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Nov 18, 2023

カチオン性およびアニオン性色素の除去のためのラムノリピド修飾磁性Co/Al層状複水酸化物の吸着挙動

Scientific Reports volume 12、記事番号: 14623 (2022) この記事を引用する 1980 アクセス 32 引用 1 Altmetric Metrics の詳細 本研究では、磁性ラムノリピド -Co/Al 二重層

Scientific Reports volume 12、記事番号: 14623 (2022) この記事を引用

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1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

本研究では、水溶液からメチレンブルー（MB）と反応性オレンジ16（RO16）を取り込む磁性ラムノリピド-Co/Al層状複水酸化物（MR-LDH）を合成した。 pH、吸着剤の投与量、接触時間、分析物の初期濃度などの主要パラメータは、最高の吸着効率を達成するために最適化されました。 したがって、MR-LDH の負電荷と MB 色素の正電荷の間の静電相互作用により、基本媒体では MR-LDH 上の MB の除去が改善されます。 対照的に、酸性媒体（pH = 3）は、アゾ色素のプロトン化形態と MR-LDH 表面のプロトン化ヒドロキシル基との間の水素結合のため、RO16 の吸着に有利でした。 MB および RO16 の計算された最大吸着容量は、313 K でそれぞれ 54.01 および 53.04 mg/g でした。 吸着剤表面での単層吸着を仮定するラングミュア モデルは、両方の色素の吸着を最もよく説明します (MB の場合は R2 = 0.9991、RO16 の場合は R2 = 0.9969)。 さらに、擬似二次反応速度論モデルは、MB (R2 = 0.9970) および RO16 (R2 = 0.9941) の吸着プロセスを最もよく説明しました。 提案した吸着剤は4サイクル連続で安定した吸着性能を維持します。 各吸着プロセスの後、MR-LDH は外部磁石によって簡単に分離されます。 この調査結果は、MR-LDH が水溶液からカチオン性およびアニオン性有機染料の両方を除去するための優れた吸着剤であることが判明したことを示しています。

環境、特に水への汚染物質の継続的な放出の結果、皮革、印刷、繊維、製油所、プラスチック、石油産業を含む産業排水の除去は世界的な課題の 1 つとなっています 1,2,3,4 、5。 染料は分解が遅く毒性があるため、環境生態系に取り返しのつかないダメージを与え、水生動物や人間に深刻な問題を引き起こす可能性があります6、7、8。

繊維染料は、ニトロ、ニトロソ、アゾ、アントラキノン、インジゴ、硫黄などの官能基に従って分類されます9,10。 これらの染料は難分解性、非生分解性、生体蓄積性、毒性、発がん性があり、低濃度であっても環境に有害な影響を及ぼします11、12、13、14。 水性媒体に溶解した後に粒子に残る電荷に従って染料を分類することも一般的です。 これらのカテゴリーには、アニオン性 (直接染料、酸性染料、反応性染料を含む)、カチオン性 (すべての塩基性染料を含む)、および非イオン性 (分散染料) が含まれます 15,16。

一般にメチレンブルーと呼ばれる塩化メチルチオニニウムは、pka 3.8 のチアジン族に属する水溶性の非生分解性カチオン染料です。 反応性オレンジ 16 は、pka 3.75 の非常に水溶性の難分解性で生体異物のモノアゾ染料であり、本質的に危険であり、ヒトに対して発がん性および変異原性の影響を及ぼします 17、18、19、20。 したがって、廃水から染料を除去することは環境上の課題と考えられています21,22。

汚染水から合成染料を除去するために、ろ過、凝集、生物学的処理、凝固、吸着、抽出、膜分離、光触媒分解、酸化などのさまざまな技術が使用されています23、24、25、26。 これらの伝統的な方法の中には、複雑で時間がかかり、非経済的であるため、制限されているものもあります27。 したがって、最も効率的かつ簡単な染料廃水処理方法を見つけることが必要である28。 ここ数十年、吸着は、設計の柔軟性と単純さ、有毒汚染物質に対する感受性の低さ、有毒物質の生成がないため、より好ましい方法として多くの注目を集めています 2,25,29,30,31。 吸着効率は吸着剤の特性に大きく依存します30。 粘土、バイオ炭、キトサン、ゼオライト、シリカなどの従来の吸着剤、または活性炭、ポリマー、メソ多孔性炭素材料、廃ゴムタイヤ、フィルター膜などの合成吸着剤が、廃水から汚染物質を除去するためにテストされています32、33、34。