クライオゲルを用いた水からの水銀(II)の効率的な除去と、環境に関連した条件下での市販の吸着剤との比較

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J. Hazard. Mater..2020 May;399:123056. S0304-3894(20)31045-1. doi: 10.1016/j.jhazmat.2020.123056.Epub 2020-05-27.

クライオゲルを用いた水からの水銀(II)の効率的な除去と、環境に関連した条件下での市販の吸着剤との比較

Efficient removal of mercury (II) from water by use of cryogels and comparison to commercial adsorbents under environmentally relevant conditions.

A Zh Baimenov
D A Berillo
K Moustakas
V J Inglezakis

PMID: 32526429 DOI: 10.1016/j.jhazmat.2020.123056.

抄録

水銀は有毒元素であり、大気、水、土壌中に無機物や有機物の形で存在しています。水銀汚染は、塩化ビニル、パルプ・紙、肥料・医薬品産業、金の採掘、セメント生産など、さまざまな産業界から発生しています。水銀汚染の原因となる有機物、金属、その他の陽イオンや陰イオンを水中から迅速に除去するゲルの研究が盛んに行われていますが、本研究では、2種類のゲルを用いることで、有機物や金属、その他の陽イオンや陰イオンを迅速に除去することができます。本研究では、2種類のクライオゲルを氷点下で自由ラジカル重合法により合成し、一連の相補的な方法を用いて特徴づけ、異なる化学物質の水溶液から水銀を除去するために使用した。硝酸イオン及び塩化物イオンの存在下でのメカニズムを研究するために、超純水溶液を用いてキネティクス及び平衡研究を行った。その結果、クライオゲルはすべてのモデル溶液から優れた水銀除去効率を示した。さらに、クライオゲルを異なる水マトリックス(水道水,河川水,海水)で試験し、市販の吸着剤(活性炭,強酸性樹脂,ゼオライトY)と比較した結果、クライオゲルは水銀を除去することができた。活性炭が優れている海水を除いて、クライオゲルは市販の吸着剤よりもはるかに速く水銀を除去することができました。

Mercury is a toxic element, which can be found in air, water and soil in several inorganic and organic forms. Mercury pollution comes from a variety of industrial sources, including vinyl-chloride, pulp and paper, fertilizers and pharmaceuticals industry, gold mining and cement production. Gels have increasingly attracted the interest over the past decades and one of the investigated applications is the fast removal of organic substances, metals and other cations and anions from water. In this work, two types of cryogels were synthesized at sub-zero temperature by free-radical polymerization technique, characterized by using a set of complimentary methods and used for the removal of mercury from aqueous solutions of different chemistry. Kinetics and equilibrium studies were performed in ultra-pure water solutions in order to study the mechanisms in the presence nitrate and chloride ions. The cryogels exhibited excellent efficiency towards mercury removal from all model solutions. Moreover, the cryogels were tested in different water matrixes (tap, river and sea water) and compared to commercial adsorbents (activated carbon, strong acid resin and zeolite Y). Cryogels were able to remove mercury much faster than commercial adsorbents with the exception of seawater where activated carbon was superior.