Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2025.

Bibliography: pages 155-178.

Agricultural wastewater in Egypt, especially from areas like the Kitchener drain in Kafr El-Sheikh Governorate, is heavily contaminated with hazardous heavy metals, posing significant environmental and health concerns. To address this problem, the present work aimed to develop cost-effective composite ceramic membranes (CCMs) from Egyptian raw materials for the efficient removal of heavy metals from agricultural wastewater. The study involved fabricating two different groups of CCMs, using a ceramic support (CS) filter composed of ball clay, kaolin, feldspar, and quartz, with corn starch flour serving as a pore-developing agent. These supports were fired at two different temperatures and soaking times to optimize their structure, after which a thin polyamide 6 (PA6) coating was applied via dip-coating to enhance membrane performance. The objectives of the study were to fabricate and characterize the CCMs, assess their mechanical and physical properties, evaluate their effectiveness in removing Co(II), Cd(II), and other contaminants under various experimental conditions, and analyze the cost-effectiveness of the production process in terms of raw materials and energy usage. Characterization of the raw materials and membranes was carried out using X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TGA), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), and pore size distribution (PSD) analysis. The modified membranes (M2 and M4) showed excellent rejection performance, removing more than 99% of heavy metals and other pollutants under optimized conditions. Additionally, the study assessed the cost of raw materials and energy utilization for manufacturing both unmodified and modified membranes, confirming the economic viability of using locally sourced materials for sustainable wastewater treatment.

تُعد مياه الصرف الزراعي في مصر، وخاصة من مناطق مثل مصرف كيتشينر في محافظة كفر الشيخ، ملوثة بشدة بالعناصر الثقيلة الخطرة، مما يشكل مخاطر بيئية وصحية جسيمة. ولمعالجة هذه المشكلة، هدف العمل الحالي إلى تطوير أغشية سيراميكية مركبة منخفضة التكلفة (CCMs) باستخدام مواد خام مصرية، وذلك لإزالة العناصر الثقيلة بكفاءة من مياه الصرف الزراعي. شملَت الدراسة تصنيع مجموعتين مختلفتين من الأغشية السيراميكية المركبة، باستخدام الأغشية السيراميكية الداعمة (CS) المكونة من الطين الكروي والكاولين والفلسبار والكوارتز وبإستخدام دقيق نشا الذرة كعامل لتكوين المسام. تم حرق الأغشية السيراميكية الداعمة (CS) عند درجتي حرارة مختلفة وأوقات تسوية مختلفة لتحسين بنيتها، بعد ذلك تم غمس طبقة رقيقة من مادة البولي أميد 6 (PA6) فوق الطبقة العليا من الأغشية الداعمة لتحسين أداء الغشاء. تمثلت أهداف الدراسة في تصنيع وتوصيف الأغشية السيراميكية المركبة، وتقييم خواصها الميكانيكية والفيزيائية، ودراسة فعاليتها في إزالة أيونات الكادميوم ثنائي التكافؤ والكوبالت ثنائي التكافؤ ، وغيرها من الملوثات تحت ظروف تجريبية مختلفة، إلى جانب تحليل الجدوى الاقتصادية لعملية التصنيع من حيث المواد الخام والطاقة المستهلكة. وقد تم إجراء توصيف للمواد الخام والأغشية باستخدام تقنيات متعددة شملت: ومضان الأشعة السينية (XRF)، و حيود الأشعة السينية (XRD)، و تحليل قياس الوزن الحراري (TGA)، التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء (FTIR)، المجهر الإلكتروني الماسح (SEM)، وتوزيع حجم المسام (PSD). أظهرت الأغشية المُعدلة (M2 وM4) أداءً ممتازًا في الرفض، حيث أزالت أكثر من ٩٩٪ من العناصر الثقيلة والملوثات الأخرى تحت الظروف المثلى. كما شملت الدراسة تقييم تكلفة المواد الخام واستهلاك الطاقة لتصنيع الأغشية غير المعدلة والمعدلة، مؤكدة الجدوى الاقتصادية لاستخدام المواد المحلية في معالجة مياه الصرف بطريقة مستدامة.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.