مهندسی شیمی ایران

مهندسی شیمی ایران

سنتز سبز نانوذرات نقره با استفاده از عصاره برگ درخت انجیر و حرارت دهی با گرمکن همزندار: مقایسه مدلسازی روش های شبکه عصبی و طراحی فاکتوریل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه آموزشی مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران
10.22034/ijche.2024.475150.1441
چکیده
در تحقیق حاضر به مقایسه روش‌های شبکه عصبی و فاکتوریل در سنتز سبز نانوذرات نقره با بهره‌گیری از عصاره برگ درخت انجیر پرداخته شد. متغیرهای مستقل در نظر گرفته شده شامل دما، زمان، سرعت همزن و pH بودند که هر کدام در 3 سطح مختلف بررسی گردیده و توسط روش فاکتوریل به طراحی آزمایش پرداخته شد. پاسخ‌های در نظر گرفته شده شامل میانگین اندازه ذرات، پتانسیل زتا و شاخص پراکندگی بودند. نتایج نشان داد که کمترین میانگین اندازه نانوذرات نقره (25 نانومتر) با کمترین شاخص پراکندگی (189/0) و بالاترین پتانسیل زتا یا بیشترین پایداری (1/20 میلی ولت) در دمای 40 سانتی‌گراد و مدت زمان سنتز 30 دقیقه، با سرعت همزدن 400 دور در دقیقه و در pH خنثی (7) حاصل خواهد شد. همچنین از شبکه عصبی برای پیش‌بینی سه متغیر وابسته در نظر گرفته شده به‌عنوان تابعی از متغیرهای مستقل استفاده گردید. نتایج مدلسازی شبکه عصبی دقت بالایی را به منظور پیش‌بینی متغیر هدف نشان داد. به طوریکه مقادیر متوسط خطای نسبی (MRE) برای سه متغیر وابسته میانگین اندازه ذرات، شاخص پراکندگی و پتانسیل زتا به‌ترتیب برابر با 99/1، 51/0 و 74/2 درصد بود که در مقایسه با روش فاکتوریل که مقادیر آن برابر با 43/2، 47/0 و 05/8 درصد بودند، باعث بهبود چشمگیر پیش‌بینی پتاسیل زتا و بهبود نسبی میانگین اندازه ذرات گردید. از میان سه خروجی درنظر گرفته شده، دقت شبکه‌ها برای تخمین میانگین اندازه ذرات و بخصوص پتانسیل زتا از مدل فاکتوریل بهتر بوده است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Green Synthesis of Silver Nanoparticles Using Fig Leaf Extract and Heating with a Stirred Heater: Comparative Evaluation of Neural Network Modeling and Factorial Design Techniques

نویسندگان English

Omid Ahmadi
Reza Beigzadeh
Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, University of Kurdistan, Sanandaj, Iran
چکیده English

In this research, neural network and factorial methods were compared for the green synthesis of silver nanoparticles using fig leaf extract. The examined independent variables included temperature, time, stirrer speed, and pH, each assessed at three distinct levels. The experimental design employed the factorial method. The responses analyzed encompassed average particle size, dispersity index, and zeta potential. The results indicated that the smallest average size of silver nanoparticles (25 nm), alongside the lowest dispersion index (0.189) and the highest zeta potential (20.1 mV), was attained at a temperature of 40 °C, a synthesis time of 30 minutes, a stirring speed of 400 rpm, and neutral pH (7). Furthermore, a neural network was utilized to predict the three dependent variables based on the independent variables. The results of the neural network modeling demonstrated high accuracy in predicting the target variables, with average relative error (MRE) values for mean particle size, dispersion index, and zeta potential being 1.99, 0.51, and 74.2, respectively. In contrast, the factorial method yielded MRE values of 2.43, 0.47, and 8.05, highlighting a significant improvement in the prediction of zeta potential and a relative enhancement in the prediction of average particle size. Among the three considered outputs, the accuracy of the ANNs for estimating the average particle size and especially the zeta potential was better than the factorial model. These results of neural network modeling provide great importance in optimizing nanoparticle synthesis processes and facilitating the design of repeated experiments,

کلیدواژه‌ها English

Fig leaf extract
Green synthesis
Neural network
Silver nanoparticles