پایان نامه سنتز نانوذرات مغناطیسی آهن پوشیده شده با هیدروکسی آپاتیت و بررسی عملکرد آنها برای جذب کبالت

اختصاصی از کوشا فایل پایان نامه سنتز نانوذرات مغناطیسی آهن پوشیده شده با هیدروکسی آپاتیت و بررسی عملکرد آنها برای جذب کبالت دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:176

پایان‌نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد ((M.Sc))
گرایش: کاربردی

عنوان : سنتز نانوذرات مغناطیسی آهن پوشیده شده با هیدروکسی آپاتیت و بررسی عملکرد آنها برای جذب کبالت (II) و روی II)) از محلولهای آبی و اندازه¬گیری با اسپکترومتری جذب اتمی شعله

فهرست مطالب:
عنوان     صفحه
خلاصه فارسی    1
مقدمه    2

فصل اول: کلیات    
1-1- ضرورت انجام تحقیق    5
1-2- بیان مسئله    5
1-3- اهداف پژوهش    8
1-4-  فناوری نانو    8
1-4-1-  نانو ذرات    9
1-4-2- نانوذرات مغناطیسی    11
1-4-2-1- طبقه بندی مواد از لحاظ مغناطیسی    12
1-4-2-1-1- مواد فرو مغناطیس    12
1-4-2-1-2- مواد فری مغناطیس    15
1-4-2-2- نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن    15
1-4-2-2-1- مگنتیت    15
1-4-2-2-2- مگهمایت    16
1-5- روشهای تهیه ی مگنتیت    17
1-5-1- تهیه ی مگنتیت در محیط های همگن مایع    18
1-5-1-1- تهیه ی مگنتیت در روش همرسوبی محلول نمک آهن (III) و آهن (II)    18
1-5-2- تهیه مگنتیت به روش بیوسنتز    22
1-6- کاربرد های اکسید های مغناطیسی آهن    23
1-7- اصلاح سطح نانو ذرات مغناطیسی     25
1-8- آپاتیت    26
1-9- هیدروکسی آپاتیت    27
1-10- تاریخچه ی شناسایی هیدروکسی آپاتیت    28
1-11- خواص هیدروکسی آپاتیت    28
1-11-1- بلورینگی    28
1-11-2- خواص زیست سازگاری    29
1-11-3- رفتار حرارتی    29
1-11-4- خواص مکانیکی    30
1-11-5- چگالی    31
1-11-6- حلالیت در آب    31
1-12- روش های سنتز هیدروکسی آپاتیت    33
1-13- تاریخچه ای از کاربرد های هیدروکسی آپاتیت    35
1-14-کاربرد های هیدروکسی آپاتیت    35
فصل دوم : مروری برمتون گذشته     
2-1- فلزات سنگین و اثرات آن ها    40
2-1-1-کبالت    40
2-1-1-1-اثرات کبالت بر روی سلامتی انسان    41
2-1-1-2-تاثیرات زیست محیطی کبالت    43
2-1-2- روی    45
2-1-2-1- اثرات روی بر روی سلامتی انسان    46
2-1-2-2- اثرات روی بر روی محیط زیست    47
2-2- ضرورت جداسازی فلزات سنگین از آب    49
2-3- کاربرد های فناوری نانو در عرصه صنعت آب    49
2-4- روش های جداسازی فلزات سنگین    52
2-4-1- رسوب دهی شیمیایی    52
2-4-2- انعقاد و ته نشینی    54
2-4-3- انعقاد الکترودی    56
2-4-4- روش تبادل یون    58
2-4-5- کاتالیزورهای نانوئی    62
2-4-6- جذب بیولوژیکی    63
2-4-7- روش های غشایی    66
2-4-7-1- الکترودیالیز    67
2-4-7-2- اسمز معکوس    69
2-4-7-3- نانو فیلتراسیون    70
2-4-7-4- اولترافیلتراسیون توسط پلیمر های دندریمر افزایشی    72
2-4-8- شناور سازی    74
2-4-9- جذب سطحی    77
2-4-9-1- جذب توسط کربن فعال    80
2-4-10- جداسازی مغناطیسی    81
2-4-11- ترکیب جداسازی مغناطیسی با فرایند جذب سطحی با جاذب γ-Fe2O3@HAP    85
2-5- مروری بر مطالعات گذشته    89
2-5-1- مطالعات انجام شده برای حذف فلزات سنگین با نانو ذرات مغناطیسی    89
2-5-2- مطالعات انجام شده برای حذف فلزات سنگین با هیدروکسی آپاتیت    92
2-5-3- مطالعات انجام شده برای حذف فلزات سنگین با γ-Fe2O3@HAP     95
فصل سوم : مواد و روش ها
3-1- مواد    98
3-2- تجهیزات دستگاهی    99
3-3- روش کار    99
3-3-1- سنتز جاذب    99
3-3-2- تعیین ساختار نانو ذرات γ-Fe2O3@HAP سنتز شده    101
3-3-3- تهیه ی محلول های نیترات روی و نیترات کبالت    102
3-3-4- بهینه سازی و بررسی عوامل موثر بر جذب Zn2+  و Co2+     102
3-3-5- بررسی میزان جذب کبالت (II) و روی (II) از محلول های آبی در شرایط بهینه    104
3-3-6- آزمایش واجذبی    105
3-3-7- بررسی میزان جذب Zn2+  و Co2+ موجود در پساب با جاذب γ-Fe2O3@HAP     106
3-3-8- بررسی تخریب یا عدم تخریب نانو ذرات γ-Fe2O3@HAP پس از فرایند جذب    106
فصل چهارم : نتایج
4-1- بررسی ساختار جاذب نانو ذرات  γ-Fe2O3@HAP     108
4-1-1- SEM  و TEM مربوط به γ-Fe2O3@HAP  قبل از فرایند جذب    108
4-1-2- طیف FTIR  مربوط به γ-Fe2O3@HAP  قبل از فرایند جذب    109
4-1-3- طیف XRD مربوط به γ-Fe2O3@HAP  قبل از فرایند جذب    110
4-2- نتایج تست انجام شده    110
4-3- رسم منحنی استاندارد    111
4-4- بهینه سازی فاکتور های موثر بر جذب توسط طراحی باکسن- بهکن    112
4-5- بررسی درصد جذب و واجذبی Zn2+  و Co2+ در محلول ها    122
4-6- بررسی درصد جذب Zn2+  و Co2+  موجود در پساب    124
4-7- بررسی تخریب یا عدم تخریب جاذب نانو ذرات γ-Fe2O3@HAP پس از واجذبی    124
4-7-1- طیف FTIR نانو جاذب γ-Fe2O3@HAP مربوط به فرایند واجذب    125
4-7-2- طیف XRD نانو جاذب γ-Fe2O3@HAP مربوط به فرایند واجذب    126
فصل پنجم: بحث و پیشنهادات
5-1- نتیجه گیری    128
5-2- پیشنهادات    129

منابع    131
خلاصه ی انگلیسی    162


فهرست جداول
عنوان                                                                                                                          صفحه

جدول 1-1- خواص فیزیکی Fe3O4 و γ-Fe2O3    17   
جدول 1-2- خواص فیزیکی هیدروکسی آپاتیت    32
جدول 1-3- مقایسه ی روش های مختلف سنتز پودر هیدروکسی آپاتیت    34
جدول 2-1- خواص عمومی و اتمی کبالت    44
جدول 2-2- خواص فیزیکی کبالت    44
جدول 2-3- خواص عمومی و اتمی روی    48
جدول 2-4- خواص فیزیکی روی    48
جدول 2-5- شرایط رسوب دهی فلزات سنگین در عملیات رسوب دهی شیمیایی    53
جدول 3-1- آزمایشهای طراحی شده جهت بهینه سازی فاکتورها با نرم افزار باکس- بهکن     104
جدول 4-1- میزان و درصد جذب Co2+ موجود در محلول ppm 100  Co(NO3)2. 6 H2O     110  
جدول4-2- میزان و درصد جذب Zn2+ موجود در محلول ppm 100  Zn(NO3)2. 6 H2O       111
جدول4-3- نتایج جذب آزمایشهای طراحی باکس- بهکن برای 3 فاکتور انتخابی      113
جدول 4-4- مقادیر بهینه pH،γ-Fe2O3@HAP   و زمان برای Zn2+و  Co2+    121
جدول 4-5- مقادیر جذب یون های  Zn2+و‍‍ Co2+بعد از اعمال شرایط بهینه    122
جدول 4-6- ترکیبات مورد استفاده  و میزان و درصد جذب Zn2+  و Co2+ در فرایند واجذبی    123
جدول 4-7- میزان جذب Zn2+  و Co2+ موجود در پساب قبل و بعد از انجام فرایند جذب    124

فهرست اشکال
عنوان    صفحه

شکل 1-1- نمونه ای از حلقه پسماند در مواد فرومغناطیس    14
شکل 1-2- نمونه ای از حلقه پسماند در مواد فرومغناطیس    14
شکل 1-3- تاثیر بلوکهای میدانی در ایجاد پسماند مغناطیسی    14
شکل 1-4- ساختار کریستالی مگنتیت    16
شکل 1-5- ساختار کریستالی مگهمیت    17
شکل 1-6- مراحل سنتز Fe3O4 درون میکروارگانیسم    22
شکل 1-7- ساختار کریستالی هیدروکسی آپاتیت    29
شکل 2-1- نانوذرات اکسیدهای فلزی،  نانو لوله های کربن دار،  زئولیتها و دندریمرها    50
شکل 2-2- دسته بندی انواع فیلتر ها    67
شکل 2-3- نحوه ی عملکرد نانوفیلتراسیون    71
شکل 2-4- بازیابی یون های فلزی از محلول های آبی توسط فیلتراسیون با پلیمر دندریمر    73
شکل 4- 1- SEM مربوط به نانوذرات γ-Fe2O3@HAPن  قبل از فرایند جذب    108
شکل 4-2- TEM مربوط به نانوذرات γ-Fe2O3@HAP  قبل از فرایند جذب    108
شکل 4-3- طیف FTIR  ناذرات γ-Fe2O3@HAP  قبل از فرایند جذب    109
شکل 4-4- طیف XRD مربوط به γ-Fe2O3@HAP  قبل از فرایند جذب    110
شکل 4-5- منحنی استاندارد جذب Co2+    111
شکل 4- 6- منحنی استاندارد جذب Zn2+    112
شکل 4-7- میزان تاثیر فاکتورهای مختلف موثر بر جذب Zn2+  و Co2+    114
شکل 4-8- رابطه مقادیر مختلف PH و γ-Fe2O3@HAP و زمان با درصد جذب    114
شکل 4-9- تغییرات مقدار PH و γ-Fe2O3@HAP با ثابت در نظر گرفتن زمان    115
شکل 4-10- تغییرات مقدار میلی گرم γ-Fe2O3@HAP و زمان با ثابت در نظر گرفتن PH    115
شکل 4-11- تغییرا مقدار PH و زمان با ثابت در نظر گرفتن مقدار میلی گرم γ-Fe2O3@HAP    116
شکل 4-12- مقدار نسبی کاتیون Co2+ بر حسب PH    118
شکل 4-13- مقدار نسبی کاتیون Zn2+ بر حسب PH    119
شکل 4-14- طیف FTIR نانو جاذب γ-Fe2O3@HAP مربوط به فرایند واجذب    125
شکل 4-15- طیف XRD نانو جاذب γ-Fe2O3@HAP مربوط به فرایند واجذب    126

خلاصه فارسی:
در این تحقیق ابتدا نانو ذرات  γ-Fe2O3@HAPسنتز شده و با اطمینان از سنتز موفق این نانو ذرات با توجه به طیف های XRD، FTIR و تصاویر  SEMو TEM آن ها، این نانو ذرات به عنوان جاذب برای جداسازی یون های فلزی Zn2+ و Co2+ از محلول های آبی حاویcc  20 کبالت (II) و روی (II)ppm  10 به کار برده شدند و برای اندازه گیری جذب این فلزات از اسپکترومتری جذب اتمی شعله استفاده شد. علاوه بر این به منظور دستیابی به بالاترین بازده جذب فلزات سنگین توسط نانوذرات γ-Fe2O3@HAP، اثر عوامل مختلف از جمله مقدار گرم نانوذرات γ-Fe2O3@HAP، زمان استخراج و pH بررسی و توسط طراحی های کمومتری بهینه سازی شد. شرایط بهینه عبارت بودند از: 10 pH=،g 015/0γ-Fe2O3@HAP =  و45Time =  دقیقه که موارد گفته شده توسط نرم افزار 1/5Statgraphics  با استفاده از طراحی باکس- بهکن بهینه سازی و سطوح بهینه این فاکتورها تعیین شد. در شرایط بهینه نزدیک به 100% کاتیونهای مذکور جذب نانوذرات شده و از محیط آبی حذف شدند. همچنین بر روی پساب حاویppm Zn2+  3/22 وppm Co2+   5 فرایند جذب با جاذب MNHAP را در شرایط بهینه انجام داده و به جذب 99% روی (II) و 96% کبالت (II) دست یافتیم. فرایند جذب سطحی Zn2+ و Co2+ بر روی جاذب MNHAP با مکانیسم های جاذبه ی الکترواستاتیک، تشکیل کمپلکس سطحی، تبادل یون صورت گرفته است. علاوه بر موارد بیان شده آزمایشات واجذبی را توسط 3 شوینده ی HNO3 یک نرمال، EDTA   سه صدم مولار،  CaNO3. 4H2Oیک دهم مولار بعد از اعمال فرایند جذب در شرایط بهینه انجام دادیم و به نتایج رضایت بخشی دست یافتیم . سپس به منظور بررسی تخریب یا عدم تخریب جاذب، طیفهای FTIR و XRD از جاذب گرفته شد و تفسیر طیفهای بدست آمده بیانگر عدم تخریب جاذب  γ-Fe2O3@HAPبود.
کلید واژه : نانو ذرات مغناطیسی، جاذب های مغناطیسی قابل بازیافت، نانو ذرات مغناطیسی گاما اکسید آهن با پوشش هیدروکسی آپاتیت، فلزات سنگین، دستگاه اسپکترومتری جذب اتمی شعله

مقدمه
امروزه در جهان بسیاری از مردم به دلایل بلاهای طبیعی، جنگ و زیر ساختهای ضعیف خالص سازی آب، به آبی بهداشتی دسترسی ندارند. بر طبق آمارهای موجود و به نقل از سازمان جهانی بهداشت، حدود یک میلیارد نفر به منابع آبی سالم و بهداشتی دسترسی نداشته و این میزان چیزی حدود یک ششم جمعیت کره زمین را در بر می گیرد.
فلزات سنگین به دلیل تجمع زیستی شان، عدم زیست تخریب پذیریشان، سمیتشان به عنوان تهدیدی جدی برای بشر محسوب می شوند. رشد صنعت و کاربرد فلزات سنگین در فرایند های صنعتی زیاد، منجر به افزایش غلظت فلزات سنگین در فاضلاب ها و محیط شده، بنابراین جداسازی و حذف آن ها از آب های آلوده، پساب ها و آب آشامیدنی بسیار ضروری می باشد.
روش های مختلفی برای حذف فلزات سنگین از آبهای صنعتی به کار می¬روند از جمله : رسوب دهی شیمیایی، انعقادو ته نشینی، انعقاد الکتریکی، کاربرد رزین های تبادل یون، فرایند های جداسازی غشایی (اسمز معکوس، نانو فیلتراسیون، الکترو دیالیز)، جذب سطحی(جاذب های متداول اصولاً شامل کربن فعال، زئولیت، خاک رس، موادپلیمری و زیست توده می باشد.) وجداسازی مغناطیسی.
آنچه در این مبحث، بیش از بیش دنبال آن هستیم، ایجاد بستری مناسب، برای دستیابی به آبی سالم، با کیفیت و مقرون به صرفه است. به یمن استفاده از شیوه های جدید مخصوصاٌ نانوتکنولوژی در تصفیه آب، شرایط ذکر شده برای ما میسر گردیده است، بطوریکه با توجه به حذف موثر آلاینده ها و کاهش هزینه های تمام شده تولید آب سالم، استفاده از این فناوری ها، نسبت به روشهای قدیمی بیشتر مورد توجه و استقبال قرار گرفته است. از میان تکنولوژی های متداول به منظور جداسازی یون های فلزی سنگین از محلول های آبی، برای برطرف کردن نواقص و کاستی های این روش ها، جاذب نانو ذرات مغناطیسی آهن پوشیده شده با هیدروکسی آپاتیت که در آن تکنولوژی جداسازی مغناطیسی با فرایند جذب سطحی ترکیب شده به کار رفته است.
  هیدروکسی آپاتیت به دلیل ظرفیت جذب بالای فلزات سنگین، جذب سریع، حلالیت کم در آب، زیست- سازگاری، در دسترس بودن، سهولت تهیه، هزینه ی پایین و پایداری در مقابل ترکیبات اکسنده و کاهنده یک ماده ی  ایده ال برای جداسازی فلزات سنگین می باشد.
 تثبیت HAP بر سطح نانو ذرات مغناطیسی منجر به رفع مشکل برگشت ناپذیری، افزایش بازده فرایند جذب و بازیافت جاذب،  جذب انتخاب پذیر و اختصاصی، بالا رفتن سرعت جذب، جلوگیری از اکسیداسیون سریع هسته اکسید آهن در محیط آبی شده وامکان جداسازی سریع و ساده ی جاذب با اعمال یک میدان مغناطیسی را فراهم می کند. بنابراین می توان انبوهی از فاضلاب را در دوره ی زمانی خیلی کوتاه بدون تولید هیچ آلودگی، با عملیات ساده، اقتصادی و راندمان بالا تصفیه نمود.
در این پایان نامه در فصل اول به توضیح  نانو فناوری، نانو ذرات، نانو ذرات مغناطیسی، طبقه بندی مواد از لحاظ مغناطیسی، نانو ذرات اکسید آهن، روش های سنتز  و کاربرد نانو ذرات اکسید های آهن، اصلاح سطح، هیدروکسی آپاتیت،  خواص هیدروکسی آپاتیت، روش های سنتز و کاربرد هیدروکسی آپاتیت، پرداخته شده است. در فصل دوم اثرات فلزات سنگین بر روی انسان و محیط زیست، ضرورت جداسازی فلزات سنگین از آب، کاربرد فناوری نانو در صنعت آب، روش های جداسازی فلزات سنگین، جاذب γ-Fe2O3@HAP، مروری بر مطالعات قبلی مورد بررسی قرار گرفته است. در فصل سوم مواد، تجهیزات مورد استفاده و روش کارهای انجام شده بیان شده. در فصل چهارم به تجزیه و تحلیل و بیان نتایج حاصل از تحقیق و پیشنهادات پرداخته شده است.

پایان نامه تولید بیو پلیمر پلی هیدروکسی آلکانوآتها وبررسی امکان استفاده آنها در نانوکامپوزیتهای پلیمری

اختصاصی از کوشا فایل پایان نامه تولید بیو پلیمر پلی هیدروکسی آلکانوآتها وبررسی امکان استفاده آنها در نانوکامپوزیتهای پلیمری دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:173

پایان نامه دوره دکتری رشته مهندسی شیمی- بیوتکنولوژی

فهرست مطالب:
عنوان                                                                                                         صفحه
مقدمه ......................................................................................................................................................1
فصل اول- مروری بر مطالعات پیشین
1-1- میکروارگانیسم¬های تولیدکننده پلی¬هیدروکسی¬آلکانوات¬ها ............................................................ 7
 1-2- کوپلیمرهای هیدروکسی¬آلکانوات  ..............................................................................................11
1-3- نحوه سنتز بیوپلیمرهای هیدروکسی-آلکانوات.................................................................................14
1-4- منابع ارزان¬قیمت کربنی در تولید پلیمرهای PHA ........................................................................15
1-5- سنتز پلی¬هیدروکسی¬آلکانوات¬ها در گیاهان...................................................................................16
1-6- اندازه¬گیری کمی بیوپلیمرها..........................................................................................................18
1-7- خواص فیزیکی و موارد استفاده پلیمرهای زیستی......................................................................... 19
1-8- قابلیت تجزیه¬پذیری پلی¬هیدروکسی¬آلکانوات-ها............................................................................21
1-9- فرایند تولید پلی هیدروکسی آلکانوآتها........................................................................................23
1-9-1- فرایند  غیر پیوسته....................................................................................................................23
1-9-2- فرایند نیمه پیوسته و پیوسته.......................................................................................................24
1-10- مدل سینتیکی رشد میکروارگانیسم.............................................................................................28
1-10-1- بررسی سینتیک رشد در فرایند غیر پیوسته..............................................................................31
1  -11- تعیین ضریب انتقال اکسیژن  دربیوراکتور..................................................................................33
1-11-1- روشهای اندازه گیری   ...................................................................................................33
1-12- استفاده پلی¬هیدروکسی¬آلکانوات¬ها در صنایع ...............................................................................36
1-13- کاربرد بیوپلیمر ها در نانوکامپوزیتهای پلیمری..............................................................................39
1-13-1-  انواع نانوکامپوزیتهای پلیمری ................................................................................................39
1-13-2- روش های ساخت نانوکامپوزیتهای پلیمری .............................................................................41

فصل دوم- مواد و روش ها
2-1- میکروارگانیسم..............................................................................................................................45
2-2- انتقال میکروارگانیسم از حالت یخ خشک به محیط کشت اولیه......................................................47  
2-3- محیط نگهداری............................................................................................................................47
2-4- محیط کشت تلقیح.......................................................................................................................48
2-5- محیط کشت تخمیر......................................................................................................................48
2-6- آماده سازی کشت تلقیح..............................................................................................................49
2-7- شرایط تخمیر ونمونه برداری........................................................................................................49
2-8-  تهیه منحنی کالیبراسیون وزن خشک سلولی- جذب....................................................................50
2-9-  تهیه منحنی¬های کالیبراسیون جهت تعیین مقادیر منابع کربن.........................................................51
2-9-1-  طرز تهیه محلول معرف DNS...............................................................................................51
2-9-2- رسم منحنی کالیبراسیون قندهای قابل تبدیل............................................................................51
2-10- شرایط کروماتوگراف¬گازی برای اندازه¬گیری پلی-هیدروکسی¬آلکانوات¬ها............................52
2-10-1- تهیه استاندارد داخلی.......................................................................................................53
2-10-2- تهیه منحنی¬های کالیبراسیون متیل¬هیدروکسی¬بوتیرات، متیل هیدروکسی¬والرات
 و متیل¬هیدروکسی-هگزانوات...........................................................................................................53
2-10-3- استخراج بیوپلیمر و آماده سازی نمونه برای تزریق به دستگاه GC....................................54
2-10-4- روش شناسائی و تایید بیوپلیمر توسط 13C NMR،1H NMR ،. FT-IR................................55
2-10-4-1- طیف سنجی مادون قرمز (FT-IR) .............................................................................55
2-10-4-2- طیف بینی رزونانس مغناطیسی هسته ای (NMR) ......................................................55
2-11- فرایند بیولوژیکی جهت تولید بیوپلیمر درون سلولی در بیوراکتور.........................................56
2-11-1- فرایند کشت غیرپیوسته.....................................................................................................56
2-11-2- فرایندکشت نیمه پیوسته.....................................................................................................56
2- 11- 2- 1- فرایند کشت نیمه پیوسته با خوراک دهی ثابت منبع کربن ونیتروژن...........................57   
2- 11- 2- 2- فرایند کشت نیمه پیوسته با خوراک دهی متغیر  منبع کربن ونیتروژن .........................57
2-11-3- تعیین ضریب انتقال اکسیژن در بیوراکتور..........................................................................57
2-12- تولید نانو کامپوزیت پلی هیدروکسی بوتیرات هیدروکسی والرات
/هیدروکسی اپتایت.........................................................................................................................59

فصل سوم- نتایج و بحث
3-1- میکروارگانیسم Hydrogenophaga pseudoflava DSMZ 1034..............................62
3-1- 1- بررسی شرایط فرایند بیولوژیکی..........................................................................................62
3-1-2- استفاده از گلوکز بعنوان  تنها منبع کربن................................................................................63
3-1-3- استفاده ازفروکتوز بعنوان تنها منبع کربن ...............................................................................65
3-1-3- استفاده ازآب پنیر بعنوان تنها منبع کربن ...............................................................................66
3- 2- میکروارگانیسم  Cupriavidus necator DSM 545......................................................68
3-2-1- بررسی شرایط فرایند بیولوژیکی ...........................................................................................68
3-2-1-2- بررسی تاثیر نسبت نیتروژن به کربن ..................................................................................69
3-2-2- استفاده از گلوکز بعنوان  تنها منبع کربن................................................................................73
3-2-3- استفاده ازفروکتوز بعنوان تنها منبع کربن...............................................................................74
3-2-4- استفاده ازملاس بعنوان تنها منبع کربن...................................................................................75
3-2-5- تاثیر استات بر رشد میکروارگانیسم و تولید بیوپلیمر..............................................................77
3-2-5-1 -ترکیب ملاس و استات بعنوان منابع کربن.........................................................................77
3-3- میکروارگانیسم  Azotobacter beijerinckii DSMZ 1041.........................................80
3-3-1- بررسی شرایط فرایند بیولوژیکی..........................................................................................80
3-3-2- استفاده از گلوکز بعنوان  تنها منبع کربن...............................................................................82
3-3-3- استفاده ازفروکتوز بعنوان تنها منبع کربن..............................................................................83
3-3-4- استفاده ازآب پنیر بعنوان تنها منبع کربن...............................................................................84
3-4- میکروارگانیسم Azohydromonas lata DSMZ 1123..............................85
عنوان                                                                                                     صفحه
3-4-1- بررسی شرایط فرایند بیولوژیکی..........................................................................................85
3-4-2- استفاده از گلوکز بعنوان  تنها منبع کربن..............................................................................87
3-4-3- استفاده ازفروکتوز بعنوان تنها منبع کربن .............................................................................88
3-4-4- استفاده ازآب پنیر بعنوان تنها منبع کربن .............................................................................89
3-5- نتایج کلی مقایسه چهار میکرو ارگانیسم در تولید بیوپلیمر .......................................................92
3-6- بررسی سینتیک رشد میکروارگانیسم در تولید بیوپلیمر............................................................92  
3-7- فرایند کشت غیر پیوسته در بیوراکتور.....................................................................................95
3-7-1- تعیین ضریب انتقال اکسیژن در بیوراکتور ..........................................................................97
3-8- فرایند کشت نیمه پیوسته  با خوراک دهی ثابت در بیوراکتور.................................................98
3-9- فرایند کشت نیمه پیوسته  با خوراک دهی متغیر (پله ای) در بیوراکتور.....................................99
3-10- بازده بیومس ....................................................................................................................100
3-11- بهره دهی .......................................................................................................................102
3-12- بازده تولید ......................................................................................................................103
3- 13- آزمایشهای تشخیصی جهت تایید بیوپلیمر تولید شده............................................................105
3-13-1- طیف سنجی مادون قرمز (FT-IR) ...............................................................................105
3-13-2- طیف سنجی رزونانس مغناطیسی هسته ای (NMR) ..........................................................106
3-14- بررسی امکان استفاده از بیوپلیمر تولید شده در نانوکامپوزیتها.................................................108

فصل چهارم-نتیجه گیری وپیشنهادات
4-1- نتیجه گیری..................................................................................................................113
4-2- پیشنهادات....................................................................................................................116
مراجع ...................................................................................................................................117
چکیده انگلیسی ..................................................................................................................127
پیوستها.................................................................................................................................128


فهرست شکلها
عنوان                                                                                                          صفحه
شکل 1-1-شمای ختار کلی پلی هیدروکسی آلکانوآتها.............................................................................8
شکل 1-2- ساختار شیمیایی پلی¬هیدروکسی¬آلکانوات¬ها ...........................................................................12
شکل 1 -3- مسیر بیوسنتز پلی¬هیدروکسی¬بوتیرات و پلی-هیدروکسی¬بوتیرات - والرات...............................14
شکل1-4- تغییرات موردی یک نمونه از مواد تخریب پذیر زیستی در طول زمان............................................ 22
شکل 1-5- شمائی از بیوراکتور استفاده شده جهت فرایند غیر پیوسته و پیوسته ........................................ 25
شکل 1-6- نمائی از فرایند پیوسته دو مرحله ای........................................................................................26
شکل 1-7-  مدل های رشد میکروارگانیسم ها..........................................................................................29
شکل 2-1- اندازه گیری مستقیم میزان اکسیژن انتقال یافته به محیط کشت  توسط روش دینامیک..............58
شکل 3-1-  تاثیر سن تلقیح بر روی رشد سلولی تولید بیوپلیمردر شرایط فرایند بیولوژیکی(T = 30°C، (shaking rate = 250 rpm ............................................................................................................62
شکل 3-2- تاثیر شدت  هم زدن بر روی رشد سلولی تولید بیوپلیمردر شرایط فرایند بیولوژیکی(T = 30°C،(seed age = 12 h ................................................................................................................63
شکل 3-3- تاثیر دما بر روی رشد سلولی تولید بیوپلیمردر شرایط فرایند بیولوژیکی(shaking rate =
 250 rpm ، (seed age = 12..........................................................................................................63
شکل 3-4 - بیوپلیمر تولیدشده(PHB) ومیزان رشد سلولی به ازای مصرف گلوکز به عنوان سوبسترا.......64
شکل 3- 5- بیوپلیمر تولیدشده(PHB) ومیزان رشد سلولی به ازای مصرف فروکتوز به عنوان سوبسترا.....65
شکل 3-6 - بیوپلیمر تولیدشده (PHB,PHV)  ومیزان رشد سلولی به ازای مصرف آب پنیر...................66
شکل 3-7 - تاثیر سن تلقیح بر روی رشد سلولی تولید بیوپلیمردر شرایط فرایند بولوژیکی(T = 30°C، (shaking rate = 250 rpm.............................................................................................................68
شکل 3-8-  تاثیر شدت  هم زدن بر روی رشد سلولی  وتولید بیوپلیمردر شرایط فرایند بیولوژیکی (T = 30°C،(seed age = 24.....................................................................................................................69
شکل 3-9- تاثیر دما بر روی رشد سلولی تولید بیوپلیمردر شرایط فرایند بیولوژیکی(shaking rate = 250 rpm ،  (seed age = 24.................................................................................................................  69
شکل 3-10- تاثیر نسبت نیتروژن به کربن (1 به 20) بر روی رشد سلولی وتولید بیوپلیمر...........................71
شکل 3-11- تاثیر نسبت نیتروژن به کربن (1 به 30) بر روی رشد سلولی وتولید بیوپلیمر...........................71
شکل 3-12-  بیوپلیمر تولیدشده ومیزان رشد سلولی به ازای مصرف گلوکز  با نسبت کربن به نیتروژن 40 72
شکل 3-13- تاثیر نسبت نیتروژن به کربن (1 به 50) بر روی رشد سلولی وتولید بیوپلیمر...........................73
شکل 3-14- بیوپلیمر تولیدشده(PHB) ومیزان رشد سلولی به ازای مصرف فروکتوز به عنوان سوبسترا....75
شکل 3-15- بیوپلیمر تولیدشده(PHB) ومیزان رشد سلولی به ازای مصرف ملاس به عنوان سوبسترا......76
شکل 3-16- بیوپلیمر تولیدشده ومیزان رشد سلولی به ازای مصرف ترکیب ملاس و استات با نسبت
 (35 به 5) به عنوان سوبسترا.................................................................................................................... 77
شکل 3-17- بیوپلیمر تولیدشده ومیزان رشد سلولی به ازای مصرف ترکیب ملاس و استات بانسبت
 ( 30 به10 ) به عنوان سوبسترا..................................................................................................................78
شکل 3-18- بیوپلیمر تولیدشده ومیزان رشد سلولی به ازای مصرف ترکیب ملاس و استات با نسبت
 (25 به 15) به عنوان سوبسترا......................................................................................... ..........................79
شکل 3-19-  بیوپلیمر تولیدشده ومیزان رشد سلولی به ازای مصرف ترکیب ملاس و استات با نسبت
 (20 به 20)  به عنوان سوبسترا..................................................................................................................79
شکل 3-20- تاثیر شدت  هم زدن بر روی رشد سلولی تولید بیوپلیمردر شرایط فرایند بیولوژیکی
(T = 30°C،(seed age = 15   ......................................................................................................81
شکل 3-21- تاثیر دما بر روی رشد سلولی تولید بیوپلیمردر شرایط فرایند بیولوژیکی
(shaking rate = 250 rpm ،(seed age =15h...........................................................................81.
شکل 3-22- بیوپلیمر تولیدشده(PHB) ومیزان رشد سلولی به ازای مصرف گلوکز به عنوان سوبسترا ......82
شکل 3-23- بیوپلیمر تولیدشده(PHB) ومیزان رشد سلولی به ازای مصرف فروکتوز به عنوان سوبسترا ...83
شکل 3-24- بیوپلیمر تولیدشده(PHB) ومیزان رشد سلولی به ازای مصرف آب پنیر به عنوان سوبسترا ....85
شکل 3-25- تاثیر سن تلقیح بر روی رشد سلولی تولید بیوپلیمردر شرایط فرایند بیولوژیکی
(T = 30°C، (shaking rate = 250 rpm.....................................................................................86
شکل 3- 26- تاثیر شدت  هم زدن بر روی رشد سلولی تولید بیوپلیمردر شرایط فرایند بیولوژیکی
(T = 30°C،(seed age =18 ..........................................................................................................86
شکل 3- 27- تاثیر دما بر روی رشد سلولی تولید بیوپلیمردر شرایط فرایند بیولوژیکی
(shaking rate = 250 rpm ،(seed age =18 ............................................................................87
شکل 3-28- بیوپلیمر تولیدشده(PHB) ومیزان رشد سلولی به ازای مصرف گلوکز به عنوان سوبسترا......88
عنوان                                                                                                         صفحه
شکل 3- 29- بیوپلیمر تولیدشده(PHB) ومیزان رشد سلولی به ازای مصرف فروکتوز به عنوان سوبسترا....89
شکل 3- 30- بیوپلیمر تولیدشده(PHB) ومیزان رشد سلولی به ازای مصرف آب پنیر به عنوان سوبسترا ...90
شکل 3-31- برازش مدل سینتیکی مونود در فرایند تولید پلی هیدروکسی بوتیرات ...................................94
شکل 3- 32- برازش مدل مالتوس بر روی داده های آزمایشگاهی حاصل از فرایند تولید بیوپلیمر
  توسط .............................................................................................................................94C. necator
شکل 3-33 - تولید جرم سلولی وپلی هیدروکسی بوتیرات توسط C.necator در فرایند غیر پیوسته.......96
شکل 3-34 – اندازه گیری میزان اکسیژن انتقال یافته به محیط کشت بیوراکتور توسط روش دینامیک......97
شکل 3-35 -  فرایند نیمه پیوسته تولید پلی هیدروکسی بوتیرات با خوراک دهی ثابت گلوکز ونیتروژن...98
شکل 3-36 -  فرایند نیمه پیوسته تولید پلی هیدروکسی بوتیرات با خوراک متغیر  گلوکز ونیتروژن.........100
شکل 3-37- طیف FT- IR از نمونه پلی هیدروکسی بوتیرات/هیدروکسی والرات تولید......................105
شکل 3-38- طیف FT- IR از نمونه استاندارد تهیه شده پلی هیدروکسی بوتیرات/هیدروکسی والرات..106
شکل 3-39- طیف 1HNMR حاصل از کوپلیمر  پلی هیدروکسی بوتیرات/ هیدروکسی والرات..........107
شکل 3-40- طیف 13CNMR حاصل از کوپلیمر  پلی هیدروکسی بوتیرات/ هیدروکسی والرات........108
شکل 3- 41-  تصویر SEM   از سطح فیلم پلی هیدروکسی بوتیرات/ هیدروکسی والرات...................109
شکل 3-42- تصویر SEM   از سطح فیلم  پلی هیدروکسی بوتیرات هیدروکسی والرات/
 هیدروکسی اپتایت .............................................................................................................................110
شکل 3-43- تصویر SEM   از سطح فیلم  پلی هیدروکسی بوتیرات هیدروکسی والرات/
 هیدروکسی اپتایت تحت اواتراسونیک................................................................................................111
شکل پ-1- منحنی کالیبراسیون وزن خشک سلولی باکتری C. necator.............................................129  
شکل پ-2- منحنی کالیبراسیون وزن خشک سلولی باکتری Hydrogenophaga pseudoflava....129
شکل پ-3- منحنی کالیبراسیون وزن خشک سلولی باکتری Azotobacter beijerinckii................130
شکل پ-4- منحنی کالیبراسیون وزن خشک سلولی باکتری Azohydromonas lata  .....................130
شکل پ-5- منحنی کالیبراسیون گلوکز..................................................................................................131
شکل پ-6- منحنی کالیبراسیون فروکتوز................................................................................................131
شکل پ- 7-  منحنی کالیبراسیون لاکتوز......................................................................................132
شکل پ-8- منحنی کالیبراسیون 3- متیل¬هیدروکسی¬بوتیرات، 3-متیل¬هیدروکسی¬والرات و
 3-متیل هیدروکسی-هگزانوات................................................................................................................132
شکل پ 9- نمودار کروماتوگرام GC برای استاندارد ppm 200 ..........................................................133
شکل پ 10- نمودار کروماتوگرام GC برای استاندارد ppm 400 ........................................................134
شکل پ 11- نمودار کروماتوگرام GC برای استاندارد ppm 600 ........................................................135
شکل پ 12- نمودار کروماتوگرام GC برای استاندارد ppm 800 ........................................................136
شکل پ 13- نمودار کروماتوگرام GC برای استاندارد ppm 1000 ......................................................137
شکل پ 14- طیف حاصل از FT-IR   بیوپلیمر پلی هیدروکسی بوتیرات/هیدروکسی والرات................138
شکل پ 15-  طیف C NMR    کوپلیمر( پلی 3- هیدروکسی بوتیرات/ 4- هیدروکسی بوتیرات)
 به دست آمده از فرایند رشدC. necator  بر روی روغن نخل.............................................................139
شکل پ 16-  طیف C NMR    بیوپلیمر( پلی هیدروکسی بوتیرات به دست آمده از فرایند رشد
 C. necator  بر روی سوبستراهای کیک سویا و مخلوط کیک سویا  و ملاس....................................140
شکل پ 17. طیفهایC NMR  وH NMR  کوپلیمرPHBV به دست آمده از مخمر نوترکیب........140
شکل پ 18 . طیف H NMR    بیوپلیمر( پلی هیدروکسی بوتیرات به دست آمده از فرایند رشد
 E.coli  T.V.N. ..............................................................................................................................141
شکل پ 19. طیف H NMR  کوپلیمر PHBV به دست آمده از Comamonas sp. EB172 .....141


فهرست جداول
عنوان                                                                                                         صفحه
جدول 1-1- برخی از باکتریهای مورد استفاده در تولید پلی-هیدروکسی¬آلکانوات¬ها...................................9
جدول 1-2- میکروارگانیسم¬ها و منابع مورد استفاده در تولید کوپلیمر هیدروکسی¬بوتیرات – والرات........13
جدول1-3- مقایسه برخی از خواص فیزیکی پلیمرهای تولیدی................................................................19
جدول 1-4- برخی از میکروارگانیسم¬های جداسازی شده جهت تجزیه  PHAs....................................21
جدول1-5- تعدادی از متداول ترین مدل‌های رشد غیر ساختاری............................................................30
جدول 1-6- شرکتهای تولید¬کننده پلیمرهای زیست¬تخریب-پذیر..............................................................38
جدول 2-1- اجزای محیط کشت تولید (DSMZ, Medium 81)  ...................................................46
جدول 3- 1-   نتایج حاصل از فرایند بیولوژیکی  تولید بیوپلیمر  توسط میکروارگانیسم ها بر روی
منابع مختلف کربنی................................................................................................................................91
جدول 3- 2- مدلهای سینتیکی به کار برده شده برای تولیدپلی هیدروکسی بوتیرات با استفاده از گلوکز..93
جدول 3-3- پارامترهای سینتیکی جهت تولید پلی هیدروکسی بوتیرات از منابع کربنی مختلف................95
جدول 3-4- حداکثر بازدهی تولید با استفاده از ترکیبات مختلف...........................................................104

چکیده
هدف از انجام این مطالعه تولید بیوپلیمر پلی¬هیدروکسی¬ آلکانوآتها با استفاده از منابع کربنی گلوکز، فروکتوز، ملاس و آب پنیر توسط میکرو ارگانیسم های   Azohydromonas lata  DSMZ 1123، Azotobacterbeijerinckii DSMZ 1041 ، Cupriavidus necator DSMZ 545، Hydrogenophaga pseudoflava DSMZ 1034  بوده است. در مرحله نخست جهت غربالگری میکروارگانیسم ها وانتخاب میکرو ارگانیسم هدف برای تولید بیوپلیمر، شرایط مناسب دما، سن تلقیح و شدت هم زدن برای هر میکروارگانیسم مشخص گردید. در شرایط بهینه هر یک از منابع کربنی به تنهایی مورد استفاده قرار گرفتند تا نوع و میزان بیوپلیمر تولیدی توسط هر یک تعیین گردد.  با توجه به نتایج به دست آمده C. necator  به لحاظ دارا بودن شرایط مطلوب (رشد مناسب وموثر بر روی محیطهای مورد نظر،ثبات  فعالیت بیولوژیکی نسبت به سایر میکروارگانیسم های مورد بررسی وبازده تولید قابل ملاحظه بیوپلیمر  ) به عنوان میکروارگانیسم مناسب جهت ادامه تحقیق انتخاب شد . در فرایند غیر پیوسته تولید بیوپلیمر در فلاسک با استفاده از C. necator  بر روی منابع گلوکز، فروکتوز و ملاس ، میزان تولید بیوپلیمر پلی هیدروکسی بوتیرات به ترتیب 3/3 ، 9/5 ، 3/1 گرم بر لیتر ومیزان بهره دهی بهترتیب 07/0 ، 08/0 ، 03/0 گرم بر لیتر بر ساعت بوده است . علاوه براین از استات ( استات سدیم با غلظت بهینه 10 گرم بر لیتر ) به عنوان مکمل منبع کربنی به همراه ملاس جهت تولید بیوپلیمر استفاده شد که منجر به تولید میزان 2/7 گرم برلیتر کوپلیمر پلی هیدروکسی بوتیرات/ هیدروکسی والرات شد. از کوپلیمر تولید شده میزان پلی هیدروکسی بوتیرات و پلی هیدروکسی والرات به ترتیب 9/6 و 32/0 گرم بر لیتر بود. در مرحله دوم با بررسی سینتیک رشد در فرایند غیر پیوسته وپیش بینی روند رشد و تولید محصول، فرایند غیر پیوسته و نیمه پیوسته در بیوراکتور جهت تولید بیوپلیمر مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا در فرایند غیر پیوسته بر روی گلوکز،  میزان پلی هیدروکسی بوتیرات 2/4 گرم بر لیتر به ازای مصرف 16 گرم بر لیتر منبع کربنی بود و ضریب انتقال  اکسیژن 16/0 بر ثانیه وشدت رشد ویژه میکروارگانیسم 17/0 بر ساعت به دست آمد. سپس فرایند نیمه پیوسته با استفاده از دو روش خوراک دهی ثابت و متغیر پله ای منبع کربن و نیتروژن در غلظتهای 300 و 10 گرم بر لیتر بررسی شد. میزان تولید پلی هیدروکسی بوتیرات در خوراک دهی ثابت 2/8 گرم بر لیتر و در خوراک دهی متغیر 8/11 گرم بر لیتر به دست آمد که  حدود 40 درصد افزایش یافت . میزان بهره دهی فرایند های غیر پیوسته و نیمه پیوسته با خوراک دهی ثابت و متغیر به ترتیب 04/0 ، 085/0 ، 137/0 گرم بر لیتر بر ساعت بود. در مرحله سوم امکان تولید نانوکامپوزیتهای پلیمری با استفاده از بیوپلیمر تولید شده مورد بررسی قرار گرفت . با استفاده از روش تثبیت در حلال ، محلول کوپلیمر پلی هیدروکسی بوتیرات/ هیدروکسی والرات  در کلروفرم به همراه نانوذرات هیدروکسی اپتایت قرار گرفت.نتایج حاکی از آن بود که تولید نانوکامپوزت با استفاده از اولتراسونیک نتیجه بهتری در بر داشت و نانوذرات بصورت یکنواخت بر روی سطح بیوپلیمر تثبیت گشتند.

کلمات کلیدی: پلی هیدروکسی آلکانوات، Cupriavidus necator DSMZ 545، کشت غیر پیوسته،کشت نیمه پیوسته،مدل سینتیکی، نانوکامپوزیت بیوپلیمری   

پایان نامه سنتز نانوذرات مغناطیسی آهن پوشیده شده با هیدروکسی آپاتیت و بررسی عملکرد آنها برای جذب کبالت

اختصاصی از کوشا فایل پایان نامه سنتز نانوذرات مغناطیسی آهن پوشیده شده با هیدروکسی آپاتیت و بررسی عملکرد آنها برای جذب کبالت دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:176

پایان‌نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد ((M.Sc))
گرایش: کاربردی

عنوان : سنتز نانوذرات مغناطیسی آهن پوشیده شده با هیدروکسی آپاتیت و بررسی عملکرد آنها برای جذب کبالت (II) و روی II)) از محلولهای آبی و اندازه¬گیری با اسپکترومتری جذب اتمی شعله

فهرست مطالب:
عنوان     صفحه
خلاصه فارسی    1
مقدمه    2

فصل اول: کلیات    
1-1- ضرورت انجام تحقیق    5
1-2- بیان مسئله    5
1-3- اهداف پژوهش    8
1-4-  فناوری نانو    8
1-4-1-  نانو ذرات    9
1-4-2- نانوذرات مغناطیسی    11
1-4-2-1- طبقه بندی مواد از لحاظ مغناطیسی    12
1-4-2-1-1- مواد فرو مغناطیس    12
1-4-2-1-2- مواد فری مغناطیس    15
1-4-2-2- نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن    15
1-4-2-2-1- مگنتیت    15
1-4-2-2-2- مگهمایت    16
1-5- روشهای تهیه ی مگنتیت    17
1-5-1- تهیه ی مگنتیت در محیط های همگن مایع    18
1-5-1-1- تهیه ی مگنتیت در روش همرسوبی محلول نمک آهن (III) و آهن (II)    18
1-5-2- تهیه مگنتیت به روش بیوسنتز    22
1-6- کاربرد های اکسید های مغناطیسی آهن    23
1-7- اصلاح سطح نانو ذرات مغناطیسی     25
1-8- آپاتیت    26
1-9- هیدروکسی آپاتیت    27
1-10- تاریخچه ی شناسایی هیدروکسی آپاتیت    28
1-11- خواص هیدروکسی آپاتیت    28
1-11-1- بلورینگی    28
1-11-2- خواص زیست سازگاری    29
1-11-3- رفتار حرارتی    29
1-11-4- خواص مکانیکی    30
1-11-5- چگالی    31
1-11-6- حلالیت در آب    31
1-12- روش های سنتز هیدروکسی آپاتیت    33
1-13- تاریخچه ای از کاربرد های هیدروکسی آپاتیت    35
1-14-کاربرد های هیدروکسی آپاتیت    35
فصل دوم : مروری برمتون گذشته     
2-1- فلزات سنگین و اثرات آن ها    40
2-1-1-کبالت    40
2-1-1-1-اثرات کبالت بر روی سلامتی انسان    41
2-1-1-2-تاثیرات زیست محیطی کبالت    43
2-1-2- روی    45
2-1-2-1- اثرات روی بر روی سلامتی انسان    46
2-1-2-2- اثرات روی بر روی محیط زیست    47
2-2- ضرورت جداسازی فلزات سنگین از آب    49
2-3- کاربرد های فناوری نانو در عرصه صنعت آب    49
2-4- روش های جداسازی فلزات سنگین    52
2-4-1- رسوب دهی شیمیایی    52
2-4-2- انعقاد و ته نشینی    54
2-4-3- انعقاد الکترودی    56
2-4-4- روش تبادل یون    58
2-4-5- کاتالیزورهای نانوئی    62
2-4-6- جذب بیولوژیکی    63
2-4-7- روش های غشایی    66
2-4-7-1- الکترودیالیز    67
2-4-7-2- اسمز معکوس    69
2-4-7-3- نانو فیلتراسیون    70
2-4-7-4- اولترافیلتراسیون توسط پلیمر های دندریمر افزایشی    72
2-4-8- شناور سازی    74
2-4-9- جذب سطحی    77
2-4-9-1- جذب توسط کربن فعال    80
2-4-10- جداسازی مغناطیسی    81
2-4-11- ترکیب جداسازی مغناطیسی با فرایند جذب سطحی با جاذب γ-Fe2O3@HAP    85
2-5- مروری بر مطالعات گذشته    89
2-5-1- مطالعات انجام شده برای حذف فلزات سنگین با نانو ذرات مغناطیسی    89
2-5-2- مطالعات انجام شده برای حذف فلزات سنگین با هیدروکسی آپاتیت    92
2-5-3- مطالعات انجام شده برای حذف فلزات سنگین با γ-Fe2O3@HAP     95
فصل سوم : مواد و روش ها
3-1- مواد    98
3-2- تجهیزات دستگاهی    99
3-3- روش کار    99
3-3-1- سنتز جاذب    99
3-3-2- تعیین ساختار نانو ذرات γ-Fe2O3@HAP سنتز شده    101
3-3-3- تهیه ی محلول های نیترات روی و نیترات کبالت    102
3-3-4- بهینه سازی و بررسی عوامل موثر بر جذب Zn2+  و Co2+     102
3-3-5- بررسی میزان جذب کبالت (II) و روی (II) از محلول های آبی در شرایط بهینه    104
3-3-6- آزمایش واجذبی    105
3-3-7- بررسی میزان جذب Zn2+  و Co2+ موجود در پساب با جاذب γ-Fe2O3@HAP     106
3-3-8- بررسی تخریب یا عدم تخریب نانو ذرات γ-Fe2O3@HAP پس از فرایند جذب    106
فصل چهارم : نتایج
4-1- بررسی ساختار جاذب نانو ذرات  γ-Fe2O3@HAP     108
4-1-1- SEM  و TEM مربوط به γ-Fe2O3@HAP  قبل از فرایند جذب    108
4-1-2- طیف FTIR  مربوط به γ-Fe2O3@HAP  قبل از فرایند جذب    109
4-1-3- طیف XRD مربوط به γ-Fe2O3@HAP  قبل از فرایند جذب    110
4-2- نتایج تست انجام شده    110
4-3- رسم منحنی استاندارد    111
4-4- بهینه سازی فاکتور های موثر بر جذب توسط طراحی باکسن- بهکن    112
4-5- بررسی درصد جذب و واجذبی Zn2+  و Co2+ در محلول ها    122
4-6- بررسی درصد جذب Zn2+  و Co2+  موجود در پساب    124
4-7- بررسی تخریب یا عدم تخریب جاذب نانو ذرات γ-Fe2O3@HAP پس از واجذبی    124
4-7-1- طیف FTIR نانو جاذب γ-Fe2O3@HAP مربوط به فرایند واجذب    125
4-7-2- طیف XRD نانو جاذب γ-Fe2O3@HAP مربوط به فرایند واجذب    126
فصل پنجم: بحث و پیشنهادات
5-1- نتیجه گیری    128
5-2- پیشنهادات    129

منابع    131
خلاصه ی انگلیسی    162


فهرست جداول
عنوان                                                                                                                          صفحه

جدول 1-1- خواص فیزیکی Fe3O4 و γ-Fe2O3    17   
جدول 1-2- خواص فیزیکی هیدروکسی آپاتیت    32
جدول 1-3- مقایسه ی روش های مختلف سنتز پودر هیدروکسی آپاتیت    34
جدول 2-1- خواص عمومی و اتمی کبالت    44
جدول 2-2- خواص فیزیکی کبالت    44
جدول 2-3- خواص عمومی و اتمی روی    48
جدول 2-4- خواص فیزیکی روی    48
جدول 2-5- شرایط رسوب دهی فلزات سنگین در عملیات رسوب دهی شیمیایی    53
جدول 3-1- آزمایشهای طراحی شده جهت بهینه سازی فاکتورها با نرم افزار باکس- بهکن     104
جدول 4-1- میزان و درصد جذب Co2+ موجود در محلول ppm 100  Co(NO3)2. 6 H2O     110  
جدول4-2- میزان و درصد جذب Zn2+ موجود در محلول ppm 100  Zn(NO3)2. 6 H2O       111
جدول4-3- نتایج جذب آزمایشهای طراحی باکس- بهکن برای 3 فاکتور انتخابی      113
جدول 4-4- مقادیر بهینه pH،γ-Fe2O3@HAP   و زمان برای Zn2+و  Co2+    121
جدول 4-5- مقادیر جذب یون های  Zn2+و‍‍ Co2+بعد از اعمال شرایط بهینه    122
جدول 4-6- ترکیبات مورد استفاده  و میزان و درصد جذب Zn2+  و Co2+ در فرایند واجذبی    123
جدول 4-7- میزان جذب Zn2+  و Co2+ موجود در پساب قبل و بعد از انجام فرایند جذب    124

فهرست اشکال
عنوان    صفحه

شکل 1-1- نمونه ای از حلقه پسماند در مواد فرومغناطیس    14
شکل 1-2- نمونه ای از حلقه پسماند در مواد فرومغناطیس    14
شکل 1-3- تاثیر بلوکهای میدانی در ایجاد پسماند مغناطیسی    14
شکل 1-4- ساختار کریستالی مگنتیت    16
شکل 1-5- ساختار کریستالی مگهمیت    17
شکل 1-6- مراحل سنتز Fe3O4 درون میکروارگانیسم    22
شکل 1-7- ساختار کریستالی هیدروکسی آپاتیت    29
شکل 2-1- نانوذرات اکسیدهای فلزی،  نانو لوله های کربن دار،  زئولیتها و دندریمرها    50
شکل 2-2- دسته بندی انواع فیلتر ها    67
شکل 2-3- نحوه ی عملکرد نانوفیلتراسیون    71
شکل 2-4- بازیابی یون های فلزی از محلول های آبی توسط فیلتراسیون با پلیمر دندریمر    73
شکل 4- 1- SEM مربوط به نانوذرات γ-Fe2O3@HAPن  قبل از فرایند جذب    108
شکل 4-2- TEM مربوط به نانوذرات γ-Fe2O3@HAP  قبل از فرایند جذب    108
شکل 4-3- طیف FTIR  ناذرات γ-Fe2O3@HAP  قبل از فرایند جذب    109
شکل 4-4- طیف XRD مربوط به γ-Fe2O3@HAP  قبل از فرایند جذب    110
شکل 4-5- منحنی استاندارد جذب Co2+    111
شکل 4- 6- منحنی استاندارد جذب Zn2+    112
شکل 4-7- میزان تاثیر فاکتورهای مختلف موثر بر جذب Zn2+  و Co2+    114
شکل 4-8- رابطه مقادیر مختلف PH و γ-Fe2O3@HAP و زمان با درصد جذب    114
شکل 4-9- تغییرات مقدار PH و γ-Fe2O3@HAP با ثابت در نظر گرفتن زمان    115
شکل 4-10- تغییرات مقدار میلی گرم γ-Fe2O3@HAP و زمان با ثابت در نظر گرفتن PH    115
شکل 4-11- تغییرا مقدار PH و زمان با ثابت در نظر گرفتن مقدار میلی گرم γ-Fe2O3@HAP    116
شکل 4-12- مقدار نسبی کاتیون Co2+ بر حسب PH    118
شکل 4-13- مقدار نسبی کاتیون Zn2+ بر حسب PH    119
شکل 4-14- طیف FTIR نانو جاذب γ-Fe2O3@HAP مربوط به فرایند واجذب    125
شکل 4-15- طیف XRD نانو جاذب γ-Fe2O3@HAP مربوط به فرایند واجذب    126

خلاصه فارسی:
در این تحقیق ابتدا نانو ذرات  γ-Fe2O3@HAPسنتز شده و با اطمینان از سنتز موفق این نانو ذرات با توجه به طیف های XRD، FTIR و تصاویر  SEMو TEM آن ها، این نانو ذرات به عنوان جاذب برای جداسازی یون های فلزی Zn2+ و Co2+ از محلول های آبی حاویcc  20 کبالت (II) و روی (II)ppm  10 به کار برده شدند و برای اندازه گیری جذب این فلزات از اسپکترومتری جذب اتمی شعله استفاده شد. علاوه بر این به منظور دستیابی به بالاترین بازده جذب فلزات سنگین توسط نانوذرات γ-Fe2O3@HAP، اثر عوامل مختلف از جمله مقدار گرم نانوذرات γ-Fe2O3@HAP، زمان استخراج و pH بررسی و توسط طراحی های کمومتری بهینه سازی شد. شرایط بهینه عبارت بودند از: 10 pH=،g 015/0γ-Fe2O3@HAP =  و45Time =  دقیقه که موارد گفته شده توسط نرم افزار 1/5Statgraphics  با استفاده از طراحی باکس- بهکن بهینه سازی و سطوح بهینه این فاکتورها تعیین شد. در شرایط بهینه نزدیک به 100% کاتیونهای مذکور جذب نانوذرات شده و از محیط آبی حذف شدند. همچنین بر روی پساب حاویppm Zn2+  3/22 وppm Co2+   5 فرایند جذب با جاذب MNHAP را در شرایط بهینه انجام داده و به جذب 99% روی (II) و 96% کبالت (II) دست یافتیم. فرایند جذب سطحی Zn2+ و Co2+ بر روی جاذب MNHAP با مکانیسم های جاذبه ی الکترواستاتیک، تشکیل کمپلکس سطحی، تبادل یون صورت گرفته است. علاوه بر موارد بیان شده آزمایشات واجذبی را توسط 3 شوینده ی HNO3 یک نرمال، EDTA   سه صدم مولار،  CaNO3. 4H2Oیک دهم مولار بعد از اعمال فرایند جذب در شرایط بهینه انجام دادیم و به نتایج رضایت بخشی دست یافتیم . سپس به منظور بررسی تخریب یا عدم تخریب جاذب، طیفهای FTIR و XRD از جاذب گرفته شد و تفسیر طیفهای بدست آمده بیانگر عدم تخریب جاذب  γ-Fe2O3@HAPبود.
کلید واژه : نانو ذرات مغناطیسی، جاذب های مغناطیسی قابل بازیافت، نانو ذرات مغناطیسی گاما اکسید آهن با پوشش هیدروکسی آپاتیت، فلزات سنگین، دستگاه اسپکترومتری جذب اتمی شعله

مقدمه
امروزه در جهان بسیاری از مردم به دلایل بلاهای طبیعی، جنگ و زیر ساختهای ضعیف خالص سازی آب، به آبی بهداشتی دسترسی ندارند. بر طبق آمارهای موجود و به نقل از سازمان جهانی بهداشت، حدود یک میلیارد نفر به منابع آبی سالم و بهداشتی دسترسی نداشته و این میزان چیزی حدود یک ششم جمعیت کره زمین را در بر می گیرد.
فلزات سنگین به دلیل تجمع زیستی شان، عدم زیست تخریب پذیریشان، سمیتشان به عنوان تهدیدی جدی برای بشر محسوب می شوند. رشد صنعت و کاربرد فلزات سنگین در فرایند های صنعتی زیاد، منجر به افزایش غلظت فلزات سنگین در فاضلاب ها و محیط شده، بنابراین جداسازی و حذف آن ها از آب های آلوده، پساب ها و آب آشامیدنی بسیار ضروری می باشد.
روش های مختلفی برای حذف فلزات سنگین از آبهای صنعتی به کار می¬روند از جمله : رسوب دهی شیمیایی، انعقادو ته نشینی، انعقاد الکتریکی، کاربرد رزین های تبادل یون، فرایند های جداسازی غشایی (اسمز معکوس، نانو فیلتراسیون، الکترو دیالیز)، جذب سطحی(جاذب های متداول اصولاً شامل کربن فعال، زئولیت، خاک رس، موادپلیمری و زیست توده می باشد.) وجداسازی مغناطیسی.
آنچه در این مبحث، بیش از بیش دنبال آن هستیم، ایجاد بستری مناسب، برای دستیابی به آبی سالم، با کیفیت و مقرون به صرفه است. به یمن استفاده از شیوه های جدید مخصوصاٌ نانوتکنولوژی در تصفیه آب، شرایط ذکر شده برای ما میسر گردیده است، بطوریکه با توجه به حذف موثر آلاینده ها و کاهش هزینه های تمام شده تولید آب سالم، استفاده از این فناوری ها، نسبت به روشهای قدیمی بیشتر مورد توجه و استقبال قرار گرفته است. از میان تکنولوژی های متداول به منظور جداسازی یون های فلزی سنگین از محلول های آبی، برای برطرف کردن نواقص و کاستی های این روش ها، جاذب نانو ذرات مغناطیسی آهن پوشیده شده با هیدروکسی آپاتیت که در آن تکنولوژی جداسازی مغناطیسی با فرایند جذب سطحی ترکیب شده به کار رفته است.
  هیدروکسی آپاتیت به دلیل ظرفیت جذب بالای فلزات سنگین، جذب سریع، حلالیت کم در آب، زیست- سازگاری، در دسترس بودن، سهولت تهیه، هزینه ی پایین و پایداری در مقابل ترکیبات اکسنده و کاهنده یک ماده ی  ایده ال برای جداسازی فلزات سنگین می باشد.
 تثبیت HAP بر سطح نانو ذرات مغناطیسی منجر به رفع مشکل برگشت ناپذیری، افزایش بازده فرایند جذب و بازیافت جاذب،  جذب انتخاب پذیر و اختصاصی، بالا رفتن سرعت جذب، جلوگیری از اکسیداسیون سریع هسته اکسید آهن در محیط آبی شده وامکان جداسازی سریع و ساده ی جاذب با اعمال یک میدان مغناطیسی را فراهم می کند. بنابراین می توان انبوهی از فاضلاب را در دوره ی زمانی خیلی کوتاه بدون تولید هیچ آلودگی، با عملیات ساده، اقتصادی و راندمان بالا تصفیه نمود.
در این پایان نامه در فصل اول به توضیح  نانو فناوری، نانو ذرات، نانو ذرات مغناطیسی، طبقه بندی مواد از لحاظ مغناطیسی، نانو ذرات اکسید آهن، روش های سنتز  و کاربرد نانو ذرات اکسید های آهن، اصلاح سطح، هیدروکسی آپاتیت،  خواص هیدروکسی آپاتیت، روش های سنتز و کاربرد هیدروکسی آپاتیت، پرداخته شده است. در فصل دوم اثرات فلزات سنگین بر روی انسان و محیط زیست، ضرورت جداسازی فلزات سنگین از آب، کاربرد فناوری نانو در صنعت آب، روش های جداسازی فلزات سنگین، جاذب γ-Fe2O3@HAP، مروری بر مطالعات قبلی مورد بررسی قرار گرفته است. در فصل سوم مواد، تجهیزات مورد استفاده و روش کارهای انجام شده بیان شده. در فصل چهارم به تجزیه و تحلیل و بیان نتایج حاصل از تحقیق و پیشنهادات پرداخته شده است.

دانلود مقاله پلی هیدروکسی

اختصاصی از کوشا فایل دانلود مقاله پلی هیدروکسی دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

پلی هیدروکسی آلکانوئات های با طول متوسط (Medium chain leught pcgy (3hA) گروه بزرگی از پلی استرهای طبیعی هستند که توسط باکتری ها تولید می شوند و تنوع ساختاری بالقوه و بالفعل بالای این پلیمرها باعث افزایش توجه نسبت به تولید اقتصادی آن ها شده است . کنترل مونورهای تشکیل دهنده و استراتژی های مختلف تخمیر که امکان طراحی و ساخت پلیمرهای با ساختار ویژه را فراهم می سازد . علاوه بر آن پلی (3HA) های فعال شده برای تغییرات شیمیایی بیشتر نیز تولید شده اند .

تولید MCLPHA در طبیعت به اعضای از جنس Pseudemenas که متعلق به همولوژی rRNA نوع I هستند محدود می شود . درمیان این جنس گونه های P .flueresceus , .aeruginesa  ‍‍P ، P.oleovorans ،P.lemonnieri   ، P . testeroni   ، P . puteda   ‌ ، قرار دارند .

MCL –poly3HA تنها یک نوع پلیمر نیست بلکه خانواده های بزرگی از انواع پلی استرها است که ترکیب و ویژگی های آن با توجه به ترکیب مونورهای در دسترس متفاوت است تاکنون بیش از 100 نوع MCL –poly3HA شناسایی شده اند که دارای مونورهای بین 6 تا 16 کربن و زنجیره های متنوع اشباع ، غیر اشباع ، بدون شاخه ، دارای شاخه‌ی آلیفاتیک ، یا آروماتیک هستند . علاوه بر این ها مونومرهای با انواع گروههای جانبی فعال نظیر اتم های هالوژن ، هیدروکسی ، اپوکسی ، سیانو ، کربوکسیل ، فنوکسیل ، سیانوفنوکسی ، نیتروفنوکسی و همچنین کربوکسیل استری شده قابل پلیمریزه شدن به MCL –poly3HA هستند . تمامی پیوندها به علت خاصیت فضا ویژگی آنزیم های پلیمر از به صورت R می باشند . وزن مولکولی پلیمرها بسته به نوع میکروارگانیسم ، نوع پلیمر و شرایط رشد بین 105 ×2 تا 106 ×3 است .

نقش زیستی
بیوسنتز و متابولیسم :
انتقال اکسیژن
ژنتیک مولکولی و سویه های نوترکیب
تولید
آینده و دیدگاهها

شامل 28 صفحه فایل word

پروژه رشته مواد در مورد پلی هیدروکسی آلکانوئات

اختصاصی از کوشا فایل پروژه رشته مواد در مورد پلی هیدروکسی آلکانوئات دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فایل بصورت ورد (قابل ویرایش) و در 32 صفحه می باشد.

پلی هیدروکسی آلکانوئات های با طول متوسط (Medium chain leught pcgy (3hA) گروه بزرگی از پلی استرهای طبیعی هستند که توسط باکتری ها تولید می شوند و تنوع ساختاری بالقوه و بالفعل بالای این پلیمرها باعث افزایش توجه نسبت به تولید اقتصادی آن ها شده است . کنترل مونورهای تشکیل دهنده و استراتژی های مختلف تخمیر که امکان طراحی و ساخت پلیمرهای با ساختار ویژه را فراهم می سازد . علاوه بر آن پلی (۳HA) های فعال شده برای تغییرات شیمیایی بیشتر نیز تولید شده اند .

تولید MCLPHA در طبیعت به اعضای از جنس Pseudemenas که متعلق به همولوژی rRNA نوع I هستند محدود می شود . درمیان این جنس گونه های P .flueresceus , .aeruginesa ‍‍P ، P.oleovorans ،P.lemonnieri  ، P . testeroni  ، P . puteda   ‌ ، قرار دارند .

MCL –poly3HA تنها یک نوع پلیمر نیست بلکه خانواده های بزرگی از انواع پلی استرها است که ترکیب و ویژگی های آن با توجه به ترکیب مونورهای در دسترس متفاوت است تاکنون بیش از ۱۰۰ نوع MCL –poly3HA شناسایی شده اند که دارای مونورهای بین ۶ تا ۱۶ کربن و زنجیره های متنوع اشباع ، غیر اشباع ، بدون شاخه ، دارای شاخه‌ی آلیفاتیک ، یا آروماتیک هستند . علاوه بر این ها مونومرهای با انواع گروههای جانبی فعال نظیر اتم های هالوژن ، هیدروکسی ، اپوکسی ، سیانو ، کربوکسیل ، فنوکسیل ، سیانوفنوکسی ، نیتروفنوکسی و همچنین کربوکسیل استری شده قابل پلیمریزه شدن به MCL –poly3HA هستند . تمامی پیوندها به علت خاصیت فضا ویژگی آنزیم های پلیمر از به صورت R می باشند . وزن مولکولی پلیمرها بسته به نوع میکروارگانیسم ، نوع پلیمر و شرایط رشد بین ۱۰^۵ ×۲ تا ۱۰^۶ ×۳ است .

نقش زیستی

MCL –poly3HA ها به عنوان منابع ذخیره‌ی کربن ، انرژی در باکتری ها عمل می کنند و هنگامی که کربن مازاد بر نیاز در محیط موجود است تولید می شوند . از آنجا که این ترکیبات به صورت پلیمر ذخیره می شوند بنابراین تغییر محسوسی در فشار اسمزی سلول نمی دهند . هنگامی که منبع کربن خارج سلولی کاهش یابد این پلیمرها توسط آنزیم های دپلیمراز درون سلولی تجزیه شده و مورد استفاده قرار می گیرند . تبدیل منابع غذایی اضافه به مواد ذخیره ای دارای ارزش بقا است چون دسترسی میکروارگانیسم های رقیب را به آنها کاهش می دهد .

کارکرد احتمالی دیگری که MCL –poly3HA میتواند داشته باشد در سم زدایی است . ترکیباتی مثل آلکان ها ، آلکانول ها و اسیدهای چرب در غلظت های پایین برای میکروارگانیسم ها سمی محسوب می شوند و حذف سریع آنها از طریق تبدیلشان MCL –poly3HAزیستایی میکروارگانیسم ها را افزایش می دهد .

MCL در مقابل SCL

در طبیعت انواع مختلف poly3HA دیده می شود و هر ناظری کارکردهای متنوع را برای آنها انتظار دارد . هنگامی که منبع غذایی باکتری ترکیبات آلیفاتیک باشند MCL –poly3HA ها فرم مناسبی برای ذخیره سازی هستند . در مقابل SCL – Pcly (3HA) ها در حضور کربوهیدرات بهتر و بهینه تر به نظر می رسند . اگر فرض کنیم که مونورهای poly3HA پس از دپلیمریزه شدن توسط ATP فعال می شوند . دراین صورت به عنوان مثال تبدیل کانوئیک اسید به MCL –poly3HA و سپس تبدیل آن به استیل کوآ نسبت به تبدیل مستقیم آن به استیل کوآ تنها مصرف یک ATP اضافی را می طلبد . در صورتی که اگر پلیمر SCL –poly3HA {poly3HA} باشد ۵/۲ مولکول ATP باید مصرف شود ( شکل – ) . درکنار صرفه جویی در انرژی توانایی MCL –poly3HA در حفظ قدرت احیا (Reducing power) ی مولکول نیز بیشتر است . تبدیل کانوئیک اسید به ۳- هیدروکسی کانوئیک اسید تنها منجر به تولید یک FADH می شود و باقی قدرت احیا در مولکول محفوظ می ماند . در مقابل تبدیل آن به ۳- هیدورکسی – بوتیریک اسید معادل NADH 5/1 و FADH 4 تولید می کند و قدرت احیای کمتری را در مولکول باقی می گذارد .

در مقابل SCL –poly3HA ها در صورت استفاده از کربوهیدرات ها منابع ذخیره ی بهتری هستند . این امر بدین خاطر است که تولید MCL –poly3HA از طریق سنتز اسید چرب نیازمند مصرف ATP و قدرت احیای بیشتری است با تجزیه ی آن توسط مسیر بتا – اکسید اسیون .

بنابراین به طور خلاصه در صورت استفاده از سوبستراهای آلیفاتیک MCL –poly3HA یک ترکیب ذخیره ای مناسب و در صورت استفاده از سوبسترا های کربوهیدراتی SCL –poly3HA یک ترکیب ذخیره ای مناسب است .