水溶液からのアリザリンイエローGGの熱分解生成物の除去効果の検討：市販活性炭との比較検討

Investigation of effectiveness of pyrolysis products on removal of alizarin yellow GG from aqueous solution: a comparative study with commercial activated carbon.

• Nihan Kaya
• Zeynep Yildiz Uzun

抄録

工業用途での染料の使用の増加は、環境問題をもたらしています。これらの染料は、環境に有害な有害物質であり、水資源中の濃度が非常に低くても、一般的な水質汚染物質である。そのため、経済的な方法で除去する必要がある。本研究では、松ぼっくり木炭、クルミ殻木炭、ヘーゼルナッツ殻木炭のような低コストのバイオ吸着剤を、400〜700℃の範囲で異なる炭化温度で熱分解プロセスにより調製した。水溶液からアリザリンイエローGGを除去するために、最も高い表面積を持つバイオチャーを使用し、これらの材料の吸着能力を市販の活性炭と比較した。バイオマスおよび調製したバイオチャーは、フーリエ変換赤外分光法、熱重量/微分熱重量分析、ブルナウアー・エメット・テラー（BET）、走査型電子顕微鏡/エネルギー分散型X線分光法、部分分析および元素分析技術を用いて特徴付けした。バッチ吸着実験では、接触時間,温度,pH,吸着剤投与量,初期色素濃度などの操作パラメータを変数とした。使用したバイオチャーの中で、pH=3、T=45℃、吸着剤用量8g/L、初期色素濃度20ppmの条件で、松ぼっくりチャー(BET表面積259.74m/g)で最も高い吸着効率(82%)が得られた。時間依存性の吸着データの助けを借りて、異なる速度論的及び等温線モデルを適用して、吸着機構を調査した。吸着プロセスは、最高のLangmuir等温線と擬似二次運動モデルによって記述された。

The increasing use of dyestuff in industrial applications brings with it environmental problems. These dyes, which are an eco-toxic hazard, are common water pollutants, even at very low concentrations in water resources. Therefore, they must be removed in an economical way. In this study, low-cost biosorbents such as pine cone char, walnut shell char, and hazelnut shell char were prepared by pyrolysis process at different carbonization temperatures in the range of 400-700 °C. Biochars with the highest surface area were used to remove alizarin yellow GG from aqueous solution and the adsorption capacities of these materials were compared to commercially available activated carbon. Biomasses and prepared biochars were characterized using Fourier transform infrared spectroscopy, thermogravimetric/differential thermogravimetry analysis, Brunauer-Emmett-Teller (BET), scanning electron microscopy/energy dispersive X-ray spectroscopy, partial and elemental analysis techniques. Operational parameters such as contact time, temperature, pH, adsorbent dosage, and initial dye concentration were considered as variables for the batch adsorption experiments. Among the biochars used, the highest adsorption efficiency (82%) was obtained in pine cone char (BET surface area 259.74 m/g) at pH = 3, T = 45 °C, adsorbent dosage of 8 g/L, and initial dye concentration of 20 ppm. The adsorption mechanism has been investigated by applying different kinetic and isotherm models with the aid of time-dependent adsorption data. The adsorption process was best described by Langmuir isotherm and pseudo-second order kinetic model.