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Scientific Reports volume 13、記事番号: 10618 (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

この研究では、新しい 2-ヒドロキシ-1-ナフトアルデヒド結合 Fe3O4/キトサン-ポリアクリルアミド ナノ複合材料 (Fe3O4@CS@Am@Nph) を調製しました。 合成されたナノ複合材料は、(FT-IR)、X 線回折 (XRD)、走査型電子顕微鏡 (SEM)、振動サンプル磁力測定 (VSM)、および熱重量分析 (TGA) によって特性評価されました。 2-ヒドロキシ-1-ナフトアルデヒドで修飾されたFe3O4@CS@Am@Nphナノ複合材料は、バッチ吸着手順により水溶液からエバーゾールブラックを除去するための効果的な吸着剤として使用されました。 pH、接触時間、吸着剤の投与量、初期染料濃度など、エバーゾールブラック染料の表面吸収プロセスに対する重要なパラメーターの影響を研究しました。 ラングミュア、フロイントリヒ、テムキンの吸着モデルを使用して、吸着等温線と定数を記述しました。 平衡結果から、Fe3O4@CS@Am@Nph ナノ複合材料上のエバーゾール ブラック色素の吸着挙動がラングミュア モデルによく適合することが明らかになりました。 ラングミュア分析に基づいて、エバーゾール ブラックに対する Fe3O4@CS@Am@Nph の最大吸着容量 (qm) は 63.69 mg/g であることがわかりました。 速度論的研究により、すべての場合において吸着が擬似二次過程であることが示された。 さらに、熱力学的研究により、吸着は自発的かつ吸熱プロセスであることが示されました。

業界による数十年にわたる着色物質の極端な使用は、世界の水域の減少につながりました1,2。 たとえば、染色、可塑化、製紙に関連する産業では、製品を着色するために大量の水と化学物質が使用され、その結果、着色された廃水が大量に生成されます。これらの廃水が環境や水に入る前に処理されないと、次のような危険が生じます。たくさんの問題。 これらの問題には、水と生態系の光合成の妨害が含まれます3。 さらに、その複雑な分子構造と芳香環は有毒で発がん性があり、人間の健康、水生微生物、環境に影響を与える可能性があります4,5。 ナノ濾過膜 6、イオン交換 7、電気化学的酸化 8、光触媒分解 9、および吸着は、廃水から色や汚染物質を除去するために使用されている方法です。 しかし、上記の方法のほとんどは、運用コスト、二次廃棄物、環境への影響と関連問題、効率と用途などの要因により効果的ではありません10。 これらの方法のうち、吸着法は、初期コストが低く、設計が容易で、適度な柔軟性と効率が高いため、他の方法よりも優れています11。 この分野では、活性炭、ナノクレイ、植物バイオマス、天然吸収剤などの多くの吸収剤が使用され、検討されてきました12。 これらの吸着剤の中でも、活性炭はあらゆる種類の汚染物質を除去するのに最も適した吸着剤です。 しかし、価格が高く、リサイクルや再利用ができないため、この吸収剤の用途は限られています13。

最近、磁性ナノ粒子は、大きな表面積、低毒性、化学的安定性、優れた生体適合性、生分解性などの優れた磁気特性を備えているため、多くの注目を集めています14,15。 また、外部磁場を使用することで、面倒な濾過や遠心分離を必要とせずに、水溶液から簡単かつ迅速に分離することもできます16。 Fe3O4 ナノ粒子の吸着性能を向上させるには、一部の界面活性剤またはポリマーによる Fe3O4 ナノ粒子の表面の化学的または物理的変化が必要です17。キトサンベースの吸着剤の使用は、吸着性能を向上させる最良の方法の 1 つであるため、キトサンやその誘導体などの多糖類の方が興味深いです。低濃度であっても重金属の色とイオンを除去します18。 キトサンは、生体高分子誘導体であるポリ 2-デオキシ-d-グルコースを主成分としており、よく知られた高分子特性を持っています。 生体適合性、生分解性、非毒性の特性により、科学者の注目を集めています 19,20,21,22。 キトサンはアミン基とヒドロキシル基を多く含むため、銅、クロム、銀、白金などの多くの種類の金属を除去する非常に高い吸着能力を持っています。 しかし、吸着剤の吸収特性を改善するために、新しい吸着剤の設計と合成に多くの注意が払われてきました。 例えば、表面 Fe2O3 にコーティングされた磁性キトサン複合体は、水環境からアリザリンレッドを除去するために使用されています 23。 王ら。 は、水溶液からメチレンブルーとマラカイトグリーンを除去するための吸着材料として磁性ポリドーパミンキトサンナノ粒子を使用しました24。 朱ら。 は、水溶液からコンゴレッドを効果的に除去するために、キトサン修飾磁性黒鉛化多層カーボンナノチューブを合成した25。 アルマガンら。 は、ゼオライトによるエバーゾールブラックの除去に関する包括的な研究を実施しました26。