الأمتزاز وانواعه

Types of adsorption

الأمتزاز  وانواعه 

 

 

 

الأمتزاز  Adsorption

يعرف الأمتزاز بأنه ظاهرة تجمع جزيئات متدة ما او ذراتها او ايوناتها ويطلق عليها المادة الممتزه (Adsorbate) على سطح مادة أخرى ما يطلق عليها الماده المازة (Adsorbent) (17)، ومن الأمثله عليها هي الأطياف المسامية (porous clays) وهلام السيليكا (silica Gel). كما ان اليه عمل الامتزاز تمر بمرحلتين المرحلة الأولى يحدث انتقال المادة الممتزه من الطور المائي ألى مواقع نشطه على سطح المادة المازه اما في المرحلة الثانية فيتكون معقد كيميائي (1).

 

ومن الطبيعي ان تكون حالات المادة التي تمتلك سطوحاً محدده في الفضاء هي الحالتين (السائلة والصلبة)، ولذلك فأن مجالات التماس السطحي التي تؤدي إلى حصول الامتزاز هي (سائل:سائل) (صلب: صلب) (صلب : سائل) (صلب : غاز) وتعد هذه الطريقه الأكثر استعمالاً لأزاله الملوثات التي تتواجد بتراكيز واطئه والتي يتعذر ازالتها بالطرق التقليديه البايلوجية وان السبب وراء حصول ظاهرة الأمتزاز وجود بقايا مجالات قوى غير مشبعة وذلك لعدم اكتمال تناسق او اتصال العدد الكافي من الحسابات الموجودة على الجسيمات الموجودة على جسيمات السطح، كما هوا الحال داخل الطور السائل او الصلب، حيث يؤدي الامتزاز إلى اشباع مجالات القوى الموجودة على السطح، ولذلك بسبب نقصان في قيم الطاقة الحرة (∆G) للسطح تحدث عملية الامتزاز. 

كما ويرافق عملية الامتزاز نقصان في قيمة الانتروبي (∆S) وذلك لأن الجزيئات التي تعاني امتزازاً تكون مقيدة بسبب ارتباطها بذرات السطح الماز، ولذلك تفقد جزءاً من درجات الحرية، وهناك فرق بين عمليات الامتزاز والاتبزاز والامتصاص اذ ان العمليه المعاكسة لعملية الامتزاز هي عمليه الاتبزاز (Desorption) وأن الذي يحدث في هذه العمليه هوا انفصال الجزيئات او الذرات او الايونات الممتزه عن السطح الماز وهذا يتطلب ارجاع الطاقة المتحررة إلى النظام اما الأمتصاص (Sbsorption)  فهو عملية نقل الذرات او الجزيئات من حالة السائلة إلى الحالة الصلبة (2).

 

 

  

انواع الامتزاز  Types of adsorption

يمكن تصنيف الأمتزاز استنادا إلى نوع الارتباط بين الجزيئات او الذرات او الأيونات الممتزه مع سطح المادة المازة والحراره التي تصاحب عملية الامتزاز إلى نوعين هما :

 

الامتزاز الفيزيائي  Physical Adsorption

يحدث هذا النوع من الامتزاز على سطح بعض المواد الخامله كالفحم المنشط بسبب تشبع ذراتها إلكترونياً، نتيجة للأواصر التي ترتبط بها تلك الذرات مع الذرات المجاورة للمادة نفسها. ويتم الامتزاز على مثل هذه السطوح من خلال قوى التجاذب الطبيعي او مايسمى بقوى فاندرفالز (vander waals forces) (3). ويمكن ان يكون هذا النوع من الامتزاز على شكل طبقات متعددة من المادة الممتزه على سطح المادة المازة وذلك عند توافر ظروف مناسبة من ضغط ودرجة حرارة ويمكن ان نميز هذا النوع من الامتزاز من خلال التغير في الانثالبي (∆H) المحتوى الحراري والذي يحدث أثناء الارتباط بين المادة الممتزه والماده المازه والتي تقدر بأقل من (40 kj/mol) ولذلك فأن هذا النوع من الامتزاز لايحتاج إلى درجات حرارة عالية ولايحتاج إلى طاقة تنشيط ويحدث بدرجات حرارية واطئه تشابه عملية تكاثف الأبخره على سطوح مواد سائله (4).

 

 

 

الامتزاز الكيميائي  chemical Adsorption

يحدث هذا النوع من الامتزاز على السطوح التي تمتاز بعدم تشبع ذراتها إلكترونياً، اذ تميل مثل هذه السطوح إلى تكوين أواصر كيميائية مع الذرات او الجزيئات التي تم امتزازها وفي هذا النوع من الامتزاز يحدث انتقال الكتروني بين الدقائق الممتزه وذرات سطح الماز وعمليه يكون هذا النوع من الامتزاز كخطوه أولى في التفاعل الكيميائي الذي يحدث بين السطح الماز والمادة الممتزه وهذا النوع من الامتزاز يحتاج إلى طاقة تنشيط عالية وكذلك تكون درجات الحرارة المصاحبه لها عاليه وتقدر بكميه اكبر من ((40 kj/mol، ويمتاز هذا النوع من الامتزاز بالخصوصيه ويكون غير عكسي ومحددا بطبقه امتزاز الأوكسجين على سطح الفحم، وامتزاز كلوريد الهيدروجين على سطح الحديد (5).

 

العوامل المؤثرة على الامتزاز  The Factors affecting on Adsorption

 

1- طبيعة المادة الممتزه  The Nature of Adsorbate

يتأثر التداخل بين السطح الماز والدقائق الممتزه بطبيعة المادة الممتزة من حيث الشكل والحجم ونصف القطر والاستقطابية ووجود مجاميع فعاله و الوزن الجزيئي والذوبانيه ويؤدي وجود اكثر من مكون في المحلول الامتزاز إلى الامتزاز الانتقائي لأحدى مكونات المحلول دون الآخر. وان زيادة الوزن الجزيئي للمادة الممتزه يسهل عملية امتزازها على السطح بسبب زياده احتمالية ارتباطها مع السطح بأكثر من موقع وان وجود تعدد الحلقات الأروماتية في تركيب الماده الممتزة يجعلها تعمل على زيادة كفاءة الأمتزاز على السطوح المازه المختلفة (6).

 

 

 

2- طبيعة السطح الماز  The Nature of Adsorbont

يتأثر الامتزاز بطبيعة السطح الماز ونوع المجاميع القطبية على السطح والمساحه السطحية وحجم المسامات وتوزيعها على السطح من حيث طبيعه الأنتظام او التجانس وعدمه (7) أذ ان كفاءة الامتزاز تعتمد على الخواص الفيزيائية والكيميائيه وحجم الجسيمات للمادة المازه ولذلك فإن معدل الامتزاز يزداد مع نقصان حجم الجسيمات.

لذلك يجب تعزيز خطوه عملية الأنتشار على سطح الماده من قبل الجسيمات الاصغر وكذلك ملاحظة الجانب الحاسم الآخر في عملية الامتزاز وهو توزيع حجم المسامات داخل الجسيمات التي تسمح بالهجره الفعاله للملوثات إلى نقطة الامتزاز (8).

 

3- الداله الحامضية  The Acidity Function

ان تغير حامضيه المحلول في عملية الامتزاز يؤثر على طبيعة المجاميع الفعاله الموةوده في تركيب كل من السطح الماز والمادة الممتزه، فمن المعروف ان السطوح غير المتجانسه مثل الاطيان تمتلك تمتلك مواقع ذات شحنات موجبه وأخرى سالبة ولذلك فأن الداله الحامضية تلعب دورا أساسياً في عملية الامتزاز كما يحدث في عمليه الامتزاز الغازات والروائح والمعادن الثقيله والأدويه على المواد المازه الصلبه مثل (الفحم المنشط والاطيان) (9).

 

 

 

 

المصادر

1.  مون، هاموتو، کاراموتو و ایسوموتسو (2016) "تاثير الحرارة على انتشار المذاب والامتزاز في مختلف مركبات طين الكاولين". علم بيئة الأرض، الجزء 75، ص 1-9
2. هاو (2014) "الامتزارز المطلق للايسوزايم مع اعادة التنشيط الاحمر 120 - المغناطيس المتوسع لطبقة جايتوسان المايكروسفير" كيمياء الأغذية، 161، ص323
3. کاظم (2010). "دراسة امتزازية المعادن الثقيلة على السطوح المختارة العراقية" لثيسيس، كلية العلوم في كلية التربية للبنات جامعة بغداد، العراق
4. بویر، شکلياريسکي، ايليمانس و سبیللیر، (2008) "المعاينة الفيزيائية الجزء 77، ص 1-8
5. ایسمادي (2015) مكونات الاطيان لملخص الكيمياء الخضراء البيئية للمركبات المستقرة، ص5-37
6. اسلام، حسن ومالك (2004) "ازالة النحاس من المخلفات الصناعية بالامتزاز باستخدام مواد اقتصادية قيمة" معهد اینفرت للعلوم والهندسية الجامعة الوطنية للعلوم والتكنولوجيا. جامعة تاميز يودين، باكستان ص1-8.
7. جاو، سون، وي، زاهو، لي و هاو(2009) "حجم. خواص عملية الى (defluoridation ) المستقلة للهايدروكسوبيتات التركيبي" مجلة فلورين للكيمياء، الجزء130، ص550-556.
8. فريميل (2000) "كيمياء المياه في EBI " التقرير السنوي الكيمياء المياه المقسمة، معهد انجليربونتي، ص 1-15.
9. مالاكوتيان، جافدان وایرانمانیش (2015) "دراسة ازالة الفلوراید من المحلول المائي باستخدام (jajarm bauxite)، دراسة حالة تخص ماء (kohbanan)" فلوریدا ،48(2) ،ص113.