استخدام عملية الامتزاز في إزالة الأصباغ

زهراء محمود شاكر سعيد

إشراف:
أ.د. محمد ناظم بهجت البياتي
أ.د. حميدة عيدان سلمان الفتلاوي
كلية التربية للعلوم الصرفة /قسم الكيمياء

الأصباغ هي عبارة عن مواد ملونة تستطيع أن ترتبط بطريقة ما بالمواد المراد صبغها وتكسبها ألواناً زاهية، بحيث لا تتأثر بالغسل والضوء والأوكسجين والحوامض والقواعد. وتمتاز هذه الاصباغ بإعطائها امتصاصات شديدة في المنطقة المرئية بسبب توفر الانظمة الاقترانية، وعدم تمركز الكترونات π في تركيبها. [1] يعود سبب المركب الملون الى وجود مجموعات وظيفية معينة فيهِ، مما يؤدي إلى جعله ملوناً، إذ تعرف بالمجموعات الكروموفورية (Chromophores)، وتعني المجموعــات الحـاملة للـون ( Colour bearing groups ) وتشتمل على مجموعات –C=C-, -C=S, -C=O, -N=O,-NO2 ,-N=N-، أما التي تعمل على زيادة شدة اللون فتسمى المجموعة المساعدة ، أو الأكسوكرومات (Auxochromes) وتعني معمقات اللون، وهي مجموعات دافعة للإلكترونات، ولها أهمية أخرى، إذ تمنح الجزيئة صفة الحامضية أو القاعدية، وبذلك تزيد قدرتها على الارتباط بالسطوح المازة . [2] وتنتج هذه الأصباغ سنوياً بكميات كبيرة وبأنواع عديدة تقدر ب (10000) نوع تختلف في تركيبها ومكوناتها، وهي تستخدم بشكل واسع في العمليات الصناعية المختلفة لذلك فان مياه الفضلات الصناعية تحتوي على تراكيزعالية من هذه الاصباغ . [3] وتُعدُّ الصبغات الصناعية أحد أنواع الملوثات المائية الشائعة وذلك بسبب قابليتها العالية على الذوبان في الماء, وتحتاج مياه الصرف الصناعي الى المعالجة الكيمياوية لإزالة المواد الكيمياوية الخطرة لتتوافق مع الحدود القانونية حتى يمكن تصريفها الى شبكات الصرف العامة او الى المياه السطحية [4]. ازالة هذه الصبغات من مياه الصرف الصحي وجعلها صالحه للاستخدام, مع الاستمرار بتطوير أنظمة تكنولوجية جديدة لإزالة الملوثات العضوية الموجودة في المياه ، مثل الصبغات والمعادن الثقيلة من محاليلها المائية مثلا ( الامتزاز, الترشيح, الترسيب, التبادل الايوني وغيرها من الطرق الأخرى) [5] . يمكن تعريف الامتزاز على أنه ظاهرة تجمع مادة غازية اوسائلة بشكل جزيئات أو ذرات أو ايونات على مادة معينة يطلق عليها بالمادة الممتزة ( Adsorbate or sorbate ) ، ويدعى السطح الذي يحدث علية الامتزاز بالسطح الماز ( Adsorbent ) [6] . وعلى الرغم من أن الامتزاز يعد من التقنيات القديمة فانه يمتلك من الاهمية ما يجعل أي صناعة في الوقت الحاضر لا تستغني عنه في تطبيقاتها واستخدامها، فهو يستخدم في صناعات البترول والاصباغ والصناعات الغذائية كالزيوت والالبان وغيرها من الصناعات التي لا مجال لحصرها هنا . [7,8] وأظهرت دراسات الامتزاز وجود نوعين من الامتزاز هما, الامتزاز الفيزيائي (Physical Adsorption) ويسمى احيانا بامتزاز فاندر فالز (Vander Waals), والامتزاز الكيميائي (Chemical Adsorption), والارتباط يحدث فيه بشكل اواصر اشبه ما تكون بالاواصر الكيميائية. ويمتاز هذا الامتزاز بالخصوصية ((Specifity اي يشترط لحدوث هذا الامتزاز وجود سطح معين, وظروف معينة, ويحتاج الى طاقة تنشيط ويحصل في درجات حرارة تزيد على درجة غليان المادة الممتزة [9,10] ,ويحدث بطبقة واحدة على السطح أي يكون أحادي الجزيئة (Unimolecular Adsorption). وفيما يخص الامتزاز الفيزيائي (Physical Adsorption) فإن الجزيئة الممتزة ترتبط مع السطح بواسطة قوى ضعيفة تكون اشبه بقوى فاندر فالز, ويدعى هذا الامتزاز احيانا بالامتزاز الطبيعي, ولا يمتاز بالخصوصية ((non-Specific وفي حدوثه يميل لدرجات حرارية تقل او تقترب من درجة غليان المادة الممتزة, كما انه لا يحتاج الى طاقة تنشيط ( (Activation Energyوالامتزاز يكون فيه بسمك عدة طبقات (Multi molecular Adsorption ) [11,9] .

المصادر:-

Aleboyeh, A., Aleboyeh, H., & Moussa, Y. (2003). Decolorisation of Acid Blue 74 by ultraviolet/H 2 O 2. Environmental Chemistry Letters, 1(3), 161-164.
Leng, L., Yuan, X., Zeng, G., Shao, J., Chen, X., Wu, Z., … & Peng, X. (2015). Surface characterization of rice husk bio-char produced by liquefaction and application for cationic dye (Malachite green) adsorption. Fuel, 155, 77-85.
Pala, A., Tokat, E., & Erkaya, H. (2003, March). Removal of some reactive dyes from textile processing wastewater using powdered activated carbon. In Proceedings of the First International Conference on Environmental Research and Assessment Bucharest, Romania.‏
Ngah, W. W., Teong, L. C., & Hanafiah, M. M. (2011). Adsorption of dyes and heavy metal ions by chitosan composites: A review. Carbohydrate polymers, 83(4), 1446-1456.
‏ Houas, A., Lachheb, H., Ksibi, M., Elaloui, E., Guillard, C., & Herrmann, J. M. (2001). Photocatalytic degradation pathway of methylene blue in water. Applied Catalysis B: Environmental, 31(2), 145-157.‏
Qadeer, R. (2005). Adsorption of ruthenium ions on activated charcoal: influence of temperature on the kinetics of the adsorption process. Journal of Zhejiang University. Science. B, 6(5), 353.
‏ Brown, J. R., & Deschenes, G. (1993). Characterization of the gold complex adsorbed on activated carbon from chloride, cyanide and thiourea solutions. CIM bulletin, 86(967), 79-87.‏
Ryabukhova, T. O., Arzamastseva, A. B., Okisheva, N. A., & Konovalova, S. N. (2000). Adsorption of alcohols from binary solutions on activated carbons. Russian Journal of Physical Chemistry A, 74(2), 281-283.
Adamson, A. (1976). Physical chemistry of surfaces, 3rd.‏
Tompkins, F. (1978). Chmisorption of gases on metals, Academic press, 9.
Gregg, S. J. (1976). Adsorption of gases on porous solids. Surf Colloid Sci, 6, 183-186.‏