カルボキシメチルセルロースの開発

Scientific Reports volume 13、記事番号: 14265 (2023) この記事を引用

メトリクスの詳細

グルタルアルデヒド架橋カルボキシメチルセルロースナトリウム (CMC-GA) ヒドロゲルとそのナノグラフェン酸化物複合体 (CMC-GA-GOx) を利用して、メチレンブルー (MB) カチオン性染料汚染物質の吸着除去用に効果的なカルボキシメチルセルロース - 酸化グラフェン酸化物複合吸着剤を開発しました。産業排水から。 開発された CMC-GA-GOx 複合材料は、FTIR、RAMAN、TGA、SEM、および EDX 分析機器を使用して特性評価されました。 バッチ実験を通じて、バイオ複合材料の GO:CMC 組成、吸着時間、pH と温度、初期 MB 濃度、吸着剤の投与量、NaCl 濃度など、MB 色素の除去に影響を与えるいくつかの変数をさまざまな条件下で調査しました。 最大染料除去率は 93 ～ 98% の範囲でした。 これらは、GO 重量パーセント 20% のバイオ複合材料 CMC-GA-GO102、吸着時間 25 分、吸着温度 25 °C、MB 濃度 10 ～ 30 ppm、吸着 pH 7.0、および吸着剤投与量 0.2 g を使用して得られました。 吸着プロセスの実験データは、最大単層吸着容量が 76.92 mg/g で、ラングミュア等温線によりよく適合しています。 吸着プロセスは擬似二次の反応速度モデルに従いました。 MB の除去は発熱を伴い、熱力学的観点からは自発的でした。 さらに、熱力学的結果により、吸着は低温で最も効果的に機能することが実証されました。 最後に、開発された CMC-GA-GO102 の再利用可能性は、10 回の連続サイクルを通じて証明され、MB 色素除去率の損失はわずか 14% でした。 これらの結果は、開発されたCMC-GA-GO102複合材料が、工業廃水から有機カチオン染料を除去するための安価で再利用可能な吸着剤である可能性を示唆しています。

水は地球上のあらゆる生命にとって不可欠な要素の一つであり、古来より人類の文明に恩恵を与えてきました。 しかし、水は最も困難な環境問題の 1 つであり、安全で手頃な価格の飲料水ときれいな水を供給することは世界的な課題です。 急速に悪化している天然資源の環境汚染は、地球とその住民が将来の世代に耐えられるようにするためには、直ちに対処しなければならない現代的な問題です1、2。 近年、さまざまな技術分野の急速な発展により、大量の水が汚染され、環境撹乱や深刻な汚染問題が増大しています3。 一般に、水質汚染はさまざまな方法で発生します。 しかし、紙、化粧品、皮革、顔料、石油、繊維、プラスチック、製油所、印刷、製薬、および食品加工産業からの多数の工業廃液による染料による汚染によって、かなりの水質汚染が引き起こされています4,5。 6.

水溶液中での解離挙動に従って、染料は 3 つのカテゴリに分類できます: (a) 主に (SO3) 基により負の電荷を持つアニオン性 (酸性、直接、反応性染料)、(b) カチオン性 (塩基性染料) ）プロトン化されたアミン基を有するもの、および（ｃ）ノニオン性（分散染料）７． カチオン性またはアニオン性アゾ染料には、1 つ以上のアゾ結合 (N=N) が含まれています。 光、熱、好気性消化に対する耐性に加えて、遺伝子変異、アレルギー反応、嘔吐、チアノーゼなどの急性疾患を引き起こす可能性があり8、その結果、環境汚染とそれに伴う人間、動物、動物を含むすべての生物の健康上の懸念が生じます。そして植物9、10、11。 これらの染料は、その化学的安定性と非生分解性により、人間の健康に悪影響を及ぼします。 これまでの研究では、カチオン色素は細胞質と容易に相互作用するため、毒性が高く、アニオン色素よりも有害であることが実証されています12、13、14、15。

メチレン ブルー (C16H18N3ClS) は、チアジン染料とカチオン染料の両方です。 MB は主に繊維産業、特にウール、シルク、綿の染色において着色剤として使用されています。 細胞染色、紙印刷およびパルプ、ゴム、プラスチック、皮革、化粧品、繊維着色用の生物医学顔料などの工業プロセスで広く使用されています。 その毒性、発がん性、変異原性、および非生分解性により、水環境において最も有害な有機汚染物質と考えられています。 吐き気、精神的混乱、嘔吐、目のやけど、精神的混乱、チアノーゼ、高血圧、頻脈、腹痛、皮膚の炎症、メトヘモグロビン血症、赤血球の破壊、呼吸困難、多量の発汗、胃腸の炎症、アレルギー反応、下痢を引き起こす可能性があります。人間。 さらに、それを吸入すると、短時間曝露した後に息切れを引き起こします13、16、17、18。