No category

منبع پایان نامه درمورد برخورداری، محیط زیست، انعطاف پذیری، عدالت اجتماعی

دستیابی به راه‌حل‌هایی جهت کاهش فقر، گسترش عدالت اجتماعی و حصول اطمینان از حفظ محیط زیست بر روی سیاره‌ای که از همیشه شلوغ‌تر است گرد هم آمدند[۱].
یکی از مهم‌ترین مسائل در مورد حفاظت از محیط زیست و سلامت انسانها، حیوانات و گیاهان سلامت و پاکیزگی آب است.آب مهم‌ترین امر حیاتی برای تمامی موجودات زنده بر روی کره زمین است. آب را می‌توان از طریق چندین راه همانند آب‌شیرین‌کن، تصفیه، اسمز، ضدعفونی کردن و رسوب دادن آلاینده‌ها تصفیه کرد. در میان این روشها، روش جذب دارای مزایای بسیار زیادی نسبت به سایر روشهاست. روش جذب یک پدیده سطحی است که در طی آن آلاینده‌ها از طریق نیروهای فیزیکی به سطح جاذب جذب می‌شوند.جذب بستگی به عوامل بسیار زیادی ازجمله درجه حرارت، pH، غلظت آلاینده‌ها، زمان تماس فاز جاذب با آلاینده‌ها، اندازه ذرات فاز جاذب و آلاینده، دما و ماهیت آلاینده و ماده جاذب دارد. آلاینده‌های اصلی موجود در آب به دو دسته تقسیم بندی می‌شوند: آلاینده‌های آلی و آلاینده‌های یونی[۲].
آلاینده‌های یونی موجود در آب به دو دسته تقسیم می‌شوند:
الف- یون‌های فلزات سنگین مانند آرسنیک، جیوه، کادمیوم کروم، کبالت، مس، سلنیوم و سرب.
ب- یون‌های غیرفلزی مانند فلوراید، فسفات، نیترات و سولفید.
از جمله اساسی ترین مشکلات در ارتباط با یون‌های فلزات سنگین عدم تجزیه شدن آنها در بدن موجودات زنده می باشد. این امر بدین معنی است که این یون‌ها زیست تخریب پذیر نیستند و تمایل به تجمع در بافتهای موجودات زنده دارند. در واقع فلزات سنگین پس از ورود به بدن دفع نشده بلکه در بافت‌هایی مثل چربی، عضلات، استخوان‌ها و مفاصل رسوب کرده و انباشته می گردند که همین امر موجب بروز بیماریها و عوارض متعددی در بدن می شود. در دهه گذشته ورود آلاینده‌ها با منشأ انسانی مانند فلزات سنگین به داخل محیط های دریایی، به مقدار زیادی افزایش یافته است که به‌عنوان یک خطر جدی برای حیات محیط های آبی به شمار می آیند.
تجمع فلزات سنگین در آب،هوا و خاک، یک مشکل زیست محیطی بسیار مهم می باشد. در جدول تناوبی به آن تعداد از عناصر که وزن اتمی بالایی داشته و در دمای اتاق خاصیت فلزی دارند، فلز سنگین اطلاق می شود. ازآنجایی‌که تعاریف مختلفی برای این عناصر شده و در این طبقه عناصر مختلفی قرار داده شده اند،باید تنها از اصطلاح فلزات یا شبه فلزات استفاده نمود. بر اساس این تعاریف،فلزات مس تا بیسموت در جدول تناوبی که چگالی بیشتر از ۴gr/?cm?^3 دارند به‌عنوان فلزات سنگین تعریف شده اند. در جدول تناوبی به فلزات گروه ۳ تا ۱۶ در تناوب ۴ و ۴ به بعد فلزات سنگین می گویند. بسیاری از این عناصر نه تنها برای حیات ضروری نیستند، بلکه بسیار هم خاصیت سمی دارند. اندامگان‌های زنده به مقادیر بسیار کمی از فلزات سنگین برای رشد و بقا نیاز دارند که به اصطلاح به آنها عناصر ردیاب۱ می گویند مثل آهن، کبالت، مس، منیزیم، مولیبدن، وانادیوم، استرنیم و روی. میزان این یون‌ها در بدن اگر از حداقل مورد نیاز و ضروری افزایش یابند، باعث اخلال در رشد می گردند. سایر فلزات سنگین همانند جیوه، سرب وکادمیوم عناصر حیاتی نبود و اثرات سودمندی بر حیات اندام های زنده ندارند؛ به طوریکه تجمع آنها در بدن موجودات زنده به خصوص پستانداران باعث بیماری های خطرناکی می گردد. مسیرهای ورود این یون‌ها به بدن پستانداران به طور معمول از طریق آب و مواد غذایی آلوده می باشد[۲].
کیتین وکیتوسان و مشتقات آنها با توجه به برخورداری از هزینه پایین و زیست تخریب پذیر بودن و همچنین داشتن میزان بالایی از گروه‌های عاملی حامل نیتروژن دار و کربوکسیل دار توجه گسترده ای را به‌عنوان یک جاذب مؤثر جهت حذف آلاینده‌های مختلف از آب به خود جلب کرده اند. از جمله این آلاینده‌ها می‌توان به کاتیون‌ها و آنیون‌های فلزی، مواد پرتوزا، رنگدانه های مختلف، فنول و همچنین آنیون‌های مختلف و آلاینده‌های دیگر اشاره کرد. کیتین و کیتوسان دارای پتانسیل بسیار بالایی جهت حذف این‌گونه آلاینده‌ها از آب می باشند. اما بااین‌حال هنوز هم نیاز برای یافتن ابزار عملی مانند جذب‌کننده‌های سطحی توسعه یافته در مقیاس تجاری وجود دارد[۲].
برای هر فرآیند جذب، داشتن سطح مقطع بزرگ، حجم منافذ بالا و همچنین داشتن گروه‌های عاملی مناسب از جمله نیازهای کلیدی و اولیه می باشد.جهت افزایش میزان جذب پلیمرها از نانو ذرات به علت داشتن ویژگی های ذکر شده استفاده می گردد. در حال حاضر بسیاری از نانو ذرات از جمله نانورس و نانولوله های کربنی جهت حذف آلاینده‌ها از آب توسعه یافته اند. نانوذره ای که به تازگی توجه بسیاری از دانشمندان را به خود جلب کرده است، گرافن نام دارد. گرافن یک ورق مسطح با ضخامت nm1 (یک اتم) است که از اتم‌های کربنی تشکیل شده است که در یک شبکه بلوری لانه‌زنبوری جای گرفته اند. گرافن عنصر مادر سایر آلوتروپ های کربن از جمله گرافیت، نانولوله های کربنی و فولرن است. ازجمله خواص بی نظیر گرافن می‌توان به برخورداری از انعطاف پذیری مکانیکی، گرمایی و شیمیایی بالا اشاره کرد. همچنین گرافن دارای سطح مقطع ویژه بسیار بالا در حدود ۲۶۳۰ m^2/gr می باشد که آن را به یک نامزد بالقوه به‌عنوان یک جاذب با کارایی بالا تبدیل می کند. بااین‌حال گرافن در شکل اصلی خود به علت نداشتن گروه‌های عاملی مناسب از توانایی چندانی برای جذب برخوردار نیست. زیرا به علت داشتن اتم‌های ۲Sp تنها قابلیت جذب آلاینده‌ها را با نیروهای واندروالسی دارا می باشد. بنابراین در این پروژه ابتدا گرافن اصلاح شده و برروی آن گروه‌های اکسیدی نشانده می شود و سپس گروه‌های آمینی را با سطح این ماده واکنش داده می شود. در انتها از این نانوذره در هیدروژل کیتوسان استفاده کرده و میزان جذب یون‌های فلزات سنگین را با استفاده از این نانوکامپوزیت هیدروژل، هیدروژل خالص کیتوسان مقایسه می شود.

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   پایان نامه دربارهنویسندگان، روشنفکران، بیژن نجدی، نثر فارسی

فصل دوم

مباحث نظری و مروری بر کارهای انجام‌شده
در این بخش توضیحاتی در مورد ساختار کیتین و کیتوسان به‌عنوان یک ماتریس جاذب و همچنین گرافن به‌عنوان یک نانوذره جاذب جهت جذب یون‌های فلزات سنگین داده خواهد شد و به آزمایش‌های انجام گرفته بر روی این مواد پرداخته خواهد شد.
کیتین و کیتوسان
کیتین از فراوان ترین بایوپلیمرها بعد از سلولز می باشد. کیتین یک پلی ساکارید طبیعی است و به طور برجسته در پوسته سخت پوستانی مثل خرچنگ و میگو، کوتیکول حشرات و دیواره سلولی قارچ ها یافت می شود. تاریخچه کیتین و کیتوسان به قرن ۱۹ برمی‌گردد. برای اولین بار یک دانشمند فرانسوی به نام براکونوت۲ کیتین را از قارچ استخراج کرد. سپس روگت در سال ۱۸۵۹ کیتوسان را از فرآیند استیل زدایی بازی کیتین در حضور پتاسیم هیدروکساید به دست آورد و در نهایت در سال ۱۹۵۰ ساختار آن به طور کامل کشف شد. کیتین و کیتوسان به‌عنوان یک آمینو پلی ساکارید طبیعی که دارای ساختمان بی نظیر و خصوصیاتی چند منظوره هستند به طور وسیعی در پزشکی و صنعت مورد استفاده قرار می گیرند. از جمله خصوصیات بارز آنها می‌توان به زیست سازگاری بالا، زیست تخریب پذیر بودن و دارا بودن خواص ضد باکتری و ضدحساسیت در کنار سمیت پایین اشاره کرد.
ساختار کیتین و کیتوسان
سلولز و کیتین هر دو پلی ساکاریدهایی هستند که نقش حفاظتی را به ترتیب برای گیاهان و جانوران ایفا می‌کنند به طوریکه گیاهان سلولز را در دیواره سلولی و حشرات و سخت پوستان کیتین را در پوسته خود تولید می کنند. ساختارهای سلولز و کیتین شباهت بسیار زیادی با یکدیگر دارند در سلولز گروه‌های هیدروکسیل در موقعیت کربن شماره ۲ با گروه های استامید جایگزین شده و در مورد کیتوسان گروه‌های آمین جایگزین گروه‌های هیدروکسیل در سلولز شده اند. شکل ۲-۱طرح‌واره‌ای از فرمول ساختاری واحدهای منومری سلولز، کیتین و کیتوسان را نمایش می دهد.

شکل ‏۲-۱: ساختار واحدهای منومری سلولز، کیتین و کیتوسان[۲]
کیتین دارای فرمول شیمیایی (C8H13O5N)n و کیتوسان دارای فرمول شیمیایی (C6H11O4N)n می باشند. شکل ۲-۲ساختار شیمیایی کیتین و کیتوسان را نمایش می دهند.

شکل ‏۲-۲ ساختار شیمیایی پلیمرهای کیتین و کیتوسان[۲]
کیتوسان مشتقی از کیتین است. تعداد گروه های استیل موجود روی زنجیر پلیمر، تفاوت بین این دو پلیمر را مشخص می کند. پلیمری که ۱۰۰ درصد گروه‌های آمین آن استیل دار شده باشند را کیتین و پلیمری که بدون گروه آمیدی(۱۰۰ درصد گروه آمین) را کیتوسان می نامند. به طور قراردادی وجود ۵۰ درصد گروه‌های آمیدی به‌عنوان مرز بین کیتین و کیتوسان در نظر گرفته می شود. یعنی پلیمر با درجه استیل زدایی کمتر از ۵۰ درصد را کیتین و پلیمر با درجا استیل زدایی بیشتر از ۵۰ درصد را کیتوسان می نامند.
کیتین در حالت جامد دارای ۳ شکل متفاوت است که با نامهای آلفا (?)، بتا (?) و گاما (y) شناخته می‌شوند. در صد فراوانی کیتین آلفا در طبیعت بیشتر از دو حالت بتا و گاما می باشد. آلفا کیتین در دیواره سلولی قارچ‌ها و پوسته سخت پوستانی همچون میگو و خرچنگ، بتا کیتین از دیاتومه و بازوهای ماهی مرکب و گاما کیتین( که دارای درصد کمی در طبیعت می باشد) به صورت ترکیبی از آلفا کیتین و بتا کیتین یافت می‌شوند. جهت گیری متفاوت زنجیره ای پلیمری باعث بروز چنین اختلافی در کیتین ها شده است؛ به طوریکه گروه‌های استیل با ایجاد پیوند هیدروژنی درون زنجیره ای و برون زنجیره ای بین گروه‌های استیل کربن شماره ۲ و هیدروکسیل موجود در پلیمر، نقش مهمی در این شکل گیری ایفا می کنند. اگر جهت گیری تمام زنجیره های پلیمری در یک راستا باشند آن را آلفا کیتین می نامند. در این حالت زنجیره ها می‌توانند علاوه بر پیوند های هیدروژنی درون زنجیره ای، پیوندهای هیدروژنی برون زنجیره ای نیز داشته باشند و باعث افزایش استحکام ساختار شوند؛ ولی در مورد بتا کیتین جهت گیری زنجیره ها فقط اجازه تشکیل پیوند های درون زنجیره ای را می دهد. همچنین در مورد گاما کیتین جهت گیری زنجیره ها به صورت تصادفی است. شکل ۲-۳ طرح‌واره‌ای از جهت گیری زنجیره ها در انواع کیتین را نمایش می دهد.

شکل ‏۲-۳ جهت‌گیری زنجیره ها در گاما، بتا و آلفا کیتین[۲]
خصوصیات کیتین و کیتوسان
بیشتر پلی ساکارید های موجود در طبیعت از جمله سلولز، دکسترین، پکتین، آلجینیک اسید و غیره به صورت خنثی و اسیدی می باشند درحالی‌که کیتین و کیتوسان به صورت بازی در طبیعت موجود هستند. وجود این خاصیت منحصر به فرد آنها را قادر می سازد تا به صورت شیمیایی با چربی‌ها، پروتئین ها، DNA، RNA، و یون‌های فلزات سنگین پیوند های شیمیایی برقرار کند. کیتین به دلیل خاصیت چربی دوستی بالا در آب و بسیاری از حلال های آلی نامحلول است اما کیتوسا

دیدگاهتان را بنویسید