تم مناقشة رسالة الماجستير للطالب / نزار عبد المهدي جواد في قسم الهندسة الكيمياوية عن البحث الموسوم
Adsorption of Metal Ions from Wastewater Using Prepared Nano Graphene Oxide
إمتزاز أيونات المعادن من مياه الصرف باستخدام نانو أوكسيد الجرافين المحضر
في يوم الاثنين الموافق 24 – 10 – 2020 وبأشراف
م.د. طارق محمد نايف جامعة بغداد/ كلية الهندسة/ قسم الهندسة الكيمياوية مشرفا
وقد تشكلت لجنة المناقشة من السادة
- أ.د. عبد الحليم عبد الكريم محمد كلية الفارابي الجامعة / هندسة تكرير النفط والغاز رئيسا
- أ.م.د. اسرار عبد الله حسن جامعة بغداد/ كلية الهندسة/ قسم الهندسة الكيمياوية عضوا
- أ.م.د. بسمة اسماعيل حسن جامعة بغداد/ كلية الهندسة/ قسم الهندسة الكيمياوية عضوا
تناول البحث
ملخص عن الرسالة / الاطروحة
الهدف الرئيسي من هذا البحث هو تحضير نانو أوكسيد الجرافين (NGO) كمادة ممتزة وإجراء عملية امتزاز الدفعات لإزالة أيونات المعادن الثقيلة وهي ايونات الفاناديوم والنيكل والكادميوم من محلول مائي يحاكي مياه مخلفات الصرف.
تم استخدام مصدر طبيعي للكربون مثل مسحوق الجرافيت لتحضير نانو أوكسيد الجرافين واعتماد طريقة الاكسدة للانتاج على نطاق واسع. في هذا العمل تم التحضير بإستخدام تقنية همر المعدلة. كانت المواد الرئيسية المستخدمة للتحضير هي مسحوق الجرافيت (40-100 ميكرون) وحامض الكبريتيك (H2SO4) ومسحوق برمنغنات البوتاسيوم (KMnO4).
تم توصيف الخصائص الهيكلية لنانو أوكسيد الجرافين المحضر بواسطة فحوصات ( حيود الأشعة السينية XRD) و(مطياف فورييه لتحويل الأشعة تحت الحمراء FTIR) و (مطياف رامان) و ( مجهر المسح الإلكتروني SEM) و (مطياف تشتت الطاقة EDS) و (برونور ايميت تيلر BET).
حيث تم استخدام تقنية حيود الاشعة السينية لتوصيف التركيب البلوري لصفيحة NGO ، تم استخدام تحليل فورييه للتأكد فيما إذا كان NGO يحتوي على مجموعات الأوكسجين، تم استخدام التحليل الطيفي لرامان لتحليل الخصائص البصرية والهيكلية للصفائح النانوية NGO المنتجة، تم استخدام SEM لفحص التوصيفات المورفولوجية الشاملة ، EDS لحساب نسبة الوزن لكل عنصر في NGO المحضر، وفحص BET لحساب المساحة السطحية. تشير هذه النتائج إلى أنه يمكن استخدام NGO لإزالة أيونات المعادن الثقيلة بسبب قدرتها العالية على الامتزاز.
تمت دراسة تأثير العوامل المختلفة مثل الدالة الحامضية (pH)، وقت الاتصال (t)، سرعة التحريض (As)، درجة الحرارة (T)، ومقدار جرعة المادة الممتزة (m)، والتركيز الابتدائي (Ci) للحصول على الظروف الأكثر فعالية لإزالة أيونات المعادن الثقيلة.
حيث كانت الظروف المثلى لعملية الامتزاز للدالة الحامضية عند pH يساوي 7 لـ (النيكل و الفاناديوم) وpH يساوي 8 لـ (الكادميوم) ، مع 150 دقيقة من وقت التوازن لجميع أيونات المعادن. كانت اقصى ازالة عند سرعة التحريك 225 دورة في الدقيقة وعند درجة الحرارة 25 درجة مئوية لايونات الكادميوم والنيكل والفناديوم.
تم استخدام محلول مائي من ايونات المعادن محاكي لعينات مياه الصرف وبعد جمع البيانات التجريبية لتحديد نموذج امتزاز ايزوثيرم ، ودراسة عملية الامتزاز ديناميكياً وثرموديناميكياً. حيث تم استخدام نماذج ايزوثيرم: (لانجميرLangmuir) و ( فروندليش Freundlich) و (تيمكن Temkin) لتحليل بيانات توازن التبادل الايوني ، وأظهرت النتائج أن أيونات الكادميوم ،النيكل والفاناديوم على سطح امتزاز نانو اوكسيد الجرافين تتلائم مع نموذج لانجمير وكانت معاملات الارتباط (R2) تبلغ 0.999 وكانت سعة الامتزاز القصوى عند (653.595 و 581.3953 و 621.1180 مغم\غم) لكل من الكادميوم والنيكل والفناديوم على التوالي.
أظهرت دراسة النماذج الديناميكية (نموذج الدرجة الأولى الزائفة ، ونموذج الدرجة الثانية الزائفة ، ونموذج ايلوفج ، ونموذج الانتشار داخل الجسيمات) أنه تم اتباع نموذج من الدرجة الثانية الزائفة لكل من الكادميوم والنيكل بينما نموذج انتشار الجسيمات الداخلية لايونات الفاناديوم هو أفضل الحركية.
كانت نتيجة الدراسة الثرموديناميكية ان معامل التوازن الديناميكي الحراري kad يتناقص مع زيادة درجة الحرارة t ، وكانت قيم دالة المحتوى الحراري 𝛥𝐻 سالبة ، مشيرا إلى أن العملية طاردة للحرارة، والانخفاض في العشوائية المستحثة بواسطة دالة إنتروبيا سالبة 𝛥𝑆 ، علاوة على ذلك كانت عملية الامتزاز تلقائية حيث ان قيم طاقة جيبس الحرة سالبة 𝛥𝐺.
