오존에 의한 수성 매질로부터의 메틸렌 블루 흡착 개선

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12431(2023) 이 기사 인용

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본 연구에서는 새로운 바이오 숯인 톱밥 바이오 숯-O3-TETA(SDBT)를 80% 황산 처리, 오존 산화, 비등 트리에틸렌테트라민(TETA) 처리를 통해 제조했습니다. 준비된 SDBT 흡착제의 특성화 연구는 SEM-EDX, BET, XRD, BJH, FT-IR, DTA 및 TGA 분석을 통해 수행되었습니다. 물로부터 SDBT 바이오 숯에 의한 MB 염료의 흡착 효율을 조사했습니다. 메틸렌 블루(MB) 염료 흡수는 용액 pH가 12일 때 가장 효과적이었습니다. MB 염료의 최대 제거율(%)은 시작 MB 염료 농도를 20mg/L로 사용하고 SDBT 용량을 2.0g/L로 사용했을 때 99.75%였습니다. SDBT의 Qm은 568.16mg/g이었습니다. 실제 결과는 Temkin(TIM), Freundlich(FIM) 및 Langmuir(LIM) 등온선 모델에 맞춰졌습니다. SDBT에 대한 실험 결과는 세 가지 모델 모두에 잘 들어맞았습니다. 이러한 등온선 모델에서 얻은 결과를 테스트하기 위해 오류 함수 방정식이 사용되었으며, 이는 실험 결과가 TIM 및 FIM에 더 잘 맞는 것으로 나타났습니다. 역학 데이터를 조사한 결과 PSOM(pseudo-second-order)은 R2 > 0.99를 가지며 주로 흡수율을 안내하는 역할을 했습니다. 기본 매체(pH 12)에서 MB 염료 이온의 제거 메커니즘은 SDBT 표면과 MB 염료의 양전하 사이의 정전기적 상호 작용으로 인한 물리적 상호 작용을 통해 달성될 수 있습니다. 결과는 SDBT가 수성 환경에서 MB 염료를 효과적으로 제거하고 흡수 효율을 잃지 않고 지속적으로 사용할 수 있음을 보여줍니다.

우리가 사는 세상은 인구 증가와 기술 발전으로 인해 새로운 관점으로 진화하고 있습니다. 현재 기간 동안 물 소비량이 급격히 증가했습니다. 미래의 물 안보를 보장하기 위해 수자원을 보존하는 것은 그 어느 때보다 중요합니다. 가정, 산업, 농업에서는 다양한 오염물질이 포함된 하수를 대량으로 배출합니다. 생태계에 큰 부담을 주는 화합물은 중금속1,2,3,4,5, 약물6,7, 살충제8,9,10, 탄화수소11,12 및 염료13,14,15,16,17로 나열될 수 있습니다. 염료는 오염의 가장 중요한 범주 중 하나입니다18. 합성 염료는 섬유, 가죽 및 기타 여러 산업에서 가장 일반적으로 사용되는 염료 유형입니다19. 이러한 염료는 독성이 있고 생분해되지 않으며 발암성이 있기 때문에 환경과 공중 보건에 심각한 위험을 제공합니다20,21. 수역으로 방출되는 가공되지 않은 염료의 평균 양은 연간 약 (0.7–2.0) × 105톤입니다22. 아조 염료는 색상이 다양하고 모든 합성 염료 중에서 가장 호환성이 높아 발암 물질을 생성하기 때문에 지나치게 많이 사용됩니다18.

업계에서 염료 공장의 폐수를 처리하는 주요 방법은 전기화학적 처리23, 화학적 산화24, 생물학적 처리25, 광분해26,27,28,29, 응고/응집30, 고급 산화31,32,33,34 및 흡착 처리15로 나열될 수 있습니다. ,16,17,19,35. 그러나 대부분의 방법에는 잘 지워지지 않고 생분해되지 않는 염료를 부분적으로 제거할 수 있고, 비경제적이며, 바람직하지 않은 부산물이 생성되는 등의 단점이 있습니다. 그러나 염료폐수처리에 사용되는 방법 중 흡착법은 설계의 단순성, 경제성, 사용의 용이성으로 인해 다른 방법에 비해 훨씬 유리하다36. 그러나 가장 많이 사용되는 흡착 방법인 활성탄의 생산 및 가공은 비용이 많이 드는 공정이기 때문에 과학자들은 효과적이고 저렴한 흡착재를 개발하기 위한 연구를 계속하고 있습니다3,37,38,39. 이런 방식으로 폐기물과 대량으로 얻은 바이오 숯은 자원 낭비도 방지합니다. 문헌에서 바이오 숯은 350°C40 이상의 온도에서 아르곤이나 질소와 같은 불활성 가스 환경에서 다양한 바이오매스를 가스화하거나 열분해하여 얻습니다. 바이오 숯은 활성탄보다 표면적과 기공 용량이 적음에도 불구하고 더 많은 기능성 그룹을 가지고 있습니다.

SDBT (6.08 m2/g) > SDBO (1.98 m2/g), as seen in Fig. 3. It should be highlighted that changes have an impact on a particular surface area and that ozone modification has a more significant impact than chemical modification from TETA therapy. The average pore size shrank in the following order: SDBT (14.514 nm) > SDBO (10.716 nm) > SDB (10.07 nm), and TETA modification had a more significant impact than ozone on the reduction in pore size because of the addition of OH groups. SDB, SDBO, and SDBT biochars showed a mesoporous type and have total pore volumes of 16.664 × 10–3, 5.291 × 10–3, and 22.205 × 10–3 cm3/g. BJH results for SDB, SDBO, and SDBT biochars are shown in Fig. 3c, and their surface characteristics are included in Table 1./p>