自己の形成

Scientific Reports volume 13、記事番号: 11556 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

この研究では、窒素ドーパントとして魚粉 (タンパク質 60% のアテリーナ ヘプシータスとサルディナ ピルチャードゥスの混合物)、含浸剤として ZnCl2、おがくずを使用する新しい方法による自己窒素ドープ活性炭 (NDAC) の形成について説明します。炭素源と水を質量比（２：１：１：１２）で水熱処理したもの。 熱水混合物をオーブンで乾燥し、窒素流下で 600、700、および 800 °C で 1 時間炭化しました。 NDAC の特性評価は、さまざまな分析手法を使用して実行されました。 合成されたNDACは、微多孔構造（1.84～2.01 nm）、高い表面積（437.51～680.86 m2/g）、総細孔容積（0.22～0.32 cm3/g）、窒素含有量（12.82～13.73%）などのユニークな特徴を示しました。 ）。 クロムイオンの開始濃度 (100 ～ 400 mg/L)、NDAC 用量 (0.5 ～ 2.5 g/L)、pH、接触時間 (5 ～ 120 分) の影響を調査するために、バッチ除去テストが実施されました。 NDAC、特に NDAC600 のこのような有益な特性は、最大吸着容量 (Qm) (769.23 mg/g) を備えた Cr6+ イオンの優れた吸着剤として使用するのに適しており、最高のクロム イオン吸着取り込み (81.18%) が得られました。室温でのpH値は1.5。 Halsey モデルと Temkin モデルは両方とも、吸着データをかなり合理的に適合させました。 有毒なクロムイオンの取り込みは、擬似二次速度速度論データで最もよく表されます。

水は生命であり、生物の生存と成長に不可欠な天然資源です。 水は、人口、社会的および経済的野心、農業、都市化、工業化、その他多くの用途の基本的な需要を満たすために強く必要とされています1。 産業活動の急速な拡大と人口増加に伴う過密都市部における有毒金属イオンによる水、大気、土地の汚染は世界的な問題となった2。 最近、20 世紀にかけて、純水への要求はますます厳しくなり、環境を汚染から守る意識が高まっています。 特に、重金属などの無機微量汚染物質による汚染の拡大は、それらが持続性で非常に有毒であり、場合によっては致死的な影響を与えるため、多くの研究者の懸念を集めていました。

多くの場合、重金属は有毒であり、植物や水生生物の劣化を引き起こすだけでなく、人体にも害を及ぼします4。 ここ数十年、重金属で汚染された環境への曝露は、世界中で深刻な環境リスクとなっています4。 クロムは、火山噴火中に塵、岩石、土壌中に含まれる天然元素です。 EPA (米国環境保護庁) は、クロムを自然界で最も一般的な有毒環境汚染物質の 1 つとして分類しました5。 クロムとその化合物は主に皮革産業などのさまざまな産業活動から生じます6,7。 例えば、インドでは、皮革なめし産業の加工が環境に大きな影響を及ぼしています（Cr6+ 2,000 ～ 32,000 トン/年）8,9。 また、クロムは電気めっき、クロム酸、掘削泥水、触媒試薬、耐火鋼にも広く使用されています10。

金属の植林、さまざまな産業における冷却塔の水の処理、木材の保護、顔料および電気電子機器の製造などの多くの人為的活動により、生物圏における六価クロム (Cr6+) の広範な汚染が引き起こされています。 Cr6+ の生体移動度は増加します11。 クロムは主に 3 価と 6 価の 2 つの酸化状態で存在します。 生態系とその住民に対するクロムの有害な影響は、クロムの価数状態によって異なります12。 毒性が高く、変異原性があり、移動性があり、可溶性の Cr6+ イオンは、通常、6.5 より高い pH レベルではクロム酸塩 (CrO42–)、低い pH レベルでは重クロム酸塩 (Cr2O72–) として酸素と結合して見られます12。 Cr3+ は毒性が低いですが、生体元素であり、通常 Cr(OH)2+、CrOH2+、Cr(OH)3、Cr(OH)4-、Cr2(OH)2、Cr3(OH)4 として発生します。 しかし、これらの産業活動は、大気への排出だけでなく、クロムを多く含む固体および液体廃棄物を大量に生成しました13,14。 六価クロムイオンへの重度かつ頻繁な曝露は、肺がんや皮膚がん15、免疫システム効率の低下、肝臓や腎臓の機能不全、内出血やDNA損傷、鼻粘膜の潰瘍、炎症、貧血など、多くの病気を引き起こす可能性があります。 、胃潰瘍や小腸潰瘍、呼吸器系のその他の問題16。 したがって、多くの科学的な金属イオン除去戦略が解決策として注目されています。