.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 (٦٠ ٦٠ فتحه بالانج المربع) من الفولاذ المقاوم للصدأ ٣١٦ ,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 ٠.٥ مولارتي كألكتروليت مساعد و داله حامضيه ٣.٥ 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 (١٠٠, ١٥٠,٢٠٠,٢٥٠,و٣٠٠ دوره بالدقيقه) وكذلك التيار الكلي المسلط كان (١٥٠,١٨٠,٢٥٠, ٣٠٠ ملي امبير) اما في مفاعل ذو الحشوه الثابته ذات الجريان المتعامد كان الجريان (١٠٠,٢٠٠,٣٠٠,٤٠٠,و ٥٠٠ لتر بالساعه)والتيار الكلي المسلط كان (٥٠,٩٠,١٥٠,١٨٠,و٢٥٠ ملي امبير), باستخدام تركيز اولي ثابت لأيونات العناصر المستخدمه وكان ١٢٥ جزء من مليون جزء.
تم دراسة تأثير التركيز الابتدائي , لكل من (النحاس, الرصاص وكذلك الكوبلت) وكان ضمن مدى من ٥٠ الى ٢٠٠ 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 (١٠٠,١٥٠و٢٠٠ دوره بالدقيقه) وكذلك التيار الكلي المسلط كان(١٢٠,١٨٠,٢٥٠,٣٠٠ملي 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 ٣٠٠ ملي امبير, ٩٩.٩٤, ٨٠, ٩٩.٥, ٧٧.٧% للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي ومع استخدام سرعة تدوير ٣٠٠ دوره بالدقيقة كانت نسبة التحول ٩٩.٥, ٧٦ ,٩٧.٥, ٧٥.٤% للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي. اما كفاءة التيار كانت٥٥.٦, ٣٨.٧, ١٥.١, ١٩.٤% للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي عند تيار ١٥٠ ملي ابير. اما حصيلة الازاحه الزمنيه كانت ٥٨.٦,٣٦.٧ ,٤٧.٦, ٣٥.٦*١٠-٣ كغم م-٣ ثا-١ للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي, عند تيار كلي ٣٠٠ ملي امبير وكذلك ٢٧.١, ١٥.٧, ١٩.٤ و ١٥. *١٠-٣ كغم م-٣ ثا-١ للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي ,عند استخدام سرعة دوران ٣٠٠ دوره بالدقيقه. اما سرعة الازاحه المعدله كانت ٤٤.٨,١٨.١, ٢٧.٩ و ١٧.٣ * ١٠-٥ثا-١ للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي عندما التيار الكلي ٣٠٠ ملي امبير.و بلغت ٣٦.٧ * ١٠-٥ثا-١ للنحاس عند ٣٠٠ دوره بالدقيقه ,و٣٨.٧, ١٥.١,١٩.٤ * ١٠-٥ثا-١ لكل من الكوبلت ,الرصاص والكادميوم على التوالي. اما استهلاك الطاقه كان ١.٧٥ كیلوواط ساعة/كغم، لتقليص من ١٢٥ الى ˂٠.٠٧ جزء من مليون جزء, وللكادميوم ٣.٩كیلوواط ساعة/كغم، لتقليص التركيز من ١٢٥ الى٢٧.٨٢ جزء من مليون جزء,و للرصاص ٥.٧٥ كیلوواط ساعة/كغم، لتقليص التركيز من ١٢٥ الى ˂٠.٦٥ جزء من مليون جزء. وللكوبلت كانت ٢.٠٣ كیلوواط ساعة/كغم، لتقليص التركيز من ١٢٥ الى ٢٥.٢ جزء من مليون جزء. في حين ان معاير الاداء في مفاعل ذو القطب الثابت والجريان المتعامد كانت كمايلي:حيث بلغت نسبة التحول١٠٠, ٩٨.٩, ١٠٠, ٩٥.% للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي عند تسليط تيار ٢٥٠ ملي امبير, ومع اعلى نسبة تحول للنحاس عند ٣٠٠ لتر بالساعه وكان ١٠٠% في حين اعلى نسبة تحول لكل من الكوبلت والرصاص والكادميوم كانت عند ٤٠٠ لتر بالساعه وبلغت على التوالي ٩٧.٦ ,١٠٠, ٩٠.٤%,. اما كفاءة التيار كانت٣٠.٧, ١٩.٣, ٨.٧, ٨.٤% للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي عند تيار ٥٠ ملي ابير. اما حصيلة الازاحه الزمنيه كانت ٢٥.٢,٣٤.٥ ,٣٢.٥, ٢٠.٣*١٠-٣ كغم م-٣ ثا-١ للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي, عند تيار كلي ٢٥٠ ملي امبير .وكانت اعلى قيمه للحصيلة الازاحه عند معدل جريان ٤٠٠لتر بالساعه للنحاس ٣٤.٣*١٠-٣ كغم م-٣ ثا-١ ٢٧.١ في حين ٣٠٠ لتر بالساعه مثل اعلى معدلات بالنسبه للمعادن الثلاث الكوبلت والرصاص و النحاس وهي:, ٢٥, ٣٣.٨, ٢٣.٦. *١٠-٣ كغم م-٣ ثا-١ بالتوالي ,. اما سرعة الازاحه المعدله كانت ١.٦,٦.٩, ٣.٣ و ١.١ * ١٠-٥ثا-١ للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي عندما التيار الكلي ٢٥٠ ملي امبير.و بلغت ٥.٣ * ١٠-٥ثا-١ للنحاس عند ٤٠٠لتر بالساعه بينما كانت اعلى قيم , الكوبلت ,الرصاص والكادميوم عند معدل جريان ٣٠٠ لتر بالساعه وهي ١.٥, ١.٤,٤.٤ * ١٠-٥ثا-١ التوالي. اما استهلاك الطاقه كان ٧.٢ كیلوواط ساعة/كغم، لتقليص من ١٢٥ الى ˂٠.٠٠٠١ جزء من مليون جزء, وللكادميوم ١٣.٤كیلوواط ساعة/كغم، لتقليص التركيز من ١٢٥ الى٦.١جزء من مليون جزء,و للرصاص ٢٣.٥ كیلوواط ساعة/كغم، لتقليص التركيز من ١٢٥ الى ˂٠.٠١ جزء من مليون جزء. وللكوبلت كانت .٦.٧ كیلوواط ساعة/كغم، لتقليص التركيز من ١٢٥ الى ١.٣ 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 (٦٠ ٦٠ فتحه بالانج المربع) من الفولاذ المقاوم للصدأ ٣١٦ ,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 ٠.٥ مولارتي كألكتروليت مساعد و داله حامضيه ٣.٥ 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 (١٠٠, ١٥٠,٢٠٠,٢٥٠,و٣٠٠ دوره بالدقيقه) وكذلك التيار الكلي المسلط كان (١٥٠,١٨٠,٢٥٠, ٣٠٠ ملي امبير) اما في مفاعل ذو الحشوه الثابته ذات الجريان المتعامد كان الجريان (١٠٠,٢٠٠,٣٠٠,٤٠٠,و ٥٠٠ لتر بالساعه)والتيار الكلي المسلط كان (٥٠,٩٠,١٥٠,١٨٠,و٢٥٠ ملي امبير), باستخدام تركيز اولي ثابت لأيونات العناصر المستخدمه وكان ١٢٥ جزء من مليون جزء.
تم دراسة تأثير التركيز الابتدائي , لكل من (النحاس, الرصاص وكذلك الكوبلت) وكان ضمن مدى من ٥٠ الى ٢٠٠ 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 (١٠٠,١٥٠و٢٠٠ دوره بالدقيقه) وكذلك التيار الكلي المسلط كان(١٢٠,١٨٠,٢٥٠,٣٠٠ملي 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 ٣٠٠ ملي امبير, ٩٩.٩٤, ٨٠, ٩٩.٥, ٧٧.٧% للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي ومع استخدام سرعة تدوير ٣٠٠ دوره بالدقيقة كانت نسبة التحول ٩٩.٥, ٧٦ ,٩٧.٥, ٧٥.٤% للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي. اما كفاءة التيار كانت٥٥.٦, ٣٨.٧, ١٥.١, ١٩.٤% للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي عند تيار ١٥٠ ملي ابير. اما حصيلة الازاحه الزمنيه كانت ٥٨.٦,٣٦.٧ ,٤٧.٦, ٣٥.٦*١٠-٣ كغم م-٣ ثا-١ للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي, عند تيار كلي ٣٠٠ ملي امبير وكذلك ٢٧.١, ١٥.٧, ١٩.٤ و ١٥. *١٠-٣ كغم م-٣ ثا-١ للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي ,عند استخدام سرعة دوران ٣٠٠ دوره بالدقيقه. اما سرعة الازاحه المعدله كانت ٤٤.٨,١٨.١, ٢٧.٩ و ١٧.٣ * ١٠-٥ثا-١ للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي عندما التيار الكلي ٣٠٠ ملي امبير.و بلغت ٣٦.٧ * ١٠-٥ثا-١ للنحاس عند ٣٠٠ دوره بالدقيقه ,و٣٨.٧, ١٥.١,١٩.٤ * ١٠-٥ثا-١ لكل من الكوبلت ,الرصاص والكادميوم على التوالي. اما استهلاك الطاقه كان ١.٧٥ كیلوواط ساعة/كغم، لتقليص من ١٢٥ الى ˂٠.٠٧ جزء من مليون جزء, وللكادميوم ٣.٩كیلوواط ساعة/كغم، لتقليص التركيز من ١٢٥ الى٢٧.٨٢ جزء من مليون جزء,و للرصاص ٥.٧٥ كیلوواط ساعة/كغم، لتقليص التركيز من ١٢٥ الى ˂٠.٦٥ جزء من مليون جزء. وللكوبلت كانت ٢.٠٣ كیلوواط ساعة/كغم، لتقليص التركيز من ١٢٥ الى ٢٥.٢ جزء من مليون جزء. في حين ان معاير الاداء في مفاعل ذو القطب الثابت والجريان المتعامد كانت كمايلي:حيث بلغت نسبة التحول١٠٠, ٩٨.٩, ١٠٠, ٩٥.% للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي عند تسليط تيار ٢٥٠ ملي امبير, ومع اعلى نسبة تحول للنحاس عند ٣٠٠ لتر بالساعه وكان ١٠٠% في حين اعلى نسبة تحول لكل من الكوبلت والرصاص والكادميوم كانت عند ٤٠٠ لتر بالساعه وبلغت على التوالي ٩٧.٦ ,١٠٠, ٩٠.٤%,. اما كفاءة التيار كانت٣٠.٧, ١٩.٣, ٨.٧, ٨.٤% للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي عند تيار ٥٠ ملي ابير. اما حصيلة الازاحه الزمنيه كانت ٢٥.٢,٣٤.٥ ,٣٢.٥, ٢٠.٣*١٠-٣ كغم م-٣ ثا-١ للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي, عند تيار كلي ٢٥٠ ملي امبير .وكانت اعلى قيمه للحصيلة الازاحه عند معدل جريان ٤٠٠لتر بالساعه للنحاس ٣٤.٣*١٠-٣ كغم م-٣ ثا-١ ٢٧.١ في حين ٣٠٠ لتر بالساعه مثل اعلى معدلات بالنسبه للمعادن الثلاث الكوبلت والرصاص و النحاس وهي:, ٢٥, ٣٣.٨, ٢٣.٦. *١٠-٣ كغم م-٣ ثا-١ بالتوالي ,. اما سرعة الازاحه المعدله كانت ١.٦,٦.٩, ٣.٣ و ١.١ * ١٠-٥ثا-١ للنحاس, كوبلت, رصاص, كادميوم بالتوالي عندما التيار الكلي ٢٥٠ ملي امبير.و بلغت ٥.٣ * ١٠-٥ثا-١ للنحاس عند ٤٠٠لتر بالساعه بينما كانت اعلى قيم , الكوبلت ,الرصاص والكادميوم عند معدل جريان ٣٠٠ لتر بالساعه وهي ١.٥, ١.٤,٤.٤ * ١٠-٥ثا-١ التوالي. اما استهلاك الطاقه كان ٧.٢ كیلوواط ساعة/كغم، لتقليص من ١٢٥ الى ˂٠.٠٠٠١ جزء من مليون جزء, وللكادميوم ١٣.٤كیلوواط ساعة/كغم، لتقليص التركيز من ١٢٥ الى٦.١جزء من مليون جزء,و للرصاص ٢٣.٥ كیلوواط ساعة/كغم، لتقليص التركيز من ١٢٥ الى ˂٠.٠١ جزء من مليون جزء. وللكوبلت كانت .٦.٧ كیلوواط ساعة/كغم، لتقليص التركيز من ١٢٥ الى ١.٣ 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)
