豆ミミズの皮くずを熱分解して得られたリンを豊富に含むバイオ炭は、鉛水溶液の吸着性を向上させる

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Environ. Pollut..2020 Jul;266(Pt 3):115177. S0269-7491(20)33061-X. doi: 10.1016/j.envpol.2020.115177.Epub 2020-07-08.

豆ミミズの皮くずを熱分解して得られたリンを豊富に含むバイオ炭は、鉛水溶液の吸着性を向上させる

Phosphorus-rich biochar produced through bean-worm skin waste pyrolysis enhances the adsorption of aqueous lead.

Yubo Yan
Binoy Sarkar
Lei Zhou
Ling Zhang
Qiao Li
Jianjun Yang
Nanthi Bolan

PMID: 32673974 DOI: 10.1016/j.envpol.2020.115177.

抄録

中国では、タンパク質（68.5％）と必須アミノ酸（52.8％）を豊富に含む豆虫が年間1万トン以上消費されている。そのため、大量の豆虫皮廃棄物が発生し、無差別に廃棄されることが多く、環境問題の原因となっています。本研究では、豆虫皮廃棄物を500℃で熱分解してバイオ炭（BWS-BC）を作製し、各種分光学的手法を用いてBWSとBWS-BCの表面特性を評価した。BWSと対応するバイオ炭のPb(II)吸着特性を溶液pH,接触時間及び平衡濃度の関数として、吸着等温線,速度論及び熱力学的研究を用いて調べた。Langmuir等温モデルに基づく最大Pb(II)吸着容量は、BWS及びBWS-BCでそれぞれ45mgg及び62mggと計算され、他のアグロ廃棄物由来のバイオチャーの値と同等であった。熱力学的パラメータから導かれたPb(II)の吸着性,吸着性及び自発性から、BWS及びBWS-BCの場合、それぞれ化学吸着及び沈殿(例えば、ヒドロキシサイポルファイト)が主な吸着機構であることが示唆された。このように、BWSをバイオ炭に転換してPb(II)を吸着させることは、BWSリサイクルのための高付加価値なアプローチとして有望であると考えられる。

In China, more than 10,000 tons of bean-worm, which is rich in protein (68.5%) and essential amino acids (52.8%), is consumed annually. Thus, a large amount of bean-worm skin waste is generated, and is often indiscriminately disposed of, potentially causing environment problems. In this study, bean-worm skin (BWS) waste was pyrolyzed at 500 °C to produce biochar (BWS-BC), and the surface properties of BWS and BWS-BC were characterized using various spectroscopic techniques. Pb(II) adsorption properties of BWS and the corresponding biochar as a function of solution pH, contact time, and equilibrium concentration of Pb(II) were examined using adsorption isotherm, kinetics and thermodynamics studies. The maximum Pb(II) adsorption capacities based on the Langmuir isotherm model were calculated as 45 and 62 mg g for BWS and BWS-BC, respectively, which were comparable to the values obtained for biochars derived from other agro-wastes. The adsorption feasibility, favorability and spontaneity of Pb(II), as derived from the thermodynamic parameters, indicated that chemisorption and precipitation (e.g., hydroxypyromorphite) were the main adsorption mechanism in case of BWS and BWS-BC, respectively. Thus, conversion of BWS to biochar for Pb(II) adsorption can be considered as a feasible, promising and high value-added approach for BWS recycling.