فهرست مطالب

مواد پیشرفته و پوشش های نوین - سال هشتم شماره 31 (زمستان 1398)
  • سال هشتم شماره 31 (زمستان 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/11/24
  • تعداد عناوین: 7
|
  • معین مهدی پور میرمحله، بابک نوروزی* صفحات 2212-2227
    در این پژوهش نانو الیاف پلی اکریلونیتریل تقویت شده با نانو لوله های کربنی چند دیواره به دوروش الکتروریسی بدون سوزن و متداول سوزنی تولید شد. سپس آزمایشهای تعیین گرانروی و هدایت الکتریکی و مراحل پایدار سازی ،کربونیزاسیون و فعالسازی نانو الیاف انجام گرفت. سپس مشخصه یابی نانوالیاف با روش های طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR)، میکروسکوپی الکترونی روبشی(SEM)، گرماسنجی پویشی تفاضلی(DSC)، پراش پرتو ایکس (XRD) و جذب گازی نیتروژن (BET) ارزیابی شد. نتایج میکروسکوپی الکترونی روبشی نشان داد، باافزایش مقدار نانولوله کربنی، قطر نانوالیاف خالص و فعال شده تغییر می یابد وگرانروی و هدایت الکتریکی افزایش پیدا می کند. نتایج آزمون گرمایش پویشی تفاضلی، آنتالپی و درجه حلقوی شدن متفاوتی برای نانوالیاف خالص و کامپوزیت کربنی نشان داد. رشته ساز دیسکی نسبت به نوع سیلندری سبب تولید نانو الیاف ظریف تر شد. در مقایسه، سرعت تولید روش ریسندگی بدون سوزن بیشتر و یکنواختی نانو الیاف کمتر بود. نتایج طیف سنجی زیر قرمز تبدیل فوریه و مطالعات پراش پرتو ایکس برای نانو الیاف خالص و پایدارشده نشان دهنده افزایش مقدار بلورینگی نانوالیاف کامپوزیت کربنی در مقایسه با نانوالیاف خالص و کاهش اندازه بلور بود. در نتایج پراش پرتو ایکس زوایای پراش متفاوتی برای نانوالیاف در شرایط مختلف بدست آمد و با افزودن نانولوله ها این زاویه به سمت زوایای کوچکتر منتقل شد. نتایج جذب گاز نیتروژن نشان داد که مساحت سطح مخصوص و حجم کل تخلخل نانو الیاف کامپوزیت کربنی افزایش و قطر تخلخل کاهش یافته است.
    کلیدواژگان: الکتروریسی بدون سوزن، پلی آکریلو نیتریل، نانولوله کربنی، فعالسازی، نانو کامپوزیت
  • رضوانه رمضانی دارابی، گلرخ سیار، محسن جهانشاهی، مجید پیروی* صفحات 2228-2238

    به منظور بهبود شار آب و پسزنی غشاهای پلیاترسلفونی در فرآیند تقطیرغشایی، غشای پلیاترسولفون را با استفاده از اسیداولئیک به عنوان عامل آبگریز کننده بهبود دادیم. غشاهای سنتز شده توسط فرآیند جدایش فازی سنتز شده و همچنین تاثیر اسیداولئیک بر روی آبگریزی، تخلخل، زبری سطح، مورفولوژی و عملکرد فرآیند تقطیرغشایی را مورد بررسی قرار دادیم. برای ارزیابی غشاهای ساخته شده از آزمونهای اندازه گیری زاویه تماس، طیف سنجی مادون قرمز، میکروسکوب الکترونی روبشی گسیل میدان، میکروسکوب نیروی اتمی و اندازه گیری میزان تخلخل غشا استفاده شده است. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که حضور مقدار کمی از اسیداولئیک در غشا سبب افزایش آبگریزی و تخلخل غشا شده است و همچنین شار و پسزنی غشاها را بهبود بخشیده است. افزایش بیش از حد اسیداولئیک نه تنها تاثیر مثبتی روی عملکرد غشا ندارد بلکه می تواند کارایی غشا را کاهش دهد. غلظت بیش از حد اسیداولئیک در برخی نواحی مانع عبور بخارهای حاصل از تبخیر از طریق حفرات میگردد و به همین دلیل کاهش شار غشا را به همراه خواهد داشت.

    کلیدواژگان: تقطیر غشایی، پلیمر پلی اتر سولفون، آبگریزی، شارآب، اسید اولئیک
  • محمد علیزاده، علی اصغر سرابی* صفحات 2240-2247
    در این پژوهش میکرو و نانوکپسول های ملامین-فرمالدهید-پنتااریتریتول تتراکیس با موفقیت سنتز شدند. این میکرو/نانوکپسول ها حساس به pH بوده و در محیط قلیایی دیواره کپسول تخریب شده و محتوای هسته آن آزاد می شود. هدف این مقاله پرداختن به دو عامل کشش سطحی مواد هسته کپسول و اثر تنش برشی در فرایند کپسوله سازی بعنوان پارامترهای موثر بر تغییر اندازه کپسول ها است. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، اندازه ، ریخت شناسی و رفتار رهایش کپسول ها بررسی شد. به کمک نرم افزار Measurement و بصورت تصادفی اندازه کپسول ها بدست آمد و در ادامه با استفاده از نرم افزار SPSS نمودار توزیع و هیستوگرام آن رسم گردید. اندازه میکروکپسول ها 5.5 میکرومتر و نانوکپسول ها در سه شرایط مختلف سنتزی عبارتست از: 225، 312، 250 نانومتر بدست آمد. از دستگاه توزین حرارتی نیز برای بررسی و مقایسه نسبت هسته به پوسته میکرو و نانوکپسول ها استفاده شد. نتایج نشان داد که با تغییر اندازه کپسول ها، نسبت هسته به پوسته، شرایط بهینه برای رسیدن به ریخت شناسی هموار و رفتار رهایش دستخوش تغییر قرار گرفتند.
    کلیدواژگان: میکرو، نانوکپسول، ریخت شناسی، محرک-پاسخ، حساس به pH
  • محسن سمیعی، زهراسادات سیدرئوفی* صفحات 2248-2257
    در این تحقیق با توجه به مقاومت به خوردگی پایین آلیاژهای منیزیم در محیط های آبی، از پوشش سرامیکی TiO2 به روش کندوپاش مغناطیسی برای بهبود مقاومت به خوردگی و زیست سازگاری آلیاژ AZ91D استفاده شد. بررسی های ساختاری به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) و تفرق پرتو ایکس (XRD) پیوستگی خوب پوشش با مورفولوژی شبه کروی حاوی TiO2 و اسپینل های Mg2TiO4 و MgTi2O5 را نشان داد؛ به طوری که بخشی از زیرلایه نیز تحت تاثیر نفود تیتانیوم قرار گرفت. آزمون خوردگی پلاریزاسیون در محلول شبیه سازی شده بدن (SBF) نشان داد که اعمال پوشش با کاهش حدود 100 برابری جریان خوردگی منجر به بهبود مقاومت خوردگی زیرلایه منیزیم می گردد. نتایج آزمون زیست سازگاری سمیت زایی نشان داد که تراکم و تعداد سلول های موجود روی نمونه پوشش داده شده با TiO2 به دلیل اتصال سلولی محکم تر بیشتر از زیرلایه بدون پوشش است. درصد زنده ماندن سلول های MG67 نیز روی سطح نمونه ها از مقدار 77 درصد در زیرلایه بدون پوشش به مقدار 89 درصد در نمونه پوشش داده شده افزایش یافت.
    کلیدواژگان: آلیاژ منیزیم، پوشش TiO2، کندوپاش مغناطیسی، خوردگی، زیست سازگاری
  • ارغوان نوروزیان کرمانی، مرتضی زند رحیمی*، هادی ابراهیمی فر صفحات 2258-2268
    در این تحقیق پوشش کامپوزیتی Co-P-nanoAl2O3 با استفاده از تکنیک رسوب دهی الکتریکی به روش جریان مستقیم بر روی زیر لایه AISI 430 پوشش داده شد. میکروساختار و رفتار خوردگی پوشش های ایجاد شده در دانسیته جریان های متفاوت (mA/cm210 و mA/cm2 15 و mA/cm220 و mA/cm2 25) مورد مطالعه قرار گرفت. به منظور بررسی مورفولوژی پوشش و آنالیز پوشش تشکیل شده به ترتیب از دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکرو آنالیز EDS استفاده شد. نتایج نشان داد که پوشش تشکیل شده در دانسیته جریان mA/cm2 15 کاملا یکنواخت و پیوسته است. به منظور بررسی مقاومت به خوردگی، آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک در محلول آبی 5/3 درصدوزنی NaCl بر روی نمونه های پوشش دار و بدون پوشش اعمال گردید. نتایج آزمون های پلاریزاسیون تافل و الکتروشیمیایی نیز با تصاویر میکروسکوپی مطابقت داشت و نشان داد که پوشش تشکیل شده در حمام با دانسیته جریان mA/cm2 15 بیشترین مقاومت به خوردگی را دارد.
    کلیدواژگان: پوشش کامپوزیتی، نانو آلومینا، چگالی جریان، خوردگی، پلاریزاسیون پتانسیودینامیک
  • رضا درویشی*، علی مشک ریز، ابوالفضل براتی صفحات 2270-2278

    سنتیک تبلور غیر هم دمای مذاب پلی پروپیلن (PP) بعنوان فاز پیوسته ترموپلاستیک الاستومرهای (TPE) بر پایه پلی بوتادی ان/ پلی پروپیلن (TPE1: PBR / PP) و پلی بوتادی ان/ سازگارکننده-پلی بوتادی ان آکریلاتی / پلی پروپیلن (TPE2: PBR/Ac-PBR / PP) و همچنین ترموپلاستیک های پخت شده (TPV1 وTPV2) آن ها با کمک مدل سینتیکی اوزاوا مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از داده های DSC و مدل اوزاوا نشان می دهد که عامل سازگار کننده (Ac-PBR)، دمای شروع و دمای نهایی بلورینگی تبلور را افزایش داده و پهنای تکامل بلورینگی را کوچکتر می نماید. همچنین پخت دینامیکی منجر به انتقال دماهای ابتدایی و نهایی بلورینگی به دماهای پایین تر می شود. دمای تبلور (Tc) و نیمه عمر تبلور (t1/2) همه آمیزه ها، با افزایش نرخ سرمایش کاهش می یابد. ثابت سرعت تبلور و توان اوزاوا برای دماهای مختلف (115،110، 120 و C° 130) با روش رگرسیون خطی با استفاده از تحلیل اوزاوا به دست آمد؛ توان اوزاوا (m) با افزایش درصد تبدیل مذاب به بلور، تغییر می کند. در حالیکه مقدار m برای PP خالص ، از (4/1 در °C110) به (3 در °C 120) تغییر می کند، این مقادیر برای TPE1 از (7/1 در °C110) به (3/3 در °C 120) و برای TPE2 بالاتر و از (1/1 در °C110) به (4 در °C 125) تغییر می کند . مقدار بیشینه ثابت سرعت تبلور KC برای همه آمیزه ها، تقریبا در بلورینگی نسبی 50٪ رخ می دهد که بیش ترین ثابت های سرعت تبلور برای TPE2 بدست آمد.

    کلیدواژگان: ترموپلاستیک الاستومر، پخت دینامیکی، بوتادی ان رابر اکریلاتی، بوتادی ان رابر، پلی پروپیلن
  • نیما حسین زاده یکانی، محسن جهانشاهی، مجید پیروی*، قاسم نجف پور صفحات 2280-2287
    شیرابه زباله نوعی فاضلاب قوی است که آلودگی ناشی از آن در سراسر جهان به عنوان یکی از مهم ترین معضلات زیست محیطی مطرح است. در این پژوهش ابتدا به منظور کاهش بار آلی شیرابه از فرآیند انعقاد شیمیایی به وسیله مواد منعقد کننده از جمله سولفات آلومینیوم و پلی آلومینیوم کلراید استفاده شد و محدوده بهینه pH و غلظت بهینه ماده منعقد کننده بررسی شد. سپس برای تصفیه شیرابه زباله از فرآیند بیولوژیکی لجن فعال استفاده شد و در پایان برای جداسازی شیرابه تصفیه شده از بیوراکتور هوازی از فرایند غشایی FO-MBR استفاده شد و همچنین تاثیر جاذب کربن فعال در این فرایند مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج به دست آمده، با استفاده از مواد منعقدکننده(غلظت بهینه g/l 1 و 8=pH) میزان COD شیرابه بعد از فرایند پیش تصفیه %48 کاهش یافت. سپس با استفاده از فرایند هوازی لجن فعال تحت شرایط بهینه هوادهی و نسبت "gCOD" ⁄"MLSS.d" 312/0=F/M و زمان ماند هیدرولیکی 24 ساعت میزان حذف COD به %5/28 رسید. در بخش آخر با استفاده از غشای سنتز شده سلولزی در غالب ماژول قاب و صفحه و به صورت مستغرق در درون بیوراکتور هوازی فرایند FO-MBR مورد بررسی قرار گرفت. همچنین به منظور بهبود عملکرد این فرایند از جاذب کربن فعال با غلظت g/l 2 استفاده شد که این امر موجب بهبود عملکرد سیستم تصفیه شیرابه زباله گردید به گونه ای که میزان حذف COD از %74 به %89 افزایش یافت و همچنین میزان تغیرات غلظت MLSS در طول فرایند 4 روزه FO-MBR در مقایسه با حالت عدم وجود جاذب %24 افزایش داشت.
    کلیدواژگان: شیرابه زباله، فرآیند انعقاد، لجن فعال، غشای سلولزی، حذف COD
|
  • Moein Mehdipour Mirmahale, Babak Noroozi * Pages 2212-2227
    Polyacrylonitrile (PAN) Nanofibers and Multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) were fabricated by using the needleless and conventional electrospinning. CNT-Activated carbon nanofibers prepared by stabilization, carbonization, and activation processes and evaluated by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), differential scanning calorimetry (DSC) and X-ray diffraction (XRD) and BET method. SEM analysis showed that by increasing the concentration of MWCNT the average nanofibers diameter changed for pure and activated nanofibers and electrical conductivity and viscosity of nanofibers were increased. DSC plots showed different enthalpy and cyclization degree of embedding of MWCNTs in PAN nanofibers. Also, the generated nanofibers from disk shape nozzles were finer with a narrower distribution than produced by the cylinder type. The nanofibers produced by needleless method provided larger diameter nanofibers with less uniformity and higher production rate comparing to the conventional method. FTIR Spectroscopy and XRD studies showed that PAN-MWCNT nanofibers exhibited higher crystallinity compared to PAN nanofibers and the crystallite size was decreased. The XRD analysis revealed that different diffraction angles (2θ) in stabilized and carbonized PAN-MWCNT nanofibers that shifted to the smaller one by increasing of carbon nanotubes contents. The BET results indicated the improvement of porosity in MWCNT-ACNF nanofibers comparing to ACNF nanofibers and diameter of pore was decreased.
    Keywords: needleless electrospinning, Polyacrylonitrile, Carbon nanotubes, Activation, Nanocomposite
  • Rezvaneh Ramezani Darabi, Golrokh Sayyar, Mohsen Jahanshahi, Majid Peyravi * Pages 2228-2238

    In order to enhance the water flux and rejection of polyethersulfone (PES) membranes for membrane distillation process (MDP), we have developed a new PES membrane using a oleic acid as a hydrophobic agent. The synthesis membranes are fabricated via the phase inversion procedure and we examined the effects of oleic acid on hydrophobicity, porosity, surface roughness, morphology and MDP performance. For the membrane characterization, the produced membranes were characterized by contact angle, FTIR spectroscopy, field emission scanning electron microscopy, atomic force microscopy and porosity measurements. The outcomes demonstrated that the presence of the small amount of oleic acid in the membrane has led to an increment in the membrane hydrophobicity and porosity, and also improves the water flux and rejection of the MDP. The increment amount of oleic acid not only have no positive efficacy on the membrane performance, but can also reduce the MDP efficiency. In some areas, the excess concentration of oleic acid prevents the crossing of vapors evaporation through the cavities, so it will diminish the MDP flux.

    Keywords: Membrane distillation process, Polyethersulfone polymer, Hydrophobicity, Water flux, Oleoic acid
  • Mohammad Alizadeh, Ali Asghar Sarabi * Pages 2240-2247
    In this research, micro- and nanocapsules of melamine-formaldehyde-pentaerythritol tetrakis successfully synthesized. These micro/nanocapsules are pH-sensitive, the capsule wall degrades in the alkaline environment and releases its core content. The purpose of this paper is to investigate the two parameters, the surface tension of the capsule core material and the effect of shear stress on the encapsulation process as parameters affecting the size of the capsules. The size, morphology, and behavior of the capsules were investigated by scanning electron microscopy (SEM). By using Measurement software, the size of the capsules was obtained. Then the distribution and histogram were plotted with using SPSS software. The size of the microcapsules was 5.5 μm and the nanocapsules in three different synthetic conditions were: 225, 312, 250 nm. Thermogravimetric analysis was also used to evaluate and compare the core to shell ratio of the micro- and nanocapsules. The results determined that by changing the size of the capsules, the core to shell ratio, the optimum conditions to achieve smooth morphology and release behavior changed.
    Keywords: micro, nanocapsule, morphology, stimuli-responsive, pH sensitive
  • Mohsen Samiee, Zahra Sadat Seyedraoufi * Pages 2248-2257
    In this study, due to the poor corrosion resistance of Mg alloys in aquatic environments, TiO2 ceramic coating applied by the magnetron sputtering technique to enhance the corrosion resistance and biocompatibility of AZ91D alloy. The Microstructural studies by field emission scanning electron microscopy (FESEM) and X-Ray diffraction (XRD) analysis showed that the coating formed uniformly with semi spherical morphology containing TiO2, Mg2TiO4 and MgTi2O5 spinels, so that above of the substrate was Ti diffiusion affected. The polarization corrosion test in simulated body fluid (SBF) solution showed that applying the coating by reducing the corrosion current by about 100 times improves the corrosion resistance of the magnesium substrate so that MTT results show that density and number of cells on the coated sample is higher than substrate without coating due to cell joint stronger. The viability of MG67 cells on the samples increased from 77% in the substrate to 89% in the coated sample.
    Keywords: Magnesium alloy, TiO2 Coating, Magnetron sputtering, corrosion, Biocompatibility
  • Arghavan Noruziyan Kermani, Morteza Zandrahimi *, Hadi Ebrahimifar Pages 2258-2268
    In this study, Co-P-nanoAl2O3 composite coating was deposited onto AISI 430 substrate using direct current electric deposition technique. The microstructure and corrosion behavior of the fabricated coatings at different current densities (10 mA/cm2, 15 mA/cm2, 20 mA/cm2, 25 mA/cm2) were studied. In order to investigate the morphology of the composite coating and the analysis of the coated samples, scanning electron microscope (SEM) and EDS were used, respectively. The results showed, the composite coating formed at the current density of 15 mA/cm2, is completely uniform and continuous. In order to investigate the corrosion resistance, potentiodynamic polarization experiment was applied in aqueous solution of 3.5% NaCl on coated and uncoated AISI 430 samples. The results of Tafel and electrochemical polarization tests were also correlated with microscopic images and showed that the coated specimen at the current density of 15 mA/cm2 had the maximum corrosion resistance.
    Keywords: composite coating, Nano alumina, Current Density, corrosion, potentiodynamic polarization
  • Reza Darvishi *, Ali Moshkriz, Abolfazl Barati Pages 2270-2278

    Non-isothermal crystallization kinetics of Polypropylene (PP) melt as a continuous phase of thermoplastic elastomers (TPEs) based on polypropylene / polybutadiene rubber (TPE1: PBR/PP) and polybutadiene rubber / acrylated-polybutadiene compatibizer / polypropylene (TPE2: PBR/ Ac-PBR /PP) as well as their the corresponding thermoplastic vulcanizate(TPV) samples (TPV1 and TPV2) were investigated using Ozawa's kinetic model. The results of the DSC data and the Ozawa model show that the Ac-PBR compatibilizer, increases the onset and the final temperature of crystallization and make the crystallization region narrower. Dynamic vulcanization also results in shifting the onset and the final crystallization temperatures to lower values. The temperature (Tc) and the half-time for crystallization (t_(1/2)) of all blends decrease with increasing cooling rate. The crystallization rate constant and the ozawa model exponent (m) for four different temperatures (110, 115, 120 and 130 C °) were obtained by linear regression method. The exponent of ozawa model changes with increasing degree of molten/crystal conversion. While the “m” value for the pure PP varies from (1.4 at 110℃) to (3 at 120 ℃), these values for TPE1 range from (1.7 at 110℃) to (3.3 at 120℃) and for TPE2 are higher and varies from (1.1 at 110℃) to (4 at 125℃). The maximum value of the crystallization rate constant (KC ) for all blends occurs at approximately 50% relative crystallinity; the highest crystallization rate constants obtains for TPE2.

    Keywords: Thermoplastic Elastomer, Dynamic vulcanizate, Butadiene Rubber, Acrylated-Butadiene Rubber, polypropylene
  • Nima Hosseinzadeh Yekani, Mohsen Jahanshahi, Majid Peyravi *, Qasem Najafpour Pages 2280-2287
    In this study, the combination of chemical, biological and membrane processes was investigated for landfill leachate treatment. In order to reduce the contamination level, the chemical coagulation process was used by coagulants such as aluminum sulfate and poly aluminum chloride. Also, the optimum pH range and concentration of the coagulant were determine following by the biological process of activated sludge. Finally, the leachate separation of the aerobic bioreactor was carried out by FO-MBR membrane process and the effect of powder activated carbon adsorbent was studied on this process. The results showed that the amount of COD in leachate decreased by 48% after pretreatment using coagulants (optimum concentration of 1 g / l and pH = 8). Then, the COD removal rate reached to 24% by using the aerobic activated sludge process under optimum aeration conditions, F / M = 0.312 COD / MLSS.d ratio and 24h hydraulic retention time. In the last section, the usage of synthesized cellulose membrane in form of the frame and plate modules immersed in the aerobic bioreactor of the FO-MBR process, was examined. Furthermore, 2 g / l powder activated carbon adsorbent was used to improve the performance of this process and the reduction of membrane fouling, which improved the performance of the landfill leachate wastewater treatment system by increasing the COD removal rate from 74% to 92% as well as the changes in MLSS concentration during the 4-day FO-MBR process increased by 24% compared to the absence of adsorbent.
    Keywords: : Landfill leachate, Coagulation, Activated sludge, COD removal