Thesis (M.Sc.)-Cairo University, 2023.

Bibliography: pages 182-223.

Water pollution is a pressing environmental concern that poses risks to human health and ecosystems. The presence of pollutants, including naphthalene, necessitates the development of efficient and sustainable treatment methods. Graphene oxide (GO), a two-dimensional material with unique properties, has surfaced as a material showing great promise in applications related to water treatment. Examining the efficacy of GO derived from agricultural waste, this study particularly focuses on utilizing GO as an adsorbent to remove naphthalene from water. The experimental approach includes preparing GO through a modified Hummers method and synthesizing graphite (G) as an intermediary product to serve as a basis for comparison. Methods of characterization, including FT-IR, XRD, TEM, and BET analysis which indicated surface area of GO is higher than G.
The results of treatment of naphthalene demonstrate the effectiveness of GO and G in removing naphthalene from water, The maximum adsorption capacity of GO (256.0 µg/g) was found to be higher than G (141.4 µg/g), at a contact time of 60 min, and dose of 0.75 g/L and 1.25 g/L for GO and G, respectively, at pH = 5. Variations in solution pH have little impact on the adsorption of naphthalene onto GO and G, enhancing the practicality of GO in varying industrial wastewater pH conditions.
The Langmuir isotherm model fits the adsorption data well, indicating that naphthalene is adsorbed as a monolayer on the surfaces of GO and G. The pseudo-second order model is consistent with the kinetic data, suggesting that there are strong chemical interactions and chemisorption occurring between the adsorbents and naphthalene. Desorption experiments reveal high desorption efficiency for GO (>90%) for up to six cycles, demonstrating its potential for multiple reuses without significant loss of naphthalene removal capability.
In conclusion, GO derived from agricultural waste proves to be an eco-friendly, adept, and economically viable adsorbent for the effective removal of naphthalene from water. Its superior adsorption capabilities, rapid kinetics, high removal efficiency, and favorable adsorption isotherm position GO as a promising candidate for water treatment applications.

يشكل تلوث المياه قضية بيئية هامة تهدد صحة الإنسان والنظم البيئية.إن تواجد الملوثات، مثل النفثالين، في المياه يتطلب تطوير طرق معالجة فعالة و مستدامة. وقد ظهر أكسيد الجرافين (GO) وهو مادة ثنائية الابعاد ذات خصائص فريدة، كمادة واعدة لتطبيقات معالجة المياه.
تهدف هذه الدراسة إلى التحقق من فعالية أكسيد الجرافين (GO) المشتق من مخلفات الزراعة، وتحديدًا من قشر الأرز، كمادة امتزازية لإزالة النفثالين من الماء. تشمل المنهجية التجريبية إعداد أكسيد الجرافين بإستخدام طريقة هامر المعدلة وتحضير الجرافيت (G) كمنتج وسيط للمقارنة. تم استخدام تقنيات التوصيف مثل FT-IR و XRD و TEM و BET لتحليل الخصائص مما أظهر أن مساحة سطح أكسد الجرافين أكبر من الجرافيت.
تظهر النتائج فعالية أكسيد الجرافين والجرافيت في إزالة النفثالين من الماء. حيث كانت السعة القصوى للامتزاز لأكسيد الجرافين (256.0 ميكروجرام/جرام) أعلى من الجرافيت (141.4 ميكروجرام/جرام) ، عند وقت اتصال يبلغ 60 دقيقة، وجرعة 0.75 جرام/ لتر و 1.25 جرام/ لتر لأكسيد الجرافين و للجرافيت على التوالي، عند pH = 5 . لا يؤثر الأس الهيدروجينى للمحلول بشكل كبير على امتزاز النفثالين على سطحي أكسيد الجرافين والجرافيت، مما يعزز بشكل عملي استخدام اكسيد الجرافين في ظروف درجة الحموضة المختلفة لمياه الصرف الصناعى.
تتوافق بيانات الامتزاز مع نموذج ايزوثيرم لانجمير، مما يشير إلى امتزاز طبقة أحادى الطبقة من النفثالين على سطحى اكسيد الجرافين و الجرافيت. تتبع بيانات الحركية نموذج الدرجة الثانية الزائفة ، مما يشير إلى الامتصاص الكيميائي و تفاعلات كيميائية قوية بين النفثالين والمادتين الامتزازيتين. تكشف تجارب إعادة الاستخدام عن كفاءة عالية لأكسيد الجرافين (>90%) لما يصل إلى ست دورات، مما يدل على إمكانية استخدامها مرارًا وتكرارًا دون فقدان كبير في قدرة إزالة النفثالين.
الخلاصة، يثبت أكسيد الجرافين المستمد من نفايات الزراعة أنه مادة ممتزة صديقة للبيئة وفعالة واقتصادية لإزالة النفثالين من الماء. إن قدرات الامتصاص الفائقة والحركية السريع والكفاءة العالية في الإزالة و النموذج الأيزوثيرم للامتزاز لاكسيد الجرافين يجعله كمرشح مميز و واعد لتطبيقات معالجة المياه

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.