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もみ殻から抽出した持続可能なハイブリッドシリカとポリビニルアルコール、ニコチン酸の複合吸着剤としての繊維廃水処理の研究
Sustainable hybrid silica extracted from rice husk with polyvinyl alcohol and nicotinic acid as multi adsorbent for textile wastewater treatment.
PMID: 32378099 DOI: 10.1007/s11356-020-09104-5.
抄録
様々な毒性範囲の混合染料を含む繊維廃水を処理するために、環境に優しい新規化合物を調製した。黒液の副産物である多孔質シリカを簡便な方法で抽出し、多孔質形態（細孔径は12～41nm）で特徴づけた。シリカは黒酒に含まれる主な腐食性物質であり、黒酒からのシリカの抽出は無害化処理と考えられていた。抽出した多孔質シリカを前駆体材料として用いて、ポリビニルアルコールをバインダーポリマーとし、ニコチン酸で機能化したハイブリッド材料を作製した。調製した多機能ハイブリッドは、FT-IR, TGA, DTGA, SEM, EDXによって特徴づけられた。このハイブリッドの多孔質体のサイズは96nmから620nmまで変化し、親材料と比較して高い熱安定性を示した。カチオン性及びアニオン性染料の吸着を行った。吸着速度パラメータは、それぞれメチルオレンジ(MO)及びメチレンブルー(MB)の擬似1次及び擬似2次の速度モデルを用いてフィットした。吸着パラメータから、ハイブリッド材料への色素の吸着を記述するには、Langmuirモデルの方が優れていることが示された。最大吸着量はMOで484mg/g、MBで771mg/gであった。
A new eco-friendly compound was prepared for the treatment of textile wastewater containing mixed dyes with various ranges of toxicity. Porous silica was extracted from a black liquor by-product using a simple method and characterized by porous morphology (the pore size ranged between 12 and 41 nm). The silica is the main corrosive agent present in the black liquor; thus, the extraction of silica from the black liquor was considered detoxification process. The extracted porous silica was used as a precursor material to prepare the hybrid material based on polyvinyl alcohol (PVA) as a binder polymer and functionalized by nicotinic acid. The multifunction prepared hybrid was characterized by FT-IR, TGA, DTGA, SEM, and EDX. The porous size of the prepared hybrid varied from 96 nm to 620 nm and presents a high thermal stability in comparison with its parent materials. The adsorption of cationic and anionic dyes was carried out. The adsorption kinetics parameters were fitted with pseudo-first-order and pseudo-second-order kinetic models for methyl orange (MO) and methylene blue (MB), respectively. The adsorption parameters indicated that the Langmuir model is better to describe the adsorption of dyes on the hybrid material. The maximum adsorption capacity was 484 and 771 mg/g for MO and MB, respectively.