التحق بالجامعة
الانتقال إلى الجامعة
انضم إلينا
وظائف أعضاء هيئة التدريس
رؤيتنا
المجلة العلمية
تهدف أنشطة منصة أبحاث تحلية المياه إلى إحداث أثر متسارع على مستقبل علوم وتقنية المياه من خلال مواجهة التحديات العالمية والمساهمة بشكل فعّال في أهداف رؤية السعودية ٢٠٣٠. وتماشيًا مع هذه الرسالة، حددت المنصة ثلاثة محاور بحثية رئيسية تُوجّه جهودنا: 1. تحلية المياه الصديقة للبيئة تحسين التقنيات لجعل عملية تحلية المياه أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة، وأقل تكلفة، وأكثر استدامة بيئية. 2. المياه إلى الموارد تحويل المنتجات الثانوية لعمليتي تحلية المياه ومعالجة مياه الصرف الصحي إلى موارد قيمة. 3. الأمن المائي تحسين استدامة الموارد المائية وإدارتها على الوجه الأكمل.
تُشكل منصة أبحاث تحلية المياه ركيزةً أساسيةً في استراتيجية كاوست وقدراتها البحثية. حيث تُمكّن مرافقها المتميزة، إلى جانب مختبراتها الأساسية عالمية المستوى، أعضاء هيئة التدريس والباحثين وزملاء ما بعد الدكتوراه والطلبة من الارتقاء بأبحاث تحلية المياه إلى آفاق جديدة، ووضع أسسٍ لاكتشافات علمية مستقبلية. المختبرات والمرافق المتطورة التابعة للمنصّة تشمل مختبرًا تحليليًا، ومختبرًا على نطاق مبدئي (bench-scale)، ومختبرًا ميدانيًا، ومختبرًا تجريبيًا (piloting). المختبر التحليلي تُسرّع الأجهزة التحليلية الحديثة في المختبر التحليلي وتيرة مشاريع البحث الجارية في منصة أبحاث تحلية المياه. ينصب تركيز المرفق على تطبيق طرق متعددة للتحليل الكيميائي والفيزيائي لفصل المكونات الكيميائية للمواد وتحديدها وقياس كميتها. تُعَدّ الاختبارات التحليلية وعمليات الفحص أساسية لفهم جودة وتركيب مياه الشرب، ومياه الصرف الصحي المعالَجة، والمواد التي يتم إنتاجها في مختبرات المنصّة. كما تُعدّ المعرفة والخبرة التخصصية في تطبيق المنهجية الأكثر صلة مفتاحًا للاختبار والتحليل الكيميائي الناجح، فضلًا عن دور الأجهزة التحليلية والتقنيات المتقدمة لحل المشكلات أو تحديد التركيب. تم تجهيز المختبر التحليلي بمجموعة واسعة من التقنيات والأجهزة لتلبية أي متطلبات للتحليل الكيميائي أو الفيزيائي وتنفيذ بروتوكولات الاختبار وفقًا للمنهجيات القياسية. ويتمتع الموظفون في هذه المختبرات بخبرة في تطوير أساليب تحليلية مخصصة والتحقق من صحة تطبيقات محددة. مختبر على نطاق مبدئي هذا المختبر مُجهّز بمجموعة متكاملة من المرافق والخدمات لتشغيل وحدات تجريبية وخدمات واسعة وصغيرة الحجم لمشاريع أبحاث تحلية المياه ومعالجة مياه الصرف الصحي. يُشغّل المختبر وحدات التحلية باستخدام إمدادات مياه البحر النقية، والهواء المضغوط، والنيتروجين، والماء المُبرّد. يمتدّ خط كهرباء بجهد 480 فولت و240 فولت على طول المختبر. يعمل المختبر حاليًا بمجموعة واسعة من التجهيزات والوحدات التجريبية، بما في ذلك وحدات الترشيح المسبق منخفضة الضغط، ووحدات تحلية عالية الضغط، وتقنيات تحلية حديثة، ووحدات معالجة مياه الصرف الصحي. المختبر الميداني في المختبر الميداني، يُجري الفريق دراساتٍ حول التوسع والتآكل والتلوث الحيوي على عمليات أبراج التبريد الصناعية. ويُجري الفريق عملية جمع عيناتٍ ميدانيةً في عدة مواقع مناسبة في الوديان، باستخدام أدواتٍ متطورة، مثل جهاز ميتيو-ليزيميتر، لقياس الدورة الهيدرولوجية الأرضية ودراسة هيدرولوجيا الأراضي القاحلة. تعمل المنصة على تطوير واختبار مواد جديدة ومبتكرة لتعزيز التربة تعمل على تقليل تبخر الماء أثناء الري وزيادة إمكانية إحتفاظها بالمياه تحت السطح لزيادة معدل المحاصيل لكل قطرة ماء. المختبر التجريبي تتيح مرافق الأبحاث التجريبية للمنصة توسيع نطاق أفكارها وأنشطتها البحثية لدراسة تطبيقها وتسويقها على نطاق واسع. وتخطط المنصة لإنشاء ستة مرافق بحثية تجريبية في الجامعة، تشمل تحلية مياه البحر، والتحلية المبتكرة، وتحلية المياه بالطاقة الشمسية، ومعالجة المياه من المصانع، ومعالجة المياه الطبيعية ونظمها، وإعادة استخدام مياه الصرف الصحي. وقد اكتملت أربعة من هذه المرافق وهي قيد التشغيل الآن.
الشركة المصنعة : بيركين إلمر جهاز ICP-OES قادر على كشف "الفلزات النزرة" في العينات السائلة. يتحقق ذلك بتأين العينة لإنتاج ذرات وأيونات مثارة تُصدر إشعاعًا كهرومغناطيسيًا بأطوال موجية مميزة لعنصر معين. تشير شدة هذا الانبعاث إلى تركيز العنصر داخل العينة.
الشركة المصنعة: سايكس
جهاز LC-MS/MS هو تقنية تحليلية فعّالة تُستخدم للكشف عن مستويات ضئيلة من المركبات العضوية والملوثات في عينات المياه والتربة والعينات البيولوجية، وتحديد كميتها، حتى أجزاء من تريليون (ppt). يتميز الجهاز بحساسية عالية وخصوصية عالية، وقدرة على تحليل الخلائط المعقدة، مما يجعله مثاليًا للكشف عن المبيدات الحشرية والأدوية والسموم والمعادن الثقيلة. يُستخدم جهاز LC-MS/MS على نطاق واسع في الرصد البيئي، والامتثال للوائح، والبحوث لتحديد الملوثات بدقة وتقييمها.
الشركة المصنعة: أجيلنت
يُعدّ جهاز Agilent ICP-MS أساسيًا في تحليل المياه والتربة نظرًا لحساسيته ودقته العالية في الكشف عن العناصر النزرة والمعادن الثقيلة (حتى مستوى جزء في المليار). يُمكنه قياس عناصر متعددة في آنٍ واحد، وتحليل ملوثات مثل الرصاص والزرنيخ والزئبق بكفاءة. يدعم جهاز ICP-MS الرصد البيئي والامتثال من خلال استيفاء المعايير التنظيمية، ويُتيح تحليل النظائر لتتبع مصادر التلوث. إن حدود الكشف المنخفضة ودقته تجعلان جهاز ICP-MS بالغ الأهمية لتقييم المخاطر البيئية ودعم جهود الإصلاح، وبالتالي حماية النظم البيئية والصحة العامة.
الشركة المصنعة: دوك-لايبور
جهازان LC-OCD، أحدهما مخصص لمياه البحر والآخر لمياه الصرف الصحي. يُعد هذا الجهاز فريدًا من نوعه في منصة أبحاث تحلية المياه (WDRP). كما يُعدّ جهاز LC-OCD مهمًا للتحليل الدقيق للمواد العضوية في الماء والتربة. فهو يسمح بفصل المركبات العضوية وتحديد كميتها بناءً على محتوى الكربون والنيتروجين، مما يُتيح فهمًا أعمق لتركيب المياه الطبيعية والمعالجة. تُعد هذه التقنية أساسية لفهم التلوث العضوي، وتحديد المواد العضوية الذائبة (DOM)، وتقييم جودة المياه وعمليات المعالجة. وهو مفيد بشكل خاص لرصد الملوثات العضوية المعقدة وتقييم تأثير مياه الصرف الصحي والنفايات الصناعية السائلة.
الشركة المصنعة: شيمادزو
يحلل الجهاز معدل الكربون العضوي الكلي (TOC) في الماء والتربة، مما يوفر معلومات قيّمة عن التلوث العضوي وصحة النظام البيئي. يراقب الجهاز جودة المياه من خلال الكشف عن الملوثات العضوية في أنواع مختلفة من المياه، مثل مياه الشرب ومياه الصرف الصحي. كما يساعد في تقييم محتوى الكربون العضوي، وخصوبة التربة، وعزل الكربون فيها. يضمن الجهاز الامتثال للوائح التنظيمية من خلال قياس دقيق لمستويات الكربون العضوي الكلي (TOC) لتصريف مياه الصرف الصحي والمعايير البيئية. بفضل نطاق القياس الواسع وخيارات القياسات المتعددة (TC، IC، NPOC، وTN)، يُستخدم الجهاز على نطاق واسع في المختبرات البيئية ومحطات معالجة المياه لضمان مراقبة موثوقة.
الشركة المصنعة: ديونيكس
يُعدّ جهاز SPE أساسيًا في تحليل المياه والتربة، إذ يُعزل ويركّز ملوثات مُحددة، ويُحسّن حدود الكشف، ويُعزّز دقة التحليل. يُنقّي جهاز SPE العينات المُعقّدة بإزالة التداخلات، مما يُتيح الكشف الدقيق عن الملوثات عند مستويات ضئيلة، وهو أمرٌ أساسيٌّ للرصد البيئي والامتثال للوائح التنظيمية. بالإضافة إلى ذلك، يتميز جهاز SPE بمرونته وقابليته للتكيّف مع أنواع مُختلفة من العينات، وكفاءته العالية، مما يجعله مثاليًا للاختبارات عالية الإنتاجية في المختبرات البيئية.
الشركة المصنعة: ثيرمو فيشر ساينتيفيك
جهاز كروماتوجراف أيوني ثلاثي القنوات مخصص (IC-6000) مزود بكاشف توصيل (CD) وكاشف كهروكيميائي (ECD). القناة الأولى: فصل وتحديد كمية 7 أنيونات، F-، Cl-، Br-، نترات، نتريت، كبريتات الفوسفات في مصفوفات مائية مختلفة القناة الثانية: فصل وتقدير كمية الأحماض الدهنية المتطايرة (VFA) في مصفوفات مائية مختلفة القناة الثالثة: فصل السكريات وتحديد كميتها في مصفوفات المياه المختلفة
محلل غاليري فعال في: أ) تحليل مصفوفات مثل المياه النظيفة، ومياه الصرف الصحي، والتربة/الحمأة، والنفايات السائلة، والمحلول الملحي؛ ب) تحديد العناصر الغذائية (مثل السيليكا (المذابة على شكل ثاني أكسيد السيليكون) والفوسفات والنترات والنتريت والأمونيا)، والكلوريد والبروميد والكبريتات، والصلابة الكلية. العينات - عينات مياه الشرب، والمعالجة، والنفايات، ومياه البحر، والمحلول الملحي بكمية لا تقل عن 50 مل. يجب تخزين النترات والنتريت في مُجمد بدرجة حرارة -20 درجة مئوية. يجب تحليل الأمونيا فورًا. يجب تخزين عينات تحليل السيليكا والفوسفات والكلوريد والكبريتات والبروميد والقلوية والصلابة الكلية في ثلاجة بدرجة حرارة تتراوح بين 2 و8 درجات مئوية. يجب عدم تقديم عينات تحليل السيليكا في عبوات زجاجية.
كروماتوغرافيا الغاز - مطياف الكتلة (GC-MS) هي تقنية تحليلية تجمع بين ميزات كروماتوغرافيا الغاز ومطياف الكتلة لفصل وتحليل (أي التعريف والقياس الكمي) المركبات العضوية المتطايرة وشبه المتطايرة.
جهاز الكروماتوغرافيا السائلة فائق الأداء (UHPLC) مزود بقدرات استخراج الطور الصلب المباشر (SPE) والتبديل بين عمودين، مما يتيح تطوير طرق تحليل متقدمة. يحتوي جهاز كروماتوجراف سائل عالي الأداء (UHPLC) على ثلاثة أجهزة كشف مختلفة: كاشف مجموعة الثنائيات (DAD)، والفلورسنت، ومؤشر الانكسار (RI)، وهي ممتازة لتحليل الملوثات البيئية، والأدوية في مصفوفات المياه، والسكريات.
أمثلة على الخبرة البحثية:
يُعدّ تطوير تقنيات تحلية المياه أمرًا بالغ الأهمية لمعالجة شحّ المياه العالمي. ولا يزال التناضح العكسي تقنية رائدة نظرًا لفعاليته في إزالة مجموعة متنوعة من الملوثات. ومع ذلك، فإنّ تحدياتٍ مثل تلوّث الأغشية، واستهلاك الطاقة، وتكاليف التشغيل، تستلزم ابتكارًا مستمرًا في تصميم العمليات والرقمنة. يُركّز فريقنا البحثي على تطوير هذه التقنيات من خلال استراتيجيتين رئيسيتين: تحسين تصميم الفواصل، والنهج القائمة على الذكاء الاصطناعي للتحكم في تلوّث الأغشية (الحيوي).
التقطير الغشائي الضوئي الحراري (PMD): برزت تحلية المياه بالطاقة الشمسية، التي تستخدم الطاقة الشمسية لتوليد الحرارة اللازمة لإنتاج المياه العذبة، كحل واعد ومستدام لمعالجة ندرة المياه. ويبرز التقطير الغشائي الضوئي الحراري كتقنية فعالة للغاية لتحلية المياه بالطاقة الشمسية، وهو مفيد بشكل خاص للمناطق النائية والمجتمعات المتضررة من الكوارث التي تفتقر إلى البنية التحتية للكهرباء أو الحرارة الصناعية المهدرة. تصنيع أغشية التقطير الغشائي الضوئي الحراري (PMD): يقوم فريقنا بتصنيع أغشية ضوئية حرارية جديدة باستخدام تقنيات مختلفة، مثل الغزل الكهربائي، والرش، والطلاء بالدوران لزيادة تدفق نفاذية التقطير الغشائي الضوئي الحراري (PMD) وتعزيز كفاءة الطاقة في التقطير الغشائي الضوئي الحراري (PMD) بمساعدة التأثير البلازموني للمواد الضوئية الحرارية، مما يؤدي إلى تسخين سطح الغشاء ذاتيًا عند تعرضه لأشعة الشمس.
تسخير البكتيريا لاستعادة الموارد المستدامة. يُحقق مفاعلنا الحيوي الغشائي المميع الكهروكيميائي اللاهوائي، على نطاق تجريبي، معالجة مياه الصرف الصحي دون استهلاك الطاقة من خلال إنتاج الهيدروجين وتوليد المياه لإعادة استخدامها في تطبيقات غير الشرب. وبالتوازي مع ذلك، تعمل منصّة التخليق الكهروكيميائي الميكروبي لدينا على تحويل ثاني أكسيد الكربون الصناعي (CO₂) إلى مواد كيميائية قيّمة مثل الميثان والأسيتات، مع تعزيز كفاءة نقل الإلكترونات.
تحسين معالجة مياه الصرف الصحي باستخدام أنظمة معالجة الحمأة الموفرة للطاقة، المدمجة، وعالية الأداء. لقد طورنا وحدة معالجة وإعادة تدوير لامركزية متكاملة، هي الأولى من نوعها، تعتمد على نظام AGS-GDM، الذي يدمج الحمأة الحبيبية الهوائية مع ترشيح غشائي يعمل بالجاذبية. يوفر هذا النهج استهلاك الطاقة بأكثر من 50%، ويتيح إعادة استخدام المياه مباشرةً في الموقع.
يؤدي النمو غير المرغوب فيه للأغشية الحيوية في تحلية مياه البحر المعتمدة على الأغشية، إلى تراجع الأداء وزيادة التكاليف بما يصل إلى 25%. أما في أنظمة توزيع مياه الشرب، فقد يؤثر التلوث الأحيائي سلبًا في جودة المياه. يدرس فريقنا البحثي تكوّن الأغشية الحيوية في الأغشية وأنظمة التوزيع بهدف تطوير استراتيجيات للتخفيف من التلوث الأحيائي.
يُستخلص هذا المنتج من الفحم الحيوي (Biochar) عبر التحلّل الحراري للمواد العضوية، مثل روث الدواجن. وتركّز هذه التقنية على تحسين جودة التربة والمساهمة في التخفيف من تغيّر المناخ. وبفضل مساحته السطحية الكبيرة وبنيته المسامية، يعمل CarboSoil على تعزيز قدرة التربة على الاحتفاظ بالعناصر الغذائية، مما يؤدي إلى تحسين نمو النباتات وزيادة الإنتاجية الزراعية.
تُعدّ تقنيات النمذجة المتقدمة عنصرًا أساسيًا في فهم وتصميم وتشغيل وتحسين الأنظمة. ويركّز فريقنا البحثي على نمذجة التآكل الأحيائي، وأداء الأغشية، والديناميكا المائية في أنظمة معالجة المياه.
8- يركز جزء من بحثنا على تعزيز إعادة استخدام المياه بشكل آمن ومستدام من خلال مراقبة الملوثات الميكروبية، وتطوير تقنيات معالجة مياه الصرف الصحي الموفرة للطاقة، وتطبيق ممارسات إدارة علمية. ومن خلال دمج مناهج مبتكرة مثل المفاعلات الحيوية الغشائية اللاهوائية، وعمليات الأكسدة المتقدمة، وتقنيات الاستشعار، يُعالج هذا العمل الفجوات المعرفية الحرجة في مجال صحة المياه، ويدعم وضع السياسات لتحسين إدارة المياه. مع تطبيقات مباشرة في مجالات سلامة المياه، وحماية البيئة، والاستدامة الحضرية.
