18404

2043 دكتري

دكتري

آلي - پليمر

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1401

شانزده، 144ص. : مصور، جدول، نمودار

1402/01/27

كتابنامه

شيمي

شيمي

1403/04/10

2918252

در پژوهش اول براي نخستين بار دانه¬هاي نانوكامپوزيتي آلژينات مغناطيسي حاوي خاك اره اصلاح شده با سيتريك اسيد كه با CA-sawdust معرفي مي¬شود، به¬عنوان يك زباله زيستي و نانوذره¬هاي Fe3O4 طراحي شدند. نانوكامپوزيت تهيه شده (Alginate/CA-sawdust/Fe3O4) با استفاده از روش¬هاي مختلفي مانند طيف سنجي تبديل فوريه مادون قرمز، پراش پرتو ايكس، ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر زمينه و آزمون تجزيه پرتوي ايكس با انرژي پاشنده به همراه نقشه عنصري شناسايي شدند. اين نانوكامپوزيت جديد زيست سازگار با موفقيت براي حذف رنگ كاتيوني مالاشيت گرين استفاده شد. جداسازي آسان تحت ميدان مغناطيسي و قابليت استفاده مجدد را مي¬توان به¬عنوان دو ويژگي مهم اين جاذب نام برد. درصد حذف مالاشيت گرين با استفاده از دانه¬هاي Alginate/CA-sawdust/Fe3O4 حدود 95-90 درصد محاسبه شد. سه مدل هم¬دما شامل لانگموير، فرندليچ و دوبيبين-رادوشكوويچ براي بررسي داده¬هاي جذب مورد استفاده قرار گرفتند. هم¬چنين، سينتيك جذب با استفاده از مدل¬هاي شبه مرتبه اول و دوم بررسي شدند. در هر مورد، دو فرم خطي و غير¬خطي براي بررسي مدل¬ها استفاده شدند و مناسب¬ترين مدل هم¬دما و مدل سينتيكي بر اساس ضرايب هم¬بستگي و تعدادي از تابع¬هاي خطا انتخاب شدند. اين فرآيند به خوبي با مدل‌ هم¬دماي لانگموير و غيرخطي شبه مرتبه اول سينتيكي توصيف شد. علاوه بر اين، هر دو مدل پخش فيلم و نفوذ درون ذره در ساز و كار حذف مالاشيت گرين مورد بررسي قرار گرفتند. براساس داده¬هاي بدست آمده از اين مدل¬ها، وجود برهمكنش¬هاي فيزيكي غالب ميان جاذب و جذب شونده در اين فرآيند جذب تائيد گرديد. در پژوهش دوم، از CA-sawdust و UiO-66-NH2 به¬عنوان دو جاذب ايده¬آل استفاده شد و دانه¬هاي Alginate/CA-sawdust/UiO-66-NH2 تهيه و با روش¬هاي گوناگون شناسايي شدند. اين دانه¬ها براي مطالعه مقايسه¬اي در حذف رنگ-هاي كاتيوني و آنيوني مورد استفاده قرار گرفتند. اين جاذب يك جاذب گزينش¬پذير خوب براي حذف متيلن بلو در مقابل متيل اورانژ در يك سيستم دوتايي بود. تأثير پارامترهاي مختلف بر جذب متيلن بلو مورد بررسي قرار گرفت. فرآيند حذف با استفاده از فرم خطي و غير¬خطي مدل¬هاي گوناگون بررسي و مناسب¬ترين مدل با تكيه بر تابع¬هاي خطا محاسبه شده، گزينش گرديد. بر اين اساس، حذف متيلن بلو از مدل هم¬دماي خطي فرندليچ و مدل سينتيكي شبه مرتبه دوم غيرخطي پيروي كرد. آزمايش بازيابي مجدد جاذب، بازده حذف متيلن بلو را پس از 9 چرخه استفاده مجدد بالاتر از حدود 89 درصد نشان داد. عوامل مختلفي در ساز و كار و كنترل نرخ اين جذب نقش داشته، و اين نتايج پتانسيل دانه‌هاي Alginate/CA-sawdust/UiO-66-NH2 را به¬عنوان يك جاذب گزينش¬پذير براي حذف رنگ¬هاي كاتيوني تأييد مي‌كند. در پژوهش سوم، زيست فعالي دانه¬هاي نانوكامپوزيتي Alginate/CA-sawdust/Fe3O4 مطالعه گرديد. به اين منظور، نانوكامپوزيت¬هايي با درصدهاي مختلف 9، 12 و 15 درصد وزني از نانوذره¬هاي Fe3O4 تهيه شد. براي بررسي ويژگي زيست¬فعالي به صورت درون آزمايشگاهي، غوطه¬ور سازي نانوكامپوزيت¬هاي تهيه شده به مدت 28 روز درون محلول شبيه-سازي شده با بدن مورد بررسي قرار گرفت. ميزان حلاليت و جذب آب توسط نمونه¬هاي تهيه شده محاسبه شد و روش¬هاي مختلف به-منظور تأييد تشكيل هيدروكسي¬آپاتيت بر روي سطح نانوكامپوزيت¬ها و عدم سميت استفاده گرديد. نانوكامپوزيت Alginate/CA-sawdust/Fe3O4 15 درصد وزني ويژگي ضد باكتريايي قابل توجهي در برابر استافيلوكوكوس اورئوس از خود نشان داد. براساس نتايج بدست آمده، اين ساختارها قابليت استفاده به¬عنوان داربست در حوزه مهندسي بافت را دارا مي¬باشند.

In the first study, sustainable magnetic alginate beads containing sawdust, as a bio-waste, and Fe3O4 nanoparticles were designed. To have good compatibility between sawdust and polymeric matrix, the surface of sawdust was modified with citric acid (CA). The prepared beads (Alginate/CA-sawdust/Fe3O4) were identified using various techniques such as Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray diffraction, field emission scanning electron microscopy, and X-ray diffraction analyses. These beads were successfully used to remove malachite green as a pollutant. Easy separation under a magnetic field and reusability can be mentioned as two important features of this adsorbent. Three isothermal models, including Langmuir, Freundlich, and Dubinin-Radushkevich were used to analyze the adsorption data. Also, kinetic was investigated using pseudo-first and second-order models. In each case, two linear and nonlinear forms were applied, and the most appropriate isotherm and kinetic models were selected based on the correlation coefficient and some of the error functions. This process was well described by the Langmuir isotherm and pseudo-first-order kinetic model. In the second study, Alginate/CA-sawdust/UiO-66-NH2 beads were prepared and identified by various methods. These beads were used for a comparative study in the removal of cationic and anionic dyes. This adsorbent was a good selectivity for the removal of methylene blue against methyl orange in a binary system. The effect of different parameters on methylene blue adsorption was investigated. The removal process was considered using linear and nonlinear forms of various models and the most appropriate model was selected based on the calculated error functions. The reusability test showed methylene blue removal efficiency higher than about 89% after 9 reuse cycles. These results confirmed the potential of Alginate/CA-sawdust/UiO-66-NH2 beads as an excellent selective adsorbent for the removal of cationic dyes. In addition, this adsorbent had a better adsorption performance in comparison with Alginate/CA-sawdust/Fe3O4. In the third study, the bioactivity of Alginate/CA-sawdust/Fe3O4 beads was studied. For this purpose, nanocomposites with different percentages of 9, 12, and 15 wt.% of Fe3O4 nanoparticles were prepared. To investigate the bioactivity, the prepared nanocomposites were immersed for 28 days in the simulated body fluid. The solubility and water adsorption were calculated and different methods were used to confirm the formation of hydroxyapatite on the surface of beads. Alginate/CA-sawdust/Fe3O4 nanocomposite 15 wt.% showed significant antibacterial properties against Staphylococcus aureus. These results along with confirmation of non-toxicity exhibited that these materials have the potential to be used in tissue engineering.

محمد ديناري , شادپور ملك پور

كاظم كرمي

مهران غياثي , عليرضا نجفي چرمهيني , محمد سراجي , اميرحسين نوارچيان