• شماره ركورد
    33907
  • پديد آورنده

    محمدحسين اكبرپورطالخونچه

  • عنوان
    ساخت و ارزيابي غشاي پليمري اولترافيلتراسيون براي تخليص پروتئين با هدف بهبود خواص ضدگرفتگي، گزينش‌پذيري و تراوايي
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي شيمي- پديده‌هاي انتقال و فرايند جداسازي
  • سال تحصيل
    1401
  • تاريخ دفاع
    1404/7/5
  • استاد راهنما
    تورج محمدي
  • استاد مشاور
    -
  • دانشكده
    دانشكده مهندسي شيمي، نفت و گاز
  • چكيده
    جداسازي پروتئين‌ها از مراحل كليدي و حساس در صنايع دارويي، غذايي و زيستي است كه كيفيت نهايي محصولات را به طور مستقيم تحت تأثير قرار مي‌دهد. فرآيندهاي غشايي اولترافيلتراسيون به دليل بازده بالا، مصرف انرژي پايين و قابليت جداسازي دقيق مولكول‌هاي پروتئيني، به عنوان يكي از روش‌هاي موثر و مقرون به صرفه در اين زمينه مطرح شده‌اند. با اين حال، مشكلاتي مانند گرفتگي غشا و كاهش عملكرد آنها در طولاني‌مدت از چالش‌هاي مهم اين سيستم‌ها به شمار مي‌آيند كه نيازمند توسعه و بهبود خواص غشاهاست. در اين پژوهش، غشاهاي نانوكامپوزيتي پلي‌اترسولفون به همراه افزودني پلي‌وينيل پيروليدون و ريزساختارهاي چارچوب آلي-فلزي كروم شامل MIL-101(Cr)-NH₂ و زيركونيوم شامل MIP202(Zr) و اصلاح شده آن‌ها با گروه كربوكسيليك در بارگذاري‌هاي مختلف ساخته و ارزيابي شدند. غشاها با استفاده از روش جدايش فازي با القاي ضدحلال و با حلال N-متيل پيروليدون ساخته شدند و پراش پرتو ايكس (XRD) و طيف‌سنجي مادون قرمز (FTIR) سنتز موفق و اصلاح موفقيت‌آميز ريزساختارها و گروه‌هاي عاملي آنها را تاييد كرد به علاوه از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و آناليز پراش انرژي پرتو ايكس (EDX) براي بررسي ساختارها و پراكندگي ذرات استفاده شد، خواص سطحي غشاها نيز بررسي شدند و نتايج نشان دادند كه با افزودن ريزساختارها، زبري سطح افزايش و آبدوستي غشاها بهبود يافته است؛ به طوري كه زاويه تماس آب براي غشاهاي حاوي ذرات MIL آمين‌دار و اصلاح شده و همچنين MIP آمين‌دار و اصلاح شده در بارگذاري wt.% 1/0 از °6/64 در غشاي خالص به ترتيب به °8/57، °4/49، °1/58 و °3/51 كاهش يافت. عملكرد فيلتراسيون نيز با افزايش قابل توجه شار آب از 27/131 ليتر بر مترمربع ساعت (LMH) براي غشاي خالص به مقادير 2/166، 7/174، 2/180 و LMH 0/173 براي نمونه‌هاي اصلاح شده بهبود يافت. علاوه بر اين، تخلخل سطحي غشاها بهبود و مقاومت آن‌ها در برابر گرفتگي با افزايش نرخ بازيابي شار از %77 براي غشاي خالص به بيش از %94 براي نمونه حاوي ريزساختارهاي MIP اصلاح شده، ارتقا يافت. همچنين بازده جداسازي پروتئين آلبومين سرم گاوي در نمونه‌هاي اصلاح شده افزايش يافت و بالاترين مقدار براي غشاي حاوي ريزساختارهاي MIP202 برابر با %2/98 ثبت شد. اين نتايج حاكي از آن است كه استفاده از ريزساختارهاي اصلاح سطحي شده چارچوب آلي-فلزي، به طور مؤثري خواص عملكردي غشاهاي اولترافيلتراسيون را براي كاربردهاي تخليص پروتئين بهبود مي‌بخشد و مي‌تواند گامي مؤثر در افزايش دوام و كارايي اين سيستم‌ها باشد.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1404/08/12
  • عنوان به انگليسي
    Fabrication an‎d Characterization of polymeric ultrafiltration membrane for protein purification with the aim of improving antifouling properties, selec‎tivity an‎d permeability
  • تاريخ بهره برداري
    9/27/2026 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    محمدحسين اكبرپور طالخونچه

  • چكيده به لاتين
    Protein separation is one of the critical an‎d sensitive stages in pharmaceutical, food, an‎d biotechnological industries, directly influencing the final quality of the products. Ultrafiltration membrane processes have emerged as one of the efficient an‎d cost-effective methods in this field due to their high efficiency, low energy consumption, an‎d precise molecular separation capability. However, challenges such as membrane fouling an‎d performance decline over time remain major obstacles, necessitating the development an‎d improvement of membrane properties. In this study, polyethersulfone (PES) nanocomposite membranes containing polyvinylpyrrolidone (PVP) as an additive an‎d metal–organic framework (MOF) microstructures based on chromium (MIL-101(Cr)-NH₂) an‎d zirconium (MIP-202(Zr))—along with their carboxyl-functionalized derivatives—were fabricated an‎d eva‎luated at various loadings. The membranes were prepared via a non-solvent induced phase separation (NIPS) method using N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as solvent. X-ray diffraction (XRD) an‎d Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) analyses confirmed the successful synthesis an‎d surface modification of the MOF structures an‎d their functional groups. Scanning electron microscopy (SEM) an‎d energy-dispersive X-ray (EDX) analyses were employed to examine morphology an‎d particle dispersion. Surface property analyses revealed that incorporation of the MOF structures increased surface roughness an‎d enhanced membrane hydro‎philicity. The water contact angle decreased from 64.6° for the pristine membrane to 57.8°, 49.4°, 58.1°, an‎d 51.3° for membranes containing amino-functionalized an‎d carboxyl-modified MIL an‎d MIP structures (at 0.1 wt.% loading), respectively. Moreover, water flux significantly increased from 131.27 L·m⁻²·h⁻¹ (LMH) for the pristine membrane to 166.2, 174.7, 180.2, an‎d 173.0 LMH for the modified samples. Additionally, the surface porosity an‎d antifouling resistance were improved, with flux recovery ratio (FRR) increasing from 77% for the pristine membrane to over 94% for the membrane containing the carboxyl-functionalized MIP structures. The bovine serum albumin (BSA) rejection efficiency also increased in the modified membranes, reaching the highest value of 98.2% for the MIP-202(Zr)-based membrane. These results demonstrate that incorporating surface-functionalized MOF microstructures effectively enhances the functional performance of ultrafiltration membranes for protein purification applications an‎d represents a promising step toward improving the durability an‎d efficiency of such systems.
  • كليدواژه هاي فارسي
    اولترافيلتراسيون , تخليص پروتئين , گرفتگي غشايي
  • كليدواژه هاي لاتين
    ultrafiltration , Protein purification , Membrane Fouling
  • Author
    Mohahhad Hosien Akbarpor
  • SuperVisor
    Dr Toraj Mohammadi