Date of Award

11-2023

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Chemistry

Department

Chemistry

First Advisor

Dr. Soleiman Hisaindee

Second Advisor

Dr. Mohammad Al-Sayah

Abstract

Oil spills represent a significant source of aquatic pollution with substantial repercussions on the environment as well as the economic and societal well-being of coastal communities. This research project is focused on the utilization of chemically modified cellulose-based fibers to remediate oil-contaminated water. The hydroxyl groups present in cellulose were acetylated under optimized conditions, thereby rendering the fibers hydrophobic and enhancing their affinity for crude oil. The modified cellulosic material was characterized by several physical and chemical techniques (IR, TGA, contact angle measurement, SEM, and back titration) to determine the extent of acylation and assess their morphological properties. The derivatized cellulose materials were used in the recovery of crude in simulated water. Factors such as degree of acetylation, time of exposure to the crude oil, and temperature on oil recovery efficiency were assessed. The highest oil loading capacity was 20 g oil/g of modified cotton at 20℃. The adsorption followed the second order-kinetics and Langmuir adsorption model with high linear regression coefficient values. The adsorption process is exothermic with a negative entropy while gibbs free energy is positive suggesting the event is non-spontaneous.

The recyclability of the modified materials, a critical concern in this research endeavor, will also be thoroughly assessed. The development of such materials holds great promise in providing an efficient, cost-effective, and environmentally friendly solution for addressing petroleum oil-induced aquatic pollution in the Gulf Cooperation Council (GCC) region.

Arabic Abstract


تعديل ألياف السليلوز عن طريق تطعيم الأسيل لمعالجة انسكاب الزيت

التسربات النفطية تمثل مصدراً هاماً لتلوث المياه البحرية مع تأثيرات كبيرة على البيئة وكذلك على الرفاهية الاقتصادية والاجتماعية للمجتمعات الساحلية. يركز هذا المشروع البحثي على استخدام ألياف قائمة على السليلوز المعدلة كيميائياً لتنقية المياه الملوثة بالزيت. تم تحليل مجموعات الهيدروكسيل الموجودة في السليلوز بشروط محسنة، مما يجعل الألياف زيتية الماء ويعزز تلازمها للزيت الخام. تم توصيف المواد السليلوزية المعدلة بواسطة العديد من التقنيات الفيزيائية والكيميائية (التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء، وتحليل الوزن الحراري، وقياس زاوية الاتصال، والمجهر الإلكتروني الماسح الماسي والتفاعل الكيميائي العكسي) لتحديد مدى التحليل وتقييم الخصائص المورفولوجية لها. تم استخدام المواد السليلوزية المشتقة في استرداد النفط الخام في مياه محاكاة. تم تقييم عوامل مثل درجة التحليل، ووقت التعرض للزيت الخام، ودرجة الحرارة على كفاءة استرداد الزيت. أعلى قدرة تحميل للزيت كانت 20 جرام زيت/جرام من القطن المعدل عند 20 درجة مئوية. اتبعت حرارة الامتزاز حركية الأمر الثاني ونموذج الامتزاز لانجمور مع قيم عالية لمعامل الانحدار الخطي. يعتبر عملية الامتزاز عملية مُفعمة بالحرارة مع انحدار سلبي للإنتروبيا بينما الطاقة الحرة لجبس إيجابية، مما يشير إلى أن الحدث غير موجه ذاتياً.

سيتم أيضاً تقييم إعادة تدوير المواد المعدلة، وهو اهتمام حاسم في هذا الجهد البحثي. تطوير مثل هذه المواد يعد وعداً كبيراً في توفير حل فعال من حيث التكلفة وصديقاً للبيئة للتعامل مع تلوث المياه البحرية الناجم عن النفط البترولي في منطقة مجلس التعاون الخليجي (مجلس التعاون الخليجي).

Download

Included in

Chemistry Commons

COinS