تم انجاز اطروحة الدكتوراه للطالب زيد حازم جبار في قسم الهندسة البيئية في قاعة المناقشات في القسم عن بحثه الموسوم ” تصنيع المركبات النانوية المغناطيسية بنظامي الهياكل المسندة ونواة/ الغلاف لتحسين عملية التحفيز الضوئي من خلال تعطيل بكتريا E-coli وتحلل صبغة المثيلين الزرقاء في المحاليل المائية” وبأشراف الاستاذ الدكتورة شهلاء اسماعيل ابراهيم في يوم الاربعاء الموافق١١/٥/٢٠٢٢ وتألفت لجنة المناقشة برئاسة الاستاذ الدكتورة زينب زياد اسماعيل وعضوية كل من الاستاذ الدكتور فراس هاشم قمر والاستاذ الدكتورة عبير ابراهيم موسى والاستاذ المساعد الدكتور نصير عبود عيسى والاستاذ المساعد الدكتور حيدر محمد عبد الحميد. وقام الباحث في هذه الدراسة بتحضير المحفزات الضوئية النانوية المغنايسية الغير المتجانسة بنظامين هما نظام النواة/الغلاف (Fe٣O٤@SiO٢@Ag٢WO٤@Ag٢S or FSAA) ونظام الهياكل المسندة (SiO٢/Fe٣O٤/Ag٢WO٤ or SFA) باستخدام طرق بسيطة و متعددة. حيث تم انشاء المحفزات الضوئية المركبة وتحسين الخصائص السطحية للمحفزات في معالجة العيوب المتعلقة باستخدام المحفزات الضوئية المنفردة عن طريق تقليل معدل إعادة التركيب بين الإلكترونات و الثقوب ، وتوسيع حدود امتصاص الضوء المرئي ، وتعديل فجوة الطاقة بين حزمة التكافؤ وحزمة التوصيل. تم توصيف المركبات المحفزة ضوئيا باستخدام تقنيات عديدة مثل حيود الأشعة السينية (XRD) و مطيافية الأشعة المرئية وفوق البنفسجية (UV-vis DRS) و المجهر الإلكتروني الماسح (FE-SEM) و والمجهر الإلكتروني النافذ (TEM) ومقياس المغناطيسية بالاهتزاز (VSM) و تقنية الامتزاز الفيزيائي BET) و (BJH.
تم ايضا اختبار النشاط التحفيزي للمركبات النانوية المصنعة في معالجة المياه عن طريق ازالة صبغة الميثيلين الزرقاء (MB) ، وكما تم اختبارها ايضا في الفعالية البايلوجية عن طريق تعطيل نمو الكائنات المرضية المتمثلة ببكتريا الإشريكية القولونية (E. coli). أظهر المحفز FSAA نشاط تفكك ضوئي فائق في ازالة كاملة لصبغة MB في ٦٠ دقيقة من التشعيع الضوئي ، وكذلك تم تعطيل ٩.٥-log من الاشريكية القولونية في ١٠٥ دقيقة فقط . ومن جانب آخر ، أظهر المحفز الضوئي SiO٢/Fe٣O٤/Ag٢WO٤ (SFA) نشاطًا تحفيزيًا محسّنًا من خلال التعطيل البكتريا الاشركية ٨-log) ) خلال ١٢٠ دقيقة من التشعيع الضوئي ، في حين تمت ازالة صبغة الـ MB بصورة كاملة في ٤٥ دقيقة فقط .علاوة على ذلك ، تمت دراسة حركيات التفاعل (photoreaction kinetics) لامكانية مقارنة النشاط التحفيزي لجميع المركبات المحفزة . حيث اظهر المركب SFA نشاط تحفيزي فائق في ازالة صبغة MB يقدر بحوالي ١.١١ مرة اكثر من النشاط التحفيزي للمركب FSAA. على العكس من ذلك ، اظهر المركب FSAA نشاط تعطيلي ملحوظ للبكتريا القولونية يقدر بحوالي ١.٣٥ مرة اكبر من النشاط التعطيلي للمركب SFA. تمت ايضا دراسة العوامل المؤثرة على عملية التحفيز الضوئي المتمثلة بتركيز المحفز و تركيز الملوث والاس الهيدروجيني (pH) وتركيز الـ H٢O٢ المضاف ، حيث اظهرت هذه العوامل تاثيرا ملحوظا على عملية التحفيز الضوئي. بالإضافة إلى ذلك ، تم نمذجة نتائج التحفيز الضوئي للمركبين FSAA و SFA بنجاح من خلال معادلة الانحدار الخطي المتعدد (نموذج Inter) باستخدام برنامج SPSS (الإصدار ٢٦).
كما تم اجراء اختبارات حصر المؤكسدات التي تعرف بالـ (scavenger experiments) لدراسة تاثير المؤكسدات المختلفة على عملية التفكك الضوئي والتعطيل البكتيري. اظهرت النتائج الدور الفعال لبعض المؤكسدات في عملية التفكك الضوئي الخاصة بالمركبين FSAA و SFA , حيث تم ترتيب المؤكسدات الاكثر مساهمتا على النحو الاتي: H٢O٢ > h+ > e− > •O٢– > •OH للمركبFSAA و •OH > H٢O٢ > h+ > e− > •O٢– للمركب SFA . اضافة الى ذلك ، تم اقتراح آليات التحفيز الضوئي لتفكك صبغة الـ MB وتعطيل الإشريكية القولونية بشكل جيد بناءً على فحص الـ UV–vis DRS و اختبار حصر المؤكسدات. واخيرا تم دراسة الاستقرارية وقابلية اعادة الاستخدام والفصل المغناطيسي للمركبات المصنعة عن طريق اجراء خمس دورات متتالية من التحفيز الضوئي. حيث اظهرت النتائج استقرارية ممتازة وسهولة واضحة في الفصل المغناطيسي للمحفزات الضوئية المصنعة بدون فقدان خاصياتها الضوئية والمغناطيسية مما يعزز اهميتها في معالجة المخلفات السائلة و بكفاءة ازالة عالية.
