الفهرس 
AcknowledgementOnly 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 180 |  |  |
| | | from | 180 | | |
Abstract
تعتبر الأصباغ الاصطناعية ضرورة في العديد من الصناعات الهامة مثل صناعة الجلد والورق والنسيج لخصائصها التي تعطي اللون، إلا أن سوائل الصباغة غنية بالعديد من المواد الكيميائية الخطرة التي يمكن أن تعرض حياة الحيوانات والبشر للخطر لأنها سامة بطبيعتها، وبالتالي فإن إزالة جزيئات الصبغة من مصادر المياه لم تصبح مصدر قلق بيئي رئيسي فحسب، بل تشكل تحديا أيضا. في الوقت الحالي، تم إنشاء طرق مختلفة لإزالة الصبغة في عدد لا يحصى من الأبحاث التي تدعي نجاح إزالة الصبغة. يجب أن تكون الطريقة المثالية لإزالة الصبغة قادرة على إزالة كميات كبيرة من الصبغة بكفاءة من مياه الصرف الصحي في فترة زمنية قصيرة دون إحداث تلوث ثانوي. يعتبر التكسير الضوئي غير المتجانس من أكثر الطرق فعالية في إزالة الأصباغ من المياه العادمة الصناعية. ويعد حفاز أكسيد الزنك مرشحا واعدا للتكسير الضوئي بسبب خصائصه، مثل الاستقرار في ظل الإشعاع عالي الطاقة. يمكن تحضير الجسيمات النانوية باستخدام الطرق الفيزيائية والكيميائية والخضراء. وتتضمن التقنية الفيزيائية استخدام معدات مكلفة، ودرجة حرارة وضغط عاليين، ومساحة كبيرة لإنشاء الآلات. في حين تتضمن الطريقة الكيميائية استخدام المواد الكيميائية السامة التي يمكن أن تكون خطرة على البيئة وعلى الشخص الذي يتعامل معها. وبالتالي، نحن بحاجة إلى طريقة صديقة للبيئة وفعالة من حيث التكلفة لتحضير المواد النانوية. ويعتبر النهج الأخضر صديقا للبيئة وفعالا من حيث التكلفة ومتوافق حيويا وآمنا. ويشمل تحضير المحفز الضوئي من خلال النباتات أو البكتيريا أو الفطريات أو الطحالب.في هذا العمل، قمنا بتحضير أكسيد الزنك وأكسيد الزنك المطعم بطريقة كيميائية وبيولوجية، ثم نجري دراسة مقارنة بين تأثير طريقة التحضير الكيميائي والبيولوجي على التكسير الضوئي لنوعين مختلفين من الأصباغ. أولا، تم تحضير محفزات أكسيد الزنك وأكسيد الزنك المطعم بالكربون بطريقتين مختلفتين. الطريقة الأولى هي طريقة sol gel، حيث يتم خلط ملح الزنك بالإيثانول، ثم تمت إضافة محلول هيدروكسيد الصوديوم المائي إلى محلول الملح المعدني. تم غسل محلول الجل الأبيض الذي تم الحصول عليه عدة مرات، ثم تجفيفه في الفرن. وأخيرا، تم معالجه المسحوق المجفف المطحون عند درجة حرارة 400 درجة مئوية، و500 درجة مئوية، و600 درجة مئوية لمدة ساعتين مع معدل تسخين 10 درجة مئوية/دقيقة، وتم تحضير عينات أكسيد الزنك المطعم بالكربون بإضافة الجلوكوز المذاب إلى محلول الجل الأبيض المعد من هيدروكسيد الزنك. الطريقة الثانية هي طريقة التحضير الحيوي، حيث تم خلط ملح الزنك في مستخلص الطحالب المعد، ثم تمت إضافة محلول هيدروكسيد الصوديوم المائي إلى محلول الملح المعدني. تم غسل محلول الجل البني الباهت الذي تم الحصول عليه عدة مرات، ثم تجفيفه في الفرن. وأخيرا، تم معالجه المسحوق المجفف المطحون عند درجة حرارة 400 درجة مئوية، و500 درجة مئوية، و600 درجة مئوية لمدة ساعتين بمعدل تسخين 10 درجة مئوية/دقيقة وتم تحضير محفز أكسيد الزنك بالطريقه البيولوجيه. وقد تم تحضير عينات أكسيد الزنك المطعم بالكربون بإضافة الجلوكوز المذاب إلى محلول الجل المعد من هيدروكسيد الزنك.تم فحص الشكل البلوري، وهيكل السطح، والتركيبة الكيميائية، والخصائص البصرية للتحفيز الضوئي المعد بواسطة تقنيات التصوير بالأشعة السينية، والمجهر الالكتروني الماسح، ومطيافيه تشتت الطاقه بالأشعه السينيه، والتحليل الطيفي بالأشعه تحت الحمراء، والتحليل الطيفي للامتصاص بالأشعة فوق البنفسجية.• كشف تحليل الأشعة السينية ما يلي: أكدت عينات أكسيد الزنك و أكسيد الزنك المطعم بالكربون الكيميائية والمركبة بيولوجيا على الهيكل السداسي للمواد المحفزة غير المفتوحة. وتكشف هذه العينات عن قمم حادة ومكثفة، وهذا يؤكد على التبلور الجيد للمواد المحفزة. تظهر كلتا السلسلتين توسعا في الشبكة البلورية بسبب نصف القطر الأيوني للكربون. وتؤدي زيادة درجة الحرارة في كلتا السلسلتين إلى زيادة في حجم الكريستال.
• كشف تحليل المجهر الالكتروني الماسح ما يلي: التوزيع الموحد للجسيمات النانوية أكسيد الزنك و أكسيد الزنك المطعم بالكربون المركبة كيميائيا مع شكل شبه كروي، ويزداد حجم الجسيمات النانوية عن طريق إدخال الكربون في بنية أكسيد الزنك النانوية، كما تزداد تكتل الجسيمات النانوية عن طريق زيادة تركيز الكربون. وتظهر العينات عند درجة حرارة الكلسنه المرتفعة تغيرا كبيرا في بنية الجسيمات النانوية، ومن خلال زيادة درجة حرارة الكلسنه، سيزداد التكتل المستمر للجزيئات الدقيقة، وبالتالي يحدث نمو سريع للجسيمات. كما أظهر التحليل أن العينات المحضره بيولوجيا كروية الشكل مع التكتل، وعادة ما تكون عشوائية وغير موحدة. • كشف تحليل مطيافيه تشتت الطاقه بالأشعه السينيه ما يلي: أكد التحليل أنه تم إدخال الكربون في أكسيد الزنك من خلال كل من طرق التركيب الكيميائي والبيولوجي.• كشف التحليل الطيفي بالأشعه تحت الحمراء ما يلي: أظهر أكسيد الزنك و أكسيد الزنك المطعم بالكربون المركب كيميائيا وجود قمة عند 3420 سم- 1 المقابلة لاهتزاز التمدد O-H في شبكة أكسيد الزنك. علاوة على ذلك، فإن القمم المميزة التي تقل عن 1000 سم- 1 تنسب إلى تكوين رابطة Zn-O في أكسيد الزنك. وبالتالي، يشير التحليل الطيفي بالأشعه تحت الحمراء إلى تكوين أكسيد الزنك و أكسيد الزنك المطعم بالكربون. يظهر التحليل الطيفي بالأشعه تحت الحمراء لأكسيد الزنك و أكسيد الزنك المحضر بيولوجيا رابطة عند 3422 سم- 1 تنسب إلى مجموعات الهيدروكسيل. وتتوافق القمة عند 1802 سم- 1 مع C=O في أكسيد الزنك المحضر بيولوجيا. وتنسب القمةذ عند 1564 سم- 1 إلى اهتزاز التمدد لمجموعة (NH) C=O التي تعد من خصائص البروتينات. وتشير الذروة عند 1378 سم- 1 المقترحة CH-aliphatic. وتتوافق الذروة التي لوحظت عند 1046 سم- 1 مع اهتزازات تمدد C-N من الأمينات العطرية والأليفات. أما القمم التي تقل عن 1000 سم- 1 فهي مميزة لذروة امتصاص رابطة Zn-O. وقد يكون الارتفاع الحاد أقل من 600 سم- 1 بسبب تمدد رابطة Zn-O في أكسيد الزنك. ويشير إلى أن الجزء المعالج حراريا عند 500 درجة مئويه يعطي ZnO كمنتج. ويظهر من خلال التحليل أن البروتينات الطيفية والجزيئات الموجودة في مستخلص Cystoseira crinite تلعب دورا في تحقيق الاستقرار الحيوي والتخليق. • كشف التحليل الطيفي لامتصاص الأشعة فوق البنفسجية ما يلي: إن فجوة النطاق في المحفز الضوئي أكسيد الزنك المطعم بالكربون المركب كيميائيا أضيق من أكسيد الزنك. وهذا يؤكد أن تحضير أكسيد الزنك مع الكربون يمكن أن يقلل بشكل فعال من فجوة النطاق في أكسيد الزنك من 3.05 إلى 2.89 إلكترون فولت. تبلغ فجوة النطاق في أكسيد الزنك وأكسيد الزنك المطعم بالكربون عند 500 درجه مئويه المحضرين بيولوجيا 3.09 و 2.93 على التوالي. تم تقييم النشاط التحفيزي الضوئي لأكسيد الزنك وأكسيد الزنك المطعم بالكربون من خلال التكسير الضوئي لصبغ البنفسج الكريستالي وصبغة ميثيل البرتقال كنموذج من الأصباغ الكاتيونية والأنيونية، على التوالي. ولقد تمت عملية التكسير الضوئي باستخدام لمبة الزئبق (400 وات) عند درج حرارة الغرفة. • أشارت النتائج إلى ما يلي:يظهر حفاز أكسيد الزنك المطعم بالكربون المركب كيميائيا بنسبة 3% درجة مئوية التكسير الضوئي الأمثل لأصباغ البنفسج الكريستالي وصبغة ميثيل البرتقال بعد 240 دقيقة و135 دقيقة على التوالي، في حين يظهر نسبة 5% من حفاز أكسيد الزنك المطعم بالكربون المحضر بيولوجيا نسبة التكسير الضوئي الأمثل لأصباغ البنفسج الكريستالي وصبغة ميثيل البرتقال بعد 300 دقيقة و195 دقيقة على التوالي. تعتبر درجة حرارة 500 درجة مئوية هي درجة الحرارة المثلى للتكسير الضوئي لأصباغ البنفسج الكريستالي وصبغة ميثيل البرتقال باستخدام أكسيد الزنك المطعم بالكربون المحضر كيميائيا وأكسيد الزنك المطعم بالكربون المحضر بيولوجيا. تصل كفاءه التكسير الضوئي لأصباغ البنفسج الكريستالي وصبغة ميثيل البرتقال إلى 98.44% و 98.64% على التوالي باستخدام 3% أكسيد الزنك المطعم بالكربون المحضر كيميائيا. بينما تصل كفاءه التكسير الضوئي لأصباغ البنفسج الكريستالي وصبغة ميثيل البرتقال إلى 92.7% و 87.8% باستخدام 5% أكسيد الزنك المطعم بالكربون المحضر بيولوجيا. لوحظ التكسير الضوئي الأمثل لصبغة CV عند درجة الحموضة = 10، في حين لوحظ التكسير الضوئي الأمثل للصبغة ميثيل البرتقال عند درجة الحموضة = 6. في حالة 3% أكسيد الزنك المطعم بالكربون المحضر كيميائيا، يصل التكسير الضوئي للأصباغ البنفسج الكريستالي وصبغة ميثيل البرتقال إلى 100% و98.64% بعد 120 دقيقة و135 دقيقة على التوالي. في حالة 5% أكسيد الزنك المطعم بالكربون المحضر بيولوجيا، يصل التكسير الضوئي لصبغة البنفسج الكريستالي وصبغة ميثيل البرتقال إلى 100% و87.8% بعد 180 دقيقة و195 دقيقة على التوالي. تزيد كفاءة التكسير الضوئي لصبغة البنفسج الكريستالي وصبغة ميثيل البرتقال عن طريق زيادة جرعة الحفاز من 25 إلى 75 ملجم.انخفض التكسير الضوئي لصبغة البنفسج الكريستالي وصبغة ميثيل البرتقال عن طريق زيادة تركيزالصبغه إلى 50 ملجم/لتر. ثانيا، تم إعداد محفزات أكسيد الزنك المطعم بالكبريت باستخدام طريقتين مختلفتين. الطريقة الأولى هي طريقة sol gel حيث تمت إضافة نسب مختلفة من ملح الثيوريا المذاب إلى محلول الجل الأبيض المعد من هيدروكسيد الزنك. بعد ذلك، تم تجفيف الجل الأبيض في الفرن وتم في النهاية حساب درجة حرارة 400 درجة مئوية و500 درجة مئوية و600 درجة مئوية لمدة ساعتين بمعدل تسخين 10 درجات مئوية/دقيقة لتصنيع عينات أكسيد الزنك. الطريقة الثانية هي طريقة التمثيل الحيوي حيث تم إذ تم إذابة كمية مناسبة من ملح الثيوريا في المستخلص المعد ثم تمت إضافته إلى محلول الجل المعد من هيدروكسيد الزنك. تم تجفيف الجل المعد في الفرن ومعالجته حرارياعند درجة حرارة 400 درجة مئوية و500 درجة مئوية و600 درجة مئوية لمدة ساعتين بمعدل تسخين 10 درجة مئوية/دقيقة لتصنيع عينات أكسيد الزنك المعالجة بيولوجيا. تم فحص الشكل البلوري، وهيكل السطح، والتركيبة الكيميائية، والخصائص البصرية للتحفيز الضوئي المعد بواسطة تقنيات التصوير بالأشعة السينية، والمجهر الالكتروني الماسح، ومطيافيه تشتت الطاقه بالأشعه السينيه، والتحليل الطيفي بالأشعه تحت الحمراء، والتحليل الطيفي للامتصاص بالأشعة فوق البنفسجية.• كشف تحليل الأشعة السينية ما يلي : وتتوافق العينات الكيميائية والمولدة بيولوجيا تماما مع أنماط التصوير بالأشعة السينية الواردة في الدراسات السابقة للجسيمات النانوية أكسيد الزنك التي تحتوي على أنظمة بلورية Wurtzite سداسية الشكل، ومن الملاحظ أن حجم الكريستال قد زاد بزيادة درجة حرارة الكلسنه، إلا أن حجم الكريستال للعينات المركبة كيميائيا أصغر من العينات المركبة بيولوجيا.• كشف تحليل المجهر الالكتروني الماسح ما يلي : يتم توزيع الجسيمات النانوية من المحفزات الضوئية المركبة كيميائيا بشكل موحد وبشكل كروي وبلوري للغاية وتكتل صغير، ويزداد حجم التكتلات بزيادة درجة الحرارة. تتكون المحفزات القائمة على التمثيل الحيوي من جزيئات كروية متجمعة، وقد يعزى ذلك إلى التركيب الحيوي لأكسيد الزنك في مستخلص مائي من Cystoseira crinite يحتوي على مركبات كيميائية نباتية مختلفة.• كشف تحليل مطيافيه تشتت الطاقه بالأشعه السينيه ما يلي : وجود الكبريت و الأكسجين و الزنك في العينات المعدة. • كشف التحليل الطيفي بالأشعه تحت الحمراء ما يلي : ترجع الذروة التي تبلغ 3420 سم-1 لرابطة O-H في شبكة أكسيد الزنك. وتشير القمم الملحوظة التي تقل عن 1000 سم-1 إلى تكوين رابطة Z-O في أكسيد الزنك. كشف التحليل الطيفي لامتصاص الأشعة فوق البنفسجية ما يلي : طاقة فجوة النطاق الخاصه بأكسيد الزنك و أكسيد الزنك المطعم بالكبريت المحضرين كيميائيا هي 3.05 و 2.83 الكترون فولت على التوالي. تبلغ فجوة نطاق الطاقة الخاصه بأكسيد الزنك و أكسيد الزنك المطعم المحضرين بيولوجيا هى 3.09 و2.84 الكترون فولت على التوالي. وقد يرتبط ذلك بتأثير مادة الكبريت التي تقدم مستوى طاقة جديدا في فجوة النطاق في أكسيد الزنك. تم تقييم النشاط التحفيزي الضوئي لأكسيد الزنك و أكسيد الزنك المطعم بالكبريت من خلال التكسيرالضوئي لصبغة البنفسج الكريستالي وصبغة ميثيل البرتقال كنموذج من الأصباغ الكاتيونية والأنيونية، على التوالي• أشارت النتائج إلى ما يلي : تظهر مادة أكسيد الزنك المطعم بالكبريت والمحضره كيميائيا بنسبة 3% التكسيرالضوئي الأمثل لصبغة البنفسج الكريستالي وصبغة ميثيل البرتقال بعد 240 دقيقة و135 دقيقة على التوالي، في حين يظهر أكسيد الزنك المطعم بالكبريت بنسبة 5 % التكسير الضوئي الأمثل لصبغة البنفسج الكريستالي وصبغة ميثيل البرتقال بعد 300 دقيقة و195 دقيقة على التوالي. تعتبر درجة حرارة 500 درجة مئوية هي درجة الحرارة المثلى للتكسيرالضوئي بإستخدام بنسبة 3% من أكسيد الزنك المطعم بالكبريت المحضر كيميائيا و5% من أكسيد الزنك المطعم بالكبريت المحضر بيولوجيا. ويزداد التكسير الضوئي لصبغة البنفسج الكريستالي بزياده قيمة درجة الحموضة ، بينما يزداد التكسير الضوئي لصبغة ميثيل البرتقال بخفض قيمة درجة الحموضة. زادت نسبة التكسير الضوئي لصبغة البنفسج الكريستالي وصبغة ميثيل البرتقال عن طريق زيادة جرعة الحفاز من 25 إلى 75 ملجم.وتتناسب كفاءة التكسير الضوئي عكسيا مع تركيز الصبغة، مما يعني انخفاض تركيز الصبغة، وزيادة كفاءة التكسير الضوئي للصبغة. وتؤدي زيادة تركيز صبغة البنفسج الكريستالي وصبغة ميثيل البرتقال من 10 ملجم/لتر إلى 50 ملجم/لتر إلى تقليل كفاءة التكسير الضوئي.