オリーブのバイオマスをベースにした高表面積活性炭へのアモキシシリンの吸着：速度論的・平衡論的研究

Adsorption of amoxicillin onto high surface area-activated carbons based on olive biomass: kinetic and equilibrium studies.

• Daniel Lucas Costa Rodrigues
• Fernando Machado Machado
• Alice Gonçalves Osório
• Cristiane Ferraz de Azevedo
• Eder Claudio Lima
• Raphaelle S da Silva
• Diana Ramos Lima
• Fernanda Medeiros Gonçalves

抄録

本研究では、オリーブバイオマス（OB）からの活性炭を用いて、水溶液から抗生物質アモキシシリン（AMX）を抽出した。活性化剤としてZnClを用い、従来のマッフル炉(ACF)または電子レンジ(ACMW)を用いて2種類の活性炭を調製した。両ＡＣから得られた構造、形態及びテクスチャー特性を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、点-ゼロチャージ（ｐＨ）、赤外分光法（ＦＴＩＲ）、及びＮ吸脱着等温線で分析した。酸素基を豊富に含むメソポーラス構造と高い比表面積(1742mgと高い)を有するACは、AMXの効率的かつ高速な吸着に役立った。Avrami運動論的非線形方程式は、疑似1次及び疑似2次に関連している場合には、経験値に対して最もフィットすることを示した。等温実験データはLiu非線形モデルに従っており、25℃でACF及びACMWの最大吸着容量はそれぞれ237.02及び166.96mg gであった。また、両吸着材の廃水浄化への適用可能性を評価するために、合成病院廃水を用いた吸着試験を実施した。その結果、ACFは94.4%まで、ACMWは91.96%まで浄化することができた。このことから、OBから得られたACF(種子、パルプ、オリーブの皮の混合物を含む)は、廃水からの新興汚染物質の除去に適用できる可能性が高いことがわかった。

This study presents the extraction of antibiotic amoxicillin (AMX) from aqueous solution employing activated carbons (AC) from olive biomass (OB). Two AC were prepared using ZnCl (activator agent), and a conventional muffle furnace (ACF) or microwave oven (ACMW). The structure, morphology, and textural properties from both AC were analyzed by scanning electron microscope (SEM), pH of point-zero-charge (pH), infrared spectroscopy (FTIR), and N adsorption/desorption isotherms. AC with mesoporous structures rich in oxygenated groups and high specific area (as high as 1742 m g) were helpful for the efficient and fast adsorption of AMX. The Avrami kinetic nonlinear equation showed the best fitting for the empirical data when related to the pseudo-1st and pseudo-2nd order. The isothermal experimental data followed the Liu nonlinear model, displaying at 25 °C the maximum sorption capacity of 237.02 and 166.96 mg g for the ACF and ACMW, respectively. An adsorption test with synthetic hospital effluent was carried out to evaluate the possibility of applying both adsorbents in wastewater purification. The purification efficiency was up to 94.4% and 91.96% for ACF and ACMW, respectively. Therefore, the AC obtained from OB (containing a mixture of seed, pulp, and olive peel) has a high potential for application in removing emerging contaminants from the wastewater.