قسم الكيمياء يناقش اطروحة دكتوراه تبحث في قابلية أطيان عراقية لامتزاز بعض الاصباغ من محاليلها المائية

ناقش قسم الكيمياء في كلية التربية للعلوم الصرفة (ابن الهيثم) اطروحة الدكتوراه الموسومة (تحضير وتعديل أطيان عراقية لامتزاز بعض الاصباغ من محاليلها المائية) للطالبة (سهاد شاكر محمد) التي جرت باشراف التدريسي في القسم (أ.م.د ظافر تموين عجيل).

وتهدف الاطروحة الى :

1. ازالة نوع من الاصباغ القاعدية الموجبة وهي ( المثيل فايوليت ) من محاليلها المائية باستعمال اطيان عراقية ( البنتونايت والاتابلكايت ) وتعديلاتهما بمادة فعالة سطحياً هي (SDS) ومادة نانوية هي (Ti) كسطوح مازة وذلك من اجل استعمال هذه السطوح لغرض معالجة المياه الملوثة بالصبغة المذكورة نتيجة للاستخدامات الصناعية لهذه الصبغة .

2. اجراء تشخيص لهذه السطوح المازة بعدة تقنيات مثل FT-IR و SEM و X-Ray diffraction .

3. تم في هذه الدراسة تعيين زمن الاتزان ودراسة حركية الامتزاز و حساب طاقة التنشيط لعمليات امتزاز صبغة المثيل فايوليت باستعمال السطوح المازة واجراء مقارنة بين هذه السطوح .

4. تهدف الدراسة الى ايجاد الظروف المثلى والمناسبة للامتزاز والتي تتضمن ( وزن السطح الماز , درجة الحرارة  , pH  المحلول  , الشدة الايونية ) .

5. ايجاد الايزوثيرمات ومعادلات الامتزاز الملائمة لامتزاز صبغة المثيل فايوليت على السطوح المازة وعمل مقارنة بينهما .

6. حساب الدوال الثرموديناميكية لعملية امتزاز صبغة المثيل فايوليت على هذه السطوح .

وتم في هذه الدراسة تعديل طين البنتونايت (B) وطين الاتبالكايت (A) المتوفر محلياً في العراق من خلال اضافة مادة ذات فعالية سطحية (Surfactant) هي (SDS) Sodium dodecyl Sulfate لينتج البنتونايت المعدل بــ SDS (B-SDS) والاتبالكايت المعدل بــ SDS (A – SDS) وايضاً تم اجراء تعديل آخر لهذه الاطيان باستعمال مادة نانوية هي (nano ) لينتج البنتونايت المعدل (B- nano ) والاتبالكايت المعدل (A- nano ) .

وقد تم تشخيص هذه السطوح بعدة تقنيات هي تقنية الاشعة تحت الحمراء (FTIR) وحيود الاشعة السينية (XRD) والمجهر الالكتروني الماسح (SEM) .

وتناولت هذه الدراسة امتزاز صبغة المثيل فايوليت (Methyl Violet) على هذه السطوح المذكورة اعلاه من اجل الوصول الى معرفة فعالية هذه الاسطح وامكانية استعمالها كسطوح مازة لمعالجة التلوث الذي يحصل بسبب استعمال هذه الصبغة . وقد تم استعمال مطيافية الاشعة المرئية – فوق البنفسجية من اجل تعيين سعات الامتزاز , معرفة حركيات وايزوثيرمات الامتزاز في ظروف مختلفة من زمن الاتزان , درجات حرارة مختلفة , دالة حامضية , شدة ايونية ووزن السطح الماز . وقد بينت الدراسة النتائج الآتية :-

تم تطبيق نماذج حركيات المرتبة الاولى الكاذبة , المرتبة الثانية الكاذبة , نموذج الوفيج ونموذج الانتشار الجزيئي الضمني ومن خلال الاعتماد على القيم العملية والنظرية لكميات الامتزاز وقيم معامل الارتباط () وقيم ثوابت معدل السرعة تبين انطباق الموديل الحركي للمرتبة الثانية الكاذبة على عملية امتزاز صبغة المثيل فايوليت من محلولها المائي على جميع السطوح قيد الدراسة .

تم تعيين طاقة التنشيط لعمليات الامتزاز على كل السطوح من خلال الاعتماد على ثوابت النموذج الحركي للمرتبة الثانية الكاذبة إذ كانت طاقة التنشيط (63.1015 kJ/mole) للـــ B , (-15.3576 kJ / mole) للـــ   B-SDS, (kJ/mole 71.4846) للــــ B- nano  ,         ( 9.3391 kJ/mole) للــ A , (14.1130 kJ/mole) للــ A-SDS و (-18.5826 kJ/mole) للــ A- nano  ومن خلال قيم طاقة التنشيط لهذه السطوح تبين ان B و B- nano  يحتاج لطاقة عالية لكي تتم عملية الامتزاز إذ ان طاقة تنشيطها اكبر من (40 kJ/mole) بينما الاسطح الاخرى كانت اقل (40 kJ/mole) فلا تحتاج الى طاقة عالية .

تم دراسة عملية الامتزاز عند درجات حرارية مختلفة K (298 , 308 , 318) واظهرت النتائج ان كمية امتزاز صبغة المثيل فايوليت على سطوح  B , B-SDS , B- nano  , A , A-SDS تزداد بزيادة درجة الحرارة  ( العملية ماصة للحرارة) بينما مع A- nano  حصل العكس إذ قلت كمية المادة الممتزة مع زيادة درجة الحرارة ( العملية باعثة للحرارة) .

تم تطبيق نماذج مختلفة من ايزوثيرمات الامتزاز (Temkin , Freundlich , Langmuir) وبينت النتائج عدم تطابقها مع ايزوثيرم لانكماير لجميع الانظمة وانطباقها مع ايزوثيرم تمكن وبصورة اقل مع نموذج فرندلش .

تم حساب الدوال الثرموديناميكية لأنظمة الامتزاز إذ بينت قيمة الانثالبي () موجبة على ان التفاعل ماص للحرارة مع كل السطوح ماعدا سطح A- nano   إذ كانت قيمة () سالبة وهذا يعني ان التفاعل لهذا السطح هو باعث للحرارة . وبينت القيمة الموجبة للانتروبي () على زيادة العشوائية لكل الانظمة , أما بالنسبة لطاقة كبس الحرارة () فكانت سالبة لجميع انظمة الامتزاز وعند جميع الدرجات الحرارية وهذا يشير الى تلقائية عملية الامتزاز .

مع زيادة الدالة الحامضية (pH) تقل كمية سعة الامتزاز لكل السطوح ماعدا مع سطح الاتبالكايت حصل العكس إذ عند زيادة الدالة الحامضية (pH) تزداد سعة الامتزاز .

مع زيادة تركيز الملح تقل سعة الامتزاز مع كل السطوح ماعدا سطحي A و A- nano  إذ زيادة تركيز الملح تزيد من سعة الامتزاز .

تم حساب قيم معامل الارتباط () وتحليل نسبة الخطأ باستخدام نموذج (EAS) لغرض معرفة افضل نموذج ايزوثيرم تم استخدامه في هذه الدراسة .

وتوصلت الطالبة الباحثة في اطروحتها الى التوصيات الاتية:

1. دراسة تأثير عوامل اخرى تؤثر في عملية الامتزاز الصبغة على هذه السطوح مثل تأثير حجم الحبيبات في الامتزاز .

2. دراسة امتزاز ملوثات اخرى ( اصباغ اخرى , عناصر ثقيلة ) على السطوح المستعملة نفسها حالياً .

3. اجراء تنشيط للسطوح المازة ودراسة امتزاز الملوثات عليها .

4. اجراء تعديل للاطيان باستعمال انابيب الكاربون النانوية .

5. استعمال مواد نانوية اخرى لتعديل سطحي البنتونايت والاتابلكايت .

---

The department of chemistry discusses PhD. dissertation on Preparation and Modified of Iraqi Clays for Adsorption of Some Dyes from Aqueous Solutions

The department of chemistry in our college discussed PhD. dissertation of student Suhad Shakir  Mohammed on Preparation and Modified of Iraqi Clays for Adsorption of Some Dyes from Aqueous Solutions supervised by Asst.prof.Dr.Dhafir Tamween Ajeel

The Abstract

 In this study , the bentonite clay (B) and attapulgite clay (A) that are available  locally in Iraq were  modified by the addition of an effective surface material which it is sodium dodecyl sulphate (SDS) to produce the modified bentonite by SDS (B-SDS) and modified attapulgite by SDS (A-SDS). Another modification was also made by using nano materials (nano Ti) to form modified bentonite (B- nano Ti) and modified attapulgite (A- Ti). These surfaces were identified by several techniques such as Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), X-Ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM)

Adsorption of methyl violet dye on the surfaces which mentioned before were also studied in order to know the effectiveness of these surfaces and also to know if it is possible to use them as a surfaces adsorbent to treat the pollution that can be caused by using this dye. Ultraviolet – visible spectroscopy (UV-Vis) has been used to identify the adsorption capacities and to know the kinetics and isothermics of adsorption at different conditions of equilibrium time, temperature, acidity function, ionic strength and surface weight. The study showed the following results:

The kinetics samples of pseudo first order, pseudo second order, elovich and implicit molecular diffusion were applied by depending on the practical and theoretical values of adsorption amounts and correlation coefficient values() and velocity parameters values. The results indicated that the kinetic sample of pseudo second order was correspond with the adsorption of methyl violet dye from aqueous solution on all surfaces within this study

The activation energy of adsorption processes was determined on all surfaces by depending on constant of the kinetic sample for the pseudo second order. The activation energy for the B, B-SDS, B-nano Ti  , A , A-SDS, A- nano Ti was 63.1015 kJ/mole , -15.3576 kJ/mole , 71.4846 kJ/mole , 9.3391 kJ/mole, 14.1130 kJ/mole and -18.5826 kJ/mole respectively. This indicated that the activation energies for B and B- nano Ti require high energy (more than 40 kJ/mole) in order to complete the adsorption process

The adsorption process was studied at different temperatures (298K, 308K, 318K). The results showed that the adsorption amount of methyl violet dye on surfaces of  B, B-SDS , B- nano Ti , A, A-SDS increased by increasing the temperature (endothermic process), while it decreased for A- nano Ti(exothermic process)

Different samples of isotherms adsorption such as Langmuir, Freundlich and Temkin were applied in this study. The results of the study were not agree with Langmuir’s isotherm, whereas they were agree with Temkin’s isotherm and Freundlich’s isotherm

The thermodynamic functions of the adsorption system were calculated. Enthalpy () value showed that the reaction was endothermic for all surfaces except the surface of  A- nano Ti which was exothermic. In addition, the positive value of the entropy () showed the increasing of the random for all systems . However, the value of Gibbs free energy was negative for all systems and at all temperatures, and this indicated that adsorption process was spontaneous