پژوهش های کاربردی در شیمی
سال:1398 | دوره:13 | شماره:4 |تعداد مقالات:12

در این پژوهش، فیلم بسپاری پلی وینیل الکل (PVA) با روش محلول/قالب گیری ساخته و پس از ایجاد پیوند عرضی در آن با روش گرمایی در زمان های متفاوت، برای تهیه سامانه رهایش داروی فلوکونازول به کارگرفته شد. با طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه، شکل گیری واکنش احتمالی بین بسپار و دارو بررسی و مشاهده شد که بین پلی وینیل الکل و فلوکونازول هیچ گونه واکنش شیمیایی انجام نشده است. سرعت رهایش دارو در محلول بافر فسفات با روش طیف سنجی UV-Vis بررسی شد. مدت زمان گرمادهی برای ایجاد پیوند عرضی در فیلم پلی وینیل الکل 10 تا 20 دقیقه مناسب تشخیص داده شد. نتایج نشان داد که سرعت رهایش دارو در فیلم با پیوند عرضی کمتر از نمونه بدون پیوند عرضی است، به طوری که در نمونه با پیوند عرضی حدود 95% از دارو در مدت 60 دقیقه آزاد می شود. در صورتی که در نمونه بدون پیوند عرضی، مدت رهایش به 30 دقیقه کاهش یافته است. همچنین، آزمون XRD مشخص کرد که دارو به صورت بی شکل در فیلم PVA بارگذاری شده است. در ادامه، سازوکار و سینتیک رهایش نمونه های تهیه شده مورد بررسی قرار گرفت. مشخص شد که سازوکار انتشار فلوکونازول از نمونه فیلم های پلی وینیل الکل در تمام موارد از نوع فیکی بوده و سرعت رهایش نیز از مدل درجه 1 پیروی می کند. از فیلم بسپاری تهیه شده می توان به منظور بارگذاری و رهایش فلوکونازول به صورت موضعی استفاده کرد و اثرات جانبی ناشی از مصرف خوراکی دارو را کاهش داد.

در این مقاله، نانوذرات γ-آلومینای آغشته به جیوه با روش آغشته سازی نانوذرات γ-آلومینا با جیوه استات در محلول آب و ایزوپروپانول و به دنبال آن آبکافت، شستشو، صاف و خشک کردن در دمای اتاق، تهیه شدند. ساختار این نانوذرات با الگوی پراش پرتو ایکس (XRD) تأیید شد. از الگوی XRD برای تأیید پیوند بین نانوذرات آغشته به جیوه و باز آلی تیمین در DNA سلول هدف نیز استفاده شد. اثرات زیستی و سمی نانوذرات γ-آلومینا و γ-آلومینای آغشته به جیوه بر سلول های سرطانی هلا (Hella) و سلول های بنیادی مغز استخوان با آزمون MTT بررسی شد. برپایه نتایج به دست آمده، سمی بودن نانوذرات γ-آلومینای آغشته به جیوه بر سلول های سرطانی هلا بیشتر از سلول های بنیادی بود. به عبارت دیگر، نانوذرات γ-آلومینای آغشته به جیوه تأثیر قابل توجهی در از بین بردن سلول های سرطانی هلا داشتند. همچنین، مشخص شد نانوذرات γ-آلومینای خالص در غلطت های پایین نسبت به آلومینای آغشته به جیوه کمتر سمی هستند.

در این پژوهش، روش توسعه یافته ای برای پیش تغلیظ و اندازه گیری یون نقره با روش استخراج فاز جامد به شیوه ناپیوسته به کمک ستون پرشده از نانوآلومینا اصلاح شده با لیگاند 4و5-دی متیل-آمینوبنزیلیدین رودانین (PDR) به عنوان فاز جامد استفاده شده است. فاز جامد با تجمع لیگاند PDR بر نانوآلومینا پوشش داده شده با ماده فعال در سطح سدیم دودسیل سولفات (SDS) تهیه شد. در روش ناپیوسته عامل های متفاوت و مؤثر بر فرایند نمانند pH محلول نمونه حاوی نقره، غلظت و مقدار لیگاند، دمای تهیه جاذب، مقدار جاذب، مدت تماس جاذب با محلول نمونه و مقدارSDS مطالعه و مقدارهای بهینه انتخاب شدند. به منظور بررسی رفتار جذبی نقره بر سطح جاذب، مدل های هم دما جذب سطحی فرندلیچ و لانگمویر بررسی شدند. همچنین، اثر مزاحمت یون های متفاوت مورد بررسی قرار گرفت. ارقام شایستگی روش شامل انحراف استاندارد نسبی روش (RSD) برای 9 اندازه گیری تحت شرایط بهینه 1/54 % و حدتشخیص روش (LOD) برابر 7/7µ g l-1 به دست آمد. در روش ستونی متغیرهایی مانند نوع شوینده، غلظت شوینده، مقدار جاذب، تعداد دفعات استفاده از ستون، حجم شوینده، سرعت جریان نمونه شوینده، حجم بهینه نمونه و ظرفیت جاذب بررسی و بهینه شدند. مقدار RSD برای 8 اندازه گیری تحت شرایط بهینه، 35/2 % و LOD برابر 8/9µ g l-1 به دست آمد. نتایج نشان داد که روش به کارگرفته شده به شیوه پیوسته و ناپیوسته، ساده و حساس، مناسب برای پیش تغلیظ و اندازه گیری نقره در نمونه های آبی و نمونه های حقیقی است.

به تازگی، گروه جدیدی از ترکیبات، یعنی حلال های با آب دوستی قابل تغییر، در زمینه میکرواستخراج معرفی شده اند. در این مطالعه، یک روش میکرو استخراج مایع-مایع همگن برپایه حلال های با آب دوستی قابل تغییر و تشخیص با دستگاه سوانگاری گازی– طیف سنجی جرمی برای پیش تغلیظ و تعیین مقدار هیدروکربن های آروماتیک چندحلقه ای (PAHs)، در نمونه های آب معرفی شده است. روش استخراجی شامل دو مرحله است. در مرحله نخست، حلال (N-N-دی پروپیل آمین) غیرقابل امتزاج در آب با هیدروکلریک اسید به عنوان واکنشگر در فاز آّبی حل می شود. پس از آن، جداسازی فازهای آلی و آبی با افزودن سدیم هیدروکسید انجام می شود. تأثیر عامل های تجربی بر استخراج مانند دما، زمان، حجم فاز پذیرنده، pH فاز دهنده و قدرت یونی محلول مورد بررسی قرار گرفت. در شرایط مطلوب، ارتباط خطی خوب در گستره 2 تا 1000µ gl-1 برای آنتراسن و پایرن و 4 تا 1000µ gl-1 برای نفتالن و حد تشخیص برابر با 0/6µ gl-1 برای آنتراسن و پایرن و برابر با 1/21µ gl-1 برای نفتالن به دست آمد. تکرارپذیری روش به صورت انحراف استاندارد نسبی (RSD) در گستره 3/8 تا 4/6 % تعیین شد. درنهایت، کاربرد روش پیشنهادی در آزمون ترکیبات هدف در نمونه های آبی متفاوت بررسی شد که نتایج رضایت بخش بود.

از واکنش ملامین با سولفوریک اسید غلیظ و نیز نیتریک اسید غلیظ، به ترتیب Melamine-(H2SO4)3 و Melamine-(HNO3)3 ساخته می شوند. در این پژوهش، مخلوط این دو اسید جامد به جای اسیدهای خطرناک H2SO4 و HNO3، برای اکسایش 1 و 4-دی هیدروپیریدین ها تحت شرایط بدون حلال و در دمای ملایم به کارگرفته شده است. فرایند اکسایش به خوبی پیش رفته و فراورده های پیریدین مربوط به صورت خالص به دست آمدند. مقایسه ویژگی فیزیکی (رنگ و نقطه ذوب) و طیف های NMR فراورده ها با نمونه های گزارش شده در مقالات، نشان می داد که این روش برای اکسایش 1 و 4-دی هیدروپیریدین ها به پیریدین های مربوط به طور کامل کارایی دارد. در سازوکار پیشنهادی، یون +NO2 از مخلوط دو اسید تولید شده و عمل اکسایش را انجام می دهد. استفاده نکردن از معرف های خطرناک و همچنین، حلال های آلی، جداسازی آسان فراورده ها، ارزانی، آسانی تهیه و پایداری این دو اسید جامد از مزایای این پژوهش بشمار می آید.

تصفیه فاضلاب های بیمارستانی و پساب کارخانه های داروسازی، اقدامی مهم برای کنترل و افزایش کیفیت آب آشامیدنی است. در چند سال اخیر، بیش ترین مقدار آلودگی دارویی، از راه فاضلاب بیمارستانی وارد آب های زیرزمینی می شود اقدامات مهمی در راستای حذف این مواد انجام گرفته است. در بررسی انجام شده در مقیاس آزمایشگاهی هدف، مقایسه کارایی نانوجاذب رس اصلاح شده (نانوچندسازه تیتانیم دی اکسید/مونت موریلونیت) و نانولوله های کربنی چنددیواره (MWCNTs) برای حذف داروی ایبوپروفن، در حضور نور UV بوده است. نتایج حاکی از آن است که برای حذف ایبوپروفن با توجه به عملکرد بسیار ضعیف نانوجاذب رس اصلاح شده، استفاده از MWCNTs، قادر به جذب 98/95% از ایبوپروفن، در حضور 0/06 گرم بر لیتر از جاذب، دمای 25 درجه سانتی گراد، غلظت ایبوپروفن 15 میلی گرم بر لیتر، pH خنثی و در مدت دو ساعت، است. داده های آزمایش با الگوهای هم دما فرایند جذب مقایسه شد. نتایج این مقایسه نشانگر همخوانی بهتر داده های به دست آمده با الگوی جذب لانگمویر (0/9737= R2) نسبت به جذب تمکین (0/9554=R2) و فروندلیچ (0/9503=R2) است. در نتیجه، می توان برای حذف ایبوپروفن از فاضلاب های بیمارستانی و خانگی از این مطالعه بهره گرفت.

ترکیب های آلی فرار (VOCs) خانواده ای متنوع و بزرگ از مواد شیمیایی هستند و به دلیل مضربودن این ترکیب ها برای انسان، ضروری است از محیط زیست حذف شوند. هدف از پژوهش حاضر، حذف اتیل استات با فرایند فوتوکاتالیستی تحت نور فرابنفش و مرئی بود. برای این منظور، ابتدا یک سری پروسکیت های لانتانیدی (LaMnO3، LaCoO3 و LaNiO3) با روش سل-ژل تهیه و ویژگی های فیزیکوشیمیایی آن ها با پراش پرتو ایکس، میکروسکوب الکترونی روبشی عبوری و طیف سنجی بازتاب انتشاری بررسی شد. الگوهای پراش پرتو ایکس تشکیل ساختار پروسکیت را تأیید کردند. برپایه تصاویر میکروسکوپ الکترونی، اندازه ذرات پروسکیت در مقیاس نانو بودند. طیف های بازتاب انتشاری نانوپروسکیت ها نیز جذب قوی در ناحیه نور مرئی را نشان دادند. بررسی فعالیت فوتوکاتالیستی نانوپروسکیت های تهیه شده در حذف آلاینده اتیل استات نشان داد که نانوپروسکیت ها عملکرد بالایی را در حذف اتیل استات دارند و پروسکیت LaNiO3 بیشترین فعالیت فوتوکاتالیستی و بازده حذف آلاینده را از خود نشان داد. تأثیر عامل های عملیاتی مانند غلظت آلاینده، شکل فوتوکاتالیست، نوع منبع نور و مقدار رطوبت هوا بر بازده حذف اتیل استات با نانوپروسکیت LaNiO3 نیز بررسی شد.

در این پژوهش، اثر آلیاژسازی پلی الفین ها (پلی اتیلن و اتیلن پروپیلن دی ان مونومر EPDM) بر رفتار مذاب پلی پروپیلن بررسی شد. آلیاژهای سه گانه با ترکیب درصد متفاوت تهیه و برای بررسی رفتار مذاب برابر تنش، با استفاده از آزمون های رئولوژیکی و افت ورقه مذاب انجام شد. در آزمون روبش تنش، پلی پروپیلن خالص ضعیف ترین ویژگی را نشان داد و بیشترین ضریب اتلاف و کمترین مدول ها را داشت. با افزودن پلی اتیلن یا EPDM، کاهش در ضریب اتلاف رخ داد، مقادیر مدول افزایش یافت و کشسانی را تقویت شد. عامل های رئولوژیکی خزش بازگشت مذاب شامل گران روی برشی صفر، شیب خزش و درصد بازگشت کرنش بود. با افزایش مقدار پلی اتیلن یا EPDM، گران روی مذاب افزایش و شیب خزش کاهش داشت، که به مفهوم تقویت مقاومت مذاب بود. مقدار کرنش برگشتی، مرتبط با کشسانی، با افزایش هر دو جزء بالا رفت. اثر هم افزایی جالبی نیز مشاهده شد. هر جزء در مقدار بیشتر جزء دیگر، اثرگذارتر بود. بررسی افت ورقه داغ نشان داد که پلی پروپیلن با شدت بالایی افت داشت. نمونه های دارای ده درصد پلی اتیلن، در تمام مقادیر EPDM، مقدار و سرعت شکم دهی کمتر شد. نتایج تأیید کردند که آلیاژسازی با پلی اتیلن و اتیلن پروپیلن دی ان تکپار، ویژگی رئولوژیکی، مقاومت مذاب و کشسانی پلی پروپیلن را بهبود داد.

در سال های اخیر، یافتن یک سوخت جایگزین به دلیل محدودیت منابع سوخت های فسیلی، افزایش قیمت نفت خام و اهمیت نشر گازهای گلخانه ای بسیار مورد توجه قرار گرفته است. بنابراین، تلاش برای کشف و بهره برداری از سوخت های سبز به طور پیوسته افزایش یافته است. بایودیزل از مهم ترین اعضای این خانواده از سوخت ها است. در این پژوهش، فرایند استری شدن تولید بایودیزل برای نخستین بار با نانوساختار چارچوب ایمیدازولی زئولیتی-8 (ZIF-8) تهیه شده با روش سبز، صنعتی و سازگار با محیط زیست، مورد بررسی قرار گرفت. چارچوب مذکور (ZIF-8) که زیرمجموعه ای از خانواده بزرگ چارچوب های فلز-آلی (MOFs) است به دلیل پایداری گرمایی و شیمیایی بالا و سطح تماس بسیار بالا به عنوان کاتالیست ناهمگن در فرایند تولید بایودیزل انتخاب شد. شرایط عملیاتی شامل زمان، دمای واکنش و نسبت مولی الکل به اسید چرب مربوط به تولید بایودیزل با روش سطح پاسخ بهینه شد. تحت شرایط بهینه واکنش یعنی دمای 70 درجه سانتی گراد، زمان حدود 70 دقیقه، مقدار 0/05 گرم از نانوکاتالیست ZIF-8 و کمترین مقدار ممکن نسبت مولی الکل به اسید چرب: 15 به 1، بیشترین بازده تولید بایودیزل 57% به دست آمد. همچنین، مقدار انرژی فعال سازی در حضور کاتالیست مورد نظر، 6375 کیلوژول بر مول محاسبه شد.

در این پژوهش، برای پیش بینی کاهش کشش با نانوسیال در جریان تک فاز آب در لوله های افقی، یک مدل پیش بینی براساس وایازش بردار پشتیبان به کارگرفته شد. برای ساخت یک مدل مؤثر وایازش بردار پشتیبان، عامل های وایازش بردار پشتیبان باید به دقت تنظیم می شد. ازاین رو، یک روش ترکیبی، شناخته شده با عنوان وایازش بردار پشتیبان-الگوریتم ژنتیک پیشنهاد شد که در آن جستجو برای عامل های بهینه وایازش بردار پشتیبان با الگوریتم ژنتیک انجام می گیرد و پس از آن عامل های بهینه را برای ایجاد مدل وایازش بردار پشتیبان می پذیرد. مقادیر کاهش کشش به دست آمده با مدل پیشنهادی در توافق خوبی با داده های تجربی بود. عملکرد مدل وایازش بردار پشتیبان-الگوریتم ژنتیک با مدل وایازش خطی چندگانه مقایسه شد. مقادیر ضریب تعیین 0/9485 و 0/874 و مقادیر میانگین مربع خطا 0/01177 و 0/01772 به ترتیب بین داده های تجربی و پیش بینی شده با مدل های وایازش بردار پشتیبان-الگوریتم ژنتیک و وایازش خطی چندگانه به دست آمدند. نتایج نشان داد که مدل وایازش بردار پشتیبان-الگوریتم ژنتیک می تواند به عنوان یک روش مؤثر برای پیش بینی کاهش کشش به کار برده شود.

در این پژوهش، کاتالیست های نانوساختار Ni/HZSM-5 با روش ریزنامیزه معکوس تهیه شدند. از مزیت های قابل توجه این روش، می توان به پراکندگی مناسب ذرات، سطح ویژه و کاهش بالاتر نمونه اشاره کرد. آزمایش های سنتز فیشر-تروپش در حضور کاتالیست Ni/HZSM-5 در گستره شرایط عملیاتی شامل دمای 220 تاC° 240، فشار 15 تا 25 بار و سرعت فضایی گاز 900 تا 1/ 2300h انجام شد. هدف از آموزش شبکه عصبی-فازی تطبیقی، یافتن اندازه وزن ها و بایاس ها به نحوی است که خطای داده های آموزش را به حداقل برساند. بنابراین، آموزش شبکه های عصبی-فازی تطبیقی را می توان دربردارنده یک مسئله بهینه سازی دانست که هدف آن بهینه سازی شرایط وزنی و بایاس ها برای دستیابی به حداقل خطای آموزش است. بدین منظور برای بهینه سازی مدل عصبی-فازی، از الگوریتم ژنتیک و الگوریتم اجتماع ذرات استفاده شد که منجر به پیش بینی توزیع فراورده های سنتز فیشر تروپش با شبکه های ANFIS، GA_ANFIS و PSO_ANFIS شد. برای مدل سازی فرایند از 17 داده آزمایشگاهی استفاده شد که از این 17 داده، 80 درصد برای آموزش و بقیه برای تعیین اعتبار مدل استفاده شد. همه مدل های آورده شده دارای ضریب همبستگی بالاتر از 0/97 بودند که نشان دهنده دقت مدل سازی است. و با توجه به ضریب همبستگی و خطاهای ARE، AARE و SD بهترین شبکه مورد نظر برای مدل سازی فرایند مورد نظر، PSO_ANFIS است.

زئولیت ها، آلومینوسیلیکات های بلوری و آبدار فلزهای قلیایی و قلیایی خاکی هستند که به دلیل ساختار شیمیایی و سطح ویژه مناسب، برای حذف و جداسازی آلاینده های دارویی، رنگی و فلزی مورد استفاده قرار می گیرند. در پژوهش حاضر، زئولیت طبیعی با آسیاب توپی پودر شد. سپس، به کمک ماده سطح فعال کاتیونی ستیل تری متیل آمونیم برمید اصلاح سطح شد. زئولیت اصلاح شده با روش های فلورسانس پرتو ایکس (XRF)، طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR)، میکروسکوپی الکترونی روبشی (SEM)، پراش پرتو ایکس (XRD) و آزمون BET شناسایی شد. برپایه نتیجه های به دست آمده، سطح ویژه، میانگین قطر حفره ها و حجم کل حفره ها زئولیت به ترتیب m2/g 11/931، nm 31/55 و cm3/g 0/0941 به دست آمد. همچنین، کارایی نمونه اصلاح شده برای حذف داروی آموکسی سیلین از محیط آبی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که عامل های محیطی مانند مقدار جاذب مصرفی، زمان تماس، pH، دما و غلظت اولیه محلول در بازدهی حذف دارو موثر هستند. همچنین، داده های آزمایشگاهی فرایند جذب آموکسی سیلین با مدل هم دمای فرندلیچ و سینتیک شبه مرتبه دوم همخوانی بیشتری دارند. طبق مدل هم دمای فرندلیچ، ظرفیت جذب آموکسی سیلین با مقدار جاذب مصرفی g/l 2، زمان تماس 180 دقیقه، pH برابر 9 و غلظت اولیه ppm 120 به mg/g 37/3 رسید.