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新しいボールミルで粉砕したバイオ炭-バーミキュライトナノコンポジットは、水性のAs(Ⅴ)を効果的に吸着します
Novel ball-milled biochar-vermiculite nanocomposites effectively adsorb aqueous As(Ⅴ).
PMID: 32663674 DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.127566.
抄録
ボールミリングを用いて、20%ヒッコリーバイオ炭(600℃)と80%エキスパンドバーミキュライト(20%-BC/VE)のナノコンポジットを作製した。この新しい複合吸着剤は、ボールミルで粉砕したバイオ炭やエキスパンドバーミキュライトに比べて、水溶液からのAs(V)の除去率がはるかに高かった。これらの吸着剤の特性評価により、As(V)吸着の向上は、ボールミルで粉砕した製品と比較して、はるかに大きな表面積と細孔容積（2～6倍）、結晶性の顕著な変化、陽イオンの活性化、およびナノコンポジット内の官能基の増加に起因することが示されました。20%-BC/VEによるAs(V)吸着プロセスは、擬似2次動力学モデル(R=0.990)とLangmuir等温モデル(R=0.989)によく適合し、最大吸着容量は20.1mggであった。その結果、20%-BC/VEはpH6程度で最も優れた吸着性能を示し、NO, Cl, SO, フミン酸の競合や共存するフミン酸の影響を受けないことがわかった。しかし、As(V)の吸着能はPOとの共存により著しく低下した。20%-BC/VE複合体は、実際の用途において、低コストで優れたAs(V)除去用吸着剤として機能する可能性がある。
Ball milling was used to fabricate a nanocomposite of 20% hickory biochar (600 °C) and 80% expanded vermiculite (20%-BC/VE). This novel composite adsorbent had much higher removal of As(V) from aqueous solutions than ball-milled biochar and expanded vermiculite. Characterization of these adsorbents showed that the enhanced As(V) adsorption was ascribed to much larger surface area and pore volume (2-6 times), notable changes in crystallinity, activation of cations, and increased functional groups in the nanocomposite compared with the ball-milled products of their pristine counterparts. The As(V) adsorption process by the 20%-BC/VE fitted well with the pseudo-second-order kinetic model (R= 0.990) and Langmuir isotherm model (R= 0.989) with a maximum adsorption capacity of 20.1 mg g. The 20%-BC/VE best performed at pH about 6. The adsorption efficiency was not sensitive to the competition of NO, Cl, SO, as well as the coexistence of humic acid. However, the adsorption capacity for As(V) was significantly reduced by coexisting with PO. The 20%-BC/VE composite can potentially serve as a superior low-cost adsorbent for As(V) removal in real-world applications.
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