ساخت و ارزیابی مواد جاذب با حفرات نانویی و بررسی رفتار هیدرودینامیکی آن در یک بستر توسعه یافته

جذب سطحی بستر توسعه یافته یک روش مستقیم برای بازیافت محصولات بیولوژیکی و نانو ذرات بیولوژیکی است. طراحی ساختار شیمایی با ویژگی های مناسب، برای تشکیل یک بستر توسعه یافته پایدار ضروری است. بر مبنای روش امولسیون آب در روغن، دو ساختار شیمیایی آگارز- نیکل و آگارز- روی با حفرات نانویی برای کاربرد در بسترهای توسعه یافته آماده شده اند. به منظور بررسی مورفولوژی ذرات آماده شده، میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی پویشی مورد استفاده قرار گرفته شده است. خصوصیات فیزیکی ذرات آماده شده به عنوان تابعی از مقدار جامد (پودر نیکل/ روی) اندازه گیری شده است. نتایج نشان داده است که ذرات آگارز- نیکل شکل کروی خوب، قطر متوسط µm 4/148-68/133، دانسیته ی مرطوب g/ml 56/2-73/1، درصد آب 5/58-2/32، درصد تخلخل 37/96-4/79 و اندازه حفرات nm 150-100 داشته است. علاوه براین ذرات آگارز- روی نیز شکل کروی خوب، قطر متوسط µm 11/191-54/140، دانسیته ی مرطوب g/ml 01/2-33/1، درصد آب 75-45، درصد تخلخل 97-86 و اندازه حفرات nm 90-40 داشته است. برای فهم بهتر تأثیر ویژگی فاز جامد (پودر نیکل/ روی) بر عملکرد بستر توسعه یافته (با قطر 1 سانتی متر)، ویژگی های فیزیکی و هیدرودینامیکی ساختارهای شیمیایی آگارز- نیکل و آگارز- روی با دانسیته های مختلف بررسی شده است. نتایج نشان داده است که با افزایش دانسیته ی ساختار شیمیایی، ضریب بسط بستر کاهش یافته است. با اندازه گیری توزیع زمان اقامت، ویژگی های هیدرودینامیکی در بستر بدست آمد. نتایج حاصل نشان داده است که با افزایش دانسیته، ضریب پراکندگی محوری افزایش یافته است. همچنین تأثیر سرعت جریان و ضریب بسط بستر بر خصوصیات هیدرودینامیکی مورد بررسی قرار گرفته شده است. این بررسی ها نشان داده است که سرعت جریان موثرترین ضریب بر خصوصیات هیدرودینامیکی در بستر بوده است. همه ی نتایج نشان داد که ذرات آگارز- نیکل و آگارز- روی ویژگی بسط و پایداری خوب داشته اند و برای فرایندهای بستر توسعه یافته مناسب هستند. در ادامه ی این تحقیق، تأثیر توزیع اندازه ذرات آگارز- روی بر عملکرد بستر توسعه یافته مطالعه شده است. نشان داده شده است که ساختار شیمیایی با اندازه ذرات بزرگ تر برای عملیات با سرعت جریان های بالاتر مناسب بود. علاوه براین نتایج نشان داد که پراکندگی محوری برای ذرات با توزیع اندازه ی پهن نسبت به ذرات با توزیع اندازه باریک کمتر بود. در گام بعدی این تحقیق، تأثیر سرعت همزدن در مرحله ی ساخت بر اندازه ی ذرات آگارز- نیکل بررسی شده است. نتایج آزمایشگاهی بدست آمده حاکی از آن است که با افزایش سرعت همزدن، اندازه ذرات کاهش یافته است. همچنین تأثیر سرعت همزدن بر مشخصه های بسط و هیدرودینامیکی ذرات آگارز- نیکل مورد بررسی قرار گرفته شده است. در پایان، ویژگی های فیزیکی و هیدرودینامیکی ذرات آگارز- نیکل مطالعه و با خصوصیات فیزیکی و هیدرودینامیکی جاذب تجاری streamline deae مقایسه شده است. نتایج بدست آمده نشان داده است که ذرات آگارز- نیکل در مقایسه با جاذب streamline deae ویژگی بسط بهتر و پراکندگی محوری کمتر داشته است.