وبلاگ

که در اینجا C_o غلظت اولیه و R_L ثابت ایزوترم لانگمویر است. مقادیر ۱ >0< R_L نشان دهنده جذب مساعد و مقادیر بیشتر از ۱٫۰ نشان دهنده جذب نامساعد است. چنانچه R_L= 0 باشد نشان دهنده برگشت ناپذیری فرایند جذب است. لذا بهترین شرایط زمانی است که مقدار این فاکتور بین عدد صفر و یک باشد که نشان دهنده این است که جذب ماده جذب شونده روی جاذب مطلوب است.
۱-۶-۲- ایزوترم فروندلیچ
ایزوترم جذب فروندلیچ یا معادله جذب فروندلیچ یکی از ایزوترم های جذب است که بصورت تجربی بدست آمده‌ است. این ایزوترم اولین بار در سال ۱۹۲۶ توسط هربرت فروندلیچ ارائه شده‌ است. ایزوترم فروندلیچ برای تشریح سیستم های ناهمگون کاربرد دارد. ایزوترم فروندلیچ بر این فرض استوار است که جاذب دارای سطح غیر یکنواختی می باشدکه از سطوح مختلفی از سایت های جذب تشکیل شده است و جذب بر روی هر سطح از سایت، از ایزوترم لانگمویر تبعیت می کند. این معادله بطور تجربی از مدل لگاریتمی بدست آمده فرض می شود که تعداد سایت های شرکت کننده با یک انرژی آزاد ویژه جذب سطحی، با افزایش سطح انرژی آزد به طور نمایی کاهش می یابد [۵۶-۵۸].

مدل جذب سطحی ایزوترم فروندلیچ را می توان بر اساس معادله (۱-۴) بیان نمود:

که در اینجا K_F و ۱/n ثابت­های فروندلیچ به­ترتیب مربوط به ظرفیت جذب (mg/g) و شدت جذب هستند.
معادله­ فروندلیچ را می­توان بصورت فرم خطی زیر بیان کرد:

نمودار خطی log q_e برحسب log C_e کاربرد ایزوترم جذب لانگمویر را نشان می­دهد. مقادیر ۱/nوK_F از شیب و عرض از مبدأ نمودار خطی log q_e برحسب log C_e حساب می شود. بیانگر نوع ایزوترم است که اگر = ۰ باشد برگشت ناپذیر، < 1 ۰ < مطلوب و >1 نامطلوب است.
q_e
n>1
n=1
n<1
C_e
شکل ۱-۳- مقایسه نمودارهای ایزوترم جذب فروندلیچ بر اساس مقادیر n
۱-۷- سنتیک جذب
یکی از مهمترین فاکتورها برای طراحی یک سیستم جذبی، پیش بینی سرعت جذب می باشد. سنتیک جذب، به خواص فیزیکی و شیمیایی ماده جاذب بستگی دارد که مکانیسم جذب را تحت تاثیر قرار می دهد. به منظور تهیه اطلاعاتی در مورد عوامل موثر بر سرعت واکنش، ارزیابی سنتیک جذب ضروری می باشد. سه مدل سنتیکی که بطور گسترده در منابع برای فرایند جذب به کار می روند، مدل های سنتیکی شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم و نفوذ می باشند [۵۶-۵۸].
۱-۷-۱- مدل سنتیکی شبه مرتبه اول
مدل سنتیکی شبه نوع اول می ­تواند بصورت زیر بیان شود:

و همچنین می ­تواند بصورت فرم خطی زیر بیان شود:

که در اینجا k₁ ثابت­ سرعت مدل­ سنتیکی نوع اول بر حسب (h^-1) و q_e و q_t، بر حسب mg/g، به ترتیب مقدار ماده جذب شده تعادلی (در زمان t = ∞ ) و مقدار ماده جذب شده (در زمان t ) هستند.
۱-۷-۲- مدل سنتیکی شبه مرتبه دوم
سنتیک شبه مرتبه دوم نشان می دهد که جذب شیمیایی مرحله کندکننده سرعت است و فرآیندهای جذب سطحی را کنترل می کند. مدل سنتیکی شبه نوع دوم بصورت زیر بیان می­ شود:

همچنین می ­تواند بصورت فرم خطی زیر بیان شود:

که در اینجا k₂ ثابت­ سرعت مدل­ سنتیکی نوع دوم بر حسب (L/mg.h ) و q_e و q_t ، بر حسب mg/g، به ترتیب مقدار ماده جذب شده تعادلی (در زمان t = ∞ ) و مقدار ماده جذب شده (در زمان t ) هستند. شیب و عرض از مبدأ نمودارهای خطی مدل­ سنتیکی شبه نوع اول و دوم برای محاسبه­ ثابت­های سرعت جذب (k₁ و k₂ ) و مقدار جذب در تعادل (q_e) استفاده می شوند.
۱-۷-۳- مدل نفوذ درون ذره­ای
مدل نفوذ درون ذره­ای برای روشن شدن مکانیسم نفوذ بکار می رود. مدل نفوذ بصورت معادله (۱-۱۰) بیان می شود:

که در اینجا k_p ثابت سرعت نفوذ درون ذره­ای بر حسب (mg/gh^1/2) و C بر حسب (mg/g) یک ثابت مربوط به ضخامت لایه مرزی است. برطبق این فرمول، اگر نمودار q_t دربرابر t^1/2 یک خط مستقیم بدهد، در این صورت نفوذ درون ذره­ای درگیر در پروسه جذب است و اگر این خط از مبدأ عبور کند آن وقت نفوذ ذره­ای مرحله­ تعیین کننده­ سرعت است. همچنین اگر داده ­ها نمودارهای چند خطی ارائه دهند، آن وقت دو یا چند مرحله پروسه جذب را تحت تأثیر قرار می­دهد، از قبیل نفوذ خارجی، نفوذ درون ذره­ای و غیره [۵۹].
۱-۸- برخی از مواد دارای خاصیت آنتی باکتریال
به موازات توسعه سریع زندگی بشری، کنترل میکروارگانیسم­^[۱۶]های مضر هم امری غیر قابل اجتناب است. طیف گسترده­ای از میکروارگانیسم­ها در تعادل با محیط زندگی انسان ها می­باشند که رشد سریع و کنترل نشده آنها می تواند منجر به بروز مشکلاتی جدی شود [۶۰].
آب سالم (آبی که عاری از مواد شیمیایی سمی و عوامل بیماری زا است) برای سلامتی انسان ضروری است. همچنین آب سالم یک ماده خام حیاتی در بسیاری از صنایع کلیدی از جمله الکترونیک ، دارو و مواد غذایی محسوب می شود. آلودگی آب به انواع عوامل بیماریزا ، بویژه باکتری ها و ویروس ها را می‌توان یکی از طرق اصلی انتقال بیماری ها و شیوع بیماری های عفونی در یک جمعیت دانست. آب آشامیدنی و آبی که برای شستشو و نظافت مصرف می‌شود، باید عاری از میکروارگانیسم های بیماری‌زا باشد که انتقال میکروب ممکن است بطور مستقیم توسط آشامیدن و یا بطور غیر مستقیم توسط شستشو منتقل شود. در ادامه برخی از مواد دارای خاصیت آنتی باکتریال شرح داده شده است.
۱-۸-۱- کیتوسان
در سال های اخیر کاربرد ترکیبات ضد میکروبی طبیعی به جای انواع مصنوعی که دارای تاثیرات مضر بر روی سلامتی انسان اند، مورد توجه گسترده قرار گرفته است. بر اساس نتایج بدست آمده از مطالعات مختلف، کیتوسان، بیوپلی ساکارید غیرسمی و طبیعی و قابل تجزیه بوده که از کیتین مشتق شده و پتانسیل لازم برای استفاده به عنوان ترکیب ضد میکروبی را دارد. عملکرد ضدمیکروبی کیتوسان تابع عوامل داخلی مثل نوع کیتوسان، درجه استخلاف کیتوسان و هم چنین عوامل خارجی از جمله نوع میکروارگانیسم، شرایط محیطی و حضور ترکیبات دیگر می باشد [۶۱]. فعالیت ضدباکتری کیتوسان در مقیاس نانو و همچنین مشتقات آن بر ضد برخی از باکتری ها، ویروس ها، قارچ های میله ای و مخمرها به اثبات رسیده است [۶۲]. کیتوسان در محدوده نور مرئی فعالیت بالایی داشته و سرعت زیادی در نابودی باکتری های گرم مثبت^[۱۷] و باکتری های گرم منفی^[۱۸] دارد اما سمی بودن آن در برابر سلول های پستانداران پایین است. بررسی خواص ضدمیکروبی کیتوسان نیازمند تحقیقات علمی طولانی و تکنولوژی گسترده است.
۱-۸-۲- یون های مس و کمپلکس کیتوسان- مس
یون های مس از جمله موادی هستند که به طور سنتی خواص ضد میکروبی آنها شناخته شده است و مورد تایید می­باشد. برخی مطالعات نشان داده ­اند که یون اینگونه فلزات از طریق اتصال به گروه های سولفیدریل (-SH ) موجود در آنزیم­ها، با پروتئین­ها واکنش ایجاد می­ کنند و در نهایت پروتئین­ها غیر فعال خواهند شد [۶۳]. اگر اینگونه فلزات در اندازه های بسیار کوچک موجود باشند به دلیل افزایش نسبت سطح به حجم، خواص ضدمیکروبی بهتری از خود نشان خواهند داد [۶۴]. با توسعه علم نانوتکنولوژی، نانوذرات مس از روش های مختلف شمیایی و الکتریکی تولید می­شوند و خواص ضدمیکروبی آنها در بسیاری از مطالعات بررسی شده است. هسیائو^[۱۹] و همکاران فعالیت ضدمیکروبی نانوذرات مس علیه برخی باکتری ها را بررسی کرده ­اند [۶۵]. نتایج حاصل از بررسی های انجام شده با عکس های TEM^[20] و تحقیقات پروتئومیک^[۲۱] (تحقیقات مربوط به ساختار و عملکرد پروتئین ها) نشان داده است که نانوذرات با مواد موجود در غشای باکتری ها بر همکنش داشته و از طریق ایجاد تغییرات ساختاری، از بین رفتن نیروی محرکه پروتون و در نهایت باعث مرگ سلولی می­ شود [۶۵]. قارچ کش های مبتنی بر مس ابزارهای مهمی در پیشگیری و کنترل بسیاری از بیماری های گیاهان هستند. با این حال استفاده از مس به عنوان آنتی بیوتیک در دراز مدت باعث آلودگی خاک و همچنین با نفوذ به آب موجب آلودگی و افزایش غلظت فلزات سنگین در آن می شود. بنابراین بسیاری از ترکیبات و کمپلکس های مس برای بهبود اثر بخشی محصولات مبتنی بر مس و همچنین کاهش مقدار مورد نیاز مس برای کنترل بیماری، توسعه یافته اند. یکی از این ترکیبات کمپلکس کیتوسان-مس(II) می باشد. کیتوسان تمایل زیادی برای تشکیل کمپلکس با یون های فلزات واسطه دارد. تشکیل این کمپلکس از خاصیت آلایندگی مس نسبت به آب و خاک می کاهد. علاوه براین، کمپلکس کیتوسان- مس ممکن است به عنوان یک مخزن برای انتشار آهسته یون های فعال ضدمیکروبی مس(II) عمل کند [۶۶].
۱-۸-۳- نانوذرات نقره
نقره از گذشته به عنوان یک آنتی بیوتیک قوی شناخته شده است و دارای کاربردهای گسترده ای در صنایع پزشکی، مراقبت های بهداشتی و تصفیه آب است [۶۷]. مکانیسم های غیرفعال سازی باکتری توسط نقره هنوز به
طور کامل شناخته نشده است. فعالیت آنزیمی عموما توسط گروه تیول در پروتئین ها انجام می شود. نقره با این گرو های تیول واکنش داده و سبب غیرفال شدن این پروتئین ها می شود [۶۸]. محققان همچنین دریافتند که DNA در حضور نقره بسیار فشرده شده و توانایی کنترل رشد و تقسیم سلولی را از دست می دهد. نانوذرات نقره عموما در غشا باکتری تجمع کرده و تنها تعداد کمی از ذرات می توانند وارد سلول شوند [۶۹]. دانشمندان مکانیسم های متفاوتی را برای تبیین اثرگذاری نقره بر میکروب ها یافته اند. به دلیل همین تعداد مکانیسم ها است که میکروب ها نمی توانند نسبت به نقره سازگار شوند و یا مقاومت پیدا کنند. امروزه به مدد فناوری نانو ساخت ذرات نقره در ابعاد نانو میسر گشته است. ذرات نانونقره به ما این امکان را می دهند که با کمترین غلظت خاصیت ضد میکروبی بسیار قوی را از فلز نقره شاهد باشیم.