No category

پایان نامه ارشد رایگان با موضوع صنایع غذایی، دی اکسید کربن، محیط زیست، ظرفیت جذب

دسامبر 1, 2018

مخروط میوه کاج
[۴۷]
۹.۸۷
خاک اره درخت راش(ممرز) سبز(نه خشک)
[۴۸]
۹۵.۴
فیبر هسته‌ی خرما
[۴۹]
۱۶.۵۶
سبوس گندم
[۵۰]
۵.۸۷
کربن مغز میوه‌ی کاج
[۵۱]
۲۰.۶۲
نارگیل فعال شده با گرمادهی
[۵۲]
۱۸.۶
پوره‌ی پرتغال
[۵۳]
۱.۲۱
ضایعات کاکائو
[۵۴]
۲۹.۹۴
خاک اره بلوط
[۵۵]
۲۹.۵
هسته‌ی خام میوه‌ی نارگیل
شکل ۲- ۱. نمودار مربوط به جاذب‌های به کار رفته برای حذف رنگ متیلن بلو
برای مقایسه‌ی بهتر و بررسی بهتر قابلیت جذب جاذب‌ها در‌این نوع جذب شکل۲-۲. ارائه می‌شود. برای تبدیل مواد اولیه به جاذب‌های مفید با قابلیت جذب بالا و تخلخل زیاد، محققان روش‌های زیادی را به کار برده‌اند ولی می‌توان رویه و روند کلی آن را به صورت شکل ۲-۳. نشان داد.
جدول ۲- ۲. حداکثر جذب رنگ بریلیانت‌گرین توسط جاذب‌های ارزان قیمت در طبیعت و مواد پسماند کشاورزی
مرجع
ظرفیت جذب تک لایه(mg/g)
جاذب
[۳۳]
۲۵.۱۳
خاکستر شلتوک برنج(سبوس برنج)
[۵۶]
۱۱۶.۲۸
خاکستر خاک اره‌ی باگاس
[۲۱]
۵۲
چوب دستی هندی
[۵۷]
۹.۷
گِل ساکلیکند
[۵۸]
۶۰
خاک اره‌ی پیش تیمار شده با سود
[۵۹]
۱۷.۵۴
هیدروژل پلی اکریلیک اسید
[۶۰]
۶۵.۳
ساکارومایسس سرویسیا
[۶۱]
۶۵.۴۲
کائولین
[۶۲]
۳۸۴.۶
آسپرژیلوس ونتی دریایی(استری شده با کربوکسیلیک اسید)
[۶۲]
۳۷۰.۴
آسپرژیلوس ونتی دریایی(متیلاسیون شده با آمین)
[۶۲]
۳۱۲.۵
آسپرژیلوس ونتی دریایی(ارتقاءیافته با زیست توده)
[۶۳]
۱۲۵
پودر برگ آشوکا
می‌توان دید که برای فعالسازی شیمیایی از اسید فسفریک و نمک‌های بازی پتاسیم استفاده شده است.
۲-۴ روش‌های تبدیل مواد به جاذب کربنی
روش‌های تبدیل مواد پسماند گیاهی به جاذب‌های کربنی متفاوت اند، و تنوع کارهای انجام شده نسبتا زیاد است. تقریبا روش‌هایی که برای تولید کربن فعال از پسماندها انجام شده، اکثراً نتیجه‌های بسیار خوبی از جذب و حذف رنگ‌ها از پساب بدست داده اند، جدول ۲-۳ . نمونه ای از روش‌های تبدیل مواد به جاذب‌های کربنی را نشان می‌دهد.
شکل ۲- ۲. نمودار مقایسه‌ی قدرت جذب و حذف رنگ بریلیانت‌گرین توسط جاذب‌های مختلف ارزان قیمت کشاورزی(داده‌ها از تحقیقات زیر برگرفته شده اند:[۳۲, ۵۶, ۶۴, ۶۵]
جدول ۲- ۳. خلاصه ای از روش‌های ساخت جاذب کربنی با فعال ساز‌های متفاوت[۱]
شکل ۲- ۳. مراحل فعالسازی مواد برای تولید جاذب با تخلخل بالا [۱]
۲-۵ نانوبیوکامپوزیت سلولز باکتریایی/سیلیکا جایگزین سلولزهای گیاهی
مواد نانو ساختار زیستی از قبیل پروتئین‌ها نقش زیادی در بدن جانوران و گیاهان برعهده دارند، برای مثال کاتالیست‌های زیستی که آنزیم نامیده می‌شوند، معمولاً پروتئین هستند. بنابراین در بدن جانداران نیز مواد نانوساختار حضور دارند و نقش‌ایفا می‌کنند. به عنوان نمونه می‌توان چند پروتئین را می‌توان نام برد:
پروتئین هموگلوبین با وزن مولکولی ۶۸۰۰۰دالتون، از ۴پلی لیپید تشکیل شده است که هرکدام توالی با حدود۳۰۰ اسید آمینه دارند. هریک از‌این پلی پپدیت‌ها حاوی مولکول هِم۵۲ و نیز اتم آهنی است که به عنوان جایگاه اتصال مولکول اکسیژن به هموگلوبین برای انتقال به بافت‌های بدن به کار می‌رود. هر سلول قرمز خونی اریتروسیت حاوی تقریبا ۲۵۰ میلیون مولکول هموگلوبین است؛ بنابراین هر سلول قادر به حمل تقریبا یک میلیارد مولکول اکسیژن است.
کرم ابریشم۵۳ از صفحات بتای پروتئین فیبروئین که بوسیله‌ی پیوندهای هیدروژنی به هم متصل شده‌اند ابریشم می‌سازد[۶۶]. رشته‌های صفحات تنگ چین و بسیار جهت دارند که‌این ویژگی به آن‌ها مقاومت کشسانی بالایی می‌بخشد. دنباله‌های اسیدآمینه ای آن ۴۶% گلایسن، ۲۶% آلانین، و ۱۲ درصد سرین۵۴ و توالی تکرار اصلی آن هگزاپپیدی ساخته شده اندو پروتئین‌هایی از‌این نوع باوزن مولکولی بین ۴۰ تا ۱۰۰ کیلودالتون از باکتری اشرشیا کُلی شکل گرفته‌اند.
تقلید از طبیعت شامل مطالعه ساختارهای مصنوعی است که از ساختارهای موجود در سامانه‌های زیستی تقلید می‌کنند.‌این روش برای ساخت ساختار‌های مرتبه ای مشابه آنچه در طبیعت یافت می‌شود، از خودسامانی بزرگ مقیاس یا چند مولکولی استفاده می‌کند.‌این شیوه برای توسعه تکنینک‌های ساخت لایه‌های نازک اعمال می‌شود؛ به‌این صورت که همانند طبیعت، مواد یکی پس از دیگری جذب سطح می‌شوند تا همان طور که در ادامه توضیح داده می‌شود، به کانی‌سازی طبیعی سطوح منجر شود. فرآیند کانی‌سازی طبیعی شامل وارد‌کردن ترکیبات غیرآلی مانند آن‌هایی که حاوی کلسیم هستند به داخل بافت زنده‌ی نرم است تا آن را به شکلی سخت شده تبدیل کند. برای مثال استخوان حاوی تعداد زیادی بلور معدنی غیر آلی میله ای شکل با قطر نوعی ۵نانومتر و طولی در محدوده‌ی ۲۰ تا ۲۰۰نانومتر است[۶۶].
پژوهشگران (ایرانی) به تازگی موفق به تهیه نانوبیوکامپوزیت سلولز باکتریایی/سیلیکا و معرفی آن به عنوان جایگزین مناسب سلولز گیاهی‌شده اند. سلولز باکتریایی به صورت مستقیم در صنایع سلولزی، صنایع غذایی، صنایع آرایشی بهداشتی و امور پزشکی و داروسازی استفاده می‌شود و نانوبیوکامپوزیت‌ها در تهیه و تولید لنزهای چشمی‌و صنایع الکترونیک (ساخت دیودنورافشان، دیود نورافشان ال ای دی۵۵. ونمایشگر کریستال مایع، نمایشگر کریستال مایع) کاربرد دارند[۶۷]. استفاده از نانو سلولزهای گیاهی برای حذف رنگ نیز برای اولین بار در‌این تحقیق مورد ارزیابی قرار گرفته‌است. تا کاربرد جدیدی از نانو فیبرسلولز‌ها برای حذف رنگ بررسی گردند.
۲-۶ استفاده از جاذب‌های گیاهی و ارزان قیمت به جای جاذب‌های گران
در تولید بسیاری از جاذب‌ها از سلولزو مواد اولیه گیاهی استفاده می‌شود. از ویژگی‌های سلولز گیاهی، می‌توان به قرار گرفتن سلولز گیاهی در شمار مواد‌ایزوتروپیک اشاره کرد که به علت درهم تنیدگی، سطح ویژه، استحکام و مدول بالا،‌این سلولز می‌تو‌اند به عنوان ماده زمینه (ماتریس) شناخته شود و خواص خود را در نانوبیوکامپوزیت بخوبی نشان دهد[۶۷].
گروهی از عناصر شیمیایی شامل شکر، گلوکز، نشاسته، دکسترین و سلولز که شامل کربن، هیدروژن و اکسیژن هستند. معمولاً نسبت هیدروژن به اکسیژن در آنها، ? است. گلوکز و پلیمرهای آن (شامل نشاسته و سلولز) و اغلب‌ترکیبات شیمیایی آلی روی زمین را پلیمرهای کربوهیدراتی۵۶ تشکیل می‌دهند[۶۷, ۶۸]. با بررسی جاذب‌ها از نظر هزینه‌های تولید آن‌ها، می‌توان به شکل ۲-۴. دست پیدا کرد. همان طور که در شکل نشان داده شده است، هزینه‌های تولید چیتوسان و کربن تجاری از دیگر جاذب‌ها بالاتر است.
شکل ۲- ۴. مقایسه هزینه‌ی تمام شده‌ی انواع جاذب‌ها
فصل سوم: مواد و روش‌ها
۳-۱ جاذب به کار رفته برای جذب در‌این تحقیق
ماده‌ی اولیه‌ی جاذب به کار رفته در‌این تحقیق خاکشیر می‌باشد. خاکِشیر (نام علمی‌دِسکوراینیا سوفیا۵۷) یا خاکِشی، گیاهی یکساله‌یا دوساله از تیره شب‌بویان است. خاکشیر در دشت و کوهستان می‌روید و بلندی ساقه آن تا یک متر نیز می‌رسد. پائین گیاه کرک دارست در حالیکه بالای آن بدون کرک می‌باشد. تخم‌این گیاه که همان خاکشیر است ریز و کمی‌دراز و معمولاً به دو رنگ وجود دارد یکی از آنها قرمز است که دارای طعم کمی‌تلخ است و دیگری برنگ قرمز تیره می‌باشد. در شکل‌های ۳-۱. و ۳-۲.‌این گیاه به صورت خشک و تازه روییده نشان داده شده‌است. نام انگلیسی‌این گیاه فلیکس وِلد۵۸می‌باشد.
شکل ۳- ۱. ساقه‌های خشک شده‌ی گیاه در طبیعت
شکل ۳- ۲. گیاه خاکشیر به صورت سبز،‌تر و قبل از خشک شدن در طبیعت
۳-۲ ترکیبات شیمیایی
‌ترکیبات شیمیایی موجود در خاکشیر عبارت است از:
* تعدادی اسید چرب مانند اسیدلینوئیک، ‌اسیدلینولنیک، اسیداولئیک، ‌اسیدپالمتیک و اسیداستئاریک
* اسانس روغن فرار که دارای مواد بنزیل و ایزوسیانات است.
۳-۳ فرمول شیمیایی آلاینده‌ی رنگی به کار رفته
فرمول رنگ بریلیانت‌گرین به صورت C27H33N20HO4S59 می‌باشد و نام‌ایوپاک آن به صورت اشاره شده در پاورقی می‌باشد. یک رنگ کاتیونی است. از نظر ملزومات بهداشت،‌ایمنی و محیط زیست۶۰ می‌توان لوزی خطر را برای‌این رنگ در شکل ۳-۳. به عنوان مشخصات‌ایمنی در برگه‌ایمنی مشاهده کرد. طبق برگه‌ایمنی،‌این رنگ در دماهای بالاتر از ۲۰۰ درجه فارنهایت انفجار پذیر است. محصولات احتراق‌این رنگ منوکسید کربن و دی اکسید کربن و منوکسید نیتروژن و دی اکسید نیتروژن می‌باشد۶۱. از نظر استاندار سلامتی۶۲ جزو دسته مواد خطرناک است. از نظر واکنش پذیری پایدار می‌باشد(مربع رنگ زرد داخل لوزی‌ایمنی). جرم مولکولی آن gr/mol482.63 می‌باشد. سایر مشخصات رنگ در جدول ۳-۱. آورده شده است.
شکل ۳- ۳. لوزی مشخصات‌ایمنی برای رنگ بریلیانت‌گرین (استاندار NFPA)
جدول ۳- ۱. مشخصات رنگ بریلیانت‌گرین
طول موج حداکثر
فرمول
جرم مولکولی
دمای تخریب
انحلال پذیری
نوع رنگ
۶۲۴.۵
C27H33N2.HO4S
۴۸۲.۶۴

۲۱۰ °C (تخریب)
۱۰۰ g/L at 20°C
کاتیونی
۳-۴ شکل مولکولی
شکل و ساختار مولکولی فضایی و دوبعدی مولکول‌این رنگ به صورت شکل ۳-۴ است.
شکل ۳- ۴. ساختار شیمیایی رنگ بریلیانت‌گرین[۶۹].
۳-۵ نانو فیبر سلولز
نانوپلیمرهای زیستی نظیر نانوسلولز کاملا زیست پایه، کاملا زیست تخریب‌پذیر، تجدیدشونده، دارای خواص مقاومتی و نفوذناپذیری بالا(بعد از خشک شدن) و دارای مواد اولیه ارزان و فراوان هستند. بر پایه‌این ویژگی‌ها،‌این نانوپلیمرها کاربردهای متنوعی نظیر کاغذسازی، نانوکامپوزیت، زیست پزشکی، پزشکی، صنایع غذایی و بسته بندی، صنایع نساجی، داروسازی، وسایل ورزشی، خودرو، هوافضا، صنایع دفاع و غیره دارند. با توجه به کاربرد‌های متنوع، از‌این مواد برای بررسی کاربرد جدیدی از‌این ماده جهت بررسی حذف رنگ توسط سلولز خالص بهره برده‌شد، و به دلیل مشاهده‌ی مناسب بودن حذف برخی رنگ‌های کاتیونی از نانو سلولز-همی‌سلولز-لیگنین تولید شده از گیاه خاکشیر نیز بهره برده‌شد. نانوفیبرسلولز با روش بالا به پایین سوپرآسیاب دیسکی از طیف وسیعی از مواد اولیه نظیر چوب، ضایعات چوبی، ضایعات کشاورزی و سایر منابع قابل تولید است. توزیع قطری نانوفیبرهای سلولزی تولید شده در محدوده ۵ تا ۸۰ نانومتر و با متوسط قطری حدود ۳۰ نانومتر است. در شکل ۳-۵. محصول نانو فیبر سلولز نشان داده‌شده که از فیبر سلولز بدست آمده‌است. توزیع ذرات‌این نانوژل بدست آمده در شکل ۳-۶. نشان داده‌شده‌است.
نانوفیبر سلولز به دلیل داشتن الیاف فوق العاده باریک، زمانی که عملیات فیلتراسیون انجام می‌شود، همانند

No Comments

Leave a Reply