شماره ركورد
33932
پديد آورنده
سيما كاظمي
عنوان
طراحي غشاهاي برپايهي چارچوبهاي فلز-آلي براي حذف آلايندههاي زيستمحيطي
مقطع تحصيلي
دكتري تخصصي
رشته تحصيلي
شيمي معدني
سال تحصيل
1398
تاريخ دفاع
1404/4/23
استاد راهنما
دكتر آزاده تجردي
استاد مشاور
دكتر عبدالمجيد بايندري مقدم، دكتر احد قائمي
دانشكده
شيمي
چكيده
در اين پژوهش، چهار نوع غشاي تركيبي نوين بر پايه چارچوبهاي فلز-آلي (MOFs) و پليمرهاي مختلف براي حذف آلايندههاي دارويي و كشاورزي از پسابهاي آلوده طراحي و ارزيابي شدند. در نخستين پروژه، غشاي تهيهشده از UiO-66-NH₂ و سلولز استات براي حذف سه داروي رايج شامل مترونيدازول، تتراسايكلين و ريفامپين بررسي شد كه توانست با كارايي 88/74% و 74/91%، دو آلاينده نخست را بهطور مؤثر جذب نمايد؛ اما بازدهي پايينتر جذب ريفامپين (3/28 %) به علت ساختار بزرگ مولكول و محدوديت نفوذ در منافذ غشا گزارش شد. در پروژه دوم، تركيب ZIF-67 بهصورت درجا بر روي زنجيرههاي PAN رشد داده شد و غشايي نانواليافي با عملكرد بالا براي جذب استامينوفن (با بازدهي 9/89٪) و ايبوپروفن (با بازدهي %96) توليد شد. اين روش، منجر به پراكندگي يكنواخت، كاهش قطر الياف و افزايش مؤثر سطوح فعال گرديد و برتري روش رشد درجا نسبت به روشهاي اختلاط مستقيم نانوذرات را نشان داد. در پروژه سوم، غشاي الكتروريسيشدهاي از NH₂-MIL-101(Cr) و پليآكريلونيتريل (PAN) جهت حذف علفكش تريفلورالين طراحي شد كه توانست با كارايي 08/95% در 15 دقيقه، جذب سريعي را فراهم كند. دادههاي تجربي با مدلهاي فروندليچ و شبه درجه دوم همخواني داشته و پايداري غشا در چرخههاي متوالي بازيابي مورد تأييد قرار گرفت. در نهايت، غشايي از تركيب NH₂-MIL-101(Cr) و سلولز استات بر روي بستر پارچهاي پنبهاي تثبيت شد كه موفق به جذب حدود 94% گاباپنتين و 83% سوماتريپتان در مدت كمتر از 15 دقيقه گرديد. اين عملكرد سريع و مؤثر با استفاده از مدلهاي سينتيكي شبه درجه دوم و همدمايي لانگموير مورد بررسي قرار گرفت و نشاندهنده جذب شيميايي تكلايهاي بود. در مجموع، اين رساله با ارايه طراحيهاي نوين غشايي، كاربرد تركيبات MOF-پليمر را براي تصفيه مؤثر و پايدار پسابهاي دارويي و كشاورزي برجسته نموده و چشمانداز مناسبي براي توسعه فناوريهاي سبز و قابل بازيابي فراهم كرده است.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/08/14
عنوان به انگليسي
Design of Metal Organic Framework-based Membranes for Removal of Environmental Pollutants
تاريخ بهره برداري
7/14/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
سيما كاظمي
چكيده به لاتين
In this research, four novel mixed matrix membranes (MMMs) based on metal-organic frameworks (MOFs) and various polymers were designed and evaluated for the removal of pharmaceutical and agricultural pollutants from contaminated wastewater. In the first project, a membrane composed of UiO-66-NH₂ and cellulose acetate was investigated for the removal of three commonly used pharmaceuticals: metronidazole, tetracycline, and rifampin. The membrane demonstrated effective adsorption of the first two drugs with removal efficiencies of 88.74% and 74.91%, respectively. However, the adsorption efficiency for rifampin was significantly lower (28.3%), attributed to its bulky molecular structure and limited diffusion through the membrane pores. In the second project, ZIF-67 was grown in situ on polyacrylonitrile (PAN) chains, resulting in a high-performance nanofibrous membrane for the adsorption of acetaminophen (89.9%) and ibuprofen (96%). The in situ growth technique led to uniform nanoparticle dispersion, reduced fiber diameter, and enhanced active surface area, demonstrating the superiority of this method over conventional nanoparticle blending approaches. The third project involved the fabrication of an electrospun membrane composed of NH₂-MIL-101(Cr) and PAN for the removal of the herbicide trifluralin. This membrane achieved a rapid adsorption efficiency of 95.08% within 15 minutes. Experimental data were well-fitted by the Freundlich and pseudo-second-order kinetic models, and the membrane exhibited good stability over multiple regeneration cycles. Finally, a membrane consisting of NH₂-MIL-101(Cr) and cellulose acetate was immobilized on a cotton fabric substrate and used for the removal of gabapentin and sumatriptan. The system achieved removal efficiencies of approximately 94% and 83%, respectively, in under 15 minutes. The rapid and efficient performance was modeled using pseudo-second-order kinetics and Langmuir isotherm, indicating monolayer chemisorption. Overall, this thesis highlights innovative membrane designs and demonstrates the effective and sustainable application of MOF-polymer composites for the treatment of pharmaceutical and agricultural wastewater, offering a promising outlook for the development of green and regenerable water purification technologies.
كليدواژه هاي فارسي
غشا , چارچوب هاي فلز-آلي , جذب , آنتي بيوتيك , تصفيه آب
كليدواژه هاي لاتين
Membrane , Metal Organic Frameworks , Adsorption , Antibiotics , Water purification
Author
Sima Kazemi
SuperVisor
Dr. Azadeh Tadjarodi