グアーガムから合成された新しいハイブリッドナノ複合材料を使用したナイルブルーの効率的な液相回収

Jul 25, 2023

Scientific Reports volume 12、記事番号: 14656 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

最近、バイオポリマーと金属酸化物のナノ複合材料は、水相からの環境有害物質の減衰において顕著な重要性を獲得しています。 しかし、酸化ランタニドベースの生体高分子ナノ複合材料の吸着能力についてはほとんど評価されていません。 新しいグアーガム-ポリアクリルアミド/酸化エルビウムナノ複合体(GG-PAAm/Er2O3 NC)吸着剤を、架橋剤としてNN'-メチレンビスアクリルアミド、強化剤としてEr2O3を利用したグアーガム(GG)とアクリルアミド(AAm)の共重合によって合成した。 GG-PAAm/Er2O3 ナノ複合体の吸着効率は、水系からのモデル汚染物質色素としてナイルブルー (NB) を使用して評価されました。 調製した吸着剤は、フーリエ変換赤外分光法（FTIR）、X線回折（XRD）分析、ブルナウアー・エメット・テラー（BET）分析、熱重量分析、走査電子顕微鏡-エネルギー分散型X線分光法（SEM-EDX）によって特性評価されました。 ）、および高解像度透過型電子顕微鏡（HRTEM）。 投与量 (0.8 g/L)、撹拌時間 (40 分)、初期溶液 pH (6)、および初期 NB 濃度 (80 mg/L) を含む最適なプロセス パラメーターは、バッチ法によって決定されました。 NB 没収の平衡データは、ラングミュア等温線モデルによってより適切に表現され、最大吸着有効性 (Qm) は 225.88 mg NB/g で、GG-PAAm/Er2O3 NC の均質な表面への能動的単層吸着が実証されました。 GG-PAAm/Er2O3 NC への NB 収着プロセスの速度論は、擬似 2 次モデルで信頼性がありました。 ΔH° (15 ～ 17 kJ/mol) および ΔS° (0.079 ～ 0.087 kJ/mol/K)、および NB の - ΔG° (8.81 ～ 10.55 kJ/mol) などの熱力学パラメーターにより、吸熱、つまりランダム性の増加が検証されました。 GG-PAAm/Er2O3-NB インターフェース、プロセスの自発性と実現可能性、それぞれ。 使用済みのナノコンポジットは NaOH で効果的に再生され、5 回の実行で十分に再利用でき、ナノコンポジットの高い再利用可能性が実証されました。 GG-PAAm/Er2O3 NC の優れた除去効率と高い再利用性により、GG-PAAm/Er2O3 NC はカチオン染料、特に水性廃棄物からの NB 減少に対して非常に有能な吸着剤であることが推奨されました。

急速な産業の発展と世界的な人口増加に伴う廃液の排出量の増加に起因する水​​産資源の環境悪化の制御は、過去数十年にわたって主要な課題の 1 つとして浮上しています。 繊維、皮革、なめし工場、化粧品、塗料、プラスチックなどの多くの産業が、有色汚染物質の主な原因となっています。 繊維産業では合成染料が大量に使用されており、合成染料はその複雑な分子構造により分解性が低く、環境に残留しやすいため、染色や仕上げ作業後に染料を含んだ大量の水を必要とします。 受け入れ体内での未使用の染料の放出は、水質を悪化させるだけでなく、水生生態系の光合成障害、水生生物相や人間への発がん性、変異原性、催奇形性の影響などの有害な結果をもたらします1、2、3。 ほとんどの染料は、摂取すると、めまい、嘔吐、震え、吐き気、チアノーゼ、黄疸などのいくつかの病気の原因となります。 直接接触すると、アレルギーの問題、皮膚の炎症、角膜に永久的な損傷を与える目の火傷を引き起こす可能性があります。 吸入すると、呼吸困難、大量の発汗、腹痛、運動亢進を引き起こす可能性があります2。 過去数十年にわたり、環境の持続可能性を保護し、工業用染料に関連する重大な健康リスクを軽減する目的で、着色汚染物質を軽減することに多くの注目が集まってきました4,5。 ナイルブルー (NB) は、繊維産業の染色に広く使用されているアゾ染料です。 皮膚の炎症、皮膚炎、目のアレルギー反応、呼吸器疾患などの多くの健康関連の問題は、水中のその存在に関連しています6。 眠気、消化器系の刺激、冷感、口や喉の炎症、皮膚の発赤や乾燥、染色体異常を引き起こす可能性があります。 したがって、水系に排出する前に、有害なナイルブルーを含む排水を効果的に脱色することが不可欠です7。