改良クルミとアーモンドの木殻を用いた水溶液からのリンの除去と土壌改良材としての再利用

Phosphorus removal from aqueous solution using modified walnut and almond wooden shell and recycling as soil amendment.

• Banafsheh Faraji
• Mahboubeh Zarabi
• Zahra Kolahchi

抄録

新規な陰イオン交換体として、改良クルミの木殻(MWWS)とアーモンドの木殻(MAWS)を水溶液からリン(P)を除去するために使用した。原料及び改質した農業廃棄物について、全N,全P,FT-IRスペクトル,SEM,BET,EXD分析を用いて特徴付けを行った。pH(4〜8),接触時間(5〜600min),吸着剤用量(1〜8gL)などの異なるパラメータがPの吸着に及ぼす影響を調べた。MWWS及びMAWSへのPの吸着については、25±2℃で濃度の異なるP(5〜200mgL)を用いたバッチ法を用いて検討した。吸着等温線はフロイントリッヒ式及びラングミュア式を用いて算出した。その結果、MWWSでは1.57mggと1.88、MAWSでは1.91mggと2.24であった。最大P吸着量はMWWSで22.73mgg、MAWSで14.71mggであった。脱着再生実験の結果、MWWSとMAWSのP吸着効率は、それぞれ4回連続再生すると約4%及び3%低下することが示された。データは疑似2次動力学モデル(R≥0.99)とよく一致し、化学的相互作用がP吸着プロセスを支配していることが示された。インキュベーション試験では、Pを担持した改良型バイオ吸着剤を用いて処理した土壌でのPの放出率がコントロールよりも高いことが示された。したがって、MWWSとMAWSは、Pによる汚染水の浄化において、優れた吸着剤として潜在的に使用され、その後、土壌にリサイクルされる可能性がある。

Modified walnut wooden shell (MWWS) and almond wooden shell (MAWS) as novel anion exchangers were used to remove phosphorus (P) from aqueous solution. The raw and modified agricultural wastes were characterized using total N, total P, FT-IR spectra, SEM, BET, and EXD analysis. The effect of different parameters such as pH (4 to 8), contact time (5 to 600 min), and adsorbent dosage (1 to 8 g L) on P adsorption was investigated. Adsorption of P onto MWWS and MAWS was studied using the batch technique with different concentration of P (5 to 200 mg L) at 25 ± 2 °C. The P adsorption isotherms were fitted with the Freundlich and Langmuir equations. The k and n values were 1.57 mg g and 1.88 for MWWS and 1.91 mg g and 2.24 for MAWS, respectively. The maximum P adsorption capacities for MWWS and MAWS were 22.73 and 14.71 mg g, respectively. The desorption-regeneration experimental results indicated about 4% and 3% reductions in MWWS and MAWS P adsorption efficiency after four consecutive regeneration cycles, respectively. The data well fitted with Pseudo-second-order kinetic model (R ≥ 0.99), indicating that chemical interactions dominate the P adsorption process. Incubation studies showed the rate of P release in treated soil with P-loaded modified biosorbents was higher than control. Therefore, the MWWS and MAWS can potentially be used as an excellent adsorbent in remediation of contaminated waters by P and then recycled to soil.