إزالة عنصر الكادميوم من محلوله المائي بتقنية الاستخلاص السائل-السائل باستخدام مركبات البنزويل ثايويوريا كمادة مستخلِصة
Loading...
Date
2021-09-13
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
لتقليل التلوث البيئي الناتج من العناصر الثقيلة كالكادميوم في المياه، تم استخدام مركبات البنزويل ثايويوريا (PBTU,MBTU) وتم إذابتها في المذيب العضوي (الطلوين) واستخدامه في فصل أو إزالة أيون الكادميوم من محلوله المائي. تم دراسة تأثير التغير في تركيز البنزويل ثايويوريا على عملية الإزالة وكانت التراكيز (0.01, 0.02, 0.03, 0.04 mM) عند تركيز ثابت لأيون الكادميوم (2 ppm)، وأيضا تم دراسة تأثير التغير في تركيز أيون الكادميوم عند تراكيز(1, 2, 4, 8, 10 ppm) مع تباث تركيز البنزويل ثايويوريا عند (0.03 mM) على معدلات إزالة أيون الكادميوم من الطور المائي وذلك عند فترات تلامس مختلفة من (60,120,240 min) وذلك عند درجات حرارة (25, 40, 50℃). وتم استخدام جهاز الامتصاص الذري لمعرفة تركيز أيون الكادميوم في الطور المائي بعد عملية الإزالة. وتم استخدام النتائج التجريبية للاستخلاص لحساب معاملات التوزيع (KD) ومعاملات التحميل (Z) وفعالية الاستخلاص ( %E). أشارت النتائج التي تم الحصول عليها إلى إن نسبة إزالة أيون الكادميوم من محلوله المائي تزداد بزيادة تركيز مركبي البنزويل ثايويوريا عند تركيز0.03 mM وزمن 60 min ودرجة حرارة 25℃، وهي أفضل درجة يتم الإزالة عندها لأن عند درجة 40℃ و50℃ اعطت كفاءة اقل. تم الحصول على اقصى كفاءة 98.21% لمادةPBTU عند زمن 60 min وتركيز 0.03 Mm ودرجة حرارة 25℃، وأفضل كفاءة لمادة MBTU عند نفس الظروف كانت 92.86%.
تم استخدام نظرية دالة الكثافة DFT كأساس للحسابات النظرية لدراسة معقدات الكادميوم مع مرتبطات البنزويل ثايويوريا. أظهرت الدراسات الحوسبية إن الذرات المانحة من المرتبط (البنزويل ثايويوريا) هي ذرات كل من الأوكسجين في مجموعة الكربونيل (C=O) و ذرة الكبريت في مجموعة الثايول (C=S). وإن الصيغة المقترحة للمعقدين هما الصيغ الكيمائية التالية [Cd(MBTU)₂] و [Cd(PBTU)₂]) حيت تكون نسبة أيون الكادميوم إلى مرتبط الثايويوريا بنسبة2:1. القيمة العالية لفجوة الطاقة ∆E(HOMO-LUMO) بين مستويات الطاقةHOMO, LUMO لمعقدات الكادميوم مع مرتبطات البنزويل ثايويوريا تعتبر مؤشر على استقرار هذه المعقدات.
إن هذا البحث يشمل على أربعة فصول مقسمة كالتالي: الفصل الأول يتضمن المقدمة والتي تتناول تعريف التلوث البيئي وبالأخص تلوث المياه، كما تضمنت المقدمة نبذه عن العناصر الثقيلة وعن عنصر الكادميوم وطرق إزالته، أيضا نبذة مختصرة عن مركبات البنزويل ثايويوريا وتطبيقاتها المختلفة. الفصل الثاني ويشمل على الجزء العملي ويتضمن طريقة تحضير المحاليل القياسية لأيون الكادميوم ومركبي MBTU)و (PBTUبطريقة سائل-سائل. كذلك اشتمل على تجارب إزالة أيون الكادميوم من المحاليل المائية. الفصل الثالث و تضمن النتائج المتحصل عليها و تم عرض النتائج على هيئة جداول وكما تم مناقشة النتائج وتفسيرها. الفصل الرابع ويشتمل على الاستنتاج والتوصيات حيث يتضمن عرض موجز الاستنتاجات المتحصل عليها في هذا البحث، وكذلك تم اقتراح بعض التوصيات والدراسات المستقبلية.
الكلمات المفتاحية: المعدن الثقيلة, الكادميوم, البنزويل ثايويوريا، الاستخلاص سائل-سائل، معاملات التوزيع (KD)، معاملات التحميل (Z)، فعالية الاستخلاص ( %E).
Description
لتقليل التلوث البيئي الناتج من العناصر الثقيلة كالكادميوم في المياه، تم استخدام مركبات البنزويل ثايويوريا (PBTU,MBTU) وتم إذابتها في المذيب العضوي (الطلوين) واستخدامه في فصل أو إزالة أيون الكادميوم من محلوله المائي. تم دراسة تأثير التغير في تركيز البنزويل ثايويوريا على عملية الإزالة وكانت التراكيز (0.01, 0.02, 0.03, 0.04 mM) عند تركيز ثابت لأيون الكادميوم (2 ppm)، وأيضا تم دراسة تأثير التغير في تركيز أيون الكادميوم عند تراكيز(1, 2, 4, 8, 10 ppm) مع تباث تركيز البنزويل ثايويوريا عند (0.03 mM) على معدلات إزالة أيون الكادميوم من الطور المائي وذلك عند فترات تلامس مختلفة من (60,120,240 min) وذلك عند درجات حرارة (25, 40, 50℃). وتم استخدام جهاز الامتصاص الذري لمعرفة تركيز أيون الكادميوم في الطور المائي بعد عملية الإزالة. وتم استخدام النتائج التجريبية للاستخلاص لحساب معاملات التوزيع (KD) ومعاملات التحميل (Z) وفعالية الاستخلاص ( %E). أشارت النتائج التي تم الحصول عليها إلى إن نسبة إزالة أيون الكادميوم من محلوله المائي تزداد بزيادة تركيز مركبي البنزويل ثايويوريا عند تركيز0.03 mM وزمن 60 min ودرجة حرارة 25℃، وهي أفضل درجة يتم الإزالة عندها لأن عند درجة 40℃ و50℃ اعطت كفاءة اقل. تم الحصول على اقصى كفاءة 98.21% لمادةPBTU عند زمن 60 min وتركيز 0.03 Mm ودرجة حرارة 25℃، وأفضل كفاءة لمادة MBTU عند نفس الظروف كانت 92.86%.
تم استخدام نظرية دالة الكثافة DFT كأساس للحسابات النظرية لدراسة معقدات الكادميوم مع مرتبطات البنزويل ثايويوريا. أظهرت الدراسات الحوسبية إن الذرات المانحة من المرتبط (البنزويل ثايويوريا) هي ذرات كل من الأوكسجين في مجموعة الكربونيل (C=O) و ذرة الكبريت في مجموعة الثايول (C=S). وإن الصيغة المقترحة للمعقدين هما الصيغ الكيمائية التالية [Cd(MBTU)₂] و [Cd(PBTU)₂]) حيت تكون نسبة أيون الكادميوم إلى مرتبط الثايويوريا بنسبة2:1. القيمة العالية لفجوة الطاقة ∆E(HOMO-LUMO) بين مستويات الطاقةHOMO, LUMO لمعقدات الكادميوم مع مرتبطات البنزويل ثايويوريا تعتبر مؤشر على استقرار هذه المعقدات.
إن هذا البحث يشمل على أربعة فصول مقسمة كالتالي: الفصل الأول يتضمن المقدمة والتي تتناول تعريف التلوث البيئي وبالأخص تلوث المياه، كما تضمنت المقدمة نبذه عن العناصر الثقيلة وعن عنصر الكادميوم وطرق إزالته، أيضا نبذة مختصرة عن مركبات البنزويل ثايويوريا وتطبيقاتها المختلفة. الفصل الثاني ويشمل على الجزء العملي ويتضمن طريقة تحضير المحاليل القياسية لأيون الكادميوم ومركبي MBTU)و (PBTUبطريقة سائل-سائل. كذلك اشتمل على تجارب إزالة أيون الكادميوم من المحاليل المائية. الفصل الثالث و تضمن النتائج المتحصل عليها و تم عرض النتائج على هيئة جداول وكما تم مناقشة النتائج وتفسيرها. الفصل الرابع ويشتمل على الاستنتاج والتوصيات حيث يتضمن عرض موجز الاستنتاجات المتحصل عليها في هذا البحث، وكذلك تم اقتراح بعض التوصيات والدراسات المستقبلية.
الكلمات المفتاحية: المعدن الثقيلة, الكادميوم, البنزويل ثايويوريا، الاستخلاص سائل-سائل، معاملات التوزيع (KD)، معاملات التحميل (Z)، فعالية الاستخلاص ( %E).