المستخلص
في هذا الدراسة حُظر الفحم الحيوي بتطبيق عملية الانحلال الحراري على مادتين خام مختلفتين متوفرتين بشكل واسع في محافظة ديالى – العراق، وهما كرب النخيل ومخلفات الأغنام عند درجتي حرارة 300 و700 ºم، ورُمِز للفحم الحيوي المنتج كالاتي: PFB-300 وPFB-700 وSMB-300 وSMB-700، وشخصت خصائصه الفيزيائية والكيميائية باستعمال عدة تقنيات منها طيف الأشعة تحت الحمراء (FT-IR)، والمجهر الإلكتروني الماسح للانبعاثات الميدانية (FE-SEM)، و(BET) لتحليل مساحة السطح النوعية، و(BJH) لتحديد حجوم المسام، وجهد زيتا(Zeta Potential) لقياس الشحنات الكهربائية، وأوضحت النتائج ان لنوع المادة الخام ودرجة حرارة الانحلال الحراري تأثير كبير في خصائص الفحم الحيوي، فقد كشف تحليل FE-SEM عن وجود مواد غير متفحمة على السطحين المنتجين عند 300 ºم، وأظهرت نتائج FT-IR أن للفحم الحيوي وفرة من المجاميع الوظيفية، وقد بين تحليل BET أن الفحم الحيوي PFB-700 كان له أعلى مساحة سطحية نوعية، يليه SMB-700 ثم PFB-300 وجاء اخيراًSMB-300 ، وبينت نتائج جهد زيتا أن الشحنة السطحية تصبح أكثر سالبية مع زيادة درجة حرارة انتاج الفحم الحيوي.
استعملت عينات الفحم الحيوي مواداً مازة لأيونات الرصاص في اربعة تجارب، الاولى لاختبار فعالية الفحم الحيوي في امتزاز ايون الرصاص من تراكيزهِ الابتدائية المختلفة (10 و50 و100 و150 و300 و450 ملغم لتر-1)، والثانية حددت زمن الاتزان باستعمال ازمان تلامس مختلفة (5 و25 و30 و60 و120 د)، وهدفت التجربة الثالثة الى تحديد درجة الحرارة الأمثل لحدوث عملية الامتزاز باستعمال ثلاث درجات حرارة مختلفة (298 و308 و318 كلفن)، اما التجربة الاخيرة حددت الاس الهيدروجيني الأمثل لعملية الامتزاز باستعمال ثلاث درجات مختلفة من الاس الهيدروجيني (5 و7 و9)، وطبقت معادلات الكيمياء الحركية (الرتبة الأولى المستعارة والرتبة الثانية المستعارة والانتشار) لمعرفة المعادلة التي تصف الامتزاز، واختبرت معادلات منحنيات الامتزاز(Langmuir و FreundlichوTemkin وDubini-Kaganer) لتحديد المنحنى الذي يصف عملية الامتزاز، فضلا عن تحديد الدوال الثرموديناميكية (طاقة جبس الحرة(ΔG⁰) لمعرفة هل التفاعل تلقائي ام لا، والتغير في المحتوى الحراري ΔH⁰ (الانثالبي) لمعرفة هل التفاعل ماص ام لا، والتغير في عشوائية النظام ΔS⁰ (الانتروبي) لمعرفة درجة انتظام ايونات الرصاص الممتزة على سطوح الفحم الحيوي)، وبينت النتائج الاتي:
- PFB-700 وSMB-700 في 30 د، ومع الفحم الحيوي PFB-300 وSMB-300 في 120 د، وهذا يعني ان زيادة درجة الانحلال الحراري لإنتاج الفحم الحيوي تعمل على تحقيق الاتزان بشكل أسرع، وقد كشف تطبيق معادلات الكيمياء الحركية ان معادلة الرتبة الثانية المستعارة لها القدرة على وصف عملية امتزاز ايونات الرصاص على الفحم الحيوي.
- ºم، وقد كشف تطبيق منحنيات الامتزاز ان منحنى لانجمير يصف عملية الامتزاز على الفحم الحيوي PFB-300 وSMB-300، بينما عملية الامتزاز على الفحم الحيوي PFB-700 وSMB-700 يصفها منحنى تمكن.
- تفوقت درجة الانحلال الحراري 700 ºم على 300 ºم في تنشيط الفحم الحيوي وزيادة فعاليته، فقد كانت سعة الامتزاز 125 و149 و266 و572 ملغم غم-1 للفحم الحيوي PFB-300 وSMB-300 وSMB-700 وPFB -700 على التوالي.
