窒素ドープ酸化マグネシウム修飾生炭の調製とその水溶液中の鉛イオンの収着効率

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Bioresour. Technol..2020 Jun;314:123708. S0960-8524(20)30980-9. doi: 10.1016/j.biortech.2020.123708.Epub 2020-06-21.

窒素ドープ酸化マグネシウム修飾生炭の調製とその水溶液中の鉛イオンの収着効率

Preparation of nitrogen doped magnesium oxide modified biochar and its sorption efficiency of lead ions in aqueous solution.

Hongru Shang
Yinxue Li
Jingyi Liu
Yuan Wan
Yujie Feng
Yanling Yu

PMID: 32599530 DOI: 10.1016/j.biortech.2020.123708.

抄録

コーンコブからキシロース残渣を原料として、二段階の緩徐熱分解法を用いて窒素添加酸化マグネシウム修飾バイオ炭(MgO-N-BC)を合成した。その結果、水溶液中で顕著なPb(II)収着能（最大1429mg-g）を示した。MgO-N-BCへのPb(II)の収着はフロイントリッヒモデルと疑似2次方程式に最もよく適合していた。さらなる分析により、Pbの最終生成物は主に六方晶ハイドロセルサイトのフレークであることが示された。イオン交換と沈殿過程の組み合わせがPb(II)の収着に重要な役割を果たしているが、Pb(II)と官能基との相互作用も働いていることがわかった。COを添加しない場合、収着能は63.5%低下したが、COの過剰供給は収着能にはほとんど影響しないが、平衡時間は360分近くから30分程度に短縮されることがわかった。また、BaやFeのような少数の共存イオンのみが部分的に収着を低下させ、NHは明らかに収着を阻害するが、Mgは収着を促進する効果があることがわかった。

A N-doped couping MgO-modified biochar (MgO-N-BC) was synthesized from corncob-to-xylose residue by two-step slow pyrolysis method. The biochar exhibited a remarkable Pb(II) sorption capacity (maximum 1429 mg·g) in aqueous solution. The sorption of Pb(II) onto MgO-N-BC best fitted Freundlich model and pseudo-second-order equation. Further analysis demonstrated the final product of Pb were mainly hexagonal crystal hydrocerussite flakes. The combine of ion-exchange and precipitation process play key role in the sorption of Pb(II), while interactions between Pb(II) and functional groups work, too. The sorption capacity decreased by 63.5% with CO free, however over supply of CO effects little on the sorption capacity while that can shorten equilibrium time from near 360 min to about 30 min. Only few co-existing ions such as Ba and Fe can decrease the sorption partly, and NH block the sorption obviously, while Mg had an enhancement effect.