.jpg)
تم انجاز اطروحة الدكتوراه للطالبة سهى اكرم محمد في قسم الهندسة الكيمياوية عن بحثها الموسوم ” أزالة ايونات عدد من المعادن السامة الثقيلة كهروكيميائيا وتحت ظروف ديناميكية ” وبأشراف الاستاذ الدكتور قاسم جبار و الاستاذ المساعد الدكتورة سيسيليا خوشابا. وتألفت لجنة المناقشة برئاسة الاستاذ الدكتور عباس حميد سليمون وعضوية كل من :
الاستاذ الدكتور ابرائيل سركيس يارو
الاستاذ المساعد الدكتوره شذى احمد سامح
الاستاذ المساعد الدكتوره بسمه عباس عبد المجيد
الاستاذ المساعد الدكتوره فوزيه محمد حسين
وتلخص بحثة بما يلي:
توفر العمليات الكهروكيميائيه بشكل لايرقى له الشك, الطريقه المثلى في معالجة المياه, خاصةً ان التلوث بالمعادن الثقيله يعتبر من اهم المشاكل التي يواجها العالم اليوم.
تم تصميم ودراسة نوعين مختلفين من المفاعلات الكهروكيمياويه الاول هو مفاعل ذو قطب اسطواني دوار والثاني مفاعل بقطب ثابت مع اتجاه جريان متعامد. استُخدم مشبك (60 60 فتحه بالانج المربع) من الفولاذ المقاوم للصدأ 316 ,في صناعة القطب الكاثودي للمفاعلين, والكاربون استُخدم ليمثل القطب الانودي. حيث استخدم المفاعلان في دراسة تأثير ظروف مختلفه على أزالة مجموعة من المعادن الثقيله السامه المتمثله :بالنحاس, الرصاص, الكادميوم, وكذلك الكوبلت. تم استخدام كلوريد الصوديوم بتركيز 0.5 مولارتي كألكتروليت مساعد و داله حامضيه 3.5 بالاستعانه بحامض الهيدروكلوريك كظروف ثابته لجميع التجارب المختبريه.
تم دراسة ازالة هذه العناصر بشكل: منفرد, ثنائي ,ثلاثي, ورباعي. تحت ظروف مختلفه ,حيث استخدام في المفاعل ذو القطب الاسطواني الدوار سرع تدوير مختلفه (100, 150,200,250,و300 دوره بالدقيقه) وكذلك التيار الكلي المسلط كان (150,180,250, 300 ملي امبير) اما في مفاعل ذو الحشوه الثابته ذات الجريان المتعامد كان الجريان (100,200,300,400,و 500 لتر بالساعه)والتيار الكلي المسلط كان (50,90,150,180,و250 ملي امبير), باستخدام تركيز اولي ثابت لأيونات العناصر المستخدمه وكان 125 جزء من مليون جزء.
تم دراسة تأثير التركيز الابتدائي , لكل من (النحاس, الرصاص وكذلك الكوبلت) وكان ضمن مدى من 50 الى 200 جزء من مليون جزء, على التركيز النهائي للايونات المعادن المشاركه وتم تصميم التجارب المختبريه باستخدام طريقة Box Wilson خلال ظروف التشغيل مختلفه من سرعة تدوير (100,150و200 دوره بالدقيقه) وكذلك التيار الكلي المسلط كان(120,180,250,300ملي امبير). وبعد انتهاء التجارب تم فحص المعدن المترسب على القطب الكاثودي بأستخدام الاشعه السينيه.
من خلال البحث تم تغطية المجالات التالي ذكرها:
• تم استعراض فحوص النتائج التجريبيه للأيونات الاربع المستخدمه في الخلط الانفرادي, المزدوج, الثلاثي والرباعي وفي ازمان مختلفه وظروف حركيه وتسليط تيار كلي مختلف. ومن ثم تم ايجاد معامل انتقال الماده وربطه بعلاقه تجريبيه مع التيار الكلي المسلط و السرعه للمحلول الالكتروليتي, حيث تم ملاحظة ان اداء المفاعلين يتحسن مع زيادة التيار المسلط وكذلك زيادة سرعة الالكتروليت.
• تم تقيم اداء المفاعلين بأعتماد “معاير كفاءة اداء” حيث بلغت نسبة التحول في المفاعل ذو القطب الاسطواني الدوارباستخدام تيار 300 ملي امبير, 99.94, 80, 99.5, 77.7% للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي ومع استخدام سرعة تدوير 300 دوره بالدقيقة كانت نسبة التحول 99.5, 76 ,97.5, 75.4% للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي. اما كفاءة التيار كانت55.6, 38.7, 15.1, 19.4% للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي عند تيار 150 ملي ابير. اما حصيلة الازاحه الزمنيه كانت 58.6,36.7 ,47.6, 35.6*10-3 كغم م-3 ثا-1 للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي, عند تيار كلي 300 ملي امبير وكذلك 27.1, 15.7, 19.4 و 15. *10-3 كغم م-3 ثا-1 للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي ,عند استخدام سرعة دوران 300 دوره بالدقيقه. اما سرعة الازاحه المعدله كانت 44.8,18.1, 27.9 و 17.3 * 10-5ثا-1 للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي عندما التيار الكلي 300 ملي امبير.و بلغت 36.7 * 10-5ثا-1 للنحاس عند 300 دوره بالدقيقه ,و38.7, 15.1,19.4 * 10-5ثا-1 لكل من الكوبلت ,الرصاص والكادميوم على التوالي. اما استهلاك الطاقه كان 1.75 كیلوواط ساعة/كغم، لتقليص من 125 الى ˂0.07 جزء من مليون جزء, وللكادميوم 3.9كیلوواط ساعة/كغم، لتقليص التركيز من 125 الى27.82 جزء من مليون جزء,و للرصاص 5.75 كیلوواط ساعة/كغم، لتقليص التركيز من 125 الى ˂0.65 جزء من مليون جزء. وللكوبلت كانت 2.03 كیلوواط ساعة/كغم، لتقليص التركيز من 125 الى 25.2 جزء من مليون جزء. في حين ان معاير الاداء في مفاعل ذو القطب الثابت والجريان المتعامد كانت كمايلي:حيث بلغت نسبة التحول100, 98.9, 100, 95.% للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي عند تسليط تيار 250 ملي امبير, ومع اعلى نسبة تحول للنحاس عند 300 لتر بالساعه وكان 100% في حين اعلى نسبة تحول لكل من الكوبلت والرصاص والكادميوم كانت عند 400 لتر بالساعه وبلغت على التوالي 97.6 ,100, 90.4%,. اما كفاءة التيار كانت30.7, 19.3, 8.7, 8.4% للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي عند تيار 50 ملي ابير. اما حصيلة الازاحه الزمنيه كانت 25.2,34.5 ,32.5, 20.3*10-3 كغم م-3 ثا-1 للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي, عند تيار كلي 250 ملي امبير .وكانت اعلى قيمه للحصيلة الازاحه عند معدل جريان 400لتر بالساعه للنحاس 34.3*10-3 كغم م-3 ثا-1 27.1 في حين 300 لتر بالساعه مثل اعلى معدلات بالنسبه للمعادن الثلاث الكوبلت والرصاص و النحاس وهي:, 25, 33.8, 23.6. *10-3 كغم م-3 ثا-1 بالتوالي ,. اما سرعة الازاحه المعدله كانت 1.6,6.9, 3.3 و 1.1 * 10-5ثا-1 للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي عندما التيار الكلي 250 ملي امبير.و بلغت 5.3 * 10-5ثا-1 للنحاس عند 400لتر بالساعه بينما كانت اعلى قيم , الكوبلت ,الرصاص والكادميوم عند معدل جريان 300 لتر بالساعه وهي 1.5, 1.4,4.4 * 10-5ثا-1 التوالي. اما استهلاك الطاقه كان 7.2 كیلوواط ساعة/كغم، لتقليص من 125 الى ˂0.0001 جزء من مليون جزء, وللكادميوم 13.4كیلوواط ساعة/كغم، لتقليص التركيز من 125 الى6.1جزء من مليون جزء,و للرصاص 23.5 كیلوواط ساعة/كغم، لتقليص التركيز من 125 الى ˂0.01 جزء من مليون جزء. وللكوبلت كانت .6.7 كیلوواط ساعة/كغم، لتقليص التركيز من 125 الى 1.3 جزء من مليون جزء.
• تواجد النحاس والرصاص يزيد من كفاءة عملية الترسيب الكهربائي للكوبلت والكادميوم خاصة مع ازدياد التيار المسلط وسرعة اللاكتروليت.
• اظهرت فحوص الاشعه السينيه لنماذج مختلفه من المعادن المترسبه على سطح القطب :ان المعادن المترسبه كانت بنقاوه عاليه مع ظهور المعدن بشكل منفرد وكذلك بشك مزدوج فكان يشكل النحاس اكبر نسبه ومن ثم يليه الرصاص في حين الاقل نسبه كانت للكوبلت, مع ظهور شوائب قليله وكانت على شكل أكسيد الرصاص وان ظهور المعدن يعتمد على التركيز الاولي لايون ذلك المعدن .
• اظهرت نتائج التجارب والتحاليل المختبريه اضافه الى علاقات التجريبيه اداء جيد للمفاعلين المستخدمين وملائمتهما في ازالة المعادن الثقيله السامه من المياه, وكانت الافضليه للمفاعل ذو الحشوه الثابته ونظام الجريان المتعامد.
الاستاذ الدكتور ابرائيل سركيس يارو
الاستاذ المساعد الدكتوره شذى احمد سامح
الاستاذ المساعد الدكتوره بسمه عباس عبد المجيد
الاستاذ المساعد الدكتوره فوزيه محمد حسين
وتلخص بحثة بما يلي:
توفر العمليات الكهروكيميائيه بشكل لايرقى له الشك, الطريقه المثلى في معالجة المياه, خاصةً ان التلوث بالمعادن الثقيله يعتبر من اهم المشاكل التي يواجها العالم اليوم.
تم تصميم ودراسة نوعين مختلفين من المفاعلات الكهروكيمياويه الاول هو مفاعل ذو قطب اسطواني دوار والثاني مفاعل بقطب ثابت مع اتجاه جريان متعامد. استُخدم مشبك (60 60 فتحه بالانج المربع) من الفولاذ المقاوم للصدأ 316 ,في صناعة القطب الكاثودي للمفاعلين, والكاربون استُخدم ليمثل القطب الانودي. حيث استخدم المفاعلان في دراسة تأثير ظروف مختلفه على أزالة مجموعة من المعادن الثقيله السامه المتمثله :بالنحاس, الرصاص, الكادميوم, وكذلك الكوبلت. تم استخدام كلوريد الصوديوم بتركيز 0.5 مولارتي كألكتروليت مساعد و داله حامضيه 3.5 بالاستعانه بحامض الهيدروكلوريك كظروف ثابته لجميع التجارب المختبريه.
تم دراسة ازالة هذه العناصر بشكل: منفرد, ثنائي ,ثلاثي, ورباعي. تحت ظروف مختلفه ,حيث استخدام في المفاعل ذو القطب الاسطواني الدوار سرع تدوير مختلفه (100, 150,200,250,و300 دوره بالدقيقه) وكذلك التيار الكلي المسلط كان (150,180,250, 300 ملي امبير) اما في مفاعل ذو الحشوه الثابته ذات الجريان المتعامد كان الجريان (100,200,300,400,و 500 لتر بالساعه)والتيار الكلي المسلط كان (50,90,150,180,و250 ملي امبير), باستخدام تركيز اولي ثابت لأيونات العناصر المستخدمه وكان 125 جزء من مليون جزء.
تم دراسة تأثير التركيز الابتدائي , لكل من (النحاس, الرصاص وكذلك الكوبلت) وكان ضمن مدى من 50 الى 200 جزء من مليون جزء, على التركيز النهائي للايونات المعادن المشاركه وتم تصميم التجارب المختبريه باستخدام طريقة Box Wilson خلال ظروف التشغيل مختلفه من سرعة تدوير (100,150و200 دوره بالدقيقه) وكذلك التيار الكلي المسلط كان(120,180,250,300ملي امبير). وبعد انتهاء التجارب تم فحص المعدن المترسب على القطب الكاثودي بأستخدام الاشعه السينيه.
من خلال البحث تم تغطية المجالات التالي ذكرها:
• تم استعراض فحوص النتائج التجريبيه للأيونات الاربع المستخدمه في الخلط الانفرادي, المزدوج, الثلاثي والرباعي وفي ازمان مختلفه وظروف حركيه وتسليط تيار كلي مختلف. ومن ثم تم ايجاد معامل انتقال الماده وربطه بعلاقه تجريبيه مع التيار الكلي المسلط و السرعه للمحلول الالكتروليتي, حيث تم ملاحظة ان اداء المفاعلين يتحسن مع زيادة التيار المسلط وكذلك زيادة سرعة الالكتروليت.
• تم تقيم اداء المفاعلين بأعتماد “معاير كفاءة اداء” حيث بلغت نسبة التحول في المفاعل ذو القطب الاسطواني الدوارباستخدام تيار 300 ملي امبير, 99.94, 80, 99.5, 77.7% للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي ومع استخدام سرعة تدوير 300 دوره بالدقيقة كانت نسبة التحول 99.5, 76 ,97.5, 75.4% للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي. اما كفاءة التيار كانت55.6, 38.7, 15.1, 19.4% للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي عند تيار 150 ملي ابير. اما حصيلة الازاحه الزمنيه كانت 58.6,36.7 ,47.6, 35.6*10-3 كغم م-3 ثا-1 للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي, عند تيار كلي 300 ملي امبير وكذلك 27.1, 15.7, 19.4 و 15. *10-3 كغم م-3 ثا-1 للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي ,عند استخدام سرعة دوران 300 دوره بالدقيقه. اما سرعة الازاحه المعدله كانت 44.8,18.1, 27.9 و 17.3 * 10-5ثا-1 للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي عندما التيار الكلي 300 ملي امبير.و بلغت 36.7 * 10-5ثا-1 للنحاس عند 300 دوره بالدقيقه ,و38.7, 15.1,19.4 * 10-5ثا-1 لكل من الكوبلت ,الرصاص والكادميوم على التوالي. اما استهلاك الطاقه كان 1.75 كیلوواط ساعة/كغم، لتقليص من 125 الى ˂0.07 جزء من مليون جزء, وللكادميوم 3.9كیلوواط ساعة/كغم، لتقليص التركيز من 125 الى27.82 جزء من مليون جزء,و للرصاص 5.75 كیلوواط ساعة/كغم، لتقليص التركيز من 125 الى ˂0.65 جزء من مليون جزء. وللكوبلت كانت 2.03 كیلوواط ساعة/كغم، لتقليص التركيز من 125 الى 25.2 جزء من مليون جزء. في حين ان معاير الاداء في مفاعل ذو القطب الثابت والجريان المتعامد كانت كمايلي:حيث بلغت نسبة التحول100, 98.9, 100, 95.% للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي عند تسليط تيار 250 ملي امبير, ومع اعلى نسبة تحول للنحاس عند 300 لتر بالساعه وكان 100% في حين اعلى نسبة تحول لكل من الكوبلت والرصاص والكادميوم كانت عند 400 لتر بالساعه وبلغت على التوالي 97.6 ,100, 90.4%,. اما كفاءة التيار كانت30.7, 19.3, 8.7, 8.4% للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي عند تيار 50 ملي ابير. اما حصيلة الازاحه الزمنيه كانت 25.2,34.5 ,32.5, 20.3*10-3 كغم م-3 ثا-1 للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي, عند تيار كلي 250 ملي امبير .وكانت اعلى قيمه للحصيلة الازاحه عند معدل جريان 400لتر بالساعه للنحاس 34.3*10-3 كغم م-3 ثا-1 27.1 في حين 300 لتر بالساعه مثل اعلى معدلات بالنسبه للمعادن الثلاث الكوبلت والرصاص و النحاس وهي:, 25, 33.8, 23.6. *10-3 كغم م-3 ثا-1 بالتوالي ,. اما سرعة الازاحه المعدله كانت 1.6,6.9, 3.3 و 1.1 * 10-5ثا-1 للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي عندما التيار الكلي 250 ملي امبير.و بلغت 5.3 * 10-5ثا-1 للنحاس عند 400لتر بالساعه بينما كانت اعلى قيم , الكوبلت ,الرصاص والكادميوم عند معدل جريان 300 لتر بالساعه وهي 1.5, 1.4,4.4 * 10-5ثا-1 التوالي. اما استهلاك الطاقه كان 7.2 كیلوواط ساعة/كغم، لتقليص من 125 الى ˂0.0001 جزء من مليون جزء, وللكادميوم 13.4كیلوواط ساعة/كغم، لتقليص التركيز من 125 الى6.1جزء من مليون جزء,و للرصاص 23.5 كیلوواط ساعة/كغم، لتقليص التركيز من 125 الى ˂0.01 جزء من مليون جزء. وللكوبلت كانت .6.7 كیلوواط ساعة/كغم، لتقليص التركيز من 125 الى 1.3 جزء من مليون جزء.
• تواجد النحاس والرصاص يزيد من كفاءة عملية الترسيب الكهربائي للكوبلت والكادميوم خاصة مع ازدياد التيار المسلط وسرعة اللاكتروليت.
• اظهرت فحوص الاشعه السينيه لنماذج مختلفه من المعادن المترسبه على سطح القطب :ان المعادن المترسبه كانت بنقاوه عاليه مع ظهور المعدن بشكل منفرد وكذلك بشك مزدوج فكان يشكل النحاس اكبر نسبه ومن ثم يليه الرصاص في حين الاقل نسبه كانت للكوبلت, مع ظهور شوائب قليله وكانت على شكل أكسيد الرصاص وان ظهور المعدن يعتمد على التركيز الاولي لايون ذلك المعدن .
• اظهرت نتائج التجارب والتحاليل المختبريه اضافه الى علاقات التجريبيه اداء جيد للمفاعلين المستخدمين وملائمتهما في ازالة المعادن الثقيله السامه من المياه, وكانت الافضليه للمفاعل ذو الحشوه الثابته ونظام الجريان المتعامد.
.jpg)
