X
تبلیغات
انجمن علمي مهندسی شیمی بابل
تاريخ : پنجشنبه 15 اردیبهشت1390 | 20:35 | نویسنده : انجمن

 « این که بگوییم نمی توانیم، بزرگترین مانع درراه توانستن و پیشرفت کردن است . باید گفت : ما میتوانیم. حقیقت قضیه هم اینست که ما می توانیم ... »

از بیانات مقام معظم رهبری

امروزه اهمیت فناوری اطلاعات بر کسی پوشیده نیست. عصر حاضر، عصری است که بیش از هر چیز بر عملیات روانی و اطلاع رسانی تاکید می شود. هر مجموعه ای برای اینکه از رقبای خود عقب نماند و همیشه گامی جلوتر از آنها بردارد نیاز به این دارد که خود را با شرایط روز تطبیق دهد. نیاز به این دارد که نوآوری را همراه با اصول و چارچوب کاری خود کند. نیاز به این دارد که در کمترین زمان بیشترین بهره را ببرد. این نیازها نیز فقط با گفتار و یا وجوه نقد حل نمی شود. باید خود رادر آینه مسئولیتی که داریم ببینیم. اینکه اگر به ما مسئولیتی در هر جایی داده شد آن را به بهترین شکل به سرانجام برسانیم؛ و همواره به این نکته توجه داشته باشیم که :

نام نیکو گر بماند ز آدمی                       به کزو ماند سرای زرنگار

توجه به بیت بالا ما را به هر آنچه که باید می رساند. اینکه هر کسی در هر جایگاهی قرار دارد، هر آنچه در توان دارد را انجام دهد تا فعل توانستن عملی شود. همانطور که از بیانات مقام معظم رهبری بر می آید باید گفت ما می توانیم...

 حتی اگر در کارمان سنگ اندازی شود. و امروز می بینید که ما توانسته ایم ...

انجمن علمی مهندسی شیمی در راستای قواعد عصر حاضر اقدام به طراحی و راه اندازی سایت حاضر نموده است . در این سایت شما می توانید از آخرین اقدامات انجمن علمی مهندسی شیمی به همراه شرح آن آگاهی پیدا کنید و در مورد آنها نظر دهید بدون اینکه نیاز باشد به دفتر انجمن علمی مراجعه بفرمایید . برای بهتر شدن این سایت نیز بی صبرانه منتظر نظراتتان هستیم . توجه به این نکته بسیار حائز اهمیت است که این کار ساده و بسیار پیش پاافتاده - به زعم بعضی ها-  تا کنون مورد توجه اکثر انجمن های علمی گذشته و حال حاضر دانشگاه قرار نگرفته است و یا اگر قرار گرفته جدی گرفته نشده است .

امید است روزی دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل به دور از حاشیه ها و جهت گیری ها مکانی برای ترویج علم باشد .                                  

  با تشکر

دوازدهمین دوره انجمن علمی مهندسی شیمی

        



تاريخ : شنبه 11 خرداد1392 | 17:38 | نویسنده : انجمن
1)نانو تکنولوژی 1
2)فرآورده های نفت و گاز2
3) خوردگی2
4) ترموسنتیک2
5)بیو تکنولوژی3
6) پساب های صنعتی 3
7) پیل های سوختی 4     
    

 




تاريخ : شنبه 11 خرداد1392 | 17:22 | نویسنده : انجمن

                *توجه*    * توجه*

برای آن دسته از عزیزانی که مایلند در مسابقه مقدماتی مقاله برتر شرکت کنند:

اساس نامه مسابقه :

مسابقه مقاله برتر صرفا  یک طرح پژوهشی در جهت ارتقای سطح علمی و پژوهشی دانشجویان بوده و با هدف ایجاد انگیزه در دانشجویان در فعالیت های پژوهشی برگزار می گردد.

بندهای اساس نامه این مسابقه به شرح ذیل است:

1.این مسابقه تنها منحصر به دانشجویان مهندسی شیمی نبوده و از دیگر رشته ها نیز ثبت نام به عمل می آورد

2.مقالات ارسالی باید در رابطه با یکی از موضوعات مطرح در مهندسی شیمی باشد.

3.محور مقالات ارسالی باید در راستای یکی از موضوعات زیر باشد:

نانو تکنولوژی پیل های سوختی فرآورده های نفت و گاز بیوتکنولوژی ترموسنتیک خوردگی پساب های صنعتی

4.مقاله باید در قالب فایل  pdfبوده وبا فونت 14 نازنین نگارش شود *

5.مقاله باید از نظر محتوایی و نگارشی واضح و صحیح باشد .

6.مراجع مورداستفاده باید قابل استنادو اطمینان باشند.

7.دانشجویان برای ثبت نام موظفند به دفتر انجمن مراجعه نموده یا از طریق پست الکترونیکی انجمن اقدام نمایند.**

8. دانشجویان موظف اند تا پایان تاریخ 21/6/92مقالات خود را به  ایمیل آدرس chemnit@yahooo.comمربوط به انجمن علمی مهندسی شیمی ارسال نمایند

9.هیئت داوران متشکل از چندتن از اساتید مجرب دانشگاه و یا دانشجویان خبره تحصیلات تکمیلی می باشد

10.انجمن علمی موظف است مقالت ارسال شده را در قالب فایلی به کادر داوران تحویل دهد.

11. دانشجویان باید در تاریخ 3/07/92 درصورت دفاع از محتوای مقاله،حضور یابند.

12. زمان اعلام نتایج تاپایان هفته دوم مهر (10/7/92)می باشد.

13.مقالات برتر گزینش شده در همایشی به همین نام در یکی از سالن های آمفی تئاتر دانشگاه برگزار گردیده و معرفی می شوند .

14.دانشجویان برتردراین مسابقه موظف اند تحقیقات و مطالعات خود را در قالب power pointارائه دهند.

15 در پایان همایش برترین مقاله معرفی می گردد.

16.درپایان نیز از کادر داوران و انجمن علمی نیز تقدیر به عمل می آید.

17.هزینه این همایش اعم از جوایز و تدارکات با همکاری امور فرهنگی تامین می گردد.

* جزئیات نگارشی مقاله در وبلاگ انجمن (www.chemnit.ir) دسترس می باشد.

** دانشجویانی که ازطریق ایمیل اقدام به ثبت نام می کنند باید مشخصات خود اعم از نام خانوادگی ، نام پدر ، شماره دانشجویی ، کد ملی ، روزانه یا شبانه بودن و همچنین محور مقاله مورد نظر را به آدرس ایمیل مذکور ارسال نمایند.

در پایان باید ذکر نمود  که جزئیات دیگر در رابطه با برگزاری این مسابقه از طریق همین وبلاگ به اطلاع خواهد رسید

با تشکر

حمیدرضا رجبی



تاريخ : چهارشنبه 17 خرداد1391 | 18:44 | نویسنده : انجمن
فایل pdf مقاله « تولید آنزیم لیپاز در فرآیند تخمیر حالت جامد توسط بیوراکتور سینی دار »



تاريخ : جمعه 12 خرداد1391 | 0:11 | نویسنده : انجمن

خواص ساختاری و عملکردUV-TIO2 به کمک پوشش دهی نانوکامپوزیتی غشای SPES/PVDF

                                        احمد رحیم پور،محسن جهانشاهی،آرش ملاحسینی،بابک رجاییان

                گروه پژوهشی غشا وفرآیندهای غشایی، پژوهشکده فناوری نانو،دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل،ایران

چکیده

در این تحقیق سطح غشای ساخته شده از پلیمرهای پلی وینیلیدین فلوراید (PVDF) و پلی اتر سولفونِ سولفون دارشده (SPES) که با روش غوطه وری تهیه شده بوسیله پوشش دهی ذرات TIO2 اصلاح شده و همراه با آن از اشعه UV برای فعال کردن خاصیت آب دوستی آنها استفاده شده است.

غشاها با استفاده از FT-IR،SEM  و AFM زاویه تماس ، فیلتراسیون انتها بسته (شار آب خالص و شار محلول پروتئین BSA) آنالیز ضدرسوبی و فعالیت آنتی باکتریایی مورد بررسی قرار می گیرد. طیف FT-IR حضور گروه های عاملی  OH را در ساختار غشای PVDF\SPES که فاکتور کلیدی برای لایه نشانی و اتصال خود به خودی نانوذرات TIO2 روی سطح غشا می باشد را تایید می کند.

تصاویر SEM و ASM نشان می دهد که نانوذرات TIO2 روی سطح غشای PVDF\SPES پوشش دهی می شوند. اندازه گیری زاویه های تماس نشان می دهد که آب دوستی غشای  PVDF\SPES بوسیله پوشش TIO2 و تابش اشعه UV به شدت افزایش می یابد.

نتایج فیلتراسیون نشان می دهد که شار اولیه غشاهای  PVDF\SPES رسوبی TIO2 از مقدار شار اولیه غشاهای PVDF\SPES بدون گرفتگی پایین تر است. به هر حال غشای قبلی کاهش شار کمتری را نسبت به غشای PVDF\SPES بدون گرفتگی نشان می دهد. دفع BSA در غشای اصلاح شده نیز بهبود یافته است.

آنالیز رسوبی ثابت کرده است که PVDF\SPES رسوبی TIO2 تمایل کمتری به رسوب نشان می دهد. نتایج مطالعات ضد باکتری حاکی از آن است که PVDF\SPES رسوبی TIO2 تحت تشعشع UV خاصیت ضدباکتریایی بالایی دارد.

مقدمه

غشاها در بسیاری از فرآیندهای جداسازی غشایی بخصوص در صنایع لبنیات و داروسازی و تصفیه آب و فاضلاب استفاده می شوند. ]6-1[

خواص سطحی غشاها مانند آب دوستی ، اندازه حفره و تخلخل نقش مهمی را در فرآیندهای جداسازی غشایی ایفا می کنند. در بیشتر فرآیندهای جداسازی غشایی مورد استفاده باید آب دوستی خوبی برای نفوذ پذیری و خواص ضد گرفتگی بالا داشته باشند.

در میان تمام درشت مولکول های پلیمری آلی ، پلی وینیلیدین فلوراید (PVDF) به علت فعالیت آنتی اکسیدانی ، مقاومت شیمیایی و پایداری گرمایی بالا و همچنین خاصیت انتخاب آلی و مکانیکی بالا یکی از بهترین موادی است که می توانند برای آماده سازی غشاهای نامتقارن مورد استفاده قرار گیرد.

این پلیمر در مقابل اسیدها و مواد قلیایی مختلف مقاومت کرده و با مواد بیولوژیکی سازنده خون سازگار است. فاز بلوری پلیمر پایداری گرمایی را تامین می کند و در حالی که فاز غیرمتبلور آن قابلیت انعطاف پذیری مورد نیاز را فراهم می سازد.

همه این خواص PVDF را بعنوان یک ماده فوق العاده برای میکروفیلتراسیون (11-12)، اولترافیلتراسیون (13-14) و تبخیر و تقطیر غشایی می سازد.

در هر حال طبیعت آب دوستی قوی آن که منجر به گرفتگی شدید غشایی و کاهش نفوذ پذیری می شود، مانع کاربرد آن در فرآیندهای جداسازی شده است.

در نتیجه اصلاح غشای PVDF یک گام حیاتی برای ارتقای خواص ضدرسوبی غشاست. متدی که اخیرا برای بهبود خواص ضد رسوبی غشا منتشر شده استفاده از نانوذرات TIO2 در ساختار یا غشاست.

TIO2 به علت خواص فوق، آب دوستی عالی و فوتوکاتالیستی بودنش تبدیل به کانون مطالعات متعددی در سالهای اخیر شده است. ذرات TIO2 می توانند مواد شیمیایی بخصوص ترکیبات آلی را با پرتو UV بطور موثر کاهش دهد.

دو روش برای جمع کردن نانوذرات TIO2 روی غشاهای پلیمری ورق مسطح وجود دارد :

1-      رسوب نانوذرات TIO2 روی سطح غشا با استفاده از متد استغراق.

2-      به دام انداختن نانوذرات TIO2 در یک ماتریس غشایی با اضافه کردن نانوذرات در محلول ساخت غشا.

مطالعات زیادی در مورد استفاده از نانوذرات TIO2 جهت اصلاح غشاهای پلی اترسولفون (PES) و پلی سولفون (PS) انجام شده است. تعداد محدودی از این مطالعات در مورد بهبود عملکرد غشای PVDF با استفاده از نانوذرات TIO2 می باشند.

یولیواتی و اسماعیل TIO2 و LiCl.H2O را به محلول اولیه ساخت غشای PVDF اضافه کردند و تاثیرات آن را روی خواص سطحی و عملکرد غشاهای اولترافیلتراسیون PVDF برای تصفیه فاضلاب تولیدی پالایشگاه بررسی کردند.

پروفسور اوه و همکارانش غشای اولترافیلتراسیون PVDF را با پخش ذرات تیتانیوم اکسید نانوسایز در محلول PVDF تغییر دادند. همچنین مقاومت رسوبی غشای PVDF را بهبود بخشیدند.

دامودار و همکارانش نیز خواص خود تمییزکنندگی ، ضدباکتریایی و فوتوکاتالیستی غشای TIO2 محصور در PVDF ، UV تابیده شده را مطالعه کردند. چائو و همکارانش مقایسه ای بین عملکرد و خصوصیات ساختاری و سطحی غشای PVDF تمییز و غشای ترکیبی PVDF با ذرات نانوسایز TIO2 به محلول اولیه ساخت غشای PVDF اضافه شدند که منجر به محصور شدن TIO2 در غشای PVDF شد.

تمرکز این مقاله بر روی رسوب شدن نانوذرات TIO2 روی سطح غشای PVDF\SPES آماده شده بوسیله جداسازی القایی فازی غیرحلالها یا تکنیک غوطه وریست. حضور SPES در ساختار غشا می تواند رسوب TIO2 را روی سطح غشای PVDF\SPES تثبیت کند.

در این تحقیق ابتدا غشاهای PVDF\SPES بدون نانوذرات TIO2 با روش تغییر فاز(غوطه وری) تهیه شده اند، سپس غشاهای PVDF\SPES آماده شده با فروبردن غشا در غلظت های مختلف سوسپانسیون کلوییدی TIO2 و تابش اشعه UV بویله نانوذرات TIO2 پوشانده شده اند و خصوصیات سطحی ، عملکرد و خواص ضدرسوبی و آنتی باکتریایی غشای PVDF\SPES رسوبی TIO2 ، UV تابیده شده بررسی شده است.

روش های آزمایش:

1)       مواد

PVDF از Alfa-Aecar به عنوان پلیمر غشایی ، پلی اتر سولفون (Mw=58,000 g/mol) و دی متیل استامید (DMAC) از BASF تهیه شدند. اسید سولفوریک 98 درصد ، پلی وینیل پیرولیدون (PVP و Mw=25,000 g/mol) از مرک مورد استفاده قرار گرفت. تیتانیوم دی اکسید (TIO2 ذراتی با اندازه 20nm) ، پودر پروتئین BSA به ترتیب از مرک و دیگیوسا گرفته شدند. در این تحقیق آب مقطر نیز مورد استفاده قرار گرفته است.

2)       سولفوناسیون PES

سولفوناسیون PES با سولفوریک اسید 98 درصد بعنوان عامل سولفونه کننده و حلال انجام شد. رآکتور شیشه ای به همزن مغناطیسی مجهز و کندانسور با پودر PES و سولفوریک اسید پر شد. زمان و دمای ناحلال پلیمری به ترتیب 3 ساعت و 20 درجه سلسیوس بود. SPES زیر همزن سریع به تدریج با آب یخ دیونیزه تجزیه شد. محصولات تجزیه شده به وسیله فیلتراسیون و شست و شوی مکرر با آب دیونیزه بازآوری شد. سرانجام SPES تحت خلاء در دمای 40 درجه سلسیوس ناگهان خشک شد.

3)       ساخت غشای PVDF\SPES

غشای مسطح PVDF از طریق تغییر فازی با استفاده از تکتیک غوطه وری آماده شد. محلول ماری جوآنا با انحلال SPES ، PVDF و PVP در DMAC بوسیله یک همزن مکانیکی با سرعت 200rpm و دمای 25 C به مدت 8 ساعت تهیه شد. محلول مشابه پلیمری به منظور حذف حباب ثابت نگه داشته شد. ترکیب و غلظت کلی PVDF\SPES در محلول اولیه به ترتیب 54/55  و 15%wt بود. محلول بوسیله یک تیغه با ضخامت 75 میکرومتر برروی پارچه پلی استرین ریخته و قالب گیری شد و به سرعت و بدون هیچ تبخیری به حمام آب برای غوطه وری در دمای اتاق منتقل شد. به منظور حذف حلال باقی مانده و غشای آماده شده حداقل به مدت 24 ساعت در آب شسته و نگهداری شد. در نهایت غشاها با قرارگرفتن بین دوصفحه فیلتر به مدت 24 ساعت در دمای اتاق خشک شدند. ضخامت غشاها حدود 150 µm بود.

4)       بهبود غشای PVDF\SPES با لایه نشانی نانوذرات TIO2

غشای TIO2 رسوبی با فروبردن غشای اولیه PVDF\SPES در غلظت های مختلف محلول سوسپانسیون TIO2 (0.05,0.1,0.5,1%wt) به مدت 30 دقیقه در دمای اتاق آماده شد. سوسپانسیون TIO2 از طریق افزودن غلظت های مختلف TIO2 در اتانول تهیه شد. پس از هم زدن کامل سوسپانسیون غشای رسوبی با آب مقطر شسته شد و با لامپ UV 135W
(Philips 57202-E170 , 300nm) به مدت 30 دقیقه در معرض تابش قرار گرفت. لازم به ذکر است فاصله بین لامپ و نمونه غشا  20cm بود.

5)       ویژگی غشاها

آب دوستی غشای PVDF\SPES اولیه و غشای لایه نشانی شده با TiO2 ، PVDF\SPES مورد آنالیز قرار گرفت تا تفاوت در ویژگی های غشاها بررسی شود. زاویه تماس بین آب و سطح غشا بوسیله دستگاه اندازه گیری زاویه تماس به منظور ارزیابی آب دوستی غشا اندازه گیری شد. آب دیونیزه بعنوان مایع کاوشگر در تمام اندازه گیری ها مورد استفاده قرار گرفت. برای کاهش خطای آزمایش زاویه تماس در 5 موقعیت تصادفی اندازه گیری شده و سپس میانگین آن گزارش شد. طیف FT-IR غشاهای مختلف برای بررسی های طیفی بررسی شد. همه طیف های FT-IR بوسیله تکنیک ATR و با استفاده از طیف سنج FT-IR (Ettlingen , Bruker-IFS 48 Germany) با دستگاه ATR افقی ثبت شد.

32 اسکن با دقت 4cm-1 گرفته شد. به منظور بررسی سطح غشا و همچنین مقطع عرضی غشا از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده شد. غشاها در قطعات کوچک بریده و با فیلتر کاغذی تمییز شدند. قطعات به مدت 60 تا 90 ثانیه در نیتروژن مایع فروبرده شده و یخ زدند. قطعات منجمد شده غشاها شکسته شده و برای خشک شدن در هوا نگه داشته شدند. نمونه های خشک شده به منظور تولید هدایت الکتریکی ذرات طلا روی آنها پراکنده شد.

فوتومیکروگراف ها در شرایط خلاء زیاد در 17Kv گرفته شدند. تصاویر AFM با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی
(DME model C-21, DualscopeTM Denmark) گرفته شدند. برشهای مربعی شکل کوچک غشاهای آماده شده (تقریبا بین 1 و 2 سانتی متر) بریده و روی پایه شیشه ای چسبانده شد. صفحات غشاها در سایز اسکنی 5µm×5mµ شرح داده شد. پارامتر زبری سطحی که با زبری متوسط (Sa)، مساحت متوسط داده ها Z (Sq) و میانگین تفاضل بین 5 بلندترین نقطه و عمیق ترین حفره (Sz) از تصاویر AFM با نرم افزار SPM DMA در فضای اسکن 5µm×5mµ محاسبه شد.

همه آزمایشات فیلتراسیون در یک سلول همزن اولترا فیلتراسیون انتها بسته انجام شد همانطور که در تحقیقی دیگر اشاره شد.

کمیت گرفتگی را با مقاومتی که حین فیلتراسیون ظاهر می شود ، می توان اندازه گرفت. تمییزی را با حذف این مقاومت می توان مشخص کرد. مقاومت به دلیل لایه ژله ای برروی سطح غشاست.

شار J از میان لایه گرفتگی و غشا را می توان با رابطه زیر بیان کرد :

1) J=m/ (AΔt)

که m جرم آب نفوذ کرده ، A مساحت و Δt زمان نفوذ است

پس از اندازه گیری شار آب خالص (Jwi)، مخزن خوراک دوباره با یک محلول 0.5 g/l BAS (PH=7.8) پر شد و فلاکس (JP) در مدت 15 دقیقه گرفته شد ، بعد از 2 ساعت فیلتراسیون غشا با آّب دیونیزه 10 دقیقه شسته شد و شار آب خالص غشای تمییز اندازه گیری شد. به منظور ارزیابی قابلیت مقاومت در برابر گرفتگی غشا نسبت بازیابی فلاکس (FRR) با عبارت زیر محاسبه می شود:

2) FRR (%)=(Jwc/Jwi)

قابلیت مقاومت گرفتگی غشا با رابطه زیر بیان می شود:

3)

که در آن Rt میزان هدر رفت کلی شار بدلیل گرفتگی است. Rr و Rir بوسیله معادلات 4 و 5 بیان می شوند که نشان دهنده گرفتگی برگشت پذیر و برگشت ناپذیر است.

4)

5)

6) Rt=Rr+Rir

شار و پس زنی غشاها تحت فاشر اعمال شده به سیستم غشایی برابر 1 BAR و 25 C بمدت 15 دقیقه بوسیله سلول انتها بسته با سرعت 500rpm تخمین زده شدند.

میزان BSA 500ppm به عنوان خوراک برای عملکرد غشاها و ارزیابی رسوب استفاده شد. پس زنی BSA از معادله زیر محاسبه می شود :

7)

که و  به ترتیب غلظت BSA موجود در محلول نفوذکننده و خوراک است که با طیف سنج UV-vis اندازه گیری شد.

میکروارگانیزم اشرشیاکولی درون محیط مخصوص رشد داده شد. محیط کشت متشکل از عصاره مخمر، گلوکز ، KHPO ، MgSO ، MnSO به ترتیب با غلظت های 3,30,0.2,0.2 g/l بود. محیط کشت در دستگاه اوتوکلاو در فشار 15 psig و دمای 121 C به مدت 20 دقیقه استرلیزه شد. PH محیط کشت در ابتدا در 6.5 تنظیم شده بود. مواد تلحیقی با PH متوسط 6.5 و دمای محیط معرفی شدند. کشتهای تلحیق شده در دمای 32 C شروع به رشد کردند. باکتری ها در مدت 48 ساعت به طور کامل رشد نمودند. میزان مصرف سوبسترا بر مبنای شکر باقی مانده در کشت محاسبه شد. متد اسید دی نیتروسالیسیلید به منظور تشخیص شکر مونومری مورد استفاده قرار گرفت. نمونه ها در مدت 12 ساعت حذف شدند. فعالیت ضد باکتری غشاهای آماده شده با متد محدوده ممانعت بررسی شد. همه غشاهای آماده شده به شکل دیسک های 20 میلیمتری بریده شده و تحت فشار قرار گرفته و در ظروف پتری میکروبی برای انکوباسیون  در دمای 35 C به مدت 24 ساعت گذاشته شدند. حلقه ممانعت که به عنوان شاخص فعالیت ضد باکتریایی به کار گرفته می شود ، بعد از 24 ساعت شکل گرفت.

نتایج و بررسی

مکانیزم اتصال خود به خودی نانوذرات TiO2 بر روی غشای PVDF/SPES :

خودمونتاژی نانوذرات TiO2 بر روی سطح غشای PVDF/SPES به گروه های عاملی OH بستگی دارد. حضور گروه های عاملی OH بر روی ساختار سطحی غشای PVDF/SPES تضمین کننده خودمونتاژی نانوذرات TiO2 است. نشستن نانوذرات TiO2 بر سطح غشای PVDF/SPES بوسیله خودمونتاژی نانوذرات TiO2 و سطح غشا که حاوی گروه های عاملی OH است تکمیل شده است. آنالیز ATR-FTIR برای بررسی حضور گروه های عاملی OH بر روی ساختار غشای PVDF/SPES استفاده شد. در کار قبلی طیف ATR-FTIR نشان داد که گروه های هیدروکسیل متقارن روی غشای SPES ایجاد شده است. طیف مربوط به غشای SPES نواری با 3300-3500 cm-1 که به OH در امتداد گروه های سولفونیک SO3H نسبت داده می شود ، را نشان می دهد. ترکیب پلیمر در محلول اولیه برای PVDF، 55 درصد و برای SPES، 45 درصد است. از این رو طیف FTIR اینچنین غشایی انتظار می رود که کشش OH در فضای 3200-3400 cm-1 را نشان دهد. طیف FTIR غشای تمییز PVDF/SPES در شکل 1 نشان داده شده است. باند جذب گسترده متفاوت در 3300-3500 cm-1 به دلیل ارتعاش کششی باند OH گروه های سولفونیک است. خودمونتاژی نانوذرات TiO2 به وسیله پیوند کوئوردیانسی بین Ti4+ (از TiO2) و اکسیژن (از پیوند O-H ساختار غشا) انجام شد. مکانیزم خودمونتاژی در شکل 2 نشان داده شده است.

به منظور حرکت دادن سطح غشا با نانوذرات TiO2 ، 4 غشای تمییز PVDF/SPES در یک سوسپانسیون شفاف کلوییدی شامل 0.05,0.1,0.5,1 درصد وزنی نانوذرات TiO2 به مدت 30 دقیقه در دمای اتاق غوطه ور بودند. غشا به مدت 15 دقیقه در آّب مقطر غوطه ور شده و بوسیله لامپ UV (135 w) به مدت 30 دقیقه منور شد. رسوب نانوذرات TiO2 برروی سطح غشا بوسیله دستگاههای AFM و SEM بررسی شدند. تصاویر سطحی SEM از غشای تمییز و رسوبی TiO2 ، PVDF/SPES در شکل 3 نشان داده شده است. سطح غشای تمییز PVDF/SPES ساختار متخلخل با روزنه های نسبتا بزرگ را نشان می دهد در حالی که به وسیله رسوب نانوذرات TiO2 متراکم و صاف می شود. این به طور واضح نشان می دهد که نانوذرات TiO2 به طور یکنواخت برروی غشا پخش شده و روزنه های بزرگ غشا به وسیله نانوذرات پوشانده می شود، خصوصا در غلظت های بالای TiO2. به هر حال برخی ذرات خوشه های بزرگ تشکیل دادند. همان طور که اشاره شد حضور پیوند OH در ساختار غشا مهمترین پارامتر برای خودمونتاژی نانوذرات TiO2 روی سطح غشاست. خودمونتاژی ذرات نانو تشکیل یک پیوند قوی با پلیمر غشایی مانع شست و شو و حذف نانوذرات از سطح غشا می شود. شکل 4 غشای PVDF/SPES 1 درصد رسوبی TiO2 را بعد از فیلتراسیون آب خالص و محلول BSA نشان می دهد. به طور واضح دیده می شود که نانوذرات TiO2 روی سطح غشای رسوبی وجود دارند. به هر حال نانوذرات غیرپیوندی از سطح غشا شسته شدند. برخی از دهانه های ورودی روزنه ها بعد از فیلتراسیون قابل رویت است.

شکل 5 تصاویر غشاهای تمییز و رسوبی TiO2 ،PVDF/SPES که در اندازه 5µm×5µm اسکن شده اند ، را نشان می دهد. مورفولوژی سطحی غشاها به شدت با پوشش نانوذرات TiO2 تحت تاثیر قرار گرفته است. به نظر می رسد که تخلخل سطحی غشاهایی که با نانوذرات TiO2 پوشیده شده در مقایسه با غشاهای PVDF/SPES بدون TiO2 کمتر است. این می تواند به دلیل رسوب نانوذرات TiO2 بر سطح غشا و قسمت ورودی روزنه ها باشد. پارامتر زبری سطح غشاها که با زبری متوسط (Sa) بیان می شود ، مساحت متوسط اصلی اطلاعات Z (Sq) و میانگین تفاضل بین 5 بلندترین نقطه و عمیق ترین حفره (Sz) از تصاویر AFM با نرم افزار SPM DMA در ابعاد اسکن 5µm×5µm محاسبه و در جدول 1 نشان داده شدند. پارامتر زبری غشاها با افزایش غلظت نانوذرات TiO2 پوشیده شده روی سطح کاهش یافته. کاهش زبری را می توان با قرار گرفتن نانوذرات TiO2 روی سطح غشا توضیح داد. پارامتر زبری به ارزش Z بستگی دارد، که فاصله یک فاصله عمودی است که اسکنر فیزیوالکتریک جا به جا می شود. َبنابراین این نسبت مورد انتظار است ، وقتی که سطح شامل فرورفتگی های عمیق (روزنه) قله های بلند (سوزن شکل) است و راس در یک رده زیاد بالا و پایین رفته و پارامتر زبری سطح بالاست.

اطلاعات آب دوستی غشاهای اصلاح شده و بدون TiO2 در جدول 2 موجود است. این جدول نشان می دهد که زاویه تماس که معیار خوبی برای ارزیابی آب دوستی غشاست بطور قابل توجهی با رسوب نانوذرات TiO2 روی سطح غشای PVDF/SPES کاهش می یابد. باید ذکر کرد که زاویه تماس با آب دوستی رابطه عکس دارد. زاویه تماس غشای PVDF/SPES از 74.4 برای غشای تمییز PVDF/SPES تا 25.2 برای غشای PVDF/SPES رسوبی TiO2 ، 1 درصد وزنی کاهش می یابد. وقتی یک نیمه رسانا توسط یک اشعه برابر یا بیشتر نسبت به انرژی شکاف باند در شرایط عادی تشعشع می یابد یک الکترون از پیوند ظرفیت به پیوند رسانایی یک نیمه رسانا انتقال می یابد. بنابراین یک جفت سوراخ و الکترون بر روی سطح نیمه رسانا ایجاد می شود. از آنجایی که TiO2 یک نیمه رساناست ،اشعه UV ظاهر الکترون و سوراخ ها را هدایت می کند.  الکترون های فوتوژنراتور تمایل دارند که کاتیون های Ti(IV) را به حالت Ti(III) کاهش دهند و سوراخ ها آنیون های O2- را اکسید می کنند. در این فرایند اتم های اکسیژن از بین رفته و جای خالی آنها به جا می ماند.

مولکولهای آب موجود در محیط یا در محیط کشت دیگر می توانند جای خالی را اشغال کنند و گروه های جذبی OH بر روی سطح ایجاد می شوند که زاویه تماس را کاهش داده و آب دوستی سطح غشا را افزایش می دهند. این پدیده فوق آب دوستی نامیده می شود.

عملکرد و آنالیز رسوبی غشای PVDF/SPES رسوبی TiO2 :

فلاکس آب خالص غشاهای تمییز و رسوبی TiO2، PVDF/SPES قبل و بعد از فیلتراسیون محلول BSA در شکل 6 نشان داده شده است. فلاکس آب خالص با رسوب نانوذرات بر سطح غشا کاهش می یابد. این ممکن است به دلیل رسوب نانوذرات بر سطح غشا و در نتیجه بستن روزنه ها باشد. این تمایل برای آب خالص غشای تمییز PVDF/SPES در مقایسه با غشای PVDF/SPES رسوبی TiO2 0.05,0.1,0.5 درصد وزنی بالا بود.

شکل 7 فلاکس و وازنی BSA غشای PVDF/SPES تمییز و رسوبی TiO2 را در حین فیلتراسیون 0.5 درصد وزنی محلول BSA نشان می دهد. این شکل ثابت می کند که فلاکس محلول BSA غشای PVDF/SPES رسوبی TiO2 در مقایسه با غشای تمییز آن پایین تر است. به هر حال میزان وازنی BSA با افزایش میزان TiO2 در محلول کلوییدی افزایش یافت. رفتار فلاکس غشاهای تمییز و رسوبی TiO2 PVDF/SPES در شکل 8 نشان داده شده است. فلاکس در ابتدای فیلتراسیون محلول BSA برای همه غشاها به سرعت کاهش یافت.

اطلاعات نشان می دهد که فلاکس اولیه غشای PVDF/SPES تمییز بالا بود ، اما کاهش فلاکس برای این غشا نیز در مقایسه با غشای TiO2 رسوبی در طول زمان بالا بود. نتایج به دست آمده به وضوح نشان می دهد که خواص ضد رسوبی غشای TiO2 رسوبی نسبت به غشای تمییز بیشتر است. به علاوه اثرات رسوبی با افزایش غلظت محلول سوسپانسیون حداکثر تا 0.5%wt به تدریج افزایش یافت. افزایش بیشتر غلظت TiO2 فلاکس را به شدت کاهش می دهد که ممکن است به دلیل بسته شدن روزنه های سطح غشا به وسیله نانوذرات TiO2 باشد. برای ارزیابی خواص ضد رسوبی غشاها نسبت بازیابی ، فلاکس کلی از دست رفته و مقاومت برگشت ناپذیر غشای PVDF/SPES رسوبی TiO2 محاسبه و در جدول 3 نشان داده شدند. همانطور که در این جدول مشهود است نسبت بازیابی فلاکس (FRR) غشای PVDF/SPES رسوبی TiO2 (به غیر از غشای رسوبی 1%Wwt) در مقایسه با غشای PVDF/SPES تمییز بالا هستند که نشان دهنده این است که غشای PVDF/SPES رسوبی TiO2 از غشای PVDF/SPES تمییز کمتر است.

مقاومت برگشت ناپذیر (Rir) غشای تمییز از غشای اصلاح شده با TiO2 پایین تر است. Rir پایین تر و FRR بالاتر برای غشای رسوبی TiO2 1%wt می توانند به دلیل بسته شدن روزنه های سطح غشا به وسیله نانوذرات TiO2 باشد. بنابراین خواص ضدرسوبی با رسوب سطحی نانوذرات TiO2 به وسیله تابش UV بهبود یافت. پدیده دوم که در حضور نانوذرات TiO2 و تابش UV انجام شد ، فوتوکاتالیستی است. در این مورد الکترون ها و حفره ها ایجاد شدند ولی با یک مکانیزم متفاوت با فوق آب دوستی واکنش نشان دادند. الکترون های فوتوژنراتور با مولکولهای اکسیژن محیط واکنش داده و آنیون های رادیکال سوپراکسید(•O2-) را تولید کردند. سوراخ های فوتوژنراتور با آب محیط واکنش داده و رادیکال (OH•) را ایجاد کردند. این دو گروه ایجاد شده در بین معرف های اکسیدان قوی هستند که نشان دهنده تجزیه و حذف آلودگی ها به خصوص ترکیبات آلی اند. خواص بیشتر ضد گرفتگی غشای PVDF/SPES رسوبی TiO2 را می توان با خواص فوتوکاتالیستی و فوق آب دوستی سطحشان توضیح داد. بنابراین غشاهایی که شامل نانوذرات TiO2 بر روی سطح هستند که با اشعه UV فعال می شوند ،دارای 2 ویژگی مهم اند ، "خواص فوتوکاتالیستی" که آلودگی ها به خصوص ترکیبات آلی روی سطح را تجزیه می کند و "فوق آب دوستی" که منجر به کاهش زاویه تماس بین آب و سطح غشا می شود. ذرات آلودگی با فوتوکاتالیست حذف می شوند، به علاوه با افزایش آب دوستی سطح رقابتی بین جذب مولکول های آب و ذرات آلاینده ایجاد شده از سطح حذف می شوند. به هر حال رسوب لایه BSA بر روی سطح غشا با گذشت زمان می توانند منجر به غیر فعال شدن نانوذرات TiO2 شود. اما محققان معتقدند که خواص خودتمییزکنندگی نانوذرات TiO2 در ساختار BSA تاثیر گذاشته و میزان غیر فعال کنندگی را پایین آورده و برخی فعالیت های فوتوکاتالیستی را روی سطح غشا برمی گرداند.

خواص آنتی باکتریال

 غشای تمییز PVDF/SPES و غشای 5%ewt TiO2 رسوبی برای مطالعه خواص آنتی باکتریال بعد از انکوباته شدن در دمای 32 C به مدت 24 ساعت مورد استفاده قرار گرفتند. شکل 9 خواص آنتی باکتریال غشاهای مختلف را در مقابل E.coli نشان می دهد. خواص آنتی باکتریال با تشکیل حلقه بازداری در اطراف این غشاها ثابت شد. نتایج نشان می دهد که غشاهای TiO2 رسوبی PVDF/SPES نشبت به غشاهای تمییز PVDF/SPES به طور کارآمدتری قادر به از بین بردن E.coli هستند. که به دلیل تاثیر باکتریال فوتوکاتالیستی نانوذرات TiO2 است.

تاثیرات باکتریایی فوتو کاتالیست UV/TiO2 به دلیل حضور گونه های واکنشی اکسیژن مانند HO• و O2-• و H2O2 تولید شده به وسیله TiO2 یا تابش مستقیم UV سلول هاست. بسیاری از مطالعات نشان می دهند که مکانیزم اصلی مرگ سلول های E.coli به وسیله اثر آنتی باکتریال فوتوکاتالیست TiO2 ،حمله HO• و واکنش پراکسیداسیون چربی بود.

نتیجه گیری

غشاهای نانوکانوکامپوزیت PVDF/SPES به وسیله پوشاندن غشا با خودمونتاژی نانوذرات TiO2 در حین تابش UV آماده شدند. رسوب نانوذرات TiO2 بر سطح غشای PVDF/SPES به وسیله خودمونتاژی نانوذرات TiO2 و سطح غشاهایی که حاوی گروه های عاملی OH است تکمیل شدند. حضور گروه های عاملی OH در ساختار غشای PVDF/SPES با FTIR تایید شد. تصاویر SEM خودمونتاژی ذرات TiO2 بر سطح غشای PVDF/SPES قبل و بعد فیلتراسیون را نشان می دهد. زاویه تماس سطح غشای PVDF/SPES با رسوب TiO2 به شدت کاهش یافت. فلاکس اولیه آب خالص و فلاکس محلول BSA غشای رسوبی TiO2 در مقایسه با غشای تمییز PVDF/SPES پایین بود. به هر حال خاصیت ضد رسوبی و پایداری دراز مدت شار به طور قابل توجهی افزایش یافت. وازنی BSA غشای اصلاح شده نیز بهبود یافت. نتایج مطالعات آنتی باکتریایی نشان می دهد که غشای PVDF/SPES رسوبی TiO2 ،  UV تابیده شده ، فعالیت آنتی باکترایی بالایی دارد.



تاريخ : دوشنبه 21 آذر1390 | 11:21 | نویسنده : انجمن
فایل pdf سمینار مفاهیم فناوری نانو در دسترس شما علاقه مندان قرار گرفته است . با كليك بر روي كلمه نانو مي توانيد آن را دانلود نمائيد. 

 

 



تاريخ : سه شنبه 17 آبان1390 | 11:59 | نویسنده : انجمن

اولین سمینار آموزشی مفاهیم فناوری نانو توسط انجمن علمی مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل با همکاری پژوهشکده فناوری نانو شمال کشور در دانشگاه صنعتی بابل برگزار خواهد شد.دانشجویان رشته های مختلف با مفاهیم اولیه فناوری نانو آشنا خواهند شد.آنها با کسب این اطلاعات آماده حضور در کارگاه های سه گانه فناوری نانو خواهند شد. قابل توجه است که این سمینارتنها مقدمه ای است جهت برگزاری کارگاه های مقدماتی ، متوسطه(به صورت تئوری)و پیشرفته(به صورت عملی و با انجام آزمایش در پژوهشکده)این دوره ها در همین دانشگاه و زیر نظر پژوهشکده فناوری نانو دانشگاه صنعتی بابل برگزار خواهد شد.مدت هر کدام از این دوره ها 16ساعت می باشد و در پایان هر دوره (در صورت قبولی در امتحان پایان دوره) مدرکی از پژوهشکده فناوری نانو از دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، اعطا خواهد شد.

 سر فصل های تدریسی در این دوره مورد تایید وزارت علوم به شرح ذیل می باشد.

دوره های اموزشی برنامه ریزی شده:

این دوره ها در3 سطح برای شرکت کنندگان و در قالب کارگاه های آموزشی و همایش های علمی_فناوری نانو برای دانشگاه برنامه ریزی و آماده شده که جزئیات دوره های مذکور به شرح زیر توضیح داده می شوند:

1-1-سطح مبتدی

1-2- تجهیزات فناوری نانو

1-3- نانو غشا ها در تصفیه آب و پساب

1-4- نانو ذرات

1-5-نانو ساختار ها و نانو لوله های کربنی

1-6- نانو الیاف

1-7- نانو زیست  فناوری

1-8-روش های تحقیق در فناوری نانو

1-9-آزمون دوره

" مدت زمان این دوره ها 16 ساعت (8 جلسه) طراحی شده است."

2-سطح متوسطه

2-1- نانو فیلتر

2-2- نانو گراف های استخوانی و مهندسی پزشکی

2-3-ذخیره سازی گاز با استفاده از فناوری نانو

2-4فناوری نانو در پیل سوختی

2-5- روش های مهندسی جداسازی نانو محصولات زیستی

2-6- نانو سنسور ها

2-7- نانو ماشین ها و نانو ربات ها

2-8- نانو الکترونیک

2-9-نانو محاسبات

"سطح متوسطه در 8 کارگاه برگزار می شود"

" مدت زمان این دوره ها 16 ساعت (8 جلسه) طراحی شده است."

3-سطح پیشرفته

3-1- فناوری نانو در پیل سوختی (عملی)

3-2- روش های مهندسی جداسازی نانو محصولات زیستی (عملی)

3-3- سنتز نانو لوله های کربنی(عملی)

3-4-سنتز نانو مواد با کاربرد در مهندسی پزشکی(عملی)

3-5-سنتز نانو ذرات فلزی (عملی)

3-6-روش های ساخت نانو حاذب ها

3-7- کار با دستگاه میکروسکوپ نیروی اتمی AFM

3-8- آشنایی عملی با تجهیزات فناوری نانو موجود در استان

« مدت زمان این دوره ها 16 ساعت (8 جلسه) طراحی شده است.»

 

لذا از علاقمندان تقاضا می شود جهت ثبت نام حداکثر تا تاریخ 18 آبان ماه به انجمن علمی مهندسی شیمی مراجعه نمایند.



  • کارت شارژ
  • قالب وبلاگ