مدل‎سازی پیش‎بینی پارامترهای شار و گرفتگی غشاهای نانوکامپوزیت اولترافیلتراسیون PVDF عامل‎دار شده با نانولوله‎های کربنی با استفاده از سیستم‎های شبکه‎های هوشمند

Abstract

در این تحقیق عملکرد و خواص ضد گرفتگی و شار غشاهای نانوکامپوزیت پلی وینیلیدن فلوراید (PVDF) با غلظت‎های 15 و 18% وزنی که با نانو لوله‎های کربنی عامل‎دار شده با گروه‎های اسیدی، بازی و آمین مخلوط شده و با روش وارونگی فازی و حلال نرمال متیل پیرولیدون (NMP) در آزمایشگاه ساخته شده، مورد بررسی قرار گرفت. همچنین تست‎های شار،گرفتگی، زاویه تماس، تخلخل و نرخ پس‎دهی پروتئین انجام شده است. با استفاده از نتایج تست‎های تجربی، مدل‎سازی پارامترهای شار و گرفتگی براساس متغیرهای ورودی که شامل درصد نانوذره، درصد پلیمر، تخلخل و زاویه تماس هستند؛ انجام شد. در این مدل از 4 سیستم هوشمند شبکه عصبی چند لایه، شبکه عصبی با مدار شعاعی، کمینه مربعات بردار پشتیبان و سیستم هیبریدی تطبیقی عصبی- فازی و 3 الگوریتم بهینه‎سازی ژنتیک، شبیه‎سازی تبریدی و ازدحام ذرات استفاده شده است. نتایج نشان داد که برای هر دو پارامتر شار و گرفتگی، بهترین مدل با توجه به ضریب همبستگی بالا، مدل‎های شبکه عصبی با مدار شعاعی و سیستم هیبریدی تطبیقی عصبی- فازی هستند. در بخش بعدی مدل‎سازی برای به‎دست آوردن مقادیر بهینه (کمترین گرفتگی و ماکزیمم شار) از بهترین مدل‎های ساخته شده برای هر دو خروجی استفاده شد. سپس از الگوریتم ترکیبی از الگوریتم ژنتیک و ازدحام ذرات مقادیر بهینه به‎دست آمد. سپس با استفاده از نتایج بهینه‎سازی برای هر نوع درصد پلیمر (15% و 18%)، غشاها در آزمایشگاه ساخته شده و سپس تست‎های شار، گرفتگی، زاویه تماس و تخلخل انجام شده و نتایج آن با نتایج مدل مقایسه گردید. نتایج نشان داد که غشای نانوکامپوزیت 07/0% وزنی نانولوله کربنی تک دیواره عامل‎دار شده با گروه هیدروکسیل و غشای نانوکامپوزیت 17/0% وزنی نانولوله کربنی تک دیواره عامل‎دار شده با گروه هیدروکسیل به‎ترتیب بهترین عملکرد را با پلیمرهای 15 و 18% وزنی PVDF داشته است.

Keywords

• غشای نانوکامپوزیت
• نانولوله‎های کربنی
• مدل‎سازی
• شبکه‎های هوشمند
• الگوریتم بهینه‎سازی