ジドデシルジメチルアンモニウムブロマイド改質褐粘土による水からのメチレンブルーの効果的な吸着除去

Effective Adsorptive Removal of Methylene Blue from Water by Didodecyldimethylammonium Bromide-Modified Brown Clay.

• Muhammad Munir
• Muhammad Faizan Nazar
• Muhammad Nadeem Zafar
• Muhammad Zubair
• Muhammad Ashfaq
• Ahmad Hosseini-Bandegharaei
• Salah Ud-Din Khan
• Ashfaq Ahmad

抄録

本研究では、ブラウンクレイ（BC）を臭化ジドデシルジメチルアンモニウム（DDAB）で修飾して吸着剤（DDAB-BC）を作製し、水性媒体からのメチレンブルー（MB）の吸着に適用した。BCは、BCの層間空間内に存在する正イオンとDDAB部位を陽イオン交換することで、DDABを用いて機能化されている。X線回折(XRD)の結果、DDAB-BCの-間隔はBCの-間隔(3.33Å)よりも広く(3.39Å)なっていることが確認された。フーリエ変換赤外分光法(FTIR)と走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、それぞれ吸着剤の官能基と形態学的構造を調べた。DDAB-BCのブルナウアー・エメット・テラー(BET)表面積は124.6841m/g,細孔容積は0.316780cm/g,細孔径は8.75102nmであった。最適な実験条件を決定するために、1因子1回法を用いてバッチ収着試験を行った。DDAB-BCへのMBの収着はLangmuir等温線に強く従い、擬似2次カイネティクスとよく一致した。また、色素濃度(100mg/L),pH(7),温度(55℃)を最適に設定した場合、最大効率(約98%)と最大収着容量(約164mg/g)を示した。収着等温研究により、DDAB-BC上のMBの除去は、より高いMB色素濃度では多層収着に、より低いMB色素濃度では単層収着に従うことが予測された。

In the present investigation, brown clay (BC) was modified with didodecyldimethylammonium bromide (DDAB) to produce a sorbent (DDAB-BC), which was characterized and applied for sorption of methylene blue (MB) from aqueous media. BC was functionalized using DDAB by cation exchange of the DDAB moiety with positive ions existing inside the interlayer spaces of the BC. X-ray diffraction (XRD) studies confirmed that the -spacing of DDAB-BC became wider (3.39 Å) than that of BC (3.33 Å). Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM) were exploited to explore the functional groups and morphological structure of sorbents, respectively. The Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area, pore volume, and pore diameter of DDAB-BC were determined as 124.6841 m/g, 0.316780 cm/g, and 8.75102 nm, respectively. Batch sorption investigations were carried out to determine the optimum experimental conditions, using the one-factor one-time procedure. The sorption of MB on DDAB-BC strongly obeyed the Langmuir isotherm and agreed well with pseudo-second-order kinetics. Sorption of MB onto DDAB-BC showed maximum efficiency (∼98%) and maximum sorption capacity (∼164 mg/g) at optimal values of pertinent factors: dye concentration (100 mg/L), pH (7), and temperature (55 °C). Sorption isothermal studies predicted that removal of MB on DDAB-BC follows multilayer sorption at higher MB dye concentrations and monolayer sorption at lower MB dye concentrations.

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