پایان نامه کارشناسی ارشد بررسی کارآیی نانوذرات تیتانیوم دی اکسید تثبیت شده در حذف کلرامفنیکول بعنوان یک آلاینده مدل از ترکیبات دارویی

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع ارشد شیمی

گرایش : شیمی کاربردی

عنوان : بررسی کارآیی نانوذرات تیتانیوم دی اکسید تثبیت شده در حذف کلرامفنیکول بعنوان یک آلاینده مدل از ترکیبات دارویی: بررسی تأثیر پارامترهای عملیاتی و مطالعات سینتیکی

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تبریز

دانشکده علوم پایه-گروه شیمی کاربردی

پایان نامه براي دریافت درجه کارشناسی ارشد

گرایش شيمي کاربردی

عنوان:

بررسی کارآیی نانوذرات تیتانیوم دی اکسید تثبیت شده در حذف کلرامفنیکول بعنوان یک آلاینده مدل از ترکیبات دارویی: بررسی تأثیر پارامترهای عملیاتی و مطالعات سینتیکی

استاد راهنما:

دکتر محمدعلي بهنژادي

استادان مشاور:

دكتر ناصر مديرشهلا

دكتر محمد شكري

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب:

چکیده

فصل اول: كليات و بررسي منابع

1-1- مقدمه………………………………………………………………………………… 1

1-2- آلاينده هاي محيط زيست……………………………………………………….. 2

1-3- آنتي بيوتيك ها و مشكلات زيست محيطي…………………………………… 2

1-4- تكنيك هاي تصفيه…………………………………………………………………. 4

1-5- فرآيندهاي اكسيداسيون پيشرفته (AOPs) ……………………………………….. 4

1-5-1- فرآيند هتروژن فتوكاتاليز……………………………………………………… 5

1-5-2- انواع فتوكاتاليزورها………………………………………………………… 13

1-5-3- مكانيسم فرآيندهاي هتروژن كاتاليز………………………………………… 14

1-5-3-1- مكانيسم فرآيند فتوكاتاليستي UV/TiO2………………………………..

1-6- تثبيت فتوكاتاليزور TiO2 بر روي بستر ثابت…………………………………….. 17

1-6-1- تثبيت كاتاليزور به روش PMTP………………………………………….

1-7- طراحي آزمايش……………………………………………………………….. 22

1-7-1- انواع روش هاي طراحي آزمايش…………………………………………… 22

1-7-1-1- روش تاگوچي…………………………………………………………….. 23

1-7-1-1-1- ويژگي آرايه هاي متعامد…………………………………………… 23

1-8- فرآيند طراحي آزمايش…………………………………………………………. 23

1-8-1- برنامه ريزي…………………………………………………………………….. 24

1-8-2- اجرا…………………………………………………………………………… 24

1-8-2-1- محاسبه اثر اصلي فاكتورها………………………………………… 24

1-8-3- آناليز واريانس (ANOVA)…………………………………………………. 25

1-8-3-1- روش استاندارد…………………………………………………………. 25

1-8-3-2- روش S/N (نسبت سيگنال به نويز)………………………………….. 27

1-8-3-2-1- مشخصه نوع Nominal is better……………………………….

1-8-3-2-2- مشخصه نوع Smaller is better………………………………

1-8-3-2-3- مشخصه نوع Bigger is better………………………………..

1-9- مطالعات پيشين در زمينه بررسي حذف آنتي بيوتيك ها با استفاده از فرآيندهاي اكسيداسيون پيشرفته…28

1-10- اهداف طرح حاضر……………………………………………………………. 33

فصل دوم: روش تحقيق

2-1- وسايل، دستگاه ها و نرم افزارهاي مورد نياز……………………………….. 34

2-1-1- فتوراكتور………………………………………………………………………… 35

2-2- مواد مورد استفاده………………………………………………………………… 36

2-3- مشخصات TiO2-P25……………………………………………………………

2-4- مشخصات كلرامفنيكول………………………………………………………… 36

2-5- روش تهيه محلول مادر CAP………………………………………………………

2-6- روش تثبيت نانو ذرات تيتانيوم دي اكسيد بر روي بسترهاي شيشه اي……. 38

2-7- تكنيك هاي مورد استفاده براي تعيين مشخصات بسترهاي تهيه شده از نانوذرات TiO2-P25 تثبيت شده بر روي صفحات شيشه اي…. 40

2-8- روش تعيين ميزان بارگيري نانوذرات تيتانيوم دي اكسيد بر روي صفحات شيشه اي..41

2-9- بررسي فعاليت فتوكاتاليزوري نانوذرات تثبيت شده بر روي صفحات شيشه اي…… 42

2-10- نحوه ارائه نتايج……………………………………………………………….. 42

2-11- روش اندازه گيري غلظت CAP موجود در محلول…………………………….. 43

2-12- روش آماده سازي نمونه ها براي اندازه گيري TOC…………………………

2-13- روش آماده سازي نمونه ها براي اندازه گيري ميزان يون هاي آمونيوم، نيترات، نيتريت و كلريد…… 45

2-14- اندازه گيري نيترات به روش اسپكتروفتومتري………………………. 46

2-15- اندازه گيري نيتريت به روش اسپكتروفتومتري………………………… 46

2-16- اندازه گيري كلريد به روش آرژانتومتري……………………………… 46

2-17- اندازه گيري آمونيوم به روش رنگ سنجي به كمك شناساگر نسلر…….. 47

فصل سوم: نتايج و بحث

3-1- مشخصات بسترهاي تهيه شده از نانوذرات TiO2-P25 بر روي صفحات شيشه اي….. 48

3-1-1-  تصاوير SEM…………………………………………………………………

3-1-2- تصاوير AFM………………………………………………………………….

3-2- تأثير پارامترهاي عملياتي در راندمان حذف كلرامفنيكول توسط نانوذرات TiO2-P25 تثبيت شده بر روي صفحات شيشه اي….. 53

3-2-1- بررسي تأثير غلظت اوليه كلرامفنيكول…………………………………… 53

3-2-2- بررسي تأثير شدت نور فرابنفش………………………………………. 55

3-2-3- بررسي تأثير pH……………………………………………………………….

3-3- طراحي آزمايشات فعاليت فتوكاتاليزوري نانوذرات TiO2-P25 تثبيت شده بر اساس خواص آرايه هاي متعامد….. 60

3-3-1- بهينه سازي ميزان حذف……………………………………………….. 63

3-3-2- تعيين شرايط بهينه براي فعاليت فتوكاتاليزوري نانوذرات TiO2-P25 تثبيت شده در حذف CAP………………..

3-3-3- تعيين سهم متغيرهاي انتخابي در فعاليت فتوكاتاليزوري نانوذرات TiO2-P25 تثبيت شده در حذف CAP ………

3-4- آناليز سينتيك حذف CAP توسط نانوذرات TiO2-P25 تثبيت شده بر روي صفحات شيشه اي  در فتوراكتور ناپيوسته.. 70

3-5- مطالعات معدني سازي CAP توسط نانوذرات دي اكسيد تيتانيوم در فتوراكتور ناپيوسته……77

3-6- نتيجه گيري………………………………………………….. 80

3-7- پيشنهادات………………………………………………………………….. 81

منابع………………………………………………………………………. 82

چکیده:

در اين تحقيق بمنظور کاربردي نمودن فرآيند فتوکاتاليز ناهمگن در حذف آنتي بيوتيک ها از محيط هاي آبي، کارائي نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید تثبيت شده به روش اتصال حرارتي بر روي صفحات شيشه­اي Sand-Blast شده در حذف کلرامفنيکول به عنوان يک ترکيب آنتي بيوتيک بررسي شده است. مشخصات صفحات شيشه­اي پوشش داده شده با نانو ذرات تيتانيوم دي­اکسيد توسط تصاوير SEM و AFM بررسي شده است. تأثير پارامترهاي مختلفي نظير غلظت اوليه کلرامفنيکول، شدت تابش نور فرابنفش و pH در فعاليت فتوکاتاليزوري نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید تثبيت شده مورد مطالعه قرار گرفته است. بطوريکه    نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید در وضعيت تثبيت شده در شرایط عملیاتی مختلف کارآئي قابل توجهي در حذف کلرامفنيکول از خود نشان مي­دهند. نتايج نشان مي­دهد که mg L-1 10 از کلرامفنيکول توسط  نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید تثبيت شده تحت تابش نور فرابنفش با شدتW m-2 7/36 در مدت زمان 45 دقيقه تقريباً بطور کامل حذف مي­شود. نتايج مطالعات معدني سازي نيز حذف كامل TOC و ايجاد محصولات معدني سازي نظير Cl، NO3 و NH4+ را در حد انتظار در زمان هاي تابش بالاتر نشان مي دهد. نتايج طراحي آزمايش به روش تاگوچي مؤثرترين پارامتر در حذف آلاينده مذكور در سيستم تثبيت شده را زمان تابش با سهم 60 درصد نشان مي دهد. همچنين نتايج آناليز سينتيك واكنش، مطابقت سينتيك حذف را با مدل لانگموير- هنيشلوود نشان مي دهد. مدل حاصل از نتايج آناليز سينتيك فرآيند، به خوبي قادر به تعيين ثابت سرعت ظاهري حذف CAP در فرآيند مذكور مي باشد.

1-1- مقدمه

تمام آبهای طبیعی دارای آلودگی هایی هستند که از فرآیند فرسایش، شستشو و هوازدگی خاک ها ناشی می شوند. یکی دیگر از مهمترین عوامل آلودگی های آب های سطحی، تخلیه پسابهای صنعتی و فاضلاب ها به محیط زیست می باشد که اگر بدون تصفیه به محیط زیست وارد شوند، می توانند به طرق مختلف اکوسیستم آبی را بطور نامطلوبی تحت تأثیر قرار دهند. لذا برای حفاظت منابع آبی و زیرزمینی و نیز برای دسترسی به آب آشامیدنی مطلوب لازم است این آلاینده ها را از منابع شان حذف کنیم. بسیاری از فرآیندها بمنظور تخریب یا تجزیه این عوامل آلاینده سالهاست بکار برده می شوند که از آنجمله می توان به فرآیندهای انعقاد، اکسیداسیون شیمیایی، جذب روی کربن فعال شده، اکسیداسیون کاتالیستی و … اشاره کرد[1،2]. لیکن اکثر این روشها غیرتخریبی بوده و فقط فاز آلاینده را تغییر داده و یک آلودگی ثانویه ایجاد می کنند[4،3]. از میان تکنیک های تصفیه، فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفت (AOPs)[1] بعنوان یک تکنیک نوین و خوش آتیه مورد توجه ویژه واقع شده است، چراکه این فرآیندها قادرند تقریبا اکثر ترکیبات آلی را بطور کامل معدنی نمایند. روش هتروژن فتوکاتالیز یکی از فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته، ترکیبی از یک فتوکاتالیزور و اشعه فرابنفش یا اشعه نور طبیعی خورشید می باشد که در آن عمدتا دو نوع فاز جامد و مایع وجود دارد. بسته به محیط واکنش می توان از بسترهای ثابت از فتوکاتالیزورها یا از محلول های سوسپانسیونی در فتوراکتورها استفاده کرد که براساس تحقیقات آزمایشگاهی، راکتورهای نوع دوغابی کارآمدتر از راکتورهای با کاتالیزورهای تثبیت شده می باشند، در صورتی که در مقیاس صنعتی، راکتورهای با کاتالیزورهای تثبیت شده و با جریان پیوسته کاربردی تر هستند. با وجود استفاده بسيار زياد از ترکيبات دارويي در دهه­هاي گذشته، تنها در چند سال اخير است که حضور اين ترکيبات بعنوان آلاينده در محيط زيست مورد توجه بسيار واقع شده است. يکدسته مهم از ترکيبات دارويي آنتي بيوتيک ها هستند که بعلت ماهيت پايداري که دارند در محيط هاي آبي خود را نشان مي دهند. تلاش هاي بسيار زيادي براي حذف اين ترکيبات در محيط هاي آبي صورت گرفته است که در اين بين فرآيندهاي اکسيداسيون پيشرفته بعنوان يک روش مؤثر مورد توجه بيشتري قرار گرفته است[5].

در کار پژوهشی حاضر  بمنظور کاربردي نمودن فرايند فتوکاتاليز ناهمگن در حذف آنتي بيوتيک ها از محيط هاي آبي، کارائي نانوذرات دی اکسید تیتانیوم  تثبيت شده به روش اتصال حرارتي بر روي صفحات شيشه­اي Sand-Blast شده در حذف کلرامفنیکول بعنوان يک ترکيب آنتي بيوتيک بررسي شده است.

2-1- آلاینده های محیط زیست

با افزایش دانش بشری و گسترش تکنولوژی، معضلی به نام آلودگی محیط زیست مطرح می شود که نه تنها در کشور ما،  بلکه برای اکثر کشورهای پیشرفته دنیا از جمله مسائلی است که روز به روز ابعاد پیچیده تری به خود می گیرد. این آلودگی ها منابع آب را نیز تحت تأثیر قرار می دهند. بنابراین حفاظت از محیط زیست در هر کشوری مورد توجه جدی دولتمردان می باشد[6]. ترکیبات دارویی و محصولات بهداشتی از جمله آلاینده های آب هستند و بدلیل انتشار نامحدود و مداوم به داخل محیط آبی، تهدیدی جدی برای اکوسیستم و عموم بشمار می روند. در میان ترکیبات دارویی، آنتی بیوتیک ها بدلیل استفاده گسترده در ایالات متحده امریکا، اروپا و آسیا و … توجه بیشتری را به خود معطوف ساخته اند[7].

3-1- آنتی بیوتیک ها و مشکلات زیست محیطی

اگرچه ترکیبات دارویی قرون بسیاری است که مورد مصرف قرار گرفته اند، تنها طی چند سال اخیر رهاسازی آنها به داخل محیط آبی بعنوان یکی از اضطراری ترین مسائل شیمی محیط زیست شناخته شده است[8]. ترکیبات دارویی بویژه آنتی بیوتیک ها در آب های سطحی، آب های زیرزمینی، فاضلاب ها، رسوبات، خاک و حتی در آب های آشامیدنی شناسایی شده اند. این ترکیبات از طریق منابع مختلفی نظیر صنایع داروسازی، پساب بیمارستان ها و فضولات دامی و انسانی به محیط های آبی می رسند[7].

وجود ترکیبات دارویی در محیط های آبی ممکن است موجب تحمیل سمیت تقریبا بر تمام سلسله مراتب بیولوژیکی مانند سلول ها، ارگانیسم ها، جمعیت، اکوسیستم و یا اکوسفر شود. علاوه بر تأثیرات سمی، گروه خاصی از مواد دارویی نظیر آنتی بیوتیک ها ممکن است منجر به تغییر طولانی مدت و غیرقابل بازگشت در ژنوم[1](مجموعه كامل ژن ها) میکروارگانیسم ها، فرآیندهای غیرطبیعی فیزیولوژیکی در تکثیر و گسترش مقاومت آنتی بیوتیکی میکروارگانیسم ها حتی در غلظت های پایین شوند. نتايج نشان مي دهد که حضور ترکیبات دارویی باقیمانده در محیط زیست و بخصوص در سیستم های آبی یک مشکل جدی محیطی بوجود می آورد از آنجاکه این ترکیبات: 1) فوق العاده مقاوم به پروسه های تخریب بیولوژیکی هستند و معمولا بطور کامل از سیستم های تصفیه رایج در امان می مانند، 2) احتمالا سمیت جدی و نیز تأثیرات دیگر بر انسان ها و دیگر ارگانیسم های زنده بوجود آورند و 3) در غلظت های کم موجودند، بنابراین نیاز به تجهیزات آنالیزی پیشرفته برای شناسایی دقیق دارند. سرنوشت احتمالی مواد دارویی، زمانیکه وارد محیط آبی می شوند عمدتا سه مورد است:

1- ترکیب مورد نظر نهایتا بصورت کربن دی اکسید و آب، معدنی می شود.

2- ترکیب مورد نظر بدلیل چربی دوست بودن به آسانی تخریب نمی شود و بصورت جزئی از لجن رسوبی باقی می ماند.

3- ترکیب مورد نظر به مولکول های آبدوست زیادی متابولیزه شده و از میان سیستم تصفیه آب و پساب عبور کرده و به آبهای سطحی و رودخانه ها منتهی می شود. این ترکیبات بالاترین مقاومت در محیط زیست را نشان می دهند.

4-1- تکنیک های تصفیه

از میان تکنولوژی های تصفیه، فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته در مقایسه با سایر تکنیک هایی چون جذب سطحی بر روی کربن فعال، هوادهی و اسمز معکوس گزینه جالب توجهی به نظر می رسد. البته بسیاری از این تکنیک ها بدون تخریب آلاینده ها، آنها را از فازی به فاز دیگر انتقال می دهند. تصفیه بیولوژیکی محدود به پساب هایی است که حاوی مواد تخریب پذیر زیستی و مواد غیر سمی برای محيط زيست هستند[7‍]. بنابراین جای شگفتی نیست که اخیرا کارهای تحقیقی به سمت کاربرد پروسه های غیربیولوژیکی برای تخریب مواد دارویی در آب ها با تأکید بر فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته (AOPs) سوق یافته اند[9].

[1] . Genome

[1] . Advanced Oxidation Processes

تعداد صفحه : 101

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

:        ****       info@elmyar.net

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***

جستجو در سایت : کلمه کلیدی خود را وارد نمایید :

 

برای جستجو بر اساس موضوع های پایان نامه ها اینجا کلیک کنید

مطالب مشابه را هم ببینید

 

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید