Cheah , Wee Keat (2016) Urea And Uric Acid Adsorption By Nanoporous Biomaterials. PhD thesis, Universiti Sains Malaysia.
![[img]](http://eprints.usm.my/style/images/fileicons/application_pdf.png)
|
PDF
- Submitted Version
Download (375kB) | Preview |
Abstract
Kelemahan hemodialisis zaman ini telah menjadi punca penyelidikan dan pembangunan beberapa prototaip ginjal buatan mudah alih. Komponen utama model mudah alih ini (berbanding hemodialisis) ialah sistem dialisat tertutup. Secara tipikalnya, model-model ini biasanya menggunakan karbon teraktif sebagai bahan penjerap. Penggunaan bahan penjerap yang lebih unggul, jumlah dialisat yang diperlukan untuk penyingkiran toksin uremik boleh dikurangkan dan dikitar semula. Motivasi utama bagi penyelidikan ini ialah kekurangan pemilihan bahan untuk bahan penjerap dalam model-model ini. Oleh itu, objektif projek ini ialah sintesis dan penilaian tiga jenis biobahan berliang nano yang baru, iaitu gentian karbon teraktif berongga (ACF), silika berliang meso (MS) dan hidroksiapatit berliang meso, dengan sasaran untuk penyingkiran konstituen utama toksin uremik, iaitu urea dan asid urik. ACF telah diperolehi melalui kaedah pengaktifan asid dengan menggunakan asid-asid yang berbeza; asid bukan organic sulfurik, nitrik dan fosforik; asid organik asetik dan sitrik. MS dan HAp telah disintesis melalui kaedah templat lembut dengan surfaktan Pluronics. Keputusan awal penjerapan urea telah menunjukkan bahawa MS dengan kumpulan berfungsi amina dan ACF terawat asid sulfuric adalah sangat baik (550 mg/g) berbanding dengan karbon teraktif komersil (CAC). Ujian kinetik penjerapan urea telah mendedahkan mekanisma penjerapan urea oleh ACF (jerapan fizikal) dan MS (jerapan kimia). MS amina dan diamina menjerap lebih daripada 30 molekul per nm2 (jerapan kimia yang kuat) berbanding MS biasa, CAC dan pelbagai ACF, yang telah menjerap kurang daripada 10 molekul per nm2 (jerapan fizikal). Faktor-faktor utama yang mempengaruhi kapasiti jerapan ialah keliangan dan kimia permukaan yang sesuai, yang mana kedua-duanya dipunyai oleh MS amina dan diamina. Kebolehubahan permukaan berfungsi bagi MS merupakan asas untuk ujian jerapan urik asid seterusnya. Satu hipotesis peningkatan jerapan asid urik oleh MS terfungsi amina merupakan melalui tindak balas kimia asid-amina. Jerapan asid urik oleh MS tidak mengikut keluk jerapan teori. Analisa yang mendalam dengan menggunakan aplikasi MATLAB menunjukkan bahawa MS telah menjalani jerapan dan nyahrepan serentak, dengan kadar jerapan permulaan setinggi 20.3 mg/g/s berbanding gel silica dengan kadar jerapan hanya 0.39 mg/g/s. Sebagai kesimpulan, secara keseluruhannya, keputusan jerapan urea dan asid urik MS dan ACF lebih baik berbanding CAC dan gel silika komersil. ________________________________________________________________________________________________________________________ The limitations of the present hemodialysis have led towards the research and development of several wearable artificial kidney prototypes. The most important component of the miniaturised model is the closed-system dialysate, achieved through the utilisation of solid activated carbon as adsorbents. With the application of superior alternative adsorbents, the amount of dialysate required could be reduced due to efficient regeneration. The main motivation for this project is the lack of adsorbent materials selection. Thus, this project aims to synthesise and evaluate three emerging nanoporous biomaterials, i.e. hollow activated carbon fibre (ACF), mesoporous silica (MS) and mesoporous hydroxyapatite (HAp), targeting major uremic toxin constituent urea and uric acid. ACF was obtained though the acid activation route, with variation in acid used; inorganic acids sulphuric, nitric and phosphoric; organic acids acetic and citric. MS and HAp was synthesised through soft templating route using Pluronics surfactant. Results show that amine functionalised MS and sulphuric acid treated ACF performed well in the preliminary urea adsorption capacity evaluation (550 mg/g), as compared to the control commercial activated carbon (CAC) (350 mg/g). Subsequent urea kinetics study revealed better understanding of urea adsorption mechanism by ACF and MS, whereby ACF and MS operate through physisorption and chemisorption respectively. Amine and diamine MS adsorbed more than 30 molecules per nm2 (strong chemisorption interaction) compared to bare MS, CAC and various ACF, which adsorbed less than 10 molecules per nm2 (physisorption). The most important factors which govern adsorption capacity are porosity and suitable surface chemistry, both which are possessed by amine and diamine MS. The flexibility of surface functionalisation of MS is the basis of subsequent uric acid adsorption kinetics test. Amine functionalised MS is hypothesised to improve uric acid adsorption through acid-amine reaction. Uric acid adsorption by MS did not follow theoretical adsorption curve. Further analysis using MATLAB curve fit revealed that MS underwent simultaneous adsorption-desorption, with initial adsorption rates as high as 20.3 mg/g/s compared to commercial silica gel, with initial adsorption rate of 0.39 mg/g/s. As a conclusion, on a whole, MS and ACF performed better than the benchmarked CAC and commercial silica gel in terms of urea and uric acid adsorption.
| Item Type: | Thesis (PhD) |
|---|---|
| Additional Information: | Full text is available at http://irplus.eng.usm.my:8080/ir_plus/institutionalPublicationPublicView.action?institutionalItemId=3202 |
| Subjects: | T Technology T Technology > TN Mining Engineering. Metallurgy > TN263-271 Mineral deposits. Metallic ore deposits. Prospecting |
| Divisions: | Kampus Kejuruteraan (Engineering Campus) > Pusat Pengajian Kejuruteraan Bahan & Sumber Mineral (School of Material & Mineral Resource Engineering) > Thesis |
| Depositing User: | Mr Mohd Jasnizam Mohd Salleh |
| Date Deposited: | 06 Sep 2018 07:51 |
| Last Modified: | 06 Sep 2018 07:51 |
| URI: | http://eprints.usm.my/id/eprint/41769 |
Actions (login required)
 |
View Item |
