الفهرس 
CHAPTER I INTRODUCTIONOnly 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 240 |  |  |
| | | from | 240 | | |
Abstract
تعد هذه الدراسة تجربة جيدة وواعدة لإزالة اليورانيوم وإستعادته بإستخدام الكتل الطحلبية كواحدة من أكثر الطرق فعالية وصديقة للبيئة وينقسم هذا العمل إلى أربع فصول رئيسية :
وعلى ذلك فقد أثبتت هذه الدراسة فاعليةالكتل الحيوية الطحلبية المصرية المعنيةكطريقة خضراء منخفضة التكلفة وسهلة التطبيق في مجال معالجة مياه الصرف الصحي (معالجة النفايات السائلة لليورانيوم) بالإضافة إلى النتائج الواعدة التي تم الحصول عليها من دراسة إعادة الإستخدام للعديد من الدورات بعد إستعادة هذه العناصر القيمة. وتوصى الدراسة الحالية بإستخدام الكتل الحيوية الطحلبية الأربعة التى تم تطبيقهاكحلول طبيعية مبتكرة، عالية القدرة، صديقة للبيئة لتنظيف المياه ليكون آمن لجميع الكائنات الحية التي تعيش في هذه المناطق الصناعية.
الفصل الاول :المقدمة
يعطى هذا الجزء مقدمةمفصلة عن تعريف الطحالب وأهميتها بالإضافة إلى تطبيقاتها وإستخدامتها فى حياة الإانسان وخاصة الدور الذى تقوم به فى عملية الإمتصاص الحيوى للعناصر الثقيلة والعناصر المشعة .بالإضافة إلى نبذة عن المخلفات السائلة,مصادرها وطرق إدارتها وعلاجها وعلى الجانب الاخر , تعريف بعنصر اليورانيوم كواحد من أهم العناصر النووية والإاقتصادية الهامة. طرق المعالجة المختلفةله والمحاليل الناتجة من هذة العمليات هذا بالإاضافة إلى الخطر الذى يسسببة إنطلاق اليورانيوم فى البيئة .وأخيرا مناقشة قصيرة للمشكلة التى تم على أساسها إختيار موضوع الدراسة والهدف منها.
الفصل الثانى : البحوث السابقة
فى هذا الجزء تم عمل مسح لعدة نقاط كمصادر اليورانيوم فى مصر بالطرق المختلفة لمعالجة اليورانيوم وكيفية إنتاج هذة المخلفات السائلة التى تمثل موضوع الدراسة .هذا بالتوازى مع عمل مسح لدور التكنولوجيا الحيوية فى عمليات معالجة اليورانيوم مثل الإاذابة الحيوية والإمتصاص الحيوى . أيضا عمل مسح على ميكانيكية الإامتصاص الحيوى وفى النهاية عمل مسح مفصل عن عملية الإامتصاص الطحلبى للعناصر الثقيلة واليورانيوم بصفة خاصة .
هذا بالاضافة إلى سرد لأهداف الدراسة و التي تلخصت فى هدفيين اساسيين:الأول كان إمكانية إسترجاع عنصر اليورانيوم من المحاليل الناتجة من عمليات المعالجة المختلفة بطريقة صديقة للبيئة (الامتصاص الطحلبى) وتركز الهدف التانى على تنقية محاليل المخلفات الناتجة من عمليات معالجة اليورانيوم الخاص بمشروع جبل جتار- هيئة المواد النووية من العناصر الثقيلة الضارة والشوائب المختلفة لإعادة إستخدامها مرة أخرى فى عمليات الإذابة وذلك كأحد الحلول لمشكلة نقص المياه فى هذه المنطقة.
الفصل الثالث : التجارب المعملية
القسم الأول من هذا الفصل أستعرض لموقع وطبيعة منطقة جبل جتار لكونها منطقة الدراسةبالإضافةإلى الطرق المستخدمة في معالجة خامات البورانيوم في المنطقه قيد الدراسة.
القسم الثاني يناقش تحضير وتوصيف محاليل اليورانيوم المستخدمة فى تجارب الإمتصاص الحيوى وأيضا الطريقة المستخدمة فى تعريفأنواع الطحالب محل الدراسة .إضافةإلى ما سبق, طرق تحليل العناصر المختلفة وأهمها اليورانيوم و تجارب عملية لإمتصاص الحيوى لليورانيوم والإزاحة لليورانيوم المحمل على الكتل الطحلبية المختلفة.وأخيرا عمل دراسة تطبيقية على العينات المجمعة من المخلفات السائلة الناتجة من عمليات معالجة خام اليورانيوم فى الوحدة الصناعية بجبل جتار –هيئة المواد النووية .
الفصل الرابع : مناقشة النتائج
يتضمن هذا الفصل مناقشة مستفيضة للنتائج المتحصل عليها من الموضوع قيد الدراسة كالأتى:
1- تم تعريف وتصنيف التسع عينات الممثلة للبيئة المالحة المجمعة من الشواطئى المصرية كمدينة الغردقة (البحر الاحمر )ومدينة الاسكندرية (البحر المتوسط) وكانت اسمائها كالأتى:
(Dictyota dichotoma (var.) intricate (C. Agardh) Greville, Sargassum latifolium (Turner) C. Agardh, Padina pavonica (Linnaeus) Thivy); (Ulva lactuca Linnaeus, Coulerpa racemosa (var.) lamourouxii f. requienii (Montagne) Weber-van Bosse, Codium vermilara (Olivi) Delle Chiaje), (Galaxaura elongate J. Agardh, Jania adhaerens J.V. Lamouroux and Amphiroa compressa M. Lemoine)وعينةCladophora glomerata (var.) crassior (C. Agardh) Hoek ممثلة للمياه العذبة.
2- تم دراسة العوامل المؤثرة على عملية الإمتصاص الحيوى من اليورانيوم وجاءت نتائجها كالاتى :
أ- تم الحصول على أعلى نسب إمتصاص طحلبى لعنصر اليورانيوم عندما كان وقت التماس ساعة واحدة وكانت سعة الإمتصاص 77,56، 77,50، 69,50، 68,10، 54,80، 90، 55,30، 72,50، و 59,80 ملجم/جرام لكل من Dictyota dichotoma, Sargassum latifolium, Padina pavonica, Ulva lactuca, Caulerpa racemosa, Codium vermilara, Cladophora glomerata, Galaxaura elongate, Jania adhaerens and Amphiroa compressa علي التوالى.
ب- كما أوضحت دراسة حركية التفاعل إلى توافق النتائج المعملية مع مثيلاتها النظرية والتى تم حسابها بعد تطبيق HO&Mickcy model أكثر من توافقها مع النتائج المتحصل عليها بعد تطبيق Lagergren model أي أن التفاعل يتبع الرتبة الثانية الزائفة (Pseudo- second order )
ت- القيمة المثلى للأس الهيدروجينى كانت 4 وقد أعطت أعلى سعة إمتصاص لليورانيوم عند 80,2 و 90,1 و 87,5 و 90 و 72,5 و 65,4 و 87,5 و 62,5 و 80 و أيضا 91,6 ملجم/جرام لكل من Dictyota dichotoma و Sargassum latifolium و Padina pavonica و Ulva lactuca و Coulerpa racemosa و Codium vermilara و Cladophora glomerata و Galaxaura elongate و Jania adhaerens و أيضا Amphiroa compressa على التوالي.
ث- كانت القيمة المثلى لنسبة الصلب/ السائل 1/1000 و التي أعطت أعلى قيم لسعة الإمتصاص الحيوي وكانت 166 و 185,2 و 170,9 و 180,6 و 140,3 و 105,8 و 185,8 و 110,6 و 170,5 و أيضا 150,4 ملجم/جرام للعشرأنواع من الكتل الطحلبية على التوالي:
ج- تم الحصول لأعلى كفاءة من الامتصاص الحيوي عندما كان التركيز الاولي لليورانيوم المستخدم 200 جزء في المليون وكانت هذه النسب 85 و 95 و 90 % لكل من Dictyota dichotoma وSargassum latifolium و Padina pavonica بالنسبة للطحالب البنية على التوالي.أما عن الطحالب الخضراء و الحمراء فقد كانت أعلى نسب كفاءة إمتصاص حيوي عند 55 و 75,5 و 90 و 85 و 85 و أيضا 70 % لكل من Ulva lactuca و Coulerpa racemosa و Codium vermilara و Cladophora glomerata و Galaxaura elongate و Jania adhaerens و أيضا Amphiroa compressa على التوالي.
د- إمتصاص اليورانيوم على سطح الكتل الطحلبية البنية والخضراء تم تغطية على صورة طبقة واحدة اما عن الطحالب الحمراء فقد كان الإمتصاص يتم فى تغطية متعددة الطبقات، كمااوضحTemkin isotherm modelأن ميكانيكية التفاعل كانت فيزيو كميائية.
ذ- أما عامل الحرارة فكان غير مؤثر فى عمليةالإمتصاص الحيوى لليورانيوم ولذلك تم إختيار درجة حرارة الغرفة كدرجة الحرارة المثلى .
ر- تم الوصول لأعلى قيمة لسعة الإمتصاص الحيوي للطحالب البنية و كانت 195 و 177 و 170 ملجم/جرام لكل من Dictyota dichotoma و Sargassum latifolium و Padina pavonica و185 و 110 و 150 و 190 ملجم/جرام لكل من Ulva lactuca وCoulerpa racemosa و Codium vermilara و أيضا Cladophora glomerata على التوالي. أما عن الطحالب الحمراء فكانت القيم 173 و 155 و 110 لكل من Galaxaura elongate و Jania adhaerens و Amphiroa compressa على التوالي.
3- كما أظهرت نتائج الماسح الضوئي الإلكتروني أن لكل طحلب في صورته الخام شكل السطح الظاهري الخاص به. و أوضح الفحص حدوث بعض التغيرات المرفولوجية في الغلاف الخارجي لسطح الطحالب نتيجة الإمتصاص الكيميائي لعنصر اليورانيوم. و قد ظهر عنصر اليورانيوم على هيئة بلورات واضحة مضيئة على السطح الخارجي للكتل الطحلبية.
4- أعطى التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء العديد من النتائج و كانت على النحو التالي:
• إشتراك مجموعة الهيدروكسيل في عملية الإمتصاص الحيوي لعنصر اليورانيوم بإستخدام جميع الكتل الطحلبيةقيد الدراسة.
• كانت الأمينات من المجموعات المتضمنة في عملية الإمتصاص الحيوي لليورانيوم في جميع الكتل الطحلبية.
• جاءت مجموعة الكربوكسيلات من المجموعات الهامة في عملية الإمتصاص الحيوي.
• مجموعة السلفونات أيضا كانت من المجموعات المشاركة و بقوة في عملية الإمتصاص الحيوي لليورانيوم.
• للكحولات دورا هاما في عملية الإمتصاص الطحلبي لليورانيوم.
• ظهور مجموعة UO2بعد عملية الإمتصاص الحيوي لمعظمالكتل الطحلبية المستخدمة.
• إنضمام مجموعات الثيوسيانات في عمليات الإمتصاص الحيوي.
5- تم اختيار أكثر الأنواع الطحلبية قدرة علىإمتصاصها لليورانيوم و تم إجراء بعض التحاليل الكيميائية لإلقاء الضوء على أهمية المكونات الأساسيه كالكربوهيدرات و البروتينات و الفينولات و الأمينات فى إمتصاص اليورانيوم و تم التوصل لبعض النقاط:
أظهرت النتائج أن أعلى نسبه للفينول (13,3 %) كانت لطحلب Sargassum latifolium و يليه Cladophora glomerata (12,6 %) ثم Ulva lactuca (10,8 %) و أخيرا Jania adhaerens (6,7 %).
كانت نسبة البروتين لكل من Cladophora glomerata و Jania adhaerens متقاربة جدا (15,9 و 14,8 %) على التوالي, و بالمثل كان الفرق بين نسب البروتين لكل من Sargassum latifolium و Ulva lactuca معدوما.
أما عن التحليل الشقي للأحماض الأمينيه فقد وجد أن الكتل الطحلبية الأربعة تحتوي على 17 نوعا من الأحماض الأمينية المختلفة ,و قد كانت أعلى الأحماض الأمينية تركيزا cysteine (0,34) و methionine (0,26) في حالة Cladophora glomerata و Ulva lactuca مقارنة بباقي الأنواع وهذا يعطي دليلا لإشتراك هذه الأحماض في عملية الإمتصاص الحيوي لليورانيوم.
جاءت Jania adhaerens لتأخذ نسبه من المحتوى الكربوهيدراتي بنسبه تصل الى 22,6 % يليها Cladophora glomerata > Ulva lactuca > Sargassum latifolium.
أوضحت نتائج التحليل الشقي للكربوهيدرات ظهور 4 أنواع أساسية من السكريات الأولية و هي السكروز و المالتوز و اللاكتوز و الديكستروز بنسب مختلفة باختلاف نوع الطحلب, و من المتوقع مشاركتها بقوه في عملية الإمتصاص الحيوي.
6- تم اختبار 6 أنواع مختلفة من محاليل الإزاحة ( الماء و أحماض الهيدروكلوريك و الكبريتيك و النيترك و محلول EDTA بالاضافةالى محلول كلوريد الصوديوم المحمض).و قد جاءت أعلى نسب للإزاحة بإستخدام حمض الهيدروكلوريك و وصلت قيمتها الى 59,1 و 57 و 48 و 60 % لكل من Sargassum latifolium و Ulva lactuca و Jania adhaerens و Cladophora glomerata على التوالي.أما عن محلول EDTA فقد أعطى أقل نسب إزاحة و كانت 18,5 و 16,7 و 12,5 و 20 % لنفس الأنواع المستخدمة من الكتل الطحلبيةعلى التوالي.
7- كان التركيز الأمثل لمحلول الأزاحةللوصول لأعلى كفاءة هو 0,1 مولر من حمض الهيدروكلوريك وقد أعطى أعلى نسب إزاحة ممكنة و كانت 62 و57 و 43 و54 % لكل من Sargassum latifolium و Ulva lactuca و Jania adhaerens و Cladophora glomerata على التوالي.
8- على النقيض كانت نسب الإزاحة بإستخدام محلول EDTA 1,.مولر كالأتي: 18,5 و 16,5 و 11,5 و 18,5 % لكل من Sargassum latifolium و Ulva lactuca و Jania adhaerens و Cladophora glomerata على التوالي.
9- تم الوصول لأعلى كفاءة إزاحةبعد تطبيق الظروف المثلى و كانت 95,3 و 90,3 و 80,4 و 94,9 % لكل من Sargassum latifolium و Ulva lactuca و Jania adhaerens و Cladophora glomerata على التوالي.
10- إهتم الجزء الأخير من هذا العمل بعمل دراسة تطبيقية للامتصاص الطحلبي لليورانيوم على عينة حقيقية ممثله من محاليل المخلفات التاتجة من الوحده الصناعية بجبل جتار التابعة لهيئة المواد النوويهباستخدام الظروف المثلى للإمتصاص و الإزاحة التي تم التوصل اليها خلال الدراسة, ويمكن تلخيص النتائج المتحصل عليها كالتالي:
• تم تحليل عينة المخلفات السائلة تحليلا كيميائيا لمعرفة نسب أكاسيد العناصر الأساسيه بالاضافة إلى نسب العناصر الشحيحة داخل العينة.
و أسفرت نتائج التحاليل على إحتواء هذا السائل على نسب عالية من الحديد و الكالسيوم و المنجنيزو الكبيريتات و كانت نسبهم كالتالى 1620 و 198 و 115 و 3890 جزء في المليون على التوالي. و جاءت نسب اليورانيوم و الثوريوم 60 و 25 لكل على حدي.
• ونتيجة للتركيزات العالية لكل من الكبريتات و الحديد في هذه المخلفات السائلة فانإزالة اليورانيوم جاءت بعد الدورة الإمتصاصية الثانية و ذلك لحدوث تنافس شديد بينه و بين هذه العناصر.
• تم إزاحة حوالي 80 % من الكبريتات و أكثر من 90 % من الحديد في أول دورتين للإمتصاص الطحلبي و أكثرمن 95% من العناصر الضارة الأخرى و خاصة العناصر الثقيله. و على الجانب الأخر تم إزالة اليورانيوم و الثوريوم في الدورة الإامتصاصية الثالثةبإستخدام الكتل الطحلبية الأربعة قيد الدراسة.
• كانت كفاءةالكتل الطحلبية الأربعة على إزالة الكبريتات من المحلول على النحو التالي: Jania adhaerens>Cladophora glomerata> Sargassum latifolium >Ulva lactuca .
• قابلية الكتل الطحلبية لإزالة عنصر الحديد من المحلول كانت تنازليا كالتالي:
Sargassum latifolium> Cladophora glomerata > Ulva lactuca> Jania adhaerens .
• قدرة الكتل الطحلبية لإزالة الرصاص و الكادميوم كانت:
Cladophora glomerata> Sargassum latifolium > Jania adhaerens> Ulva lactuca .
• أما عن العناصر النووية والتي هي أساس الدراسة كانت قدرة الكتل الطحلبية كالاتي: Sargassum latifolium> Jania adhaerens > Cladophora glomerata> Ulva lactuca .
11- تم إزاحة أكثر من 99 % من اليورانيوم المحمل على الكتل الطحلبية بإستخدام 0,1 مولر من حمض الهيدروكلوريك و بتطبيق الظروف المثلى للإزاحة التي تم التوصل لها أثناء الدراسة. أما العناصر الأخري كالحديد و الكالسيوم و الزنك و النحاس فقد تم إزاحتها بتركيز 0,3 مولر من محلول EDTA لمده لا تزيد عن 10 دقائق. قد أمكن غسل الكتل الطحلبية بعد ذلك لإعادة اشتخدامها مرةأخرى.
12- بالإضافة إلى ذلك، فقد تعرضت المحاليل المزاحة لعملية الترسيب بإستخدام هيدروكسيد الصوديوم عند درجة أس هيدروجيني (3,5), و تم تحليل الراسب الناتج بإستخدام جهاز الماسح الضوئي الإلكتروني وكان تركيز اليورانيوم في هذه الكعكة % 20,29 .ومن خلال تطبيق الظروف السالفة ، يمكن إسترداد تركيزات اليورانيوم الكاملة تقريبًا من مياه الصرف ويمكن إعادة إستخدام المياه مرة أخرى في محطة Gattar التجريبية أو يمكن إستخدامها في الزراعة بشكل أمن للبيئة.