بحث مقدم الى مجلس كلية العلوم قسم علوم الكيمياء وهي جزء من متطلبات نيل درجة البكلوريوس في علوم الكيمياء من قبل الطالبة : أحمد كاظم الحسناوي

Transcript

1 جمهورية العراق وزارة التعليم العالي والبحث العلمي جامعة القادسية كلية العلوم قسم علوم الكيمياء التخلص من ملوثات المياه بواسطة ظاهرة اإلمت ازز بحث مقدم الى مجلس كلية العلوم قسم علوم الكيمياء وهي جزء من متطلبات نيل درجة البكلوريوس في علوم الكيمياء من قبل الطالبة : زه ارء أسماعيل حسن بإش ارف األستاذ المساعد أحمد كاظم الحسناوي 2017 م 1438 ه 1

2 ب س م الل ه الر ح م ن الر ح يم ن ر ف ع د ر ج ات م ن ن ش اء ع ل يم ع ل م ذ ي ك ل و ف و ق صدق اهلل العلي العظيم سورة يوسف اآلية ]67[ 2

3 اإلهداء إلى منارة العلم وامام المصطفى إلى األمي.. الكريم سيدنا محمد صلى اهلل عليه وآله وسلم.. إلى سيد الخلق إلى رسولنا إلى من كلله اهلل بالهيبة والوقار.. إلى من علمني العطاء بدون انتظار..إلى من أحمل أسمه بكل افتخار..أرجو من اهلل أن يمد في عمرك لترى ثما ار قد حان قطافها بعد طول انتظار وستبقى كلماتك نجوم أهتدي بها اليوم وفي الغد والى األبد..والدي العزيز إلى مالكي في الحياة..إلى معنى الحب والى معنى الحنان والتفاني..إلى بسمة الحياة وسر الوجود إلى من كان دعائها سر نجاحي وحنانها بلسم ج ارحي إلى أغلى الحبايب.. أمي الحبيبة إلى من حبهم يجري في عروقي ويلهج بذك ارهم فؤادي إلى..أخوتي إلى من سرنا سويا ونحن نشق الطريق معا نحو النجاح واإلبداع..إلى زميالتي وزمالئي إلى من علمونا حروفا من ذهب وكلمات من درر وعبا ارت من أسمى وأجلى عبا ارت في العلم إلى من صاغو لنا علمهم حروفا ومن فكرهم منارة تنير لنا سيرة العلم والنجاح إلى أساتذتنا الك ارم.. 3

4 كلمة شكر أتقدم بأسمى آيات الشكر واالمتنان والتقدير والمحبة إلى أستاذي ومشرفي االستاذ أحمد كاظم الحسناوي لما بذله في إخ ارج البحث بالشكل االمثل... واشكر كذلك كل من رئاسة قسم الكيمياء وعمادة كلية العلوم الذين مهدوا لنا طريق العلم والمعرفة... إلى جميع أساتذتي األفاضل... 4

5 قائمة المحتويات الصفحة الموضوع الفصل األول: ملوثات الماء مقدمة 1.1 أنواع التلوث المائي تلوث طبيعي تلوث كيميائي انواع الملوثات المائية االصباغ تصنيف اصباغ االزو اهمية اصباغ االزو تحضير اصباغ االزو المركبات االورماتية المتعددة خصائص المركبات األورماتية أمثلة للمركبات األورماتية مركبات الفينول خواص الفينول محاذير التعامل مع مركبات الفينول التلوث بمياه الصرف الصحي الملوثات النفطية المخلفات الزراعية تلوث الماء بالمبيدات التلوث المائي بالمخصبات الزراعية التلوث المائي بالمخلفات الصناعية الفصل الثاني : االمتزاز 1.4 نبذة تاريخية 4.4 األمتزاز Adsorption 1.4 اهمية االمتزاز Types of Adsorption 2.4 أنواع األمتزاز انواع المواد المازة 1.4 The Clays األطيان Zeolite الزيوليت انواع الزيوليت

6 تصنيف الزيوليت طريقة تحضير الزيوليت استعماالت الزيوليت االلومينا التواجد الطبيعي الخصائص البنية البلورية TiO2 التيتانيا ZrO2 زركونيا خواص الزركونيا تحضير الزركونيا استخدامات الزركونيا السليكا جل تاريخ السليكا جل انواع السليكا جل تحضير السليكا جل تطبيقات السليكا جل Adsorption in Solution األمتزاز في المحلول 1.4 Adsorption Isotherm 7.4 ايزوثيرمات األمتزاز Langmuir Adsorption معادلة النكماير لالمتزاز Equation Freundlich Equation معادلة فريندلش لالمتزاز Adsorption Nature of Adsorbent and Adsorbate 8.4 طبيعة الماز والممتز Adsorption Capacity سعة االمتزاز 1.4 Activated Carbon 12.4 الكاربون المنشط Activated carbon 11.4 مسحوق الكاربون المنشط powder Granular Activate Carbon 14.4 الكاربون المنشط الحبيبي 11.4 مميزات الكاربون المنشط 12.4 تصنيع الكاربون المنشط 11.4 استخدامات الكاربون المنشط 11.4 عالقة االمتزاز بالتركيب الكيميائي للكاربون المنشط 6

7 الفصل األول: ملوثات الماء 7

8 1.1 مقدمة: يعد التلوث من المشاكل الكبيرة التي تواجه االنسان والبيئة خاصة بعد التطور التكنولوجي الم ارفق للحياة المعاصرة ويحدث التلوث باشكاله المختلفة سواء كان تلوث الهواء او الماء او التربة نتيجة وجود بعض المواد العضوية والالعضوية الضارة او بسبب االزدياد او النقص في نسب بعض المكونات االساسية في البيئة عن النسب الطبيعية لها ويحصل ذلك من ج ارء تدخالت االنسان او بفعل بعض الظواهر الطبيعية. خصيصا ويعد تلوث المياه من اهم مشاكل التلوث لما للماء من دور كبير في الحياة اليومية اذ ان الماء يكمن فيه سر الحياة لكل من دب على االرض وما يخرج من نبات فضال عن ان الماء يعد عنص ار اساسيا في الصناعة اذ تحتاج الصناعات المختلفة كميات هائلة من المياه تتفاوت من حيث نوعيتها ودرجة نقاوتها العتبا ارت صناعية ومواصفات معينة تتطلبها كل صناعة. وياخذ تلوث المياه صو ار متعددة كالتسمم بالفضالت الالعضوية او المبيدات او المنظفات او التلوث الناتج عند االث ارء الغذائي او التلوث الح ارري او التلوث بالمواد النفطية او غيرها الناتج من الصناعات المختلفة التي ال مجال لحصرها هنا. وتعد االصباغ من بين المواد العضوية المتعددة الملوثة للمصادر المائية ويعود السبب في ذلك إلى اهميتها الكبيرة واستخدامها الواسع في الصناعات المتنوعة فهي تستخدم في الصناعات النسيجية وفي الطباعة وفي الوان التصوير الفوتوغ ارفي وكمضافات في الصناعات النفطية فضال عن استخدامها في مجاالت واسعة اخرى ال مجال لحصرها هنا. 5 وينتج من هذه االصباغ سنويا ما يقارب 7 01 طن في انحاء العالم كافة. ويستعمل في تحضيرها العديد من المركبات المختلفة التي يعتبر سلوكها البيئي غير معروف بصورة كبيرة) 0 (. ويفقد ما يقارب %05-01 من هذه األصباغ كمخلفات في المياه الناتجة عن الصناعات المختلفة) 2 3 ( والتي تطرح الى مصادر المياه او التربة مسببة مشاكل كبيرة للنبات والحيوان واالنسان. وقد بدأ االهتمام في د ارسة السلوك البيئي لالصباغ بصورة فعلية بعد توارد االنباء حول احتمالية سمية هذه المواد وخطورتها وقد ت ازيد هذا االهتمام بعد اد ارك حقيقة ان الكثير من المواد االولية 8

9 المستخدمة في تحضير هذه االصباغ هي اصال من العوامل المسببة لالم ارض السرطانية مثل البنزيدين واالنلين وغيرها من المركبات االمينية والتلوينات التي يمكن ان يعاد تشكيلها كنتيجة لبعض التفاعالت الحيوية او نتيجة تحلل هذه االصباغ )5 5( وبالتالي فاززن وجودها في مياه الصرف هو امر غير مرغوب فيه وغير مرخص لذلك يفضل ا ازلة هذه المواد من المياه قبل دفعها الى البيئة ليس فقط السباب جمالية البيئة وانما لسمية هذه االصباغ وتاثي ارتها الطويلة االمد على البيئة واالنسان) 6 (. إن تصاعد مشكلة التلوث في العقود االخيرة دفع العديد من الحكومات في مختلف انحاء العالم السيما المتقدمة منها الى تشكيل هيئات ووكاالت لحماية البيئة) 7 ( والسيطرة على مصادر التلوث واصدار التشريعات التي تجبر المصانع المنتجة للمواد الكيميائية على الفحوصات والمعالجات الالزمة قبل طرح المخلفات المائية الى البيئة. هذا االمر دفع عددا من الباحثين الى التفكير في ايجاد السبل المالئمة ال ازلة هذا النوع من المركبات والذي اصبح من المشاكل الحقيقية خاصة عند مستويات وت اركيز قليلة. ومن اهم التقنيات التي استخدمت في معالجة هذه المشكلة هو االمت ازز على الرواسب الطينية Flocculation فضال عن بعض تقنيات الكيمياء الفيزياوية كالتخثر Coagulation واالندماج Reverse Osmosis والتشبع باالوزون )ازونه( Ozonation والتنافذ العكسي واالمت ازز على الكاربون المنشط واوكسيد المغنيسيوم والسليكاجل والطين) 8 9 (. ويعد االمت ازز من اهم هذه التقنيات لكفاءته العالية في هذا المجال وبساطة التكنولوجيا المستخدمة لهذا الغرض مقارنة مع الط ارئق االخرى فضال عن كلفته االقتصادية االقل. وقد اتجه العديد من الباحثين حديثا الى تطوير مواد مازه جديدة باالستعانة ببعض المواد ذات المنشأ الطبيعي) (. وال تكاد تخلو أي صناعة في وقتنا الحاضر من وحدات معالجة مخلفات الحياة قبل طرحها الى البيئة. تلوث المياه هو أي تغير فيزيائي أو كيميائي في نوعية المياه بطريقة مباشرة أو غير مباشرة يؤثر سلبيا على الكائنات الحية أو يجعل المياه غير صالحة لالستخدامات المطلوبة. ويؤثر تلوث الماء تأثي ار كبي ار في حياة الفرد واألسرة والمجتمع فالمياه مطلب حيوي لإلنسان وسائر الكائنات الحية فالماء قد يكون سببا رئيسيا في إنهاء الحياة على األرض إذا كان ملوثا. 9

10 ينقسم التلوث المائي إلى نوعين رئيسيين األول هو التلوث الطبيعي ويظهر في تغير درجة ح اررة الماء أو زيادة ملوحته أو ازدياد المواد العالقة. والنوع اآلخر هو التلوث الكيميائي وتتعدد أشكاله كالتلوث بمياه الصرف والتسرب النفطي والتلوث بالمخلفات الز ارعية كالمبيدات الحشرية والمخصبات الز ارعية. يأخذ التلوث المائي أشكاال مختلفة وي حد ث تداعيات مختلفة وبالتالي تتعدد مفاهيم التلوث المائي. فيمكن تعريفه بأنه إحداث تلف أو فساد لنوعية المياه مما يؤدي إلى حدوث خلل في نظامها البيئي مما يقلل من قدرتها على أداء دورها الطبيعي ويجعلها مؤذية عند استعمالها أو يفقدها الكثير من قيمتها االقتصادية وبصفة خاصة ما يتعلق بموارده السمكية وغيرها من األحياء المائية.) 03 ( كذلك ي عرف التلوث المائي بأنه تدنيس لمجاري األنهار والمحيطات والبحي ارت باإلضافة إلى مياه األمطار واآلبار والمياه الجوفية مما يجعل مياهها غير معالجة وغير قابلة لالستخدام سواء لإلنسان أو الحيوان أو النبات وسائر الكائنات المائية.) 02 ( نفوق األسماك في المجاري المائية أحد نتائج التلوث المائي. يعتبر المجرى المائي ملوثا عندما يتغير تركيب أو حالة مياهه بشكل مباشر أو غير مباشر نتيجة عمل اإلنسان وبالتالي تصبح مياهه أقل صالحية لالستعماالت في وضع حالتها الطبيعية.) 05 ( والتلوث المائي أيضا هو كل تغيير الصفات الطبيعية في الماء من خالل إضافة مواد غريبة تسبب تعكيره أو تكسبه ارئحة أو لونا أو طعما وقد تكون الميكروبات مصد ار للتلوث مما يجعله مصد ار للمضايقة أو لإلض ارر باالستعماالت المشروعة للحياة.) 05 ( وتحتوي المياه الملوثة على مواد غريبة عن مكونها الطبيعي قد تكون صلبة ذائبة أو عالقة أو مواد عضوية أو غير عضوية ذائبة أو مواد دقيقية مثل البكتيريا أو الطحالب أو الطفيليات مما يؤدي إلى تغيير خواصه الطبيعية أو الكيميائية أو األحيائية مما يجعل الماء غير مناسب للشرب أو االستهالك المنزلي كذلك ال يصلح استخدامه في الز ارعة أو الصناعة.) 06 ( 11

11 1.1 أنواع التلوث المائي: يمكن تصنيف التلوث المائي إلى : تلوث طبيعي ويقصد به التلوث الذي يغير من الخصائص الطبيعية للماء فيجعله غير مستساغ لالستعمال اآلدمي وذلك عن طريق تغير درجة ح اررته أو ملوحته أو ازدياد المواد العالقة به سواء كانت من أصل عضوي أو غير عضوي. وينتج ازدياد ملوحة الماء في الغالب الزدياد كمية البخر لماء البحيرة أو النهر خصوصا في األماكن الجافة دون تجديد لها ويؤدي ذلك أيضا الكتسابه ال ارئحة الكريهة أو تغير لونه أو مذاقه. )05( تلوث كيميائي يعتبر التلوث الكيميائي للماء واحد من أهم وأخطر المشاكل التي تواجه اإلنسان المعاصر) 02 ( حيث يصبح للماء بسببه اإلنسان أي - تأثير سام نتيجة وجود مواد كيميائية خطرة فيه مثل - مركبات الرصاص والزئبق والكاديوم والزرنيخ والمبيدات الحشرية. والتي يمكن تقسيمها إلى نوع قابل لالنحالل ونوع آخر قابل للت اركم والتجمع في الكائنات الحي ة التي تعيش في الماء مما يمثل خط ار كبي ار عليها كذلك على متناول األسماك بسبب تلوثها. 1.1 انواع الملوثات المائية : االصباغ: االصباغ هي عبارة عن مواد ملونة تستطيع أن ترتبط بطريقة ما بالمواد الم ارد صبغها وتكسبها الوانا ازهية بحيث ال تتاثر بالغسل والضوء واالوكسجين والحوامض والقواعد) 07 (. وتمتاز هذه االصباغ باعطائها امتصاصات شديدة في المنطقة المرئية بسبب توفر االنظمة االقت ارنية وعدم تمركز الكترونات في تركيبها. وتعد اصباغ االزو اكبر مجموعة من االصباغ المحضرة صناعيا ) 09 (. وتمتاز باحتوائها على المجموعة الكرموفورية وتختلف اصباغ االزو في الوانها باختالف ت اركيبها من حيث -N=N- عدد مجاميع االزو وطبيعة المجاميع المعوضة عليها) 08 (. إذ أن زيادة المجاميع الكروموفورية )الحاملة للون( أو زيادة الوزن الجزيئي تؤدي إلى زيادة شدة اللون. 11

12 وتؤثر المجاميع المعوضة على حلقة البنزين الحاملة للمجموعة الكرموفورية على شدة اللون وتسمى هذه المجاميع بالمجاميع االكسوكرمية وتعني مقويات اللون وهي مجاميع دافعة لاللكترونات وترتب حسب قوة تاثيرها كما ياتي: -OR < -OH< -NH 2 <-NHR <-NR 2 وتمنح هذه المجاميع جزيئة الصبغة صفات حامضية أو قاعدية وبذلك تزيد من قدرتها على االتصال بالمواد الم ارد صبغها) 31 (. وترتبط االصباغ بالمواد الم ارد صباغتها أما مباشرة أو بمساعدة مواد تسمى المثبتات. وتتم عملية االرتباط بميكانيكيات مختلفة منها االمت ازز الفيزيائي أو االحتفاظ الميكانيكي بالصبغة أو قد ترتبط معها بواسطة اواصر تساهمية أو تكون معقدات مع االمالح أو الفل ازت أو بوساطة تكوين المحاليل معها. )30( Dyes)( )Pigments, وتعرف كلمة 33( ويطلق عادة كلمة صبغة على مصطلحين هما )Pigments( بانها الصبغات التي تحتفظ بتركيبها البلوري أو الجزيئي خالل عملية استخدامها. أما كلمة )Dyes( فتطلق على الصبغات التي تفقد صفاتها التركيبية خالل عملية استخدامها. ويستخدم مصطلح )Dye( على االصباغ المستخدمة لتلوين المواد الغذائية والصناعات النسيجية أما )Pigments( فتطلق على االصباغ المستخدمة في صناعة الحبر ومواد الطالء ومستحض ارت التجميل) 31 (. ويوجد نوعان من االصباغ هما: االصباغ الطبيعية والصناعية وتعرف االصباغ الطبيعية على إنها مواد ملونة يتم الحصول عليها من مصادر طبيعية من اصل نباتي أو حيواني أو بصورة مباشرة وتمتاز بضعف ارتباطها باالنسجة وصعوبة فصلها واستخالصها من مصادرها الطبيعية) (. أما االصباغ الصناعية فتحضر من مصدرين اساسين هما الفحم والبترول) 30 ( وتمتاز هذه الصبغات بثباتها وسهولة استعمالها وقابليتها الكبيرة على التلوين كما إنها ارخص ثمنا واكثر 12

13 تنوعا )32(. وتنتج هذه االصباغ سنويا بكميات كبيرة وبانواع عديدة تقدر ب )01111( نوع تختلف في تركيبها ومكوناتها وهي تستخدم بشكل واسع في العمليات الصناعية المختلفة لذلك فان مياه الفضالت الصناعية تحتوي على ت اركيز عالية من هذه االصباغ) 35 (. وتعد نواتج تحلل هذه االصباغ خاصة المشتملة على مجموعة االمين )NH2( أو بشكل معقدات فلزية من الخطورة على الصحة والبيئة ما يجعل عملية ا ازلتها ومعالجتها من المهام الحيوية تصنيف اصباغ االزو: بسبب التوسع الهائل في تخليق االصباغ وتنوع تركيبها الكيمياوي وطرق الحصول عليها ومجاالت استخدامها فقد دفعت الحاجة إلى وجود نظام متفق عليه عالميا لتصنيفها وتسميتها. وبذلك تم تصنيف هذه االصباغ باالعتماد على طريقين رئيسيين: األول يعتمد على التركيب الكيميائي وهو يستخدم من قبل المصنعين للصبغة والثاني يعتمد على طبيعة استخدام الصبغة وهذا النظام يستخدم من قبل المستهلك وبذلك يصبح لكل صبغة نظام تصنيف رقمي يمثل الصيغة الكيميائية للصبغة ونظام اسمي يمثل استخدام الصبغة. ) ( وكذلك تصنف اصباغ االزو أيضا حسب عدد مجاميع االزو كأن تكون احادية االزو mono-(.)poly-azo) )35) أو متعددة االزو )azo أو قد تصنف حسب طبيعة المجاميع االكسوكرومية الموجودة فيها إلى اصباغ حامضية إذا احتوت على مجاميع حامضية مثل )OH,SO3H,COOH-( واصباغ قاعدية إذا احتوت على مجاميع قاعدية مثل.)NR2-NRH,NH2( أما في حالة احتواء الصبغة على كال النوعين من المجاميع فيعتمد تصنيفها في هذه الحالة على عدد وقوة هذه المجاميع) (. كما يمكن أيضا أن تصنف هذه االصباغ حسب طريقة االستعمال إلى اصباغ مباشرة واصباغ مثبتة واصباغ مظهرة) 07 (. 13

14 اهمية اصباغ االزو: تشكل اصباغ االزو اكثر من نصف االصباغ المستعملة في الوقت الحاضر وهي تستخدم في مجاالت عدة منها في مجال التخليق العضوي وككواشف في قياس الشدة الضوئية في عملية التحليل الالعضوي. كذلك تستخدم بوصفها دالئل في عمليات التسحيح من نوع )حامض-قاعدة( مثل صبغة المثيل البرتقالي والمثيل االحمر... الخ. وفي صباغة الصوف والحرير والخشب) (. وفي صبغ القطن أما مباشرة أو باستخدام مواد مثب ة مثل ال.)Tannine)(10( وقد وجد أن لمعقدات االصباغ دو ار مهما في تكنولوجيا صناعة اصباغ الطالء) 31 (. وكذلك استخدمت بعض االصباغ في الصناعات الغذائية) 38 (. إال أن استخدامها توقف بسبب مضارها الصحية. وقد تم استخدام عدد من اصباغ االزو حديثا من قبل عدد من الباحثين) 21 ( في تنقية وسحب ايونات المعادن الثقيلة من المياه الملوثة بواسطة امت اززها على سطح الفحم المنشط بعد تكوينها معقدات معها. وقد اثبتت هذه الد ارسة فعالية اصباغ االزو وكفاءتها في العملية تحضير اصباغ االزو: تحضر اصباغ االزو عادة من خالل امالح الدايزونيوم والتي تعد من المواد المهمة لتحضير عدد كبير من المركبات والمواد العضوية بشكلها النقي والتي يكون تحضيرها بحالتها النقية ام ار صعبا بالط ارئق العضوية االخرى) (. ويحضر ملح الدايزونيوم حسب المعادلة التالية: اذ أن: ArNH 2 + NaNO 2 + 2HX ArN 2 + X - + NaX + 2H 2 O (1-1) 0-5 C X = Cl -, Br -, NO - - 3, HSO 4 يدعى تفاعل تكوين اصباغ االزو بتفاعل االقت ارن )Coupling( ويجري االقت ارن بين مركبين احدهما ملح الدايزونيوم واالخر فينول أو امين اروماتي وتحدث عملية االقت ارن بين الفينوالت 14

15 واالمينات مع امالح الديازونيوم وفقا لقواعد محددة) 07 (. إذ أن التفاعل على االغلب يحدث في الموقع با ار بالنسبة إلى مجموعة االمين أو مجموعة الفينول وفي حالة كون هذا الموقع مشغوال فان مجموعة االزو تدخل الموقع اورثو وفي حالة كون هذا الموقع مشغوال ايضا فال يحدث التفاعل) 07 (. اما في حالة المركبات ثنائية االمين أو الهيدروكسيل فيكون االمت ازز اسهل ويحدث في الموقع اورثو الحدى المجموعتين وبا ار للمجموعة االخرى. وفي حالة كون مجموعة الهيدروكسيل أو االمين في موقع )0( في النفثالين فان مجموعة االزو تدخل في الموقع )5( أما إذا كانت مجموعة الهيدروكسيل أو االمين في الموقع )3( في النفثالين فان مجموعة االزو تدخل في الموقع )0()07(. وفي حالة كون هذا الموقع مشغوال يحدث التفاعل. ال المركبات االورماتية المتعددة: في الكيمياء تعنى كلمة العطرية أو األروماتية, هي خاصية كيميائية يكو ن بها الجزيء جزيئا في شكل حلقة. الحلقة تكون عادة سداسية الشكل حيث تتكون من ستة ذ ارت من الكربون مرتبطة ببعضها البعض وفي نفس الوقت ترتبط كل ذرة كربون بذرة هيدروجين. أبسط الجزيئات العطرية هو البنزين وصيغته الكيميائية )C6H6(. وهذا يقال أنه يحدث بسبب حرية دو ارن اإللكترونات حول ترتيب دائرى من الذ ارت, وتتبادل فيما بينها الوضع األحادي والثنائي لل اربطة التساهمية. )لتوضيح أكثر, هذه الروابط يمكن أن تالحظ كتهجين بين الروابط األحادية والثنائية, فكل اربطة في الحلقة تكون متطابقة مع األخرى.( وهذا هو التصور العام للحلقات العطرية الذي تم اقت ارحه بواسطة كيكولة. ويتكون هذا التصور للبنزين من شكالن بهما رنين, وهما يمثالن تبادل الوضع للروابط األحادية والثنائية. ويكون البنزين أكثر ثباتا من "الهيكسا ت اريين الحلقي", وهو جزيء نظري.) 22 ( 15

16 الشكل )1-1( حلقتان بنزين يمثالن تبادل الوضع للروابط االحادية والثنائية ويمثل السهم ذو ال أرسين هنا عملية الرنين. وهندسيا فإن البنزين شكل سداسي تام. وبصفة عامة C- فإن ال اربطة C=C أقصر من,C-C وال يجب أن يخلط بين الشكلين حيث أن طول ال اربطة C يتذبذب. ويوجد تمثيل أفضل لحلقة البنزين, وهو وضع دائرة حيث تتوزع الكثافة اإللكترونية من ال اربطة باي أسفل وأعلى الحلقة. وهذا التمثيل للحلقة أفضل في تمثيل الكثافة اإللكترونية في الحلقة. الشكل )1-1( حلقة بنزين خصائص المركبات األروماتية : معظم المركبات األروماتية لها الخواص اآلتية: 1. بها نظام إلكترونات باي غير متمركزة تتبادل فيما بينها الروابط األحادية والثنائية. مسطحة. 2. تحتوى على حلقة واحدة على األقل. عدد اإللكترونات باي غير المتمركزة يساوي 24+n وهذا ما يعرف بقاعدة هوكل..3 16

17 وبالرغم من أن البنزين عطري, فإن البيوتاديين حلقي غير عطري, حيث أن عدد إلكترونات باي غير المتمركزة يساوى 5, وهذا ال ينتج أى رقم صحيح عند تطبيق قاعدة هوكل. ولكن أيون البيوتاديين الحلقي )-3( عطري. والجزيئات غير العطرية يقال عليها أليفاتية. وتمثل الجزيئات العطرية شكل محسن من الثبات الكيميائي, بمقارنته بالجزيئات غير العطرية المماثلة. ويسبب دو ارن اإللكترونات باي في الجزيء األروماتي توليد مجال مغناطيسي موضعي, ويمكن التعرف عليه بواسطة الرنين النووي المغناطيسي. الجزيئات المستوية التي تحتوى على حلقة وحيدة بها إلكرتونات باي عددها n5 يقال عليها ضد أروماتية, أو موبيوس, وغالبا ما تكون غير ثابتة. سيكلو أوكتا تيت ار يين COT( )Cyclooctatetraene ال تعانى من عدم الثبات عن طريق تغيير شكلها المسطح. أمثلة للمركبات األروماتية: أكثر الهيدروكربونات األروماتية التي لها أهمية إقتصادية البنزين, التولوين, )أورثو, با ار( زيلين. ويتم إنتاج ما يقرب من 25 مليون طن من هذه المواد سنويا. ويتم الحصول عليهم من المخاليط الناتجة من تقطير قط ارن الفحم, ويتم استخدامهم إلنتاج كثير من الكيماويات والبوليم ارت, ومنها الستيرين, الفينول, األنيلين, البولي إستر, النايلون. c) phenol b) Naphtalene a) Styrene الشكل )1-1( 17

18 1.1.1 مركبات الفينول : الفينول هو مركب صلب بلوري عديم اللون ذو ارئحة قاري ة لطيفة وغالب ا ما يشار إليها ب ارئحة المشافي. صيغته الكيميائية المجملة C6H6O والتي يمكن أن تكتب بالشكل المفصل.C6H5OH وبنيته عبارة عن زمرة الهيدروكسيل مرتبطة بحلقة فينيل ف فهو مركب عطري. تستخدم كلمة الفينول أيضا لإلشارة إلى أي مركب يحتوي على حلقة عطرية ذات ست عناصر مرتبطة مباشرة إلى زمرة الهيدروكسيل.)OH-( في الواقع تعتبر الفينوالت فئة من المركبات العضوية التي تحتوي الفينول كعضو أساسي خواص الفينول : الفينول محدود الذوبان في الماء )9,2 غ/ 011 مل(. وهو حامضي بعض الشيء. ولجزيء الفينول ميل ضعيف لفقد شاردة H+ من زمرة الهيدروكسيل معطي ا شادرة الفينوكسيد العالية الذوبان في الماء. C6H5O بالمقارنة مع الكحول األليفاتي يظهر الفينول حموضة أعلى من الكحول بكثير بل ويتفاعل مع محلول ليفقد H+ في حين أن الكحول األليفاتي ال NaOH يتفاعل. إحدى التفسي ارت لزيادة الحموضة هي استق ارر الرنين stabilization( )resonance ألنيون الفينوكسيد في الحلقة العطرية. وبهذه الطريقة الشحنة السلبية على األكسجين تتقاسمها ذ ارت الكربون األرثو والنظيرة.]para)[5( بتفسير آخر زيادة الحموضة هي نتيجة لتداخل المدا ارت بين زوج األكسجين الوحيد والنظام العطري) 6 (. درجة الح اررة الحرجة الخاصة بمحلول الفينول والماء هي 66,9 م محاذير التعامل مع مركبات الفينول : من أشهر خصائص الفينول أنه مادة سامه و أكالة ولذلك البد من ارتداء اللباس الواقي أثناء االستخدام والحرص الشديد على عدم اللمس و اإلستشاق نظ ار لخطورته الشديدة على الجلد 18

19 و الجهاز التنفسي و العيون والتعرض لتركيز عالي منه يسبب حروقا خطيرة.كما تستخدم مادة الفينول فى الحد من انتشار نيماتودا تعقد الجذور فى ز ارعات الموز التلوث بمياه الصرف الصحي: أصبحت قضية التخلص من مياه الصرف الصحي )المجاري( من أكبر المشكالت التي تواجه العالم بأسره لما يترتب على ذلك من أخطار صحية واقتصادية جمة. فهذا النوع من المياه الملوثة يشتمل على العديد من الملوثات الخطرة سواء كانت عضوية أو مواد كيماوية )كالصابون والمنظفات الصناعية( وبعض أنواع البكتيريا والميكروبات الضارة إضافة إلى المعادن الثقيلة السامة والمواد الكربوهيد ارتية.) 03 ( تحتوي مياه الصرف الصحي على بكتيريا كثيرة جدا تسبب أم ارضا عديدة فمثال في الج ارم الواحد من مخرجات الجسم )عرق أو بول أو ب ارز( يحتوي على 01 مليون فيروس باإلضافة إلى مليون من البكتيريا) 02 (. مثال ذلك بكتيريا السالمونيال التي تؤدي إلى اإلصابة بمرض حمى التيفوئيد والنزالت المعوية. وتسبب بكتيريا الشيجال أم ارض اإلسهال كما تسبب بكتيريا اإلسشيرشيا كوالي القيء واإلسهال وقد تؤدي إلى الجفاف خاصة عند األطفال. أما بكتيريا اللبتوسبي ار فيترتب عليها أم ارض التهابات الكبد والكلى والجهاز العصبي المركزي أما بكتيريا الفيبريو فتسبب مرض الكولي ار. وتسبب تلك أنواع البكتيريا وغيرها األم ارض المختلفة نتيجة للتعامل مع المياه الملوثة بالصرف الصحي سواء بالشرب أو االستحمام أو حتى تناول األسماك التي تم اصطيادها من هذه المياه عوضا عن اإلقامة بالقرب من المسطحات المائية الملوثة فإنه يمكن اإلشارة إلى أم ارض شلل األطفال والحمى الصفر اء والجرب والمالريا.) 25 ( الملوثات النفطية: تعتبر الملوثات النفطية من أكبر مصادر التلوث المائي انتشا ار وتأثي ار رغم حداثتها ويحدث التلوث بالنفط عندما تتسرب المواد النفطية إلى المسطحات المائية خاصة البحرية منها والتي لم تقتصر على المناطق الساحلية فقط بل تمتد لتصل إلى سطح مياه المحيطات وطبقات المياه العميقة.) 25 ( 19

20 تتعدد أسباب التلوث النفطي للمياه لتتضمن حوادث ناقالت النفط ومنتجاته وحوادث استخ ارج النفط من اآلبار البحرية خاصة أثناء عملية فصل الماء عن الزيت فصال كامال أو نتيجة تسرب النفط من اآلبار المجاورة للشواطئ البحرية أو بسبب تلف أنابيب نقل النفط من آباره البحرية للشواطئ وأيضا حوادث إلقاء النفايات والمخلفات النفطية في البحر من ناقالت النفط أثناء سيرها خاصة تلك المخلوطة بالمياه التي استخدمت في غسيل خ ازناتها وخاصة تلك المصاحبة لتفريغ مياه توازن السفن) 03 (.أو غرق الناقالت النفطية المحم لة بالنفط أو اصطدامها بالسفن األخرى. يحدث التلوث بالنفط كذلك عند التدمير العمدي آلبار النفط البرية والبحرية كما في حربي الخليج األولى والثانية مما أدى لتلوث مياه الخليج العربي بالبترول وقد دلت د ارسات أن التلوث بالنفط في الخليج يبلغ أكثر من 57 مرة التلوث على المستوى العالمي بالنسبة إلى وحدة المساحة. ويأتي %77 من التلوث من عمليات اإلنتاج البحري والناقالت. ومن أض ارر التلوث النفطي نجد اآلتي: للنفط تأثير سام على الكائنات البحرية عندما تمتصه فتتجمع المواد الهيدروكربونية المكونة للنفط في األنسجة الدهنية وكبد وبنكرياس األسماك والتي تقتل بدورها اإلنسان بعد إصابته بالسرطان. كما تؤثر سلبا على الالفقاريات والعوالق والمحار والثدييات والطيور البحرية والشعاب المرجانية. يمتد تأثير التلوث السلبي على المنتجات السياحية الشاطئية. تزداد كلفة الحد من التأثي ارت السلبية للنفط أو ما تدفعه الشركات المالحية من تعويضات نتيجة للتلوث.) 03 ( المخلفات الز ارعية: المخلفات الز ارعية هي األسمدة والمبيدات التي يجري تصريفها إلى المجاري المائية إذا ما تركت دون تدوير, والتي تؤدي إلى تلويث المياه باألحماض والقلويات واألصباغ والمركبات الهيدروكربونية واألمالح السامة والدهون والدم والبكتيريا وبالتالي يضم هذا النوع من المخلفات خليطا من الملوثات الكيميائية والمبيدات الحشرية والمخصبات الز ارعية. 21

21 تلوث الماء بالمبيدات: تستخدم المبيدات الحشرية في مجاالت الز ارعة والصحة العامة للقضاء على اآلفات والحش ارت وبصفة عامة يؤدي استخدام المبيدات إلى اختالل التوازن البيئي من خالل تلويث عناصر البيئة المختلفة من تربة وماء ونبات وحيوان بشكل يصعب إعادة توازنها. وتشمل المواقع المعرضة للتلوث بالمبيدات عن طريق المياه الجوفية واآلبار والينابيع واألنهار والبحي ارت والخ ازنات المائية والبرك. وتتلوث مياه الشرب بالمبيدات بأكثر من وسيلة منها االنتقال العرضي من المناطق المجاورة أثناء عملية الرش أو من ج ارء التسرب من األ ارضي التي تتعامل مع مبيدات بالت ازمن مع حركة الماء أو يحدث التلوث المباشر باستخدام المبيدات في القضاء على نبات ورد النيل مثال الذي ينتشر على صفحة نهر النيل في مصر وبالتالي تمثل مخلفات المبيدات مشكلة خطيرة سواء بالنسبة لصحة اإلنسان من حيث تأثيره على الجهاز التنفسي والجلد والعين أو باعتباره مهلك لألسماك وضار بالز ارعات خاصة نبات القطن عند ريه بمياه تم التعامل معها بتلك المبيدات في حالة القضاء على ورد النيل مثال. كما أنه ضار بالحيوانات المنتجة للبن عند شربها لمياه ملوثة.) 25 ( هناك تأثي ارت صحية ضارة للمبيدات المذابة في المياه التي قد تنتقل إلى التربة وينتج عنها ز ارعة نباتات ملوثة أو نتيجة تناول الحيوانات لنباتات تمت سقايتها بالماء الملوث أو شربها من الماء الملوث مباشرة وهي: ظهور أع ارض مظاهر الحساسية الصدرية والربو وتصلب الش اريين وظهور أع ارض السرطان. تضخم الكبد وظهور األم ارض الجلدية وأم ارض العيون وحدوث اضط اربات في المعدة. فقدان الذاكرة وبعد مظاهر التبلد والخمول. تدمير العناصر الو ارثية في الخاليا وتكوين أجنة مشوهة. ورغم المآسي التي تحيط بالتعامل مع المبيدات إال أنه ال يمكن االستغناء عنها كلي ة ألن ذلك يعني انتشار الحش ارت واآلفات بصورة مخيفة. ويمكن االمتناع عن استخدام بعض المبيدات ألكثر من 01 سنوات في بعض األ ارضي إال أن أي نبات يزرع في هذه األ ارضي ما ازل يحتوي علي بقايا هذه المبيدات. 21

22 التلوث المائي بالمخصبات الز ارعية: أما بالنسبة للتلوث المائي بالمخصبات الز ارعية سواء كانت آزوتية أو فوسفاتية أو بوتاسية والتي يت ازيد استخدامها نظ ار لمحدودية التربة الصالحة للز ارعة) 26 ( واالتجاه نحو التوسع في الز ارعة الكثيفة لزيادة إنتاجية الز ارعة من الغذاء مع النمو المضطرد للسكان. فمثال ينشأ التلوث المائي بالمخصبات الز ارعية في حال استخدامها بطريقة غير محسوبة مما يؤدي إلى زيادتها عن حاجة النبات فتذوب في مياه الري التي يتم التخلص منها في المصارف أو تت اركم بمرور الزمن لتصل إلى المياه الجوفية التي ترتفع فيها نسبة مركبات النت ارت والفوسفات كما تلعب األمطار دو ار في حمل ما تبقى منها في التربة ونقلها إلى المجاري المائية المجاورة. تعد المركبات الفوسفاتية من أهم الملوثات المائية حيث يترتب على زيادة نسبتها في المياه إلى اإلض ارر بحياة كثير من الكائنات الحية التي تعيش في المياه وينجم عن اإلف ارط في المركبات الفوسفاتية آثا ار ضارة منها: 0. يتصف هذا النوع من المخصبات بثباته الكيميائي يبحث يجعله يستمر في التربة لفترة طويلة فالنباتات والمحاصيل ال تستطيع أن تمتص كل ما يضاف منها إلى التربة. فضال عما تتصف به من سمية يجعلها من المغاالة في استخدامها ض ار ار على كل من يتعامل من المياه شربا وز ارعة )اإلنسان والحيوان( مما يستوجب عدم زيادة مركبات الفوسفات في مياه الشرب عن حدود معينة تقررها السلطات المحلية المعنية باألمر. 3. تعمل المركبات الفوسفاتية على النمو ال ازئد للطحالب وبعض النباتات المائية في المسطحات المائية المغلقة كالبحي ارت والتي تستقبل في أغلب األحيان مياه الصرف الصحي حتى تصل لحالة تشبع غذائي يؤدي بمرور الزمن إلى خلوها من األكسجين وبالتالي القضاء على ما بها من أسماك وكائنات بحرية أخرى. تسهم مياه الصرف الز ارعي ومياه األمطار والمياه الجوفية بنسبة مركبات فوسفورية إلى المجاري المائية تفوق بكثير تلك التي تحمله مياه الصرف الصحي والملوثات الصناعية.) 26 ( 22

23 أما التلوث المائي بمركبات النت ارت يعتبر من أكبر وأخطر مشكالت التلوث في العالم ويأخذ أحد عدة أشكال: يؤدي اإلس ارف في استخدام الحمضيات النيتروجينية في التربة إلى زيادة تركيزها في المجاري المائية لودود فائض عن حاجة النباتات وتتسرب مع مرور الوقت إلى المياه الجوفية أو تجرفها مياه األمطار معها إلى المجاري المائية التي يستخدمها اإلنسان. وجود نسبة عالية من النت ارت في عديد من النباتات التي تستخدم في تحضير طعام اإلنسان.) 03 ( التوسع في استخدام مركبات النت ارت والنيتريت كمادة حافظة سواء في المعلبات الغذائية أو في بعض أنواع اللحوم المملحة والمحفوظة انطالقا مما تتصف به من خواص مضادة للج ارثيم واضافتها لونا خاصا و ارئحة مميزة. توجد مركبات النيت ارت بنسبة عالية في بعض أنواع المشروبات مثل الجعة نتيجة شمول جزء كبير من أيون النت ارت المستخلص من الشعير إلى أيون النيتريت السام أثناء تحضير الش ارب عن طريق التخمر التلوث المائي بالمخلفات الصناعية: ي قصد بالمخلفات الصناعية كافة المخلفات المتخلفة عن األنشطة الصناعية خاصة الصناعات الكيميائية والتعدين والتصنيع الغذائي. وتمثل مخلفات الصناعة خط ار حقيقيا على كافة عناصر البيئة الذي يعد الماء أهم عناصره وقد ظهر هذا النوع من التلوث بوضوح في سبعينات القرن العشرين. وتعتبر كل من الصناعات التحويلية والصناعات التعدينية المصد ارن الرئيسيان لملوثات المياه بالفل ازت الثقيلة والكيماويات والمنظفات الصناعية. فالمياه تستخدم في الصناعة بصفة رئيسية في تبريد وتنظيف اآلالت ومعالجة المواد الخام أو الطعام وغيرها من العمليات التصنيعية المختلفة مما ينجم عنه ذلك تلويث المياه بمستويات متباينة ويتم تصريف كميات هائلة من المياه الصناعية يوميا. يمثل التلوث بالصناعات التعدينية ذات العالقة بإنتاج الفل ازت الثقيلة -كالزئبق والرصاص والكاديوم والزنك- مشكلة كبرى نظ ار لقدرتها على الت اركم في األنسجة الحية خاصة الزئبق الذي يعد أكثرها انتشا ار وأشدها سمي ة وقدرة على الت اركم باألنسجة فضال عن دورها في استهالك قدر 23

24 كبير من األكسجين يزيد 5 أمثال ما تستهلكه مخلفات الصرف الصحي وهذا بدوره يؤدي لمزيد من قتل الكائنات الحية بالمياه التي تلقى فيها هذه المخلفات. أسوة بالفل ازت الثقيلة تسهم عديد من الصناعات التحويلية األخرى في التلوث المائي مثل الصناعات الكيميائية وعامل تكرير النفط والصناعات الدوائية وصناعة الحديد والصلب والصناعات الورقية والصناعات الغذائية بجانب محطات توليد الكهرباء. وما يترتب على ذلك من اإلض ارر بسلسلة الغذاء من خالل إصابة األحياء المائية من األسماك والثدييات المائية بالسرطان الذي بدوره ينتقل إلى اإلنسان فضال عن التأثير السلبي لهذا التلوث على إنتاجية المسطحات المائية من األسماك. وبصفة عامة تتضح سلبيات التلوث المائي بمخلفات الصناعات التحويلية في الدول المتقدمة أكثر من الدول النامية وخاصة الصناعات التعدينية باإلضافة إلى المناطق المتقدمة صناعيا مثل دول شرق آسيا. كذلك تؤدي إلقاء المواد بالستيكية في المسطحات المائية إلى قتل األسماك والطيور والثدييات البحرية أو إلحاق ضرر بها. فصغار السالحف البحرية -على سبيل المثال- تلتهم األكياس البالستيكية العائمة ظنا منها إنها قناديل البحر التي ت شكل وجبات لذيذة لها ومن ثم تموت نتيجة انسداد أمعائها بهذه األكياس التي ال تهضم. كما أن الطيور البحرية تصطدم -عن طريق الخطأ- بالخيوط البالستيكية المستعملة في أدوات صيد األسماك مما يتسبب في موتها شنقا.) 02 ( 24

25 الفصل الثاني: االمت ازز 25

26 1.1 نبذة تاريخية: ادى استم ارر التعامل مع الكاربون واتساع مجاالت استخدامه الى بروز الصفات االمت اززية له مما ازد من اهميته بشكل كبير وكانت اولى التطبيقات الصناعية لعملية االمت ازز في بريطانيا نهاية القرن الثامن عشر وبالتحديد عام 0785 م إذ استخدم في قصر السكر وا ازلة االلوان منه. وعند اندالع الحرب العالمية االولى وظهور االسلحة الكيميائية واستخدام االلمان الغا ازت السامة في هذه الحرب ظهرت الحاجة إلى مواد ذات صفات امت اززية عالية وهنا برزت اهمية االمت ازز بواسطة الكاربون في هذا المجال) (. وفي عام 0867 درس امت ازز بعض اصباغ االزو االحادية االنيونية وبعض معقدات الصبغة- فلز المحضر بنسبة )M:2L0( باستخدام بعض المواد البوليمرية كمواد مازة) 28 (. واستخدم الكاربون المنشط والكاربون الخام في عام 0870 الحامضية والقاعدية من المحاليل المائية) 51 (. كمواد مازة ال ازلة بعض االصباغ وقد وضح Hamoda أن مياه الفضالت الصناعية غالبا ما تكون مسرطنة ولها سمية عالية لذلك فان ا ازلة المواد الملوثة منها اصبح ضرورة حتمية وقد تم استخدام مواد مازة مختلفة لهذا الغرض )50(. )53( وتستخدم اغلب انظمة االمت ازز التقليدية الكاربون المنشط كمادة مازة. لقد اثبت Robert أن السبب في كفاءة استخدام الكاربون المنشط كمادة مازة ال ازلة المواد المذابة في الماء يعود إلى االعداد الكبيرة من المسامات السطحية التي تجعل المساحة السطحية المعرضة لالمت ازز واسعة نسبة إلى الحجم الفعلي المؤثر فضال عن امكانية استعادته. إذ أن كفاءة االمت ازز تتناقص بمرور الزمن وبذلك يتطلب استبدال الكاربون المنشط أو اعادة تنشيطه بواسطة الح اررة او التركيز وان سعة االمت ازز تتناقص مع زيادة درجة الح اررة. وقد توسع االهتمام باالمت ازز بالكاربون المنشط بشكل كبير حديثا ففي د ارسة جديدة) 52 (.تم تطوير نوع آخر من الكاربون المنشط يدعى الكاربون المغناطيسي وحضر هذا النوع من 26

27 الكاربون عن طريق تحميل جسيمات صغيرة من الكاربون المنشط على سطح كبريتات الحديد المائية كمادة ساندة. كان الهدف من تطوير هذه المادة المازة عزل المواد ذات الصفات المغناطيسية اثبتت الد ارسة أن لهذا النوع من الكاربون المنشط كفاءة عالية في امت ازز انواع مختلفة من المركبات العضوية الذائبة في المحاليل المائية. واستخدم الباحثون بعض اصباغ االزو الذائبة في الماء كنموذج للد ارسة. لقد دفعت الحاجة العديد من الباحثين إلى تحضير مواد مازة جديدة الستخدامها في االغ ارض البحثية المختلفة وكان الهدف من تحضير هذه المواد الحصول على مواد مازة يمكن استعمالها في تطبيقات خاصة أو مواد مازة من مصادر طبيعية رخيصة الثمن. فقد قام مجموعة من الباحثين) 52 ( بتحضير مادة مازة جيدة عن طريق صهر أحد المركبات البوليمرية المعروفة ب )بولي اوكسي 6 3 -ثنائي المثيل فنلين( مع مركب n -كابروالكتام بوجود بعض الجسيمات المغناطيسية الدقيقة واستخدمت هذه المادة في امت ازز اصباغ االزو المحضرة من مركبات الثالثي فنيل ميثان وبعض المركبات الحلقية غير المتجانسة من المحاليل المائية. اثبت الد ارسة أن هناك تفاوتا كبي ار في امت ازز الصبغات المختارة وقد اظهرت الصبغات المحضرة من المركبات الحلقية غير المتجانسة امت از از اقل. وفي د ارسة أخرى) 55 ( لجأ بعض الباحثين إلى تحوير الكاربون المنشط عن طريق تكوين مركبات اوكسجينية على سطوح انواع متعددة من الكاربون باستخدام عوامل مؤكسدة مختلفة تستخدم لهذا الغرض وقد استخدم الكاربون المحور بهذه الطريقة ال ازلة بعض ايونات الفل ازت من مخلفات المياه الصناعية عن طريق االمت ازز. ودرس اخرون) 55 ( امت ازز بعض االصباغ الفعالة على مواد مازة العضوية هي البوكاسيت المنشط وبعض االطيان المحضرة. اظهرت المواد المازة المستخدمة كفاءة امت ازز عالية فضال عن امكانية استعادة للمادة المازة بكفاءة مقاربة لما يظهره الكاربون المنشط عند )ph=5.5(. واستخدم باحثون اخرون) 56 ( نوع من الرماد الطائر Fly ash وبعض انواع االطيان الرملية ذات المحتوى الواطئ من المواد العضوية في امت ازز مجموعة من االصباغ التجارية العالقة في المحاليل المائية بطريقة الدفعة الواحدة )Batch(. 27

28 وقد انجز البحث في ظروف التوازن وفي مدى من الت اركيز يت اروح بين )61-5( ملغم/لتر. اظهرت نتائج الد ارسة أن سعة االمت ازز تتناقص مع ازدياد تركيز المحلول كما اعطت النتائج عالقات خطية جيدة عند تطبيق معادلة فرندلخ. استخدم البنتونايت المنشط )57( Bentonite) )Activated في د ارسة امت ازز ايونات النحاس والنيكل من المحاليل المائية وباستخدام ظروف تجريبية مختلفة. وقد تضمنت الد ارسة تأثير كل من التركيز والدالة الحامضية ودرجة الح اررة على سعة االمت ازز. اثبتت الد ارسة أن امت ازز هذه االيونات يقل مع زيادة درجة الح اررة من )55-35 م( ويزداد مع ازدياد الدالة الحامضية.)5 للمحلول من )2 إلى ولجأ اخرون) 59 ( إلى استخدام بعض الطحالب والحلزونات البحرية الموجودة في سواحل شمال غرب اسبانيا Coast( )Galician كمواد مازة حيوية ال ازلة الكادميوم. واشتمل البحث على د ارسة تأثير كل من الدالة الحامضية والتركيز ودرجة الح اررة فضال عن د ارسة حركية االمت ازز. واظهرت الد ارسة أن االمت ازز يتبع حركيا التفاعل من المرتبة الثانية الكاذبة. واعطت البيانات العملية عالقات خطية لعدد من االيزوثيرمات كفرندلخ والنكمير وتوث فضال عن ايزوثيرم فرندلخ-النكمير. ودرس الجرجري) 58 ( العوامل المؤثرة على امت ازز عدد من اصباغ االزو المحضرة مختبريا وبعض معقداتها على الفحم المنشط واشتملت هذه العوامل على كل من التركيز والدالة الحامضية ودرجة الح اررة. واوضحت الد ارسة أن سعة االمت ازز لمحاليل االصباغ والمعقدات المدروسة تتناقص مع زيادة درجة الح اررة. واعطت البيانات العملية المحصل عليها من الد ارسة معادالت خطية جيدة عند تطبيق ايزوثيرمي فرندلخ والنكمير فضال عن ذلك فقد تم حساب عدد من االبعاد الهندسية والكثافة االلكترونية للصبغات المدروسة ود ارسة عالقتها بكفاءة االمت ازز. 28

29 : 1.1 األمت ازز Adsorption يعد األمت ازز من أهم الحقول في كيمياء السطح Chemistry( )Surface إذ أضحى األمت ازز والعامل المساعد حاليا علمين بالغي األهمية ال تكاد تخلو أية صناعة من الصناعات القائمة في عصرنا الحالي من االستفادة منهما كما وان صناعات البترول والزيوت واأللبان واألصباغ خير مثال على أهمية األمت ازز والفعل المساعد في نموها وتطورها )51(. إن االستفادة من تطبيقات األمت ازز ال تقتصر على الجانب الصناعي وانما تتعدى إلى جوانب أخرى من أهمها التلوث البيئي و المجاالت الطبية وما يتعلق منها في معالجة حاالت التسمم و تحضير العقاقير. وهو ظاهرة تجمع مادة بشكل جزيئات أو ذ ارت أو أيونات على سطح مادة أخرى. واألمثلة على األمت ازز كثيرة نذكر منها امت ازز حامض الخليك على الفحم الحيواني وفيه تتجمع جزئيات الحامض على سطح دقائق الفحم وأمت ازز الهيدروجين على أسطح بعض الفل ازت كالنيكل والحديد )50 53(. تسمى المادة التي تعاني األمت ازز على السطح بالمادة الممتزة )Adsorbate( كما يدعى السطح الذي يتم عليه األمت ازز بالسطح الماز.)Adsorbent( قد يقتصر األمت ازز على تكوين طبقة جزئية واحدة على السطح الماز وتدعى عندئذ باألمت ازز األحادي الجزئية Adsorption(.)Unimolecular ويشمل األمت ازز احيانا على تكوين عدة طبقات جزيئية على السطح الماز وتسمى العملية عندئذ باألمت ازز متعدد الجزئيات.)52( )Multimolecular Adsorption( يصحب األمت ازز عادة نقصان في الطاقة الحرة ΔG( (Free Energy) للسطح الماز) Adsorbent ( كما ي ارفقة نقص في األنتروبي )ΔS ) Entropy الن الجزئيات التي تعاني األمت ازز تصبح مقيدة بسبب ارتباطها بذ ارت السطح وبذلك تفقد بعض من درجات حريتها قياسا بالحالة التي كانت عليها قبل األمت ازز. ويترتب على تناقص الطاقة الحرة ΔG 29

30 ) Heat Content) ΔH( واالنتروبي ΔS في وقت واحد تناقص المحتوى الح ارري بموجب العالقة الثرموديناميكية التي تربط الكميات الثالث معا في درجة ح اررة معينة:- ΔG = ΔH TΔS )0-3( 1.1 اهمية االمت ازز: على الرغم من أن االمت ازز يعد من التقنيات القديمة فانه يمتلك من االهمية ما يجعل أي صناعة في الوقت الحاضر ال تستغني عنه في تطبيقاتها واستخدامها فهو يستخدم في صناعات البترول واالصباغ والصناعات الغذائية كالزيوت وااللبان وغيرها من الصناعات التي ال مجال لحصرها هنا) (. وتكفي االشارة إلى انه تكاد ال توجد صناعة قائمة في الوقت الحاضر على الصعيدين المدني والعسكري خالية من عمليات االمت ازز. وتستخدم عملية االمت ازز النجاز العديد من عمليات الفصل) 56 ( خاصة تلك التي يتعذر انجازها أو أن انجازها يكون غير عملي وغير مجد باستخدام الطرق التقليدية مثل عملية التقطير أو االمتصاص أو حتى باستخدام النظم ذات االساس الغشائي) 57 (. وربما تكون اكثر التطبيقات المعروفة لعملية االمت ازز شيوعا هي عملية معالجة وتنقية المياه) 59 (. خاصة تلك الناتجة من العمليات الصناعية المختلفة ومياه الصرف الصحي وذلك ال ازلة أي اثر للمواد الملوثة ذات الخطورة السمية الكبيرة على البيئة والمجتمع فضال عن معالجة اللون والطعم وال ارئحة الناتجة عن التلوث. وقد توسعت عمليات تطبيق االمت ازز في اآلونة االخيرة في هذا المجال بسرعة كبيرة جدا بسبب الحاجة المت ازيدة اليها وارتفاع المتطلبات البيئية بصورة واسعة كما ونوعا. وقد سهل هذه التطبيقات التطور التكنولوجي الكبير في تحضير وتوفير العديد من المواد المازة المتنوعة وساعد هذا االمر بدوره على انجاز الكثير من التطبيقات المهمة في عمليات االمت ازز ولالغ ارض المختلفة) 57 (. 31

31 وعلى مدى فترة طويلة من الزمن حاول العديد من الباحثين بناء مفهوم وتصور واضحين حول الميكانيكية التي تحصل بها عملية االمت ازز وفي الحقيقة قاد هذا التطور إلى تصميم وصياغة العديد من المعادالت الرياضية التي تصف عمليات االمت ازز لالستخدامات المختلفة بصورة شبه تجريبية. واخي ار اصبح من الممكن حل هذه المعادالت الرياضية ذات العالقة باالمت ازز باستخدام التحليل العددي وقد مك ن تطور الب ارمجيات وتوفر الحاسبات المتطورة إلى تحديد ود ارسة العوامل المؤثرة على االمت ازز مباشرة دون الخوض في مجاالت مضللة. Types of Adsorption 1.1 أنواع األمت ازز : تتم علملية االمت ازز على سطوح بعض المواد خاملة بسبب التشبع االلكتروني لذ ارتها, وذلك نتيجة لألواصر التي ترتبط بها تلك الذ ارت مع الذ ارت المجاورة للمادة نفسها إذ يتم األمت ازز على هذه السطوح من خالل قوى التجاذب الطبيعي ويدعى هذا النوع من األمت ازز باألمت ازز الطبيعي أو الفيزيائي Adsorption( )Physical وفي بعض األحيان يسمى بامت ازز فاندرفالز Adsorption( )Vander Waals )51( ويكون األمت ازز الفيزيائي شبيها في طبيعته وميكانيكيته بظاهرة تكثف بخار مادة على سطح سائل المادة نفسها. ترتبط جزيئات المادة الممتزة على سطح المادة المازة بوساطة قوى فاندرفالز التداخلية الضعيفة نسبيا إذ يحدث على كل السطوح وال توجد سطوح مختصة بهذا األمت ازز فعلى سبيل المثال يمكن لغاز النتروجين أن يعاني امت از از فيزيائيا على سطح أي مادة صلبة شرط أن تكون درجة الح اررة اقل من نقطة غليان المادة الممتزة. وهنالك سطوح أخرى تعد نشطة في عملية األمت ازز وذلك لعدم تشبع ذ ارتها الكترونيا وتبقى ذ ارت هذه السطوح غير مشبعة الكترونيا رغم األواصر التي تكونها مع الذ ارت المجاورة إذ تميل هذه السطوح إلى تكوين أواصر كيميائية مع الذ ارت أو الجزيئات التي يتم امت ازز ها على السطح. و يدعى مثل هذا النوع من األمت ازز باألمت ازز الكيميائي 31

32 Adsorption( )Chemical ويحدث هذا النوع من األمت ازز على سطوح معينة في ظروف معينة وقد ال يحدث على سطوح أخرى عند توفير الظروف نفسها أو على السطوح نفسها عند تغير الظروف المناسبة) 58 (. يمكن إجمال الفروق بين األمت ازز الكيميائي والفيزيائي باالتي:- 0. تعد قيمة ح اررة األمت ازز الكيميائي عالية مقارنتا مع األمت ازز الفيزيائي فاألواصر الكيميائية التي تتكون في األمت ازز الكيميائي تكون عادة أقوى من قوى التجاذب الطبيعي. 3. يعد األمت ازز الكيميائي الخطوة األولى في التفاعل الكيميائي لذا فانه يحتاج إلى طاقة تنشيط أما األمت ازز الفيزيائي فانه ال يحتاج إلى طاقة تنشيط )61(. 2. األمت ازز الكيميائي يتميز بالخصوصية )Specifity( إذ يحدث عند ظروف معينة وقد ال يحدث عند تغير الظروف أما األمت ازز الفيزيائي فال يمتلك مثل هذه الخصوصية )60(. 5. تتكون في األمت ازز الكيميائي طبقة واحدة من المادة الممتزة على السطح الماز وذلك.)61( كحد أقصى لعملية األمت ازز أما األمت ازز الفيزيائي فقد يتعدى الطبقة الواحدة 2.5 انواع المواد المازة : األطيان The Clays األطيان هي من المواد والمعادن واسعة االنتشار والتي استعملت من قبل اإلنسان منذ القدم حيث تم تصنيف األطيان إلى ثالث أصناف هي :- Residual Clays Alteration Clays Transported Clays األطيان المتبقية األطيان المتغيرة األطيان المنتقلة ) Iowenstein وقد توصل العالم (63(( في بداية القرن العشرين إلى فرضية تنص على أن " المادة الطينية تتكون من حبيبات صغيره جدا تعود إلى عدد محدد من المعادن المتبلورة " تعد 32

33 المعادن الطينية من أكثر المعادن شيوعا وقد تتكون المادة الطينية من معدن واحد أو قد تحتوي.)62( على كميات متفاوتة من المعادن غير الطينية مثل الكوارتز وغيرها من المعادن كما إن الكثير من األطيان تحتوي على مواد عضوية وأمالح قابلة للذوبان في الماء وبهذا فان المعادن الطينية المتبلورة تعد المكونات األساسية للمواد الطينية أي إن مكوناتها هي التي تحدد بشكل كبير خواص المواد الطينية كما إن الكثير من المواد الطينية تمتلك ت اركيب كيميائية متشابهة لكنها تختلف في التركيب البلوري ويكشف عنها من طريقة تشخيصية) 65 (. خالل حيود األشعة السينية كأفضل Zeolite الزيوليت نوع من أحجار سيليكات األلومنيوم وهي مجموعة من المركبات المتكونة أساسا من السيليكات واأللومينات المميهة. المعادن القلوية والمعادن األرض القلوية وهي اجسام صلبة تتواجد على شكل مسحوق أبيض ويمكن أن يتغير اللون إذا استبدل االيون الموجب باحد العناصر االنتقالية. عالية المسامية وتستخدم ا كثير في عمليات االدمصاص الكيميائية, ويرجع تلك التسمية إلى العالم الجيولوجي السويدي أكسل فريدريك كرونستيد عام 0756 عند مالحظته عند إعادة تسخين مادة ستلبت المعدنية انبعاث كمية كبيرة من بخار الماء كانت مدمصة به قام العلماء حتى عام 3119 بد ارسة نوع من أنواع الزيوليت منها نحو توجد طبيعيا. والزيوليت عالي المسامية قادر على االحتفاظ باأليونات الموجبة مثل +Na و K+ و +Ca2 و +Mg2 وغيرها. وتدمص )تعلق( األيونات الموجبة الشحنة في مسام هيكل الزيوليت وعلى سبيل المثال فالناتروليت وهو أحد مركبات الزيوليت له التركيب الكيميائي. Na2Al2Si3O10-2H2O وينشأ الزيوليت الطبيعي عندما يتفاعل الرماد البركاني مع مياه قلوية. كما يتبلور الزيوليت عبر عزمن قد يبلغ عدة آالف من السنين. 33

34 و الزيوليت هو مجموعة من العناصر الكيميائية متكونة أساسا من السيليكات وااللمينات المميهة. للمعادن القلوية والمعادن األرض القلوية وهي اجسام صلبة تتواجد على شكل مسحوق أبيض ويمكن أن يتغير اللون إذا استبدل االيون الموجب باحد العناصر االنتقالية) 22 ( انواع الزيوليت: الزيوليت الطبيعي: تتواجد الزيوليتات في الحالة الطبيعية في الحجارة البازلتية وفي الرواسب فقد تكونت عبر العصور الغابرة تحت تاثير المياه المعدنية الساخنة أغلبيتها سميت على حسب اسم مكتشفها. ان إنتاج العالم السنوي للزيوليت الطبيعي هو 5 مليون طن. 2 مليون طن منها تشحن إلى األسواق الصينية والدول ال ارئدة في إنتاج الزيوليتات الطبيعية في أوروبا الشرقية أوروبا الغربية آسيا أست ارليا. هناك 55 نوع من الزيوليتات الطبيعية قد تم اكتشافها. الزيوليت االصطناعي نظ ار لندرة الزيوليتات الطبيعية لجا العلماء إلى محاولة إلى صنع زيوليت له نفس خواص الزيوليت الطبيعي. يوجد 051 نوع من الزيوليتات االصطناعية وهي األكثر استعماال في الصناعة منها ما له نظير في الزيوليتات الطبيعية وهناك بعض منها بدون بنية هيكلية كاملة تصنيف الزيوليت: للزيوليتات بنية منظمة ذات أسطح متناسقة مشكلة بذلك أجسام رباعية األوجه متصلة ببعضها البعض بذ ارت اوكسيجين موجودة على الزوايا تشكل هذه األخيرة باشت اركها ببعضها البعض وحدات تركيبية متماثلة "وحدة بنيوية ثانوية ". ان نوعية ال اربطة الموجودة بين المجسمات الرباعية األوجه تختلف من زيوليت آلخر هذا ما جعل العالم"ماير" يقترح تصنيفا للزيوليت على أساس البنية الهيكلية له يتكون هذا التصنيف من 9 مجموعات. 34

35 ان لكل مجموعة وحدة هيكلية مميزة بترتيب المجسمات الرباعية االوجة فيها. تبين هذه الوحدات موقع كل من " االلمنيوم" "السيليسيوم" و" االكسيجين" بالنسبة لبعضهم البعض بدون تحديد موقع الماء وااليونات الموجبة ضمن القنوات والتجاويف لكنهما تملكان درجة عالية لقابلية الحركة وهذا ما يفسر خاصية التبادل الشاردي وفقد واسترجاع الماء. يتكون الزيوليت من : رباعيات االوجة المشكلة من االكسيجين األلمنيوم والسيليسيوم. األقفاص األولية: الموشور المكعب : يحتوي على أربعة مجسمات رباعية االوجة. الموشور السداسي : يحتوي على ستة مجسمات رباعية االوجة..1.2 االقفاص الثانوية والقنوات: هناك ما يسمى بالقفص "الفا" والقفص "اق ارق" تشكل هذه نانومتر. االقفاص نتيجة ضم االقفاص األولية اما القنوات فلها فتحات تت اروح ما بين ) ( طريقة تحضير الزيوليت: يحضر الزيوليت تحت شروط معينة وهي درجة الح اررة التركيز PH طبيعة الشوارد المكونات الخلط التفاعلي ومصادر السيليس وااللمين. عادة يتم تحضير الزيوليت في وسط ذو PH>11 أي وسط قاعدي. ان ارتفاع PH يؤثر على ارتفاع سرعة التبلور وانخفاض نسب وsio2 ALO3 في البلورة. تقام عملية التبلور تحت درجة ح اررة ما بين درجة مئوية إلى درجة مئوية هناك 61 ثالث طرق لتحضير الزيوليتات : 1. طريقة التبلور المباشر: هذه الطريقة تعتمد على تحضير هالم تفاعلي يحتوي هذا الهالم على سيلسكات األلمنيوم الصلبة غير المبلورة وااللومين النقي )الومينات الصوديوم( يتعرض الهالم إلى عملية تسخين 35

36 وهذا ارجع لدرجة تبلور تت اروح ما بين )c60-c200( تحت ضغط معين ومدة زمنية تقدر ببضعة أشهر. 2. طريقة الزرع: تعتمد هذه الطريقة على على تحضير هالم تفاعلي للتبلور اين تضاف بعض الحبيبات من الزيوليت النقي وذلك قبل أن يصل إلى درجة ح اررة تبلوره. هذه الطريقة تستعمل لصناعة الزيوليتات الصعبة التحضير. 3. طريقة التنويه: تنقسم هذه الطريقة إلى ثالث خطوات: الخطوة االولى: يحضر الهالم " أ " يحتوي عادة على السيليس ومصدر األلمنيوم أو على سيليكات األلمنيوم الطبيعة مثل الطين NaOH أو قاعدة امين رباعي والماء غير المشرد كمذيب مع إضافة عامل بنيوي. الخطوة الثانية: بنفس مفاعالت الهالم " أ " نقوم بتحضير هالم " ب " دون إضافة العامل البنيوي. الخطوة الثالثة: نضيف 35 بالمئة من الهالم "أ" إلى الهالم " ب " الخليط الناتج بعد عملية التجنيس عند درجة ح اررة عادية نقوم بوضعه عند درجة ح اررة تبلوره وتحت ضغط عادي ونتركه لمدة بضعة ساعات إلى أيام. هذه الطريقة لها االيجابيات التالية : نسبة النقاوة كبيرة للمواد الناتجة. نسبة كبيرة للتبلور

37 استعماالت الزيوليت: الخصائص المتنوعة للزيوليتات جعلتها تملك أهمية كبيرة وقد تم تصنيفها بجدارة صديقة البيئة واستعماالتها الكبيرة في مجال الصناعة اكدت قيمتها في السوق العالمية. ومن بين استعماالتها : 1. الز ارعة يعمل الزيوليت على تثبيت االمونيا الناتجة في التربة ويغنيها باالزوت ويرجع ذلك لقدرته على التبادل الشاردي فهو يستعمل كاسمدة. إضافة إلى هذا خاصية الزيوليت المتمثلة في امتصاص وفقد الماء التي تجعله يمتص الماء ال ازئد من التربة ليعطيه للنبات عند احتياجه له. فهذا يساعد النبات على التكيف مع البيئة الجافة أو الرطبة إذ يحافظ على مستوى ثابت للرطوبة. 2. الصناعة يستعمل الزيوليت في صناعة المنضفات حيث يدخل كمحفز النه يملك الخواص المهمة مقارنة بالمحف ازت الكالسيكية غير المبلورة ونلخصها فيما يلي: مواضع تحفيز كبيرة. بما أن الزيوليتات مبلورة فيمكن استعماله عدة م ارت. مساحة داخلية كبيرة حيث يمكن للفجوات ان تستقبل عددا من الجزيئات يفوق 011 مرة. ال تتغير نسبة المحفز الزيوليتي كثي ار بعد استعماله في تفاعالت تحفيزية. ما استقبلنا نفس الكمية من المحفز غير المبلور. 37

38 3. الحيوانات تربية ان خاصية التبادل الشاردي في الزيوليت تطبق في بيوت الحيوانات وز ارئب األبقار والغنم والدواجن والخيول فهو يسيطر على غاز النشادر والرطوبة إذ يمتص النشادر أربع م ارت أكثر من المواد الغضارية. 4. معالجة المياه إن كل من الزيوليتات الطبيعية واالصطناعية قادرة على ترشيح الماء ونزع المواد والشوائب العالقة كتنظيف مياه المسابح.كما يستعمل لنزع االمونياك والمواد الملوثة تحت ايطار معالجة المياه المستعملة. إن خاصية التبادل الشاردي في الزيوليت تعطيه أهمية كبيرة في عملية تحلية المياه. إن العديد من التفاعالت الكيميائية مثل عمليات الترسيب تعتمد في األساس على التفاعل بين األيونات المختلفة في المحاليل. و عند تمرير المياه على بعض المواد الصلبة تتبادل األخيرة أيوناتها مع أيونات المواد الصلبة الذائبة في المياه. و قد تم رصد ظاهرة التبادل اآليوني أوال في بعض المعادن )الزيوليت sodium (aluminum ( و خاصة سليكات صوديوم األلومنيوم )zeolites. وعند تخلل المياه الخام لطبقة متدرجة من الزيوليتات يتم إحالل أيونات الصوديوم silicates محل أيونات الكالسيوم و المغنسيوم و بالتالي تنخفض درجة عسر المياه. و بمرور الوقت تستنفذ أيونات الصوديوم في الزيوليت و تتحول الطبقة إلى زيوليت الكالسيوم و المغنسيوم. و من الممكن استعادة طبقة زيوليت الصوديوم عن طريق المعالجة بمحلول قوي من كلوريد الصوديوم. )brine( االلومينا : أكسيد األلومنيوم هو أكسيد أمفوتيري لأللومنيوم صيغته الكيميائية.Al2O3 ويشيع اإلشارة إليه بأسماء األلومينا أو الزفير أو ألوكسيت ]aloxite5] في أوساط التعدين والسي ارميك و علم المواد. ويتم انتاجها عبر عملية باير من البوكسيت. أهم استخداماتها هو انتاج فلز األلومنيوم إال أنها تستخدم أيضا ككاشط لصالدتها وكمادة ح اررية الرتفاع نقطة انصهارها. 38

39 التواجد الطبيعي: الكورندم هو أكثر الصيغ البلورية شيوعا ألكسيد األلومنيوم الياقوت والزفير هما صيغ أقل شيوعا بكثير للكورندم ويأخذوا ألوانهم المميزة من الشوائب. وتوجد أيض ا مع مواد أخرى في خام.)65( البوكسيت الذي يعد مصدر ا رئيسي ا لأللومينا التي يصنع منها المنتجون األلومنيوم الخصائص: األلومينا عالية النقاوة المنتجة بعملية "باير" متاحة في صورة متفاعلة أو متكلسة وتباع األخيرة تحت االسم التجارى "ألومينا صفيحية". واأللومينا المصهورة متاحة أيضا كمنتج مصنوع من البوكسيت الذى ر ك ز أثناء الصهر بإ ازلة الحديد والسليكا في صورة حديد سليكونى )فروسليكون(. وقد تصنع ر ت ب خاصة من األلومينا من منتجات عملية باير. يوضح شكل 0 رسم تخطيطى لعملية "باير" ويوضح شكل 3 منتجاتها واستخداماتها المختلفة. وفى العموم تستخدم األلومينات المتكلسة لتعزيز ت اربط الحر اريات أثناء التصنيع أو االستخدام بينما تشكل المنتجات الصفيحية والمصهورة ركامات شديدة االستق ارر. وتتكون األلومينا الصفيحية بالتكليس في 0835 م بينما تتكون األلومينا المصهورة األكثر كثافة بالصهر الكلى ثم التجميد السريع. وباإلضافة إلى ذلك فحبيبات الموليت المصهورة عالية النقاوة المصنوعة من خالئط األلومينا عالية الجودة والسليكا متاحة أيضا. يوضح جدول 9 خصائص األلومينات المختلفة.] 6 [ البنية البلورية: توجد األلومينا في أشكال بلورية متعددة. ولهذه األشكال الصيغة الكيميائية نفسها ولكنها تختلف في انتظام ذ ارت األلومنيوم واألكسجين. ويمكن تغيير هذه األشكال المتنوعة من شكل إلى آخر عن طريق تسخينها لدرجة ح اررة معينة. يوجد على شكل نمطين يختلفان عن بعضهما في البنية البلورية وبالتالي يختلفان أيضا في الخصائص الفيزيائية والكيميائية باإلضافة إلى التطبيقات. γ وهما النمط ألفا α والنمط گاما 39

40 α -أكسيد األلمنيوم الخواص: يكون α -أكسيد األلمنيوم على شكل بلو ارت بيضاء قاسية ال تنحل ال في األحماض وال األسس وال تظهر أي شغف للرطوبة )استرطاب( س التحضير: يتم الحصول على α -أكسيد األلمنيوم من تسخين هيدروكسيد األلمنيوم فوق Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O )3-3( االستخدامات: تستخدم األلومينا المنقاة استخدام ا واسع ا كمادة كاشطة تستخدم للطحن أو التلميع. وتقاوم األلومينا درجات الح اررة العالية. وهي موص ل رديء للكهرباء ولهذا فهي تستخدم في تبطين األف ارن وفي العوازل الكهربائية. يستخدم المنتجون صلصاال أبيض يسمى الكاولين وهو يتركب من األلومينا والسليكا والماء في صناعة أواني الخزف الصيني. ويستخدم الكاولين أيض ا في إنتاج الدهان والورق ومنتجات أخرى. نظ ار لصالبة مركب α -أكسيد األلمنيوم )قساوة 8 على مقياس موس( فإنه يستخدم في معدات صقل وتلميع المعادن. كما يستخدم المركب في صنع األجهزة المخبرية المعدة لتحمل درجات ح اررة عالية مثل البواتق. يتشكل γ -أكسيد األلمنيوم γ -أكسيد األلمنيوم من تسخين هيدروكسيد األلمنيوم إلى حوالي 511 س فنحصل على مسحوق أبيض ناعم شغوف للرطوبة ينحل في كل من الحموض واألسس. بالتسخين فوق 851 س يتحول γ -أكسيد األلمنيوم إلى النمط ألفا. يتميز γ -أكسيد األلمنيوم بأن لديه قابلية 41

41 كبيرة لالمتصاص لذلك يستخدم في الكروماتوگ ارفيا في عمليات التجفيف وفي إ ازلة ألوان المحاليل. : التيتانيا TiO2 ثاني أكسيد التيتانيوم dioxide( )Titanium أو أكسيد التيتانيوم الرباعي أو تيتانيا هو أكسيد يتكون طبيعيا للتيتانيوم وله الصيغة الكيميائية.TiO2 عندما يستخدم كخضاب فإنه يسمى 77891(.Pigment White 6) CI وثاني أكسيد التيتانيوم األبيض األبيض الصابغ رقم 6 التيتانيوم مشهور بسبب استخداماته الكثيرة بدئا من الدهان وواق من الشمس إلى استخدامه في تلوين الطعام. وعند استخدامه كملون في الطعام يكون له رقم) E171 ( )22(. : زركونيا ZrO2 أكسيد الزركونيوم الرباعي )أو ثنائي أكسيد الزركونيوم( والذي يعرف أيضا باسم زركونيا عبارة عن مركب كيميائي له الصيغة ZrO2 ويكون على شكل مسحوق بلوري أبيض. تكون حالة أكسدة الزركونيوم في هذا المركب +5. إن الشكل البلوري المكعب من المركب يعرف باسم الزركون ويستخدم في مجال األحجار الكريمة كبديل رخيص الثمن لأللماس )65( خواص الزركونيا : يعد أكسيد الزركونيوم من أحد أكثر المواد السي ارميكية التي جرت األبحاث عليها. يكون ألكسيد الزركونيوم النقي بنية بلورية أحادية الميل عند درجة ح اررة الغرفة. يحدث تحول في البنية إلى النظام البلوري الرباعي والى النظام المكعب عند رفع درجة الح اررة. بالمقابل فإن توسع الحجم الناتج عن التحول من النظام المكعب إلى النظام الرباعي ثم إلى النظام أحادي الميل عند التبريد يؤدي إلى حدوث إجهاد كبير على البلورة مما يسبب التشقق. أضيفت عدة أكاسيد أخرى إلى الزركونيا منن أجل تثبيت األطوار الرباعية والمكعبة مثل أكسيد المغنسيوم )MgO( وأكسيد اإلتريوم الثالثي )Y2O3( وأكسيد الكالسيوم )CaO( وأكسيد السيريوم الثالثي )Ce2O3( باإلضافة إلى أكاسيد أخرى. 41

42 يمتلك أكسيد الزركونيوم المكعب )الزركون( ناقلية ح اررية ضعيفة جدا مما مك ن من استخدامه على شكل طالء الحاجز الح ارري Thermal barrier coating في المحركات النفاثة ومحركات الديزل وذلك كي تعمل عند درجات ح اررة مرتفعة. إن فجوة النطاق ألكسيد الزركونيوم معتمدة على الطور )أحادي الميل أو رباعي أو مكعب( وعلى طريقة التحضير وان كانت قيمتها تتر اوح بين 5 إلى 7 إلكترون فولت..Baddeleyite يوجد أكسيد الزركونيوم في الطبيعة على شكل معدن بادياليت تحضير الزركونيا: يحضر صناعيا من سيليكات الزركونيوم والتي تؤلف معدن الزركون وذلك بإج ارء عمليات غسيل للمعدن وتنظيفه من الشوائب ثم بإج ارء عملية تكليس. نحصل من العملية على أكسيد الزركونيوم بنقاوة % استخدامات الزركونيا: يستخدم أكسيد الزركونيوم كمادة حاجبة للح اررة وفي مجال العزل الح ارري وفي صناعة مواد السحج. يستخدم الزركونيا في صناعة سكاكين السي ارميك لما يعرف عنه من صالبة. تستخدم الزركونيا المثيتة في حساسات األكسجين وفي تركيب أغشية خاليا الوقود وذلك لقدرتها على السماح أيونات األكسجين أن تتحرك بحرية عبر الشبكة البلورية عند درجات ح اررة مرتفعة. إن هذه الناقلية األيونية العالية تجعل المادة من أحد المواد السي ارميكية اإللكترونية Electroceramics أهمية. يستخدم أكسيد الزركونيوم في مجال التعويضات السنية من أجل بناء هياكل التيجان والجسور والتي تغطى فيما بعد بالخزف. من االستخدامات الحديثة ألكسيد الزركونيوم ما قامت شركة أبل بوضع ب ارءة اخت ارع له عام 3116 وذلك في مجال تغليف أجهزة الهاتف المحمول بمادة الزركونيا. حيث أن استعمال السي ارميك المصنوع من الزركونيا بدال من أغلفة األلومنيوم يحس ن من انتقال أمواج ال ارديو دون الحاجة الستخدام هوائي خارجي بل يكون داخل الجهاز. 42

43 7.1.1 السليكا جل : هالم السيليكا هي مادة حبيبية لها بريق زجاجي مسامية وهي شكل من أشكال ثاني أكسيد السيليكون تخلق اصطناعيا من سيليكات الصوديوم. هالم السيليكا صعب وقاسي. وهو أكثر صلبة من هالم السيليكا المنزلية الشائعة ومن صورها الجيالتين أو األجار. وهو معدن طبيعي حيث يتم تنقيته ومعالجته وتحويله إلى أي شكل سوى كان حبيبات أو خرز. ونتيجة لجفافه فإنه لديه متوسط حجم المسام من نانومتر ولها صلة قوية بجزيئات الماء. و هالم السيليكا 3,5 أكثر شيوعا في الحياة اليومية نحو الخرز الصغير, السيليكا جل يتكون من مادة السيليكا و هي مادة شديدة اإلمتصاص للرطوبة و ذات درجة حموضة عالية األمر الذي يبين لنا الغرض من وضعها في األحذية حقائب اليد و كذا داخل علب األجهزة اإللكترونية و ذلك للحفاظ على هذا النوع من السلع لمدة أطول لكونها معرضة للتلف من الرطوبة خاصة السلع الجلدية االلكترونية و الغذائية ايضا إذ يتم اضافته بنسب مدروسة الى بعض المواد الغذائية بحيث ال يسبب اي أم ارض أو تسمم كما ان بعض حبوب األدوية تحوي على كمية من جل السيليكا ليحميها من الرطوبه التي تؤثر عليها بشكل ضار إال أن هذه المادة تبقى سامة نوعا ما لذا وجب إبعادها عن متناول األطفال.)66( تاريخ السليكا جل : ظهر هالم السيليكا الى حيز الوجود في وقت مبكر من عام 0651 م بواسطة الفضول العلمي. تم استخدامها في الحرب العالمية األولى من أجل امت ازز األبخرة والغا ازت في اقنعة الغا ازت و للدموع. كان ذلك بعد ب ارءة اخت ارع التوجيه االصطناعي إلنتاج هالم السيليكا التي كتبها أستاذ.0809 الكيمياء والتر A. باتريك Patrick( )Walter.A في جامعة جونز هوبكنز في عام في الحرب العالمية الثانية كان هالم السيليكا ال غنى عنه في المجهود الحربي للحفاظ على البنسلين والمعدات العسكرية الجافة حماية من التلف بالرطوبة. في الحرب العالمية الثانية كان هالم السيليكا ال غنى عنه في المجهود الحربي للحفاظ على البنسلين والمعدات العسكرية الجافة حماية من التلف بالرطوبة, كسائل تكسير كيميائي حفاز إلنتاج اوكتان عالي الجازولين 43

44 وكدعم حاف از لتصنيع بوتادين من االيثانول في الب ارمج المغذية المستخدمة في إنتاج المطاط الصناعي. انواع السليكا جل : 3,5 على & - النوع A فيه الكريات واضحة قطر المسام التقريبي: nbsp نانومتر وخصائص يستخدم في التجفيف وواقي من الرطوبة ويمكن أن تستخدم كناقالت للمواد الحافزة وماصة وفواصل مكثف الضغط المتغير. 7,1 & nbsp nm - 5,5 - النوع B فيه الكريات بيضاء شفافة قطر المسام: نانومتر وهي ممت ازت سائلة وحامالت العطور األكثر جفافا و ويمكن أيضا أن تستخدم كناقالت محفزة وفي حاويات القمامة. - النوع C شفافة بنية مسامية دقيقة المواد الخام الالزمة إلعداد هالم سيليكا حاويات القمامة. باإلضافة إلى ذلك تجفف وتفحص وأنها تشكل هالم السيليكا المسامي الصغير الذي يستخدم كمجفف ممتز وناقل للمواد الحافزة. تحضير السليكا جل : تحضر عن طريق تحمض محلول مائي من سيليكات الصوديوم إلنتاج ارسب هالمي ثم يتم غسله ثم تجفيفه إلنتاج السيليكا جل عديمة اللون. عندما باتباع الداللة الواضحة لمحتوى الرطوبة من هالم السيليكا رباعي كلورو كوبالت األمونيوم (NH4)2CoCl4II( تطبيقات السليكا جل : المجففات توجد هالم السليكا في المنتجات اآلتية : الم نتجات الجلدية وكذلك بعض األطعمة وذلك ألنها تقلل من الرطوبة فبالتالي تقلل من مستوى النمو للفطريات وتقلل أيضا من التلف والتعفن 44

45 بعض األدوات اإللكترونية ذلك ألنها تمنع عملية التكثف. والذي من الممكن أن يتلف هذه األدوات. قوارير االدوية والفيتامينات وسبب وجودها. نعلم بأن قوارير االدوية وخاصة الفيتامينات يتطلب عادة حفظها في مكان بارد. فلو كان هناك نسبة معينة من الرطوبة ومن ثم وضعت هذه القوارير في مكان بارد فقد يتكثف بخار الماء. وبالتالي ت تلف الحبوب لذلك دائما ما نجد السيلكا جل موجودة في أي م نتج يتأثر بالرطوبة أو التكثف. وتعتبر السيلكا جل غير ضارة. فنحن نجدها أحيانا في األطعمة. وهي عبارة عن ثاني أكسيد السيلكون الموجود في الكوارتز.وتحتوي % 51 السيلكا جل على العديد من الحبيبات المسامية التي تمتص الرطوبة. ويمكن أن تمتص من وزنها من الرطوبة. ولكن ماذا يحدث لو تشبعت السيلكا جل بالرطوبة. الكيمياء كرموتوغ ارفيا الفصل بالطبقة الرقيقة )TLC( هي تقنية تستخدم ل فصل مخاليط من المكونات. تستخدم في الطور الثابت: ويكون ذلك على لوح مغلف بطبقة رقيقة من المواد الممتزة على لوح من البالستيك اوالزجاج أو رقائق األلومنيوم وهي وعادة السيليكا جل وهي نفسها المادة المدمصة في كروماتوغ ارفيا االعمدة. Adsorption in Solution 7.1 األمت ازز في المحلول إن حاالت المادة التي تمتلك سطوح محددة في الفضاء هي الحاله الصلبة و الحاله السائلة لذلك فان مجاالت التماس السطحي التي تؤدي إلى حصول األمت ازز هي أنظمة )صلب سائل صلب غاز سائل سائل سائل غاز واخي ار صلب صلب() 67 (. إن عملية األمت ازز في نظام )صلب- سائل( تتضمن تماس سطحي الطورين الصلب والسائل مع بعضها إذ إن الطور السائل أما أن يكون نقيا أو أن يحوي مادة أو أكثر مذابة فيه. إن العملية المعاكسة لعملية األمت ازز هي االنت ازز وتسمى في بعض األحيان المج )Desorption( وهي عملية انفصال الدقيقة الملتصقة بالسطح الماز وعودتها إلى الطور المنتشر فيه ويحدث االنت ازز عادة عند ارتفاع درجات الح اررة لحد يكفي لكسر قوى الت اربط بين الماز والممتز) 69 (. إما عملية 45

46 تغلغل الدقيقة الممتزة داخل السطح الماز وانتشارها فيه تسمى االمتصاص) Absorption (, وفي بعض األحيان يحدث األمت ازز واالمتصاص مع بعضهما وفي هذه الحالة يطلق علية) Sorption (. Adsorption Isotherm 6.1 ايزوثيرمات األمتزاز أن رسم العالقة بين كمية المادة الممتزة على سطح ما مقابل تركيز أو ضغط هذه المادة عند االت ازن مع ثبات درجة الح اررة يعطي منحنيا هو منحني األمت ازز أو ما يطلق علية أيزوثيرم األمت ازز) 61 (. صنفت ايزوثيرمات األمت ازز إلى تصنيفين رئيسين هما :- تصنيف وجماعته) 69 ( Brunauer إذ صنف ايزوثيرمات األمت ازز تبعا إلى خمسة أصناف كما مبين في الشكل )0-3(. pressure الشكل) 1-1 ( تصنيف Brunauer اليزوثيرمات االمت ازز) 71 ( يبين الصنف )І( إن كمية المادة الممتزة من قبل كمية محددة من المادة المازة تزداد بشكل كبير جدا بازدياد التركيز وتتوقف هذه الزيادة عندما يغطى السطح الماز بجزيئات المادة الممتزة إما الصنف )II( فيكون األمت ازز عنده متعدد الطبقات وغالبا ما يحدث عند امت ازز الغا ازت إذ يشير إلى إن األمت ازز يزداد زيادة كبيرة جدا عندما يبدأ تكاثف الغاز. 46

47 الصنف )III( يكون التداخل فيه بين الطبقة األولى وبين المادة الممتزة أضعف بكثير من تداخل مع الطبقة الثانية أما الصنف )IV( فهو يحتوي على حدين لكمية المادة الممتزة بدل الحد الواحد الموجود في الصنف )I(. الصنف )V( فهو اقت ارح مشترك للصنفين )I( و )II( وعلى العموم يكون األمت ازز الكيميائي من النوع )I( بينما األمت ازز الفيزيائي محتمل أن يمثل األنواع الخمسة. أما العالم ]Giles[12 فلقد صنف ايزوثيرمات األمت ازز إلى أربعة أصناف رئيسة هي )max,5,2,3,0 )C,S(,L,H وتوجد ضمن هذه األصناف الرئيسة مجاميع ثانوية هي ( كما موضح في الشكل )3-3(. Equilibrium Concentration of Solution )Giles الشكل )1-1( أنواع مختلفة من ايزوثيرمات االمت ازز وفق تصنيف ( يشير الصنف )S( إلى أن المذيب قد يعاني امت از از شديدا على السطح الماز ويكون توجه الجزيئات الممتزة فيه بشكل عمودي أو مائل على السطح الماز إما الصنف )L( فيكون توجه الجزيئات الممتزة بصورة أفقية على السطح كما إن األمت ازز يكون أحادي الطبقة. ويلحظ الصنف )H( في المحاليل المخففة جدا وكذلك عند امت ازز جزيئات كبيرة مثل البوليم ارت وأخي ار يشير الصنف )C( إلى حصول امت ازز كيميائي إذ يوجد في هذا الصنف حاجز ثابت 47

48 partition( )Constant بين المادة الممتزة من جهة وبين المحلول مع السطح الماز من جهة أخرى. Langmuir Adsorption Equation معادلة النكماير لالمت ازز : وضع العالم Langmuir معادلة خاصة باألمت ازز اعتمادا على افت ارضات نظرية إذ وضعت المعادلة أساسا لتفسير امت ازز الغا ازت على سطوح المواد الصلبة. افترض Langmuir أن الغا ازت الممتزة ال يمكن أن تكون أكثر من طبقة واحدة أحادية الجزئية كما انه صور عملية امت ازز الغا ازت بأنها عمليتان متعاكستان وهي تكاثف الحالة الغازية على السطح وتبخر الجزيئات من السطح إلى الحالة الغازية) 63 (. عندما يبدأ األمت ازز فان أي جزيئة تصطدم بالسطح سوف تمتز عليه وباستم ارر عملية األمت ازز يصبح من غير الممكن أن تمتز كل جزئية تصطدم بالسطح بل إن الجزئية التي تمتز هي التي تصطدم بموقع فارغ فقط) 70 (. كذلك يمكن تطبيق معادلة Langmuir المت ازز المواد المذابة في الطور السائل على سطوح المواد الصلبة إذ يمكن التوصل إلى معادلة النكماير التي تعبر عن عملية األمت ازز من المحاليل بالمعادلة اآلتية) 73 (: A + B A + B (Solute in Solution) N 2 (Adsorbed solvent) s N 1 s (Adsorbed Solute) N 2 (Solvent Solution) N 1 إذ إن كل من و N2 يعب ارن عن الكسر المولي للمذيب والمذاب على التوالي إما N1 N2s,N1s يعب ارن عن الكسر المولي للمذيب والمذاب الممتزة على سطح الطور الصلب عند االت ازن. 48

49 يمكن كتابة ثابت االت ازن )k( بالشكل األتي:- K N N s 2 s 1. N. N 1 2 K N N s 2 s 1. a. a 1 2 )2-3( a2 و إذ إن a1 يعب ارن عن فعالية المذيب والمذاب على التوالي كما انه في المحاليل المخففة يمكن التعويض عن a2 األتي:- بالتركيز عند االت ازن )Ce( فتصبح معادلة )0-3( بالشكل K N N s 2 s 1. a 1. C e )5-3( كما يمكن عد )a1( مقدا ار ثابتا وذلك الن األمت ازز في المحاليل المخففة واذا اعتبر وان = 1 N2s N1s + فان تعويض هذه الكميات في معادلة )0-2( ينتج :- N s 2 b. Ce 1 bc e )5-3( ولما كان N s n n s 2 s 2 = )6-2( إذ إن ns يمثل عدد موالت مواقع األمت ازز للغ ارم الواحد وان هي جزء السطح المشغول بوساطة الجزيئات الممتزة وبتعويض )5-0( في )5-0( نحصل على: bce 1 bc e )7-3( 49

50 وبما إن كمية المادة الممتزة )Qe( تتناسب مع جزء السطح المشغول فانه يمكن كتابة المعادلة أعاله بالشكل األتي :- Q e abce 1 bc e )9-3( تمثل معادلة )0-7( معادلة النكماير لالمت ازز من المحاليل إذ إن )a( و )b( ثوابت النكماير Ce التجريبية و Qe كمية المادة الممتزة )mg/g( و تركيز المادة الممتزة عند االت ازن )mg/l(. يمكن التعبير عن المعادلة األخيرة بالصورة الخطية فتصبح بالشكل األتي :- C Q e e C 1 ab a e )8-3( C Q e e والشكل )2-3( يوضح رسم قيم مقابل قيمة Ce إذ نحصل على خط مستقيم له ميل.) 1 ( ) 1 وتقاطع مقداره ab a مقداره ( الشكل )b( الصورة الخطية لأليزوثيرم Langmuir أيزوثيرم )a( )1-1( 51

51 1.6.1 معادلة فريندلش لالمت ازز Freundlich Equation Adsorption )61( Freundlich العالم األلماني وضع معادلة وصفية مهمة في األمت ازز تعالج األمت ازز على السطوح الصلبة غير المتجانسة وكذلك األمت ازز الذي ال يتحدد بطبقة جزيئية واحدة وانما متعدد الطبقات.)52((Multilayer) إن هذه المعادلة خاصة باألمت ازز من المحاليل -: على السطوح غير المتجانسة Surfaces) (Heterogeneous هي Q e K C (01-3) f 1 n e.(mg/g). حيث إن Q e = كمية المادة الممتزة بوحدات = التركيز عند االت ازن بوحدات.(mg/L) C e = ثوابت Freundlich العددية والتي تعتمد على طبيعة كل من الممتز والماز K,n ودرجة الح اررة. وبأخذ لوغاريتم الطرفين تصبح المعادلة (9-1) بشكلها األتي:- log Q e 1 n log K f log Ce (00-3) (1/n) log(c e ) وبرسم ) e log(q مقابل نحصل على خط مستقيم ميله يمثل شدة األمت ازز وتقاطع ) f (log k يمثل سعة األمت ازز كما موضح بالشكل )5-0(. 51

52 أيزوثيرم b) الصورة الخطية لأليزوثيرم Freundlich (a الشكل )1-1( 8.1 طبيعة الماز والممتز :Nature of Adsorbent and Adsorbate :Nature of Adsorbate طبيعة المادة الممتزة أن عملية األمت ازز تتأثر بطبيعة المادة الممتزة من حيث خصائصها الفيزيائية فيزداد األمت ازز بزيادة الوزن الجزيئي) 63 (, وكذلك تتأثر بخصائصها الكيميائية من حيث المجاميع الفعالة وجود في تركيب المادة الممتزة ومن عدم وجودها إذ إن السطح الماز يميل إلى امت ازز المكون األكثر قطبية في المحلول) 72 (. كذلك تزداد سعة األمت ازز بزيادة تركيز المادة الممتزة) 60()53 (. : Nature of Adsorbent طبيعة المادة المازة أن أهم ما يميز المادة المازة من حيث تأثيرها على عملية األمت ازز هو قطبية السطح السطوح التي تتضمن إن إذ مجاميع قطبية تميل إلى المكونات األكثر قطبية في )75( المحلول وفرة كما أن المسامات على السطح يرفع من كمية وانتقائية العملية هذا من جهة ومن جهة أخرى زيادة فان المساحة السطحية للماز تؤدي إلى زيادة سعة األمت ازز. 52

53 Adsorption Capacity 2.1 سعة االمت ازز: تعرف سعة االمت ازز على إنها كمية المادة الممتزة لكل وحدة كتلة )أو حجم( من المادة المازة. وتعتمد سعة االمت ازز على تركيز المادة الممتزة في الطور السائل ودرجة الح اررة وظروف أخرى مثل الدالة الحامضية. وتقدر سعة االمت ازز عادة عند درجة ح اررة ثابتة وت اركيز مختلفة من المادة الممتزة وترسم البيانات العملية لالمت ازز على شكل ايزوثيرم )كمية المادة الممتزة مقابل التركيز عند درجة ح اررة ثابتة(.ويمكن التعبير عن سعة االمت ازز بوساطة وسائل اخرى كااليزوستير )Isostere( أو عالقة تماثل الضغط )57 ( )Isobars) والتي يمكن الحصول عليها من رسم كمية المادة الممتزة كدالة لدرجة الح اررة مقابل ت اركيز أو ضغوط جزيئية معلومة أو بوساطة ط ارئق اخرى) 75 ( هي خارج نطاق د ارستنا هذه.وبصورة عامة تزداد سعة امت ازز المادة المازة مع زيادة مساحتها السطحية) 76 (. إن المساحة السطحية هي مصطلح نسبي يعبر عن مقدار تغطية سطح المادة المازة بوساطة المادة الممتزة المعلومة الكثافة واالبعاد الجزئية. والقيم المحصل عليها تعطي اشارة إلى سعة االمت ازز على الرغم من انها ال تمثل المقياس المثالي الختيار المادة المازة) 77 (. :Activated Carbon 11.1 الكاربون المنشط يعد الفحم المنشط من االنواع الخاصة من الكاربون وينتج بكميات قليلة مقارنة بالفحم الحجري وفحم الكوك واسود الكاربون ويختلف الفحم المنشط قليال عن غيره من انواع الفحم من ناحية التركيب والمساحة السطحية الهائلة والتي تقترب من ) (م 3 /غم )79(. ويعرف الكاربون المنشط بانه ماة مسامية على هيئة متبلمرة تعاني اثناء انتاجها خلال في تركيبها البلوري ونقصا في هيدروجينها ويؤدي هذا الخلل إلى ظهور مسامات غير مستقرة من ناحية 53

54 محتواها من الطاقة أو الفعالية وتوجد هذه المسامات في الغالب على السطوح الخارجية لحبيبات الكاربون المنشط وفي بعض االحيان تكون داخلية ويفوق حجم هذه المسامات حجم مسامات انواع عديدة من الفحم االعتيادي ونتيجة لذلك تزداد قدرته على االمت ازز) (. يختلف الكاربون المنشط عن بقية المواد المسامية مثل السليكا جل وااللومينا ببعض الصفات كاحتوائه على جميع انواع الثغور )Pores( من الكبيرة )Macro( التي يمكن مالحظتها بسهولة عن طريق المجهر االلكتروني وحتى الدقيقة )Micro( والتي تشترك في االمت ازز فضال عن الطبيعة غير القطبية )Non-Polar( للكاربون المنشط والتي تجعل االرتباط في عملية االمت ازز تعتمد إلى حد كبير على طبيعة الت اركيب المسامية فيه.)Porosity( وعلى الرغم من االختالفات الكبيرة بين االنواع المحضرة من الفحم المنشط من ناحية مساحته السطحية وفاعلية وقابلية امت اززه للمواد الملوثة من محاليلها المائية أو الهوائية أو الغا ازت الصناعية فانها تصنف بحسب المفهوم العام للكاربون المنشط الى صنفين رئيسين )90( هما: الكاربون الحبيبي )Granular( ومسحوق الكاربون )Powdered( ولكل من هذين النوعين مواصفاته واستخداماته الخاصة. الشكل )1-1( مسحوق الكاربون المنشط 54