ناقش قسم الكيمياء في كلية التربية للعلوم الصرفة (ابن الهيثم) رسالة الماجستير الموسومة ” ازالة إحدى الملوثات العضوية من محاليلها المائية باستخدام مواد صديقة للبيئة ” للطالبة ” حرير عبد الناصر عبد الغفور ” التي انجزتها بإشراف التدريسية في القسم ” أ.م.د. سهاد شاكر محمد ” ونوقشت من قبل لجنة المناقشة المبينة أسمائهم في ما يأتي :
- أ.د. انتصار عليوي لعيبي – رئيساً
- أ.د. لقاء حسين علوان – عضواً
- أ.م.د. زينب وجدي احمد – عضواً
- أ.م.د. سهاد شاكر محمد – عضواً ومشرفاً
هدفت هذه الدراسة الى :
- إزالة صبغة المثيل البرتقالية من محلولها المائي وهي احدى الصبغات السالبة والتي تسبب التسمم والعديد من الامراض للإنسان اثناء الاستخدام اليومي للمياه وذلك بواسطة استخدام ثلاث سطوح مازة صديقة للبيئة موجودة في البيئة بوفرة وقليلة الكلفة وهي سطح طيني كالاتابلكايت و مخلفات نباتية كقشور الباذنجان و مخلفات حيوانية كقشور البيض .
- إعادة تدوير المخلفات و استخدامها لصالح الانسان و البيئة والتي قد يؤدي تراكمها الى اضرار مختلفة .
- تشخيص السطوح المازة الثلاثة بواسطة جهاز مجهر القوة الذرية (AFM)
- دراسة حركيات امتزاز صبغة MO بتطبيق اكثر من نموذج حركي على هذه السطوح بالإضافة الى حساب الثوابت الحركية للنماذج المطبقة .
- إيجاد الظروف المثالية لعملية الامتزاز من خلال حساب تاثير ( وزن السطح الماز ، درجة الحرارة ، تركيز المادة الممتزة و الشدة الايونية )
- دراسة ايزوثيرمات امتزاز صبغة MO على السطوح المازة من خلال تطبيق ثلاث نماذج ايزوثيرمية ( فريندلش ، لانكماير ، تمكن ) و بيان أي نموذج هو الأكثر انطباقا .
- حساب الدوال الثرموديناميكية لامتزاز صبغة MO على السطوح المازة .
- تطبيق نموذجي الإحصاء SSE و EAS لمعرفة أي النماذج الايزوثيرمية افضل تطبيقا.
تم في هذا البحث استعمال جهاز مطياف الاشعة المرئية – فوق البنفسجية لتعيين كمية المادة الممتزة على السطوح المازة التي ذكرت انفاً ، وتمت دراسة حركيات و ايزوثيرمات عملية الامتزاز بتأثير عوامل مختلفة من درجة حرارة ، زمن اتزان ، وزن السطح الماز ، الشدة الايونية و التركيز الابتدائي للصبغة الملوثة . وكانت النتائج ما يلي :-
أظهرت نتائج فحص السطوح المازة بواسطة جهاز مجهر القوة الذرية AFM المتمثلة بقطر الحبيبات و ارتفاع قمة الحبيبة المازة للصبغة ان افضل سطح مهيا للامتزاز كان قشور الباذنجان نظرا لتوفر كمية مادة مازة خلال المقطع المصور تحت مجهر القوة الذرية اكثر من قشور البيض و الاتابلكايت وكانت تساوي لسطح قشور الباذنجان 60nm ، قشور البيض 25nm ، الاتابلكايت 20nm .
-
بتطبيق النماذج الحركية للامتزاز ( الرتبة الأولى الكاذبة ، الرتبة الثانية الكاذبة ، نموذج الوفيج الحركي ، نموذج الانتشار الجزيئي الضمني ) على السطوح المازة قيد الدراسة لامتزاز صبغة المثيل البرتقالي تبين انطباق نموذج الرتبة الثانية الكاذبة لعملية الامتزاز عند الدرجات الحرارية المختلفة للسطوح الثلاثة المستخدمة وذلك من خلال متابعة قيم كميات المادة الممتزة على السطح الماز (qe) النظرية و العملية و قيم ثوابت سرعة الرتبة (K2) بالإضافة الى قيم معاملات الارتباط ( R2) والتي كانت مساوية لـ1 او قريبة جدا منه .
-
أظهرت نتائج قيم طاقة التنشيط Ea المحسوبة من خلال قيم ثوابت سرعة الرتبة الثانية الكاذبة ان عملية الامتزاز عملية فيزيائية اذ كانت طاقة التنشيط لسطح AT تساوي kJ/mol 0846 و لسطح EPP تساوي kJ/mol62570. و لسطح ES تساوي kJ/mol5.0229 .
-
من خلال دراسة تأثير درجة الحرارة على عملية الامتزاز تبين ان العملية باعثة للحرارة وذلك من خلال استخدام ثلاث درجات حرارية مختلفة K(298,308,318) لوحظ حصول نقصان في كمية المادة الممتزة على السطح الماز بارتفاع درجات الحرارة .
-
بينت دراسة ايزوثيرمات عملية الامتزاز للنماذج الثلاثة Temkin ,Freundlich ,Langmuir انطباق نموذج فريندلش عند السطوح الثلاثة قيد هذه الدراسة و بشكل اقل اذ انطبق نموذج لانكماير للسطحين (AT,EPP) ولم ينطبق النموذج لسطح ES بالإضافة الى انطباق نموذج تمكن للسطحين (AT,EPP) وانطباقه بنحو جزئي مع السطح ES .
-
أظهرت قيم حرارة الامتزاز المحسوبة من خلال نموذج تمكن لايزوثيرمات عملية الامتزاز الترتب الاتي (EPP>ES>AT) أي ان ارتباط صبغة المثيل البرتقالي بسطح EPP يكون اقوى من ارتباطها بسطح ES ثم AT .
-
تم حساب الدوال الثرموديناميكية لعملية الامتزاز وبينت نتائج قيم الانثالبي ΔH السالبة للسطوح الثلاثة المستخدمة قيد هذه الدراسة والتي كانت تساوي ( -20.8598 kJ/mol) لسطح AT و-22.5093 kJ/mol) ) لسطح EPP و kJ/mol) (-4.7685 لسطح ES ان عملية الامتزاز باعثة للحرارة و القيم السالبة للانتروبي ΔS° والتي تساوي -56.9974J/mol.K)) للسطح AT و -67.3209J/mol.K)) للسطح EPP و ( -11.5100J/mol.K ) للسطح ES على النقصان في الانتروبي ( قلة في العشوائية ) ، اما بالنسبة لقيم طاقة كبس ΔG° السالبة للسطوح الثلاثة والتي تساوي -3.7949,-3.4762 kJ/mol),(- 2.6439 للسطح AT و -2.5910 kJ/mol) -1.4681, (-1.2646,للسطح EPP و -1.3486 kJ/mol) -1.2021, -1.1198,) للسطح ES عند الدرجات الحرارية المختلفة فهي تدل على تلقائية حدوث الامتزاز .
-
بينت نتائج دراسة تأثير الشدة الايونية بإضافة ملح كلوريد الصوديوم الى السطوح الثلاثة زيادة في نسبة ازالة (%R) صبغة المثيل البرتقالي من محلولها المائي بزيادة تركيز الملح المضاف.
- بعد الدراسة الإحصائية لتحليل نسبة الخطأ باستخدام نموذجين (EAS,SSE) لمعرفة افضل نموذج ايزوثيرم تم استخدامه قيد هذه الدراسة اذ كانت النتائج متوافقة مع البيانات المحسوبة لنماذج الايزوثيرمات الثلاثة (Temkin Freundlich ,Langmuir) وكان نموذج مجموع مربع الأخطاء SSE هو النموذج الأكثر ملاءمة للدراسة.
- وبما ان هذه الدراسة اهتمت بإزالة الملوثات العضوية (صبغة المثيل البرتقالي ) من المياه باستخدام سطوح صديقة للبيئة (الاتابلكايت ، قشور الباذنجان ، قشور البيض) كسطوح مازة رخيصة الثمن ومتوفرة في البيئة . وبهذا نوصي الباحثين الاخرين بالنقاط الاتية للعمل عليها فيما بعد :
- 1. استخدام سطوح مازة صديقة للبيئة مختلفة لامتزاز صبغة المثيل البرتقالي .
- 2. دراسة أخرى تستهدف إزالة العناصر الثقيلة واصباغ أخرى على السطوح المازة المستخدمة في هذه الدراسة .
- 3. اجراء تعديل على السطوح المازة المستعملة AT,EPP,ES بواسطة التنشيط الحراري او بمواد نانوية .
- 4. تعديل السطوح المازة بواسطة مواد ذات فعالية سطحية .
- 5. تطبيق موديلات حركية وثرموديناميكية أخرى لم تذكر في هذه الدراسة .
-
Remove one of the organic pollutants from its water solutions by using environmentally friendly materials
By Hareer A.Abdulghafoor
Supervised by Asst.prof.Dr.Suhad Shakir Mohammed
This study aimed to remove Methyl orange from its aqueous solution using environmentally friendly surfaces (AT), eggplant peels (EPP) and eggshells (ES), which are abundantly available in Iraq, and to study the ability and efficiency of these surfaces to remove pollutants from The water obtained due to the presence of the dye. The UV-visible spectrometer was used to determine the amount of adsorbate material on the above-mentioned adsorbent surfaces. The kinetics and isotherms of the adsorption process were studied under the influence of various factors such as temperature, equilibrium time, adsorbing surface weight, ionic strength, and concentration. Primary contaminated dye. The results were the following
The results of examining the adsorption surfaces by atomic force microscope AFM represented by the diameter of the particles and the height of the top of the dye adsorbent granule showed that the best surface prepared for adsorption was the eggplant peels due to the availability of an adsorbent substance more than the eggshells and the Attapulgite and it was equal to the surface of the eggplant peels 60nm, eggshells 25nm, Attapulgite 20n.
By applying the adsorption kinetic models (PFO, PSO, Elovich kinetic model, implicit diffusion model) to the adsorbent surfaces under study for the adsorption of methyl orange dye, the applicability of the false second order model to the adsorption process at different temperatures for the three surfaces used was shown by following the values of The theoretical and practical quantities of adsorbate on the adsorbent surface (qe) and the values of order rate constants (K2) in addition to the values of correlation coefficients (R2) which were equal to or very close to 1.
The results of the activation energy values Ea calculated through the values of the pseudo-second order rate constants showed that the adsorption process is a physical process as the activation energy for AT surface equals (4.0846) kJ/mol, for EPP surface equals (0.6257) kJ/mol and for ES surface equals (5.0229) kJ/mol.
By studying the effect of temperature on the adsorption process, it was found that the process is exothermic, through the use of three different temperatures (298,308,318)K . A decrease in the amount of the adsorbate material was observed on the adsorbent surface with increasing temperatures
The study of the adsorption process isotherms of the three models Temkin, Freundlich and Langmuir showed the applicability of Freundlich model at the three surfaces under this study. To a lesser extent, the Langmuir model for the two surfaces (AT,EPP) and the non-applicability of the model for the ES surface, in addition to the applicability of the Temkin model for the two surfaces (AT,EPP). And its partial fit with the ES surface.
The values of adsorption heat calculated using the Temkin isotherm model showed the following order of adsorption process (EPP>ES>AT), meaning that the bonding of methyl orange dye to the surface of EPP is stronger than its bond to the surface of ES and then AT
The thermodynamic functions of the adsorption process were calculated and the results showed the negative enthalpy values ΔH° for the three surfaces used in this study, which was equal to (-20.8598) kJ/mol for the AT surface and (-22.5093 )kJ/mol for the EPP surface and (- 4.7685) kJ/mol for the ES surface The adsorption process is exothermic, the negative entropy values ΔS° which is (-56.9974)J/mol.K for the AT surface and (-67.3209)J/mol.K for the EPP surface and (-11.5100) J/mol.K for the ES surface at The decrease in entropy, as for the negative values of gibbs free energy ΔG° for the three surfaces at different temperatures indicate the spontaneous occurrence of adsorption.
The results of studying the effect of ionic strength by adding sodium chloride salt to the three surfaces showed an increase in the percentage of % Removal of methyl orange dye from its aqueous solution by increasing the concentration of the added salt
Through the statistical study to analyze the error rate using two models (EAS, SSE) to find out the best isotherm model that was used in this study, where the results were consistent with the calculated data for the three isotherm models (Temkin, Freundlich, Langmuir) and the error sum model SSE was the model Most suitable for study
