Date of Award

4-2019

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Chemical Engineering (MSChE)

Department

Chemical and Petroleum Engineering

First Advisor

Ali H. Al-Marzouqi

Second Advisor

Dr. Eyas Mahmoud

Abstract

Palm tree serves as the main source of biomass in the Gulf countries. The United Arab Emirates (UAE) alone is blessed with more than 40 million date palm trees, which generate a huge amount of waste annually. The main objective of this thesis is to examine the ability to produce a corrosion inhibitor from a date palm tree, waste, starting by extracting lignin from different parts of the date palm tree and characterizing the extracted lignin, converting lignin to sodium lignosulfonate, while selecting the optimum condition for the conversion reaction and characterizing the prepared lignosulfonate. Finally, the corrosion efficiency for the prepared lignosulfonate is examined using a potentiostat corrosion test. The results show successful extraction of lignin from three different parts of the palm tree (fibers, rachis, and leaflet) with lignin percentages of 20, 10, and 19, respectively. Klason lignin extraction method and characterization of lignin were performed and the results were compared with literature indicating similar physical and chemical properties to previous works and studies. Furthermore, the optimum conditions for the reaction were determined to be: 4 hours reaction time, 100oC temperature, 0.9 (g/g) reactants to lignin ratio, 25 (g/L) lignin concentration, and 0.5 M NaOH concentration. The corrosion rate of the produced sodium lignosulfonate was determined by using the Potentiostat corrosion test, the corrosion rate of tested samples reached 1.05 (mm/yr) with the addition of sodium lignosulfonate, which indicates that the produced sodium lignosulfonate can act as a good inhibitor and can be used to protect carbon steel from corrosion. Moreover, the increase of sodium lignosulfonate concentration from 5 ppm to 30 ppm decreased the corrosion rate by 19.49%.

This study can be of high benefit to the country as the organic non-toxic corrosion inhibitor can then be produced locally from a feedstock, which is currently used as waste in UAE society. This goes in line with the UAE government’s 2021-2030 vision of ensuring more sustainable development while preserving the environment.

Comments

تمتاز دولة الإمارات بوفرة أشجارالنخيل التي يتجاوزعددها أربعين مليون نخلة متوزعة في مختلف مناطق الدولة، على سبيل المثال يوجد في مدينة العين ما يقارب ثمانية مليون نخلة تنتج كل واحدة منها ما لا يقل عن 25 كغ من المخلفات سنويا فقط من سعف النخيل و هو ما يعادل 200مليون كغم من مخلفات سعف النخيل سنويا كما ذكرت تقارير بلدية العين. تحتوي المخلفات النباتية بشكل رئيسي على مركبات اللجنوسييولوز وهي مكونات غنية يمكن الاستفادة منها في إنتاج مواد ذات قيمة عالية كالمواد المضادة للصدأ. لكن على الرغم من الفائدة القيمة التي تجنى من مخلفات شجر النخيل فإنه بأغلب الأحيان يقام بحرقها أو طمرها بدلا من إعادة تدويرها أو استغلالها. و من ناحية أخرى, يعد المايلد ستيل أو الصلب المعتدل المعدن الأساسي الذي يستخدم كوحدة بناء في أغلب الصناعات في الوقت الحالي نظرا لخصائصه الميكانيكية المميزة للعديد من التطبيقات و رخص سعره مقارنة بالأنواع الأخرى من المعادن ولكن مع ذلك فإنه و مثل غيره من المعادن قد يتعرض للتآكل الناجم عن تعرضه لبعض العوامل البيئية مع الوقت مما يؤدي إلى ضعفه و هشاشته وبالتالي يشكل تحديا كبيرا على الصعيد الصناعي.

لذا فإن الهدف من هذه االأطروحة هو حل مشكلتين قائمتين رئيسيتين الأولى هي تواجد مخلفات النخيل بكميات هائلة والثانية هي مشكلة تآكل المعادن المستخدمة في أغلب الصناعات كوحدة بناء رئيسية. و تقوم فكرة المشروع على استخراج مركبات اللجنوسييولوز من مخلفا النخيل وتحويل جزء منها لمادة مضادة للصدأ بحيث تختبر مدى قابليتها و كفاءتها لمنع الصدأ أو التقليل منه بإجراء العديد من التجارب و دراسة ما إذا كان بالإمكان الاستغناء عن المواد الكيميائة المستخدمة كمضادات للصدأ حتى الوقت الحالي و استبدالها بمضاد الصدأ العضوي المنتج من مخلفات النخيل. بالإضافة الى إجراء تقييم الأثر البيئي للمنتج لدراسة مدى تأثيره على البيئة

أهم نتائج هذه الدراسة هي التمكن من استخراج اللجنين بنجاح من ثلاث أجزاء مختلفة من مخلفات النخيل وهي السعف و الليف و الغصن باتباع طريقة كلاسون حيثم تم دراسة وصف اللجنين المستخرج من الأجزا الثلاثة للتأكد من صفاته الفيزيائية والكيميائية و قد أثبتت النتائج نشابه الصفات بين اللجنين المستخرج بهذه الأطروحة مع الدراسات المنشورة مسبقا. يتبع استخراج اللجنين تحويله الى مادة اللجنوسلفونيت والتي بدورها تعتبر مادة مضادة للصدأ كما تماثباته حديثا، من خلال هذه الأطروحة تم ايجاد العوامل أساسية الأمثل للتفاعل الكيميائي وهي درجة الحرارة، مدة التفاعل، نسبة وزن المتفاعلات الرئيسية، تركيز هيدروكسيد الصوديوم و وزن اللجنين المستخدم، لانتاج لجنوسلفونيت ذو قدرة أكبر على على منع صدأ المعادن. أخيرا أظهرت نتائج دراسة اختبار دراسة تحليل الوزن معدل كفاءة عاليه نسبيا وهي % 82.4812 وهي تعني أن اللجنوسلفونيت المنتج قادر على حماية المادن من الصدأ بنسبة اثنان و ثمانون بالمئة.

نجاح هذه فكره هذه الأطروحة سيعود بالنفع على دولة الإمارات كما أنه يتفق مع رؤية 2021 في خلق بيئة مستدامة من خلال استخدام الموارد - حكومة الإمارات الإقتصادية 2030 والحد من التلوث والحفاظ على البيئة الفريدة لدولة الإمارات.

Download
COinS