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ルメックス・アビシニカス植物から開発された活性炭を用いた繊維産業排水からのメチレンブルーの吸着
Scientific Reports volume 13、記事番号: 5427 (2023) 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
メチレンブルー (MB) は繊維産業廃水に豊富に含まれており、公衆衛生や環境生態系に深刻な健康問題を引き起こす可能性があります。 したがって、本研究は、Rumex abyssinicus から開発された活性炭を使用して繊維廃水から MB を除去することを目的としました。 吸着剤は化学的および熱的方法を使用して活性化され、その後、SEM、FTIR、BET、XRD、および pH ゼロ点電荷 (pHpzc) によって特性評価されました。 吸着等温線と速度論も調査されました。 実験計画は、3 つのレベル (pH (3、6、および 9))、初期 MB 濃度 (100、150、および 200 mg/L)、吸着剤の投与量 (20、40、および 60 mg/100 mL) の 4 つの因子で構成されました。 ）、および接触時間（20、40、および60分））。 吸着相互作用は、応答曲面法を使用して評価されました。 Rumex abyssinicus 活性炭の特性評価では、複数の官能基 (FTIR)、非晶質構造 (XRD)、上下の形態を伴う亀裂 (SEM)、pHpzc 5.03、および 2522 m2 の高い BET 比表面積を有することが判明しました。 /g。 MB 色素除去の最適化は、Box Behnken アプローチと組み合わせた応答曲面法を使用して実行されました。 ９９．９％の最大除去効率は、ｐＨ９、ＭＢ濃度１００ｍｇ／Ｌ、吸着剤投与量６０ｍｇ／１００ｍＬ、接触時間６０分の最適条件で記録された。 3 つの吸着等温線モデルの中で、フロイントリヒ等温線モデルが最もよく適合し、R2 0.99 での実験値は吸着プロセスが不均一で多層であることを示しましたが、反応速度論の研究では R2 0.88 で擬二次であることが明らかになりました。 最後に、この吸着プロセスは産業レベルでの使用が非常に有望です。
多くの繊維産業は、適切な処理を行わずに大量の廃水を近隣環境に排出しています1。 繊維産業では、染色、仕上げ、洗浄などの多くのプロセスで大量の水を必要とするため、繊維産業は水を多用する工場となっていました2。 繊維産業は、商業市場に存在する 100,000 種類の染料のうち 1000 種類を消費していることが知られています。 染料の年間生産量は約 70 万トンと推定されています3。 また、世界中で 100,000 種類の化合物を含む染料が年間約 700,000 ～ 800,000 トン製造されていると報告されています4。 しかし、産業で使用される染料の約 15% は、生産および加工後に最終的に環境中に放出されます5。 メチル オレンジ、ローダミン B、メチレン ブルー (MB)、コンゴ レッド、およびリアクティブ ブラック 5 は、アニオン染料、中性染料、およびカチオン染料に分類され、繊維分野で最も広く使用されている染料の 1 つです6,7。 染料は、工業製品、特に繊維産業において繊維、糸、プラスチック、その他の基材を染色するための着色剤および貴重な化合物です。 しかし、それらは化学的複雑さと汚れの多さにより非分解性であり、その結果環境システムの混乱を引き起こします8。 具体的には、MB は合成複素環芳香族、C16H18N3SCl 319.85 g/mol、(3,7-ビス(ジメチルアミノ) フェノチアジン クロリド、テトラメチルチオニン クロリド)、およびカチオン性化合物です9。 大量の MB は、羊毛、絹、紙、化粧品、一時的なヘアカラー剤、綿、繊維、食品、および製薬業界の着色剤として使用されます10。 MB は、抗酸化作用、心臓保護作用、抗マラリア作用、抗うつ作用で知られています。 正確に言えば、MB は一般的なカチオン染料であり、環境に残留し、毒性、発がん性、変異原性のある化学物質です10。 生態系への着色廃水の導入は、富栄養化、美的汚染、水生生物の破壊の顕著な原因となっています11。 繊維産業から発生する廃水にはいくつかの染料が含まれており、深刻な健康問題や環境問題を引き起こす可能性があります12。 環境中での染料の熱的および光的安定性により、太陽光の吸収と反射が起こります。 これにより、光合成プロセスが減少し、食物連鎖の自然な流れが妨げられます。 MB への長期曝露は、貧血、癌、嘔吐、目の炎症、吐き気、嘔吐、メトヘモグロビン血症、精神錯乱などの重大な健康影響を引き起こす可能性があります13、14、15、16、17、18、19。 したがって、これらの汚染物質の避けられない影響には、主流に排出されて環境悪化を引き起こす前に処理する必要があります20。