رسالة ماجستير في قسم الهندسة الكيميائية كلية الهندسة

قدمت طالبة الماجستير (ريا محمد كاظم) رسالة الماجستير الموسومة:

“Coated Magnetic Nanoparticles as Osmotic Agent in Forward Osmosis: Synthesis and Characterization”

في قسم الهندسة الكيمياوية /كلية الهندسة – جامعة بغداد كجزء من متطلبات نيل شهادة الماجستير في الهندسة الكيمياوية وباشراف (أ.د احمد فائق العلوي/ مشرفاً اولاً و أ.م.د. انتصار عليوي العبودي/ مشرفاً ثانياً ).

تالفت لجنة المناقشة من :

أ. د. حسن فرهود مكي – جامعة بغداد – قسم الهندسة الكيمياوية (رئيسا)
رئيس باحثين د. طالب رشيد عباس- وزارة العلوم والتكنولوجيا- دائرة بحوث البيئة والمياه (عضوا)
م. د. اثير محمد غالب – جامعة بغداد – قسم الهندسة الكيمياوية (عضوا)
أ.د. احمد فائق العلوي-جامعة بغداد- قسم الهندسة الكيمياوية (عضوا و مشرفا اولاً)
أ.م.د. انتصار عليوي العبودي- جامعة بغداد- كلية التربية ابن الهيثم- قسم الكيمياء (عضوا ومشرفاً ثانياً)

من الجدير بالذكر ان الطالبة و الاساتذة المشرفين قد حصلوا على براءة اختراع في هذا الموضوع من الجهاز المركزي للتقييس و السيطرة النوعية و المرقمة : 5262 .

تتلخص فكرة البحث : ان الدقائق النانوية المغناطيسية (MNPs) اكثر المواد الواعدة في العديد من التطبيقات الصناعية والطبية. حديثاً، تم دراستها كمحلول سحب (DS) واعد في عملية التنافذ الأمامي (FO). العمل الحالي يهدف إلى تطوير محلول سحب من دقائق نانوية مغناطيسية مغلفة محبة للماء بكفاءة عالية واسترجاع سهل مقارنة مع الانواع التقليدية من محاليل السحب الاخرى مما يؤدي الى تقليل الكلفة الكلية للعملية. تم تصنيع دقائق نانوية مغناطيسية للماغنيتايت (Fe₃O₄) بطريقة الترسيب المشترك. ثم، تم تغليف هذه الدقائق النانوية المغناطيسية بمواد مختلفة كل على حدة، وهذه المواد هي ثلاثي سترات الصوديوم (TSC)، الديكسترين وبولي اثيلين جلايكول (PEG) (6,000( للحصول على MNPs محبة للماء. بعد ذلك، تم دراسة أداء MNPs المحبة للماء كمحلول سحب في عملية التنافذ الأمامي ومقارنته مع أداء محاليل السحب من الاملاح التقليدية.

تم تحضير نموذجين من الدقائق النانوية المغناطيسية (MNPs-1 و MNPs-2) بترسيب ايونات الحديديك والحديدوز ترسيباً مشتركاً في محلول قاعدي بالاعتماد على عوامل معينة تتضمن الأس الهيدروجيني، درجة الحرارة، النسبة المولية لأيونات الحديدوز الى أيونات الحديديك (Fe²⁺/Fe³⁺)، معدل الخلط، إضافة القاعدة إلى المواد المتفاعلة (أملاح الحديد) (والعكس) وإستخدام غاز النتروجين. تم تشخيص كلا MNPs-1 و MNPs-2 بواسطة جهاز حيود الأشعة السينية (XRD)، جهاز جهد زيتا والمجهر الألكتروني الماسح (SEM). الحجم الكريستالي لكل من MNPs-1 و MNPs-2 كان 14.3 و 13.8 نانومتر، على التوالي وقيم جهد زيتا كانت 2.77 و -12.48 ملي فولت، على التوالي، والذي يعتبر مؤشر على إستقرارية MNPs. صور SEM بينت أشكال كروية لـ MNPs.

تم تحضير دقائق مغناطيسية نانوية مغلفة بالسترات (cit-MNPs) محبة للماء عن طريق تغليف MNPs-1 و MNPs-2 بثلاثي سترات الصوديوم (TSC). كذلك تم تغليف MNPs-1 بالديكسترين وتغليف MNPs-2 بالبولي أثيلين جلايكول (PEG) (6،000) للحصول على dextrin-MNPs و PEG-MNPs، على التوالي. dextrin-MNPs هو محلول سحب جديد. تم تحضيره بطريقة جديدة وتطبيقه لأول مرة كمحلول سحب في عملية FO وتم الحصول على براءة اختراع عليه . كذلك يعتبر الديكسترين مادة رخيصة الثمن. تم دراسة أداء جميع أنواع MNPs المغلفة بتطبيقها كمحاليل سحب في عملية FO.

تم تشخيص كل من cit-MNPs و dextrin-MNPs و PEG-MNPs بواسطة جهازمطياف الأشعة تحت الحمراء (FTIR)، جهد زيتا، و مجهر القوى الذرية (AFM). نتائج فحص FTIR أكدت إن MNPs تم تغليفها بكل مادة من مواد التغليف. نتائج فحص AFM بينت ان متوسط حجم دقائق كل من cit-MNPs-1 و cit-MNPs-2 و dextrin-MNPs كانت 69 و 66 و 62 نانومتر، على التوالي. كما إن قيم جهد زيتا cit-MNPs-1 و cit-MNPs-2 كانت -33.67 و -20.75 ملي فولت، على التوالي.

في عملية التنافذ الأمامي، أظهرت النتائج أنه بزيادة تركيز محلول السحب (MNPs المغلفة والأملاح التقليدية) يزداد تدفق الماء عبر الغشاء. كذلك يقل التدفق مع مرور الوقت في جميع التجارب. بينت النتائج أن cit-MNPs-1 لديه أفضل أداء بالمقارنة معcit-MNPs-2 و TSC عند تركيز 2 غم/ لتر، كما أعطت cit-MNPs-1 تدفق أعلى من dextrin-MNPs و PEG-MNPs أعطت تدفق أعلى من cit-MNPs-2 عند تركيز 0.5 غم/ لتر. تم إختيار نوعين من الأملاح التقليدية للمقارنة مع cit-MNPs وهي لاعضوي (كلوريد الصوديوم، NaCl) وعضوي (فورمات الصوديوم، HCOONa). وجد بأن التدفق الذي تم الحصول عليه من cit-MNPs-1 أعلى بنسبة 28% مما تم الحصول عليه من NaCl وأعلى بنسبة 9% مما تم الحصول عليه من HCOONa عند تركيز 2 غم/ لتر. معدل تدفق الماء الذي تم الحصول عليه كان بالترتيب التالي: