مواد زائد جامد شهری به سوخت های حمل و نقل مایع – بخش سوم: چارچوب مدیریت زنجیره تامین ملی مبتنی بر بهینه سازی

Municipal Solid Waste to Liquid Transportation Fuels – Part III: An Optimization-Based Nationwide Supply Chain Management Framework

چکیده
1. مقدمه
2. بررسی سوابق پژوهشی
3. پالایشگاه های WTL
4. میزان دسترسی به مواد اولیه MSW
5. منابع آب
6. مکان های پالایشگاه WTL انتخابی
7. مکان های تحویل رد شده MSW
8. محل های تحویل سوخت های مایع
9. هزینه های حمل و نقل
10. مدل بهینه سازی زنجیره تامین انرژی MSW
11. آمارهای مدل بهینه سازی زنجیره تامین انرژی
12. مطالعه موردی بهینه سازی زنجیره تامین WTL در سراسر کشور
13. مطالعات موردی بهینه سازی زنجیره تامین WTL در سراسر کشور
14. نتیجه گیری
منابع

چکیده
چارچوب مدیریت زنجیره تامین مبتنی بر بهینه سازی برای فرایندهای تبدیل زباله جامد شهری (MSW) به سوخت های مایع جهت حمل و نقل (WTL) ارائه شده است. ابتدا، تحلیلی کامل از عملیات دفن زباله، و مقادیر سالیانه MSW در سراسر ایالات متحده انجام شده و با مطالعات مشابه کامل شده است. یک چارچوب کمی زنجیره تامین که به طور همزمان عملیات زنجیره ارزش WTL بالادست و پایین دست را محاسبه می کند پس از آن ارائه شده است. مدل بهینه سازی خطی در مقیاس بزرگ که تعامل میان موجودی مواد اولیه MSW و مکان ها، مکان های پالایش WTL، و مکان های تحویل محصول و ظرفیت های تقاضا را بیان می کند، توصیف شده است. مدل برای زنجیره تامین WTL در سراسر کشور و همچنین سراسر ایالت در مطالعات موردی متعدد حل شده است. نتایج چارچوب دیدگاه های استراتژیکی را در رابطه با قرارگیری استراتژیک پالایشگاه های WTL در ایالات متحده را ارائه کرده و همچنین اطلاعات توپولوژیکی مربوط به جریان مواد اولیه و محصولات را بیان می کند. نتایج نشان می دهند که زنجیزه تامین WTL در مقیاس بزرگ می تواند رقابتی بوده و حتی قیمت های نفت بین 64 تا 77 دلار برای هر بشکه را بشکند.

2. بررسی سوابق پژوهشی
در حالیکه مطالعات متعددی در سوابق پژوهشی وجود داشته که به بررسی زیست توده در زنجیره های تامین انرژی می پردازند، اما مدیریت زنجیره تامین زباله های جامد شهری از منظر سیستم ها، کمتر مورد مطالعه قرار گرفته است. مروری بر سوابق در موارد [3] و [14] ارائه شده است. در این بخش، بررسی کوتاهی از سیستم های مدیریت زباله های جامد شهری انجام شده است.

چندین مقاله در سوابق پژوهشی به بحث در مورد روش های مدیریت زباله های شهری در کشورهای مختلف پرداخته اند، از جمله پرتغال [15]، هند [16]، و ایالات متحده [17]. پیرس و ترنر به بحث در مورد مدیریت زباله جامد شهری در بستر وسیع تر سیاست های اقتصادی و زیست محیطی پرداختند [18]. بیگل و همکاران [19] مدل های منتشر شده برای تولید زباله های جامد شهری را مورد بررسی قرار داده و دستورالعمل هایی را برای مدیریت زباله های جامد شهری پیشنهاد کردند. لاکووو و همکاران [20] به بحث و بررسی فرایند تصمیم گیری استراتژیک، عملیاتی و تاکتیکی در زمینه زنجیره تامین زیست توده به انرژی زباله های پرداختند.

هوانگ و همکاران [21] یک مدل برنامه ریزی استراتژیک چند مرحله ای را برای تولید اتانول مبتنی بر بیو ضایعات در کالیفرنیا پیشنهاد کردند. چن و فن [22] به بررسی ابهامات در تقاضای آینده و تامین مواد اولیه زنجیره تامین بیو اتانول مبتنی بر ضایعات از طریق یک مدل برنامه تصادفی عدد صحیح مورد بررسی کرده و آن را بر تولید سوخت های زیستی در کالیفرنیا اعمال کردند. قوس و همکاران [23] یک مدل مسیریابی سیستم اطلاعات جغرافیایی برای ردیابی مسیرهای کم هزینه برای ضایعات جامد در یک شهرداری در هند را تهیه کردند.

غشاهای آمیخته حل شونده یونی مشتق شده از پلی ساتین برای الکترولیز آب قلیایی

Polyisatin derived ion-solvating blend membranes for alkaline water electrolysis

چکیده
1- مقدمه
2- روند آزمایشات
3- نتایج و بحث
4- نتیجه گیری
منابع

چکیده
توسعه غشاهایی بر مبنای خواص شیمیایی اسکلت پلی آروماتیکی که از خواص مقاومت قلیایی زیاد، رسانایی یونی زیاد و انتقال ناچیز گاز برای الکترولیز آب قلیایی برخوردار باشند، یک چالش بزرگ بشمار میرود. از اینرو یک منومر آروماتیک جدید پایدار قلیایی حاوی گروههای جانبی یون-حلالپوش پلی اتیلن اکسید (PEO) سنتز شد و با ایزاتین و بی فنیل از روش هیدروکسی آلکیلاسیون کاتالیز شده با سوپر اسید پلیمریزه شد تا کوپلیمرهای یون-حلالپوش ارائه دهد. کوپلیمرهای آروماتیک تهیه شده با اسکلتی عاری از آریل اتر (P(IB-PEO)-y)، از خواص عالی تشکیل فیلم، پایداری حرارتی زیاد، جذب متوسط الکترولیت KOH و رسانایی نسبتاً پایین برخوردار هستند. بنابراین برای توسعه بیشتر جذب الکترولیت و رسانایی یونی، کوپلیمرهای P(IB-PEO)-20 با پلی بنز ایمیدازول با نسبت 20/80، 30/70، 40/60 و 50/50 مخلوط شدند. غشاهای مخلوط تهیه شده میتوانند الکترولیت زیادی را (تا 97 wt%) جذب کنند و بیشترین رسانایی یونی 110 mS〖cm〗^(-1) در ℃80 برای مخلوط PBI80/P(IB-PEO) مشاهده شده است. غشای PBI70/P(IB-PEO) آغشته به محلول KOH یک مقاومت کششی 20MPa و افزایش قابل توجهی در مدول یانگ (131%) در مقایسه با غشای PBI80/P(IB-PEO) نشان میدهد. تست پایداری قلیایی شرح داده است که غشای PBI80/P(IB-PEO) اساساً مدول یانگ بزرگتری (افزایش 144%) پس از یک ماه در محلول KOH 20wt% در ℃80 نسبت به همتای عمل نیامده خود نشان میدهد. همچنین غشاهای PBI80/P(IB-PEO) و PBI70/P(IB-PEO) حدود 98-96 درصد از رسانایی ذاتی خود را پس از عمل آوری حفظ میکنند که نشاندهندۀ مقاومت قلیایی عالی آنهاست. غشاهای منتخب در یک الکترولایزر سلول واحد برای ارزیابی امکانسنجی و رفتار انتقال گاز مورد آزمایش قرار گرفتند. 

2- روند آزمایشات
2-1- مواد
پودر و غشاهای m-PBI از طریق تکنولوژیهای Blue Word تامین شدند. پلی (اتیلن اکسید) متیل اتر توسیلات، 2و5-دی برمو هیدروکینون، و 2و5-دی برمو-1و4-بیس(متوکسی پلی اتیلن اکسید) بنزن طبق یک روش مشخص سنتز شدند [42, 43]. بنزن بورونیک اسید (98%، کمپانی آلفا ایسر)، بیس(تری فنیل فسفین) پالادیم (II) دی کلرید (99/99 %، سیگمال آلدریچ)، پتاسیم کربنات (99%، K_2 〖CO〗_3)، بی فنیل (99% ، آلفا ایسر)، P-تولوئن سولفونیل کلرید (TsCl ، 98%، سیگما آلدریچ)، ایزاتین (98% ، آلفا ایسر)، تری فلورواستیک اسید (TFA، 99% ، آلفا ایسر)، تری فلورومتان سولفونیک اسید (TFSA ، 99%، شرکت فلوروکم)، پتاسیم هیدروکسید (بیش از 85 حبه، شرکت مرک)، N,N-دی متیل استامید (DMA ، 5/99 %، شرکت شارلب)، تولوئن (شارلب)، اتیل استات (سیگما آلدریچ)، متانول (سیگما آلدریچ)، دی کلرومتان (شارلب)، N,N-دی متیل فرمامید-d_7 (50/99 اتم درصد، Deutro DE) کلروفرم-d (80/99 اتم درصد، Deutro DE) همگی به صورت دست نخورده مورد استفاده قرار گرفتند. نیکل فوم (اندازه حفره 450μm، ضخامت 11.6 mm) از آلانتوم خریداری شد.

2-2- سنتز منومر p–ترفنیل عاملدار با گروه جانبی PEO
همانطور که شمای مولکولی 1 نشان میدهد منومر p–ترفنیل عاملدار با گروه جانبی PEO در سه مرحله سنتز میشود. دو مرحله اول شامل توسیلاسیون پلی (اتیلن گلیکول) متیل اتر و سپس واکنش با 2و5-دی برموبنزن-1و4-دی اُل است که پیشتر توسط گروه ما شرح داده شد [42, 43]. در مرحله بعد، محصول 2و5-دی برمو-1و4-بیس (متوکسی پلی (اتیلن اکسید)) بنزن با فنیل بورونیک اسید از طریق واکنش جفت شدگی Suzuki واکنش میدهد تا منومر مورد نظر بدست آید. شرح این سنتز بدین صورت است: 2و5-دی برمو-1و4-بیس(متوکسی پلی (اتیلن اکسید)) بنزن (7.67g, 8.24 mmol, 1eq)، بنزن بورونیک اسید (3.01g, 24.7 mmol, 3eq)، PdCl_2 (PPh_3 )_2 (0.3g, 0.41 mmol, 0.05eq)، محلول آبی 2M K_2 〖CO〗_3 (200ml) و تولوئن (42 ml) به یک فلاسک خشک گاززدایی شده اضافه شدند. مخلوط واکنش تحت رفلاکس به مدت 24 ساعت حرارت داده شد. پس از خنک شدن در دمای اتاق، فاز آبی از فاز آلی جدا شد. فاز آبی با تولوئن استخراج شد و فازهای آلی ترکیب شده، با آب و آب نمک شسته شدند و سپس با MgSO_4 خشک شده و در شرایط خلاء تغلیظ شدند. محصول روغنی قهوه ای روشن بدست آمده با تکنیک کروماتوگرافی ستونی (تولوئن/ اتیل استات 1:1) تخلیص و با بازدهی 76% جدا شد.

2-3- سنتز کوپلیمرهای P(IB-PEO)-y
کوپلیمرهای آروماتیک حاوی ایزاتین و عاملیت PEO جانبی از طریق پلیمریزاسیون رشد مرحله ای کاتالیز شده با سوپر اسید سنتز شدند. یک مثال از تهیه پلیمر در ادامه آمده است. ایزاتین (2.97 mmol, 0.44 g)، بی فنیل (2.16 mmol, 0.33g)، p-ترفنیل PEO (0.54 mmol, 0.5g) و TFA (3.3ml) درون یک فلاسک خشک تخلیه شده از گاز به یکدیگر اضافه شدند، با کمک یک حمام یخ ℃5-0 خنک شده و به مدت 5/0 ساعت همزده شدند. سپس به مخلوطی که در دمای اتاق با همزدن شدید به مدت 4 ساعت رها شده بود 3.8ml از TFSA به تدریج اضافه شد تا یک محلول سبز پررنگ بسیار ویسکوز بدست آید. سپس این محلول درون متانول ته نشین شد و یک پلیمر رشته ای نارنجی رنگ تشکیل گردید. پلیمر فیلتر شد، با متانول داغ شسته شد و نهایتاً تمام طول شب در آون خلاء در ℃80 خشک شد و با بازدهی 93-86 % جدا گردید. کوپلیمرهای سنتز شده از این لحظه به بعد P(IB-PEO)-y شناخته میشوند که y به درصد مولی منومر p–ترفنیل عاملدار جانبی PEO اشاره میکند و IB مخفف واحد بی فنیل-ایزاتین است.

قفسه ستونی و نگهدارنده ویال کروماتوگرافی مدولار ارزان قیمت

Low-cost modular chromatography column rack and vial holders

چکیده
سخت افزار بکار رفته در این حوزه
شرح سخت افزاری
فایل مشخصات طرح
صورتحساب مواد
دستورالعملهای ساخت
قاعده رک و تکیه گاهها یا پایه های عمودی
نگهدارنده ستون
نگهدارنده های شیشه نمونه
تغییرات بالقوه
مواد لازم برای ساخت
نگهدارنده ستون
دستورالعملهای کاری
اعتبارسنجی و تعیین مشخصات
منابع

چکیده
ستونهای کروماتوگرافی گرانشی در حوزه ‌های علمی، مهندسی، پزشکی و صنعتی جهت جداسازی ترکیبات موردنظر از محلولها بکار میروند. راه‌ اندازی همزمان چند ستون موجب صرفه‌ جویی در وقت شده و سازگاری رویه را ارتقا میدهد. گرچه کروماتوگرافی ستونی کاربرد گسترده ‌ای دارد محققان زیادی برای تامین نیازهای آزمایشگاهی این فرایند، لزوماً به طراحی و ساخت رک ‌ها جهت نگهداشتن ستونهای کروماتوگرافی متوسل می ‌شوند. ما یک رک نگهدارندۀ ستون محکم با نگهدارنده های شیشه جمع آوری نمونه طراحی کرده‌ایم که ساخت آنها آسان و ارزان بوده و براحتی برای تحقق نیازهای آزمایشگاهی تطبیق پیدا میکنند. نگهدارنده ستون طوری ساخته میشود که بتواند ستونهایی با اندازه های مختلف را نگهدارد (و در صورت لزوم تعویض شود). ارتفاع ستونهای بالای شیشه جمع آوری بدقت قابل تنظیم است و طراحی ستونها، واحدی یا پیمانه ای است، بنابراین رک و نگهدارنده شیشه نمونه، توسعه پذیر هستند تا با تعداد ستونهای مورد نظر و تعداد و اندازه شیشه های نمونه بکار رفته برای جمع آوری بخشی از نمونه شسته شده از هر ستون تطبیق پیدا کنند. مهمتر اینکه، رک از مواد ارزان و در دسترس ساخته میشود و فرایند تولید، ساده و سرراست است. ما در اینجا درباره ویژگیهای رک، فهرست مواد و دستورالعملهای ساخت آن صحبت خواهیم کرد. امیدواریم که طرح ما برای محققانی سودمند باشد که میخواهند کروماتوگرافی ستونی گرانشی انجام دهند.

سخت افزار بکار رفته در این حوزه
طرح ارائه شده در اینجا برای آنالیز ژئوشیمیایی آلکنون ها آماده شده است، آلکنون یک ماده آلی موجود در رسوبات دریایی است که بعنوان شناساگر دمای دریا در گذشته استفاده میشود (رفرنسهای [[1-4). به منظور استخراج آلکنونها برای آنالیز، مجموع عصاره های لیپیدی در سه قسمت غیرقطبی، با قطبیت متوسط (حاوی آلکنونها) و کاملاً قطبی، با استفاده از رک ستون کروماتوگرافی ستونی گرانشی ما جداسازی میشوند. رک کروماتوگرافی ستونی در حوزه های بسیار متنوع دیگری نیز کاربرد دارد. در ادامه به چند حوزه اشاره میکنیم: ژئوشیمی آلی [۵, ۶]، ژئوبیولوی [۷]، دیرینه اقیانوس شناسی [۸, ۹]، دیرینه اقلیم شناسی [۱۰, ۱۱]، زمین شناسی نفت [۱۶-۱۲]، خودتسهیم نامتناسب انانتیومر استریوشیمی [۱۹-۱۷]، آنالیز فلزات کمیاب [۲۲-۲۰]، شیمی آلی و شیمی فیزیک [۲۳]، صنعت غذا و دارو [۳۰-۲۴]، و علوم پزشکی [۳۱]. هنگام اجرای کروماتوگرافی ستونی، اغلب باید چند نمونه حلال متشکل از مخلوطهای پیچیده برای آنالیز ترکیبات مورد نظر تخلیص یا جدا شوند. حتی با مقادیر کوچک نمونه، راه اندازی همزمان چند ستون که به الگوی جداسازی یکسانی نیاز دارند آسان است. یک رک برای نگهداری چند نمونه ضرورت دارد زیرا سبب میشود بیش از یک نمونه همزمان پردازش شوند و همخوانی نتایج افزایش یافته و در وقت تکنسین صرفه‌ جویی شود‌.

چند رک ستون کروماتوگرافی در بازار برای خرید در دسترس هستند و اینهایی هم که در دسترس هستند محدودیتهایی دارند. یک رک نگهدارنده ممکن است تنها بتواند یک ستون را نگهدارد و احتمالاً یک حلقه و آویزهای دیواری برای پشتیبانی از رک ضرورت پیدا میکنند‌. ممکن است مواد پلاستیکی با حلالها یا واکنشگرها سازگار نباشند یا محدودیتهایی در ابعاد ستونها برای تطبیق رک با آنها وجود داشته باشد. همچنین رک های در دسترس معمولاً از نگهدارنده شیشه جمع آوری نمونه تشکیل نشده اند بنابراین برای استفاده، مناسب نیستند‌. برای غلبه بر این نقاط ضعف، برخی از آزمایشگاه‌ها از رک های سفارشی کروماتوگرافی ستونی استفاده میکنند اما طرح ساخت چنین رک های سفارشی براحتی در دسترس نیستند و نیز مراحل ضروری برای ساخت چنین رک هایی معمولاً حاوی ابزار پیچیده ای (مثل دستگاه تراش) بوده که تنها اپراتورهای مجرب میتوانند آنها را راه اندازی کنند، و بنابراین هزینه های ساخت، گران تمام میشوند.

ما در این کار یک رک کروماتوگرافی ستونی طراحی کرده ایم که چند امتیاز دارد. رک ما محکم بوده و به منظور بکارگیری منظم در بستر آزمایشگاهی ساخته شده است. ما بهترین مواد سازنده را برای جلوگیری از تماس با واکنشگرها / حلالهای بکار رفته در طی یک فرایند جداسازی ستون آزمایشگاهی مورد نظر و نیز برای بهره برداری از امتیاز مواد سازنده ارزان و در دسترس، انتخاب کرده ایم. طرح واحدی براحتی برای تطبیق تعداد ستونها و شیشه جمع آوری بکار رفته تنظیم میشود. نگهدارنده ستون رک نیز براحتی برای نگهداری هر ستون کروماتوگرافی با اندازه مورد نظر همخوانی پیدا میکند. یک رک میتواند برای چندین ستون با اندازه مختلف از طریق کلیدزنی یک قطعه واحد از رک (شناخته شده با عنوان نگهدارنده زیرین ستون) مطابقت پیدا کند. برای انجام این کار تنها لازمست دو تا از پیچها را شُل کنیم. ما از پیچهای کلاهکداری استفاده کرده ایم که براحتی با دست باز و بسته میشوند (ابزار خاصی لازم نیست). بنابراین یک رک ستون کروماتوگرافی میتواند محدوده ای از اندازه های ستون را مدیریت کند و بنابراین برای آرایه وسیعی از الگوهای کروماتوگرافی کاربرد دارد. همچنین طرح ما شامل نگهدارنده شیشه نمونه تخصیص یافته ای است که شیشه جمع آوری را در حالت ایستاده و پایدار حفظ میکند. یکپارچگی رک و نگهدارنده شیشه نمونه به کاربر امکان میدهد شیشه جمع آوری را بطور مستقیم زیر ستونها تراز کند و جداسازی آسان چند بخش از نمونه از هر ستون را امکانپذیر میسازد. همچنین شیشه جمع آوری مرتبط با یک ستون را میتوان بطور مستقل از شیشه های نمونه مرتبط با ستونهای دیگر جابجا کرد.

کاتالیز رله ای کاتالیزور مس-منیزیم درباره ارزش گذاری کارآمد گلیسرول به اسید گلیکولیک

Relay catalysis of copper-magnesium catalyst on efficient valorization of glycerol to glycolic acid

چکیده
1 مقدمه
2 نتایج و بحث و گفتگو
3 نتیجه گیری
منابع

چکیده

شناسایی و بررسی کاربرد بالقوه ی گلیسرول در جهت حل مسئله ی تأمین مازاد و عرضه ی بیش از حد گلیسرول به عنوان یک محصول (فرآورده) جانبی حتمی و اجتناب ناپذیر بیودیزل (زیست دیزل یا سوخت ایمن و غیرسمی) و فراهم نمودن فرصت های سودآور برای بیودیزل پایدار از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در اینجا، ما یک کاتالیزور ساده، ارزان قیمت اما قوی با نام Cu1Mg4 را تهیه کردیم، که فعالیت کاتالیستی برجسته ای را برای تبدیل برگزیده ی گلیسرول به گلیکولیک اسید ارزشمند نشان داد، ضمن اینکه افزودن مواد باز معدنی و غیرآلی اضافی را حذف کرد. بازده و عملکرد بالای 71.8% برای گلیکولیک اسید به دست آمد، تا جایی که میدانیم بالاترین مقداریست که تا به امروز بدست آمده است. در ترکیب محاسبات آزمایش و DFT، مشخص شد که گونه های مس (Cu) و منیزیم (Mg) در کاتالیزور امکان کاتالیز رله برای واکنش های آبشاری در تبدیل گلیسرول را فراهم کردند. گونه مس (Cu) در کاتالیزور (کاتالیست) اولین واکنش هیدروژن زدایی گلیسرول به گلیسرآلدئید را تحت الشعاع قرار داد، که با گونه ی منیزیم تقویت شده و بهبود پیدا کرد. گونه ی منیزیم (Mg) جایگزین شد تا گسستگی بعدی پیوند C2-C3 در گلیسرآلدئید را برای تولید گلیکول آلدئید کاتالیز کند. اکسیداسیون نهایی گلیکول آدئید به گلیکولیک اسید با کاتالیز گونه ی مس (Cu) بدست آمد. این کاتالیز رله (کاتالیز امدادی و تقویت کننده) مربوط به کاتالیزور Cu1Mg4 اساسا مانع تشکیل محصولات جانبی گلیسریک اسید و اسید لاکتیک شد، که به موجب آن امکان تولید گزینشی گلیکولیک اسید را فراهم کرد.

1- مقدمه

افزایش قابل ملاحظه ی تقاضا برای بیودیزل به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر جذاب به تولید گلیسرول به عنوان یک فرآورده ی جانبی حتمی در مقادیر زیاد منجر شده است، که تقریبا حدود 10% وزنی کل تولید بیودیزل را دربر می گیرد [1، 2]. برآورد شده است که تولید گسترده و سراسری گلیسرول به حدود 6.14 میلیارد لیتر در سال 2017 می رسد، و با نرخ سالانه ی 10% الی 20% در آینده به طور مداوم افزایش می یابد [3]. این مسئله فرصت های نویدبخشی را برای بهبود و اصلاح فرآورده و محصول فرعی مازاد گلیسرول ارائه می کند. در سال های اخیر پیشرفت های معمول و ویژه ای بدست آمده اند، که در این پیشرفت ها اسید لاکتیک [4-7] و گلیسریک اسید [8-11] با بازده و عملکرد برآورده شده را می توان به ترتیب از طریق آب زدایی (دهیدراته کردن) و اکسیداسیون گلیسرآلدئید بدست آورد. با این وجود، کاربرد گلیسرول در بازار تجاری فعلی کاملا محدود شده است، که در این بازار تنها حدود 4% از کل تولید گلیسرول به کار گرفته شده است ]12[. در نتیجه، گلیسرول بیش از حد عرضه شده از طریق سوزاندن آن بدون هیچ ارزش بیشتری به عنوان یک جریان زائد و اتلافی تلقی می شود. این مسئله بیودیزل را از لحاظ تجاری نسبت به پترودیزل (نفت دیزل) کمتر در عرصه ی رقابت قرار می دهد، و عملا مانع پایداری تولید بیودیزل می شود [13، 14].

Abstract

The exploration of potential application of glycerol is of particular importance for solving the oversupply of glycerol as an unavoidable byproduct of biodiesel and affording profitable possibilities for sustainable biodiesel. Herein, we developed a simple, cheap but robust Cu1Mg4 catalyst, which exhibited outstanding catalytic activity for the selective conversion of glycerol towards valuable glycolic acid, eliminating the addition of extra inorganic base. As high as 71.8% yield of glycolic acid was achieved, the highest value to date as far as we know. In combination of experiment and DFT calculations, it was revealed that Cu, Mg species in catalyst enabled the relay catalysis for the cascade reactions in glycerol transformation. Cu species in catalyst dominated the first dehydrogenation reaction of glycerol to glyceraldehyde, which was promoted by Mg species. Mg species followed to catalyze the next cleavage of C2-C3 bond in glyceraldehyde to generate glycolaldehyde. The final oxidation of glycolaldehyde to glycolic acid was achieved by the catalysis of Cu species. This relay catalysis of Cu1Mg4 catalyst significantly inhibited the formation of glyceric acid and lactic acid by-products, thereby enabling the selective generation of glycolic acid.

1. Introduction

The drastically rising demand for biodiesel as an attractive renewable energy resource has led to the generation of glycerol as an unavoidable byproduct in great quantities, which approximately accounts for about 10 wt% of the total biodiesel production.[1,2] It is estimated that the worldwide production of glycerol reaches to about 6.14 billion liters in 2017, and continuously increases with an annual rate of 10–20% in future.[3] This offers promising opportunities to upgrade the surplus glycerol byproduct. Typical advances have been achieved in recent years, in which lactic acid [4–7] and glyceric acid[8–11] with satisfied yield could be obtained via the selective dehydration and oxidation of glyceraldehyde, respectively. Nevertheless, the applications of glycerol in current commercial market are quite limited, in which only ~4% of the total glycerol production has been utilized.[12] As a result, the oversupplied glycerol is treated as a waste stream by burning it without any further value. This makes biodiesel less economically competitive to petro-diesel, and seriously impedes the sustainability of biodiesel production.[13,14]

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

کاتالیز رله ای کاتالیزور مس-منیزیم درباره ارزش گذاری کارآمد گلیسرول به اسید گلیکولیک

Relay catalysis of copper-magnesium catalyst on efficient valorization of glycerol to glycolic acid

سنتز یکجای دی هیدروپیریمیدین ها از طریق کاتالیز سازگار با محیط مشتقات فسفر

One-pot synthesis of dihydropyrimidines via eco-friendly phosphorus derivatives catalysis

چکیده
1 مقدمه
2 نتایج و بحث
منابع

چکیده

یک پروتکل مستقیم، مقرون بصرفه و سازگار با محیط برای واکنش بیگنلی متکی بر استفاده از اسید هیپوفسفر موجود، ارائه شده است. روشی که توسعه یافته است، بهبودهایی از جمله بازدهی بالا، سریع بودن را در مقایسه با روش‌های موجود از خود نشان می‌دهد و بر یک صفحه دی هیدروپیریمیدین ها و مشتقات تیو با جایگزین های مختلف اعمال شده بود. مشتقات مربوطه اوره از قبیل گوانیدین‌ها، بنزیمیدازول‌ها و بنزوتیازول‌ها نیز به جهت تولید داربست‌های پیچیده‌تر به طور موثری واکنش دادند. لذا، این کاتالیز سریع و ساده اجازه دستیابی به ساختارهای بسیار متنوع شامل هتروسیکل‌های زیستی مناسب اصلی را می‌دهد.

1 مقدمه

3و4-دی‌هیدروپیریمیدین-2(H1)-1 (DHPM) یک هتروسیکل مناسب زیستی بسیار مورد توجه به پاس فعالیت‌های ضدسرطانی [1]، ضدقارچی [2]، ضد فشار خون بالا [3]، ضد مالاریا [4]، ضد HIV [5] و ضد سلی [6] است. اینماده در بسیاری از داروهای منتخب از قبیل موناسترول [7]، یک بازدارنده میتوز غیرتوبولین موثر، 32926-SQ [8]، یک آنتاگونیست کانال کلسیمی با فعالیت ضد فشار خون، یا 4109-41 Bay [9]، یک بازدارنده قوی ویروس هپاتیت B انسانی (HBV)با یک 50IC از nM53 یافته شده است (تصویر 1).

Abstract

A straightforward, cost effective and eco-friendly protocol for the Biginelli reaction relying on the use of readily available hypophosphorous acid is presented. The methodology developed displays improvements compared to existing methods, is high-yielding, robust and was applied to a panel of dihydropyrimidines and thio-derivatives with various substituents. Related urea derivatives such as guanidines, benzimidazoles and benzothiazoles also reacted efficiently to afford more complex scaffolds. Thus, this rapid and convenient catalysis allows access to a wide diversity of structures including original biologically relevant heterocycles.

1 Introduction

3,4-Dihydropyrimidin-2(1H)-one (DHPM) is a biologically relevant heterocycle with great interest thanks to its anticancer [1], antifungal [2], anti-hypertensive [3], antimalarial [4], antiHIV [5] and anti-tubercular activities [6]. It is found in several drug candidates such as monastrol [7], an effective nontubulin-interacting mitosis inhibitor, SQ-32926 [8], a calcium channel antagonist with antihypertensive activity, or Bay 41– 4109 [9], a potent human hepatitis B virus (HBV) inhibitor with an IC50 of 53 nM (Fig. 1).

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

سنتز یکجای دی هیدروپیریمیدین ها از طریق کاتالیز سازگار با محیط مشتقات فسفر

One-pot synthesis of dihydropyrimidines via eco-friendly phosphorus derivatives catalysis

معرفی یک مایع یونی اسیدبرونستدی جدید بر اساس پیرازین و کاربرد آن در سنتز زانتن دی اون ها و 3 ، 4 ‑ دی هیدرو‌پریمیدین ‑ 2 (1H) اون ها در شرایط بدون حلال

Introduction of a novel dicationic Brönsted acidic ionic liquid based on pyrazine and its application in the synthesis of xanthenediones and 3, 4‑dihydropyrimidin‑2(1H)‑ones under solvent‑free conditions

چکیده

مقدمه

بخش تجربی

آماده سازی و تهیه‌ی کاتالیزور ها

تعیین ساختار کاتالیزور

FTIR

HNMR

CNMR

Mass Spectrum

TG/DTA

تابع اسیدیته‌ی هامت

نتایج و بحث

فرآیند عمومی جهت سنتز زانتن‌دی‌اون ها تحت شرایط بدون حضور حلال

فرآیند کلی برای سنتز DHPMs تحت شرایط بدون حضور حلال

داده های طیفی برخی از ترکیبات منتخب

نتیجه گیری

چکیده

مایع اسید برونستدی یونی و دی‌کاتیونی برپایه‌ی پیرازین تهیه و بوسیله‌ی FTIR، H NMR، C NMR، MS، گرما وزن سنجی  و تست تحلیل حرارت سنجی افتراقی  و همچنین تابع اسیدیته‌ ی هامت، تعیین ویژگی شده است. مشخص شد که این مایع دی‌کاتیونی بدست آمده، کاتالیزگری با قابلیت استفاده‌ی مجدد و موثر به جهت سنتز زانتن‌دی‌اون ها و 3،4-دی هیدرو پریمیدین-2(1H)-اون ها در شرایط بدون حلال می‌باشد. امتیازات این رویه شامل نوآوری در زمینه‌ی مایع یونی، آماده سازی آسان مایع یونی، ورک آپ آسان، قابلیت استفاده‌ی مجدد از کاتالیزگر، بازدهی بالا، زمان واکنش کوتاه و عدم حضور حلال‌های آلی سمی است.

مقدمه

مایعات یونی (ILs)، نمک‌های آلی متشکل از کاتیون‌های آلی و آنیون‌های آلی و/یا غیرآلی هستند که ویژگی ها و خواص چشمگیر بسیاری، نظیر بازه‌ی مایع گسترده، فشار بخار ناچیز و قابل چشم پوشی، روند بازیابی آسان، رسانایی یونی بالا، پنجره‌ی الکتروشیمیایی گسترده و قابلیت طراحی و مهندسی ساختار با تغییر مناسب کاتیون‌ و یا آنیون ها را به نمایش می‌گذارند [1,2]. اخیرا بسیاری از محققین بر روی توسعه‌ی زیر رده  ای جدید از ILs به نام مایعات یونی دی‌کاتیونی (DILs) تمرکز کرده‌اند؛ معمولا این مایعات شامل دو هدگروه کاتیونی هستند که توسط یک اسپیسر  صلب یا منعطف به یکدیگر متصل شده و با دو آنیون مخالف  ارتباط دارند [3]. در مقایسه با ILs تک کاتیونی، چند کاتیونی ها دارای نقطه‌ی ذوب، ویسکوزیته، کشش سطحی و پایداری حرارتی بالاتری بوده، بازه‌ی مایع گسترده تری داشته و از ثبات خواص فیزیکی و شیمیایی بیشتری برخوردارند [4,5]. به همین دلیل این مایعات بازه‌ی بکارگیری گسترده‌ای دارند؛ از جمله سل های خورشیدی، سل های سوختی، باتری‌ها، روان کار‌ها، محیط‌های واکنش، فناوری جداسازی، آماده سازی مواد، واکنش‌های کاتالیزوری و جدیدترین آنها، بهبود درجه‌ی ایزومری شدن n-pentane و الکترولیت‌ها برای عکس برداری  [6,7,8].

نتیجه گیری

ما در این تحقیق و پژوهش، آماده سازی، تعیین ویژگی و کاربرد کاتالیزوری {[SO3H-pyrazine-SO3H]Cl2} در سنتز زانتن‌دی‌اون ها و DHPMs را تحت شرایط بدون حضور حلال شرح دادیم. سهولت در امر آماده سازی و کنترل کاتالیزگر، عمومیت، سهولت در فرآیند ورک آپ، بازده بالا، مدن زمان کوتاه واکنش، قابلیت استفاده‌ی مجدد از کاتالیزگر و عدم حضور حلال های آلی از جمله موارد قابل توجه توسعه‌ی این روند می‌باشند.

Abstract

A novel dicationic Brönsted acidic ionic liquid based on pyrazine has been prepared and characterized by FTIR, 1 H NMR, 13C NMR, MS, thermal gravimetric and differential thermal gravimetric analysis and also Hammett acidity function. The prepared dicationic ionic liquid is found to be an efcient and reusable catalyst for the synthesis of xanthenediones and 3,4-dihydropyrimidin-2(1H)-ones under solventfree conditions. The merits of the developed procedure include novelty in terms of the ionic liquid, easy preparation of the ionic liquid, easy workup, reusability of the catalyst, high yield, short reaction time and absence of toxic organic solvent.

Introduction

Ionic liquids (ILs) are organic salts comprised of organic cations in combination with organic and/or inorganic anions, which exhibit a myriad of remarkable and interesting properties, such as wide liquid range, negligible vapor pressure, simple recovery process, high ionic conductivity, broad electrochemical window and design ability by appropriate modifcations of cations or anions in structures [1, 2]. Recently, many researches have been focusing on the development of a new subclass of ILs known as dicationic ionic liquids (DILs), which typically consist of two cationic head groups linked by a rigid or fexible spacer, associated with two counteranions [3]. Compared to monocationic ILs, multicationic ones can have a higher melting point, viscosity, surface tension, thermal stability, wide liquid range and tenability of chemical and physical properties [4, 5]. Therefore, they have good potential to be used in a wide range of applications including solar cells, fuel cells, batteries, lubricants, reaction media, separation technologies, material preparation, catalysis reactions and, more recently, improving the isomerization degree of n-pentane and electrolytes for photo-harvesting [6–8].

Conclusion

In this research, we have described the preparation, characterization and catalytic application of {[SO3H–Pyrazine–SO3H]Cl2} in the synthesis of xanthenediones and DHPMs under solvent-free conditions. Ease of preparation and handling of the catalyst, generality, easy workup procedure, high yields, short reaction times, reusability of catalyst and absence of organic solvents are the attractiveness of the developed procedure.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

معرفی یک مایع یونی اسیدبرونستدی جدید بر اساس پیرازین و کاربرد آن در سنتز زانتن دی اون ها و 3 ، 4 ‑ دی هیدرو‌پریمیدین ‑ 2 (1H) اون ها در شرایط بدون حلال

Introduction of a novel dicationic Brönsted acidic ionic liquid based on pyrazine and its application in the synthesis of xanthenediones and 3, 4‑dihydropyrimidin‑2(1H)‑ones under solvent‑free conditions

شبیه سازی دینامیک مولکولی تصفیه آب با استفاده از نانوذرات زئولیت نوع MFI

Molecular dynamics simulation of water purification using zeolite MFI nanosheets

چکیده

1- مقدمه

2- جزئیات مربوط به محاسبات

3- نتایج و بحث

4- نتیجه گیری

چکیده

سم زدایی و تصفیه آب موضوع مهمی است و از محیط زیست و اکوسیستم محافظت می کند. در این مقاله، امکان استفاده از زئولیت نوع MFI برای زدودن مواد شیمیایی خطرناک از آب آلوده، مورد مطالعه قرار گرفته است. به-منظور مشاهده پتانسیل نانوورق متخلخل زئولیت در راستای جداسازی دو آلاینده اصلی خطرناک، یعنی کلراید جیوه (HgCl2) و کلراید مس (CuCl2) از آب، آنالیز دینامیک مولکولی غیرتعادلی انجام شد. سیستم اسمزی معکوس، شبیه سازی گردید و در فشارها القایی مختلف از بازه 10 تا 200 مگاپاسکال مورد سنجش قرار گرفت. جزئیات مربوط به زدودن یون ها، شار آب، تجمع مولکول های آب در موقعیت های مختلف، تعداد پیوندهای هیدروژنی، میانکنش های وان در والس، مسیر ردیابی یون ها، و تابع توزیع شعاعی بین مولکول های آب و یون ها، بررسی گردید. نتایج نشان می دهند که نانوغشای زئولیت نوع MFI، با وجود شار زیاد آب می تواند بطور مؤثر مانع نفوذ یون های جیوه، مس و کلرید از عرض غشا گردد. این رفتار زئولیت موجب می شود این ماده، کاندیدای رقابتی در صنعت تصفیه آب باشد و آن را از سایر غشاهای نانوساختار، مجزا می سازد.

1- مقدمه

ارتقاء وضعیت سلامتی و پایین آمدن اثر(ردّپا) کربن، دو دلیل برجسته ای هستند که تصفیه آب را در اولویت قرار می دهند. وجود مواد شیمیایی و سایر مواد سمی در ذخایر آبی می توانند طیف وسیعی از مشکلات سلامتی از قبیل خطر بالاتر ابتلا به سرطان و بروز نقایص هنگام تولد را موجب شوند. بنابراین، یافتن راهی برای جداسازی این ناخالصی ها از آب، بسیار مهم است. در بین مواد شیمیایی، کلراید مس (CuCl2) یکی از مواد خطرناکی است که در فهرست مواد زیان آور برای سلامتی (SHHS) قرار دارد و می تواند به کبد، کلیه و بینی آسیب برساند، موجب سوزش معده، گلو و ریه شود، پوست و چشم را بسوزاند و احتمالا موجب آسیب دیدگی چشم و بینایی گردد [1]. کلراید جیوه (HgCl2) یکی دیگر از مواد شیمیایی خطرناک است که از طریق استنشاق و احتمالا جذب پوستی می تواند بر سلامتی انسان تأثیر بگذارد. این ماده شیمیایی که در فهرست مواد خطرناک برای سلامتی نیز قرار دارد به عنوان ماده ای بسیار سمی با اثرات ماندگار برای حیات آبی شناخته می شود [2]. قرار گرفتن در معرض این ماده می تواند موجب خارش پوست و سوزش چشم گردد و ممکن است به توانایی تولیدمثلی فرد آسیب برساند. قرار گرفتن در معرض مکررکلرید جیوه می تواند باعث آسیب رساندن به اندام ها و سرطان زایی شود، و کشنده باشد.

4- نتیجه گیری

با کمک شبیه سازی های دینامیک مولکولی غیرتعادلی، نشان داده شد که چگونه غشای زئولیت نوع MFI می تواند بازدهی بالایی برای خالص سازی آب داشته باشد. دو ماده شیمیایی خطرناک (کلراید مس و کلراید جیوه) به آب درون جعبه شبیه سازی، افزوده شدند. برای بررسی روند تفکیک در سیستم اسمزمعکوس، فشارهای مختلفی از 10مگاپاسکال تا 200 مگاپاسکال به سیستم، اعمال گردید. در تمام فشارهای اعمال شده به این سیستم، غشای زئولیت 100درصد یون های مس و جیوه را از آب زدود؛ فرازنی بیش از 6/97درصد یون های کلر در فشار 100 مگاپاسکال، فرازنی 6/93درصد این یون ها در فشار 200مگاپاسکال، و فرازنی 100درصد یون های کلر در فشارهای پایین تر، توسط این غشا مقدور بود. وجود توأمان دو ویژگی: شار بالای آب و فرازنی یون، به عنوان دو عامل مهم در صنعت تولید غشاهای تصفیه، در زئولیت بکاررفته در این پژوهش مشاهده گردید. این رفتارهای زئولیت MFI، آن را به کاندیدی مناسب در عرصه رقابت برای تصفیه سریع و کارآمد آب، تبدیل می کند. علاوه براین، با پیشرفت فناوری ساخت محصولات صنعتی، این غشا می تواند برای کاربرد در دنیای واقعی، بطور مداوم، و به مقدارزیاد (برای تمام دنیا) تولید شود و ساخت آن، مقرون به صرفه باشد.

Abstract

Water purification and detoxification is an important topic that protects the environment and ecosystems. The feasibility of using Zeolite MFI as a nanostructured membrane to remove hazardous chemicals from a contaminated water solution is studied in this paper. A non-equilibrium molecular dynamics analysis was performed to see the potentials of the zeolite porous nanosheet to separate the mercury chloride (HgCl2) and copper chloride (CuCl2) from water as two major hazardous contaminants. A reverse osmosis system was simulated and tested at different induced pressures from 10 to 200 MPa. Ion removal, water flux, water molecules accumulation at different locations, number of hydrogen bonds, Van der Waals interactions, ions tracking path and radial distribution function between water molecules and the ions, were investigated in detail. The results indicated that the zeolite MFI nanomembrane can effectively prevent mercury, copper and chlorine ions from permeation while keeping a large water flux through the membrane. This behavior of the zeolite introduces a competitive candidate for the water purification industry and sets it apart from other nanostructured membranes.

1- Introduction

Improving health and lowering carbon footprint are two leading reasons that make water purification a priority. The presence of chemicals and other toxic materials in water sources can cause a broad range of health issues including higher risk of cancer and birth defects. Therefore, it is very important to find a way to keep these impurities out from water. Among the chemicals, copper chloride (CuCl2) is one of the hazardous chemicals that is on the Special Health Hazardous Substances (SHHS) list and can damage the liver, kidneys, nose, irritating the stomach, throat and lung, burn the skin and eyes with possible eye damage [1]. Another hazardous chemical in water that affects human when inhaled and maybe absorbed through the skin is mercury chloride (HgCl2). This hazardous chemical, which is also on the SHHS list, is known as very toxic to aquatic life with long-lasting effects [2]. It can irritate the skin and eyes upon exposure and may cause reproductive damage. Repeated exposure can damage organs, cause cancer and can be fatal

4- Conclusions

By means of non-equilibrium MD simulations, it was shown that how zeolite MFI membrane can be highly efficient for water purification. The two hazardous chemicals, the copper chloride and mercury chloride, were added to water in the simulation box. Various pressures were applied to the system for investigating the separation process in a reverse osmosis system, from 10 MPa to 200 MPa. In all applied pressures to the system, the zeolite membrane rejected 100% of the copper and mercury ions from water with a high chlorine ions rejection of 97.6% at 100 MPa and 93.6% at 200 MPa and 100% at other lower applied pressures. Simultaneous high-water flux and ion rejection, as an important factor in membrane technology, was seen in the implemented zeolite. These behaviors of the zeolite MFI make it a competitive candidate for fast and efficient water purification. Furthermore, with improvement of industrial fabrication technology, it could be produced to be stable and large enough for realistic applications as an earth-abundant and cost-effective material.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

شبیه سازی دینامیک مولکولی تصفیه آب با استفاده از نانوذرات زئولیت نوع MFI

Molecular dynamics simulation of water purification using zeolite MFI nanosheets

کاربرد تکنیک های میکرواستخراج فاز مایع فیبر توخالی و میکرواستخراج مایع-مایع پراکنشی در سم شناسی تحلیلی

Application of hollow fiber liquid phase microextraction and dispersive liquideliquid microextraction techniques in analytical toxicology

Abstract

Three-phase hollow fiber liquid-phase microextraction (HF-LPME) and parallel artificial liquid membrane extraction (PALME) are both microextraction methods based on supported liquid membranes (SLMs). In a three-phase SLM system, analytes of interest are extracted from an aqueous sample, through an organic solvent and further into an aqueous acceptor receiver solution. This system offers a simple, selective and cheap alternative to existing sample preparation techniques, and because of minor use of organic solvents per sample, these techniques are considered as green extraction techniques. This review will focus on the similarities and differences of the two techniques, discussing advantages and disadvantages, and show some examples from the last years on how the techniques can be used in different ways for preparation of different matrices.

1 Introduction

There is no doubt that reliability, precision and accuracy of the results of any analytical procedure are strongly dependent on the sample preparation method, especially when trace and ultratrace levels of the analytes in complex matrices (biological and environmental) should be analyzed. Indeed, sample preparation is often thought to be the most critical step in the whole analytical procedure because its steps account for onethird of the errors generated by the analytical method [1]. The traditional sample preparation technique is liquideliquid extraction (LLE). Despite extensive use of this method over the years it has important disadvantages. The LLE method is tedious, time consuming and uses large amount of toxic solvents [2]. In order to overcome these drawbacks, a great number of efforts have been made to develop new extraction techniques. The final goal of these efforts is to develop simple, rapid and inexpensive techniques that consume the minimum volume of toxic solvents and have the ability of automation. The efforts of different researchers in this area have resulted in the invention and development of new extraction techniques known as liquid-phase microextraction (LPME). The LPME is a solvent-minimized sample pretreatment procedure of LLE, in which only several microliters of solvent is required to concentrate analytes from various samples rather than hundreds of milliliters needed in traditional LLE. The other advantages of LPME are simplicity of operation, rapidity, low cost, high recovery and high enrichment factor [3]. The LPME can be divided into three main modes [4]: (1) single-drop microextraction; (2) hollow-fiber liquid phase microextraction (HFLPME); and (3) dispersive liquideliquid microextraction (DLLME). Among these modes of LPME, HFLPME and DLLME have received much attention because of their benefits.

In this review, the recent developments including the use of ionic liquids and supramolecular solvents in HFLPME and DLLME and applications of HFLPME and DLLME in the extraction and preconcentration of different analytes from complex matrices (environmental and biological) are discussed.

آبکافت سورفکتین بر روی کربن فعال 

Hydrolysis of surfactin over activated carbon

چکیده
1- مقدمه
2- مواد و روش ها
2-1- مواد
2-2 ویژگی های کربن فعال
2-3- حلال های LC
2-4- هیدرولیز سورفکتین
2-5- آنالیز
2-6- تغییر شکل اسیدی کربن فعال شده
3- بحث و نتایج
3-1- هیدرولیز سورفکتین
3-2- تایید ساختار سورفکتین خطی
3-3- ارتباط بین پارامترهای کربن فعال و هیدرولیز سورفکتین
3-4- تایید نقش کلیدی pHPZC بر میزان هیدرولیز سورفکتین
4- نتایج
منابع

چکیده

سورفکتین از کاتالیز میکروارگانیسم ها بدست می آید که در مفهوم پالایش زیستی ما، طی پردازش پایین دست بر روی کربن فعال (AC) خالص می شود. وقتی AC با خواص ویژه مورد استفاده قرار می گیرد ممکن است علاوه بر سورفکتین حلقوی، آنالوگ های خطی سورفکتین نیز بدست آیند. در مقاله پیش رو، هیدرولیز آنالوگ های سورفکتین حلقوی مختلف بواسطه کربن فعال که شرح داده می شود، صورت گرفته و محصولات هیدرولیز با استفاده از HPLC/UV/MS شناسایی شده اند. در این مقاله همچنین فعالیت هیدرولیزی شش کربن فعال تجاری و سه کربن فعال اصلاح شده ارزیابی شده است. بافت متخلخل ACs با اندازه گیری میزان جذب و ترکیب اصلی سطح ACs بوسیله تجزیه SEM-EDS مشخص شده، و مقدار pHPZC و رطوبت، خاکستر و محتوای ماده فرار آنها نیز با استفاده از تجزیه گروهی تعیین شده و خواص ACs با فعالیت هیدرولیتیک آنها ارتباط داده شده و نقش اصلی pHPZC آلکالین معین شده است. اثرات سودبخش pHPZC آلکالین نیز با تعدیل اسید AC که قبلا فعالیت هیدولیتی نشان داده بود، و این توانایی بعد از کاهش pHPZC از بین رفته بود، مورد تایید قرار گرفته است.

4- نتایج

تخمیر کنجاله کلزا بوسیله باکتری باسیلوس سوبتیلیس منجر به تولید مقدار زیادی از محصولاتی مانند سورفکتانت های زیستی، پلیمرهای زیستی، و افزودنی های خوراکی می شود. ما در پالایش زیستی، برای خالص سازی سورفکتین بعد از بیوسنتز آن از کربن فعال استفاده می کنیم. اصلاح خواص AC به ما اجازه می دهد تا آنالوگ های سورفکتین خطی را از طریق هیدرولیز کاتالیز شده بر روی کربن فعال تولید کنیم. ساختارهای ترکیبات بدست آمده بر اساس آنالیز HPLC/UV/MS پیش بینی شدند. این آنالیز نشان دادند که پیک های یون مولکولی مطابق با پیک های HPLC-UV جدید دارای m/z = 8/1012، 8/1026، 8/1040، و 8/1054 می باشند، که این مقادیر با Da18 بالاتر شش پیک استاندارد سورفکتین اصلی چهار آنالوگ که از لحاظ طول زنجیره β – هیدروکسی اسید چرب، 12C، 13C، 14C، و 15C متفاوتند، سازگار هستند. برای شناسایی پیوند سورفکتین تحت هیدرولیز، طیف سنجی جرمی پشت سر هم انجام دادیم. تفکیک یون ها از سری های b و y در طیف یون های هر هفت آنالوگ ـ 16C-10C ـ و طیف قطعه پپتید سورفکتین خطی تولید شده در منبع با Da4501/685 = m/z یافت شدند. مسیرهای تفکیک یون ها ما را قادر به بیان این نکته می کند که کلواژ هیدرولیز در پیوند لاکتون صورت می گیرد و حلقه پپتیدی باز شده و منجر به تولید سورفکتین خطی می شود.

Abstract

Surfactin is obtained through biocatalysis by microorganisms. In our biorefinery concept, it is purified on activated carbon (AC) during downstream processing. Besides cyclic surfactin, it is possible to obtain linear surfactin analogues, when AC with specific properties is used. In the present article, the hydrolysis of various cyclic surfactin analogues mediated by activated carbon is described. Hydrolysis products were identified using HPLC/UV/MS and (Q-TOF)MS/MS. Hydrolytic activity of six commercial and three modified activated carbons was evaluated. The porous texture of ACs was determined by sorption measurements and elemental composition of ACs surface – by SEM-EDS analysis. Their pHPZC value and moisture, ash, and volatile matter content using proximate analysis were also determined. Properties of ACs were correlated with their hydrolytic activity, and the crucial role of alkaline pHPZC was found. The beneficial effect of alkaline pHPZC was further confirmed by acid modification of AC that had previously shown hydrolytic activity and lost this ability after the pHPZC decrease.

4- Conclusions

Fermentation of rapeseed meal by Bacillus subtilis results with some value-added products such as biosurfactants, biopolymers, and feed additives. In our biorefinery, we utilize activated carbon for purifying surfactin after its biosynthesis. Modification of AC properties allows us to produce linear surfactin analogues through hydrolysis catalyzed on activated carbon. Structures of obtained compounds were predicted based on HPLC/UV/MS analysis. It revealed that the molecular ion peaks corresponding to new HPLC-UV peaks have m/z = 1012.8, 1026.8, 1040.8, and 1054.8. These correspond to 18 Da higher six major surfactin standard peaks of four homologs that differ in their βhydroxy fatty acid chain length: C12, C13, C14, and C15. To identify the surfactin bond that undergoes hydrolysis, tandem mass spectrometry was performed. Fragmentation ions from the b and y series were found in the spectra of ions of all seven analogues – C10-C16, and in the spectra of the in-source generated linear surfactin peptide fragment with m/z = 685.4501 Da. Fragmentation paths of all ions enable us to state that hydrolytic cleavage occurs at the lactone bond. The peptide ring opens, that results in linear surfactin analogues.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

آبکافت سورفکتین بر روی کربن فعال 

Hydrolysis of surfactin over activated carbon

یک روش ریز استخراج فاز مایع با کمک گرداب جدید برای پارابن ها در محصولات روغنی آرایشی و بهداشتی با استفاده از حلال یوتکتیک عمیق

A novel vortex-assisted liquid phase microextraction method for parabens in cosmetic oil products using deep eutectic solvent

چکیده

1. مقدمه

2. کار تجربی

1.2. واکنش دهنده ها و محلول ها

2.2. تجهیزات

3.2. تهیه DES

4.2. شیوه ریز استخراج فاز مایع به کمک جریان گردابی

5.2. استراتژی بهینه سازی

3. نتایج و بحث

1.3. مشخصه یابی DES

2.3. اثر انواع DES

3.3. اثر حجم DES

4.3. اثر حجم حلال رقیق

5.3. اثر زمان جریان گردابی

6.3. عملکرد تحلیلی

7.3. کاربرد روش توسعه یافته برای نمونه های واقعی

8.3. مقایسه با دیگر روش ها

4. نتیجه گیری

چکیده

پارابن ها، که برای بدن ما مضر هستند، عمدتا به عنوان مواد نگهدارنده در پزشکی، محصولات مراقبت شخصی و لوازم آرایشی استفاده می شوند. یک روش جدید ریز استخراج فاز مایع به کمک جریان گردابی  که کارآمدتر، سریع تر و ارزان تر بوده؛ بر پایه ی حلال های یوتکتیک عمیق  (DES) برای تعیین پارابن ها توسعه داده شد. شرایط ریز استخراج با استفاده از این حلال ها بهینه شده و پارامترهای تحلیلی این روش تحت شرایط ریز استخراج بهینه، تعیین شد. پس از استخراج، جداسازی کروماتوگرافی از پارابن با استفاده از شناسایی کروماتوگرافی-UV مایع با کارایی بالا انجام شد. پارامترهای تجربی، از قیبل نوع DES ، حجم DES ، حجم حلال رقیق و زمان استخراج جریان گردابی؛ بهینه شد. DES6 (ChCl-اتیلن گلیکول (1/2)) مناسب ترین نوع DES برای کار در این مطالعه بود. محدودیت های شناسایی این روش؛ µg mL-1 0.053 برای متیل بارابن، µg mL-1 0.061 اتیل پارابن، µg mL-1 0.049 برای پروپیل پارابن و µg mL-1 0.052 برای بوتیل پارابن بدست آمد. ضرایب همبستگی (R2) برای محدوده غلظتی µg mL-1 0.1-100 بالاتر از 0.9992 و مقادیر انحراف معیار نسبی (RSD) زیر 2.91% در غلظت پارابن ها برابر µg mL-1 2.5، بدست آمد. نتایج مقادیر اختلاط / بازیابی نمونه های واقعی بیش از 84٪ بود. در مقایسه با سایر روش ها، مزایای اصلی این روش شامل: LOD پایین تر، زمان استخراج کوتاه، سرعت، تکرارپذیری و سادگی است.

1- مقدمه

به منظور جلوگیری از زوال و فساد، بسیاری از مواد نگهدارنده و افزودنی ها به طور گسترده ای در مواد غذایی، دارویی و محصولات آرایشی استفاده می شوند و به این ترتیب زمان ماندگاری را افزایش می دهند [1،2]. مصرف-کنندگان از طریق بلعیدن غذاهای فرآوری شده و محصولات دارویی، یا استفاده از محصولات مراقبت شخصی و لوازم آرایشی در معرض بسیاری از مواد شیمیایی قرار می گیرند. با این حال، تمایل به تحریک آلرژیک این نگهدارنده ها ممکن است برای مصرف کنندگان مضر باشد ]3-5[.

4- نتیجه گیری

6 DES همراه با کلرید کولین HBDها به منظور استخراج پارابن ها از روغن های آرایشی متفاوت، تهیه شدند. تعیین شد که DES6، از کلرید کولین و اتیلن گلیکول تشکیل شده، موثرترین نمونه برای استخراج پارابن ها از روغن های آرایشی بود. DES6 سنتز و مشخصه یابی شد، و سپس طی ریز استخراج فاز مایع به کمک جریان گردابی پارابن ها از نمونه های روغنی آرایشی بکار رفت. استخراج پارابن ها با DES قبل از این مطالعه نشده بود. روش توسعه یافته برای استخراج و شناسایی پارابن ها در روغن های آرایشی ساده بوده و سازگار با محیط زیست است. مزیت دیگر این روش سرعت بالاست، که به زمان استخراج در حدود 3 دقیقه نیاز دارد، که از هیچ حلال آلی (هگزان) استفاده نمی کند و LOD آن در مقایسه با دیگر روش ها بسیار کم است. نتایج نشان می دهد که DES6 می تواند به صورت کمی پارابن ها را از روغن های آرایشی استخراج کنند، هنگامی که با روش ریز استخراج فاز مایع به کمک جریان گردابی (V-LPME) ترکیب می شود. مورفولوژی با استفاده از آزمایش های اختلاط/بازیابی با مقادیر بیشتر از 84٪ برای متیل، اتیل، پروپیل و بوتیل پارابن تصدیق شد.

Abstract

The parabens, which are harmful to our bodies, are primarily utilized as preservatives in medicine, personal care products and cosmetics. A novel, more efficient, fast and cheap vortex-assisted liquid phase microextraction method based on deep eutectic solvents (DESs) was developed for the determination of parabens. The microextraction conditions were optimized using these solvents and the analytical parameters of the method were determined under optimal microex­ traction conditions. After extraction, the chromatographic separation of parabens was undertaken using high-performance liquid chroma­ tography-UV detection. Experimental parameters, such as DES type, DES volume, dilution solvent volume and vortex extraction time were optimized DES6 [Cha-Ethylene glycol (112)] was the most suitable DES  to  work  In this  study.  Detection  limits for  this  method  of 0.053 µg ml_, for methylparaben, 0.061 µg ml_, for ethylparaben, 0.049 µg ml-1 for propylparaben and 0.052 µ9 ml-1 for butylpar­ aben were obtained. Correlation coefficients (R”) for a concentration ranged 0.1-100 µg ml_, were higher than 0.9992 and relative standard deviation (RSD) values below 2.91% at parabens concentra­ tion of 2.5 µg ml-1 were obtained. The results of spike/recovery values of real samples were greater than 84%. When compared with other methods, the main advantages include lower LOO, short extraction time, rapidity, repeatability and simplicity.

1- Introduction

In order to prevent aging and deterioration, many preservatives and additives are widely utilized in food, medicine and cosmetic products and thus extend shelf life [1,2]. Consumers are exposed to many chemicals through the ingestion of processed food and pharmaceu­ tical products, or the application of personal care products and cosmetics. However, the tendency to allergic stimulation of these protectors may be harmful to consumers [3-5]. 

4- Conclusion

Six DESs were prepared with choline chloride and HBDs for the extraction of parabens from different cosmetic oils. It was determined that DES6, formed from choline chloride and ethylene glycol was the most effective for the extraction of parabens from cosmetic oils. The DES6 was synthesized and characterized, and then applied during the vortex­ assisted liquid-phase microextraction of parabens from different cosmetic oil samples. The extraction of parabens with DES has never been studied before. The developed method for the extraction and detection of parabens in cosmetic oils is simple and environmentally friendly. The other advantages of this method are that it is very rapid, with an extraction time of as little as 3 minutes being required, it uses no organic solvents (hexane) and the LOD is very low compared with other methods. The results show that DES6 can quantitatively extract parabens from cosmetic oils when combined with vortex-assisted liquid phase microextraction (V-LPME). The methodology was vali­ dated using spike/recovery experiments with values greater than 84% for methyl, ethyl, propyl and butyl parabens being achieved.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

یک روش ریز استخراج فاز مایع با کمک گرداب جدید برای پارابن ها در محصولات روغنی آرایشی و بهداشتی با استفاده از حلال یوتکتیک عمیق

A novel vortex-assisted liquid phase microextraction method for parabens in cosmetic oil products using deep eutectic solvent