31292

شبيه‌سازي، سنتز و شناسايي نانواكسيدها/نانوكامپوزيت‌هاي فلزي (Cu/Zn/Mg) و هيدروژل‌هاي مبتني بر زانتان و كاراگينان جهت بررسي كاربردهاي محيط زيستي

كارشناسي ارشد

شيمي- شيمي معدني

1399

1401/12/14

محبوبه رباني - عليرضا اكبرزاده

ايرج مسگرزاده

شيمي

آلودگي‌هاي آبي توسط رنگ‌ها و داروهاي موجود در پساب‌هاي صنعتي از جمله خطرات موجود براي اكوسيستم مي‌باشند، از اين رو مطالعات بسياري براي حل اين مشكل بر روي مواد مختلف انجام شده است. نانوكامپوزيت‌هاي مبتني بر پليمرهاي زيستي نه تنها سطح بالاتر و خواص هيدروديناميكي، بلكه خواص مكانيكي و حرارتي و همچنين پايداري شيميايي ماتريس پليمري را بهبود مي بخشد كه قابليت استفاده مجدد جاذب پليمري را به دليل وجود گروه‌هاي شيميايي مانند هيدروكسيل(- OH) كربوكسيل (COOH-)، آميد – CONH -) )، اسيد سولفونيك(- HSO3) در پليمرهاي زيستي افزايش مي‌دهد. تحقيقات اخير نشان مي‌دهد كه مي‌توان از آن‌ها براي حذف آلاينده‌هاي آلي رنگي و رنگدانه‌ها يا يون‌هاي فلزي از فاضلاب استفاده كرد. به دليل خواص غير سمي، زيست سازگار و زيست تخريب پذير، هيدروژل كاپا-كاراگينان و صمغ زانتان براي كاهش يا حذف سميت رنگ‌هاي آلي و داروها استفاده شده است. از آنجا كه صمغ زانتان يك قند برون سلولي است كه توسط گونه‌هاي مختلف باكتري زانتوموناس كمپستريس توليد مي‌شود و همچنين كاراگينان كه از خانواده پلي ساكاريد خطي سولفاته مي‌باشد، صمغي است كه از جلبك دريايي قرمز استخراج مي‌شود. انواع مختلفي از كاراگينان وجود دارد. درنتيجه منشا طبيعي اين پليمرها استفاده آن ها را در بدن انسان براي دارورساني و ساير كاربردهاي پزشكي مناسب مي‌كند. همچنين، به دليل استحكام ضعيف و پايداري كم κ –كاراگينان، ويژگي فيزيكوشيميايي κ -كاراگينان با استفاده از تركيب با مواد ديگر به عنوان كامپوزيت يا هيدروژل بهبود مي‌يابد. صمغ زانتان (XG) به عنوان يك پلي ساكاريد زيست تخريب پذير آنيوني محلول در آب، از طريق پيوندهاي هيدروژني و نيروهاي واندروالس به دليل تعداد زيادي از گروه‌هاي كربونيل و هيدروكسيل XG ، آلودگي را جذب مي كند. علاوه بر اين، XG اصلاح شده و پليمر طبيعي به عنوان مكان‌هاي جذب براي اتصال آلاينده‌ها ارائه شده است. با توجه به انرژي شكاف باند بالا، TiO2 در كامپوزيت ها استفاده شده است كه باعث افزايش جذب و تخريب فوتوكاتاليستي آلاينده‌ها مي‌شود. علاوه بر اين، نانواكسيدهاي فلزي TiO2 در مطالعات پيشين فعاليت ضدباكتريايي خوبي از خود نشان داده‌اند. شبيه‌سازي يك روش محاسباتي مهم است كه اثرات خواص سطحي را بر رفتار جذب مولكول‌ها ارائه مي‌كند. در اين پروژه به بررسي كامپوزيت‌هاي نانو اكسيدهاي فلزي با پليمرهاي زانتان و كاراگينان براي كاربردهاي زيست محيطي و پزشكي با انجام محاسبات و آزمايشات پرداخته شده‌است. شناسايي تركيبات بالا به كمك دستگاه هايي نظير FESEM. FTIR, IR, XRD و... انجام مي‌شود. در اين پژوهش به شناسايي و بررسي بازده جذب آلاينده هاي آبي توسط نانوكامپوزيت سنتز شده از سنگ پاميس، صمغ زانتان و فريت چندفلزي و نانو كامپوزيت سنتزشده از پليمر كاراگينان، گرافن اكسيد و TiO2 پرداخته مي‌شود.

1403/02/23

Simulation, synthesis and identification of metal nanooxides/nanocomposites (Cu/Zn/Mg) and hydrogels based on xanthan and carrageenan to investigate environmental and medical applications

1/1/1900 12:00:00 AM

Water pollution by dyes and drugs in industrial effluents are one of the dangers for the ecosystem, therefore, many studies have been done to solve this problem on different materials, examples of which can be the use of metal oxides as well as Composites pointed out. Nanocomposites based on biopolymers not only improve the surface area and hydrodynamic properties, but also the mechanical and thermal properties as well as the chemical stability of the polymer matrix, which increases the reusability of the polymer adsorbent due to the presence of chemical groups such as hydroxyl (-OH). to give carboxyl (- COOH), amide - CONH -)), sulfonic acid (- H3SO) in biopolymers. Recent research shows that they can be used to remove colored organic pollutants and pigments or metal ions from wastewater. Due to its non-toxic, biocompatible and biodegradable properties, kappa-carrageenan and xanthan gum hydrogel has been used to reduce or eliminate the toxicity of organic dyes and controlled release. Because xanthan gum is an extracellular sugar that is produced by different species of Xanthomonas campestris bacteria. Also, carrageenan, which is a family of linear sulfated polysaccharides, is a gum that is extracted from red seaweed. There are different types of carrageenan. As a result, the natural origin of these polymers makes their use in the human body suitable for drug delivery and other medical applications. Also, due to the weak strength and low stability of κ-carrageenan, the physicochemical properties of κ-carrageenan are improved by combining with other materials as composites or hydrogels. Xanthan gum (XG) as an anionic biodegradable polysaccharide soluble in water, absorbs pollution through hydrogen bonds and van der Waals forces due to the large number of carbonyl and hydroxyl groups of XG. In addition, modified XG and natural polymer are presented as adsorption sites for contaminating pollutants. Due to the high band gap energy, TiO2 has been used in composites, which increases the absorption and photocatalytic destruction of pollutants. In addition, TiO2 metal nanooxides have shown good antibacterial activity in previous studies. Simulation is an important computational method that presents the effects of surface properties on the adsorption behavior of molecules. In this project, composites of metal nano oxides with xanthan and carrageenan polymers for bio-environmental and medical applications have been investigated by performing calculations and experiments. Identification of compounds Above with the help of devices such as FESEM. FTIR, IR, XRD and etc are done.

نانواكسيدها , جذب , كاپا-كاراگينان , نانوكامپوزيتها , زانتان

nanooxides , Absorption , kappa-carrageenan , nanocomposites , xanthan

Mohadese Pirgholi

Dr. Mahboobe Rabbani