1-3-4-دسته بندی الکترودهای اصلاح شده با توجه به کاربرد آنها در روش­های مختلف آنالیزی……………………………………………………………………………………………………………………. 9

1-4- شیمی روتنیم…………………………………………………………………………………………………. 11

1-4-1کشف ونامگذاری……………………………………………………………………………………….. 11

1-4- 2- خصوصیات فیزیکی…………………………………………………………………………………….12

1-4-3-خصوصیات شیمیایی…………………………………………………………………………………….. 12

1-5- شیمی کلریدروتنیم…………………………………………………………………………………………. 12

1-6- نانوذرات اکسید روتنیم…………………………………………………………………………………… 12

1-7- شیمی نانولوله های کربن……………………………………………………………………………………. 13

1-8- شیمی کروسین………………………………………………………………………………………………. 14

1- 9- شیمی تیونین و سلستین……………………………………………………………………………………. 15

1- 10-شیمی سل-ژل……………………………………………………………………………………………. 16

1-10-1- الکترود های ساخته شده براساس سل-ژل………………………………………………………16

1-11- الکترود های کربن شیشه ای……………………………………………………………………………16

1-12- فعال سازی سطح الکترود و انواع آن…………………………………………………………………17

1-12-1- روش قرار دادن اصلاحگر بر سطح الکترود……………………………………………………18

1-12-2- ساختار اصلاح کننده های سطح……………………………………………………………………18

1-13- اهداف کار پژوهشی حاضر………………………………………………………………………………20

فصل دوم (مروری بر کارهای انجام­شده در زمینه الکترودهای اصلاح­شده،NADH

و پریدات) 21

2-1- مروری بر کارهای انجام شده در زمینه اندازه­گیری ترکیبات مختلف بر پایه الکترودهای

اصلاح­شده با لوله کربن و مولکول های کروسین……………………………………………………………22

2-2- مروری بر استفاده از نانو ذرات اکسید روتنیم برای اصلاح سطح الکترود…………………….22

2-3- مروری بر کارهای انجام گرفته برای تعیین NADHبه روش الکتروشیمیایی………………. 24

2-4- مروری بر کارهای انجام گرفته برای تعیین پریدات با استفاده از الکترودهای اصلاح­شده..24

فصل سوم(تعیین آمپرومتری نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید اسید با الکترود کربن سرامیک اصلاح شده با نانولوله کربن و مولکول های کروسین) 26

1-3- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………… 27

3-2- بخش تجربی……………………………………………………………………………………………………28

3-2-1- مواد ومعرف­ها……………………………………………………………………………………………..28

3-2-2- دستگاه­ها و وسایل مورد نیاز…………………………………………………………………………..29

3-2-3- روش تهیه الکترود کربن سرامیک Bare و اصلاح شده با نانولوله کربن به روش

سل-ژل…………………………………………………………………………………………………………………..29

3-2-3-1- روش تهیه الکترود کربن سرامیک اصلاح شده با مولکول های کروسین……………..29

3-3- بررسی الکتروشیمی فیلم نانولوله کربن-کروسین تشکیل شده در سطح الکترود …………..31

3-4- تاثیر استفاده از نانولوله کربن در رفتار الکتروشیمیایی کروسین جذب شده در سطح الکترود…………………………………………………………………………………………………………………..32

3-5- فعالیت الکتروشیمیایی الکترود CCE/CNTs/Cro در سرعت­های روبش مختلف…………33

3-6- محاسبه ضریب انتقال بار و ثابت سرعت انتقال الکترون برای الکترود اصلاح­شده………… 34

3-7- محاسبه غلظت سطحی کروسین در سطح الکترود………………………………………………….36

3-8- بررسی میزان پایداری فیلم کروسین جذب شده تشکیل شده در سطح الکترود……………36

3-9- بررسی رفتار الکتروشیمیایی فیلم کروسین جذب شده در سطح الکترود در pH های متفاوت…………………………………………………………………………………………………………………..37

3-10- خواص الکتروکاتالیزوری فیلم CNTs/Cro برای اکسیداسیون الکتروکاتالیزوری NADH………………………………………………………………………………………………………………….38

3-11- بررسی رفتار الکتروشیمیایی الکترود کربن سرامیک اصلاح شده با نانولوله کربن و کروسین در غلظت های متفاوتی از NADH ………………………………………………………………..40

3-12- محاسبه ثابت سرعت کاتالیزوری برای اکسیداسیون NADH توسط الکترود کربن سرامیک اصلاح شده با CNTs/Cro…………………………………………………………………………….41

3-13-بررسی تاثیر PH محلول روی اکسیداسیون الکتروکاتالیزوری NADH …………………. 41

3-14- تعیین محدوده خطی NADH با الکترود کربن سرامیک اصلاح شده با نانولوله کربن و کروسین………………………………………………………………………………………………………………….42 3-15- تعیین حساسیت و حد تشخیص الکترود اصلاح­شده برای اندازه گیری NADH …………44

3-16- بررسی پایداری پاسخ الکترود اصلاح­شده نسبت به اکسیداسیون الکتروکاتالیزوری NADH……………………………………………………………………………………………………………………………………..45

3-17- نتیجه­گیری …………………………………………………………………………………………………..46

فصل چهارم (تعیین آمپرومتری پریدات بااستفاده از الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانو ذرات اکسید روتنیم) 47

4- 1- مقدمه …………………………………………………………………………………………………………..48

4 -2- بخش تجربی………………………………………………………………………………………………….48

4- 2- 1- مواد و معرف ها………………………………………………………………………………………..48

4-2- 2- دستگاهها و تکنیک های اندازه گیری……………………………………………………………….49

4-2-3- روش تهیه نانوذرات اکسید روتنیم در سطح الکترود کربن شیشه ای……………………….49

4-2- 4- روش تهیه الکترود اصلاح شده با نانوذرات اکسید روتنیم وسلستین بلو…………………..51

4-3- محاسبه سطح موثر الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانوذرات اکسید روتنیم ………..51

4- 4- بررسی الکتروشیمی فیلم نانوذرات اکسید روتنیم- سلستین بلو در سطح الکترود کربن شیشه ای…………………………………………………………………………………………………………………..52

4-5- تأثیر استفاده از نانوذرات اکسید روتنیم در رفتار الکتروشیمیایی سلستین بلو جذب شده در

سطح الکترود………………………………………………………………………………………………………….53

4-6- فعالیت الکتروشیمیایی الکترود CB- RuOx/GC در سرعت های روبش مختلف……….. 54

4-7- محاسبه ضریب انتقال بار و ثابت سرعت انتقال الکترون برای الکترود اصلاح شده ………..56

4-8- محاسبه غلظت سطحی سلستین بلو جذب شده در سطح نانوذرات اکسید روتنیم ………….57

4- 9- بررسی میزان پایداری فیلم سلستین بلو تثبیت شده بر سطح نانوذرات اکسید روتنیم …….58

4- 10- بررسی رفتار الکتروشیمیایی فیلم نانو ذرات اکسید روتنیم- سلستین بلو جذب شده

در سطح الکترود…………………………………………………………………………………………………….. 58

4-11- بررسی رفتار الکتروشیمیایی فیلم سلستین بلو جذب شده در سطح الکترود در PHهای مختلف………………………………………………………………………………………………………………… 60

4- 12- بررسی خواص الکتروکاتالیزوری فیلم RuOx- Celestine blue برای احیای الکتروکاتالیزوری پریدات………………………………………………………………………………………….61

4-13- بررسی تاثیرpH محلول روی احیای الکتروکاتالیزوری پریدات…………………………….63

4-14- بررسی رفتار الکتروشیمیایی الکترود GC/RuOx- CB در غلظت های متفاوت……..63

4- 15- محاسبه ثابت سرعت کاتالیزوری برای پریدات……………………………………………………64

4- 16- استفاده از روش آمپرومتری برای اندازه گیری پریدات توسط الکترود کربن شیشه ای شده اصلاح شده با فیلم RuOx- CB و تعیین محدوده کالیبراسیون خطی………………………………..65

4-17- تعیین حساسیت و حد تشخیص الکترود GC/RuOx- CB برای تشخیص پریدات…66

4- 18- بررسی پایداری پاسخ الکترود GC/RuOx- CB برای اندازه گیری پریدات……….67

4-19- نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………………. 68

فهرست منابع……………………………………………………………………………………………………………………………..69

شکل (1-1): ساختار واکنشهای اکسایش و کاهش کروسین…………………………………………………………………..14

شکل(1-2): ساختار واکنشهای اکسایش و کاهش سلستین بلو………………………………………………………………..15

شکل (3-1): رفتار الکتروشیمیاییNADH ……………………………………………………………………………………….27

شکل (3-2): ولتاموگرام الکترود CCE/CNTs در محلول 1 میلی مولارکروسین…………………………………….30

شکل (3-3): ولتاموگرام­های الکترودCro /CCE/CNTs در محلول 1/0 مولار بافر فسفات 2سرعت روبش 50 میلی ولت بر ثانیه………………………………………………………………………………………………30

شکل (3-4): ولتاموگرام­های چرخه­ای الکترود CCE (a) , CCE/CNTs b) و Cro /CCE/CNTs در بافر فسفات pH برابر7…………………………………………………………………………………………………………………………..31

شکل(3-5): ولتاموگرام های چرخه ای الکترود (a) CCE/Cro و (b)Cro /CCE/CNTs درمحلول 1/0 مولار بافرفسفات7………………………………………………………………………………………………………………..32

شکل (3-6): ولتاموگرام چرخه ای الکترود Cro /CCE/CNTs در سرعت های روبش 20-100 میلی ولت بر ثانیه در محلول بافر فسفات 2……………………………………………………………………………………..33

شکل (3-7): نمودار جریان برحسب سرعت روبش برای الکترود اصلاح شده با نانولوله کربن و مولکول های کروسین………………………………………………………………………………………………………………………………………..36

شکل (3-8): ولتاموگرام­های الکترود اصلاح­شده با نانولوله کربن و مولکول های کروسین (a)در دومین (b) در یکصدمین چرخه پتانسیل………………………………………………………………………………………………………………….37

شکل (3-9): ولتاموگرام­های چرخه­ای الکترودCro /CCE/CNTs درمحلول بافر فسفات M1/0 در pH های 2تا9 در سرعت روبش 50 میلی ولت بر ثانیه………………………………………………………………………………………..38

شکل(3-10): ولتاموگرام­های چرخه­ای الکترود در حضور (b) 3 میلی مولار NADHدر محلول 1/0 مولار بافر فسفات با pH برابر 7 در سرعت روبش 50میلی ولت بر ثانیه برای الکترود (a) CCE/CNTs و CCE/CNTs/Cro(b ………………………………………………………………………………………………………………39

شکل (3-11): ولتاموگرام­ الکترود CCE/CNTs/Cro در محلول 1/0 مولار بافر فسفات 7 در غلطت های مختلف 0 تا 300 میکرو مولار NADH در سرعت روبش 50 میلی ولت بر ثانیه………………………………………..40

شکل (3-12): ولتاموگرام­های چرخه­ای الکترود اصلاح­شده CCE/CNTs/Cro در بافر فسفات 1/0 مولاردر محدوده PH 2 تا 8 و در حضور 44 میکرو مولارNADH……………………………………………………………………42

شکل(3-13): آمپروگرام الکترود CCE/CNTs/Cro بعد از هر بار تزریق 100 میکرو مولار NADH به محلول 1/0 مولار بافر فسفات باpH برابر 7 در سرعت چرخش الکترود 2000 دور بر دقیقه و پتانسیل ثابت25/0 ولت. شکل B نمودار جریان بر حسب غلظتNADH…………………………………………………………………………43

شکل( 3-14): آمپروگرام الکترود CCE/CNTs/Cro بعد از هر بار تزریق 20 میکرو مولار NADH به محلول

1/0 مولار بافر فسفات با pHبرابر 7 در سرعت چرخش الکترود 2000 دور بر دقیقه و پتانسیل ثابت 25/ولت. شکل :B نمودار جریان در برابر غلظت NADH…………………………………………………………………………………45

شکل(3-15): آمپروگرام الکترود CCE/CNTs/Cro بعد از تزریق 200 میکرو مولار NADH به محلول 1/0

مولار بافر فسفات با pH برابر 7 در پتانسیل ثابت 25/0 ولت و سرعت چرخش 2000 دوربر دقیقه،در مدت 48 دقیقه…………………………………………………………………………………………………………………………………………….46

شکل (4-1) ساختار پریدات سدیم…………………………………………………………………………………………………….48

شکل (4-2) ولتاموگرام مربوط به تشکیل نانوذرات اکسید روتنیم در سطح الکترود کربن شیشه ای…………………49

شکل (4-3) ولتاموگرام مریوط به پایداری فیلم RuOx تشکیل شده بر سطح الکترود کربن شیشه­ای……………50

شکل (4-4) تصاویرSEM مربوط به الکترود کربن شیشه ای اصلاح نشده و اصلاح شده با نانوذرات اکسیدروتنیم ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………51

شکل(4-5) ولتاموگرام های چرخه ای برای (a) جذب سلستین سطحی شده در سطح الکترود کربن شیشه ای، (b) الکترود CB – RuOx/GC ………………………………………………………………………………………………………….53

شکل (4-6): (A) ولتاموگرام­های چرخه ای الکترودGCE/CoOxNPs در شیشه ای (b) RuOx درمحلول 1/0 مولار بافر فسفات2……………………………………………………………………………………………………………………54

شکل (4-7) ولتاموگرام های چرخه ای الکترود CB- RuOx/GC در سرعت های روبش مختلف……………….55

شکل (4-8): ولتاموگرام های چرخه ای الکترود اصلاح شده با نانوذرات اکسید روتنیم و سلستین بلو(a)در دومین و (b) در یکصدمین چرخه پتانسیل………………………………………………………………………………………………………..58

احتراق………………………………………………………………………………………………………. 7

1–3-2-روش­های فیزیکی– شیمیایی……………………………………………………………………………………………………… 7

1-3-2-1-تجزیه حرارتی افشانه­ای…………………………………………………………………………………………………….. 7

1-3-2-2-تغلیظ گاز…………………………………………………………………………………………………………………………… 7

1-3-2-3-سایش مکانیکی………………………………………………………………………………………………………………….. 7

1-3-2-4-روش اولتراسونیک……………………………………………………………………………………………………………… 8

1-3-2-5-سیالات فوق بحرانی…………………………………………………………………………………………………………… 8

آ

1-4-کامپوزیت­ها………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 8

1-4-1-انواع کامپوزیت­ها………………………………………………………………………………………………………………………… 9

1-4-1-1-کامپوزیت­های لیفی………………………………………………………………………………………………………….. 9

1-4-1-2-کامپوزیت­های پودری……………………………………………………………………………………………………….. 9

1-5-تاریخچه فن­آوری نانوکامپوزیت…………………………………………………………………………………………………………. 10

1-6-نانوکامپوزیت­ها……………………………………………………………………………………………………………………………………. 11

1-7-انواع نانوکامپوزیت………………………………………………………………………………………………………………………………. 12

1-7-1-نانوکامپوزیت­ها بر اساس اجزای تشکیل­دهنده………………………………………………………………………… 12

1-7-2-نانوکامپوزیت­ها بر اساس ابعاد ذرات پراکنده…………………………………………………………………………… 12

1-7-3-نانوکامپوزیت­ها بر اساس ماده زمینه……………………………………………………………………………………….. 13

1-7-3-1-نانوکامپوزیت­های زمینه پلیمری……………………………………………………………………………………… 13

1-7-3-2-نانوکامپوزیت­های زمینه سرامیکی…………………………………………………………………………………… 13

1-7-3-3-نانوکامپوزیت­های زمینه فلزی-سرامیکی………………………………………………………………………… 14

1-7-3-4-نانوکامپوزیت­های زمینه فلزی…………………………………………………………………………………………. 14

1-8-مزایا ومعایب نانوکامپوزیت­ها……………………………………………………………………………………………………………… 14

1-9-روش­های تهیه نانوکامپوزیت­ها………………………………………………………………………………………………………….. 16

1-9-1-مخلوط­سازی مستقیم……………………………………………………………………………………………………………….. 16

1-9-2-فرآوری محلول………………………………………………………………………………………………………………………….. 16

1-9-3-پلیمریزاسیون درجا…………………………………………………………………………………………………………………… 17

ب

1-9-4-روش سل-ژل…………………………………………………………………………………………………………………………… 17

1-9-5-سنتز با استفاده از تمپلیت­ها……………………………………………………………………………………………………. 18

1-10-ضرورت توجه به نانوکامپوزیت­های پلیمری……………………………………………………………………………………. 19

1-11-کاربردهای نانوکامپوزیت­ها………………………………………………………………………………………………………………. 19

1-12- اهداف تهیه نانوکامپوزیت­های پلیمری………………………………………………………………………………………….. 20

1-13- انواع پرکننده­ها با ابعاد نانو…………………………………………………………………………………………………………….. 21

1-13-1- لایه­ای…………………………………………………………………………………………………………………………………… 21

1-13-2- لیفی……………………………………………………………………………………………………………………………………… 21

1-13-3-کروی……………………………………………………………………………………………………………………………………… 21

1-14- معرفی پلی وینیل الکل………………………………………………………………………………………………………………….. 22

1-14-1-خواص فیزیکی پلی وینیل الکل……………………………………………………………………………………………. 23

1-14-1-1- نقطه ذوب و تبلور………………………………………………………………………………………………………. 23

1-14-1-2- دمای شیشه­ای شدن………………………………………………………………………………………………….. 24

1-14-1-3- قابلیت انحلال………………………………………………………………………………………………………………. 24

1-15-تخریب پلیمرها…………………………………………………………………………………………………………………………………. 25

1-15-1-انواع تخریب…………………………………………………………………………………………………………………………….. 26

1-15-1-1-تخریب حرارتی……………………………………………………………………………………………………………….. 26

1-15-1-2-تخریب مکانیکی……………………………………………………………………………………………………………… 26

ج

1-15-1-3-تخریب با آب (تخریب هیدرولیکی)……………………………………………………………………………….. 26

1-15-1-4-تخریب با امواج مافوق صوت…………………………………………………………………………………………… 26

1-15-1-5-تخریب شیمیایی……………………………………………………………………………………………………………… 27

1-15-1-6-تخریب با تشعشع…………………………………………………………………………………………………………….. 27

1-15-1-7-زیست تخریب شدن………………………………………………………………………………………………………… 27

1-16-پلاستیک­های زیست تخریب پذیر…………………………………………………………………………………………………….. 27

1-17-زیست تخریب پذیری در پلیمرها……………………………………………………………………………………………………… 27

1-17-1-پلیمرهای زیست تخریب پذیر طبیعی……………………………………………………………………………………… 29

1 -17-2-پلیمرهای زیست تخریب پذیر سنتزی……………………………………………………………………………………. 29

1-18-عوامل موثر بر زیست تخریب پذیری پلیمرها…………………………………………………………………………………… 30

1-19-روش­های زیست تخریب پذیری……………………………………………………………………………………………………….. 30

1-19-1-میکروارگانیسم­ها………………………………………………………………………………………………………………………. 31

1-19-1-1-فرآیند هوازی (در حضور اکسیژن)………………………………………………………………………………….. 31

1-19-1-2-فرآیند غیر هوازی (در غیاب اکسیژن)…………………………………………………………………………….. 31

1-19-2-آنزیم­ها………………………………………………………………………………………………………………………………………. 31

1-20-کاربرد پلیمرهای زیست تخریب پذیر………………………………………………………………………………………………. 31

1-21-روش­های تخریب پلیمرهای زیست تخریب پذیر…………………………………………………………………………….. 32

1-21-1-تخریب از طریق نور…………………………………………………………………………………………………………………. 32

د

1-21-2-تخریب از طریق میكروبی……………………………………………………………………………………………………….. 32

1-21-3-تخریب شیمیایی……………………………………………………………………………………………………………………… 33

1-22-روش­های شناسایی نانوکامپوزیت­ها…………………………………………………………………………………………………. 33

1-22-1-استفاده از پراش اشعه ایکس (XRD)…………………………………………………………………………………… 33

1-22-2-استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)………………………………………………………………… 35

1-22-3-استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)………………………………………………………………… 36

1-22-4-استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)………………………………………………………………………. 37

فصل دوم: بخش تجربی

2-1-وسایل، مواد و دستگاه­های مورد استفاده…………………………………………………………………………………………… 39

2-1-1-وسایل آزمایشگاهی……………………………………………………………………………………………………………………. 39

2-1-2-مواد شیمیایی…………………………………………………………………………………………………………………………….. 39

2-2-تعیین جرم مولکولی…………………………………………………………………………………………………………………………… 41

2-3-تهیه نمونه­ها……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 44

2-3-1-آماده سازی نانو ذرات………………………………………………………………………………………………………………… 44

2-3-1-1-روش تهیه­ی نانوذرات CdS…………………………………………………………………………………………………..44

2-3-2-آماده سازی نمونه­های نانو کامپوزیتی…………………………………………………………………………………………45

2-3-2-1-روش تهیه کامپوزیتStarch/PVA ………………………………………………………………………………… 45

2-3-2-2- روش تهیه نانوکامپوزیتStarch/PVA/CdS ……………………………………………………………….. 46

2-4-اندازه­گیری­ها………………………………………………………………………………………………………………………………………. 46

ه

2-4-1-بررسی ساختار………………………………………………………………………………………………………………………….. 47

2-4-1-1- پراش پرتو ایکس (XRD)…………………………………………………………………………………………….. 47

2-4-1-2- میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)………………………………………………………………………… 47

2-4-1-3-طیف سنجی انرژی پراش اشعه ایکس (EDX)…………………………………………………………….. 48

2-4-2- خواص مکانیکی………………………………………………………………………………………………………………………. 48

2-4-3-خواص حرارتی…………………………………………………………………………………………………………………………. 50

2-4-3-2-آنالیز گرماسنج دیفرانسیلی روبشی (DSC)……………………………………………………………….. 50

2-4-4- طیف سنجی مرئی- فرابنفش (UV-VIS)…………………………………………………………………………… 50

2-5- بررسی جذب آب نانوکامپوزیت­ها……………………………………………………………………………………………………. 51

2-6- بررسی تخریب آنزیمی…………………………………………………………………………………………………………………….. 54

فصل سوم: بحث و نتیجه­گیری.

3-1-مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 57

3-2- تعیین جرم مولکولی پلی وینیل الکل……………………………………………………………………………………………… 58

3-3- شناسایی ساختار نانوذرات CdS…………………………………………………………………………………………………….. 58

3-3-1- نتایج XRD…………………………………………………………………………………………………………………………. 58

3-3-2- نتایج SEM…………………………………………………………………………………………………………………………. 60

3-4- شناسایی نانوکامپوزیت­ها………………………………………………………………………………………………………………… 66

3-4-1- نتایج XRD ………………………………………………………………………………………………………………………… 62

3-4-2- نتایج SEM…………………………………………………………………………………………………………………………. 63

3-4-3- نتایج EDX…………………………………………………………………………………………………………………………. 64

و

3-5- بررسی خواص نانوکامپوزیت­های Starch/PVA/CdS…………………………………………………………….. 66

3-5-1- نتایج آزمون مکانیکی تنش- کرنش…………………………………………………………………………………….. 66

3-5-2- نتایج آزمون حرارتی (DSC)………………………………………………………………………………………………. 70

3-5-3- نتایج جذب نور مرئی- فرابنفش…………………………. ……………………………………………………………… 74

3-5-4- نتایج آزمون جذب آب…………………………………………………………………………………………………………. 78

3-5-5- نتایج آزمون تخریب آنزیمی………………………………………………………………………………………………….83

3-5- نتیجه­گیری…………………………………………………………………………………………………………………………………….. 87

فهرست منابع……………………………………………………………………………………………………………………………………………..89

فهرست جدول­ها

عنوانصفحه

جدول (2-1)-انواع مواد شیمیایی مورد استفاده……………………………………………………………………………………. 40

جدول (3-1)- زمان ریزش محلول­ها با غلظت­های مختلف در ویسکومتر استوالد……………………………….. 62

جدول (3-2)- درصد تقریبی عناصر موجود در نانوکامپوزیت Starch/PVA/CdS………………………… 70

جدول (3-3)- داده­های آزمون کشش………………………………………………………………………………………………….. 71

جدول (3-4)- داده­های مربوط به آزمون کالریمتری روبشی تفاضلی (DSC)……………………………………. 78

جدول (3-5)- داده­های مربوط به باند گپ نمونه­های نانوکامپوزیتی…………………………………………………… 80

فهرست شکل­ها

عنوان صفحه

شکل (1-1)- فرمول شیمیایی پلی وینیل الکل………………………………………………………………………………………. 22

شکل (1-2) دستگاه پراش اشعه ایکس……………………………………………………………………………………………………. 34

شکل (1-3) دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی………………………………………………………………………………… 36

شکل (1-4) دستگاه میکروسکوپ الکترونی عبوری………………………………………………………………………………… 37

شکل (1-5) دستگاه میکروسکوپ نیروی اتمی………………………………………………………………………………………. 38

شکل (2-1)- دستگاه تست کشش مورد استفاده در این پژوهش…………………………………………………………. 52

شکل (3-1)- الگوی XRD نانوذرات CdS………………………………………………………………………………………….. 63

شکل (3-2)- تصاویر SEM مربوط به نانوذرات CdS…………………………………………………………………………. 65

شکل (3-3)- الگوی XRD مربوط به نانوکامپوزیت Starch/PVA/CdS………………………………………. 67

شکل (3-4)- تصاویر SEM مربوط به نانوکامپوزیت­های Starch/PVA/CdS………………………………. 68

شکل (3-5)- آنالیز عنصری (EDX) مربوط به نانوکامپوزیت Starch/PVA/CdS……………………….. 69

شکل (3-6)- آزمون Tensile………………………………………………………………………………………………………………. 72

شکل (3-7)- آزمون DSC. ترموگرام مربوط به ماتریس پلیمری Starch/PVA……………………………. 77

شکل (3-8)- آزمون DSC. ترموگرام مربوط به نانوکامپوزیت Starch/PVA/CdS (5%)………….. 77

شکل (3-9)- طیف UV-Vis مربوط به نانوکامپوزیت­های Starch/PVA/CdS………………………….. 79

فهرست نمودارها

عنوان صفحه

نمودار (3-1)- تاًثیر مقدار نانوذره CdS بر روی استحکام کششی……………………………………………………… 73

نمودار (3-2)- تاًثیر مقدار نانوذرات CdS بر روی مدول کشسانی……………………………………………………… 74

نمودار (3-3)- تاًثیر مقدار نانوذرات CdS بر روی ازدیاد طول……………………………………………………………. 75

نمودار (3-4)- بررسی اثر زمان و مقدار نانوذرات CdS بر روی وزن نمونه­های آبدار نانوکامپوزیتی….. 81

نمودار (3-5)- بررسی اثر زمان و مقدار نانوذرات CdS بر روی درجه­ی جذب آب نمونه­ها………………. 82

نمودار (3-6)- تاًثیر افزایش نانوذرات CdS بر روی تخریب آنزیمی نانوکامپوزیت­ها…………………………… 83

فهرست علائم و اختصارات

 

AFMAtomic Force

DSCDifferential Scanning Calorimetry

DEDDegree of enzymatic degradation

EDXEnergy Dispersive X-ray spectroscopy

XRDX-ray Diffraction

PVAPolyvinyl Alcohol

PVACPolyvinyl Acetate

SStarch

SEMScanning Electron Microscopy

TGATermal Gravimetric Analysis

TEMTransmission Electron Microscope

rpmrevolution per minute

nmnanometer

MpaMega pascal

WACWater Absorption Capability

-فن­آوری نانو چیست؟

فن­آوری نانو واژه­ای است کلی که به تمام فن­آوری­های پیشرفته در عرصه کار با مقیاس نانو اطلاق می­شود. معمولاٌ منظور از مقیاس نانو ابعادی در حدود یک تا 100 نانومتر می­باشد. (1 نانومتر یک میلیاردم متر است) [1]. اولین جرقه فن­آوری نانو در سال 1959 زده شد. در این سال ریچارد فاینمن[1] طی یک سخنرانی با عنوان (فضای زیادی در سطوح پایین وجود دارد) ایده فن­آوری نانو را مطرح ساخت. وی این نظریه را ارائه داد که در آینده­ای نزدیک می­توانیم مولکول­ها و اتم­ها را به صورت مستقیم دست­کاری کنیم [2].

نانو­مواد در سال­های اخیر به علت کارایی بالایی که در حوزه­های وسیعی از زمینه­های مختلف دانش مانند الکترونیک، کاتالیست، سرامیک، ذخیره داده­های مغناطیسی و…. دارند، گسترش قابل توجهی یافته­اند. در حقیقت برای تحقق نیاز­های فن­آورانه در زمینه­های یاد شده با استفاده از نانو­مواد، اندازه مواد در ابعاد طول، عرض و یا ارتفاع تا مقیاس نانومتری کاهش می­یابد. با کاهش اندازه مواد تا ابعاد نانومتری، خواص مکانیکی و فیزیکی مواد بهبود قابل توجهی پیدا می­کند، به طور مثال استحکام مکانیکی و به ویژه مقاومت الکتریکی و حرارتی افزایش می­یابد [3].

2-1-2-1: تعریف داده کاوی……………………………………………………………………… 15

2-1-2-2: خوشه بندی……………………...…………………………………………………….18

2-1-2-3: قوانین وابستگی……………………………………………………………………… 25

2-1-3: شیوه تاخر، تناوب و مالی………………………………………………………………. 31

2-2: پیشینه تحقیقاتی………………………………………………………………………….. 33

فصل سوم: روش شناسی تحقیق

3-1: مقدمه…………………………………………………………………………………………… 40

3-2: اطلاعات مجموعه داده ها و آماده سازی داده………………………………………… 42

3-3: تعیین ارزش مشتری……………………………………………………………………….. 44

3-4: استفاده از تکنیک های داده کاوی……………………………………………………… 48

3-5: رهیافتی برای شخصی سازی تبلیغات…………………………………………………. 56

3-6: روش ارزیابی………………………………………………………………………………… 59

فصل چهارم : محاسبات و یافته های تحقیق

4-1 : پایگاه داده هدف……………………………………………………………………………. 62

4-2 : آماده سازی مجموعه داده……………………………………………………………….. 63

4-3 : استخراج اطلاعات جهت تعیین معیارهایRFM…………………………………… 78

4-4 : داده کاوی……………………………………………………………………………………. 82

4-5 : ارائه تبلیغات مناسب به مشتری……………………………………………………….. 117

4-6 : ارزیابی مدل…………………………………………………………………………………. 119

فصل پنجم : نتیجه گیری و کار آینده

5-1 : نتیجه گیری…………………………………………………………………………………. 126

5-2 : پیشنهادها و کار آینده………………………………………………………………….. 128

منابع …………………………………………………………………………………………………. 131

 

فهرست شکل ها:

عنوان ……………………………………………………………………………………………. صفحه

شکل 3-1 : فرایند شخصی سازی تبلیغات توسط داده کاوی …………………………………………… 41

شکل 3-2 : قالب کاری سیستم ارائه تبلیغ در سایت ………………………………………………………… 58

شکل 4-1 : قالب داده های مربوط به خوشه شماره یک در WEKA ………………………………. 107

شکل 4-2 : قالب داده های مربوط به خوشه شماره دو در WEKA ………………………………… 110

شکل 4-3 : قالب داده های مربوط به خوشه شماره سه در WEKA ……………………………….. 114

 

فهرست جدول ها:

عنوان ……………………………………………………………………………………………. صفحه

جدول 2-1 : مثال تراکنش های خرید ………………………………………………………………………………. 26

جدول 2-2 : مثال معیاردهی RFM ………………………………………………………………………………….. 33

جدول 3-1 : مشخصات کالاهای موجود ……………………………………………………………………………. 43

جدول 3-2 : ارزش گذاری معیار Recency …………………………………………………………………….. 46

7

4-1- فرضیات تحقیق

7

5-1- اهمیت و ضرورت تحقیق

7

6-1- اهداف تحقیق

8

7-1- پیشینه تحقیق

9

1-7-1- مطالعات داخلی

9

2-7-1- مطالعات خارجی

11

8-1- محدوده موضوعی، زمانی و مكانی تحقیق

13

فصل دوم

مبانی نظری تحقیق

1-2- پیش درآمد

16

2-2 تعاریف و مفاهیم

16

1-2-2- فضا

16

2-2-2- فضای جغرافیایی

17

3-2-2- تحلیل فضایی

18

4-2-2- روش تحلیل فضایی

18

5-2-2- دسترسی

19

6-2-2- روستا و جامعه روستایی

20

7-2-2- دهستان

20

8-2-2- توزیع فضایی (پراكندگی)

21

9-2-2- آموزش و پرورش

23

10-2-2- سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)

24

3-2- نظریه ها و دیدگاهها

26

1-3-2- نظریه ها و دیدگاه های فضایی

27

2-3-2- سازمان فضایی و سطح بندی روستاها

34

4-2- نظریه سرمایه انسانی

36

1-4-2- تعریف و مفهوم سرمایه انسانی

37

2-4-2-سرمایه گذاری در سرمایه انسانی

37

3-4-2- تشكیل سرمایه انسانی از طریق آموزش و پرورش

38

5-2- نظام آموزش و پرورش ایران

39

6-2- مقاطع تحصیلی آموزش و پرورش در ایران

42

1-6-2- دوره ابتدایی

42

2-6-2- دوره راهنمایی تحصیلی (متوسطه اول)

42

3-6-2- دوره متوسطه عمومی

43

4-6-2- دوره پیش دانشگاهی

43

7-2- ضوابط و استانداردهای مربوط به خدمات آموزشی

44

1-7-2- استانداردهای آموزشی و تعداد دانش آموزان در مدارس ابتدایی و راهنمایی

45

8-2- مدرسه هوشمند

47

1-8-2- پیشینه هوشمندسازی مدارس

48

2-8-2- اهداف ایجادمدارس هوشمند

49

3-8-2- پیش نیازها جهت اجرای مدارس هوشمند

50

فصل سوم:

مواد و روش ها

1-3 – پیش درآمد

52

2-3- موقعیت، حدود و وسعت منطقه مورد مطالعه

54

3-3- ویژگیهای طبیعی منطقه

55

1-3-3- زمین شناسی و ژئومورفولوژی

55

2-3-3- آب وهوا ( اقلیم)

56

1-2-3-3- بادهای 120 روزه سیستان

62

3-3-3- منابع آب

62

4-3-3- خاکهای منطقه

64

5-3-3- وضعیتپوشش گیاهی

65

6-3-3- زندگی جانوری

65

4-3- ویژگیهای جغرافیای انسانی

66

1-4-3- بررسی وضعیت جمعیت منطقه

66

2-4-3- ترکیب جنسی جمعیت

68

3-4-3- وضعیت سواد

68

4- 4 – 3- کشاورزی

69

5-4-3- صنایع و معادن

70

6-4-3- فعالیت های عمرانی و خدماتی

71

1-6-4-3 مساکن روستایی

71

2-6-4-3- معابر و شبکه حمل ونقل

72

3-6-4-3- تأمین آب شرب

73

4-6-4-3- برق رسانی

73

5-6-4-3- خدمات بهداشتی و درمانی

73

6-6-4-3- سایر خدمات

74

7-4-3- ویژگی های فرهنگی و اجتماعی

74

8-4-3- جغرافیای تاریخی سیستان

75

9-4-3- آثار تاریخی منطقه

76

5-3- روش تحقیق

79

1-5-3- روشها و مراحل تحقیق

79

2-5-3- جامعه آماری

80

3-5-3-روش و ابزار گرد آوری داده ها

81

4-5-3- شاخص های مورد مطالعه

82

5-5-3- روش تجزیه و تحلیل اطلاعات

83

فصل چهارم

یافته های تحقیق

1-4- پیش درآمد

85

2-4- یافته های توصیفی و تحلیلی

85

1-2-4- تغییرات مربوط به تعداد جمعیت و خانوار روستاهای مورد مطالعه

88

2-2-4- مراكز آموزشی مقطع ابتدایی

91

1-2-2-4- پراكندگی و دسترسی به مدارس ابتدایی در دهستان محمدآباد

92

2-2-2-4- درجه بندی مدارس ابتدایی دهستان در مقایسه با استانداردهای آموزشی

98

3-2-2-4- تراكم دانش آموز در كلاس های مدارس ابتدایی در مقایسه با استانداردهای آموزشی

100

4-2-2-4- وضعیت فضاها و تجهیزات آموزشی مدارس ابتدایی دهستان در مقایسه با استانداردهای آموزشی

101

5-2-2-4- بررسی وضعیت كادر آموزشی و سایر كاركنان مدارس ابتدایی دهستان

105

3-2-4- مراكز آموزشی مقطع راهنمایی

108

1-3-2-4- پراكندگی و دسترسی به مدارس راهنمایی در دهستان محمدآباد

108

2-3-2-4-درجه بندی مدارس راهنمایی دهستان در مقایسه با استانداردهای آموزشی

116

3-3-2-4- تراكم دانش آموز در كلاس های مدارس راهنمایی دهستان در مقایسه با استانداردهای آموزشی

117

4-3-2-4- وضعیت فضاها و تجهیزات آموزشی در مقایسه با استانداردهای آموزشی

118

5-3-2-4- بررسی وضعیت كادر آموزشی و سایر كاركنان مدارس راهنمایی دهستان

123

4-2-4- مراكز آموزشی مقطع متوسطه

124

1-4-2-4- پراكندگی و دسترسی به مراكز آموزشی متوسطه در دهستان محمدآباد

126

2-4-2-4- تراكم دانش آموز در كلاس های مراكز آموزشی متوسطه دهستان در مقایسه با استانداردهای آموزشی

133

3-4-2-4- وضعیت فضاها و تجهیزات آموزشی در مقایسه با استانداردهای آموزشی

134

4-4-2-4- بررسی وضعیت كادر آموزشی و سایر كاركنان مدارس متوسطه دهستان

136

3-4- آزمون فرضیات

137

1-3-4- آزمون فرضیه نخست

138

2-3-4- آزمون فرضیه دوم

139

فصل پنجم

جمع بندی، نتیجه گیری و پیشنهادات

1-5- جمع بندی

143

2-5- نتیجه گیری

144

3-5- پیشنهادات

147

منابع

152

فهرست جداول

عنوان	صفحه
جدول 1-1- مراكز آموزشی مورد مطالعه	14
جدول 1-2 -استانداردهای آموزشی و تعداددانش آموزان آنها در مدارس ابتدایی	46
جدول 2-2 -استانداردهای آموزشی و تعداد دانش آموزان آنها در مدارس راهنمایی	46
جدول 3-2-استانداردها و ضوابط خدمات آموزشی در مناطق روستایی كشور	47
جدول 1-3- مساحت دهستانهای شهرستان هامون در سال 1391	54
جدول 2-3- وضع جوی منطقه سیستان بر حسب ماه: سال 1389	58
جدول 3-3- ویژگیهای عناصر اقلیمی منطقه سیستان	59
جدول 4-3- آمار تعدادی از عناصر اقلیمی ایستگاه سینوپتیک زابل طی سالهای 90-1380	60
جدول 5-3- تعداد جمعیت و خانوار شهرستان هامون در سالهای 1385 ، 1390	67
جدول 6-3- وسعت و تراکم جمعیت دهستانهای شهرستان هامون در سال 1390	67
جدول 7-3- تعداد حانوار وجمعیت از نظر جنسیت در شهرستان هامون و دهستان محمدآباد در سال 1385	68
جدول 8-3- تعداد افراد باسواد و بی سواد بر حسب جنس در شهرستان هامون	69
جدول 9-3-طول محور های روستایی آسفالته شهرستان هامون در سال 1390	72
جدول 10-3- مراحل انجام تحقیق	80
جدول 1-4- طرح اتصال مدیریت آموزش و پرورش شهرستان هامون در سال تحصیلی 92-1391	88
جدول 2-4- تعداد خانوار و جمعیت روستاهای مورد مطالعه دهستان محمد آباد در سالهای 1385 و 1390	89
جدول 3-4-مقایسه تعداد آموزشگاهها و تعداد دانش آموزان مقطع ابتدایی سال 92-1391	94
جدول 4-4- آمار مدارس ابتدایی روستاهای مورد مطالعه در دهستان	97
جدول 5-4- وضعیت مدارس ابتدایی دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-91 از حیث درجه استاندارد آموزشی	98
جدول 6-4- مقایسه فضاهای آموزشی مقطع ابتدایی دهستان ازنظر محوطه و زیربنا با استانداردهای آموزشی درسالتحصیلی 92-91	101
جدول 7-4- توزیع كاركنان مدارس ابتدایی دهستان محمد آباد از لحاظ جنسیت در سال تحصیلی 92-1391	107
جدول 8-4 مقایسه تعداد آموزشگاهها و تعداد دانش آموزان مقطع راهنمایی در سال تحصیلی 92-1391	112
جدول 9-4- آمار مدارس راهنمایی روستاهای مورد مطالعه در دهستان محمد آباد در سال تحصیلی 92-1391	115
جدول 10-4- مقایسه فضاهای آموزشی مدارس راهنمایی دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-1391	121
جدول 11-4- آمار مدارس مراكز آموزشی متوسطه دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-1391	131
جدول 12-4- مقایسه سرانه فضاهای آموزشی زیر بنا در مدارس متوسطه دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-1391 (متر مربع)	135

 

 

 

فهرست اشکال

عنوان	صفحه
شکل 1-2-اجزای یک پایگاه اطلاعاتی مبتنی بر GIS	25
شكل 2-2- مدل فون تانن	29
شكل 3-2- سلسله مراتب مكانهای مركزی كریستالر	30
شکل 4-2 -سلسله مراتب مركزی براساس اصول بازار یابی، ترابری و اداری	32
شكل 5-2- سطح بندی سكونتگاههای روستایی	36
شکل 1-3-نقشه تقسیمات سیاسی استان سیستان و بلوچستان	53
شکل 2-3- منحنی آمبروترمیک منطقه سیستان	57
شکل3-3- نمودار خلاصه پارامترهای محاسباتی دمای هوا در ایستگاه زابل	61
شکل 1-4- نمودار ستونی تعداد آموزشگاههای مدیریت آموزش و پرورش شهرستان هامون در سال تحصیلی 92-91	86
شکل 2-4- نمودار ستونی تعداد دانش آموزان مدیریت آموزش و پرورش شهرستان هامون در سال تحصیلی 92-91	86
شکل3-4- نمودار دایره ای درصد کارکنان مدیریت آموزش و پرورش شهرستان هامون از لحاظ مدرک تحصیلی در سال تحصیلی 92-91	87
شکل 4-4- نمودار ستونی جمعیت سالهای 1385 و 1390 روستاهای مورد مطالعه در دهستان محمدآباد	90
شکل 5-4- نقشه پراکندگی مدارس ابتدایی دهستان محمد آباد در سال تحصیلی 92-1391	93
شكل 6-4- نقشه دسترسی دانش آموزان روستایی به مدارس ابتدایی دهستان محمد آباد در سال تحصیلی 92-1391	95
شکل 7-4- نمودار ستونی درجه بندی مدارس ابتدایی دهستان محمد آباد در سال تحصیلی 92-91 در مقایسه با استانداردهای آموزشی	99
شکل8-4- نمودار دایره ای درصد کارکنان (آموزشی،اداری و خدماتی) مقطع ابتدایی دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-91	106
شکل 9-4- نقشه پراکندگی مدارس راهنمایی دهستان محمد آباد در سال تحصیلی 92-91	110
شکل 10-4- نقشه دسترسی دانش آموزان روستایی دهستان محمدآباد به مدارس راهنمایی در سال تحصیلی 92-91	113
شکل11-4- نقشه پراکندگی مراکز آموزشی متوسطه دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-91	127
شکل 12-4- نمودار ستونی مقایسه جمعیت دانش آموزی مدارس متوسطه دهستان محمدآباد به تفکیک رشته تحصیلی در سال تحصیلی 92-91	128
شکل13-4- نقشه دسترسی دانش آموزان روستایی به مراکز آموزشی متوسطه دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-91	129

 

فصل اول مقدمه و كلیات تحقیق

1-1- مقدمه

لفظ آموزش وپرورش در مفهومی وسیع به كلیه فرآیندهایی اطلاق می شود كه زندگی فرهنگی را برای انسان تأمین می كند (جرالد ال،1389،11).

آموزش و پرورش فرآیندی زگهواره تا گور است كه در هر جامعه ایی وجود داشته و اشكال گوناگونی دارد، از یادگیری براساس تجربه های زندگی تا آموزش و پرورش آموزشگاهی، از اجتماعات صنعتی تا غیر صنعتی، از محیط های روستایی تا شهری، بنابراین آموزش و پرورش یك پدیده اجتماعی است (علاقه بند، 1372، 4) .

آموزش رسمی نهاد مهمی برای انتقال دانش و فرهنگ از نسلی به نسل دیگر و پرورش آن دسته از خصایص آدمی است كه به بازده اقتصادی، ثبات اجتماعی و ایجاد دانش های جدید كمك می كند، بخشی از این دانش همان نظری است كه جامعه نسبت به خود نظام مدرسه پیدا می كند، برای آنكه یك نهاد نقش مهمی در جامعه ایفا كند لازم است مشروع باشد یعنی مردمی كه از آن استفاده می كنند، باید معتقد باشند كه این نهاد در خدمت منافع و نیازهای آنان است (كانوی، 1367، 13).

1-4 مزیتهای بیوکاتالیستها 10

1-5 تولید اتانول به عنوان سوخت بیولوژیکی.. 11

1-6 طرح مساله و ضرورت انجام پروژه 14

1-7 اهداف کلی پروژه 14

1-8 اهداف و چهارچوب پروژه 15

1-9 تقسیم بندی فصول پایان نامه. 17

2 فصل دوم: مروری بر متون علمی 19

2-1 مقدمه. 19

2-2 واکنش بیولوژیکی جابجائی آب-گاز 20

2-3 باکتریهای استوژنیک.. 29

2-3-1 کلستریدیوم لانگالی.. 34

2-4 مسیر متابولیکی استوژنها 36

2-5 عوامل موثر در تخمیر گاز سنتز. 42

2-5-1 تاثیر ترکیب محیط کشت.. 42

2-5-2 تاثیر منبع آلی.. 46

2-5-3 تاثیر pH محیط کشت.. 49

2-5-4 تاثیر عامل کاهنده 51

2-5-5 تاثیر عناصر جزئی.. 54

2-5-6 اثرات بازدارندگی در محیط تخمیر. 56

2-5-7 محدودیتهایانتقال جرم. 58

2-5-8 تاثیر فشار سوبسترای گازی.. 64

3 فصل سوم: مواد مورد نیاز و روش کار 68

3-1 مقدمه. 68

3-2 باکتری کلستریدیوم لانگالی.. 69

3-3 محیط کشت باکتری لانگالی.. 70

3-3-1 ترکیبات محیط کشت مایع. 72

3-3-1-1 محلول عناصر جزئی.. 72

3-3-1-2 محلول ویتامین ولف.. 72

3-3-1-3 محلول عوامل کاهنده 73

3-4 روش تهیه محیط کشت مایع. 73

3-4-1 روش تهیه محیط کشت جامد. 75

3-5 نحوه تکثیر باکتری لانگالی.. 75

3-6 آزمایشهای ناپیوسته کشت لانگالی.. 79

3-6-1 رشد باکتری با سوبسترای آلی.. 79

3-6-1-1 تاثیر نوع سوبسترای آلی.. 79

3-6-1-2 تاثیر غلظت سوبسترای آلی.. 80

3-6-2 رشد باکتری با گاز سنتز. 81

3-6-2-1 تاثیر همزمان عوامل کاهنده و pH اولیه محیط کشت.. 81

3-6-2-2 تاثیر فشار اولیه گاز سنتز در بیوراکتورهای ناپیوسته. 83

3-7 آزمایشهای پیوسته تخمیر گاز سنتز. 84

3-7-1 تاثیر نرخ رقیق سازی.. 87

3-7-2 تاثیر شدت جریان گاز سنتز و دور همزن. 88

3-8 آنالیز نتایج 88

3-8-1 اندازه گیری دانسیته سلولی.. 88

3-8-2 آنالیز فروکتوز و گلوکز در محیط کشت.. 90

3-8-3 آنالیز نمونه های مایع برای اتانول و استات.. 93

3-8-4 آنالیز نمونه های گاز 94

3-9 مدلهای کینتیکی و روش به دست آوردن آنها 95

3-9-1 کینتیک رشد سلول. 95

3-9-2 محاسبات انتقال جرم. 98

3-9-2-1 انتقال جرم در سیستم ناپیوسته. 98

3-9-2-2 انتقال جرم در سیستم پیوسته. 100

3-9-3 نرخ واکنش… 102

4 فصل چهارم: نتایج آزمایشها و تحلیل داده ها 103

4-1 مقدمه. 103

4-2 تاثیر سوبسترای آلی.. 104

4-2-1 رشد سلول و مصرف سوبسترا 104

4-2-2 مسیر متابولیکی پیشنهاد شده برای لانگالی.. 108

4-2-3 تولید محصول. 111

4-2-4 تاثیر غلظت فروکتوز 115

4-2-4-1 رشد سلول. 115

4-2-4-2 تولید محصول. 118

4-3 تاثیر همزمان عوامل کاهنده و pH.. 122

4-3-1 رشد سلول. 123

4-3-2 مصرف سوبسترای گازی.. 125

4-3-3 تولید اتانول و استات.. 129

4-3-4 بازده محصول. 133

4-4 مطالعات کینتیکی.. 135

4-4-1 کینتیک رشد سلول. 136

4-4-2 کینتیک مصرف سوبسترای گازی.. 145

4-4-3 بررسی کینتیک نرخ مصرف سوبسترای گازی و انتقال جرم. 147

4-4-4 کینتیک مصرف سوبسترا 152

4-5 آزمایشهای پیوسته تخمیر گاز سنتز در بیوراکتور 154

4-5-1 تاثیر نرخ رقیق سازی.. 154

4-5-1-1 دانسیته سلولی و pH محیط کشت.. 155

4-5-1-2 مصرف سوبسترای گازی.. 157

4-5-1-3 تولید محصول. 158

4-5-2 تاثیر شدت جریان گاز و دور همزن. 159

4-5-2-1 مصرف سوبسترای گازی.. 160

4-5-2-2 تولید محصول. 162

4-5-2-3 ضریب انتقال جرم در بیوراکتور 163

4-5-2-4 بازده محصول. 169

5 فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات 172

5-1 نتیجه گیری از آزمایشها 172

5-2 ارائه پیشنهادات برای طرحهای آتی.. 175

پیوست الف… 177

پیوست ب.. 181

6 مراجع. 187

Abstract. 194

لیست جدول ها

جدول ‏2‑1: میکروبهای مختلف برای تخمیر سوبسترای گازی به سوختهای بیولوژیکی.. 21

جدول ‏2‑2 : تولید هیدروژن با استفاده از باکتریهای هیدروژنوژنیک.. 26

جدول ‏2‑3 : تولید سوختهای بیولوژیکی با استفاده از باکتریهای استوژنیک.. 30

جدول ‏3‑1: ترکیبات شیمیائی و بیوشیمیائی مورد استفاده در محیط کشت باکتری لانگالی.. 71

جدول ‏3‑2: محیطهای کشت مختلف برای بررسی تاثیر همزمان عوامل کاهنده و pH محیط کشت.. 83

جدول ‏4‑1: بازده مصرف سوبسترا، رشد سلول و تولید محصول در باکتری لانگالی رشد داده شده با سوبستراهای آلی مختلف 114

جدول ‏4‑2: پارامترهای کینتیکی بر اساس مدل ولترا برای رشد لانگالی با غلظتهای مختلف فروکتوز 117

جدول ‏4‑3: بازده مصرف سوبسترا، رشد سلول و تولید محصول در باکتری لانگالی رشد داده شده با غلظتهای مختلف فروکتوز 121

جدول ‏4‑4: پارامترهای مربوط به بازده در فرایند تخمیر گاز سنتز توسط باکتری لانگالی با عوامل کاهنده و pH اولیه مختلف محیط کشت.. 135

جدول ‏4‑5: پارامترهای کینتیکی به دست آمده بر اساس مدل ولترا برای رشد سلول لانگالی روی گاز سنتز. 137

جدول ‏4‑6: مدلهای کینتیکی مختلف بر اساس سوبسترای تکی برای ارائه مدل رشد با سوبسترای دوتایی.. 141

، پارامترهای کینتیکی و SSD.. 145

جدول ‏4‑8: ضرایب انتقال جرم محاسبه شده در فشارهای مختلف در بیوراکتور ناپیوسته. 149

جدول ‏4‑9: پارامترهای بیوکینتیکی محاسبه شده از مدل گمپرتز اصلاح شده برای تولید محصول. 154

جدول ‏4‑10: روابط تجربی برای پیش بینی ضریب انتقال جرم حجمی به شکل معادله (4-29) 165

و CO محاسبه شده و نرخ واکنش در دورهای مختلف همزن بیوراکتور.. 168

جدول ‏4‑12: پارامترهای مربوط به بازده در فرایند تخمیر پیوسته گاز سنتز توسط باکتری لانگالی در شدت جریانهای گاز مختلف و دور همزن متفاوت.. 171

جدول ب-1: ضرایب انتقال جرم محاسبه شده و تجربی برای CO در دورهای مختلف همزن……………………190

لیست شکل ها

شکل ‏1‑1: نمایی کلی از مواد اولیه مناسب برای تولید سوختهای بیولوژیکی نسل دوم. 4

شکل ‏1‑2: شمایی از فرایند تبدیل به گاز کردن بیومس همراه با فرایند تخمیر گاز سنتز برای تولید سوختهای بیولوژیکی 8

شکل ‏1‑3 : تولید جهانی اتانول بیولوژیکی در سالهای 2008-2000. 12

شکل ‏2‑1: میکروگراف TEM باکتری کلستریدیوم لانگالی.. 34

شکل ‏2‑2: مسیر متابولیکی استیل-کو آنزیم A برای باکتریهای استوژنیک.. 38

شکل ‏3‑1: نمایی شماتیک از سیستم پیوسته در فرایند تخمیر گاز سنتز. 84

شکل ‏3‑2: منحنی کالیبراسیون برای محاسبه دانسیته سلولی باکتری لانگالی.. 90

شکل ‏3‑3: منحنی کالیبراسیون برای فروکتوز 92

شکل ‏3‑4 : منحنی کالیبراسیون برای گلوکز. 92

شکل ‏4‑1: دانسیته سلولی، مصرف سوبسترا و تولید محصول در لانگالی رشد داده شده با فروکتوز 105

شکل ‏4‑2: دانسیته سلولی، مصرف سوبسترا و تولید محصول در لانگالی رشد داده شده با گلوکز. 105

شکل ‏4‑3: دانسیته سلولی، مصرف سوبسترا و تولید محصول در لانگالی رشد داده شده با اتانول. 106

شکل ‏4‑4: دانسیته سلولی، مصرف سوبسترا و تولید محصول در لانگالی رشد داده شده با استات.. 107

شکل ‏4‑5: مسیر متابولیکی پیشنهاد شده برای رشد هتروتروفیک باکتری لانگالی و تولید محصول. 109

شکل ‏4‑6: استفاده از مدل ولترا برای توصیف رشد سلول در غلظتهای مختلف فروکتوز 116

شکل ‏4‑7: تولید استات در محیط کشت توسط باکتری لانگالی در غلظتهای مختلف فروکتوز 119

شکل ‏4‑8: تولید اتانول در محیط کشت توسط باکتری لانگالی در غلظتهای مختلف فروکتوز 120

شکل ‏4‑9: نسبت تولید اتانول به استات در باکتری لانگالی با استفاده از غلظتهای مختلف فروکتوز 122

شکل ‏4‑10: منحنی رشد سلول باکتری لانگالی با عوامل کاهنده مختلف در pH اولیه (الف) 8/6 و (ب) 9/5. 124

و (ب) CO توسط باکتری لانگالی با عوامل کاهنده مختلف در pH اولیه 8/6 126

و (ب) CO توسط باکتری لانگالی با عوامل کاهنده مختلف در pH اولیه 9/5 127

شکل ‏4‑13: تولید اتانول توسط باکتری لانگالی با عوامل کاهنده مختلف در pH اولیه (الف) 8/6 و (ب) 9/5. 130

شکل ‏4‑14: تولید استات توسط باکتری لانگالی با عوامل کاهنده مختلف در pH اولیه (الف) 8/6 و (ب) 9/5. 131

و CO.. 134

شکل ‏4‑16: استفاده از مدل ولترا برای توصیف پروفایل رشد سلولی در فشارهای مختلف گاز 136

و CO مصرف شده در فشار اولیه 0/1 اتمسفر. 139

شکل ‏4‑18: تعیین نرخ رشد ویژه لانگالی روی گاز سنتز در فشار 0/1 اتمسفر. 143

شکل ‏4‑19: نرخ رشد ویژه پیش بینی شده از معادله (4-20) که با یافته های آزمایشگاهی تطابق داده شد. 144

شکل ‏4‑20: تغییرات فشار جزئی CO اندازه گیری شده در فاز گاز (شکل داخلی) و فشار محاسبه شده CO در فاز مایع در فشارهای مختلف در بیوراکتور ناپیوسته. 147

شکل ‏4‑21: تغییرات فشار CO در فاز گاز و مایع در طول فرایند تخمیر در فشار 0/1 اتمسفر بیوراکتور 150

شکل ‏4‑22: مدل خطی و درجه دوم اندرو برای مصرف CO توسط باکتری لانگالی در فشارهای مختلف.. 151

شکل ‏4‑23: مدل گمپرتز اصلاح شده برای تولید الف) اتانول و ب) استات در فشارهای مختلف گاز سنتز توسط لانگالی 153

شکل ‏4‑24: رشد سلولی و تغییرات pH در محیط کشت پیوسته لانگالی با نرخهای رقیق سازی مختلف با شدت جریان گاز 0/8 میلی لیتر در دقیقه و دور همزن 500 (rpm) 156

و CO در محیط کشت پیوسته لانگالی با نرخهای رقیق سازی مختلف در شدت جریان گاز 0/8 میلی لیتر در دقیقه و دور همزن 500 (rpm) 157

شکل ‏4‑26: تولید اتانول و استات در محیط کشت پیوسته لانگالی با نرخهای رقیق سازی مختلف در شدت جریان گاز 0/8 میلی لیتر در دقیقه و دور همزن 500 (rpm) 159

و CO در محیط کشت پیوسته لانگالی با شدت جریانهای مختلف گاز سنتز و دورهای متفاوت همزن با نرخ رقیق سازی 018/0 بر ساعت.. 161

شکل ‏4‑28: تاثیر شدت جریان گاز روی میزان تبدیل CO در دورهای مختلف همزن. 161

شکل ‏4‑29: تاثیر دور همزن روی میزان تبدیل CO در شدت جریانهای مختلف گاز سنتز. 162

شکل ‏4‑30: تولید اتانول و استات در محیط کشت پیوسته لانگالی با شدت جریانهای مختلف گاز سنتز و دورهای متفاوت همزن با نرخ رقیق سازی 018/0 بر ساعت.. 163

شکل ‏4‑31: ضرایب انتقال جرم در بیوراکتور در شرایط پایدار برای CO.. 167

167

و CO در فرایند تخمیر پیوسته گاز سنتز توسط لانگالی برای شدت جریانهای گاز 170

شکل الف-1: مونوگرام GC مربوط به گاز استاندارد حاوی 30% CO، 30% H₂، 30% CO₂و 10% Ar…………182

شکل الف-2: مونوگرام GC مربوط به گاز سنتز مصرف شده در سرم باتل………………………………………………182

شکل الف-3: مونوگرام GC مربوط به گاز سنتز خروجی از بیوراکتور…………………………………………………….183

شکل الف-4: مونوگرام GC محلول استاندارد مایع حاوی 0/1 گرم بر لیتر اتانول، استون و استات همراه با

2-پنتانون به عنوان استاندارد……………………………………………………………………………………………………….183

شکل الف-5: مونوگرام GC مربوط به محصولات آزمایش ناپیوسته در سرم باتل همراه با2-پنتانون به عنوان استاندارد……………………………………………………………………………………………………………………….184

شکل الف-6: مونوگرام GC مربوط به محصولات آزمایش پیوسته در بیوراکتور همراه با2-پنتانون به عنوان استاندارد……………………………………………………………………………………………………………………….184

شکل ب-1: ترسیم رابطه خطی (ب-4) برای یافته های آزمایشگاهی در شدت جریانهای مختلف گاز…………..189

 

لیست تصویرها

تصویر ‏3‑1: آمپول حاوی باکتری کلستریدیوم لانگالی ATCC 55383. 69

تصویر ‏3‑2: نحوه وارد کردن گاز به داخل سرم باتل. 74

تصویر ‏3‑3: محفظه بی هوازی همراه با کپسول نیتروژن برای ایجاد شرایط بی هوازی.. 76

تصویر ‏3‑4: باکتری لانگالی رشد داده شده روی پلیت آگار 78

تصویر ‏3‑5: باکتری رشد کرده در محیط کشت مایع (سرم باتل سمت راست) و محیط کشت تازه بدون باکتری (سرم باتل سمت چپ) 78

تصویر ‏3‑6: محیط کشت استریل همراه با تدلار بگ و جریان ورودی به بیوراکتور 86

تصویر ‏3‑7: نمایی از سیسستم پیوسته در فرایند تخمیر گاز سنتز توسط باکتری لانگالی.. 87

لیست علایم و اختصارات

 

ی نوشته‌ها