Synthesis and applications of nanoceramic materials in treatment of environmentally contaminated water /
تحضير وتطبيقات مواد سيراميك نانونية في معالجة المياه الملوثة بيئياً /
by Ahmed Magdy Ibrahim ; Supervisors Prof. Dr. Said Abdul Rahman Moustafa, Dr. Maysa Ramadan Moustafa.
- 111 pages : illustrations ; 25 cm. + CD.
Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2024.
Bibliography: pages 81-107
Water pollution caused by industrial effluents containing poisonous organic compounds is a significant worry and has been identified as one of the foremost issues of contemporary civilization, escalating to frightening levels that impact living organisms. The population surge and heightened industrial activity led to the continual discharge of harmful effluents. Dyes are among the most prevalent organic contaminants globally. Dyes are extensively used throughout several sectors, including paper, textiles, plastics, leather, and food. Discharge of effluents and wastewater containing colors from industry into rivers and natural streams presents significant risks and environmental issues. Even a little amount of dyes may alter the coloration of large water bodies, affecting aesthetic value and reducing light penetration necessary for photosynthesis, which impacts aquatic vegetation. Moreover, many dyes are poisonous and carcinogenic, potentially impacting human health. Evans blue dye (EBD) and aniline blue dye (ABD) have garnered significant attention due to their detrimental effects on the ecology, as well as their mutagenic and carcinogenic properties. Therefore, it is essential to devise a novel approach for the elimination of EBD and ABD. A variety of treatment procedures are used to eliminate organic contaminants from wastewater; nevertheless, the adsorption process is superior due to its versatility, cost-effectiveness, simple design, and ease of operation. Numerous adsorptive materials, including nanoceramic substances, have been used to eliminate dyes from aqueous solutions. Forsterite is used among nanoceramics owing to its large surface area, significant porosity, and simplicity of production. Forsterite was prepared by sol-gel method and then examined as an effective adsorbent for the elimination of Evans blue dye (EBD) and Aniline blue dye (ABD), achieving removal efficiencies of 100% and 98%, respectively. Forsterite nanoparticles were studied using XRD, TEM, AFM, BET, and contact angle measurements. The adsorption characteristics of dyes were examined in batch studies, considering several parameters like contact duration, pH, adsorbent dosage, starting dye concentration, and stirring. The kinetic analysis demonstrated that the adsorption of EBD and ABD onto forsterite nanoparticles adhered to the pseudo-second order model. The experimental results were evaluated using the Langmuir, Freundlich, Temkin, and DKR isotherms equations to estimate the adsorption isotherm. The isotherm data were found to conform to the Langmuir isotherm model. The desorption analysis of EBD and ABD dyes demonstrated exceptional regeneration efficiency. يعد تلوث المياه الناجم عن المخلفات الصناعية التي تحتوي على مركبات عضوية سامة مصدر قلق كبير وقد تم تحديده كواحد من أبرز القضايا في الحضارة المعاصرة، حيث تصاعد إلى مستويات مخيفة تؤثر على الكائنات الحية. أدى الارتفاع السكاني والنشاط الصناعي المتزايد إلى تصريف مستمر للمخلفات الضارة. تعد الأصباغ من بين أكثر الملوثات العضوية انتشارًا على مستوى العالم. تُستخدم الأصباغ على نطاق واسع في العديد من القطاعات، بما في ذلك الورق والمنسوجات والبلاستيك والجلود والأغذية. يمثل تصريف المخلفات الصناعية ومياه الصرف الصحي المحتوية على ألوان من الصناعة في الأنهار والجداول الطبيعية مخاطر كبيرة وقضايا بيئية. حتى كمية صغيرة من الأصباغ قد تغير لون المسطحات المائية الكبيرة، مما يؤثر على القيمة الجمالية ويقلل من اختراق الضوء اللازم لعملية التمثيل الضوئي، مما يؤثر على النباتات المائية. علاوة على ذلك، فإن العديد من الأصباغ سامة ومسببة للسرطان، مما قد يؤثر على صحة الإنسان. لقد حظيت صبغة إيفانز بلو (EBD) وصبغة أنيلين بلو (ABD) باهتمام كبير بسبب آثارهما الضارة على البيئة، فضلاً عن خصائصهما المسببة للطفرات والسرطان. لذلك، من الضروري ابتكار نهج جديد لإزالة صبغة إيفانز بلو (EBD) وصبغة أنيلين بلو (ABD). تُستخدم مجموعة متنوعة من إجراءات المعالجة لإزالة الملوثات العضوية من مياه الصرف الصحي؛ ومع ذلك، فإن عملية الامتصاص متفوقة بسبب تنوعها وفعاليتها من حيث التكلفة وتصميمها البسيط وسهولة تشغيلها. تم استخدام العديد من المواد الماصة، بما في ذلك المواد النانوية الخزفية، لإزالة الأصباغ من المحاليل المائية. يستخدم فورستيريت بين السيراميك النانوي نظرًا لمساحته السطحية الكبيرة ومساميته الكبيرة وبساطة إنتاجه. تم فحص فورستيريت باعتباره مادة ماصة فعالة لإزالة أصباغ إيفانز بلو وأزرق أنيلين، حيث حقق كفاءة إزالة بنسبة 100٪ و98٪ على التوالي. تمت دراسة جسيمات الفورستريت النانوية باستخدام XRD و TEM و AFM و BET وقياسات زاوية التلامس. تم فحص خصائص الامتزاز للصبغات في دراسات الدفعات، مع مراعاة العديد من المعلمات مثل مدة التلامس، ودرجة الحموضة، وجرعة المادة الماصة، وتركيز الصبغة الأولية، والتحريك. أظهر التحليل الحركي أن امتصاص EBD و ABD على جسيمات الفورستريت النانوية يلتصق بنموذج شبه الدرجة الثانية. تم تقييم النتائج التجريبية باستخدام معادلات Langmuir و Freundlich لتقدير معادلة الامتزاز. وجد أن بيانات معادلة الامتزاز تتوافق مع نموذج معادلة الامتزاز Langmuir. أظهر تحليل الامتزاز لصبغات EBD و ABD كفاءة تجديد استثنائية
Text in English and abstract in Arabic & English.
Emerging contaminants in water
Forsterite nanoceramic Evans blue dye Aniline blue dye XRD TEM AFM BET Contact angle Adsorption isotherm Adsorption kinetics.