Page 16 - חוברת תזות הנדסה ירוקה 2023

חקר שימוש בפוליסכרידים מתחדשים לטיפול בתמיסות מימיות המכילות יוני אירופיום
חנן ינאי1; chanannn@gmail.com
פרופ' עדי וולפסון1, ד"ר אושרת לוי-אונטמן1, ד"ר עפרה פז-טל2 1המכללה האקדמית להנדסה ע״ש סמי שמעון
2הקריה למחקר גרעיני, נגב
במהלך העשורים האחרונים, כמויות השפכים התעשייתיים, וביניהם אלו המכילים מתכות כבדות ורדיואקטיביות, הלכו וגדלו. שפכים אלו גורמים לזיהום של האדמה, מקורות המים והאוויר, ומהווים בעיה סביבתית חמורה. לכן יש צורך לטפל בהם בצורה יעילה וסביבתית, תוך מיחזור מירבי של משאבים. פוליסכרידים הם רב סוכרים המופקים ממקור ביולוגי, ולרוב הם הידרופילים, פריקים ביולוגית וידועים כבטוחים לשימוש. לכל פוליסכריד יש תכונות אופייניות משלו, בהתאם לקבוצות הפונקציונליות ולמבנה שלו. תכונות אלו מאפשרות בין היתר שימוש בפוליסכרידים כחומרים סופחים ליוני מתכות כבדות ככלל וליוני לנתנידים בפרט. במחקר זה נעשה שימוש בפוליסכרידים ממגוון מקורות ביולוגים לשם ספיחה של יוני אירופיום (+Eu3) שמקורם בתמיסות מימיות של אירופיום כלוריד או אירופיום ניטרט. הפוליסכרידים שנבחנו הם: איוטה (I), אלגינט (A), קסנטן (X), גואר גאם (G), קאפה (K), למבדה ( ),ופוליסכרידהמופקמאצותאדומיותPorphyridiumsp.)P).תהליךהספיחהבוצעבאמצעותהוספתתמיסה מימית של הפוליסכרידים בריכוזים משתנים לתמיסה של יוני המתכת בריכוזים שונים ובדרגת חומציות משתנה. נמצא כי כל הפוליסכרידים ספחו את יוני ה- +Eu3, וניצולת הספיחה השתנתה בטווח גדול של ערכים. ככל שריכוז המתכת בתמיסה היה נמוך יותר או ככל שכמות הפוליסכריד היתה גבוהה יותר, כך ניצולת הספיחה עלתה. שינוי ה- pH של התמיסה השפיע על ניצולות הספיחה, שבדרך כלל היו גבוהות יותר ככל שערכי ה- pH היו גבוהים יותר (עדל-7=pH).מהשוואתביצועיהספיחהשלשלושתהפוליסכרידיםממשפחתהקרגינן:K,Iו- ,בעלי2,1,ו-3 קבוצות חומציות של אסטר סולפט בכל יחידת מבנה בסיסית, בהתאמה, נמצא כי ככל שלפוליסכריד יש יותר קבוצות סולפט כך ניצולת הספיחה של יוני ה- +Eu3 גבוהה יותר (K<I> ). הפוליסכריד P, שלו קבוצות חומציות מסוגאסטרסולפטוחומצהקרבוקסילית,הניבב-5=pHניצולותספיחהדומותלאלושהניב ,אךניצולותנמוכות יותר מאלו שהניב ב- 1=pH. הממצאים שהתקבלו ממספר אנליזות: ATR-FTIR, TGA, SEM-EDS, SEM ו- XPS הצביעו על כך שיוני ה- +Eu3 אכן נספחו לפוליסכרידים באמצעות הקבוצות הפונקציונליות וגרמו לשינויים במבנה החומר ובתכונותיו. בניסויי קינטיקה נמצא כי המודל הקינטי המתאים לספיחה של יוני +Eu3 על גבי I הוא מסדר פסאודו-שני. תוספת של מלחים שונים לתמיסה (NaCl, CaCl2·2H2O, MgCl2·6H2O) בכמויות שונות גרמה לירידה בניצולת הספיחה של יוני ה- +Eu3 כך שככל שהיחס בין המלח ליוני ה- +Eu3 גדל כך הירידה בניצולת הספיחה היתה גדולה יותר. גם רמת הערכיות של היון משפיעה על שיעור הספיחה, כך שנוכחות של Na+ הביאה לירידה הקטנה ביותר בניצולת הספיחה, לעומת יוני +Ca2 ו- +Mg2. בנוסף, נמצא כי שני הפוליסכרידים, I ו- A, סופחים גם יוני סמריום (+Sm3), ולא נצפה שינוי משמעותי בין ניצולת הספיחה של ה- +Eu3 לזו של ה- +Sm3. יתרה מכך, נמצא כי הספיחה אינה סלקטיבית, וספיחה מתערובת של יוני המתכות, דומה לספיחה של יונים
16