Modification of Natural Clays and Their Applications in the Remediation of Selected Contaminants from Aqueous Media

Abstract

تنقية وتطوير الطين الطبيعي قد تكون من المداخل المهمة للحصول على مواد مُمتزَّة منخفضة التكلفة وفعالة للسيطرة على تلوث المياه. في هذه الدراسة تمت تنقية عينات من الطين الطبيعي، من المغرب ومن السودان، عن طريق التبادل الأيوني مع محلول كلوريد الصوديوم. ثم تطويرها بإدخال (intercalation) بروميد ثنائي ديسيل ثنائي مثيل الأمونيوم بين طبقات الطين، ثم تشخيصها بالطرق المختلفة، ثم دراسة فعاليتها كمواد مُمتزَّة منخفضة التكلفة لإزالة الزرنيخ الثلاثي، وصبغة الميثايلن الأزرق، وصبغة الكريستال البنفسجي، وصبغة الكونغو الحمراء، والفينول، والنترات. أوضحت نتائج طريقة بروناور-إيميت-تيلر وصور المجهر الإلكتروني النافذ أن عينات الطين عبارة عن مواد مسامية، مكونة من تجمعات مرنة لها شكل الألواح، وتصل مساحة سطحها إلى (23 و (128م2/غم، للعينة النيلية والعينة المغربية على التوالي. بينما أظهرت نتائج تحليل العينات بجهاز حيود الأشعة السينية أن عينة الطين السوداني تتكون من معادن السميستايت (smectite) والإليت (illite)، بينما تتكون عينة الطين المغربي من معادن الإليت والكاولينيت (kaolinite). تم التأكد من نجاح عملية التطوير بمقارنة نتائج تحليل عينات الطين قبل وبعد التطوير، باستعمال جهاز الأشعة تحت الحمراء. أظهرت عينة الطين المغربي المُنقاة Na-MO كفاءة عالية في إزالة: الزرنيخ الثلاثي وصبغتي الميثايلن الأزرق والكريستال البنفسجي، من المحاليل المائية في مدى الأس الهيدروجيني 9–10.8، حيث وصلت قيمة امتزاز الزرنيخ الثلاثي القصوى إلى 233.1 ملغم/غرام. من جهة أخرى فقد وُجد أن عملية إمتزاز الميثايلن الأزرق عملية طاردة للحرارة بينما عملية إمتزاز الكريستال البنفسجي مصحوبة بامتصاص للحرارة. أبدت العينتان (Surf-NI) و (Surf-MO) قدرة عالية على إزالة صبغة الكونغو الحمراء من المحاليل المائية مقارنة مع العينة (Na-MO)، حيث كانت قيم الإمتزاز القصوى 91.7 و 83.3 و 5.8 ملغم/غم لكل من (Surf-NI) و (Surf-MO) و (Na-MO)، على التوالي. هذه النتائج تبين بوضوح أن تنقية وتطوير الطين الطبيعي يمكن أن تساهم في إنتاج ممتزات عالية الكفاءة ومنخفضة التكلفة تصلُح لإزالة الأصباغ من المياه الملوثة. من جهة أخرة فقد أظهرت العينتان (Surf-NI) و (Surf-MO) كفاءة إمتزاز متماثلة عند استعمالهما لإزالة الفينول من المياه وذلك عند نفس الظروف التجريبية. وقد أوضحت الدراسات الحرارية أن عملية إمتزاز الفينول عملية تلقائية ماصة للحرارة، مصحوبة بزيادة في الأنتروبيا، مما يعكس قدرة كلتا المادتين على إزالة الفينول. النتائج الإجمالية لهذه الدراسة أوضحت أن تنقية وتطوير الطين الطبيعي تسهم بشكل كبير في زيادة كفاءته الامتزازية بالتالي يمكن استعماله كمادة مُمتزَّة قليلة التكلفة للسيطرة على تلوث المياه. إجراء دراسات إضافية باستعمال نمط العمود (column mode) لتقييم كفاءة الطين الطبيعي المطور على إزالة الملوثات المذكورة أو غيرها من الملوثات الكيميائية الأخرى من أهم توصيات هذه الدراسة.