Thesis (M.Sc)-Cairo University, 2025.

Bibliography: pages 99-109.

The present study focuses on the synthesis and application of novel graft
copolymers based on sodium alginate for environmental remediation. Graft polymerization
of sodium alginate with vinyl pyridine and acrylamide was successfully carried out using
potassium persulfate as a free-radical initiator, while methylene bisacrylamide served as a
crosslinking agent to improve network stability. The resulting grafted and crosslinked
hydrogels were comprehensively characterized by FTIR, TGA, and XRD, along with
complementary physicochemical analyses, to confirm the successful modification of the
alginate backbone and to evaluate their structural, morphological, and swelling properties.
The adsorption performance of the prepared copolymers was investigated using anionic
textile dyes, with Eriochrome Black T (EBT) employed as a model contaminant. Batch
adsorption experiments revealed that the grafted alginate hydrogels exhibited a high
removal efficiency exceeding 95% under optimized conditions. Kinetic studies indicated
that the adsorption process followed a pseudo-second-order model, suggesting
chemisorption as the dominant mechanism, while equilibrium data were best fitted to the
Langmuir isotherm model, confirming monolayer adsorption on a homogeneous surface.
The enhanced adsorption efficiency was attributed to the synergistic contribution of pyridyl
and amide functionalities, which provided additional active binding sites for electrostatic
interactions and hydrogen bonding with dye molecules. This study demonstrates that graft
copolymerization of alginate with functional vinyl and acrylamide monomers represents an
effective strategy for engineering sustainable, low-cost, and highly efficient bio-based
adsorbents, offering great potential for wastewater treatment applications.

تركز الدراسة الحالية على تخليق وتطبيق بوليمرات مشتركة جديدة تعتمد على ألجينات الصوديوم لمعالجة البيئة. تمت بلمرة الجذور الحرة لمادة ألجينات الصوديوم مع الفينيل بيريدين والأكريلاميد بنجاح باستخدام البوتاسيوم بيرسولفات كمبادر للجذور الحرة، بينما تم استخدام ثنائي أكريلاميد الميثيلين كعامل ربط لتحسين استقرار الشبكة. تمت دراسة الهيدروجيلات الناتجة والمشبعة والمترابطة بشكل شامل باستخدام FTIR وTGA وXRD، بالإضافة إلى التحليلات الفيزيائية والكيميائية التكميلية، لتأكيد التعديل الناجح لهيكل الألجينات ولتقييم خصائصها الهيكلية والشكلية والانتفاخية. تمت دراسة أداء الامتصاص للبوليمرات المشتركة المحضرة باستخدام أصباغ النسيج السالبة الشحنة، حيث تم استخدام إريوكروم بلاك تي (EBT) كملوث نموذجي. كشفت تجارب الامتزاز الدفعي أن الهيدروجيلات المحورة بالألجينات أظهرت كفاءة إزالة عالية تجاوزت 95% تحت الظروف المحسنة. أشارت الدراسات الحركية إلى أن عملية الامتزاز اتبعت نموذج الترتيب الثاني الزائف، مما يشير إلى أن الامتزاز الكيميائي هو الآلية السائدة، في حين أن بيانات التوازن كانت الأنسب لنموذج إيزوثيرم لانغموير، مما يؤكد الامتزاز الأحادي الطبقة على سطح متجانس. تمت نسبة الكفاءة المحسنة لعملية الامتزاز إلى المساهمة التآزرية لوظائف البيريديل والأميد، التي وفرت مواقع ربط نشطة إضافية للتفاعلات الكهروستاتيكية وتكوين الروابط الهيدروجينية مع جزيئات الصبغة. تظهر هذه الدراسة أن التفاعل المشترك للألجينات مع المونومرات الفينيلية والأكريلاميد الوظيفية يمثل استراتيجية فعالة لتصميم مواد ماصة حيوية مستدامة ومنخفضة التكلفة وعالية الكفاءة، مما يوفر إمكانيات كبيرة لتطبيقات معالجة مياه الصرف الصحي.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.