پایان نامه تصفیه دیافیلتریشن

مقدمه:

   روش نمک زدایی آب مدت مدیدی است که توسط کشورهای مختلف در سراسر جهان برای تولید یا افزایش ذخایر آب آشامیدنی مورد بهره برداری قرار گرفته است.

از کل آب های کره زمین، 94 درصد آن آبهای شور اقیانوسها و دریاها می باشد و تنها 6 درصد آن آب خالص است که از این میزان آب خالص هم 27 درصد آن به صورت کوه یخ است و تنها 73 درصد آن آبهای زیر زمین قابل استفاده می باشد، که با این تفاسیر روش های نمک زدایی از اهمیت بسیاری در تامین آب مورد نیاز را دارا می باشند. روشهای تجاری قابل دسترسی نمک زدایی به صورت زیر می باشند:

فریز کردن (سرد کردن)

 تقطیر غشایی

رطوبت خورشیدی

                               روشهای گرمایی

الکترودیالیز

 اسمز دیالیز

1- روش های اصلی:

                               روشهای غشایی

فریز کردن (سرد کردن)

 تقطیر غشایی

رطوبت خورشیدی

2- روشهای فرعی:

که در این روشها، روش اسمز معکوس با 42 درصد و تقطیر سریع چند مرحله ای با 44 درصد بیشترین درصد نمک زدایی آبها را در جهان در بر می گیرد.

برای نمک زدایی نمونه های بیولوژیکی معمولا روش های دیگری را به کار می برند که یکی از این روش ها که بسیار مهم و کارآمد می باشد روش دیافیلتریشن می باشد، که روشی سریع و موثر برای نمک زدایی یا تغییر بافر نمونه های بیولوژیکی است  (یا فیلتریشن روشی است که غشاهای فراپالایش (پالایش از لابه لای صافی ای که قادر به گذراندن ذرات بسیار ریز میکروسکوپی باشد). را برای تغییر، جابجایی یا کم کردن غلظت نمک یا مواد حل شده در محلول شامل پروتئین ها، پپتدیها، نوکلئیک اسید و مولکول های دیگر می باشد مورد استفاده قرار می دهد.

    در این حال با انتخاب صافی های غشاء نفوذپذیر (تراوا) برای جداسازی اجزاء محلول بسته به اندازه مولکول به کار برده می شود. یک غشاء با فراپالایش مولکول هایی را که بزرگتر از منافذ غشایء هستند را در خود نگه می دارد. در حالی که مولکول های کوچکتر مثل نمک و مواد محلول در آب که قابلیت نفوذ پذیری 100 درصد دارند، به راحتی از غشاء عبور می دهد.

دو روش برای این نوع تصفیه (یا فیلتریشن) وجود دارد:

1- تصفیه ناپیوسته- رقیق سازی مداوم:

   در این روش نخست نمونه را با آب یا بافر دیگر، به حجم از پیش تعیین شده رقیق می کنند، سپس نمونه رقیق شده با فراپالایش، غلیظ شده و به حجم اصلی اش بر می گردد. این مرحله آنقدر تکرار می شود تا زمانی که نمک، مواد حلال در محلول یا مولکول های کوچکتر خارج شوند. با هر مرحله رقیق سازی مداوم، مولکول های کوچک بیشتری خارج می شوند. این نمونه معمولا با یک حجم مشخص از بافر رقیق می شود.

شکل 2

2- تصفیه پیوسته:

روش تصفیه (که به تصفیه حجم ثابت هم معروف است) شامل شستشوی نمک های بافر اصلی (با انواع مولکول های کم وزن تر) در نمونه ابقاء که با اضافه کردن آب یا بافر جدید به محلول ابقاء که با همان میزان صافی تولید شده است می باشد. در نتیجه، حجم محلول ابقاء و غلظت تولید شده در طول مراحل تصفیه تغییر نمی کند. اگر آب برای تصفیه به کار رود، نمک ها شسته شده و قدرت رسانایی کاهش می یابد. میزان نمک خارج شده، متناسب با حجم محلول ابقاء به حجم تصفیه تولید شده مربوط می شود حجم تصفیه همان حجم محلول ابقا در زمان شروع تصفیه است. با استفاده از روش تصفیه پیوسته، بیش از %5/99 از %100 محلول نفوذپذیر می تواند با شستشو از بین 6 حجم محلول ابقاء خارج شود.

جدول 1

سیر تحولی تصفیه و تخلیص سرمهای درمانی

  در میان سرم های درمانی که توسط پادزهر اسب تهیه می شود به صورت خام به مصرف می رسید یعنی پس از تزریق آزهای معینی از زهر به بدن حیوان و خون گیری از حیوان، خونهای گرفته شده توسط وزنه های سربی، خونابه خارج شده و سرم جدا می گشت و پس از افزایش فنل به آن برای مدت مدیدی در سردخانه نگهداری می شد.

مشکل این روش این بود که استفاده از سرم اسبی برای بار دوم معمولا با عوارض و آلرژی توام بود به دلیل این که سرم دارای آلبومین ها و پروتئین های غیر اختصاصی سرم اسب بود و بدن بیمار به تمامی پروتئین های موجود در سرم اسب حساس می شد. از این رو مسأله تصفیه سرم و تخلیص آن از اهمیت زیادی برخوردار گردید.

از میان تکنیک های متعدد تصفیه و تخلیص پروتئین ها روش های رسوبی متداولترین و با سابقه ترین روش جداسازی پروتئین پلاسما محسوب می شود که روش های متعددی را شامل می شود که عبارتند از: رسوب دادن با تغییر PH، رسوب دادن توسط کاهش قدرت یونی و رسوب دادن توسط افزایش قدرت یونی.

پدیده Salting out شالوده تعدادی از تکنیک های مهم جداسازی و تخلیص هاست که با ایجاد غلظت بالایی از نمک خنثی در محلول پروتئینی و رسوب دادن بخشی از پروتئین ها موجب تفکیک و خالص سازی و تغلیظ آنها می گردد. مشخص گردیده که بین حلالیت نمک و تاثیر آن در رسوب پروتئین ها رابطه مستقیمی وجود دارد.

 یون های نمک اکثر مولکول های قطبی محیط (حلال) را به طرف خود جذب کرده و اطراف مولکول های پروتئین از آنها خالی می گردد. و متعاقباً به دنبال برخوردهای تصادفی و مولکول های پروتئین با یکدیگر تجمع مولکولی ایجاد و رسوب تشکیل می شود.

و متعاقباً بدنبال برخورد های تصادفی مولکول های پروتئین با یکدیگر تجمع مولکولی ایجاد و رسوب تشکیل می شود.

 هرگاه نمک به محیط اضافه شود مولکول های حلال قطبی از اطراف پروتئین به طرف یون های نمک جذب می شود و مولکول های پروتئین به طور تصادفی در مجاورت یکدیگر قرار می گیرند. در حالی که لایه آب به شکل موثر وجود ندارند تا مانع جذب آنها به یکدیگر شود، در نتیجه تجمع یافته و تشکیل رسوب می دهند. پروتئین های بزرگتر که سطح بیشتری دارند با مقادیر کمتر نمک رسوب می دهند و مولکول های کوچکتر که گروه های غیر قطبی کمتری دارند در غلظت های زیادتر نمک رسوب می کنند.