فهرست مطالب

علوم دانشگاه خوارزمی - سال چهاردهم شماره 4 (زمستان 1393)

نشریه علوم دانشگاه خوارزمی
سال چهاردهم شماره 4 (زمستان 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/01/10
  • تعداد عناوین: 7
|
  • رجبعلی ابراهیمی صفحات 171-184
    هیدروژل ها دسته ای از فرآورده های هستند که می توانند مقادیر زیادی آب را بدون انحلال جذب کنند. این ویژگی به دلیل شبکه سازی فیزیکی یا شیمیایی زنجیرهای پلیمری آب دوست است. از امواج پرقدرت فراصوت در واکنش های پلیمری شدن و در نبود آغازگر بهره گرفته می شود. از آن جا که در یک سامانه فراصوتی، پلیمری شدن و تخریب به طور هم زمان صورت می گیرند، پلیمری شدن فراصوتی، فرآیندی پیچیده است. تشکیل هیدروژل با کمک این امواج، تنها در محیط های گرانرو مانند گلیسرول امکان پذیر است. رادیکال های H و OH به دست آمده از فرآیند حفره سازی، گام آغازی را راه اندازی می کنند. در این پژوهش، از مونومرهای آکریلی حلال در آب و عامل شبکه ساز متیلن بیس آکریل آمید در محیط دوتایی آب/گلیسرول هیدروژل به دست آمد. تابش فراصوت نه تنها به حرارت و آغازگر نیاز ندارد، بلکه زمان تشکیل فرآورده را به چند دقیقه کاهش داد. افزون بر این، هیدروژل های تهیه شده به کمک فراصوت دارای ساختار میکروسکپی یک نواخت تر و قدرت تورم بیش تری بودند. طیف سنجی های FT-IR و UV-VIS در تایید ساختارهای شبکه ای به دست آمده به کار گرفته شدند. تصاویر SEM نمونه های به دست آمده نشان دهنده ساختار نانوی یک نواخت با حفره های ریز زیاد است. فروپاشی حفره هایی که در اثر تابش فراصوت و در حین واکنش تهیه تشکیل می شوند، در انجام واکنش و ساختار فرآورده به دست آمده نقش اساسی دارند. از این روش می توان هم در ساخت و هم در کنترل سنتز (سرعت و ساختار) فرآورده های بیو(زیستی) و در سامانه های زنده – مانند رهایش دارو - بهره گرفت، از این رو همه بررسی ها در دمای ثابت 37 درجه بدن انسان انجام شد.
    کلیدواژگان: پلیمری شدن، هیدروژل، تابش فراصوت، ساختار میکروسکپی، رهایش دارو
  • حسین امانی صفحات 185-198
    در این تحقیق توانایی پسودومناس آرجینیوزا1 2 NPبه منظور تولید بیوسورفکتانت رامنولیپید بررسی شد. رامنولیپید در صنایع نفت برای پاک سازی فیلترهای تصفیه لجن های نفتی و پاک سازی تانک های ذخیره نفتی و تیمار بیولوژیک فاضلاب های نفتی حائز اهمیت است. هدف دیگر این تحقیق بهینه سازی محیط رشد تولید بیوسورفکتانت برای کاهش هزینه ها با استفاده از روش تاگوچی است. شرایطی از قبیل منابع کربنی مختلف، اثر غلظت نمک، فسفر و نیتروژن در سه سطح بر میزان تولید رامنولیپید بررسیشد. بهترین شرایط برای تولید رامنولیپید وقتی مشاهده شد که از ساکاروز به عنوان منبع کربن، NaCl g/l 50، (4HPO2، Na4PO2NaH) g/l 75/6 و 4SO2)4(NH g/l 1 به ترتیب برای منبع نمک، فسفر و نیتروژن استفاده می شود. بیش ترین مقدار تولید رامنولیپید از میان آزمایش های مختلف برابر g/l8/2 به دست آمد. هم چنین شاخص امولسیون سازی برای رامنولیپید تولید شده به کمک آزمون 24E بررسی شد و مقدار امولسیون برای نفت خام (34= API) برابر 80% به دست آمد.
    کلیدواژگان: بیوسورفکتانت، تاگوچی، رامنولیپید، فرمانتاسیون، امولسیون سازی
  • مصطفی رحیم نژاد، قاسم نجف پور، زهرا نجف قلی صفحات 199-208
    استفاده از پیل های سوختی رسوبی از روش های نوین تولید الکتریسیته پاک است و طیف متنوعی از مواد آلی موجود در رسوبات را تبدیل به جریان الکتریسیته می کنند. در این تحقیق از چهار منبع رسوبی مختلف دریا، حوضچه پرورش ماهی، چشمه محلی و رودخانه محمودآباد به عنوان مولد جریان الکتریسته استفاده شده است. از گرافیت به عنوان الکترود در محفظه های آند و کاتد پیل های سوختی رسوبی استفاده شد. کم ترین میزان توان به دست آمده در ارتباط با رسوبات حوضچه پرورش ماهی است به طوری که بیشینه ولتاژ مدار باز برای آن برابر با mV310 است. رسوبات حاصل از رودخانه در مقایسه با سایر رسوبات استفاده شده دارای بیش ترین دانسیته توانی برابر با 2mw/m09/37 از خود نشان داده است. این پیل ولتاژ مدارباز740 میلی ولت دارد و به مدت 12روز نیز کاملا پایدار است.
    کلیدواژگان: پیل سوختی رسوبی، انرژی پاک، جریان اکتریسیته، دانسیته توان
  • رضا صابری، علی تخت اردشیر صفحات 209-218
    پروژه تحقیقاتی حاضر برای دست یابی به فناوری های نوین در زمینه رفع آلودگی های رادیواکتیو انجام شده است. امروزه ساخت و استفاده از رزین های مبادله کننده با بازدهی و کارآیی زیاد، به عنوان روی کردی نوین در تحقیقات و هم چنین روشی کاربردی در علوم جداسازی مطرح است. در این پروژه برای رفع آلودگی ماده رادیواکتیو 137Cs به عنوان یکی از مهم ترین پاره های شکافت هسته ای، دو نوع کامپوزیت جدید با عنوان سریم مولیبدات-پلی اکریلونیتریل1 و مس هگزاسیانوفرات II- پلی اکریلونیتریل2 تهیه شد و کارآیی آن ها در شرایط پیوسته و ناپیوسته سنجیده شد. برای شناسایی ساختار ترکیب سنتز شده، از تکنیک طیف سنجی مادون قرمز استفاده شد. مساحت سطح دانه های جاذب و میزان تخلخل آن ها اندازه گیری شد. در راستای افزایش راندمان این دو کامپوزیت، ترکیب آن ها با ماده PAN تهیه شد و پایداری آن ها در شرایط مختلف محیطی سنجیده شدند. نتایج نشان می دهد که کامپوزیت مس هگزاسیانوفرات II- پلی اکریلونیتریل در شرایط یک سان راندمان بیش تری نسبت به کامپوزیت سریم مولیبدات-پلی اکریلونیتریل دارد.
    کلیدواژگان: جداسازی، کامپوزیت، 137Cs، H، C، F، C، PAN، تبادل یونی، CER، M، PAN
  • نرگس صمدانی لنگرودی، ویدا جداییان صفحات 219-228
    هدف از انجام این تحقیق، بررسی امکان استفاده از سبوس برنج به عنوان جاذبی طبیعی و مناسب برای حذف فرمیک اسید که اسیدی آلی است، از آب آلوده شده به این اسید و بررسی اثر عوامل مختلف شامل مقدار جاذب، غلظت اولیه جذب شونده، دما و زمان بر میزان جذب و تعیین ثابت های ایزوترم های جذبی است. نتایج آزمایش ها نشان داد که افزایش مقدار جاذب، کاهش غلظت اولیه جذب شونده و کاهش دما سبب افزایش جذب شده و فرایند جذب تقریبا بعد از یک ساعت به حال تعادل می رسد. برای بیان چگونگی جذب فرمیک اسید بر روی سبوس برنج از مدل های جذبی مختلفی استفاده شده است که ازبین آن ها مدل های جذبی فروندلیش و لانگمور تطابق بهتری را در مقایسه با سایر ایزوترم ها نشان می دهند. بررسی های آماری نشان می دهند که به ازای سه درجه آزادی و حدود اطمینان 95%، میانگین مقدار جذب شونده به ازای واحد وزن جاذب، 095/0± 39/10، خواهد شد.
    کلیدواژگان: اسیدهای آلی، ایزوترم جذب سطحی، جذب سطحی، سبوس برنج
  • فاطمه طالبی خلیل محله، رضا مرندی صفحات 229-238
    آلودگی محیط زیست به فلزات سمی و خطرناک از مهم ترین مسائل دنیای امروز است. نیکل یکی از این فلزات سمی است که غلظت زیاد آن در صورت ورود به بدن انسان باعث حساسیت پوستی، بیماری های قلبی، انواع سرطان و غیره می شود، بنا بر این حذف نیکل از پساب های صنعتی ضروری است. هدف از این تحقیق حذف یون نیکل از محلول آبی با کربن فعال سنتز شده از تفاله هویج و بررسی تاثیر تغییر اندازه ذرات جاذب بر زمان تعادل و بازده جذب یون نیکل بود. برای این منظور از تکنیک جذب سطحی در سیستم ناپیوسته استفاده شد و در ابتدا کربن فعال از تفاله هویج تهیه و اندازه ذرات آن بین 300- 37 میکرومتر انتخاب شد. نتایج نشان داد که حداکثر بازده جذب در6pH= و برابر 100% است. هم چنین نشان داده شد که با کاهش اندازه جاذب از 300 تا 37 میکرومتر، زمان تعادل جذب کاهش یافته و از 130 به 20 دقیقه رسید. نتایج حاصل از بررسی مدل های سینتیکی نشان داد که روند حذف یون نیکل از مدل سینتیکی شبه درجه دوم پیروی می کند. رابطه ایزوترم های لانگمیر و فروندلیچ به منظور تطابق ایزوترم های جذب، بررسی شد. این پژوهش به خوبی نشان داد که کربن فعال جاذبی با ظرفیت جذب زیاد برای یون نیکل است.
    کلیدواژگان: کربن فعال، نیکل، اندازه ذرات، مدل های سینتیکی، ایزوترم جذب
  • مینا غیاثی، بهاره نوحی، منصور زاهدی صفحه 239
    رایج ترین و مهم ترین مکانیزم دفاعی باکتریایی نسبت به آنتی بیوتیک های بتالاکتام، تولید آنزیم های بتالاکتاماز است. این داروها از طریق هیدرولیز و شکست حلقه 4-عضوی پیوند بتالاکتام، طی مکانیزمی دو مرحله ای، شامل حمله نوکلئوفیلی یون هیدروکسید پل و پروتونه شدن گروه آمین، غیرفعال می شوند. طی این واکنش یون های فلزی نقش مهمی را در فرآیند کاتالیستی ایفا می کنند. البته با وجود بررسی های متعدد، هنوز مکانیزم عمل کرد این آنزیم ها نامشخص و بازدارنده مناسب برای آن ها گزارش نشده است. نظریه تابعی چگالی (DFT) با استفاده از روش B3LYP و سری های پایه 6-31G، 6-31G* و 6-311G**، برای محاسبه جزئیات ساختار و انرژی الکترونی واکنش کاتالیستی بخش فعال آنزیم CcrA از خانواده آنزیم های متالوبتالاکتاماز (MβLs)، آنتی بیوتیک بتالاکتام پنی سیلین و کمپلکس های تشکیل شده شامل ES، ETS1، INT1، INT2، ETS2 و EP به ترتیب، به کار گرفته شده است. هم چنین توابع ترمودینامیکی نظیر، آنتالپی استاندارد (∆Ho)، آنتروپی استاندارد (∆So) و انرژی آزاد گیبس استاندارد (∆Go) واکنش، برایETS1، ETS2 و برای کل واکنش، در دماهای C° 25، C° 31، C° 37 و C°40 و فشار 1 اتمسفر، بررسی شد. در همه محاسبات اثر حلال با روش PCM برای حلال های آب، اتانول، محیط پروتئینی، نیترومتان و تتراکلرید کربن در نظر گرفته شده است. در نهایت این واکنش طی یک فرآیند گرمازا و خود به خودی، به پایداری می رسد و مرحله اول مکانیزم واکنش، یعنی حمله نوکلئوفیلی، مرحله تعیین کننده سرعت است.
    کلیدواژگان: آنتی بیوتیک های بتالاکتام، آنزیم های متالوبتالاکتاماز (MβLs)، آنزیمCcrA، پنیسیلین، توابع ترمودینامیکی، محاسبات QM
|
  • Rajabali Ebrahimi Pages 171-184
    Department of Chemistry، Takestan Branch، Islamic Azad University، Takestan، Iran High frequency sound wave، ultrasound، is widely used to facilitate chemical reactions، especially in the polymerization reactions. This paper reports a study which synthesized acrylic hydrogel in the presence of ultrasonic irradiation (20-kHz، power 80%، pulse 8) in a water/glycerol medium. Acrylic acid (AA) and acrylamide (AAm) were used as acrylic monomers، and methylene bisacrylamide (MBA) as the crosslinker. The experiments were performed at a constant temperature of 37 °C. It was found that hydrogel formation is faster in the presence of ultrasound than in its absence. In addition، FT-IR، UV-Vis، and SEM spectroscopy showed that the hydrogel synthesized ultrasonically has a higher swelling capacity and a more uniform and porous structure. It was also discovered that hydrogel formation speeds up at higher quantities of glycerol. However، an increase in crosslinker concentration proved ineffective although it changed the appearance of the hydrogel. The method proposed in this research can be used in the synthesis of biomedical materials and in the development of drug delivery systems.
    Keywords: Polymerization, Hydrogels, Ultrasound, Microscopic Structure, Drugs Delivery
  • H. Amani Pages 185-198
    In this research، the ability of Pseudomonas aeruginosa NP2to produce rhamnolipid biosurfactant was investigated. Rhamnolipid has various applications in oil industry including cleaning oil sludge filters، cleaning oil storage tanks and biological treatment of oil wastes. The purpose of this paper was optimization of biosurfactant production for reduction of costs using taguchi experimental design methods. Source of carbon، salt concentration، phosphorus concentration and nitrogen concentration at three levels were investigated. The best condition for biosurfactant production was observed when sucrose was used as carbon source، 50 g/l Nacl as salt source، 6. 75 g/l NaH2PO4 as phosphorus source، and 1g/l (NH4) 2SO4 as nitrogen source. The highest rhamnoliopd production among different experiments was 2. 8 g/l. Also the evaluation of emulsification index (E24) of the produced rhamnolipid was studied and the emulsification index value of 80% was reached for crude oil (API=34).
    Keywords: Biosurfactant, Taguchi, Rhamnolipid, Fermentation, Emulsion index
  • Mostafa Rahimnejad, G. Najafpor, Z. Najafgholi Pages 199-208
    Sediment microbial fuel cells (SMFCs) are new technology for production of clean energy. SMFCs able to convert a wide range of organic matter contained in the sediment to bioelectricity. In this study four different ecosystems (sea، hatchery، river and spring) was evaluated to assess their potential to generate electricity. Graphites were used as anode and cathode electrode. The lowest produced voltage was around 310 mV and produced from hatchery. Compare to other ecosystems river generate highest maximum generated power density of 37. 09 mw/m2. The maximum generated voltage was 740 mV and it was completely stable for 12 days.
    Keywords: Sediment microbial fuel cell, Clean energy, Electrical current, Power density
  • Reza Saberi, Ali Takht Ardeshir Pages 209-218
    in the present Research، in order to access new technologies eliminate radioactive contamination have been carried out. The construction and use of exchange resins with high efficiency and efficacy، as a new approach in research and practical method of separation is introduced. This project is one of the most important pieces of 137Cs radioactive decontamination nuclear fission، two new composite entitled as CER. M-PAN (cerium molybdate - poly acrylonitrile) and HCFC-PAN (Cu Hegzacyanoferrat II- poly acrylonitrile) was prepared their performance was evaluated in terms of continuous and discontinuous. To identify the structure of the synthesized compound، infrared spectroscopy techniques were used. Surface Area and Porosity of adsorbent beads were assayed. In order to increase the efficiency of these two composites، combining them with the PAN were prepared and their stability in different environmental conditions assessed and evaluated. The results suggest that the same efficiency than HCFC-PAN composite composite is CER. M-PAN.
    Keywords: separation, H.C.F.C, PAN, 137Cs, Ion exchange, CER.M, PAN
  • N. Samadani, V. Jodaeian Pages 219-228
    The aim of this study is to investigate the possibility of the using rice bran as a natural and suitable adsorbent for the removal of formic acid whose is an organic acid from liquid solution and the effect of various parameters such as adsorbent dose، initial concentration adsorbate، temperature and time on the adsorption process and determination of adsorption isotherm constants. Removal of organic acids from liquid solutions is an important environmental challenge. Batch adsorption experiments showed that the adsorption increased with the increasing of the amount of adsorbent، initial concentration of adsorbate and decreasing temperature and adsorption process is reached the equilibrium state after one hour. The adsorption data was analyzed using the various isotherm models. From these various isotherm models، the adsorption process obeys the Langmuir and Freundlich adsorption isotherms. The results show a good agreement with both methods. The average amount of adsorbate per 3 degrees of freedom and confidence 95%، 10. 39±0. 095، is obtained
    Keywords: Organic acids, Adsorption isotherm, Adsorption, Rice bran
  • Fatemeh Talebi Khalilmahalleh, Reza Marandi Pages 229-238
    The environmental pollution of harmful toxic metals is one of the important issues in the world today. Nickel is one of the toxic heavy metals which if enters into the human body in high concentrations; it will cause skin allergy، heart disease and various cancers. Therefore، there is need to remove Nickel from industrial wastewater. The purpose of this study was firstly to remove nickel from aqueous solutions with synthesized activated carbon from carrot remains and secondly to investigate the effect of variations of the adsorbent particle sizes on the equilibrium time and the removal efficiency. For this purpose، adsorption of Ni (II) ions on the adsorbent was studied in a batch process. Firstly، the activated carbon was prepared from carrot remains with particle sizes between 37 and 300 micrometers. The results showed that the maximum absorption efficiency occurs (100%) at pH of 6. Moreover، it was shown that with decreasing the adsorbent size from 300 to 37 µm، the equilibrium time will decreases from 130 to 20 min. Experimental data was best fitted onto pseudo-second order model. Langmuir and Freundlich isotherms equation were used to fit the adsorption isotherms. It is evident from this study that activated carbon is a suitable material for the uptake of Ni (II) from aqueous solutions.
    Keywords: Activated Carbon, Nickel, particle size, Kinetic Models, Adsorption isotherm
  • Mina Ghiasi, B. Noohi, M. Zahedi Page 239
    The most prevalent and important mechanism of bacterial resistance to β-lactam antibiotics، is the production of β-lactamase enzymes which inactivate these drugs by the hydrolytic cleavage of the four-membered β-lactam ring during two steps which is including the nucleophilic attack of the bridging hydroxide ion on the substrate and eventual protonation of the leaving amine group. During this reaction، metal ions play an important role in the catalytic process. Despite the availability of β-lactamase crystallographic structures، their mechanism of action is still unclear and no clinically useful inhibitors of these enzymes have been reported. Density functional theory (DFT) using B3LYP and 6-31G، 6-31G* and 6-311G** basis sets have been employed to calculate the details of electronic structure and electronic energy of catalytic reaction of CcrA enzyme active center from metallo-β-lactamase enzymes (MβLs)، penicillin from β-lactam antibiotics، and the formed complexes including ES، ETS1، EI1، EI2، ETS2 and EP respectively، has been used. Also all the thermodynamic functions including ∆Hº، ∆Sº and ∆Gº to form two transition states، ETS1 and ETS2، and for the total reaction are evaluated at 25 °C، 31 °C، 37 °C and 40 °C and 1 atmosphere pressure. In all calculations solvent effects have been considered by using PCM method for water، ethanol، protein environment، nitro methane and carbon tetrachloride. Finally this reaction proceeds during an exothermic and spontaneous process، and the first step، the nucleophilic attack of the bridging hydroxide ion on the substrate، is the rate-limiting step
    Keywords: β Lactam antibiotics, Metallo, β lactamase enzymes (MβLs), CcrA enzyme, Penicillin, Thermodynamic functions, QM calculations