الامتزاز Adsorption

ا.د. منير عبد العالي عباس الدعمي
منال سامي عبد الرضا
الكلية: التربية للعلوم الصرفة – قسم الكيمياء
يُعرف الامتزاز بأنه ظاهرة تجمع مادة على شكل ذزات او جزيئات او أيونات على سطح مادة أخرى [1] تسمى المادة التي يتم امتزازها بالمادة الممتزة (Adsorbate) ,السطح الماز الذي تحدث فيه عملية الامتزاز ( Adsorbent ) , [2] تحدث عملية الامتزاز نتيجة لظهور حالة عدم توازن اوعدم تشُّبع للقوى الجزيئية للأسطح السائلة والصلبة [3], تُعرف عملية الامتزاز بعملية التّشبع, ويعد الاكثر استخداما من التقنيات المهمة والتي تستخدم لإزالة الملوثات من محاليلها المائية لكفاءته في هذا المجال وبساطة العالية التكنولوجيا العالية المستخدمة لهذا الغرض مقارنة اخرى مع الطرق الاخرى، فضلاً عن القليلة في كلفته الاقتصادية. وأن عملية الامتزاز لمعالجة المياه الملوثة تعتبر بديلا جذابا ، وخاصة إذا كان رخيص الثمن السطح الماز وصديق للبيئة و طبيعي ولا تتطلب للمعالجة خطوة إضافية , حيث وان عملية الامتزاز الخطوة الأولى الفعال هي البحث على ممتزات ذات قدرة كبيرة , ,وانتقائية عالية وحياة طويلة ، يجب أن يكون متاحًا وبكميات كبيرة إذا كان ذلك ممكنًا ، [4] تتأثر آلية الامتزاز بعدد من العوامل , (منها زمن الاتزان ,والمساحة السطحية للمادة المازة ,وقيمة الاس الهيدروجيني ,وطبيعة الممتز, و درجة الحرارة) [5] , هناك العديد من الطرق المستخدمة لإزالة الملوثات من محاليلها المائية لكن غير مناسبة اقتصاديا معظم هذه الطرق ، لذلك كان الاهتمام بالامتزاز باستخدام بعض المواد الرخيصة للتخلص من العديد من الملوثات [6] , ففي هذه الدراسة تم استخدام اوكسيد نانوي كسطح ماز.

أنواع الامتزاز Types of adsorption
يمكن تصنيف الامتزاز الى صنفين بالاعتماد على نوع القوى الرابطة بين السطح ألماز و المادة الممتزة الى :
– 1الامتزاز الفيزيائي physical adsorption أو physisorption
يحدث هذا النوع من الامتزاز عندما تكون قوى (Vander Waals) للتجاذب بين جزيئات المائع وسطح المادة الصلبة أكبر من قوى التجاذب بين جزيئات المائع نفسها , أو بالأحرى يحدث تجاذب جزيئي بين موقع الطاقة المفضل وبالتالي لا يعتمد على الخصائص الإلكترونية للجزيئات المعنية, ان حرارة الامتزاز في هذا النوع تكون قليلة لكل مول واحد (Kcal / mole) وبالتالي فإن هذا النوع من الامتزاز يكون مستقرًا فقط في أقل من 150 درجة مئوية من درجات حرارة, يتميز هذا الامتزاز بتشكيل عدة طبقات جزيئية على سطح الامتزاز, طاقة التنشيط GΔ منخفضة مع الأخذ في الاعتبار أن عملية الامتزاز هنا عكسية ، حيث يمكن فصل المادة الماصة عن طريق رفع درجة الحرارة أو تقليل الضغط باعتدال[7] .
2- الامتزاز الكيميائي chemical adsorption او chemisorption’s
يعرف الامتزاز الكيميائي بتكوين روابط كيميائية بين السطح الماز والجزيئات الممتزة عليه , ويرافقه تكون طبقة احادية الجزيئية على السطح الماز, عملية الامتزاز هنا تكون غير عكسية , لفصل المادة الممتزة يحتاج الى ضغط عالي أو باستخدام طرق التحليل الكهربائي, يرتبط حدوث الامتزاز ونوع الامتزاز بدرجات الحرارة, كذلك يتميز الامتزاز الكيميائي بتبادل الالكترونات بين السطح الماز والمادة الممتزة , قد يحدث الامتزاز الفيزيائي عند درجة حرارة منخفضة ، يليه حدوث الامتزاز الكيميائي عند درجات حرارة عالية[8].

المصادر

[1] M. F. Abid, A. A. Abdulrahman, and N. H. Hamza, “Hydrodynamic and kinetic study of a hybrid detoxification process with zero liquid discharge system in an industrial wastewater treatment,” Journal of Environmental Health Science and Engineering, vol. 12, pp. 1-16, 2014.
[2] J. G. Dash, Films on solid surfaces: the physics and chemistry of physical adsorption. Elsevier, 2012.
[3] X. Zhang, A. Li, Z. Jiang, and Q. Zhang, “Adsorption of dyes and phenol from water on resin adsorbents: effect of adsorbate size and pore size distribution,” Journal of hazardous materials, vol. 137, no. 2, pp. 1115-1122, 2006.
[4] A. Dąbrowski, “Adsorption—from theory to practice,” Advances in colloid and interface science, vol. 93, no. 1-3, pp. 135-224, 2001.
[5] M. Sankar, G. Sekaran, S. Sadulla, and T. Ramasami, “Removal of diazo and triphenylmethane dyes from aqueous solutions through an adsorption process,” Journal of Chemical Technology & Biotechnology: International Research in Process, Environmental & Clean Technology, vol. 74, no. 4, pp. 337-344, 1999.
[6] M. A. Ahmad and R. Alrozi, “Removal of malachite green dye from aqueous solution using rambutan peel-based activated carbon: Equilibrium, kinetic and thermodynamic studies,” Chemical Engineering Journal, vol. 171, no. 2, pp. 510-516, 2011.
[7] S. Allen and B. Koumanova, “Decolourisation of water/wastewater using adsorption,” Journal of the university of chemical technology and metallurgy, vol. 40, no. 3, pp. 175-192, 2005.
[8] H. K. Ibrahim, A. Muneer, and E. T. Kreem, “Effective adsorption of azure B dye from aqueous solution using snail shell powder,” Journal of Biochemical Technology, vol. 9, no. 3-2018, pp. 39-44, 2018. [9]