ناقش قسم الكيمياء في كلية التربية للعلوم الصرفة (ابن الهيثم) رسالة الماجستير الموسومة (امتزاز صبغة الكونغو الاحمر من محاليلها المائية على حصائر من الالياف النانوية المغزولة كهربائيا دراسة حركية وثرموديناميكية) للطالبة ( شيماء عبد الحسين جدوع) التي انجزتها باشراف التدريسية في القسم (أ.م.د. جمان احمد ناصر) .
ويهدف بحث الرسالة الى :
-
غزل محلول بوليمري من البولي اكريلو نتريل باستخدام الداي مثيل فورمايد كمذيب ومن ثم غزله على هيئة حصيرة من الالياف النانوية بتقنية الغزل الكهربائي لاستخدامها كسطح ماز لإزالة صبغة الكونغو الاحمر من المحلول المائي .وتشخيص الغشاء بعدة تقنيات منها FT-IR, SEM ,EDX ,TG ,XRD ,BET .
-
تحضير دقائق اوكسيد الحديد المغناطيسية النانوية وتشخيصها بعدة تقنيات وهي FT-IR, SEM ,EDX ,AFM ,XRD , .
-
تعديل حصيرة الالياف النانوية المحضرة وذلك بتشويب المحلول البوليمري بدقائق اوكسيد الحديد النانوية المحضرة من اجل زيادة كفاءة عملية الامتزاز لجزئيات صبغة الكونغو الاحمر وتشخيص الغشاء المعدل بعدة تقنيات FT-IR, SEM ,EDX ,TG ,XRD ,BET .
-
تطبيق بيانات امتزاز صبغة الكونغو الاحمر من محلولها المائي على حصيرتي الليف النانوي الماز عند مدى من الدرجات الحرارية على انموذج المرتبة الاولى الزائفة وانموذج المرتبة الثانية الزائفة انموذج ويبر للانتشار الدقائقي وايجاد قيمة طاقات التنشيط .
-
تطبيق نتائج الامتزاز التجريبية للنظام المدروس على ايزوثيرمات فرندلش و لانكماير .
-
ايجاد قيم الدوال الثرموديناميكية ∆G وH∆ و ∆S.
-
دراسة عملية ابتزاز صبغة الكونغو الاحمر من حصائر الالياف النانوية المستخدمة في هذه الدراسة وذلك من خلال استخدام عوامل مساعدة مختلفة .
وتم في هذا البحث انتاج حصائر من الالياف النانوية للبولي اكريلو نتريل بتقنية الغزل الكهربائي . وبعدها تم تشخيص الليف النانوي المغزول بمطيافية الاشعة تحت الحمراء للتأكد من تركيبه وبتقنية المجهر الالكتروني الماسح (SEM) للتأكد من اقطار الالياف النانوية الناتجة حيث وجد انها كانت تتراوح ما بين nm (200-100)وتقنية تحليل تشتت الطاقة بالأشعة السينية (EDX) لمعرفة ماهية ونسب العناصر المكونة لليف النانوي . كما تم تشخيص الغشاء بتقنية حيود الاشعة السينية (XRD) وكذلك بوساطة تقنية التحليل الحراري الوزني (TGA). والمسح الحراري التفاضلي (DSC). كما تم قياس المساحة السطحية والمسامية له بطريقة برونر- ايميت- تيلير(Brunauer –Emmett –Teller ) ( (BET وباريت- جوينر- هالندا BJH) ) (Halenda- Joyner – (Barrett , لغرض استخدامه كسطح امتزاز.
تم تحضير دقائق اوكسيد الحديد المغناطيسية النانوية بطريقة الترسيب المشترك من تفاعل كبريتات الحديدوز المائية مع كلوريد الحديديك. وتم تشخيص الناتج بوساطة تقنية FTIR وAFM و XRD,وSEM و EDX حيث وجد ان حجم الدقائق المحضرة تتراوح بحدود nm ((50-30.
بعد ذلك تم تعديل حصيرة الليف النانوي الاول بدقائق اوكسيد الحديد المغناطيسية النانوية من خلال تشويب حلول الغزل البوليمري بنسبة (%1) من الدقائق لزيادة كفاءة سطح الامتزاز، وقد تم غزل الليف النانوي الثاني بالظروف نفسها كما تم تشخيصه بالتقنيات نفسها ، حيث وجد ان اقطار الالياف النانوية اقل الا ان المساحة السطحية اقل.
كما تناولت هذه الدراسة امتزاز صبغة الكونغو الاحمر على الاسطح المذكورة سابقا وعند درجات حرارة مختلفة وهيK 298,303,308,313) ) . كما تم تعيين العوامل والظروف المثلى لعملية الامتزاز مثل زمن التماس ووزن الغشاء الماز والتركيز الافضل لمحلول الصبغة وتأثير الدالة الحامضية (pH) والشدة الايونية ودرجة الحرارة . حيث تبين ان الزمن الافضل لبلوغ حالة الاتزان هو( ( 150 minللغشاء الاول والثاني ايضا . كما تم حساب النسب المئوية لإزالة الصبغة في درجات حرارة مختلفة .
تمت دراسة حركية الامتزاز ووجد ان النظامين يتوافقان مع معادلة المرتبة الثانية الزائفة، وتم حساب طاقة التنشيط لنظامي الامتزاز، حيث كانت للغشاء الاول اقل مما للغشاء الثاني . كما تم تطبيق بيانات الامتزاز على نماذج فرندلش (Freundlich) ولانكماير(Langmuir) , واظهرت النتائج تطابقها مع ايزوثيرمات فرندليش للامتزاز. كما تم حساب الدوال الثرموديناميكية، حيث وجد ان المحتوى الحراري (الانثالبي) تكون قيمته سالبة لليفين النانويين، اي بمعنى ان التفاعل باعث للحرارة , كما بينت القيمة الموجبة لطاقة كبس الحرة ان التفاعل يكون غير تلقائي . اما بالنسبة لقيم الانتروبي فقد كانت سالبة مما يدل على نقصان العشوائية . فضلا عن ذلك تمت دراسة عملية الابتزاز لكلا الليفين النانويين، عند وجود محاليل لعوامل مختلفة حيث بينت نتائج الابتزاز امكانية اعادة تدوير السطح الاول في بعض المحاليل وعدم امكانية تدوير السطح الثاني وهذا يعود الى نوع نظام الامتزاز .
وتوصل الطالب الى التوصيات التالية :
-
اجراء دراسة عملية لامتزاز ملوثات اخرى (ايونات عناصر ثقيلة او ادوية او اصباغ اخرى غير الصبغة المدروسة ) على حصائر الالياف النانوية المحضرة في هذه الدراسة .
-
دراسة تأثير مواد نانوية اخرى على عملية امتزاز حصيرة الليف النانوي الاول .
-
غزل الياف نانوية من متراكبات بوليمرية بنسب مختلفة باعتماد البولي اكريلو نتريل كمكون رئيسي ودراسة عملية الامتزاز على هذا النوع من السطوح .
-
دراسة الخواص الكهربائية الحرارية للالياف النانوية المدروسة .
-
دراسة الفعالية الحيوية لانواع من البكتريا والفطريات للالياف النانوية المدروسة.