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Feb 14, 2024

メチレンブルー色素に対する吸着性能を高めるエジプト黒砂と複合活性炭の合成

Scientific Reports volume 13、記事番号: 4209 (2023) この記事を引用する 1279 アクセス 1 引用 メトリクスの詳細 本研究は、新規多孔質物質の合成の実現可能性を報告しています。

Scientific Reports volume 13、記事番号: 4209 (2023) この記事を引用

1279 アクセス

1 引用

メトリクスの詳細

本研究は、オリーブ石活性炭 (OS400) とガーネット (GA) 鉱物含浸物 (OSMG と呼ばれる) から調製された、新規な多孔質複合吸着剤の合成の実現可能性を報告します。 この複合材料 (OSMG) は、高分子有機色素を吸着する能力を利用して応用されました。 複合材の構造特性は、ブルナウアー・エメット・テラー（BET）、エネルギー分散型X線分光法（SEM-EDX）を備えた走査型電子顕微鏡、X線回折（XRD）、フーリエ変換赤外分析などのさまざまな技術を使用して評価されました。分光計（FT-IR）。 ガーネット (GA)、(OS400)、および (OSMG) の比表面積は、それぞれ 5.157 mg・g-1、1489.598 mg・g-1、および 546.392 mg・g-1 であることがわかりました。 新しい複合材（OSMG）の比表面積を向上させ、メチレンブルー（MB）の吸着性を高めました。 実験は、接触時間、初期色素濃度、吸着剤の投与量、pH、温度などのさまざまな条件下で行われました。 これらの実験のデータは、Langmuir、Freundlich、Temkin、Dubinin-Radushkevich (DR) などのいくつかの吸着モデルを使用して分析されました。 結果は、吸着がフロイントリヒモデルに最もよく適合し、吸着プロセスが擬似二次運動機構に従うことを示しました。 さらに、熱力学分析により、ガーネット(GA) 吸着剤への MB の吸着は吸熱的であるのに対し、(OS400) および (OSMG) への吸着は発熱的で非自発的なプロセスであることが示されました。 OSMG 複合材料は、吸着性能を大幅に損なうことなく少なくとも 5 サイクル使用でき、処理後に水から簡単に分離できます。

人為的活動と人口の拡大は、生態系全体に存在する汚染物質の程度と関連していることがよくあります1。 水中での染料の放出がたとえ少量であっても、水生生物に悪影響を及ぼし、光の透過率を低下させ、光合成に悪影響を与える可能性があります2。 100,000 を超える市販染料に関する世界中のレポートが入手可能です3。

今日、誰もが事実上無制限に色にアクセスでき、年間 100 万トン以上が作成されています 1,4。 これらの業界で使用される一般的な染料の 1 つはメチレン ブルーですが、これは水溶性であり、摂取、吸入、または皮膚と接触すると有害になる可能性があります 5,6。 メチレンブルーに暴露すると、目の炎症、メトヘモグロビン血症、チアノーゼ、けいれん、頻脈、呼吸困難、皮膚の炎症を引き起こし、飲み込むと吐き気、嘔吐、下痢、その他いくつかの症状を引き起こす可能性があります7。 排水中に非常に多く存在します (1 ppm 未満の少量の染料で非常に目立ちます)6。

特定の産業による有毒な染料の生産は、特に廃水の形で重大な環境汚染を引き起こす可能性があります8。 これらの染料を廃水から除去するために使用されている従来の技術や戦略には、イオン交換、膜技術、物理化学的方法、光化学および光触媒プロセス、高度な酸化、生物学的技術など、さまざまなものがあります9,10。

特定の産業による有毒な染料の生産は、特に廃水の形で重大な環境汚染を引き起こす可能性があります。 これらの染料を廃水から除去するために、イオン交換、膜技術、物理化学的方法、光化学および光触媒プロセス、高度な酸化、生物学的技術など、さまざまな従来の技術や戦略が使用されてきました。

吸着は、不純な廃水から汚染物質を除去するために広く使用されている効果的な戦略です11、12。 吸着の利点には、高い除去効率、シンプルさ、適用の容易さ、および高濃度溶液の処理能力が含まれます13,14。吸着プロセスでは、粘土鉱物、ナノマテリアル、農業廃棄物、生物バイオマスなどのさまざまな吸着材料が使用されています15,16。 。 さらに研究者らは、バイオ炭、籾殻バイオ炭、ZnO ナノ粒子を充填した籾殻バイオ炭、バイオ炭 - MgO 複合材料、Fe3O4/クリノプチロライト ナノ複合材料、Zn/Al 層状複水酸化物とバガス バイオ炭の複合吸着剤など、多くの特定の吸着剤を処理に使用しています。廃水10．