جرت بعون الله مناقشة رسالة الماجستير للطالب عمر كريم نجم من قسم الكيمياء والموسومة :
دراسة حركية وثرموديناميكية لامتزاز بعض المركبات العضوية على سطح اطيان عراقية معدلة
وذلك في يوم الثلاثاء الموافق 4 / 10 / 2016 وعلى قاعة المرحوم الاستاذ الدكتور فهد علي الجبوري
وتألفت لجنة المناقشة من التدريسيين الأفاضل :
أ.د. عبدالرحمن خضير عبدالحسين رئيسا
أ.م.د. عمار جاسم الزيدي عضوا
أ.م.د. ظافر تموين عجيل عضو
أ.د. تقي الدين عبدالهادي حمدان عضوا ومشرفا
الخلاصة
في هذه الدراسة تم تحضير مادة بولمرية طينية مركبة، من خلال تنمية بولمر (البولي اثيليين تريفثاليت) بين طبقات المستوى البلوري (001) لطين البنتونيت، وتم تشخيص هذه العملية باستعمال مطيافية (FT-IR) وحيود الاشعة السينية (X-RD)، ودرست مورفولوجيا السطح المحضر بوساطة تقنية مجهر القوى الذرية(AFM) وتقنية مجهر الماسح الالكتروني (SEM)، وتم مقارنتها مع الطين الاصلي.
بينت النتائج ان نمو البولمر بين المستويات البلورية يؤدي الى فهم ارتباط طبقات (001) لهذا المستوى البلوري مع بعضها بصورة تؤدي الى عزلها على شكل قشور ثنائية البعد وتكون وحدتها البنائية طبقتين Tetrahedral السيليكا وOctahedral الالومينيا.
استعمل السطح المحضر لدراسة امتزاز صبغة (MG) من محلولها المائي وفي مدى حراري من (293،298،303،308،313 K) وشملت الدراسة حركية وثرموديناميكة العملية ولغرض المقارنة تم دراسة الامتزاز وبنفس الظروف السابقة على سطح البنتونيت المعدل.
بينت قياسات زمن التماس ان امتزاز (MG) على سطحي البنتونيت والبنتونيت المعدل يأخذ القيم على سطح البنتونيت (30 min)عند (293،303،313 K) و(45 min) عند (298،308 K) اما على سطح البنتونيت المعدل يكون ( min120،60،50،45،60 ) عند K) 298،303،308،313،293) على التوالي.
استعمل النموذج غير الخطي (الشكل الاسي لمعادلة لكركرين) في دراسة حركية الامتزاز على السطحين وبينت النتائج ان النموذج غير الخطي يعطي وصفا اشمل لحركية الامتزاز ويسمح بأخذ حالات التذبذب حول نقطة توازن ضمن الحسابات ويعطي قيمة اكثر منطقية لكمية المادة الممتزة 〖(Q〗_e) عند التوازن على سطح البنتونيت المعدل وعلى غير المعدل. النتيجة العامة لدراسات الحركية تبين ان ثابت سرعة الامتزاز من المرتبة الاولى على سطح البنتونيت كان اكبر من سطح البنتونيت المعدل (الامتزاز على سطح البنتونيت اسرع). كما ان قيم (Q_e) كمية الامتزاز على سطح البنتونيت تكون اكبر منها على السطح المعدل وفي درجات الحرارة كافة.
وقد تم حساب طاقات التنشيط (Ea) ومعاملات التردد(A) حسب معادلة ارينوس للامتزاز (MG) على كلا السطحين وكانت طاقة التنشيط للبنتونيت المعدل اكبر من طاقة تنشيط البنتونيت الاعتيادي بسبب غلق البولمر للمواقع المهيأة للامتزاز التي تتطلب اجتياز حاجز جهد او حاجز طاقة المتمثل بهيكل البولمر المعيق للامتزاز، بينما معامل التردد (A) نجد بانه على سطح البنتونيت اكبر من البنتونيت المعدل بمعنى ان وجود البولمر عمل على تقليل فرصة التصادم المثمر المؤدي الى حصول الامتزاز.
في دراسة ايزوثيرمات الامتزاز تبين ان امتزاز (MG) على سطح البنتونيت حسب تصنيف Giles يتبع النمط L_4 عدا درجة 313K تكون L_3، بينما على سطح البنتونيت المعدل يتبع النمط L_4 في جميع درجات الحرارة.
وتم معالجة هذه الايزوثيرمات حسب نموذج فريندليش ولانكماير للامتزاز، اذ وجد ان الامتزاز على سطح البنتونيت يتوافق بشكل اكبر مع معادلة لانكماير ومعادلة فرندلش من البنتونيت المعدل.
تم معالجة الدوال الثرموديناميكية (∆H،∆G،∆S) للامتزاز حسب ثلاث مراحل وهي:
المرحلة الاولى للامتزاز (الامتزاز عند التراكيز الواطئة) اذ ان ثابت التوازن للامتزاز يصف توازن عملية الامتزاز عند المراحل الاولية للامتزاز، المرحلة الثاية للامتزاز (الامتزاز عند تركيز معين) وفيه نعتمد ثابت توازن لعملية الامتزاز مشابها لمعامل التوزيع بين الاطوار(Henry) ، المرحلة الثالثة للامتزاز (الامتزاز عند اقصى تركيز) ثابت توازن حسب نموذج لانكماير ومن خلاله يتم وصف ثرموديناميك الامتزاز على اساس نسبة الامتزاز بالنسبة لتركيز الاشباع.
اذ وجده ان الانثالبي (∆H)تكون ماصة للحرارة (Endothermic) على السطحين وفي درجات الحرارة كافة وتكون قيمتها على سطح البنتونيت اكبر من البنتونيت المعدل، وهذا يعني ان الامتزاز على سطح البنتونيت اكبر لان سطح البنتونيت غير متجاس Heterogeneous ويحتوي على شحنات سالبة وتكون شحنة المادة الممتزة موجبة لذلك يحصل امتزاز اكبر عند الرشقة الابتدائية. وفي حالة ثابت توازن Henry تكون قيمة الانثالبي اقل بسبب تشبع معظم هذه المسام بدقائق المادة الممتزة مما يقلل من احتمالية نفوذ الجزيئات داخل هذه المسام ، وفي حالة ثابت توازن لانكماير تكون قيمة الانثالبي هي الاكبر لان الامتزاز يحصل داخل المسام العميقة للسطح الماز ويحتاج الى طاقة عالية. وهذا ينطبق على السطح المعدل لكن حصول الامتزاز اقل لان البولمر عمل على سد المواقع الفعالة لسطح وبالتالي تكون حدوث عملية الامتزاز بطيئة.
اما دالة الانتروبي (∆S) تكون موجبة على كلا السطحين، وان الانتروبي المحسوبة عند التركيز الابتدائي لسطح البنتونيت اكبر من البنتونيت المعدل، وهذا يعني ان الدقائق الممتزة التي نفذت داخل السطح تزيد من احتمالية ترتب دقائق المادة الممتزة (MG) لان سطح البنتونيت ذو مواقع امتزاز اكبر، اما في حالة السطح المعدل فان البولمر يعمل على تقليل عشوائية ترتب جزيئات (MG) لان البولمر يشغل العديد من المواقع الفعالة ويقلل جزيئات المادة الممتزة وبالتالي تقل الانتروبي، اما الانتروبي حسب نموذج Henry يكون للبنتونيت المعدل اكبر من البنتونيت الاصلي لان البولمر عمل على زيادة العشوائية لجزيئات المادة الممتزة المترسبة على سطح المحلول. اما الانتروبي المحسوبة وفق نموذج لانكماير يكون للبنتونيت الاصلي اكبر من البنتونيت المعدل بسبب عدد مواقع الامتزاز الموجودة على سطح البنتونيت هي اكبر من عدد المواقع الامتزاز الموجودة على البنتونيت المعدل مما يسبب زيادة في زيادة ترتب جزيئات (MG) الممتزة لحد الاشباع على سطح البنتونيت مقارنة بالمعدل.
ونلاحظ قيم(∆G) للبنتونيت اكبر من المعدل وتكون تلقائية لكلا السطحين عدا قيم ثابت التوازن المحسوب حسب نموذج لانكماير للبنتونيت المعدل وعند 293K لسطح البنتونيت غير تلقائية ولا تعني هذه القيمة ان عملية الامتزاز تكون غير تلقائية ولكن للوصول الى تركيز اشباع السطح (قفل كل مواقع الامتزاز) هو الذي يكون غير تلقائي ويحتاج الى قوة دافعة خارجية لاشباع السطح المعدل وغير المعدل، وان 〖∆G〗_0 المحسوبة حسب التركيز الصفري تكون اكبر لكلا السطحين من 〖∆G〗_L و〖 ∆G〗_Hوذلك لانها عند التراكيز الواطئة تكون معظم مواقع الامتزاز شاغرة وبحاجة الى ملء. تقل 〖 ∆G〗_H المحسوبة حسب نموذج Henry وتكون تلقائية على كلا السطحين بسبب نقصان عدد المواقع الشاغرة لحصول الامتزاز.
وحضر المناقشةجمع من التدريسيين وطلبة الدراسات العليا وذوي طالب والضيوف الكرام .تمنياتنا للطالب الموفقية والنجاح
