l의 흡착 성능 향상

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 10860(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

본 연구에서는 왕겨(RH)를 활용하여 아스코르빈산(AA) 흡착용 자성흡착제를 제조하였다. 자화제는 염화철(III)(FeCl3)입니다. 400~800ppm 범위의 산 농도, 0.5~1g 범위의 흡착제 투여량, 10~130분 범위의 접촉 시간의 영향을 연구했습니다. Langmuir 모델은 온도 15, 25, 35°C에서 각각 0.9982, 0.9996, 0.9985로 R2가 가장 높았으며, 이들 온도에서 qmax 값은 19.157, 31.34, 38.75 mg/g으로 계산되었습니다. 각기. 의사 2차 운동 모델은 실험 결과와 가장 잘 일치했습니다. 이 동역학 모델에서 q 값은 각각 418, 600, 718ppm의 산 농도에서 36.496, 45.248, 49.019mg/g으로 측정되었습니다. ΔHo 및 ΔSo 값은 각각 31.972 kJ/mol 및 120.253 kJ/mol K로 측정되었으며 이는 AA 흡착의 흡열 및 불규칙성을 입증합니다. 또한, 설계전문가 소프트웨어의 최적조건은 산농도 486.929ppm, 흡착제 투입량 0.875g, 접촉시간 105.397분으로 나타났으며, 이 조건에서의 흡착효율은 92.94%로 결정되었다. RH 및 변형된 RH의 표면적은 각각 98.17 및 120.23m2/g으로 결정되었으며, 이는 이들 두 흡착제의 높은 표면적을 확인시켜 줍니다.

비타민은 제약, 화장품, 식품 산업에서 광범위하게 사용되어 왔습니다1. 비타민의 종류는 지방과 물에 대한 용해도에 따라 두 가지 종류로 분류됩니다. 물에 용해되는 비타민으로는 티아민(B1), 리보플라빈(B2), 니아신(B3), 피리독신(B6), 판토텐산(B5), 비오틴(B7), 엽산(B9), 시아노코발라민(B12) 및 비타민이 있습니다. C. 비타민 C 또는 l-아스코르브산(AA)은 세포와 조직을 손상시키는 신체의 급진적인 반응을 예방할 수 있는 놀라운 항산화 특성을 지닌 필수 비타민 중 하나입니다. 따라서 이 비타민은 면역체계를 강화할 수 있습니다2. 결핍되면 암, 심장병, 백내장 등 난치병의 위험이 발생할 수 있습니다3,4,5. 비타민C는 pH6 값이 낮기 때문에 식품 내 미생물 활동을 방지할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고, 인간의 신체 메커니즘은 l-글루코노락톤 효소가 없기 때문에 비타민 C를 생산할 수 없으며 이 필수 물질을 유기체에 유지할 수 없습니다. 그러므로 이 비타민의 적절한 함량은 감귤류, 딸기, 감자, 토마토, 고추, 브로콜리, 시금치와 같은 음식을 섭취함으로써 몸에 들어가야 합니다7. 다양한 산업에서 사용되는 생체분자와 같은 생리활성 화합물은 합성인 경우가 많으며 생명공학 및 화학 공정의 다양한 단계에서 생산됩니다. 따라서 이 비타민을 수용액으로부터 분리 정제하는 것은 불가피하다.

다양한 분리 절차가 존재합니다. 이러한 각 절차에는 여러 가지 단점이 있으며 분리 프로세스 중에 문제를 일으킬 수 있습니다. 예를 들어, 침전 과정은 낮은 농도의 금속 이온을 처리할 수 없으며, 이 방법은 또한 쓸모없는 물질을 광범위하게 생성할 수 있습니다. 미생물 전기화학 기술(MET)은 제거율이 뛰어나지만 금속 이온을 제거하는 데 오랜 시간이 필요합니다. 더욱이 이온 교환 과정에서 사용되는 수지의 가격은 엄청납니다8. 분리기술 중 흡착법은 성능의 단순성, 엄청난 수율, 쉬운 회수율, 적절한 가격 등으로 잘 알려진 방법 중 하나이다. 따라서 본 연구에서는 배치 흡착 방법을 선택했다. 활성탄9, 과일 폐기물10, 광물 물질11,12,13,14, 미생물15, 폐기물16 및 폴리머17과 같은 오염된 물에서 금속 이온을 제거하기 위한 흡착제로 여러 유형의 시약이 활용되었습니다. 본 연구에서는 농업폐기물의 일종을 천연흡착제로 사용하였다. 연간 음식물폐기물 및 농작물 폐기물 발생량이 크게 증가하고 있어 음식물 쓰레기 관리가 매우 중요하다18. 이러한 문제를 피하기 위해 음식물 쓰레기를 유익한 물질로 전환할 수 있습니다. 편리하고 경제적인 접근 방식으로 농업 폐기물의 재사용이 제안되었습니다. 바나나껍질, 오렌지껍질, 왕겨(RH), 차펄프, 호두껍질19, 몬모릴로나이트 점토20, 닭부리21, 제올라이트22 등 농업폐기물에 대한 원하는 성능과 저렴한 가격으로 많은 주목을 받고 있는 소재입니다. . 또한 성능 향상을 위해 폴리머, 금속 수산화물, 산, 철 및 크산테이트와 같은 기타 화학 물질과 같은 다양한 시약을 흡착제의 구조에 접목할 수 있습니다23,24. 가공되지 않은 흡착제에 비해 변형된 흡착제의 우수성을 입증하는 몇 가지 귀중한 연구는 다음과 같습니다. Foroutanet al. 물에서 구리 이온을 제거하기 위해 호두 껍질(WSA)과 WSA/전분/Fe3O4를 사용했습니다. 구리 이온의 흡수 용량은 WSA 및 WSA/전분/Fe3O4에 대해 각각 29 및 45.4 mg/g에서 달성되었습니다19. Ahmadiet al. 폐수에서 메틸렌블루(MB)와 메틸바이올렛(MV)을 제거하기 위해 몬모릴로나이트 점토(MC)와 MC/전분/CoFe2O4를 사용했습니다. MC 및 MC/전분/CoFe2O4 나노복합체를 사용한 MV의 흡수 용량은 각각 29.76 및 43.95 mg/g이었고, 이들 흡착제를 사용한 MB의 흡수 용량은 각각 31.96 및 47.51 mg/g이었습니다20. Foroutanet al. 는 물에서 니켈 이온을 제거하기 위해 수산화인회석(HApB)을 함유하고 제올라이트 이미다졸레이트 프레임워크-8(ZIF-8)을 사용하여 변형된 닭 부리의 성능을 연구했습니다. 니켈 이온의 흡수 용량은 HApB 및 HApB/ZIF-8을 사용하여 각각 24.27 및 63.49 mg/g에서 얻어졌습니다21. Savariet al. 펄스 및 연속 초음파 처리 하에서 제올라이트-지르코늄을 사용하여 물에서 불소를 제거하는 방법을 조사했습니다. 불소의 흡수 능력은 펄스 조건과 연속 조건에서 각각 32.98 및 31.73 mg/g으로 계산되었습니다22. 자성 입자를 사용한 변형은 다른 변형제에 비해 흡수 용량에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 결론지었습니다. 자성체, 특히 자성 바이오 숯은 오염물질과 산소 함유 작용기 사이의 정전기적 인력에 의해 오염물질을 제거할 수 있는 탄소의 범주에 속합니다. 또한 최소한의 산소 공급으로 자성 바이오 숯이 생성되면 나노탄소 재료에 비해 훨씬 작은 흑연 도메인으로 인해 이 흡착제의 결정 구조가 증가합니다. 자성 재료는 다음과 같은 몇 가지 이점을 가지고 있습니다. (1) 한 단계로 합성할 수 있어 에너지 손실이 적습니다. (2) 표면적, 높은 흡착 용량 및 높은 수준의 표면 반응성으로 인해 유연하고 독점적인 특성을 갖습니다. (3) 경제적이고 비용 효과적인 흡착제로 주로 알려져 있으며, (4) 독성 가스, 금속 이온 및 기타 오염 물질의 농도를 획기적으로 줄일 수 있습니다25.