酸活性化と水酸鉄ピラーリングによるベントナイトの相乗的改質による色素吸着能の向上

Synergistic modification of bentonite by acid activation and hydroxyl iron pillaring for enhanced dye adsorption capacity.

• Huan Xi
• Qingqing Li
• Yan Yang
• Jianfeng Zhang
• Feng Guo
• Xiaogang Wang
• Shikai Xu
• Shiping Ruan

抄録

天然のベントナイト(BT)は、天然に豊富に存在し、安価で環境にも優しいという事実にもかかわらず、その吸着能力が十分とは言えないため、色素汚染物質の除去には応用が限られている。本論文では、相乗的な酸活性化と水酸鉄のピラーリングを利用してベントナイトの吸着性能を向上させるための簡便な改質法を提案した。これは、BTを合成修飾した後の層間間隔の増加、比表面積の増加、およびOH/Fe比の最適化によるものであると考えられる。S-Fe-BTへのRhBの吸着挙動は、擬似2次運動論モデルによりよく記述され、化学的吸着制御過程を示した。さらに、その吸着等温線は単層吸着過程によるLangmuirモデルとよく一致した。本論文は、このような簡便な改造法で処理された安価なベントナイト吸着剤を用いて色素汚染を除去するための有望な方向性を示すものである。

Despite the fact of natural abundance, low cost and environmental friendliness, the far-from-sufficient adsorption capacity of natural bentonite (BT) has limited such a promising application to remove dye pollutants. In this paper, we proposed a facile modification strategy to enhance adsorption performance of bentonite utilizing synergistic acid activation and hydroxyl iron pillaring, by which the adsorbent (abbreviated as S-Fe-BT) exhibited the highest adsorption capacity (246.06 mg/g) and a high rapid adsorption rate for a typical organic dye, Rhodamine B (RhB). This could be ascribed to the increased interlayer spacing, the increased specific surface area, and the optimized OH/Fe ratio after the synthetic modification of the pristine BT. The adsorption behavior of RhB onto S-Fe-BT was well described by the pseudo-second-order kinetic model, indicating a chemical-adsorption-controlled process. Furthermore, its adsorption isotherm matched well with the Langmuir model due to a monolayer adsorption process. This paper opens a promising direction to remove the dye pollution using low cost bentonite adsorbents treated by such a convenient modification strategy.