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Jun 30, 2023

高効率に加工された廃卵殻

Scientific Reports volume 12、記事番号: 9676 (2022) この記事を引用 1650 アクセス数 6 引用数 2 Altmetric Metrics 詳細 持続可能な廃棄物と水の管理は、持続可能な廃棄物と水の管理が重要な要素です。

Scientific Reports volume 12、記事番号: 9676 (2022) この記事を引用

1650 アクセス

6 引用

2 オルトメトリック

メトリクスの詳細

持続可能な廃棄物と水の管理は、循環経済に関する最新の EU 政策の重要な要素です。 廃棄物の再利用に基づく、シンプルで高性能かつ安価な水処理方法は、人間の健康、持続可能な開発、環境修復の必須条件です。 高性能でコスト効率の高い吸収剤の設計は、廃水処理における話題の課題となっています。 この研究は、水溶液からカドミウムを除去するための環境に優しく、高効率で安価な材料として磁性ナノ粒子を用いて2つの異なるタイプの廃棄物（産業廃棄物と食品）を機能化することにより、新たに設計された吸着剤の開発を調査することを目的としていました。 廃棄卵殻と飛灰から得られたこのナノ加工吸着剤 (EFM) は、水溶液からカドミウムを除去するために使用されました。 SEM 分析により、マグネタイト ナノ粒子が各廃棄物にうまく充填されたことが実証されました。 さらに、灰とマグネタイト粒子による卵殻粒子の二重官能化が得られました。 この結果、BET によって確認されたように、EFM 表面積は大幅に増加しました。 この新たに設計された吸着剤の特性を研究するために、包括的な特性評価 (BET、FT-IR、SEM、XRD、および TGA) が実行されました。 バッチ実験を行って、温度、pH、接触時間、吸着剤の投与量、初期濃度などのさまざまな反応パラメーターの影響を調査しました。 結果は、カドミウム吸着は、0.25 g の吸着剤について、pH 6.5 で 120 分以内に平衡に達することを示しました。 最大効率は99.9%でした。 吸着等温線の研究により、Freundlich モデルに適合した Cd2+ 吸着が多分子層吸着プロセスを示すことが示されました。 さらに、熱力学研究 (ΔG < 0、ΔH > 0、ΔS > 0) は、カドミウムの吸着が自発的な吸熱プロセスであることを示しています。 吸着剤の反応速度論的研究は、化学吸着機構を示す擬似二次モデルを使用して説明されました。 脱着の結果は、ナノ加工吸着剤 (EFM) が再利用できることを示しました。 これらのデータは、廃水浄化に高性能で安価な新しく設計された吸着剤を得るために、廃棄物回収分野における関連する理論的知識を充実させる可能性を裏付けました。

水不足問題と裏付けられた水質汚染は、ヨーロッパだけでなく世界中で大きな懸念となっています。 最も多くの水の消費者が工業と農業であることはよく知られています。 今後数年間で、これらの経済部門では水の消費量が急激に増加し、水質と淡水の埋蔵量が損なわれると予測されています。 この点において、世界的な新興経済は、現在の現状維持経済を自然資本の保存と再生に基づくまったく新しい概念に完全に変革するための新しい戦略を緊急に課している。 循環経済に関する最新の EU 政策は、欧州の主な目的を確実に達成するために設計された、革新的で効率の高い方法と技術の開発を可能にする全く異なる戦略的アプローチを課しました。(1) 経済的かつエネルギー的な安全保障。 (2) 競争力の向上。 (3) 持続可能な資源と廃棄物の管理1、2、3。

持続可能な水管理は、世界人口の増加傾向、汚染、水資源の枯渇、そして最後に重要なことですが、世界規模での食料、バイオエネルギー、きれいな水の需要の増加など、いくつかの要因により、特に永続的な課題となります1,2。

したがって、汚染物質を除去し、汚染源を除染するための迅速かつ効果的な対策が必要です1、2、3。

産業廃水には、重金属、有機化合物 (染料、医薬品、界面活性剤、フェノール、殺虫剤、炭化水素、ハロゲン化化合物など)、懸濁物質など、いくつかのカテゴリの汚染物質があります。 重金属 (Cd、Cu、Hg、Pb、Ni、Zn、As) は、人間の健康に対する毒性が高く、生物システムに悪影響を与えるため、最も頻繁に発生する危険な種類の水汚染物質の 1 つです。 重金属で汚染された産業廃水は現在比較的一般的な問題ですが、非常に深刻な長期にわたる生態学的問題を回避するには、廃水を処理することが不可欠です4、5、6、7、8。