• شماره ركورد
    24882
  • شماره راهنما
    BIOTECH2 382
  • عنوان

    تسريع تجزيه هيدروكربن‌هاي نفتي (آلكان‌ها) به كمك كمپلكس نانوذرات و اسيدهاي آمينه به عنوان يك سامانه كاتاليزوري مقلد آنزيمي

  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي شيمي - بيوتكنولوژي
  • دانشكده
    علوم و فناوري‌‌‌هاي زيستي
  • تاريخ دفاع
    1404/04/21
  • صفحه شمار
    129 ص.
  • استاد راهنما
    داود بي ريا
  • كليدواژه فارسي
    نانوذرات اكسيد آهن , پوشش دهي نانوذرات , نانوذرات مقلد آنزيمي , تجزيه هيدروكربن , هم‌افزايي نانوكاتاليست–باكترى , زيست سازگارى
  • چكيده فارسي
    در اين پژوهش، نانوذرات اكسيد آهن با روش هم‌رسوبي سنتز و با استفاده از دو تركيب زيستي، گوانين و هيستيدين، به‌منظور بهبود خواص فيزيكوشيميايي و زيست‌سازگاري، پوشش‌دهي شدند. هدف اصلي تحقيق، بررسي عملكرد اين نانوذرات در تجزيه‌ و تبديل هيدروكربن دكان، به‌عنوان نماينده‌اي از هيدروكربن‌ها، در دو محيط آبي و هيدروكربني و همچنين بررسي اثر هم‌افزايي آن‌ها با باكتري باسيلوس سوبتيليس بود. مشخصه‌يابي نانوذرات با استفاده از آزمون‌هايي همچون FT-IR، SEM–EDX، TGA، VSM، كروماتوگرافي گازي و كروماتوگرافي گازي–طيف‌سنجي جرمي (GC–MS) صورت گرفت تا ساختار، پايداري حرارتي، رفتار مغناطيسي، تركيب سطحي و توانايي آن‌ها براي تجزيه و يا تبديل هيدروكربن دكان تحليل شود. نتايج نشان دادند كه نانوذرات پوشش‌داده‌شده با گوانين بيشترين ميزان تجزيه دكان را از خود نشان دادند؛ بطوريكه حداكثر ميزان تجزيه دكان در حالت بهينه‌سازي شده براي نمونه‌هاي حاوي نانوذرات اكسيد آهن بدون پوشش، با پوشش هيستيدين و با پوشش گوانين به ‌ترتيب ٪44.5، ٪65 و 84.4٪ بدست آمد. همچنين آزمون‌هاي FT-IR گرفته شده از نمونه نانوذرات اكسيد آهن با پوشش گوانين خشك شده پس از مراحل آزمون تجزيه دكان، حاكي از مقاومت بالاي سطح اين نانوذرات در برابر پوشش داده شدن با هيدروكربن‌ها بود. تحليل نتايج حاصل شده از GC–MS نيز نشان داد كه محصول جانبي پيچيده بيس (2-اتيل‌هگزيل) فتالات (DEHP) به‌دنبال تجزيه دكان در حضور نانوذرات اكسيد آهن با پوشش گوانين توليد شده است. نتايج حاصل از آزمايش هم‌افزايي با باكتري باسيلوس سوبتيليس نيز نشان داد كه حضور همزمان اين نانوذرات و باكتري موجب افزايش چشم‌گير تجزيه‌ي دكان در طي مدت زمان 12 ساعت شده و رشد باكتري در حضور نانوذرات پوشش‌دار حفظ شده و حتي تقويت گرديد. بيشترين نرخ تجزيه دكان در نمونه‌هاي حاوي باكتري و نانوذرات بدون پوشش برابر با ٪81 (غلظت mg/mL 1 از نانوذره (پس از 24 ساعت بود، درحاليكه براي نانوذرات با ‌پوشش هيستيدين، اين مقدار برابر با ٪82 (غلظت mg/mL 2 از نانوذره (بود. نانوذرات با ‌پوشش گوانين عملكرد بالاتري داشته و در مدت 12 ساعت به تجزيه ٪89 (غلظت mg/mL 2 از نانوذره (رسيدند. تحليل نتايج آزمون فعاليت كاتاليزوري شبه‌آنزيمي نانوذرات با پوشش گوانين با استفاده از مدل ميكائليس–منتن حاكي از رفتار قابل تطبيق با آنزيم‌ها بود. رابطه حاصل از مدل v=(0.0584 [S])/(0.499 + [S]) بوده و مقادير ثابت ميكائليس (KM) و نرخ بيشينه سرعت (Vmax) نشان‌دهنده‌ي تمايل بالا به پيش ماده‌ و بازده كاتاليزوري قابل قبول در شرايط شبه‌آنزيمي است. در مجموع، نانوذرات اكسيد آهن پوشش‌داده‌شده با گوانين، به‌عنوان نانوكاتاليست‌هايي زيست‌سازگار و با قابليت عملكرد بالا در تجزيه هيدروكربن‌ها، معرفي مي‌شوند. اين سامانه تركيبي از نانوذرات و پوشش‌هاي زيستي، پتانسيل بالايي براي كاربرد در فناوري‌هاي نوين تصفيه و زيست محيطي دارد.
  • كليدواژه لاتين
    Iron oxide nanoparticles , Nanoparticle surface functionalization , Enzyme mimic , Hydrocarbon degradation , Nanocatalyst–bacteria synergy , Biocompatible , Nanozyme
  • عنوان لاتين
    Accelerating the degradation of petroleum hydrocarbons (alkanes) by a nanoparticle-amino acids complex as an enzyme-mimicking catalytic system
  • گروه آموزشي
    زيست فناوري
  • چكيده لاتين
    In this study, iron oxide nanoparticles were synthesized via a co-precipitation method an‎d coated with two biological compounds—guanine an‎d histidine—to enhance their physicochemical properties an‎d biocompatibility. The main objective of the research was to eva‎luate the perfo‎rmance of these nanoparticles in the degradation an‎d transfo‎rmation of decane, as a representative hydrocarbon, in both aqueous an‎d hydrocarbon environments, an‎d to examine their synergistic interaction with Bacillus subtilis. Characterization of the nanoparticles was carried out using techniques such as FT-IR, SEM–EDX, TGA, VSM, gas chromatography (GC), an‎d gas chromatography–mass spectrometry (GC–MS), to assess their structure, thermal stability, magnetic behavio‎r, surface composition, an‎d their capacity fo‎r decane degradation o‎r conversion. The results revealed that guanine-coated iron oxide nanoparticles exhibited the highest decane degradation rate. The maximum optimized degradation efficiencies were 44.5% fo‎r uncoated nanoparticles, 65% fo‎r histidine-coated, an‎d 84.4% fo‎r guanine-coated nanoparticles. Furthermo‎re, FT-IR analyses perfo‎rmed on guanine-coated nanoparticles after the degradation test showed strong surface resistance to being coated by hydrocarbons. GC–MS analysis also confirmed the fo‎rmation of a complex byproduct, bis(2-ethylhexyl) phthalate (DEHP), following decane degradation in the presence of guanine-coated nanoparticles. The results of the synergy tests with Bacillus subtilis demonstrated a significant increase in decane degradation within 12 hours in the presence of both bacteria an‎d nanoparticles, while bacterial growth remained stable o‎r even improved when exposed to coated nanoparticles. The highest degradation rate in bacterial-nanoparticle systems was observed fo‎r uncoated nanoparticles at 81% (1 mg/mL after 24 hours), fo‎r histidine-coated nanoparticles at 82% (2 mg/mL after 24 hours), an‎d fo‎r guanine-coated nanoparticles at 89% (2 mg/mL after 12 hours). Catalytic enzyme-mimicking activity of guanine-coated nanoparticles was eva‎luated, an‎d kinetic analysis based on the Michaelis–Menten model revealed enzyme-like behavio‎r. The fitted model, expressed as v=(0.0584 [S])/(0.499 + [S]), yielded KM an‎d Vmax values that indicated high substrate affinity an‎d satisfacto‎ry catalytic efficiency under pseudo-enzymatic conditions. In summary, guanine-coated iron oxide nanoparticles are introduced as biocompatible nanocatalysts with excellent perfo‎rmance fo‎r hydrocarbon degradation. This hybrid system of nanoparticles an‎d bio-coatings offers significant potential fo‎r use in advanced purification an‎d environmental remediation technologies.
  • سازمان طرف قرارداد
    شركت پالايش نفت اصفهان
  • تعداد فصل ها
    5
  • فهرست مطالب pdf
    140797
  • نويسنده

    رويض پور، محمدحسن