-
شماره ركورد
25454
-
شماره راهنما
CHE.ENG2 351
-
نويسنده
حيدران، نسيم
-
عنوان
مطالعه آزمايشگاهي و مدلسازي رياضي عملكرد نانوفيلتراسيون داروي ضدتومور دوكسوروبيسين توسط غشا پليسولفون در حضور عوامل حساس به pH شامل گروههاي عاملي كربوكسيليك اسيد و پيريدين
-
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
-
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي - محيط زيست
-
دانشكده
فني و مهندسي
-
تاريخ دفاع
1404/07/29
-
صفحه شمار
207 ص.
-
استاد راهنما
مريم همايون فال فيني
-
كليدواژه فارسي
غشا پاسخگو به pH , نانوذرات حساس به pH , جداسازي داروي دوكسوروبيسين , مدل رياضي DSPM-DE
-
چكيده فارسي
در پژوهش حاضر، غشاهاي پاسخگو به pH از جنس پليسولفون با هدف جداسازي داروي ضدتومور دوكسوروبيسين از آب ساخته و ارزيابي شدند. سه نوع غشا شامل غشاي حاوي نانوذرات TiO2@P4VP در زيرلايه (PAA0/P4VPj)، غشاي داراي نانوذرات TiO2@PAA در لايه سطحي (PAAi/P4VP0)، و غشاي تركيبي با حضور همزمان هر دو نوع نانوذره (PAAi/P4VPj) تهيه و عملكرد فيلتراسيون آنها در pHهاي مختلف بررسي شدند.
افزودن نانوذرات TiO2@P4VP به زيرلايه موجب افزايش 88 درصدي تخلخل و چهار برابر شدن تراوشپذيري نسبت به غشاي خام گرديد. حضور نانوذرات TiO2@PAA در لايه سطحي نيز با افزايش آبدوستي ، تراوشپذيري را 2.4 برابر افزايش داد. در غشاي حاوي هر دو نوع نانوذره، افزايش 22 درصدي در تخلخل، موجب رشد 2.2 برابري تراوشپذيري شد. افزايش pH نيز، موجب بهبود قابلتوجه عملكرد غشا گرديد؛ بهطوريكه در غشاهاي PAA0/P4VP0 و PAA0/P4VP4 با افزايش pH، تراوشپذيري بهترتيب 5.26 و 1.14 برابر افزايش يافت.
از نظر رفتار گرفتگي، نانوذرات TiO2@P4VP با افزايش آبدوستي سطح، مقدار TFR را 19% كاهش داد. نانوذرات TiO2@PAA باعث حذف كامل گرفتگي برگشتپذير شد و حضور همزمان هر دو نوع نانوذره با افزايش پنجبرابري چگالي بار سطحي، موجب كاهش 46 درصدي TFR شد. افزايش pH در غشاهاي PAA0/P4VP0 و PAA0/P4VP4 نيز TFR را به ترتيب به ميزان 58% و 51%كاهش داد.
مدلسازي رياضي با استفاده از مدل DSPM-DE نشان داد كه اثر دونان عامل اصلي جداسازي بوده و اثر ديالكتريك سهم ناچيزي در جداسازي آلاينده دارد. همچنين، نانوذرات TiO₂@P4VP با كاهش چگالي بار مؤثر موجب افت جداسازي، و نانوذرات TiO2@PAA با كاهش MWCO و افزايش بار مؤثر، موجب بهبود آن شدند.
در نهايت، ادغام مدل DSPM-DE با الگوريتم XGBoost توانست ميزان جداسازي را با مجموع مربعات خطاي كمتر از 0.001 پيشبيني كند. اين نتايج بيانگر توان بالاي مدلهاي تلفيقي فيزيكي–يادگيري ماشين در تحليل عملكرد غشاهاي پاسخگو به pH است.
-
كليدواژه لاتين
pH-Responsive membranes , pH-Responsive nanoparticles , Doxorubicin Separation , DSPM-DE Model
-
عنوان لاتين
Experimental study and mathematical modeling of the nanofiltration performance of the antitumor drug Doxorubicin by polysulfone membrane in the presence of pH-sensitive agents including carboxylic acid and pyridine functional groups
-
گروه آموزشي
مهندسي شيمي
-
چكيده لاتين
In the present study, Polysulfone pH-responsive membranes were fabricated and evaluated for the separation of the antitumor drug doxorubicin from water. Three types of membranes were prepared: a membrane containing TiO₂@P4VP nanoparticles in the sublayer (PAA0/P4VPj), a membrane with TiO₂@PAA nanoparticles in the surface layer (PAAi/P4VP0), and a hybrid membrane incorporating both types of nanoparticles (PAAi/P4VPj). The filtration performance of these membranes was investigated under various pH conditions.
Incorporation of TiO₂@P4VP nanoparticles into the sublayer led to an 88% increase in porosity and a fourfold enhancement in permeability compared to the pristine membrane. The presence of TiO₂@PAA nanoparticles in the surface layer improved hydrophilicity and surface charge, resulting in a 2.4-fold increase in permeability. In the hybrid membrane containing both nanoparticle types, a 22% increase in porosity led to a 2.2-fold enhancement in permeability. Increasing pH significantly improved the filtration performance; in PAA₀/P4VP₀ and PAA0/P4VP4 membranes, permeability increased by 5.26 and 1.14 times, respectively, with increasing pH.
Regarding fouling behavior, TiO₂@P4VP nanoparticles reduced the total fouling ratio (TFR) by 19% through enhanced surface hydrophilicity. TiO₂@PAA nanoparticles completely eliminated reversible fouling, and the simultaneous incorporation of both nanoparticle types increased surface charge density fivefold, resulting in a 46% reduction in TFR. Moreover, increasing pH reduced the TFR of PAA0/P4VP0 and PAA0/P4VP4 membranes by 58% and 51%, respectively.
Mathematical modeling using the DSPM-DE model revealed that Donnan exclusion was the dominant mechanism governing doxorubicin separation, whereas dielectric exclusion contributed minimally. Additionally, TiO₂@P4VP nanoparticles decreased separation efficiency by reducing effective charge density, while TiO₂@PAA nanoparticles improved rejection by decreasing MWCO and increasing the effective surface charge.
Finally, coupling the DSPM-DE model with the XGBoost algorithm enabled prediction of doxorubicin rejection with a sum of squared errors (SSE) below 0.001. These findings highlight the high potential of hybrid physics–machine learning models in analyzing and predicting the performance of pH-responsive membranes.
-
تعداد فصل ها
5
-
فهرست مطالب pdf
151582
-
لينک به اين مدرک :