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非ステロイド性抗炎症薬ナプロキセンを排水から除去するための活性炭埋め込みアルギン酸ビーズ：平衡、動力学、熱力学、脱着、再利用性
Activated carbon embedded alginate beads for removing nonsteroidal anti-inflammatory drug naproxen from wastewater: equilibrium, kinetics, thermodynamics, desorption, and reusability.
PMID: 32616695 PMCID: wst_2020_196. DOI: 10.2166/wst.2020.196.
抄録
本研究では、活性炭/アルギン酸(AC/ALG)ビーズをAC:ALG比1.0〜3.0(w/v)で合成し、排水中の非ステロイド性抗炎症剤ナプロキセンの吸着に使用することに成功した。ビーズをフーリエ変換赤外分光法(FT-IR),走査型電子顕微鏡(SEM),ブルナウアー・エメット・テラー(BET)分析で特性を調べ、吸着剤の用量,初期pH,初期ナプロキセン濃度,接触時間が除去効率に及ぼす影響を調べた。350 mgのAC/ALGビーズを3.0%(w/v)の割合で使用して6時間以内に最大ナプロキセン除去率を達成し、ナプロキセン除去性能は98.0%と判定された。Freundlich、Temkin、およびDubinin-Radushkevich（D-R）等温線モデルは、Langmuirモデルよりも優れた平衡データに適合していた。キネティクスの結果によると、AC/ALGビーズの平衡時間は4時間で到達し、キネティクスモデルは疑似2次式で決定された。熱力学パラメータを計算した結果、ナプロキセン吸着のエンタルピーはすべてのAC/ALGビーズで正であることがわかった。吸着後のビーズはエタノールで簡単に再生でき、7サイクル以内に再利用できることがわかった。
In the present study, activated carbon/alginate (AC/ALG) beads were successfully synthesized with different AC:ALG ratios of 1.0-3.0 (w/v) and used for the adsorption of the nonsteroidal anti-inflammatory drug naproxen from wastewater. The beads were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), scanning electron microscopy (SEM), and Brunauer-Emmett-Teller (BET) analysis, and adsorbent dosage, initial pH, initial naproxen concentration, and contact time in removal efficiency were investigated. Maximum naproxen removal percentage was achieved using 350 mg of AC/ALG beads with a ratio of 3.0% (w/v) within six hours and naproxen removal performance was determined to be 98.0%. Freundlich, Temkin, and Dubinin-Radushkevich (D-R) isotherm models were fitted to the equilibrium data better than the Langmuir model. According to kinetics results, the equilibrium time for the AC/ALG beads was reached in four hours and the kinetic model was determined by the pseudo-second-order equation. The thermodynamic parameters were calculated and enthalpy of naproxen adsorption was found to be positive for all AC/ALG beads. After the adsorption process the beads can easily be regenerated by ethanol and reused within seven cycles.