Page 12 - תקצירי תזות הנדסה ירוקה 2025
P. 12
ספיחת יוני לנתנידים ומתכות כבדות בפוליסכרידים מתחדשים
שיר דיין; shirdayan09@gmail.com
פרופ' עדי וולפסון1, פרופ' אושרת לוי-אונטמן1, ד"ר עפרה פז-טל2 1המכללה האקדמית להנדסה ע"ש סמי שמעון, באר שבע 2 הקריה למחקר גרעיני- נגב ע"ש שמעון פרס
רוב הפעילות הביתית והתעשייתית כרוכה בייצור שפכים. בין המזהמים העיקריים בשפכים תעשייתיים נמצאות מתכות כבדות, וביניהן מתכות נדירות מקבוצת הלנתנידים. בשנים האחרונות ישנה צריכה מוגברת של לנתנידים, שגורמות לייצור מוגבר של שפכים המכילים מתכות אלה, דבר שעלול לגורם לפגיעה בסביבה הטבעית, בחקלאות ובבני האדם.
קיימות מספר שיטות לסילוק מתכות כבדות משפכים, כאשר ספיחה על מצעים ביולוגיים היא אחת השיטות האטרקטיבית ביותר, בשל יכולת הספיחה הטובה שלהם, וכיוון שהם ידידותיים לסביבה ומיוצרים מחומרים מתחדשים ומתכלים כגון אצות וביו-פולימרים, ובפרט פוליסכרידים.
מטרת המחקר הייתה לבחון את הטיפול בתמיסות מימיות המכילות יוני לנתנידים ומתכות כבדות אחרות על ידי ספיחה עם הידרוג'לים (בידים) של פוליסכרידים ממקורות מתחדשים ומתכלים, בדגש על פיתוח תהליך פשוט וידידותי לסביבה, חסכוני וקל לתכנון ולתפעול, המאפשר מיחזור של המתכות ושל הפוליסכרידים. הספיחה נעשתה עם פוליסכרידים המופקים מאצות: קאפה (K) ואיוטה (I) מקבוצת הקרגינן, ומכילות קבוצות
הידרוקסיל וקבוצות אסטר סולפט, ואלגינט (A), המכיל קבוצות הידרוקסיל וחומצה קרבוקסילית.
בתחילת המחקר נבדקה ההשפעה של סוג המלח המצלב בשלב הכנת הבידים על היווצרות הבידים עם שלושת הפוליסכרידים ועל יעילות ספיחת יוני לנתנידים שונים. נמצא כי קטיונים דו- ותלת-ערכיים יצרו בידים עם שלושת הפוליסכרידים, למעט +Mg2 עם A, בעוד שקטיונים חד-ערכיים יצרו בידים רק עם K ו-I. בנוסף, כל הפוליסכרידים שיצרו בידים עם המלחים שנבחנו ספחו את יוני הלנתנידים, דרך הקבוצות הפונקציונליות השונות ובעיקר אלו החומציות יותר, ולכן התקבלו הבדלים בניצולת הספיחה. לדוגמא, בתהליך הספיחה של יוני +Ce3 עם בידים שהוכנו מתמיסת פוליסכריד מסוג I בריכוז 1% wt/v עם המלחים NaCl ו-CaCl2 ניצולות הספיחה שהתקבלו לאחר שעה 83% ו-52%, בהתאמה. כאמור, ניצולת הספיחה משתנה גם עם סוג הפוליסכריד ועולה, כצפוי, לפי הסדר: A>I>K. כלומר קיימים הבדלים בין הקרגיננים לבין ה-A, עקב נוכחות של קבוצות פונקציונליות שונות הנמצאות על גבי הפוליסכרידים. בד בבד, בהשוואה בין ניצולת הספיחה של פוליסכרידים מקבוצת הקרגיננים, נמצא, כצפוי, כי ככל שלפוליסכריד יש יותר קבוצות אסטר סולפט ניצולת הספיחה גבוהה יותר (I>K). לבסוף, בהשוואה בין הקטיונים השונים, המשמשים כחומרים מצלבים, התקבל כי רדיוס ההידרציה של הקטיון, מטען הקטיון וסוג האניון המרכיב את המלח משפיעים על ניצולת הספיחה. כמו כן, בהשוואה בין יוני הלנתנידים שנבחנו, לא התקבל הבדל משמעותי בניצולות הספיחה. בהתאם, +Ce3 נבחר כמתכת מייצגת מקבוצת הלנתנידים לצורך המשך המחקר. בנוסף נבחנו
12
