Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Pour madani,Ali akbar Dadkhah,S.Mohammad Ghoreshi
مهدی پورمدنی (استاد راهنما) علی اکبر دادخواه (استاد مشاور) سیدمحمد قریشی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Fateme Ahmadi farsangi
فاطمه احمدی فرسنگی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Modeling of Nanomaterials Size Design and Production using Particles from Gas Saturated Supercritical Solutions
Particles from Gas Saturated Solution (PGSS) is one of the supercritical fluid techniques for nanoparticles generation. This process has different and unique advantages; producing very fine particles with the same and narrow size distribution, particle size controllability, high purity of particle without solvent residue. Modeling of this process helps the researchers to investigate the effects of important operating and design parameters on the nanoparticles size desi+++++++gn. From available methods for nanoparticles generation by supercritical fluid, Particles from Gas Saturated Solution was chosen for modeling, because this method has some advantages in contrast to other methods. Important advantages with respect to other methods are: (1) this process requires lower pressure compare to Rapid Expansion of Supercritical Solution(RESS), (2) this method has lower consumption of gas compare to Supercritical Anti Solvent(SAS), because in this process there is lower ratio of gas in liquid, (3) this process can generate particles without any solvent residue, and (4) this process has the possibility of nanoparticles generation for encapsulated pharmacicual applications. Main goals of this thesis was to model this process and model validation via comparison with experimental data. Furthermore, the validation model was used to investigate the effect of different design and operating variables on the particle size of the synthesis sized nanoparticles. Moreover, the parametric analysis of nanoparticle size design was carried out at the different operating range of effective variables. In this thesis by comparing results of model with a particular experimental data ( pharmacicual nanoparticles of nifedipine ) the accuracy of model was checked. Based on the input data given to the computer program, the model predicted data had 1-3% error in contrast to experimental results. The other reported models in the literature has higher error than the model of this study. Thus, this model was used to investigate the effect of different parameters such as pre-expansion temperature , pre-expansion pressure , nozzle diameter and heat flux on the average particle diameter and so we can use this model to know effect of dependent parameters to get profiles of thermodynamic profiles of thermodynamic properties along the nozzle and capillary. Dependent on entrance conditions to nozzle, average of particle diameter can be in the range of 20- 23 µm. The obtained narrow particle size distribution is a normal Gaussian curve which coincide with experimental data. Modeling results of Particles from Gas Saturated Solution showed that; increasing the pre-expansion temperature produced smaller particles because temperature is an effective parameter on the growth of particles. The increasing pre-expansion pressure led to the synthesis of smaller particles. Modeling results of PGSS showed that, heat flux of expansion device (nozzle), if driving process to adiabatic path led to smaller particles. The modeling results show that increasing nozzle diameter led to larger particles, so that small diameter of nozzle is appropriate (suitable) design condition. Keywords: modeling, supercritical fluid, nanoparticles, nifedipine, PGSS
یکی از روشهای تولید نانوذرات، فرآیند ذرات حاصل از محلول اشباع گازی است. این روش بدلیل مزایای متعدد از جمله: تولید ذرات بسیار ریز با اندازه یکسان، توزیع اندازه باریک، قابلیت کنترل اندازه ذرات با تغییر شرایط فرآیند، تولید ذرات با خلوص بالا و عاری از حلال، روشی منحصر بفرد برای تولید ذرات می باشد. از بین انواع روشهای موجود برای تولید نانوذرات به کمک سیالات فوق بحرانی، با توجه به اینکه فرآیند ذرات حاصل از محلول اشباع گازی، دارای مزایایی نسبت به سایر روشها می باشد، برای مدلسازی انتخاب شده است. از مزایای مهم این فرآیند در مقایسه با سایر روشها نیاز آن به فشار پایین، مصرف پایین تر گاز به دلیل نسبت های کمتر گاز در مایع و توانایی تشکیل ذرات بدون نیاز به حلال است. از دیگر مزایای این فرآیند، توانایی تشکیل نانوکامپوزیت ها یا نانوذرات دارویی کپسوله شده است. اهداف عمده از انجام این پایان نامه تدوین مدلسازی جامع برای فرآیند فوق الذکر، اثبات مدل از طریق مقایسه با نتایج آزمایشگاهی، شناخت پارامترهای مؤثر، مطالعه نحوه اثر پارامترهای مذکور بر اندازه ذرات، بررسی سیستم در شرایط طراحی و کارکردی که در حال حاضر داده های آزمایشگاهی وجود ندارد و متعاقبا ارائه شرایط بهینه در راستای دستیابی به اندازه نانوذرات جدید می باشد. در پایان نامه با مقایسه نتایج مدل، با یک مورد آزمایشگاهی خاص(داروی نیفدیپین) صحت مدل ارزیابی می گردد، که با توجه به شرایط مختلف ورودی که به برنامه مدل اعمال می گردد، نتایج حاصل میزان خطای نسبی در محدوده 1-30%‌ را نشان می دهد. با توجه به اینکه در حال حاضر مدلی با خطای کمتر در دسترس نمی باشد، می توان از نتایج حاصل از این مدل جهت بررسی اثرات پارامترهای مستقل بر قطر میانگین ذرات استفاده نمود و نیز با استفاده از این مدل می توان نحوه تاثیر پارامترهای مستقل بر پروفایل های خواص ترمودینامیکی در طول نازل را بررسی نمود. در نتایج حاصل از مدل با توجه به شرایط مختلف ورودی نانوذراتی با قطر میانگین حدود 20-23 میکرومتر حاصل می گردد. و نیز توزیع سایز ذرات حاصل از مدل به صورت منحنی توزیع نرمال(منحنی گاوس) می باشد که با نتایج حاصل از تجربه همخوانی دارد و شکل منحنی تائیدی است بر این ادعا که در این فرآیند با توزیع یکنواختی از ذرات رو به رو هستیم. نتایج مدل نشان می دهد که افزایش دمای قبل از انبساط باعث کاهش اندازه ذرات در وسیله انبساط می شود. دما در روابط مربوط به تولید و رشد ذرات پارامتر بسیار موثری است. فشار قبل از انبساط نیز رابطه معکوسی با اندازه ذره دارد به طوریکه افزایش آن، کاهش قطر ذره را ایجاد می کند. نتایج مدل نشان می دهد که اگر شار حرارتی ورودی به نازل کاهش یابد، یعنی فرآیند به سمت مسیر آدیاباتیک حرکت کند، ذرات ریزتری تولید خواهد شد. از جمله پارامترهای مؤثر دیگر در این فرآیند شکل هندسی نازل است. نتایج مدل نشان می دهد که هر چه قطر نازل بزرگتر شود، ذرات بزرگتری ایجاد می شود. پس پیشنهاد مدل، استفاده از نازلی با قطر کم می باشد. کلمات کلیدی : مدلسازی، سیال فوق بحرانی، نانوذره، نیفدیپین، محلول اشباع گازی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی