オゾンによる水性媒体からのメチレンブルーの吸着性の向上

Scientific Reports volume 13、記事番号: 12431 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

この研究では、新しいバイオ炭であるおがくずバイオ炭-O3-TETA (SDBT) を、80% 硫酸で処理し、オゾンで酸化し、続いて沸騰トリエチレンテトラミン (TETA) で処理することによって調製しました。 調製した SDBT 吸着剤の特性研究は、SEM-EDX、BET、XRD、BJH、FT-IR、DTA、および TGA 分析を使用して実行されました。 SDBT バイオ炭による水からの MB 色素の吸着効率を調査しました。 メチレンブルー (MB) 色素の吸収は、溶液の pH が 12 のときに最も効果的でした。開始 MB 色素濃度として 20 mg/L、SDBT 用量を 2.0 g/L とした場合、MB 色素の最大除去率は 99.75% でした。 SDBT の Qm は 568.16 mg/g でした。 実際の結果は、Temkin (TIM)、Freundlich (FIM)、および Langmuir (LIM) 等温線モデルに当てはめられました。 SDBT の実験結果は、3 つのモデルすべてによく適合しました。 誤差関数方程式を使用して、これらの等温線モデルから得られた結果をテストしたところ、実験結果が TIM および FIM によりよく適合することが示されました。 動態データが調査されたところ、擬似二次 (PSOM) は R2 > 0.99 を有し、主に吸収速度の誘導に関与していました。 ベース媒体 (pH 12) における MB 色素イオンの除去メカニズムは、SDBT 表面と MB 色素の正電荷の間の静電相互作用による物理的相互作用によって達成される可能性があります。 結果は、SDBT が水性環境から MB 色素を効果的に除去し、その吸収効率を失うことなく継続的に使用できることを示しています。

私たちの世界は、人口の増加とテクノロジーの進歩により、新たな視点へと進化しています。 現在、水の消費量は劇的に増加しています。 将来の水の安全を確保するために水資源を保全することは、これまで以上に重要になっています。 家庭、工業、農業では、さまざまな汚染物質を含む大量の下水が発生します。 生態系に大きな負担をかける化合物としては、重金属 1、2、3、4、5、薬物 6、7、農薬 8、9、10、炭化水素 11、12、染料 13、14、15、16、17 が挙げられます。 染料は、汚染の最も重大なカテゴリの 1 つです18。 合成染料は、繊維、皮革、その他多くの業界で最も一般的に使用される染料の種類です19。 これらの染料は有毒で非生分解性で発がん性があるため、環境と公衆衛生に重大なリスクをもたらします20,21。 水域に放出される未処理の染料の平均量は、年間約 (0.7 ～ 2.0) × 105 トンです22。 アゾ染料は、色の種類が豊富で、すべての合成染料の中で最も適合性が高いため、過剰に使用され、発がん性物質を生成します18。

業界における染料工場からの廃液の主な処理方法は、電気化学的処理 23、化学的酸化 24、生物学的処理 25、光分解 26、27、28、29、凝集/凝集 30、高度な酸化 31、32、33、34、および吸着処理 15 として挙げられます。 、16、17、19、35。 しかし、ほとんどの方法には、頑固で非生分解性の染料を部分的に除去できること、非経済的であること、望ましくない副産物が生成されることなどの欠点があります。 しかし、染料廃水処理に用いられる方法のうち、吸着法は設計の簡素さ、価格の手頃さ、使いやすさの点で他の方法に比べてはるかに有利である36。 しかし、最も多く使用されている吸着方法である活性炭の製造と加工は高価なプロセスであるため、科学者は効果的で安価な吸着材料を開発する研究を続けています3,37,38,39。 このように、廃棄物や大量の塊から得られるバイオ炭も資源の無駄を防ぎます。 文献によれば、バイオ炭は、アルゴンや窒素などの不活性ガス環境下、350 °C 以上の温度でさまざまなバイオマスをガス化または熱分解することによって得られます40。 バイオ炭は、活性炭よりも表面積と細孔容量が小さいにもかかわらず、より多くの官能基を持っています41,42。