پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر

چکیده موضوع تحقیق: یکی از روش‌های مهم در درمان زخم‌های پوستی استفاده از زخم‌پوش است. اخیراً استفاده از زخم‌پوش‌های پایه پلیمری بسیار رواج پیدا کرده است. در این راستا، استفاده از پلیمرهای طبیعی در ساخت زخم‌پوش‌ها اهمیت ویژه‌ای یافته است. هدف از پژوهش حاضر طراحی و ساخت نوعی زخم‌پوش متشکل از پلی‌وینیل‌الکل/آلوئه‌ورا با قابلیت ترمیم زخم‌های پوستی است.
روش تحقیق: برای ساخت نمونه‌ها از روش الکتروریسی استفاده شد. ابتدا ژل آلوئه‌ورا استخراج، خالص‌سازی و به روش خشک‌کردن انجمادی به پودر تبدیل شد. در تمامی نمونه‌ها درصد وزنی مجموع پلی‌وینیل‌الکل و پودر آلوئه‌ورا ثابت و معادل 8% وزنی در نظر گرفته شد. این مقدار به صورت تجربی، با سعی و خطا و باتوجه به کیفیت الیاف تولیدی انتخاب گردید. نمونه‌هایی شامل مقادیر مختلف از پلی‌وینیل‌الکل و آلوئه‌ورا ساخته شدند و ساختار، استحکام کششی، تورم‌پذیری در محیط آبی، قابلیت تخریب‌پذیری و خاصیت ضدمیکروبی آن‌ها مورد بررسی قرار گرفت.
نتایج اصلی: نتایج نشان داد الیاف با آرایش تصادفی و قطر یکنواخت بدون قطره‌ریزی تولید شدند. قطر الیاف با افزایش سهم آلوئه‌ورا افزایش یافت. این رفتار به افزایش ویسکوزیته محلول در حضور آلوئه‌ورا نسبت داده شد. با افزایش سهم آلوئه‌ورا در نمونه‌ها استحکام کششی کاهش ولی درصد ازدیاد طول افزایش یافت. رفتار تورمی نمونه‌ها با اندازه‌گیری افزایش وزن آن‎ها در محیطی مشابه با pH سطح پوست مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد که حضور آلوئه‌ورا خاصیت آب‌دوستی را افزایش می‌دهد. خاصیت ضدمیکروبی نمونه‌ها در مقابل دو باکتری گرم مثبت استافیلوکوکوس آرئوس و گرم منفی سودوموناس آئروژینوزا ‌با استفاده از روش دیسک انتشار بررسی شد و مشخص گردید حضور آلوئه‌ورا در نمونه‌ها خاصیت ضدمیکروبی نسبت به سودوموناس آئروژینوزا ایجاد کرده است. در نهایت یافته های این پژوهش ظرفیت استفاده از ترکیب پلی‌وینیل‌الکل/آلوئه‌ورا برای تولید زخم‌پوش الکتروریسی شده را تأیید می‌کند.

چکیده حذف رنگ از پساب‌های صنعتی به خصوص کارخانه‌های نساجی و رنگرزی همواره از اقدامات مهم برای کنترل آلودگی آن‌ها است. استفاده از جاذب‌های پلیمری روش موثر در حذف رنگ از پساب صنعتی است. در این پژوهش طراحی و ساخت نوعی جاذب بر پایه پلی‌وینیل‌الکل (PVA) با قابلیت مناسب برای جذب رنگزای مالاکیت از پساب‌های صنعتی گزارش شده است.
برای ساخت جاذب محلول %4 از PVA در حضور عامل اتصال عرضی %10 گلوتارآلدهید (GA) به ژل تبدیل شد. سپس با استفاده از پانچ به قطعات یکسان تقسیم شد. هیدروژل‌های پانچ شده درون خشک کن انجمادی متخلخل شدند. برای بهبود قابلیت جذب از نانوذرات گرافن و اکسید گرافن استفاده شد. میزان جذب زنگ‌زای مالاکیت توسط جاذب در زمان‌های مختلف اندازه‌گیری شد تا درصد بهینه هر یک از نانوذرات مشخص شود. همچنین تأثیر مولفه‌های زمان تماس جاذب و نور UV بر روی میزان جذب آلودگی مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت هم‌دماهای جذب و مطالعات ترمودینامیکی در دماهای مختلف بررسی گردید.
نتایج درصد جذب آلودگی توسط جاذب PVA/گرافن در زمان‌های مختلف نشان داد %0.5 میزان بهینه گرافن در ماتریس PVA است. این مقدار برای دی‌اکسید تیتانیوم معادل %3 وزنی بود. درصد جذب، توسط جاذب بهینه در شرایط تاریکی نشان داد که یک دقیقه بعد از اضافه کردن جاذب، میزان جذب آلودگی حدود %75 است که نشان‌دهنده قابلیت بالای این جاذب در جذب آلودگی مذکور بود. ساختار متخلخل جاذب توسط تصاویر SEM تایید گردید. با مقایسه ضریب همبستگی در هم‌دماهای لانگمویر و فروندلیچ مشخص شد هم‌دمای فروندلیچ مطابقت بهتری با یافته‌های این پژوهش دارد؛ به عبارت دیگر جذب رنگزای مالاکیت توسط جاذب ساخته شده به صورت چند لایه‌ای انجام شده است. مطالعات ترمودینامیکی نشان داد که با توجه به منفی بودن انرژی آزاد گیبس واکنش جذب رنگزای مالاکیت توسط جاذب ساخته شده خودبه‌خودی است.

چکیده یکی از روش‌های کاهش اندازه تجهیزات انتقال حرارت، افزایش ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی سیال است. هدف اصلی از این پژوهش طراحی و تولید نوعی نانوسیال بر پایه آب و اتیلن‌گلایکول است. بدین منظور ابتدا گرافن با استفاده از روش الکتروشیمیایی تولید و ساختار آن توسط طیف‌های واپاشی پرتو ایکس (XRD)، تبدیل فوریه فروسرخ (FTIR) و تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی انتقالی (TEM) مورد بررسی و تأیید قرار گرفت. با استفاده از درصدهای وزنی مختلف از نانوگرافن شامل 25/0، 5/0، 75/0، 1، 25/1 و 5/1% نانوسیال آب/اتیلن‌گلایکول/گرافن تولید گردید. سدیم دو دسیل سولفات (SDS) به عنوان فعال کننده سطحی جهت بهبود پایداری گرافن درون سیال پایه استفاده شد. سامانه آزمایشگاهی طراحی شده شامل لوله مارپیچ با دمای دیواره ثابت و مجهز به کنترل کننده دبی و نشانگر دما و فشار بود. عدد ناسلت و افت فشار برای آب خالص توسط سامانه آزمایشگاهی اندازه‌گیری و با مدل‌های تجربی موجود در این زمینه مقایسه گردید و مشخص شد که سامانه به خوبی قادر به پیش‌بینی نتایج است. ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی، عدد ناسلت و نرخ انتقال حرارت با استفاده از سامانه مذکور برای آب/اتیلن‌گلایکول با نسبت وزنی 60 به 40 و نیز نانوسیال با درصدهای مختلف از گرافن در دبی‌های مختلف بررسی گردید. نتایج مشخص ساخت که با افزودن 1% وزنی گرافن به سیال پایه ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی حدود 50% افزایش می‌یابد در حالیکه افت فشار نیز حدود 50% افزایش نشان می‌دهد. در نهایت یافته‌های این پژوهش پتانسیل استفاده از سامانه آب/اتیلن‌گلایکول/گرافن را در تجهیزات سرمایشی/گرمایشی مورد تأیید قرار می‌دهد.