شماره ركورد
34398
پديد آورنده
درسا نعمتي
عنوان
مطالعه تجربي و بهينهسازي فرآيند جداسازي پليفنولها در محيط Aspen Adsorption
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي/ طراحي فرآيندها
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/06/25
استاد راهنما
دكتر شاهرخ شاه حسيني
استاد مشاور
دكتر مسعود رحيمي
دانشكده
مهندسي شيمي، نفت و گاز
چكيده
درسالهاي اخير، نگرانيها درخصوص اثرات زيانبار مواد شيميايي بر سلامت انسان و محيط زيست، توجه به منابع طبيعي مانند گياهان دارويي را افزايش داده است. پليفنولها، بهعنوان تركيباتي با خواص آنتياكسيداني، ضدالتهابي و ضدسرطاني، نقش مهمي در صنايع دارويي، غذايي و آرايشي دارند. هدف اين پژوهش استخراج و جداسازي مؤثر پليفنولها از تفاله انگور، با استفاده از فرآيند جذب در ستون بستر ثابت و رزين ماكرومتخلخل LXA-10 بود. نمونههاي تفاله پس از جمعآوري و خشككردن، حاوي سه پليفنول شاخص شامل كاتچين، پروسيانيدينB و گاليك اسيد بودند. فرآيند جذب در شرايط كنترلشده با رزين LXA-10 انجام شد و تركيبات جذبشده روي رزين با متانول بازيابي شدند. شناسايي و كمّيسازي پليفنولها با UV-Vis و HPLC صورت گرفت. همچنين براي بهينهسازي شرايط عملياتي، از شبيهسازي فرآيند جذب با نرمافزار اسپن استفاده شد، و پارامترهايي همچون غلظت، ارتفاع ستون و نرخ جريان بررسي گرديد. نتايج نشان داد فرآيند جذب روي رزين LXA-10 با مدل سينتيكي شبه مرتبه دوم (R^2=0.99) و مدل ايزوترم لانگموير (R^2=0.93) به خوبي توصيف ميشود. بالاترين ظرفيت جذب پليفنولها در آزمايشها 0.598 گرم بر گرم رزين (در ارتفاع 90 سانتيمتر و نرخ جريان 30.22 ميليليتر بر دقيقه) بهدستآمد. درشبيهسازيها، بالاترين ظرفيت جذب پليفنولها 0.570 گرم به ازاي هر گرم رزين، در ارتفاع ستون 80 سانتيمتر و نرخ جريان 26.55 ميليليتر بر دقيقه بهدستآمد. تغيير نرخ جريان، ارتفاع ستون و ساختار رزين، اثر قابل توجهي بر مقدار جاذب مصرفي و شكل منحنيهاي شكست داشت. شبيهسازيها با حداكثر خطاي 4.91 درصد، تطابق مناسبي با دادههاي تجربي نشان دادند. نمودارهاي سهبعدي شبيهسازي، روند جذب پليفنولها در طول زمان و مكان را به خوبي نمايش دادند و پارامترهايي مانند نرخ جذب و دفع، زمان شكست و طول بستر استفاده نشده بررسي شدند. براي توصيف دقيقتر فرآيند، ايزوترم استوكيومتري نيز به عنوان مدل مكمل به كار رفت. بالاترين ظرفيت جذب پليفنولها در شبيهسازيها، 0.519 گرم بر گرم رزين در همين شرايط حاصل شد. استفاده از رزين LXA-10 در ستون بستر ثابت همراه با شبيهسازي نرمافزاري، روشي كارآمد براي استخراج پليفنولها است و قابليت توسعه به كاربردهاي صنعتي را دارد. درنتيجه براي افزايش دقت پيشبينيها و بهبود عملكرد فرآيند، بررسي تأثير ساير پارامترهاي عملياتي در تحقيقات آينده توصيه ميشود.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/10/30
عنوان به انگليسي
Experimental study and optimization of the separation process of polyphenols in Aspen Adsorption medium
تاريخ بهره برداري
9/16/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
درسا نعمتي
چكيده به لاتين
In recent years, concerns about the harmful effects of chemicals on human health and the environment have increased attention towards natural sources such as medicinal plants. Polyphenols, known for their antioxidant, anti-inflammatory, and anticancer properties, play an important role in the pharmaceutical, food, and cosmetic industries. This research aimed to efficiently extract and separate polyphenols from grape pomace using adsorption in a fixed-bed column with macroporous resin LXA-10. After collecting and drying, the pomace samples contained three key polyphenols including catechin, procyanidin B, and gallic acid. The adsorption process was conducted under controlled conditions using LXA-10 resin, and the adsorbed compounds were recovered from the resin with methanol. Identification and quantification of polyphenols were performed using UV-Vis and HPLC analyses. To optimize operational conditions, the adsorption process was simulated using Aspen software, examining parameters such as concentration, column height, and flow rate. Results showed that the adsorption process on LXA-10 resin was well described by the pseudo-second-order kinetic model (R² = 0.99) and Langmuir isotherm model (R² = 0.93). The highest polyphenol adsorption capacity obtained experimentally was 0.598 g per gram of resin (at 90 cm column height and 30.22 mL/min flow rate). In simulations, the highest adsorption capacity was 0.570 g/g resin at 80 cm column height and 26.55 mL/min flow rate. Changes in flow rate, column height, and resin structure significantly affected the adsorbent usage and the shape of breakthrough curves. The simulations showed good agreement with experimental data, with a maximum error of 4.91%. Three-dimensional simulation plots effectively illustrate the trend of polyphenol adsorption over time and space, and parameters such as adsorption and desorption rates, breakthrough time, and unused bed length were analyzed. To more accurately describe the process, the stoichiometric isotherm was also employed as a complementary model. The highest adsorption capacity predicted by simulations under the same conditions was 0.519 g/g resin. The use of LXA-10 resin in a fixed-bed column combined with software simulation provides an efficient method for polyphenol extraction with potential for industrial scale-up. Therefore, to enhance prediction accuracy and improve process performance, it is recommended that the effects of additional operational parameters be investigated in future studies.
كليدواژه هاي فارسي
مطالعه تجربي , شبيهسازي جذب گياهي , مدلسازي , پليفنول هاي تفاله انگور , رزين ماكرومتخلخل
كليدواژه هاي لاتين
Experimental study , plant adsorption simulation , modeling , grape pomace polyphenols , macroporous resin
Author
Dorsa Nemati
SuperVisor
Dr. Shahrokh Shahhosseini