産業排水からの廃染料除去におけるゼオライト/海藻ナノ複合体の総合評価

Scientific Reports volume 13、記事番号: 8082 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

工業廃水からのコンゴレッド (CR) 染料の除去に使用できる効果的な吸着剤を見つけるために、実験室、分析、およびケーススタディのフィールド試験を統合した体系的な研究が実施されました。 ゼオライト (Z) が水溶液から CR 色素を吸着する能力は、Cystoseira compressa algae (CC) (エジプトの海藻) によって修飾された後に評価されました。 湿式含浸技術を使用して新しい複合ゼオライト/藻類複合体 (ZCC) を形成するために、ゼオライトと CC 藻類を組み合わせ、その後、さまざまな技術を利用して特性評価を行いました。 新しく合成された ZCC の吸着能力の顕著な向上は、Z および CC と比較した場合、特に低 CR 濃度で観察されました。 バッチ形式の実験は、さまざまな吸着剤の吸着挙動に対するさまざまな実験条件の影響を解明するために選択されました。 さらに、等温線と反応速度も推定されました。 実験結果によると、新しく合成された ZCC 複合材料は、低染料濃度の工業廃水からアニオン性染料分子を除去するための吸着剤として楽観的に適用できる可能性があります。 Z および ZCC 上の色素の吸着はラングミュア等温線に従いましたが、CC の色素吸着はフロインドリッヒ等温線に従いました。 ZCC、CC、および Z での色素吸着速度論は、対応して、Elovich、粒子内、および擬似 2 次速度論モデルと一致しました。 吸着機構もウェーバーの粒子内拡散モデルを使用して評価されました。 最後に、実地試験により、新しく合成された吸着剤が産業廃水から染料を除去する効率が 98.5% であることが示され、産業廃水の再利用を促進する環境に優しい最近の吸着剤の基盤が確立されました。

水が地球上の生命の重要な源であることは誰も否定できません。 工業化と技術革新は人類の生活様式を向上させてきましたが、それらはまた、きれいな水資源を汚染する主な原因でもあります1。 重金属、染料、医薬品、界面活性剤の分子、パーソナルケア用品、殺虫剤、その他の物質は、純粋で制限された水資源を毎日汚染する日常的な発生源であるだけでなく、すべての生物に危険な影響を及ぼします2、3、4、5。 、６． 紙、ゴム、繊維、染料、印刷廃材、プラスチック、化粧品などのさまざまな業界で使用されている合成染料は、水中の大量の汚染物質の原因となっています2,7。 この染料の使用量の大幅な拡大は、水質汚染や環境問題を引き起こしています。 これらの染料は、ほとんどが非分解性で安定しており、有毒です2,8。 染料は、突然変異、呼吸器毒性、染色体画分、および癌を引き起こします9。 たとえば、コンゴレッド (CR) 色素にさらされた人は、極度の目や皮膚の炎症に悩まされますが、数分以内に症状は治まります。 さらに、CR を摂取すると胃の炎症、吐き気、嘔吐、下痢を引き起こす可能性があります10。 これらの汚染物質は、さまざまな物理的、化学的、生物学的手法を使用して除去されています。 これは、逆浸透、凝固、電気化学、膜分離プロセス、希釈、浮選、濾過、および軟化技術の使用によって達成されました11、12、13。

上記の方法と比較して、吸着は、低コスト、控えめ、低メンテナンスのため、最も便利に使用される方法の 1 つであり、他の方法よりも沈殿物の量が少なく、取り扱いが簡単です 14,15,16,17。 18、19、20。 過去数十年にわたり、粘土鉱物、バイオマス廃棄物、農業残留藻類、飛灰、活性炭が、廃水から染料を除去するための効果的かつ安価な吸着剤として使用されてきました21,22,23,24,25,26,27,28,29。 30. 生体材料の壁には活性な官能基 (カルボン酸、ヒドロキシル、アミノ、カルボニル、リン酸、スルホン酸など) が存在するため、汚染物質が付着します。 さらに、ゼオライト (Z) は伝統的に水の軟化に使用されてきました。 また、廃水処理、触媒プロセス、代替 Z 製造、消毒目的、建設、紙パルプ、コーティング、膜分離、耐火物、セラミックス、およびプラスチック産業でも使用されます 31,32,33。