عنوان مقاله، ...*، نویسنده دومنویسنده اول )ارائه دهنده(

دانشكده ...، دانشگاه ...، شهر* email....@

چكيده ، ب��ا ی��ک روش س��بز و آس��ان ازrGO/Agنانوکامپوزیت نیمه کاهش یافته اکسید گرافن پوش�ش داده ش�ده ب��ا نق��ره ))

و سیترات سدیم به عنوان عامل کاهنده و تثبیت کننده، ساختهAgºاکسید گرافیت، نیترات نقره به عنوان پیش ماده ( شناسایی شد. نانوکامپوزیت اکس��یدSEMشد. نانوکامپوزیت سنتز شده به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی )

گرافن/ نقره حاصل به عنوان یک پرکننده نانویی جدید در ساخت غشاء زمین��ه مخل��وط پلی ات��ر س��ولفونی اس��تفاده درص��د وزنی2/0گردید و تأثیر آن ب��ر آب دوس��تی، فالکس و ض��د باکتری��ایی بررس��ی ش��د. فالکس آب در غش��اء ب��ا

نانوکامپوزیت، به بیشترین مقدار خود رسید و افزودن مقادیر بیشتر موجب کاهش فالکس شد. ویژگی ضدباکتریایی غشاءهای زمینه مخلوط گرافن/ نقره ارزیابی شد. افزودن نانوکامپوزیت اکسید گرافن/ نق��ره م��وجب الق��اء وی��ژگی

کلمه(150)حداکثر . ضدباکتریایی به غشاء شد کلمه(6 و حداکثر 3)حداقل نانوکامپوزیت گرافن/ نقره، نسبت بازیابی فالکس، پلی اتر سولفون ها:كليد واژه

English titleFirst author, Second author, …**Faculty of …, … University, …, Iran

Abstract Nanocomposite of partially reduced graphene oxide covered with Ag (rGO/Ag) was fabricated via a green and facile method, from graphite oxide, AgNO3 as a precursor of Agº, and sodium citrate as a reducing and stabilizing agent. The synthesized rGO/Ag nanocomposite was characterized by scanning electron microscopy techniques (SEM). The influences of rGO/Ag nanocomposite as an innovative nanofiller on fabrication of polyethersulfone (PES) blended membranes were investigated in terms of hydrophilicity, permeation performance and anti-bacterial properties. Water flux of the mixed matrix membranes is increased up to 0.2 wt% rGO/Ag and next, reduced. The anti-bacterial activities of rGO/Ag mixed matrix membranes were investigated.

Keywords: rGO/Ag nanocomposite, Flux recovery ratio, Polyethersulfone

1

- مقدمه1 غشاء الیه ای است نازک که می تواند اج��زای ی��ک س��یال را ب��ه ط��ور انتخ��ابی از آن ج��دا نمای��د. ب��ه عبارت دیگر غشاء وسیله ای است ک��ه جداس��ازی مواد را عموماً بر اساس اندازه های مولکولی آنها ممکن می سازد. در این فرآین��د عالوه ب��ر ان��دازه، عوامل دیگری نیز دخالت دارن��د. کلم��ه غش��اء می تواند بر مواد مختلف و دارای ساختارهای گوناگون اطالق شود. بنابراین بهتر است که تعری��ف آن ب��ر اساس چ��ه می کن��د و ن��ه ب��ر اس��اس چ��ه هس��ت، بنیان گذاری گردد. در یک فرآیند غشایی عموماً دو فاز وجود دارد ک��ه بوس��یله ف��از س��وم )غش��اء( ب��ه طور فیزیکی از یکدیگر جدا شده اند. غشاء انتقال

جرم بین دو فاز را کنترل می نماید. مهم���ترین پارامتره���ایی ک���ه خ���واص ف���یزیکی و شیمیایی غشاء را تعیین می کنند عبارتن��د از م��اده اولیه، طریقه ساخت و اصالحات بعدی روی غشاء ساخته شده. بار سطحی غشاء ن��یز ک��ه می توان��د موجب جاذب��ه الکترواس��تاتیکی بین غش��اء و ذرات موجود در محلول باشد ب��ا توج��ه ب��ه عوام��ل ف��وق

حاصل می شود. اغلب غش�اءهاي تج�اري مانن�د ميکروفيلتراس�يون، دي��اليز و الترافیلتراس��یون ب��ه روش وارونگی ف��از

غش���اءهاي وارونگی ف���از راس���اخته مي ش���وند. ميتوان با استفاده از گروه زيادي از م��واد پليم��ري تهيه نمود. تنها چ��يزي ك��ه باي��د در انتخ��اب آنه��ا در مرحله اول مورد توج��ه ق��رار گ��يرد اين اس��ت ك��ه پليمر مزبور بتواند در يك يا مخلوطي از چن�د حالل حل گردد و يك محل��ول پليم��ري يكن��واخت بدس��ت

[.1آيد ]

- بخش تجربی2 تهیه نانوذره نقره روی اکسید- 2-1

گرافن میلی لیتر100گرم اکسید گرافن در 2/0نخست،

آب بدون ی�ون درون حم�ام التراس�ونیک یکن��واخت میلی گرم نیترات نقره در230پخش شد. سپس،

جریان همزدن ب��ه سوسپانس��یون اض��افه ش��د. ب��ه

10 گرم سدیم سیترات در مدت زمان 1دنبال آن دقیقه به سوسپانس��یون اض��افه ش��د و واکنش ب��ه

دقیقه در دمای اتاق همزد ش��د و س��پس30مدت س��اعت4به حم��ام روغن جابج��ا ش��د و ب��ه م��دت

درج��ه س��انتی گ��راد هم��زده ش��د ت��ا95دردم��ای واکنش کامل شود. درانتها محصول به طورم��داوم

.[2با اتانول و آب شستشو داده شد ] ساخت محلول پلیمری، قالبگیری- 2-2

و انعقاد غشاءهای پلی اتر سولفون مخل��وط ش��ده ب��ا ن��انو کامپوزیت گرافن/ نق��ره ب��ه روش رس��وب گ��ذاری غوطه وری ساخته شدند. در این گام، محلول های

% وزنی پلیمر )پلی اتر سولفون( س�اخته ش�د.18 ب��رای دس��تیابی ب��ه ی��ک غش��اء ب��دون نقص )ب��دون چروکی��دگی، جم��ع ش��دگی، پ��ارگی و س��وراخ دار( الزم اس��ت محل��ول پلیم��ری بط��ور کام��ل همگن و بدون هر گون��ه ن��ا خالص��ی و حب��اب باش��د. ب��ه این منظور، نخست اندازه ویژه از پلیمر با دقت توزین ش�ده و س��پس ب�ه ظ�رف دارای حالل ک��ه از پیش ت��وزین ش��ده اس��ت، اف��زوده ش��د. حالل م��ورد بکارگیری در این پژوهش، دی متی��ل اس��تامید ب��ود که یک حالل مناسب و شناخته شده برای پلی ات��ر سولفون می باشد. پس از افزوده شدن ترکیبها با درصد وزنی ویژه و ب��ر پای��ه فرموالس��یون، ظ��رف دارای ترکیبها ک��ه ی��ک مگنت ن��یز در آن ق��رار داده شد، بر روی همزن مغناطیسی قرار داده شد و به مدت یک شبانه روز هم خورد. محلول پایانی بسته به ان��دازه ن��انو ذرات گ��رافن/ نق��ره از ش��فاف ب��ه تیره دگرگونی رنگ داده است. پس از گام همزدن

درج��ه س��انتی50محل��ول ه��ا درون آون ب��ا دم��ای گ��راد ق��رار داده ش��دند ت��ا در س��کون حب��اب ه��ای محلول خارج شود. بودن حب��اب در محل��ول ریخت��ه

گری، موجب سوراخ دار شدن غشاء می شود.

- نتايج و بحث3 تص<<اویر میکروس<<کوپ الک<<ترونی-<< 3-1

( ترکیب اکسید گ<<رافن وSEMروبشی )نانوصفحه گرافن/نقره

2

نمایی از صفحات اکسید گرافن را نش��ان1شکل می دهد. در این آنالیز چون نمونه به صورت جامد بود، صفحات تا ان��دازه ای بهم چس��بیده دی��ده می

شوند. نمایی از ص��فحات نانوک��امپوزیت گ��رافن/2شکل

نقره، که ن��انوذرات نق�ره ب�ه روش��نی قاب��ل دی��دن هستند و اندازه نانوذرات روی صفحات گرافن بین

نانومتر است. 80 تا 20

از صفحات اکسید گرافن SEMتصویر - 1شکل

از نانوصفحات گرافن/ نقره SEM- تصویر 2شکل

فالکس آب مقطر غشاءها- 3-2 نتایج بدس��ت آم��ده از آزم��ایش فالکس آب مقط��ر

دی��ده می ش��ود ک��ه هم��ه1غش��اءها در نم��ودار غشاءهای دارای نانوکامپوزیت، فالکس آب مقط��ر بیش��تری نس��بت ب��ه غش��اء ب��دون نانوک��امپوزیت نم���ایش می دهن���د. ب���ا اف���زایش نانوک���امپوزیت،

درص��د وزنی2/0 بیشتر شده و در مق��دار فالکس 5/0خ��ود رس��ید و در حد گرافن/نقره به بیشترین

درص���د وزنی نانوک���امپوزیت افت کمی در فالکس دی��ده ش��د. نت��ایج آن��الیز زاوی��ه تم��اس، داده ه��ای

.[3فالکس آب مقطر را تایید می کند ]

آزمایش فالکس آب مقطر غشاءها- نتایج 1نمودار آنالیز زاویه تماس- 3-3

آنالیز زاویه تماس غش��اءهای پلی2در نمودار اتر سولفون/ گرافن/نقره ب��ا مق��ادیر متف��اوت گرافن/نقره آورده شده است. دیده می ش��ود با افزایش مقدار نانوصفحات گرافن/ نقره در

ک��ه آب دوس��تغشاء زاویه تماس کمتر شده.[4تر شدن غشاء را نشان می دهد ]

آنالیز زاویه تماس غشاءهای پلی اتر- 2نمودار سولفون/ گرافن/ نقره با اندازه های متفاوت گرافن/

نقره

ویژگی آنتی باکتریال غشاءها- 3-4 ص��فحات گ��رافن نقش وی��ژه ای ب��رای پای��داری و نگه��داری ن��انوذرات نق��ره ایف��ا و از بهم چس��بیدن ن����انوذرات جلوگ����یری می کن����د. بهم چس����بیدن نانوذرات کاهش ویژگی آنتی باکتریال را به همراه دارد. در بررسی ویژگی آن��تی باکتری��ال غش��اءهای تهی��ه ش��ده از روش هال��ه مم��انعت از رش��د به��ره

[. وی�ژگی آن�تی باکتری�ال غش��اءهای5گرفته ش�د ] تهیه شده، هاله مم�انعت از رش�د در ب�اکتری ه�ای

3

و سودوموناس آئروژينوزا در غلظتاشرشياکولي درص��د وزنی نانوک��امپوزیت05/0ه��ای بیش��تر از

پدیدار شد. این هال��ه در ب��اکتری اس��تافیلوکوکوس درص���د وزنی2/0اورئ���وس در غلظت بیش���تر از

تص��اویر3نانوک��امپوزیت نمای��ان ش��د. در ش��کل گرفت��ه ش��ده از نمون��ه ه��ای غش��ائی ب��ا مق��ادیر

24متف��اوت نانوک��امپوزیت گ��رافن/ نق��ره، پس از ( س��ودوموناسaس��اعت انکوباس��یون، در براب��ر )

(c)اشرش������������ياکولي و (������������ bآئروژينوزا، )استافیلوکوکوس اورئوس نمایش داده شده است.

تصاویر گرفته شده از نمونه های غشائی با -3شکل 24مقادیر متفاوت نانوکامپوزیت گرافن/ نقره، پس از

ساعت

نتیجه گیری در این کار پژوهشی ه��دف اص��لی، س��اخت غش��اء پلیم��ری و بهب��ود وی��ژگی ه��ای س��طحی آن ب��رای دس��تیابی ب��ه عملک��رد بهین��ه ب��رای بک��ارگیری در فرایند اولترافیلتراسیون بود. برای رسیدن ب��ه این ه��دف ب��ا اف��زودن نانوک��امپوزیت گ��رافن/نق��ره ب��ا درصدهای متفاوت در براب��ر پلی ات��ر س��ولفون ب��ه

غشاءهایی با درص��دهای گون��اگون،محلول پلیمرینانوکامپوزیت ساخته شد. ، بدلیل وج��ود گ��روه ه��ایگرافن نیمه کاهش یافته

اف��زایشم��وجب آبدوس��ت روی س��طح ص��فحات ویژگی آبدوس�تی غش�اءها ش�د. همچ�نین، ن�انوذره نق��ره ب��دلیل داش��تن وی��ژگی آن��تی باکتری��ال، ب��ا جلوگیری از رشد میکروارگانیسم ها روی غش��اء و

ممانعت از چسبیدن باکتری ه��ا و ذرات ب��ه س��طح غشاءها مانع از گونه های گرفتگی های غشائی ب��ه

ویژه گرفتگی های زیستی گردید.

مرجع ها[1] P.J.D. Write, Phase separation process in polymer solution in relation to membrane formation, J. Membr. Sci. 117 (1996) 1-31.[2] S.V. Kumar, N.M. Huang, H.N. Lim, A.R. Marlinda, I. Harrison, C.H. Chia, One-step size-controlled synthesis of functional graphene oxide/silver nanocomposites at room temperature, Chem. Eng. J. 219 (2013) 217–224. [3] M. Safarpour, A. Khataee, V. Vatanpour, Preparation of a novel PVDF ultrafiltration membrane modified with reduced graphene oxide/TiO2 nanocomposite with enhanced hydrophilicity and antifouling properties, End. Eng. Chem. Res. 49 (2014) 790-796.[4] L. Mingliang, W. Qingzhi, L. Jialin, L. Hongjian, J. Zilong, Fabrication of SPES/nano-TiO2 composite ultrafiltration membrane and its anti-fouling mechanism, Chinese J. Chem. Eng. 19 (2011) 45-51.[5] M. Sile-Yuksel, B. Tas, D.Y. Koseoglu-Imer, I. Koyuncu, Effect of silver nanoparticle (AgNP) location in nanocomposite membrane matrix fabricated with different polymer type on antibacterial mechanism, Desalination 347 (2014) 120–130.

4