Page 8 - חוברת תזות הנדסה ירוקה 2023
P. 8
שימוש בפוליסכרידים מתחדשים לטיפול בתמיסות מימיות המכילות יוני אורניל
ירון אלפי1; alfiyaron79@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
זיהום של הסביבה בשפכים תעשייתיים המכילים מתכות כבדות, ובפרט אורניום, משפיע על המערכות האקולוגיות ועל בריאות הציבור. ניתן להפריד מתכות אלו מתמיסות מימיות בתהליכים שונים. בשנים האחרונות נעשה שימוש רחב יותר במצעים ביולוגיים מחומרים מתחדשים ומתכלים לספיחה של מתכות כבדות שונות, וביניהם פוליסכרידים המופקים ממיקרואורגניזמים שונים. לצד היתרונות הסביבתיים של מצעים אלו, יעילות הספיחה שלהם תלויה בכמות ובסוג הקבוצות
הפונקציונליות שעל המצע ובתכונות הפיזיקוכימיות שלהם.
במחקר זה נבדקה יכולתם של פוליסכרידים שונים לספוח יוני אורניל (UO2+2) , ונבחנה השפעת המבנה והקבוצות הפונקציונליות שעל שרשראות הפוליסכריד על אופי הקשר בין יוני האורניל לפוליסכריד ועל ניצולת הספיחה. הפוליסכרידים שנבדקו במסגרת המחקר הם איוטה (I) וקאפה (K) ממשפחת הקרגינן, המכילים קבוצות הידרוקסיל ואסטר סולפט, קסנטאן
גאם (X) ואלגינט (A) עם קבוצות הידרוקסיל וקבוצות קרבוקסיליות וגואר גאם (G) עם קבוצות הידרוקסיל בלבד.
בשלב הראשון נבדקה ניצולת הספיחה במערכת בה תמיסה מימית של פוליסכריד מעורבבת עם תמיסה מימית של אורניל אצטט. הספיחה עם כל הפוליסכרידים התבצעה ב- 5=pH בטווח של 5-60 min, ונמצא שניצולות הספיחה הגיעה כעבור 30 min לערכה המקסימלי. ניצולת הספיחה עם הפוליסכרידים השונים ירדה לפי הסדר הבא: A > X / K > I / G ; ועמדה על 77.1, 79.1, 85.2, 89.7 ו-98.2%, בהתאמה. כמו כן נמצא כי הורדת החומציות במערכת מורידה את ניצולת הספיחה עם כל הפוליסכרידים, בעוד שהקטנת היחס בין כמות יוני האורניל וכמות הפוליסכריד, מעלה את ניצולת הספיחה עם
הפוליסכרידים השונים.
בוצעו אנליזות FTIR, SEM-EDS ו-TGA. השוואה בין ספקטרום ה- FTIR של הפוליסכרידים לפני ואחרי ספיחה הצביעה על שינויים בפיק המאפיין את קבוצות ההידרוקסיל, המעיד על מעורבות של ההידרוקסיל בקישור לאורניל. עבור I ו- K, נצפו גם שינויים בקשרי האסטר סולפט, שככל הנראה גם דרכם נקשר האורניל, ואילו עבור ה- X וה- A נצפו הסטות של הפיקים סביב האזור של הקבוצה הקרבוקסילית, ממצא המלמד על קישור של האורניל גם דרך קבוצה זו. בנוסף, לאחר הספיחה של האורניל ל- G, X ו- A נצפה פיק חדש שיכול להעיד על נוכחות אורניל. אנליזת SEM-EDS אפשרה לאמת את הנוכחות של אורניל בפוליסכריד, כאשר ההרכב המשקלי של האורניום לאחר הספיחה עם הפוליסכרידים X, K, I, G ו-A עמד על
30.2, 31.1, 33.1, 38.1 ו- 40.5%, בהתאמה.
תרמוגרמות ה- TGA של הפוליסכרידים השונים, לפני ואחרי ספיחת ה- UO2+2, מציגות שלבי פירוק אופייניים דומים, כאשר העקומות של כל הפוליסכרידים לאחר הספיחה הראו יציבות תרמית גבוהה יותר מאלו של הפוליסכרידים הנקיים. בנוסף, כצפוי, נמצא שהשארית שהתקבלה לאחר הספיחה היתה גדולה יותר מזו שלפני הספיחה, דבר המרמז על חומר אי אורגני שנמצא בשארית, ככל הנראה אורניל. במטרה ללמוד על השינויים הפיזיקוכימיים שנוצרו בפוליסכרידים לאחר ספיחת האורניל נעשו גם מדידות ראולוגיות. נמדדו השינויים בצמיגות כפונקציה של קצב גזירה של תמיסות הפוליסכריד
8
