Skip to main content
SUPERVISOR
Abdol-Hossein Dabbagh,Sedigheh Borhani
عبدالحسین دباغ (استاد مشاور) صدیقه برهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Arezoo Asadi Mohamad Abadi
آرزو اسدی محمدآبادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی نساجی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Fabrication of PAN Nanofibers Containing Boehmite Nanoparticles for Removal of Microbial Contaminants and Heavy Metals
In this study, PAN nanocomposite (NC) fibers were prepared by the electrospining of 12% wt. PAN/DMF solution containing dispersed boehmite nanoparticles() and some properties of them was investigated. For this purpose, the boehmite were produced and characterized by FTIR and XRD methods. The FTIR spectra of boehmite showed the stretching and bending vibration of hydroxyl groups, Al-O-Al and groups. Also, the XRD pattern confirmed that crystalline particles with the size of 12.9 nm were produced. The FTIR spectra of NC fibers showed the presence of PAN and boehmite peaks without shift and the new peak formation, thereby confirming the physical mixture of polymer and boehmite. The increase in polymer solution viscosity due to increasing content from 0 to 50%wt. tended to increase nanofibers diameter from 194nm to 339.4nm, respectively. Also, FESEM images showed aggregation of on the surface of nanofibers containing 50% wt. of boehmite . Based on the results, the air permeability of samples was significantly decreased by increasing the duration of electrospinning. Also, with increasing the boehmite content from 0 to 30% wt., air permeability of nanofiber mats was increased from 12.5 to 26.3 ml/s.m 2 . The removal potential of Esherichia coli (E-coli) bacteria from water by samples was also determined. The results showed that increase of boehmite in nanofibers from 0 to 10% wt. tended to increase E-coli bacteria removal efficiency from 21 to 92.5%. Boehmite , due to their high surface area and electropositive surface, removed E-coli bacteria (a microorganism with the electronegative surface) by electrostatic attraction. There was not any significant change in bacteria removal efficiency with increasing boehmite content from 10 to 50%wt. because of boehmite aggregation in the high content of boehmite. The effect of electrospinning duration time on anti bacteria activity of samples showed that with increasing electrospinning duration time from 2 to 6 hours, the bacteria removal efficiency was increased from 21 to 65.5% and from 92.5 to 97.7% for samples containing 0 and 10% wt. boemite, respectively. The effect of electrospinning duration time on bacteria removal efficiency was not significant in samples containing 30 and 50% boehmite . Atomic absorption spectroscopy results also revealed that cadmium absorption capacity of PAN nanofiber membrane containing 50% boehmite laid on carbon active substrate was 0.23mg/m. Keywords: boehmite, nanofibers, electrospinning, bacteria, cadmium.
در این تحقیق تاثیر نانوذرات بوهمایت بر خواص مورفولوژی، ضدباکتری و جذب یون‌های کادمیم نانوالیاف پلی‌اکریلونیتریل مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور ابتدا نانوذرات بوهمایت تولید و خواص آن از طریق طیف‌سنجی مادون‌قرمزفوریه و پراش پرتوایکس ارزیابی‌شد. نتایج طیف FTIR این ماده ارتعاشات کششی و خمشی گروه‌های هیدروکسیل، گروه‌های Al-O-Al و گروه‌های AlO 6 را نشان داد. همچنین نتایج الگوی XRD آن، تولید ذرات بلوری با اندازه‌ی بلورینه‌های 9/12 نانومتر را تائید کرد. سپس درصدهای مختلفی از این ماده در محلول 12% پلی‌اکریلونیتریل در حلال دی‌متیل‌فرمامید دیسپرس شد و الکتروریسی در زمان‌های 2، 4 و 6 ساعت انجام‌گرفت. نتایج طیف FTIR نشانگر حضور پیک‌های بوهمایت و پلی‌اکریلونیتریل بدون جابجایی و تشکیل پیک جدید بود که تائیدکننده اختلاط فیزیکی پلیمر و بوهمایت می‌باشد. حضور و افزایش غلظت نانوذرات بوهمایت بدلیل افزایش گرانروی محلول پلیمری منجر به افزایش قطر نانوالیاف از 194 به 4/339 نانومتر شد. تصاویر FESEM نیز تجمع نانوذرات را در نمونه‌ی 50% وزنی بوهمایت نسبت به نمونه‌ی 10% نشان داد. در ارزیابی نفوذپذیری هوای نمونه ها مشاهده شد که با افزایش زمان الکتروریسی نفوذپذیری هوا بطور معناداری کاهش یافت که بدلیل تشکیل منافذ کوچکتر و طولانی تر در بین نانوالیاف است. همچنین با افزایش غلظت بوهمایت از 0% به 30% ، نفوذپذیری هوا ازml/s.cm 2 5/12 به ml/s.cm 2 3/26 افزایش یافت، که بدلیل افزایش قطر نانوالیاف و بزرگتر شدن منافذ است. افزایش غلظت بوهمایت از 30% به 50% ، منجر به کاهش نفوذپذیری هوا شد که به نظر می‌رسد به دلیل تجمع نانوذرات درسطح نانوالیاف و ایجاد منافذ کوچکتر باشد. نتایج ارزیابی قابلیت غشاء تولیدی در حذف باکتری اشرشیاکلی در آب، نشان داد که حضور نانوذرات بوهمایت در غشاء باعث افزایش بازده حذف باکتری از 21% به 5/92% شده است که به دلیل مساحت سطحی بالای نانوذرات و همچنین جاذبه‌ی الکتروستاتیکی مابین سطح با بارهای مثبت آن‌ها و سطح با بارهای منفی میکروارگانیسم‌هاست. با افزایش میزان بوهمایت از 10% به 30% و 50% در غشاء تغییر چشمگیری در بازده حذف باکتری مشاهده نشد که به علت تجمع نانوذرات در غشاء و کاهش کارایی آنها می‌باشد. نتایج بررسی تاثیر زمان الکتروریسی نشان داد که با افزایش زمان الکتروریسی از 2 ساعت به 6 ساعت، بازده حذف باکتری در نمونه‌ی بدون نانوذره از 21% به 5/65% افزایش یافته‌است. افزایش زمان الکتروریسی از 2 به 6 ساعت در نمونه‌ی حاوی 10% نانوذرات بوهمایت با افزایش معنادار بازده از 5/92% به 7/97% همراه است. در مورد نمونه‌های حاوی 30% و 50% نانوذرات اثر زمان معنادار نیست. نتایج حاصل از آزمایش اسپکتروسکوپی جذب اتمی نشان داد که غشای نانوالیاف پلی‌اکریلونیتریل حاوی 50% نانوذرات بوهمایت با زیرلایه‌ی کربن فعال، دارای ظرفیت جذب کادمیم 0.23mg/g است که نسبت به غشای نانوالیاف پلی‌اکریلونیتریل بدون نانوذره و خود زیرلایه‌ی کربن ظرفیت جذب بیشتری داشته‌است. کلید واژه : بوهمایت- نانوالیاف- الکتروریسی- باکتری- کادمیم

ارتقاء امنیت وب با وف بومی