تصنيع الجسيمات النانوية ثنائية المعدن الثابتة لمعالجة المياه الجوفية الملوثة بأيونات النحاس والسبروفلاكسين

الباحث

نور علاء عبدالحسين

المشرف

زياد طارق عبد علي - إياد فيصل

الجامعة

جامعة بغداد

الكلية / القسم

كلية الهندسة / الهندسة البيئية

الشهادة

دكتوراه

السنة

2023

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Bimetallic Nanoparticles ; Groundwater Remediation ; Copper Ions ; Ciprofloxacin

في هذه الدراسة ، تم دعم رمل الكوارتز (QS) بواسطة جسيمات نانوية (Fe / Ph) تم تصنيعها باستخدام تقنية التخليق الأخضر في الموقع باستخدام مستخلص قشر الرمان كمضاد للأكسدة Yap من المواد الكيميائية التي يمكن أن تنتج مواد كيميائية تضر بالبيئة. تم استخدام GS pall النانوي QS-Fe / Pb كمواد تفاعلية في حاجز تفاعلي قابل للاختراق dalled (PRB) المياه الجوفية الملوثة بسيبروفلوكساسين وايونات النحاس على شكل دفعات وأنماط مستمرة. تمت دراسة العديد من العوامل التي تؤثر على عملية الإزالة في الوضعين الدفعي والمستمر للحصول على أفضل الظروف التي تحقق أعلى نسبة إزالة (/99) ولتقييم نشاط المركب النانوي المحضر كطبقة تفاعلية. تم فحص امتصاص السيبروفلوكساسين وايونات النحاس في عملية دفعية بتغير العوامل التالية: الأس الهيدروجيني للسبروفلوكساسين من (11-2) اما ايونات النحاس من (7-2) ، تركيز الملوث الأولي )250-50( ملغم / لتر) ، جرعة المركب النانوي (1-0.05 جم / 50 مل) ، سرعة الخلط (250-0 دورة في الدقيقة) ، الوقت )180-0 دقيقة). أفضل قيم لهذه المعاملات والتي وفرت نسبة الإزالة 99/ كانت [ 7 - mg/L ،pH 50 = 00 ، الوقت = 70 دقيقة ، سرعة الخلط = 200 rpm ، و (QS-Fe / Pb) جرعة = 0.5 جم / 50 مل] للسيبروفلوكساسين & [ 6 = Co = 50 mg/L pH ، الوقت = 120 دقيقة ، سرعة الخلط = 200 rpm ، و (QS-Fe / Pb) جرعة = 0.7 جم / 50 [Ue للنحاس . تم استخدام نموذجين متساويين Freundlich) و (Langmuir ، وثلاثة نماذج حركية (الانتشار داخل الجسيمات ¢ الدرجة الثانية ، والأولى الزائفة). أشارت النتائج إلى أن نموذج Freundlich ونموذج الدرجة الثانية الزائفة يظهران ملاءمة أفضل للبيانات التجريبية وبسعة امتصاص بلغت 15 و 9.8 مجم / جم ل سبروفلوكساسين وايونات النحاس ، على التوالي. تم تحديد خصائص المركب النانوي المحضر باستخدام العديد من الفحوصات مثل فحص حيود الأشعة السينية (XRD) ، فحص اللأشعة تحت الحمراء (FT-IR) ، وقحص المساحة السطحية ، والفحص المجهري الإلكتروني (SEM) ، والأشعة السينية ذات الطاقة المشتتة (EDX) ، و وفحص مجهر الإرسال الإلكتروني (TEM) أكدت نتائج هذه الفحوصات أن سطح الرمال قد تم تغطيته بالجسيمات النانوية (Fe / Ph) بنجاح ، مما أدى إلى زيادة قابليته في إزالة الملوثات بسبب زيادة مساحة السطح. تم إجراء تجارب الوضع المستمر من خلال دراسة العديد من العوامل مثل تركيز الملوثات الأولية ، ومعدل تدفق المحلول ، وارتفاع العمود ، والتوصيل الهيدروليكي. تبين أن الوسيط التفاعلي QS-Fe / Pb له دور كبير في إبطاء هجرة ملوثات السيبروفلوكساسين وايونات النحاس. كان هذا التباطؤ أكثر تاثيرا على السبروفلوكساسين مما كان عليه بالنسبة لايونات ايونات النحاس. بالإضافة إلى ذلك ، تم تزويد البيانات التجريبية المستمرة بخمسة نماذج لمنحنيات الاختراق ) Belter- ‘Bohart-Adams ،Thomas-BDST (and Clark “Yan ،Cussler-Hu ، كان نموذج AUS يحقق التمثيل الأكثر دقة للنتائج التجريبية مقارنة مع الموديلات الأخرى. أثبتت النتائج التجريبية لهذه الدراسة أن المركب النانوي المحضر يمكن أن يكون مادة تفاعلية ناجحة في تقنية 8 لتأكيد هذه النتائج ، تمت دراسة حالة افتراضية من خلال نموذج خزان جوفي ثنائي الأبعاد تم حله باستخدام برنامج 3.50 COMSOL Multiphysics وضحت النتائج التي تم الحصول عليها من هذا النموذج أن المركب النانوي المحضر قيد البحث يُظهر إمكانات واعدة كوسيط تفاعلي في سياق تقنية الحاجز التفاعلي القابل للاختراق (PRB) ويعزى ذلك إلى قدرته على إعاقة انتشار ملوثات السيبروفلوكساسين وأيونات ايونات النحاس بشكل فعال.

In this study, the quartz sand (QS) was supported by the nanoparticles (Fe/Pb) that were made using an in-situ green synthesis technique using pomegranate peel extract as an antioxidant instead of chemical material that can harm the environment to produce a QS-Fe/Pb nanocomposite, it was utilized as a reactive material in permeable reactive barrier (PRB) for remediating the contaminated groundwater with ciprofloxacin (CIP) & copper (Cu(II)) in batch and continuous modes. Several parameters influencing the removal process in batch and continuous modes were studied to obtain the best conditions that achieve the highest removal percent (99%), and to evaluate the activity of the prepared nanocomposite as a reactive bed. The sorption of CIP and Cu(II) was investigated in a batch process at various: pH ranges (for CIP pH = 2–12 & for Cu(II) pH = 2–7), initial contaminant concentration (Co, 50-250 mg/L), nanocomposite dosage (0.05-1 g/50 mL), agitation speed (0-250 rpm), time ( 0 - 180 min). The best values of these parameters that provided removal percent of 99% were [pH=7, Co = 50 mg/L, time= 70 min, agitation speed= 200 rpm, and (QS-Fe/Pb) dosage= 0.5 g/50mL] for CIP & [pH =6, Co = 50 mg/L, time=120 min, agitation speed=200 rpm, and (QS-Fe/Pb) dosage= 0.7 g/50 mL] for Cu(II). Two isotherm models (Freundlich and Langmuir), and three kinetic models (intraparticle diffusion, pseudo first and second-order) were utilized. The results indicated that Freundlich and the pseudo-second-order models show a better fit for the batch experimental data with adsorption capacity of 15 and 9.8 mg/g for CIP & Cu(II), respectively. The characterization of the prepared nanocomposite was determined using many analyses such as X-ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy, surface area measurements, Scanning Electron Microscope (SEM), Energy-Dispersive X-ray (EDX), and Transmission Electron Microscopy (TEM).The results of these analyses confirmed that the sand surface was covered with nanoparticles (Fe/Pb) successfully, which lead to an increase in its functionality for the removal of contaminants due to increased surface area. The continuous mode was done through the study of many factors such as inlet contaminant concentrations, solution flow rate, bed height, and hydraulic conductivity. The QS-Fe/Pb reactive medium was shown to have a substantial role in slowing down the migration of the CIP and the Cu (II) plume. This slowing down was more significant for the CIP than it was for the Cu (II). In addition, the continuous experimental data were fitted with five models of breakthrough curves (Thomas-BDST, Bohart–Adams, Belter-Cussler-Hu, Yan, and Clark), the Clark Model was achieving the most accurate representation of the experimental findings in comparison with other models. The experimental results of this study proved that the prepared nanocomposite could be a successful reactive material in PRB technology. To confirm these results, a hypothetical case was studied through a two-dimensional aquifer model which was solved by (COMSOL Multiphysics 3.5a) software. The results that were obtained from this model demonstrate that the prepared nanocomposite under investigation exhibits promising potential as a reactive medium in the context of permeable reactive barrier (PRB) technology. This is attributed to its ability to effectively impede the propagation of ciprofloxacin (CIP) and copper ions (Cu(II)).

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب