دراسة كفاءة توليد الطاقة ومعالجة المياه في خلايا الوقود الميكروبية لطبقة الرواسب

دُرست خلايا الوقود الميكروبية لطبقة الرواسب من حيث توليد الطاقة الكهربائية ومعالجة المياه. وبهدف تصميم خلية الوقود الميكروبية لطبقة الرواسب (Sediment Microbial Fuel Cell) (SMFC)، أُحضرت الرواسب من سرير نهر الصنوبر، حيث جرى توصيفها لبيان المحتوى العضوي وعناصر التغذية فيها. زودت الخلية بمنظومة تهوية سطحية، وبدأ العمل فيها. حيث تمت مراقبة مؤشرات التيار الكهربائي ومؤشرات تلوث المياه بمرور الزمن. لاحقاً تم تغيير نمط التهوية وأُجريت القياسات السابقة لتوليد الكهرباء، ومؤشرات تلوث المياه، وتمت مقارنتها مع المرحلة السابقة. أظهرت نتائج النمط الأول من التهوية أنّ القيمة العظمى لتيار الدارة القصيرة [Short Circuit Current (ISC)] بلغت (0.905) mA، بينما بلغت القيمة العظمى لجهد الدارة المفتوحة [[Open Circuit Voltage (VOC) (0.390) V. في حين لوحظ ارتفاع في قيم التيار والجهد الكهربائي في النمط الثاني من التهوية، حيث بلغت القيمة العظمى لتيار الدارة القصيرة (1.240) mA، والقيمة العظمى لجهد الدارة المفتوحة (0.430) V. عند وصل الدارة إلى مقاومة خارجية R= 100 Ω، بلغت شدة التيار الكهربائي IR= 0.805 mA، والجهد VR=0.084 V، وبلغت كثافة التيار الناتج (3.18) mA/m2، وكثافة الطاقة (0.269) mW/m2. بالنسبة لتحاليل المياه فقد لوحظ ارتفاع في قيم الـ pH التي بلغت (8.90)، كما ارتفعت كفاءة إزالة الـ COD والـفوسفات والنترات والأملاح المنحلة الكلية، حيث بلغت: 72.11%، 62.70%، 35.60%، 30.61%، على الترتيب.

استخدام الزيوليت الطبيعي في أعمدة الوسط الثابت لإزالة المعادن الثقيلة من مياه الصرف الصناعي لمصفاة بانياس

تم استخدام أعمدة امتزاز بوسط ثابت من الزيوليت الطبيعي لدراسة حركية إزالة المعادن الثقيلة من محاليل أحادية المكون للفاناديوم و النيكل و الزنك و الرصاص. تتضمن بارامترات النظام المدروسة معدل تدفق المحلول و ارتفاع الوسط. تم أيضاً دراسة تأثير الشوارد المنافسة ذلك لتقرير كفاءة الزيوليت الطبيعي في معالجة المياه الصناعية تحت ظروف مستمرة باستخدام أعمدة الوسط الثابت. كما تم تجديد الزيوليت الطبيعي المحمل بالمعدن باستخدام ملح كلور الصوديوم. أظهرت النتائج أن معدلات التدفق الأبطأ أعطت كفاءات إزالة أفضل بالمقارنة مع المعدلات الأسرع، ارتفاعات الوسط الأطول أدت أيضاً لكفاءات امتزاز أكبر. تم استخدام نموذج مدة خدمة عمق الوسط (BDST) بنجاح لمحاكاة النتائج التجريبية عند اختراق مقداره 30%. للحصول على البارامترات الضرورية التي نحتاجها لتصميم عمود الوسط الثابت. تراوحت قيم R2 بين0.91 و 0.95. تم تعريض الزيوليت الطبيعي لثلاث دورات من الامتزاز و الاستخلاص، بينت النتائج أن كفاءات الاستخلاص لإزالة المعدن الثقيل كانت عالية مما يدل أنه يمكن إعادة إنتاج الزيوليت و إعادة استخدامه لإزالة المعادن الثقيلة من المحلول.

إزالة الرصاص و الزنك من المياه الصناعية باستخدام زيوليت طبيعي /فليبسايت/ من جنوبي سوريا

أجريت هذه الدراسة لإزالة المعادن الثقيلة (Zn2+, Pb2+) في حالات السكون من المحاليل المائية الأحادية و المتعددة المكونات باستخدام الزيوليت الطبيعي السوري. بينت الدراسة أن هذه الإزالة لها طبيعة تبادل أيوني و تتألف من ثلاث مراحل هي: الامتزاز على سطح البلورات الميكروية، مرحلة التحول، الامتزاز المحدود داخل البلورات الميكروية. بينت الدراسة أن الزمن اللازم لحصول التوازن هو 6 ساعات، و أن الاختلاف البسيط بين سعات امتزاز الزيوليت بالنسبة للرصاص و الزنك من المحاليل الأحادية و المتعددة المكونات يثبت وجود مراكز امتصاص فردية للزيوليت من أجل كل معدن. قيست سعة الامتصاص القصوى بالنسبة لـ pb2+ و هي 33.89 mg/g عند التركيز التوازني 261.07 mg/l ، و بالنسبة لـ Zn2+ كانت 29.18 mg/g عند 309.818 mg/l . تم استخدام نماذج خطوط تبادل امتزاز Langmuir و Freundlich لتقييم أداء امتزاز الزيوليت الطبيعي للرصاص و الزنك. كانت هذه النماذج قادرة على تقديم ملاءمة جيدة مع البيانات التجريبية، مع معامل ارتباط R2 يتراوح بين 0.95-0.99، مع ملائمة أفضل لنموذج لانغموير.

استخدام الزيوليت الطبيعي لإزالة الفاناديوم و النيكل من المياه الصناعية

تم إجراء هذه الدراسة بهدف إزالة أيونات الفاناديوم و النيكل في حالات السكون من المحاليل المائية باستخدام زيوليت طبيعي من جنوب سورية. بينت الدراسة أن شروط التشغيل مثل: pH, التركيز الأولي للمحلول، حجم حبيبة الجسم الماز، وجود الشوارد التنافسية، قادرة على التأثير في سعة و فعالية امتزاز الزيوليت الطبيعي.

تقييم كفاءة وحدة إزالة الملوحة و محطة المعالجة في إزالة بعض المعادن الثقيلة في المخلفات السائلة لشركة مصفاة بانياس

يهدف البحث إلى تحديد تراكيز بعض المعادن الثقيلة في النفط الخام و في المخلفات السائلة الناتجة عن وحدة إزالة الملوحة في مصفاة بانياس, تم خلال البحث استخدام طريقة استخلاص ( سائل-صلب) حيث بمساعدة هذه الطريقة تم استخلاص المعادن الثقيلة من العينات المائية المالحة و المأخوذة من التصريف الخارج من وحدة إزالة الملوحة بالإضافة إلى عينات مقطوفة من مراحل المعالجة اللاحقة, كما تم اعتماد طريقة تحليلية لاستخلاص هذه المعادن من النفط الخام و من المخلفات السائلة الناتجة عن مصافي النفط. تكمن الغايه من البحث في تتبع مسار هذه المخلفات من لحظة تصريفها من الوحدة مروراً بمراحل المعالجة الفيزيائية و الكيميائية و البيولوجية وصولاً إلى البحر الأبيض المتوسط, بيّنت النتائج أن النفط الخام السوري يحتوي على جملة من المعادن الثقيلة أهمها: (الفاناديوم, النيكل, الحديد, الزنك, المنغنيز, النحاس, الكادميوم, الرصاص, الكروم, الكوبالت) حيث يكون للفاناديوم التركيز الأكبر فالنيكل ثم الحديد, وضّحت النتائج أن كفاءة المعالجة الكلية للتخلص من المعادن الثقيلة كانت مساوية ﻠ %41.06 للفاناديوم و 44.92% للنيكل و %39.34 للحديد, ثم تمت مقارنة قيم التراكيز المصروفة للبحر من هذه المعادن مع الحدود الطبيعية لوجودها في البيئة البحرية و ذلك لبيان الأخطار الناجمة عن طرح مثل هذه المخلفات في الوسط الحيوي المحيط.

معالجة المياه الجوفية الملوثة بشوارد النترات في مفاعل السرير المميع

تشكل إزالة النترات بالطريقة البيولوجية في مفاعل السرير المميع منقوص الأوكسجين طريقة بسيطة للتخلص مما يلوث المياه الجوفية من نتروجين النترات. يتم في هذا المفاعل تنمية غشاء بيولوجي على حبيبات سرير المفاعل و التي تم اختيارها في هذا البحث حبيبات الكربون المنشط ذات الأقطار (1-3) ملم، و يتكون هذا الغشاء البيولوجي في قسمه الأعظم من بكتريا عضوية التغذية و يمرر تيار الماء الخام المحمل بشوارد النترات مع ما يضاف إلى هذا الماء من مغذيات للبكتريا و التي اختيرت في بحثنا هذا الإيتانول و فوسفات الصوديوم ثنائية الهدروجين، الأول كمغذ كربوني و الثاني كمغذ فوسفوري. يتم مرور الماء الخام من أسفل المفاعل بسرعة كافية لتمييع حبيبات هذا السرير الحاملة للغشاء البيولوجي.

التنقية الميكروبيولوجية للمخلفات السائلة المنزلية باستعمال نباتات البوتوموس

جمعت عينات المياه ابتداء من المياه العادمة في مصب شبكة مياه الصرف الـصحي بمدينـة قطنـا، و كذلك من المياه المعالجة في أحواض التنقية التي أعدت لهذا الغرض، مـن أجـل إجـراء الاختبـارات الفيزيائية و الكيميائية و الميكروبيولوجية بمعدل ثلاث مرات في الأسبوع مدة سبعة عـشر يومـاً، بهـدف تحديد دور النباتات المائية الكبيرة في تحسين عملية تنقية المخلفات السائلة المنزلية و تفعيلها؛ من خـلال تأمين الأوكسجين اللازم للأحياء الدقيقة، و امتصاص بعض العناصر المعدنية و الشوارد الكيميائيـة، إلـى جانب ادمصاص نسبة من الأحياء الدقيقة على سطوح النباتات؛ مما يؤثر في تحقيق عمليات تنقية المياه و المعدنة. و يؤكد تقييم عملية التنقية، اعتماداً على نتائج الاختبارات المختلفة، الدور الفاعل الـذي تقـوم بـه الأحياء الدقيقة في معالجة المخلفات السائلة المنزلية، و تنقية المياه بمساعدة النباتـات المائيـة الكبيـرة القادرة على تأمين الظروف المناسبة لتنشيط الأحياء الدقيقة غير ذاتية التغذية التي تتميز بتفكيك المـادة العضوية و أكسدتها بفعالية كبيرة؛ مما يؤثر في تراكيز النترات و النشادر و المواد الصلبة المعلقة و الناقلية الكهربائية و غيرها؛ و بذلك تتميز مجتمعات نباتات البوتوموس المائيـة الكبيـرة، مـن النـوع المحلـي umbellatus Butomus ، على نحو جلي بتأثير إيجابي في تفعيل عملية التنقية و تنـشيط معدنـة المـادة العضوية بفعل الأحياء الدقيقة.

دراسة تفكيك بعض الحموض الفينولية في مياه صرف معاصر الزيتون بأشعة UV بتحفيز TiO2

تحتوي مياه الصرف الناتجة عن الصناعات الغذائية مثل صناعة استخراج زيت الزيتون على تراكيـز عالية من المركبات الفينولية المقاومة للمعالجة الحيوية و لذلك اقترح استخدام تقانات الأكـسدة المتقدمـة لحل هذه المشكلة. أجريت تجارب التحطيم الضوئي الحفزي على الحموض الفينولية: (p-Hydroxybenzoic acid, Dihydroxybenzoic acid, gallic acid, vanillic acid, syringic acid) و ذلك بوجود TiO2 المنضد على صفيحة زجاجية. درست الخواص الامتزازية و الحركية الكيميائيـة للتفاعل و وجد أنه من المرتبة الأولى الكاذبة من أجل جميع المركبات، كما قورن بين قابليـة المركبـات للتحطيم و بين بناها الكيميائية و وجد أن المركبات تخضع للترتيب ≈ SA ≈ HBA-p < GA < HBA-Di VA من حيث سرعة تفاعلها. درس تأثير كل من pH الوسط و تغير التركيز الابتدائي في سرعة تحطيم مركب HBA-p و وجـد أن سرعة التفاعل تعتمد على pH الوسط و على التركيز الابتدائي للمركب المدروس. كما أن إضـافة المـاء الأكسجيني أو الأكسجين الجزيئي يزيد من نسبة التحطيم.

تناغم الحموض الكربوكسيلية مع المواد البناءة في مساحيق التنظيف

تمت دراسة القوى الممخلبة لبعض الحموض متعددة الكربوكسيل و أملاحها و مزائجها مع ثلاثي بولي فوسفات الصوديوم و بيروفوسفات الصوديوم بوجود حماضات الأمونيوم و كربونات الصوديوم، و لقد أبدت بعض المزائج قوة تمخلب تناغمية إيجابية؛ أي أن هذه المزائج أبدت قوة تمخلب أكبر من مجمـوع قـوة تمخلب مكوناتها الفردية في حين أبدت بعض المزائج قوة تمخلب سلبية، و لقد بلغ مقـدار تغيـر القـوة الممخلبة لثلاثي بولي فوسفات الصوديوم و حمض الليمون ما بين ثلاثة أضعاف إلى ثمانية و ثمانين ضعفاً عند تغيير بعض الشروط التجريبية. و يمكن الاستفادة من قوة التمخلب التناغمية الإيجابية في تعزيز دور المواد البناءة في المنظف، و من ثم تخفيض وزنه و من قوة التمخلب السلبية في إضـعاف قـوة تمخلـب مكونات المزيج و ترسيبها في الماء المعالج بشروط مثالية .

نزع الأصبغة من مخلفات المياه الصناعية لمصانع النسيج بتقانة التحطيم الحفزي الضوئي «الجزء الثاني»

اهتم الباحثون خلال السنوات القليلة الماضية بالعمليات التكنولوجية الكيميائيـة المـستخدمة لنـزع الأصبغة من مخلفات المياه الصناعية لمصانع النسيج، و على هذا النحو درسنا التحطيم المحفـز ضـوئياً لمختلف الأصبغة الآتية: Methyl orange, Azo carmine B, Coomassie Brilliant blue G250, Tartrazine, Calcon, Eriochrome blue SE, Solamine Red 4BL, Bismarck brown Y(G), Methylen blue, Black 5, Red 120, Morin. و ذلك باستعمال ثنائي أكسيد التيتانيوم (P25 Degussa (TiO2 حفازاً، حيث خضعت كل محاليـل الأصبغة المستخدمة لنزع اللون. درسنا حركية التفاعل و وجدنا أنه من المرتبة صفر أو واحد و ذلك بالنسبة لتركيز الصباغ المدروس. و قارنا هذه النتائج مع الخواص الامتزازية، و درسنا أيضا تأثير إضافة الكاشف (الماء الأكـسجيني) فـي التفاعل، و لاحظنا بوضوح ازدياد معدل سرعة التفاعل في كل الحالات كما وجدنا أيضا عدم تغيـر مرتبـة التفاعل بالنسبة لتركيز الصباغ في وجود الكاشف المضاف. من الصعب جداً إعطاء صورة عامـة عـن الحركية باستخدام هذه الأصبغة المختلفة، و لكن وجدنا هذه العملية فعالة في نزع الأصبغة مـن مخلفـات المياه الصناعية لمصانع النسيج.