الفهرس 
INTRODUCTIONOnly 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 207 |  |  |
| | | from | 207 | | |
Abstract
قٌدمت هذه الرسالة تحت عنوان ” تعديل أغشية التناضح العكسى بإستخدام مواد طبيعية نانونية مضادة للتدهور الغشائى الحيوى لتحلية المياه”
تعتبر المياه هى عنصر أساسى للحياة ، وبالتالى فإن نقص المياه هو واحد من أهم التحديات التى تواجه عدة أماكن حول العالم، ولذلك يزداد الطلب على المياه النظيفة بشكل هائل فى عدة قطاعات المحلية والزراعية والصناعية، إن نظام تحلية مياه البحر هو الأكثر الأنتشاراً وتطوراً فى فصل المياه عن طريق تقنية إستخدام إغشية التناضح العكسى، وتعد تقنية أغشية التناضح العكسى واحدة من الطرق الواعدة لإنتاج أكبر كميه من المياه المحلاة عالية الجودة . تلعب تقنية التناضح العكسى دوراً حيوياً فى تحلية المياه ومع ذلك فإن من سلبيات هذه التقنية هو إتساخ هذه الأغشية وبالتالى هذه الظاهرة تؤثر على كفاءة وأداء الغشاء المستخدم مما يؤدي إلى زيادة الطلب على الطاقة والغسيل المتكرر وزيادة الإستهلاك فى الكمياويات وتغيير الأغشية وبالتالى أرتفاع تكلفة تحلية المياه.وللتحكم فى درجة إتساخ الغشاء من خلال عدة طرق مثل المعالجة الأولية، مراقبة الأغشية، غسيل الغشاء ومعالجة الأسطح بالإضافة الى تطوير وأبتكار أغشية جديدة.
إن الهدف الرئيسى من هذه الرسالة هو تحضير أغشية معدلة من مادة أستيات السليلوز بإستخدام تأثير بعض المواد النانومترية الطبيعية النشطة بيولوجياً الممانعة لتدهور الغشائى الحيوى على بعض الكائنات الدقيقة والمستخدمة فى تحلية مياه البحر.
ولتحقيق هذا الهدف، فإن هذا العمل ينقسم الى جزئين أساسيين :-
الجزء الأول:-
(أ) تم تعريف وتعيين المكونات الكيميائية مثل الأحماض الأمنية والفينولات وغيرها لمستخلصات الطحالب البحرية بإستخدام عدة مذيبات مختلفة مثل المذيبات العضوية (أسيتات الاثيل و ثنائى أيثيل ايثر) والمياه المقطرة بإستخدام جهاز الغاز الكروماتوجرافى ،كما أظهرت هذه المستخلصات المختلفة بشكل واضح القدرة الإخنزالية كمضادات أكسدة.
(ب) تحضير مركبات نانومترية من الفضة بإستخدام مواد نشطة بيولوجياً مثل الطحالب البحرية وتعتبر هذه الطريقة تحدياً وبديلاً للطريقة الكيميائية لأن هذه الطريقة الحيوية الجديدة هي طريقة صديقة للبيئة.
(ت) تخليق وتوصيف جسيمات الفضة النانونية لتتقيم كمضادات البكتريا بإستخدام مستخلصات الطحالب البحرية المختلفة كعامل مختزل، ووجد إن جسيمات الفضة النانونية المخلقة من المستخلص المائى لطحلب الأوليفا وهى الأعلى نشاطية كمضادة للبكتريا المتواجدة بمياه البحر.
(ث) أٌستخدمت مستخلصات الطحالب البحرية كعامل مختزل لتخليق المركبات النانومترية من الفضة بطريقة الكيمياء الخضراء وبالتالى فإن الناتج من هذه العملية يتحول من اللون الأصفر الشاحب إلى اللون البنى عند تعرضها لتركيز 1 ملى مولار من محلول نترات الفضة ، ولقد تم دراسة صفات وخصائص المواد النانوية المحضرة بإستخدام جهاز الأشعة الفوق البنفسجية المرئىUV-visible مابين طول موجى 300 إلى 700 نانومتر.
(ج) وبفحص المركبات النانومترية بإستخدام جهاز مطياف الأشعة فوق الحمراء(FTIR) لدراسة المجموعات الوظيفية الفعالة المميزة للمركبات الجديدة والتى أثبتت وجود مجموعات وظيفية كالبروتينات لديها القدرة على تكوين رابطة مع المعدن (الفضة)، بحيث البروتينات تكون طبقة تغطي الجسيمات النانوية المعدنية لمنع تكتل جزئيات النانو والاستقرار في الوسط.
(ح) وبفحص المركبات النانومترية الناتجة من المستخلص المائى لطحلب الأوليفا بإستخدام جهاز الأشعة السينية فإن حجم المواد النانومترية المكونة 18 نانومتر بالإضافة للشكل البلورى.
(خ) وتم تصوير جسيمات النانو الفضة الناتجة من المستخلص المائى لطحلب الأوليفا بواسطة جهاز الميكروسكوب الإلكترونى الماسح ووجد جحم جسيم النانو يتراواح مابين 8 – 60 نانومتر وعلى هيئة شكل كروى.
(د) وأوضحت النتائج إن جسيمات النانو الفضة الناتجة من المستخلص المائى لطحلب الأوليفا بواسطة مطياف تشت الطاقة بالاشعة السيينة للتأكد من وجود عنصر الفضة فى المركبات النانومترية بالإضافة للشكل البلورى.
(ذ) أظهر تحليل جهاز الميكروسكوب الالكترونى النافذ (TEM) جسيمات النانو الفضة الناتجة من المستخلص المائى لطحلب الأوليفا عبارة عن كرات صغيرة تتراواح من 1- 18 نانومتر.
(ر) أختير المحلول المائى لمستخلص طحلب الأوليفا الخضراء من بين أنواع مستخلصات الطحالب الأخرى لكفاءته العالية فى تخليق جسيمات الفضة النانوية.
الجزء الثانى :-
ويتناول تحضر أغشية من مادة أستيات السليوز والمعدلة بواسطة جزيئات النانو الفضة النشطة بيولوجياً بإستخدام طريقة phase inversion، وتم دراسة عدة عوامل مثل زمن التبخير المذيب ، درجة حرارة التقسية ، الضغط الواقع ، وتركيز المياه المغذية.
(أ) يتم إذابة مادة أستيات السليوز بواسطة عدة مذيبات عضوية فى وجود الميثانول كمادة غير مذيبة وبعد ذلك يتم صب المادة المادة المذابة على لوح زجاجى بواسطة جهاز معد لذلك حيث يتراوح سمك الغشاء 200 ميكروميتر ويتم تعريض هذه الطبقة للهواء لمدة دقيقة واحدة وبعد ذلك يتم غمرها فى مياه مقطر مثلج بحوض الترسيب ثم يتم وضعه عند 4 درجة سلزيوس لمدة ساعتين وبعد ذلك يتم تقسيته فى حمام مائى عند درجة حرارة مرتفعة 80 درجة سلزيوس لمدة 10 دقائق.
(ب) إن المعالجة الحرارية وزمن التبخير للمذيب له تأثير على تحسين أسطح غشاء استيات السليلوز،فبزيادة زمن ودرجة حرارة التقسية تصبح سطح الغشاء أكثر قواماً وكثافة ونعومة، بينما عند زمن التبخير 30و 45 و 60 ثانية فقد لوحظ بزيادة زمن التبخير للمذيب يزداد نسبة أزالة الأملاح ويقل كمية المياه النافذة عبر الغشاء، بينما بزيادة درجة حرارة التقسية يزداد إيضاً مسببة إزالة الأملاح ويقل كمية المياه النافذة عبر الغشاء.
(ت) تم دراسة نسبة فصل الأملاح والمياه الناتجة النافذة عبر غشاء أستيات السليلوز تحت ظروف التشغيل مثل الضغط وتركيز مياه التغذية ووجد إن بزيادة تركيز الأملاح المغذية من 2000 إلى 35000 جزء فى المليون يؤدى إلى تقليل نسبة فصل الأملاح من 96.56٪ إلى 85.14 ٪ وإن كمية المياه النافذة عبر الغشاء تزداد مع إزدياد الضغط طبقاً لنظرية أنتشار المحاليل، بينما نسبة فصل الأملاح تقل بزيادة تركيز الملح المغذى.
(ث) بإضافة جسميات النانو الفضة النشطة بيولوجياً إلى غشاء أستيات السليلوز يؤدى إلى تحسين نفاذية الغشاء وبالتالى إظهر غشاء أستيات السليوز المعدل بالنانو أرتفاع تدفق المياه النقية مقارنة بالغشاء الغير معدل بالنانو.
(ج) بإضافة كميات مختلفة من جسيمات الفضة النانونية النشطة بيولوجياً إلى محلول أستيات السليلوز النقى لتحضير أغشية من أستيات السليلوز المعدلة بمادة النانو، وتم توصيف هذه الأغشية بواسطة جهاز مطياف الأشعة فوق الحمراء(FTIR) ، زاوية التماس ، التحليل الوزنى الحرارى ((TGA، تحليل الصلابة الميكانيكى ((DMA، والميكروسكوب الألكترونى الماسح لدراسة تأثير أضافة كميات مختلفة من مادة النانو المستخدمة على شكل وتركيب والثبات الحرارى للغشاء، ثم تم دراسة أختبار كفاءة الإغشية المعدلة عن طريق حساب نسبة فصل الأملاح وقياس كمية المياه النافذة خلال الغشاء .
(ح) تم تحسين قدرة تشبع ومحبة الغشاء للمياه بزاوية تلامس 46 درجة للغشاء المعدل بالنانو عندما إقترانه ب 2.5 ملليجرام من النانو وبالتالى هذا يؤدى إلى تقليل إلتصاق الميكروبات بسطح الغشاء.
(خ) وبإستخدام جهاز مطياف الأشعة فوق الحمراء تم إثبات إقتران مادة النانو المستخدمة على سطح الغشاء.
(د) إضافة كميات من نانو الفضة النشط بيولوجياً إلى أستيات السليلوز أثر على الثبات الحرارى للغشاء المعدل بإضافة 2.5ملليجرام من النانو مقارنة بالغشاء الغير معدل.
(ذ) تم إستخدام جهاز الميكروسكوب الإلكترونى الماسح لفحص شكل وتركيب الأغشية المحضرة وأظهرت النتائج إن غشاء أستيات السليوز غير متماثل من ناحية التركيب محتوياً على طبقة عليا أكثر قواماً وكثافة يليها طبقة وسطى وهى طبقة مسامية أما فى الطبقة السفلى فهى مليئة بالتجويفات ، ومن خلال تصوير جهاز الماسح الألكترونى أوضحت الصور وجود وتوزيع لكرات من جزيئات نانو الفضة البيولوجية موزعة بشكل كبير على سطح الغشاء ذات بقع بيضاء ، ولقد لوحظ بإضافة كميات بتركيزات مختلفة من جزيئات تزداد مسامية الأغشية ويقل حجم المسام ، إن توزيع وشكل جزئيات النانو الفضة فى خليط محلول البوليمر يعتمد أعتماداً كلياً على طريقة التحضير.
(ر) عملية إقتران جزئيات النانو الفضة بسطح الغشاء تحث على زيادة خواص الصلابة للغشاء المعدل.
(ز) من خلال الأغشية المعدلة وجد إن الأفضل أداءاً هو الغشاء ذات تركيز 2.5 ملليجرام من جزيئات نانو الفضة فكانت نسبة فصل الأملاح 97.2 ٪ من 2000 جزء فى المليون من محلول كلوريد الصوديوم ، وكمية المياه النافذة 7 لتر. متر-2. ساعة- 1.
(س) وجدت مساحة السطح النوعية للغشاء الغير معدل هى 12.333 متر2/جرام إما بالنسبة للغشاء المعدل CA1/bio-AgNPs فقد زادت القيمة إلى 25.302 متر2/جرام، بينما يقل حجم المسام فى حالة الغشاء المعدل إلى 4.93 نانومتر ويكون 6.62نانومتر فى حالة الغشاء الغير معدل.
(ش) أظهرت التحليل البكتيرى إن الغشاء المعدل CA1/bio-AgNPs أداءاً ممتازاً كمادة طبيعة لممانعة التدهور الغشائى الحيوى.
(ص) أظهرت الأغشية المعدلة أداءاً ممتيزاً عن الأغشية الغير معدلة كممانع للتدهور الغشائى الحيوى عند إستخدام مادة بروتينية كممانع.
وأخيراً...تم بنجاح تصنيع أغشية أستيات السليوز والتحليل من حيث خصائص الفصل ونتيجة لذلك أدى هذا التعديل إلى توافق جيد بين البوليمر والمادة المضافة الجديدة والتى بدورها عززت كفاءة وأداء نسبة فصل الأملاح وكمية المياه النافذة عبر غشاء أستيات السليلوز.
الجزء الثالث :-دراسة أداء والتطبيق على الأغشية المحضرة فى عملية تحلية المياه:-
تم جمع عينة مياه البحر من موقع الضبعة – محافظة مرسى مطروح على ساحل البحر المتوسط بالقرب من محطة الطاقة النووية بالضبعة بالإضافة إن هذه العينة تعتبر كمصدر مغذى لمحطة تحلية مياه وللفحص ملوحة المياه وتركيز الكاتيونات والانيونات أثناء عملية التحلية بإستخدام الأغشية المحضرة وكانت النتيجة كالتالى:-
(أ) نسبة فصل الأملاح عنصر البورون بإستخدام الغشاء الغير معدل هى 75 ٪ بينما نسبة فصل الأملاح للغشاء المعدل لنفس العنصر هى 86 ٪. أما بالنسبة لعنصر الأسترنيشوم فإن نسبة فصل الأملاح للغشاء الغير المعدل هى 91 ٪ بينما فى حالة الغشاء المعدل هى 96 ٪.
(ب) نسبة فصل الايونات الثنائية مثل الماغنسيوم والكالسيوم والكبريتات أعلى من الأيونات الأحادية مثل الكلوريد والبوتاسيوم فى عملية تحلية المياه.
(ت) أخيرًا ، قام الغشاء المعدل CA / bio-AgNPs بشكل محلوظ مقارنة بالغشاء الغير معدل CA بتحسين الانتقائية والنفاذية والخصائص المضادة للحشف الحيوي والمضادة للبكتيريا لأغشية تحلية المياه.