و ساخت جاذب سازگار با محیط زیست، از زیست‌پلیمر کیتوسان به‌عنوان تقویت‌کنندۀ کامپوزیت استفاده شد. در ادامه برای افزایش ظرفیت جذب جاذب و اصلاح کامپوزیت از ذرات خاک رس بهره گرفته شد. آزمون های مختلفی شامل پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف‌سنجی فرو سرخ (FTIR) و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM) برای مطالعۀ ساختار نمونه‌ها استفاده شد. با توجه به ایزوترم لانگمویر ظرفیت جذب بیشینه برای جاذب سنتزشده برابر با 33/133 میلی‎گرم بر گرم گزارش شد. سینتیک شبه درجۀ دوم در جذب سطحی یون متیل اورانژ بهترین تطابق را با داده های آزمایشگاهی داشته است.

https://www.ijche.ir/article_142444_3d2c6b152114b5b1366eb8bcf1d824cf.pdf