توصيفگر ها :
كاتاليزور نوري , آنتيباكتريال , تصفيه پساب , نانوالياف , ديآلدهيد سلولز بامبو
چكيده فارسي :
سلولز فراوان ترين پليمر طبيعي است كه از منابع گياهي مختلفي بدست مي¬آيد. يك از منايع ارزشمند سلولز، گياه بامبو است. سلولزبامبو حاوي بامبوكان ميباشد با خاصيت آنتي باكتريالي است و لذا براي كاربرد آنتيباكتريالي مورد هدف پژوهش مفيد بوده و به همين دليل از سلولزبامبو استفاده شد. به كمك عمليات¬ شيميايي مي¬توان مشتقات سلولزبامبو مانند ديآلدهيد سلولزبامبو را سنتز كرد كه قابليت هاي ويژه¬اي به سلولزبامبو مي¬بخشد. دي¬آلدهيد سلولز كاربردهاي بسيار گسترده اي در زمينه¬هاي بسته بندي محصولات غذايي، استفاده به عنوان جاذب به منظور حذف فلزات سنگين از آب، سنتز نانوذرات و غيره دارد. استفاده ازدي¬آلدهيد سلولز براي توليد نانوالياف تا به امروز بسيار كم مورد توجه قرارگرفته و در اين پژوهش به امكان سنجي الكتروريسي نانوالياف سلولزبامبو پرداخته شده است. ابتدا با استفاده از سديم پريودات، گروه¬هاي آلدهيدي در ساختار سلولزبامبو ليگنين زدايي شده ايجاد شد و توسط ارزيابي عدد مس و FTIR سنتز موفقيت¬آميز آن تائيد شد. در ادامه نانوذرات نقره بصورت درجا در حضور دي¬آلدهيد سلولزبامبو با استفاده از نيترات¬نقره¬، سنتز شد و الگوي پراش اشعه ايكس اين سنتز را تائيد كرد. الكتروريسي نانوالياف دي-آلدهيدسلولزبامبو خالص امكان¬پذير نبود و براي الكتروريسي از پليمر كمكي پلي¬اكريلونيتريل استفاده شد. با استفاده از محلول 5/12 درصد وزني پلي¬اكريلونيتريل حاوي 5/7 درصد دي¬آلدهيد سلولز در فرايند الكتروريسي نانوالياف يكدست و يكنواخت با ميانگين قطر 508 نانومتر بدست آمد. الكتروريسي محلول پليمري حاوي نيترات نقره سبب كاهش و گرانروي محلول پليمري از 1420 به 1310 سانتي پواز شد. در اثر افزودن 10% و 15% نيترات نقره به محلول پليمري، قطر نانوالياف به ترنيب به 435 و 372 نانومتر كاهش يافت. به منظور بررسي قابليت كاتاليز نوري نانوالياف از رنگزاي متيلن بلو استفاده شد. بازده تخريب نوري نانوالياف پلي¬اكريلونيتريل،پلي-اكريلونيتريل حاوي دي¬آلدهيدسلولزبامبو و پلي¬اكريلونيتريل/ دي¬آلدهيدسلولزبامبو حاوي 10% و 15% نقره به ترتيب 26%، 35%، 55% و50% بدست آمد. تاثير مقدار كاتاليزگرنوري و غلظت رنگزا بر عملكرد كاتاليزنوري نمونه بهينه(نانوالياف حاوي 10% نيترات نقره) بررسي شد و بازده 42%، 55% و 65% به ترتيب در حضور 5، 10 و 20 ميلي¬گرم نانوالياف بدست آمد.نتايج نشان داد با افزايش غلظت رنگزا از ppm5 به ppm20 بازده تخريب نوري از 65% به 27% كاهش يافت. بعد از 5 بار بازيابي و استفاده مجدد بازده تخريب نوري به ترتيب 55%، 55%، 50%، 44% و 24% بدست آمد كه بيانگر كاهش عملكردكاتاليزنوري بعد از نوبت دوم است. ايزوترم تخريب رنگزاي متيلن¬بلو از مدل فرندليچ و سينتيك تخريب آن از مدل سينتيكي شبه مرتبه اول پيروي مي¬كند. قابليت آنتي باكتريالي نمونه ها، به روش ديسك ديفيو نسبت به دو باكتري گرم مثبت و گرم منفي استافيلوكوس اورئوس و اشريشيا كلي بررسي شد و نمونه حاوي 15% نقره با هاله رشد 1 ميلي¬ليتر عملكرد آنتي¬باكتريالي از خود نشان داد. عدم رشد باكتري ها در نقاط تماس با نانوالياف پلي اكريلونيتريل/ دي¬آلدهيد سلولز و نمونه حاوي 10% نقره به قابليت آنتي باكتريالي موضعي نمونه ها نسبت داده شده است.
چكيده انگليسي :
Cellulose is the most abundant natural polymer derived from various plant sources. A valuable source of cellulose is the bamboo plant. Bamboo cellulose contains "Bamboo Kun," which is crucial for the targeted research application due to the antibacterial properties it imparts to the cellulose; hence, bamboo cellulose was utilized in this study. Through chemical modification, bamboo cellulose derivatives, such as Dialdehyde Bamboo Cellulose (DABC), can be synthesized to endow the cellulose with unique properties. Dialdehyde cellulose possesses extensive applications in food packaging, heavy metal adsorption from water, nanoparticle synthesis, and more. The utilization of dialdehyde cellulose for nanofiber production has received limited attention to date. This research investigates the feasibility of electrospinning bamboo cellulose nanofibers. Initially, aldehyde groups were introduced into the structure of delignified bamboo cellulose using sodium periodate. The successful synthesis was confirmed via Copper Number evaluation and FTIR analysis. Subsequently, silver nanoparticles (AgNPs) were synthesized in-situ in the presence of dialdehyde bamboo cellulose using silver nitrate, confirmed by X-ray Diffraction (XRD) patterns. Electrospinning of pure dialdehyde bamboo cellulose nanofibers was not feasible; therefore, Polyacrylonitrile (PAN) was employed as a co-spinning polymer. A solution comprising 12.5% PAN and 7.5% dialdehyde cellulose was used, yielding uniform and defect-free nanofibers with an average diameter of 508 nm. Electrospinning of the polymer solution containing silver nitrate
resulted in a viscosity reduction from 1420 to 1310 cP. According to Scanning Electron Microscopy (SEM) images, the addition of 10% and 15% silver nitrate to the polymer solution reduced the nanofiber diameter to 435 nm and 372 nm, respectively. To evaluate the photocatalytic capability of the nanofibers, Methylene Blue dye was used. The photodegradation efficiency for pure PAN, PAN containing DABC, and PAN/DABC containing 10% and 15% silver was found to be 26%, 35%, 55%, and 50%, respectively. The effect of photocatalyst dosage and dye concentration on the performance of the optimum sample (nanofibers containing 10% silver nitrate) was investigated, yielding efficiencies of 42%, 55%, and 65% in the presence of 5, 10, and 20 mg of nanofibers, respectively. Results indicated that increasing the dye concentration from 5 ppm to 20 ppm decreased the photodegradation efficiency from 65% to 27%. After 5 cycles of recovery and reuse, the photodegradation efficiencies were 55%, 55%, 50%, 44%, and 24%, indicating a decline in photocatalytic performance after the second cycle. The degradation isotherm of Methylene Blue followed the Freundlich model, and its degradation kinetics followed the pseudo-first-order kinetic model. The antibacterial activity of the samples was evaluated using the disk diffusion method against Gram-positive (Staphylococcus aureus) and Gram-negative (Escherichia coli) bacteria. The sample containing 15% silver exhibited antibacterial activity with an inhibition zone of 1 mm. The lack of bacterial growth at contact points with the PAN/DABC nanofibers and the sample containing 10% silver was attributed to the local antibacterial capability (contact inhibition) of the samples.