(Kinetic and Thermodynamic Study of the Adsorption of Some Dyes from Their Aqueous Solutions by Cadmium Oxide–Mesoporous Silica Nanoparticles)دراسة حركية و ثرموداينميكية لامتزاز بعض الصبغات من محاليلها المائية بواسطة دقائق من اوكسيد الكادميوم– سيليكا متوسطة المسام النانويةمناقشة
by
قسم علوم الحياة
College of Science for Women
أجريت الدراسة في جامعة بغداد \ كلية العلوم للبنات \ قسم الكيمياء بغداد \ العراق من تشرين الاول الى أذار٢٠٢٤. حيث تضمنت تحضير نوعين من المواد: السيليكا ذات المسامية العالية (Mesoporous Silica) وأكسيد الكادميوم – السيليكا ذات المسامية العالية (Cadmium Oxide–Mesoporous Silica)، وكلاهما يتميز بخصائص مرغوبة مثل حجم المسام الكبير، والمساحة السطحية الكبيرة والمرتفعة. تهدف هذه المواد إلى أن تكون مواد ممتزة فعّالة لإزالة الملوِّثات الصبغية من المحاليل المائية، مما يساهم في تطوير طرق فعّالة لمعالجة مياه الصرف الصحي. تمييز عينات (mSiO₂) و (CdO-mSiO₂) من خلال تحليل امتصاص النيتروجين، المجهر الإلكتروني الماسح (SEM)، المجهر الإلكتروني النافذ (TEM)، مسحوق حيود الأشعة السينية (XRD)، مجهر القوة الذرية (AFM)، الأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDX)، ومطيافية تحويل فورييه للأشعة تحت الحمراء (FTIR).
الهدف الرئيسي من الدراسة هو البحث عن أسطح قابلة للتطبيق بدرجة كبيرة على امتزاز بعض الأصباغ الصناعية لتكون مفيدة في معالجة تلوث المياه. لذلك، يتضمن هذا العمل تحقيقًا مكثفًا في امتزاز صبغات رودامين٦G (Rh٦G) ودايركت بلو٧١ (DB٧١) على سطح (mSiO₂) و (CdO-mSiO₂). تم تحضير عينتين من السيليكا متوسطة المسام (mSiO₂) و (CdO-mSiO₂) بطريقة السول-جيل باستخدام سيليكات الصوديوم (Na₂SO₃) كمصدر غير مكلف للسيليكا وبروميد سيتيل ثلاثي ميثيل الأمونيوم (CTAB) كقالب .
اهم التوصيات التي توصلت اليها الرسالة هي:
- دراسة حركيات الامتزاز ومنحنيات الاتزان الثرموديناميكية لأصباغ أخرى، خصوصًا الأصباغ الصناعية المنتشرة بكثرة في مياه الصرف.
- دراسة سلوك امتزاز الصبغتين Rh٦G وDB٧١ على مادة ميزوبوروسية أخرى.
- دراسة تأثير ظروف الامتزاز المختلفة مثل تغيّر كمية المادة الممتزة، درجة الحرارة، ومستوى الحموضة (pH).
- استخدام نماذج امتزاز إضافية لتحليل سلوك امتزاز الصبغتين Rh٦G وDB٧١ بهدف فهم أعمق لعمليات الامتزاز.
The study was conducted at the University of Baghdad, College of Science for Women, Department of Chemistry/ Baghdad /Iraq, from October to March 2024. It involved the preparation of two types of materials: mesoporous silica (mSiO₂) and cadmium oxide–mesoporous silica (CdO-mSiO₂). Both materials possess desirable characteristics, such as large pore size and high surface area. These materials are intended to serve as effective adsorbents for removing dye pollutants from aqueous solutions, thereby contributing to the development of efficient wastewater treatment methods. The characterization of the mSiO₂ and CdO-mSiO₂ samples was performed using nitrogen adsorption analysis, scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), and Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR).
The main objective of this study is to explore highly applicable surfaces for the adsorption of certain industrial dyes to be effective in treating water pollution. Therefore, this work involves an intensive investigation of the adsorption of Rhodamine 6G (Rh6G) and Direct Blue 71 (DB71) dyes onto the surfaces of mesoporous silica (mSiO₂) and cadmium oxide-mesoporous silica (CdO-mSiO₂). Two samples of mesoporous silica (mSiO₂) and CdO-mSiO₂ were prepared using the sol-gel method, employing sodium silicate (Na₂SiO₃) as a cost-effective silica source and cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) as a templating agent.
: The main recommendations of this thesis are as follows:
- Investigating the adsorption kinetics and thermodynamic isotherms for other dyes, particularly industrial dyes that are prevalent in wastewater.
- Studying the adsorption behavior of Rh6G and DB71 dyes onto other mesoporous materials.
- Examining the effect of various adsorption conditions, such as changes in adsorbent dosage, temperature, and pH level.
- Applying additional adsorption models to analyze the adsorption behavior of Rh6G and DB71 dyes for a deeper understanding of the adsorption processes.
