Purification of Water in Palestine from Persistent Pesticides Using New Synthesized Cellulose Nanoparticles
Loading...
Date
2021-03-03
Authors
محمد محمود خلف, بيان
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
جامعة النجاح الوطنية
Abstract
في هذا البحث تم استخدام السليلوز المستخلص من الجفت الناتج بكميات هائلة من مخلفات معاصر الزيتون في فلسطين و كذلك جزيئات النانوسليلوز المحضرة من السليلوز، و من ثم تطوير العديد من المواد المازة الجديدة المركبة من مشتقات السليلوز و المعدّلة بمركبات كيميائية مناسبة ، من أجل تنقية المياه من المبيدات السامة و هي ديفينوكونازول و تتراكونازول ، بحيث نحصل على مياه نظيفة صالحة للشرب.
تم فحص المركبات التي تم تحضيرها باستخدام أجهزة تحليلية متقدمة في مركز أبحاث يوليش في ألمانيا و جامعة النجاح الوطنية في فلسطين من أجل تحديد ثباتيتها الكيميائية والحرارية. و من ثم تحديد الظروف المثالية بحيث نحصل على أقصى نسبة مئوية للتنقية ، كذلك تحديد الخواص الحركية للتفاعلات ومعاملات الديناميكيا الحرارية. ويمتاز هذا البحث بأن المواد المحضرة للتنقية رخيصة التكلفة و فعاليتها كبيرة بحيث يمكن تطبيقها على المستوى المحلي لتنقية المياه.
في البداية تم تحضير محاليل معيارية معروفة التراكيز من دافينوكونازول و تتراكونازول، و بعدها تمت إزالة هذه العناصر السامّة بالإعتماد على طريقة الإمتزاز ، حيث حُضّرت ثلاثة مركبات ذات خصائص سطحية ممتازة و هذه المواد هي:
Cellulose Nanocrystalline, Cellulose modified with 2-furan carbonyl chloride and Cellulose modified with 2,6-pyridine dicarbonyl dichloride
، و من ثُمّ تمّ فحص صفات هذه المركبات و ثباتية كلٍ منها كيميائياً و حرارياً باستخدام تقنيات و أجهزة عديدة أثبتت أنّ هذه المركبات المصنعة ذات قدرة كبيرة على إزالة المبيدات السامة من المياه ، مما يعني كفاءتها كمواد مازة.
تم اختبار العديد من الظروف المختلفة مثل: زمن التحريك، درجة الحرارة، درجة الحموضة، التركيز الإبتدائي للمادة المُمتزة، و كمية المادة المازة، و ذلك من أجل معرفة الظروف المثالية التي تؤدي إلى أكبر نسبة إزالة للمبيدات بطريقة فعالة.
أشارت النتائج أنّ عملية الإمتزاز كانت أفضل عند درجات الحرارة المنخفضة حيث أنّ درجة الحرارة المثالية لأغلب عمليات الإمتزاز كانت عند درجة حرارة الغرفة أو أقل من ذلك؛ و بالنسبة لدرجة الحموضة المثالية فكانت تتراوح بشكل عام ما بين 4 و8؛ أما بالنسبة لوقت الإتصال الأمثل ما بين المادة المازة و المُمتزة فكان قليل جداً لأغلب العمليات، و كان الوقت الأطول هو 60 دقيقة و ذلك عند استخدام الدافينوكونازول مع مادة Cellulose functionalized with 2,6-pyridine dicarbonyl dichloride
أشارت النتائج النهائية أنّ أعلى نسبة إزالة للدافينوكونازول كانت بقيمة 96.63 % وذلك بوجود المادة المازة Cellulose functionalized with 2-furan carbonyl chloride ، أما بالنسبة لازالة مبيد التتراكونازول فكانت النسبة %98.51 وذلك باستخدام نفس المادة المازة.
بعد ذلك، تم تطبيق عمليات الإمتزاز المختلفة على نماذج الإمتزاز ثابتة الحرارة
(Langmuir and Freundlich Isotherms)، حيث تم ملاحظة أنّ كل عمليات الإمتزاز كانت تابعة لنموذج (Langmuir) و بالتالي فهي إمتزازات كيميائية، مما يدل على وجود روابط كيميائية حقيقية ما بين كل من المادة المازة و المُمتزة.
من أجل معرفة ميكانيكية كل من تفاعلات الإمتزاز ؛ تم تطبيق هذه العمليات على نماذج الإمتزاز الحركية و هي:
“Pseudo-first-order adsorption kinetic model, pseudo-second-order adsorption kinetic adsorption and intra-particle diffusion adsorption kinetic model”
و بالإعتماد على قيمة معامل الإرتباط لكل عملية إمتزاز ؛ كانت النتائج تشير أنّ كل تفاعلات الإمتزاز في البحث تابعة لنموذج.(Pseudo second-order kinetics)
و أيضاً تم رسم مخطط (Van’t Hoff plot) من أجل معرفة دلائل الديناميكا الحرارية لعمليات الإمتزاز المختلفة ، و أشارت النتائج أنّ جميع هذه العمليات باعثة للحرارة(∆H < 0) و تحدث بصورة تلقائية (∆G < 0) عند درجة حرارة الغرفة. في النهاية تم إعادة استخدام المواد المازة مرة أخرى من أجل معرفة أثر ذلك على نسبة المبيدات الزراعية. بشكل عام ؛ أشارت نتائج هذا البحث أنّ المواد المازة التي تم تحضيرها كانت فعالة جداً في إزالة مبيدات الدافينوكونازول و التتراكونازول من المياه.
Description
قدمت هذه الأطروحة استكمالاً لمتطلبات الحصول على درجة الدكتوراة في الكيمياء بكلية الدراسات العليا في جامعة النجاح الوطنية، نابلس، فلسطين.
Keywords
تنقية المياه في فلسطين من المبيدات الزراعية الثابتة بواسطة جسيمات سليولوز نانونية حديثة التحضير