تحصيلات تکميلي

نام و نام خانوادگي : امير شرفي

دانشکده : فني و مهندسي

استاد راهنما : دکتر اميرحسين نوارچيان- دکتر روحا کسري کرمانشاهي

تاريخ دفاع : 28/7/86

رشته و گرايش : مهندسي شيمي- بيوتکنولوژي

استاد مشاور : -

بررسي سنتز و زيست تخريب پذيري کوپليمر پيوندي آکريلونيتريل بر روي نشاسته

چکيده

مصرف زياد پليمرهاي بر پايه نفت در صنايع بسته‌بندي و مقاومت آن‌ها در برابر ميکروارگانيسم‌ها سبب شده‌است که اين مواد عمده‌ترين آلاينده‌هاي محيط زيست باشند و ضايعات ناشي از آن‌ها تهديدي بزرگ براي محيط زيست محسوب گردد.

طي دو دهه اخير نشاسته به عنوان جايگزين مناسب مواد نفتي در صنايع بسته‌بندي مورد توجه محققين قرار گرفته است. اما استحکام مکانيکي ضعيف پليمرهاي نشاسته‌اي استفاده از اين مواد را به کاربردهاي خاص بسته‌بندي محدودکرده‌است. دو دسته مهم از پليمرهاي مصرفي در صنايع بسته‌بندي، آلياژها و کوپليمرهاي پيوندي نشاسته با ساير پليمرهاي سنتزي مي‌باشد. استفاده از کوپليمرهاي پيوندي نشاسته به دليل خواص مکانيکي و پايداري بالاتر آن نسبت به آلياژهاي نشاسته‌اي کاربرد بيشتري در صنايع بسته‌بندي دارد. کوپليمرهاي پيوندي نشاسته و وينيل مونومرها به دليل بازده پيوندزني بالا سبب شده‌است که جزو مهم‌ترين کوپليمرهاي پيوندي نشاسته باشند.

در اين تحقيق زيست‌تخريب‌پذيري کوپليمر پيوندي نشاسته-آکريلونيتريل به وسيله سويه‌هاي ميکروبي مورد مطالعه قرار گرفت و نحوه‌ي تاثير برخي از عوامل بر روي ميزان زيست‌تخريب‌پذيري تعيين گرديد. همچنين شرايط بهينه عوامل محيطي براي رسيدن به حداکثر ميزان زيست‌تخريب‌پذيري مشخص شد.

بدين منظور ابتدا کوپليمر پيوندي آکريلونيتريل -نشاسته به عنوان يک پلاستيک قابل مصرف در صنايع بسته‌بندي توليد شد. پارامترهاي پيوندي اين کوپليمر تعيين گرديد و شناسايي آن از طريق طيف‌سنجي مادون قرمز تبديل فوريه (FTIR) انجام شد. در طي آزمايش‌هاي اوليه، قابليت زيست‌تخريب‌پذيري کوپليمر پيوندي نشاسته-آکريلونيتريل توسط برخي از گونه‌هاي ميکروبي ذکر شده در مقالات (تهيه شده از کلکسيون ميکروبي گروه زيست‌شناسي دانشگاه اصفهان) و گونه‌هاي ميکروبي ايزوله شده از خاک و پساب شرکت پلي‌آکريل اصفهان در محيط‌هاي مايع و جامد بررسي شد. سپس بر اساس نتايج اوليه، گونه ميکروبي آسپرژيلوس نايجر به عنوان عامل ميکروبي برتر به منظور تعيين شرايط بهينه زيست‌تخريب‌پذيري کوپليمر پيوندي انتخاب شد.

در مرحله‌ي بعد با تهيه چند فيلم از کوپليمر به روش قالب‌گيري فشاري، زيست‌تخريب‌پذيري کوپليمر پيوندي توسط قارچ آسپرژيلوس‌نايجر در محيط مايع مورد مطالعه قرار گرفت و تاثير عوامل محيطي دما، غلظت اوليه‌ي مايه‌ي تلقيح، pH و وزن فيلم کوپليمري در تعيين شرايط بهينه زيست‌تخريب‌پذيري کوپليمر بررسي شد. از روش طراحي آزمايش‌ها براي تعيين ميزان و نحوه‌ي تاثير عوامل بر روي پاسخ سيستم (وزن توده‌ي زيستي توليدي و اتلاف وزن فيلم پليمري) استفاده شد. فيلم پليمري‌تيمار شده توسط قارچ آسپرژيلوس‌نايجر با طيف‌سنجي FTIR و ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) ارزيابي گرديد.

نتايج حاصل از تحليل آماري نشان مي‌دهد که زيست‌تخريب‌پذيري کوپليمر پيوندي نشاسته- آکريلونيتريل بيشتر از دو عامل غلظت اوليه مايه‌ي تلقيح، به عنوان عامل اصلي تجزيه زيستي، و دما اثرپذير مي‌باشد. در محدوده سطوح مورد بررسي، اثر دو عامل pH و وزن فيلم پليمري از بقيه پارامترها کمتر است. اثر کم اين پارامترها نسبت به ساير عوامل به سطوح منتخب در اين سيستم نسبت داده مي‌شود. قارچ آسپرژيلوس نايجر در شرايط بهينه‌ي دما، غلظت مايه‌ي تلقيح، pH و وزن فيلم پليمري که به ترتيب 30 Cء،Spore/mlء108ء،75/4 و  1/1 g مي‌باشند، حداکثر 59/8 در صد از کوپليمر را در مدت 28 روز مصرف کرد.

واژه‌هاي کليدي: کوپليمر پيوندي نشاسته-آکريلونيتريل، زيست‌تخريب‌پذيري، قارچ آسپرژيلوس نايجر، فيلم بسته‌بندي و بهينه‌سازي