استخدام مخلفات عصر قصب السکر المعدلة بالمغنسيوم في الإزالة المزدوجة لأيونات الأمونيوم والفوسفات من المحاليل المائية

إن استغلال المخلفات الزراعية في إنتاج مواد إدمصاص رخيصة ذات کفاءة عالية لإزالة الملوثات من المياه العادمة يعتبر من التحديات البيئية المعاصرة. وفي مصر، تنتج عملية عصر قصب السکر کميت هائلة من مصاصة قصب السکر (SCBF) بکميات هائلة کمواد عادمة. وتهدف هذه الدراسة إلى بحث تأثير التعديل الکيميائي على خواص الفحم الحيوي لمصاصة قصب السکر، وتقويم کفاءة هذا الفحم في إزالة کل من أيونات الأمونيوم والفوسفات من المحاليل المائية الإصطناعية.
تم إنتاج فحم مصاصة القصب الخام (SCBB) وفحم مصاصة القصب المعدلة بالمغنسيوم (Mg-SCBB) بطريقة التحلل الحراري عند درجة حرارة 500 ◦م تحت ظروف محدودة من الأوکسجين لمصاصة القصب الخام والمخصبة بکبريتات المغنسيوم، على التوالي. وقد دلت تحاليل منحنيات FTIR، وفحوصات صور مسح السطح بالميکروسکوب الإلکتروني SEM، وکذلک بعض الخواص الفزيائية والکيميائية لنوعي الفحم الناتجين على ظهور العديد من المجاميع الکيميائية السطحية، وتکوين المسام المتوسطة والدقيقة، وزيادة مساحة الأسطح، وکذلک إرتفاع السعة التبادلية الکاتيونية بالمقارنة بالمادة الأولية (SCBF).
وقد أظهرا نوعي الفحم SCBB, Mg-SCBB اللذان تم إنتاجهما ميولا عالية وقدرة على إمتصاص أيون الأمونيوم من المحاليل المائية مقارنة بالفحم الحجري Charcoal والزيولايت Zeolite. کما وجد أن الفحم Mg-SCBB (الناتج من تخصيب مصاصة القصب بالمغنسيوم) هو الوحيد القادر على إزالة أيونات الفوسفات من المحاليل المائية. وکان مقدار إزالة أيونات الأمونيوم والفوسفات عند نسبة مادة الإدمصاص إلى المحلول 200:1 بشکل عام أعلى من النسبة 500:1 عند نفس الترکيزات. وقد ثبت حدوث تطاير طفيف لغاز الأمونيوم من المحاليل أثناء عملية الإدمصاص نتيجة إرتفاع رقم الـ pH لمعلقات مواد الإدمصاص المختبرة مع المحاليل.
ووجد أن نتائج حرکية إدمصاص Adsorption Kinetics أيونات الأمونيوم والفوسفات تنطبق مع معادلة شبيهة الدرجة الثانية Pseudo-Second-Order، مما يدل على أن ميکانيکية الإنتشار خلال حبيبات مادة الإدمصاص هي الخطوة المتحکمة في عملية الإدمصاص. کما ثبت أن نتائج منحنيات الإدمصاص عند درجات حرارة متساوية Adsorption Isotherms إنطبقت بصورة أفضل مع نموذج فرويندليخ الرياضي Freundlich Model. وکانت قيم معامل الشدة لنموذج فرويندليخ (n) تتراوح بين 0.478 و 0.894 مما يدل على أفضلية إدمصاص أيونات الأمونيوم والفوسفات بواسطة مواد الإدمصاص المختبرة. وکانت سعة الفحم الحيوي Mg-SCBB لإدمصاص الأمونيوم هي 2573.9 مجم/کجم، وللفوسفات هي 4002.2 مجم/کجم. ويمکن القول بأن الفحم الحيوي المنتج من مصاصة القصب المخصبة بکبريتات المغنسيوم (Mg-SCBB) يمکن أن يمثل مادة إدمصاص واعدة، رخيصة الثمن، وعالية الکفاءة للمعالجة الثنائية للمياه العادمة الملوثة بأيونات الأمونيوم والفوسفات.