Сочинение на тему Получение и характеристика нанокомпозита электроформованного ацетата целлюлозы / оксида цинка (CA / ZnO)

Введение (CE 1.1.)

В этом эпизоде ​​карьеры представлены мои неопубликованные дипломные работы, проведенные индивидуально в течение моего последнего года обучения под руководством моего главного советника. Я выполнил это как окончательный проект в завершении для степени бакалавра наук в области химического машиностроения по специальности целлюлозно-бумажная технология. Продолжительность обучения составляла три (3) семестра с 1-го семестра учебного года 2014-2015 до 1-го семестра учебного года 2015-2016. Я провел и представил исследование на кафедре лесных товаров и бумажных наук, Колледж лесного хозяйства и природных ресурсов (CFNR) и на кафедре химической инженерии, Колледж инженерии и агропромышленных технологий (CEAT), Филиппинский университет Лос-Баньос. (UPLB). Я позаимствовал часть установки электроспиннинга у Отдела по использованию и технологии производства волокна Филиппинского управления развития волоконной промышленности (PhilFIDA), Дилиман, Кесон-Сити, Метро Манила, Филиппины. Я прошел тесты спектроскопии и сканирующей электронной микроскопии (SEM) с Фурье-преобразованием (ИК-Фурье) в кабинете химического приборостроения II, на химическом факультете и в лаборатории физики поверхности, на физическом факультете, соответственно, Государственного университета Де Ла Саль (DLSU). Я выполнил антимикробные тесты в лаборатории микробиологии Института биологических наук (IBS), UPLB. B. Предпосылки (CE 1.2.) В настоящее время зарегистрированные случаи микробного загрязнения в разных районах Филиппин распространены в питьевой воде. Присутствие микроорганизмов на поверхности воды создает риск для здоровья человека. Была подчеркнута необходимость разработки альтернативных противомикробных материалов, поскольку они могут найти ключ к неадекватной обработке сточных вод из разных источников. В целом, я применил свои знания в качестве студента-химика, используя нанотехнологии, электроформование и мембранную фильтрацию, чтобы представить более эффективный, стабильный и долговечный процесс для решения проблемы загрязнения воды.

Таким образом, я сосредоточился на изучении электроформованной ацетатцеллюлозной мембраны с наночастицами оксида цинка для применения в мембранной фильтрации. (CE 1.3.) Наночастицы оксида цинка известны своей антибактериальной активностью. С другой стороны, электрорученые волокна имеют высокую эффективность фильтрации. Загрязненные микробами стоки могут быть обработаны с использованием антибактериальных нановолокон с электропрядением. Удаление этих микроорганизмов снижает риски для здоровья. Подробно, мои конкретные цели для исследования: 1. разработать подходящий процесс для производства ацетилцеллюлозных нановолокон, внедренных в наночастицы оксида цинка, с использованием электроспиннинга; 2. определить функциональные группы и соединения, которые можно наблюдать с нановолокнами при встраивании наночастиц оксида цинка; 3. охарактеризовать влияние встраивания наночастиц оксида цинка на морфологию волокон нановолокон из ацетата целлюлозы с электропрядением; 4. сравнить метод введения наночастиц оксида цинка в нановолокна с использованием коммерческого оксида цинка и предшественника; и 5. проверить жизнеспособность электроформованных мембран для антибактериального применения с использованием метода зоны ингибирования. C. Профессиональная инженерная деятельность (CE 1.4). В моем случае я записался на дипломную работу (PPT 200 кредитных единиц из шести (6)) в три (3) семестра (две (2) единицы в семестр). Сначала я посоветовался с моим советником по какой теме работать и принял к сведению его предложения. Были и другие независимые исследования в университете, которые работали над применением ацетата целлюлозы в различных областях техники. Я провел первоначальные исследования волокон ацетата целлюлозы и выбрал его применение для очистки сточных вод через мембранную фильтрацию. Изучив соответствующие ссылки, я подготовил предварительное исследование, чтобы представить его группе, состоящей из одного (1) советника и двух (2) профессоров-инженеров. Я подготовил презентацию темы с помощью Microsoft PowerPoint.

Панельная дискуссия определила масштаб, ограничения и возможные проблемы, с которыми я мог столкнуться до начала работы над проектом. (CE 1.5) После предложения по теме я дополнительно изучил соответствующую литературу по своему исследованию, получив доступ к нашей университетской библиотеке для опубликованных онлайн-журналов, предыдущих диссертаций для студентов и других технических материалов для чтения. Основываясь на этих недавних исследованиях, я наметил и выполнил предварительные методы для определения оптимальных экспериментальных условий для изготовления нановолокна с электроформованием. Определенными критическими параметрами были свойства решения, параметры обработки и параметры окружающей среды. Я обнаружил, что концентрация раствора и скорость подачи сильно влияют на формирование волокна. Я подчеркнул эти переменные, установив различные концентрации и скорости потока для достижения стабильности. Морфология волокна очень важна для формирования мембраны, поскольку она определяет пористость мембраны и эффективность площади поверхности для фильтрации сточных вод. Прежде чем продолжить исследование, я показал своей группе результаты, которые я получил от первоначального эксперимента, и поднял возникшие проблемы. В заключение я пересмотрел некоторые процедуры, чтобы согласовать свои конечные цели и методологию. (CE 1.6) При сборе материалов, которые будут использоваться, такие реагенты, как ацетат целлюлозы, диметилформамид (DMF) и ацетон, были приобретены коммерчески. Все остальные необходимые реагенты и аппаратура были доступны в лаборатории химии древесины. Перед экспериментом я представил диаграмму Ганта моему советнику, чтобы он мог уложиться в срок проекта. Аналогичным образом, до того, как я выполнил эксперимент, я согласовал с руководителем лаборатории и техниками, что касается использования лаборатории. В дополнение к существующим лабораторным процедурам безопасности, я разработал процедуры безопасности для обращения с химическими веществами, удаления опасных химических веществ и электробезопасности. Я прочитал паспорт безопасности химических веществ, которые я использовал, особенно регулируемые растворители, чтобы понять потенциальную опасность и их правильную утилизацию. Я пометил правильно все образцы и реагенты, которые использовались, чтобы избежать путаницы, и работал в условиях высокой плотности для сильных кислот, оснований и растворов. Из-за нехватки ресурсов использованная мною установка электроспиннинга была разработана в лабораторном масштабе, она была собрана с использованием имеющегося у нас оборудования в лаборатории, а некоторые детали были заимствованы у PhilFIDA. Таким образом, я разработал стандартную рабочую процедуру для этого эксперимента, которой необходимо следовать на протяжении всего исследования, включая меры предосторожности. Я идентифицировал риск устройства, которое было требованием высокого напряжения (20 кВ) и истощением паров растворителя. Я поместил аппарат в изолированную пустую классную комнату, где не было источников электростатического притяжения, надлежащей вентиляции и сохранял безопасное рабочее расстояние. Также было отмечено, что рабочее пространство может быть доступно только уполномоченному персоналу. Как пользователь, я оборудовал себя соответствующими средствами индивидуальной защиты, такими как утепленная обувь, маска для лица и защитные очки, чтобы минимизировать статический разряд и воздействие растворителя. (CE 1.7)

Я отметил из своих первоначальных литературных обзоров ключевые моменты процесса электроспиннинга. Я узнал о пригодности процесса электроспиннинга при производстве полимерных нановолокон и соответствующих свойствах электроформованной волокнистой мембраны, таких как высокое отношение поверхности к объему, высокая химическая стойкость и высокое растяжение, чтобы сделать его хорошим материалом для фильтрации. Я изготовил нанокомпозитную мембрану CA / ZnO в процессе электроспиннинга в лабораторных условиях с использованием прекурсора ацетата цинка. Я установил концентрацию Са на 15% (вес / объем) с изменением концентрации ацетата цинка (0, 0,5, 1,0 и 2,0% вес / вес). Для обеспечения точности и точности данных я провел два (2) испытания за цикл испытаний, которые суммировали до 8 нанокомпозитных образцов. Все процедуры проводились в контролируемых комнатных условиях. Я использовал термогигрометр для контроля и записи относительной влажности и температуры в комнате для каждого эксперимента. Однако во время электроспиннинга я столкнулся с колебаниями показаний условий окружающей среды, я определил это как проблему, поскольку это может повлиять на образцы при моем дальнейшем анализе. Сразу же я собрал композитные мембраны и высушил их в печи, установленной на 80 ° С в течение 6 часов. (CE 1.8)

Я подвергал электроокрученные нанокомпозитные мембраны CA / ZnO ИК-Фурье-спектроскопии для определения функциональных групп и соединений, которые можно обнаружить в электрофибрированных нановолокнах. Я подготовил образцы количественно, используя метод гранул безводного бромида калия (KBr), а затем исследовал их с использованием Thermo Scientific Nicolet 6700 FTIR. Спектры регистрировали в режиме полосы поглощения и пропускания в диапазоне от 4000 до 400 см-1. Функциональные группы большинства органических соединений были обнаружены в инфракрасном спектре. Я проанализировал спектры стеков образцов и обнаружил, что самый высокий пик наблюдается при меньшем волновом числе. Я подтвердил этот вывод из надежных ссылок органической химии, что это было присутствие Zn-O изгиба, считая, что соединение неорганическое. Появление сильной ионной связи иона металла расширяет пики, поскольку это объясняет слабые валентные колебания. Кроме того, я также обобщил, что характерный пик ZnO в спектре имеет место при самой высокой концентрации (2,0%) соединений Zn в нанокомпозите. Я соотнес это с высотой спектра, пропорциональной величине концентрации. (CE 1.9)