عنوان پایان‌نامه
مدلسازی و اعتبار پذیری جذب- واجذب و زمان ماند نانو ذره فسفولیپید-Fe۳O۴ در یک جدا کننده نانو ذره مغناطیسی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1538.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 66709
- تاریخ دفاع
- ۰۳ بهمن ۱۳۹۲
- دانشجو
- سولماز ندیری
- استاد راهنما
- شهره فاطمی, قاسم عموعابدینی
- چکیده
- امروزه کاربرد نانوذرات مغناطیسی در حوزه مهندسی علوم زیستی رو به افزایش است و از آن به عنوان جاذب در فرایندهای جداسازی¬ زیستی استفاده می¬شود. پس از انجام فرایند، روش¬های مختلفی برای بازیابی نانوذرات مغناطیسی آهن بکار می¬رود. مهم¬ترین این روش¬ها، روش جداسازی مغناطیسی با گرادیان بالا (HGMS) می¬باشد. در این روش، سیم¬های فولاد ضد زنگ در حضور آهنربای مغناطیسی موقت، میدان مغناطیسی با گرادیان بالا ایجاد کرده و باعث جذب بیشتر نانوذرات مغناطیسی می¬شود. هدف از این پروژه، مدلسازی عملکرد سامانه جداکننده نانوذرات مغناطیسی در جذب و واجذب نانوذرات مغناطیسی در عملیات خالص¬سازی فسفاتیدیل کولین توسط نانوذرات مغناطیسی پوشش داده شده با هیدروکسی آپاتیت است. با ارائه یک مدل مناسب و بررسی نیروهای وارد شده بر نانوذرات، معادلات حاصل از موازنه این نیروها توسط نرم¬افزار MATLAB 7.9.0 حل شد. برای بررسی اعتبارپذیری مدل، بازده جداسازی در سامانه جداکننده نانوذرات مغناطیسی بصورت تجربی نیز بدست آمد. نتایج حاصل از مدلسازی نشان داد اگر نانوذرات در فاصله مساوی یا کم¬تر از 0.4585×?10?^(-5) m نسبت به مقطع دلخواهی از سیم¬های فولاد ضد زنگ وارد سامانه جداکننده نانوذرات مغناطیسی شوند، جذب سامانه شده و از آن خارج نمی¬شوند و زمان ماند نانوذرات مغناطیسی با توجه به محل ورودشان بین صفر تا 3/11 ثانیه متغیر است. بازده جداسازی نانوذرات مغناطیسی بر اساس مدل برابر با 95/97 درصد به¬دست آمد در حالی¬که بازده جداسازی تجربی 7/94 بود و این 3 درصد اختلاف به دلیل فرض¬ها و ساده¬سازی¬هایی است که در ارائه مدل انجام گرفته است. متغیرهای موثر بر روی بازده جداسازی عبارتند از طول لول، شعاع سیم فولاد ضد زنگ و درصد حجمی از سیم درون سامانه که بر اساس مدلسازی، مقدار بهینه هر کدام برای رسیدن به بازده 100 درصد به ترتیب برابر با 6/0 متر، 30 میکرومتر و 2 درصد بدست آمد.
- Abstract
- Nowadays application of magnetic nanoparticles in life science engineering is increasing and used as adsorbent in bio separation processes. There are some techniques for magnetic nanoparticles recovery after separation processes. The most important one is high gradient magnetic separator (HGMS). In this method, stainless steel wires create the high gradients across the entire cross-section of flow and adsorb more magnetic nanoparticles from flow. The purpose of this project is modeling of magnetic nanoparticles separator system in order to adsorb and desorb of magnetic nanoparticles in phosphatidylcholine purification process by magnetic nanoparticles coated by hydroxyapatite. Considering forces exerted on magnetic nanoparticles, the derived equations solved by MATLAB 7.9.0. The results of this model are validated by experimental removal efficiency in magnetic nanoparticles separator system. The results show that if particles enter the system in 0.4585×?10?^(-5) m or less distance from stainless steel wires, will be captured and the retention time of these particles are between 0 and 11.3 s. The removal efficiency obtained from model is 97.95% while the experimental removal efficiency is about 94.7% and this difference is because of simplifying of the model. The main parameters having effect on removal efficiency are pipe length, radius of stainless steel wires and packing fraction of system by wires and the optimized amount of these parameters to obtain to 100% efficiency are 0.6 m, 30 µm and 2%, respectively.
