Synthesis and characterization of novel nanomaterials for water treatment / presented by Manal Abdel Fatah Mohamed Abdel Hafez ; supervisors Prof. Dr. Mohamed Saada El-Deab, Prof. Dr. Mohamed El-sherif Mohamed Goher.

Thesis (M.Sc.)-Cairo University, 2022.

Bibliography: pages 155-162.

Agricultural by-products have proved to be promising raw materials for water treatment through heavy metals removal. In this study activated carbon (AC) prepared from rice straw (RS, agricultural waste), treated with concentrated sulfuric acid, is used to remove lead ions (Pb2+) and iron ions (Fe2+) from aqueous solution in batch mode. The calcination of AC at 500°C for 1 h enhanced the removal efficiency. Synthesized Magnetite nanoparticles (Fe3O4-NPs) are loaded on AC with different ratios (Fe3O4/AC(1)), (Fe3O4/AC(2)) using co-precipitation method. The chemical structure, surface composition and morphology are characterized by SEM–EDX, XRD, FT–IR, BET and Raman Spectroscopy analyses. The adsorption process depends on the initial metal ion concentration, temperature, solution pH, adsorbent dose and contact time. Fe3O4/AC(2) shows the highest adsorption capacity 68 and 53 mg/g for Pb2+ and Fe2+ at 100 mg/L metal ion concentration, adsorbent dose of 1 g/L, room temperature (30°C ±2), shaking speed = 200 rpm, contact time = 1 h and pH = 5 and 4 for Pb2+ and Fe2+, respectively. The thermodynamic studies show that adsorption process fits Freundlich model (R2 = 0.997 and 0.996) than Langmuir and Temkin models for Pb2+ and Fe2+ by Fe3O4/AC(2). The adsorption kinetics of (Pb2+) and (Fe2+) proceed via pseudo-second order kinetics. The temperature dependent study (carried out in the range of 20-60°C) confirmed that the adsorption process was endothermic in nature.

أثبتت المخلفات الزراعية كفائتها كمواد خام فى معالجة المياه من خلال إزالة المعادن الثقيلة. في هذه الدراسة، يتم تحضير الكربون المنشط (AC) من قش الأرز (RS) كأحد المخلفات الزراعية (عن طريق معالجته بحمض الكبريتيك المركز) لإزالة أيونات الرصاص (Pb2+) وأيونات الحديد (Fe2+) من المحلول المائي على خطوات. يتم تحسين كفاءة الازالة عن طريق تكليس الكربون المنشط عند 500 درجة سيليزية لمدة ساعة. ايضا يتم تحضير أكسيد الحديد المغناطيسى النانوي(Fe3O4-NPs) وتحميله على الكربون المنشط بنسب مختلفة باستخدام طريقة الترسيب المشترك لزيادة كفائته. تم استخدام تقنيات الميكروسكوب الالكترونى الماسح (SEM–EDX) وحيود الأشعة السينية ((XRD وأشعة التحليل الطيفى تحت الحمراء((FT–IR ومساحة السطح(BET) وأشعة رامان للتوصل الى التركيب الكيميائى والتكوين والشكل السطحى للمواد المحضرة. تعتمد عملية الامتزاز على تركيز أيون المعدن الأولي ودرجة الحرارة ودرجة حموضة المحلول وجرعة الممتزات ووقت الاتصال. أكسيد الحديد المغناطيسى النانوي Fe3O4/AC (2) له أعلى قدرة امتصاص 68 و 53 مجم/جم للرصاص والحديد بتركيز 100 مجم/لتر من أيونات المعدن، جرعة الممتز تبلغ 1 جم/لتر، درجة حرارة الغرفة (30 درجة مئوية ± 2)، سرعة الاهتزاز = 200 دورة في الدقيقة ، وقت الاتصال = ساعة واحدة ، ودرجة الحموضة = 5 و 4 للرصاص والحديد. تظهر الدراسات الديناميكية الحرارية أن عملية الامتزاز تناسب نموذج Freundlich اكثرمن نماذج Langmuir و Temkin حيث أن (= R20.997 و0.996 ) لـلرصاص والحديد بواسطة Fe3O4 / AC (2). حركية الامتزاز لـلرصاص والحديد تتم عبر حركية الرتبة الثانية الزائفة. أكدت الدراسة المعتمدة على درجة الحرارة (التي أجريت في نطاق 20-60 درجة سيليزية) أن عملية الامتزاز كانت ماصة للحرارة بطبيعتها.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.