環境にやさしい磁性活性炭ナノハイブリッドによる油流出油分離技術の開発

Eco-friendly magnetic activated carbon nano-hybrid for facile oil spills separation.

• Hassan Shokry
• Marwa Elkady
• Eslam Salama

抄録

本研究では、ウォーターヒヤシンスの廃棄物バイオマスを有効利用して、外部磁場を利用した油流出油の分離に有効な経済的なナノ磁気吸着材を製造することで、環境への配慮と保護に主眼を置いています。ウォーターヒヤシンスの根は、新芽が1.2g/gであるのに対し、2.2g/gと高い油流出油吸着親和性を示した。ウォーターヒヤシンスの根をアルカリ活性化し、塩化亜鉛処理して炭化させた後、ナノ活性炭を抽出することに成功した。活性炭化したナノ材料にナノマグネタイトを誘導し、ナノ磁性活性炭ハイブリッド材料(NMAC)を合成した。X線回折により、ウォーターヒヤシンスから抽出した活性炭とその磁性ハイブリッド材料の結晶性を明らかにした。走査型電子顕微鏡写真からは、作製した活性炭とマグネタイトハイブリッド材料のサイズがナノサイズであることが示唆された。また、作製したナノ磁性活性炭の磁気特性を振動試料磁力計を用いて評価した。磁性ナノハイブリッド材料は、30.2g油/gの最大油吸着親和性を記録した。また、1g/Lの磁性ナノハイブリッド材料の存在下で60分後に80%の最適油流出率が得られた。油こぼれを吸着した磁性ナノハイブリッド材料は、外部磁場を利用して処理媒体から容易に分離することができた。

This work focuses mainly on environmental concern and protection through providing beneficial use of waste biomass from water hyacinth to produce economical nano-magnetic adsorbent material-efficient for facile oil spill separation via an external magnetic field. The water hyacinth roots showed higher oil spills adsorption affinity of 2.2 g/g compared with 1.2 g/g for shoots. Nano-activated carbon was successfully extracted from the roots of water hyacinth after alkaline activation and followed by zinc chloride treatment before its carbonization. Nano-magnetite was induced into the activated carbonized nanomaterials to synthesized nano-magnetic activated carbon hybrid material (NMAC). X-ray diffraction elucidated the crystalline nature of both extracted activated carbon from water hyacinth and its magnetic hybrid material. Scanning electron microscopic micrographs implied the nano-size of both prepared activated carbon and the magnetite hybrid materials. The magnetic properties of the fabricated nano-magnetic activated carbon were evaluated using the vibrating sample magnetometer. The magnetic nano-hybrid material recorded a maximum oil adsorption affinity of 30.2 g oil/g. The optimum oil spill of 80% was established after 60 min in the presence of 1 g/L of magnetic nano-hybrid. The magnetic nano-hybrid material that absorbs oil spills was separated from the treatment media easily using an external magnetic field.