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Dec 03, 2023

水溶液中のメチレンブルーの新規吸着剤としてのNi0.5Co0.5Fe2O4/活性炭@キトサン磁性ナノバイオ複合材料の製造

Scientific Reports volume 13、記事番号: 6137 (2023) この記事を引用 992 アクセス 1 Altmetric Metrics の詳細 メチレン ブルーはカチオン性染料であり、芳香環があるため自然には分解されません。

Scientific Reports volume 13、記事番号: 6137 (2023) この記事を引用

992 アクセス

1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

メチレンブルーはカチオン性染料であり、芳香環があるため自然には分解されません。 したがって、これを除去するために、生物学的、化学的、および物理的な水処理方法が提案されている。 この点において、吸着は経済的で効果的な方法です。 この研究では、ニッケル-コバルトフェライト/活性炭@キトサン磁性ナノバイオ複合体を吸着剤として合成しました。 ナノ吸着剤は FESEM で評価され、粒子サイズは約 16.64 nm で推定されました。 ＥＤＡＸ分析によると、粒子の純度は９９％であった。 XRD 特性評価により、キトサンが適切にカバーされていること、ニッケル - コバルト フェライトが正しく配置されていること、および微結晶が非構造であることが示されました。 比表面積は、ＢＥＴ理論を使用すると３１６ｍ ２ ／ｇ、ラングミュア理論を使用すると２８５ｍ ２ ／ｇであり、気孔容積は０．１８ｃｍ ３ ／ｇであった。 ＶＳＭ分析によれば、磁気抵抗は１．１ｅｍｕ／ｇ、保磁力は４９９Ｏｅであった。 FTIR分析により、反応が成功し、吸着剤表面にメチレンブルーが存在していることが示されました。 メチレンブルー吸着試験では、388 mg/g の色素が吸着され (97% 色素除去)、8 時間後に最終濃度が 6 mg/L に達したことが示されました。 電荷ゼロ点 (pHpzc) は 6.8 でした。

水生環境における重金属イオン、染料、医薬品廃液、殺虫剤、有機化合物などの汚染物質の不適切な処理は世界的な課題です1。 染料は、突然変異誘発や発がんを引き起こす可能性のある汚染物質です。 皮革、紙、繊維、ゴム、プラスチック、薬品、化粧品など、さまざまな業界で基礎化学品として使用されています1。 染料を含む排水を水源に廃棄すると、水質汚染が増加し、太陽光が遮断され、生態系のバランスが崩れます2。 さらに、一部のアニオン性およびカチオン性染料の構造内の芳香環は染料を有毒にし、体内で分解されるとめまい、黄疸、チアノーゼ、灼熱感、アレルギー、嘔吐、下痢を引き起こします2。 そのため、これらの汚染物質を水から除去する必要があります。 技術の発展に伴い、水処理に新しい方法が導入されています。 水処理方法は、酸化 3、イオン交換 4、沈殿 5 を含む化学的処理、および沈殿処理 5 の 3 つのグループに分類されます。 物理的、ろ過 6、吸着 7、空気浮遊選別 8、凝固 9 を含む。 好気性と嫌気性を含む生物学的2。 一般に、吸着法は低コストかつ高効率であるため、最も適切かつ効果的な水処理方法です。 カーボンナノチューブ 10、活性炭 11、ゼオライト 12、金属酸化物 13、キトサン 14、コアシェルナノ材料 15、磁性ナノ複合材料 16、シリコーン 17、二層水酸化物 18 など、さまざまな化合物が吸着剤として使用されています。 磁性複合材料のうち、コバルトフェライト/モンモリロナイト 19 および酸化グラフェン/キトサン 20 のメチレンブルーの除去が評価されました。 しかし、これらの化合物のほとんどは、多孔質構造、高い化学的安定性、生物学的構造、および容易な単離特性を同時に備えていません。 例えば、キトサンは簡単には単離できません。 この研究は、ナノ吸収剤のすべての有利な特徴を備えたナノバイオ複合材料として、Ni0.5Co0.5Fe2O4/活性炭@キトサンを合成することを目的としています。 このナノ吸収材に使用された活性炭は多孔質構造を持ち、生体に優しく化学的に安定した化合物です。 さらに、キトサンは、ポリマー鎖内のヒドロキシル基とアミン基により染料を吸着できる天然ポリマー吸着剤です21。 キトサンは、その生物学的特性、水中でのナノバイオ複合材料の分散の防止、染料との適切な反応、および吸着プロセスの改善のために使用されました。 最後に、ニッケル - コバルト フェライトを使用して、水溶液からナノ複合材料を磁気分離しました。 BET分析は多孔性を評価するために実行され、FESEMは目的の形態を確認するために実行され、XRDは結晶化特性を確認し微結晶サイズを評価するために実行され、FTIRは反応の成功とナノコンポジットによる色素の吸着後のメチレンブルーの存在を確認するために実行され、VSMはナノ粒子の磁気特性を評価し、化合物の純度を評価するためにEDAXを使用します。 メチレンブルー吸着試験は、吸着量、メチレンブルー初期濃度、pH、温度などの吸着プロセスに効果的なパラメータを最適化するために実行されました。 PHpzc は、表面電荷の観点から吸着プロセスに対する pH の影響を評価するためにも取得されました。