산업폐수 중 폐염료 제거에 있어서 제올라이트/해양조류 나노복합체의 종합평가

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 8082(2023) 이 기사 인용

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산업폐수에서 콩고레드(CR) 염료를 제거하는 데 사용할 수 있는 효과적인 흡착제를 파악하기 위해 실험실, 분석 및 사례 연구 현장 시험을 통합한 체계적인 연구를 수행했습니다. 수용액으로부터 CR 염료를 흡착하는 제올라이트(Z)의 능력은 Cystoseira Compressa 조류(CC)(이집트 해조류)에 의해 변형된 후에 평가되었습니다. 습식 함침 기술을 사용하여 새로운 복합 제올라이트/조류 복합체(ZCC)를 형성하기 위해 제올라이트, CC 조류를 함께 결합한 다음 다양한 기술의 도움으로 특성화했습니다. 특히 낮은 CR 농도에서 Z 및 CC와 비교하면 새로 합성된 ZCC의 흡착 용량이 눈에 띄게 향상되는 것이 관찰되었습니다. 다양한 실험 조건이 다양한 흡착제의 흡착 거동에 미치는 영향을 파악하기 위해 배치 스타일 실험이 선택되었습니다. 또한 등온선과 동역학이 추정되었습니다. 실험 결과에 따르면 새로 합성된 ZCC 복합재는 낮은 염료 농도에서 산업폐수로부터 음이온성 염료분자를 제거하기 위한 흡착제로서 낙관적으로 적용될 수 있을 것으로 보인다. Z와 ZCC의 염료 흡착은 Langmuir 등온선을 따랐고, CC의 염료 흡착은 Freundlich 등온선을 따랐습니다. ZCC, CC 및 Z의 염료 흡착 동역학은 Elovich, 입자 내 및 유사 2차 동역학 모델과 일치했습니다. Weber의 입자 내 확산 모델을 사용하여 흡착 메커니즘도 평가했습니다. 마지막으로, 현장 테스트 결과, 새로 합성된 흡착제는 산업 폐수에서 염료를 제거하는 데 98.5% 효율을 나타냄으로써 산업 폐수 재사용을 촉진하는 최신 친환경 흡착제의 기반을 인증했습니다.

물이 지구상의 생명의 원천이라는 사실은 누구도 부인할 수 없습니다. 산업화와 혁신은 인류의 삶의 방식을 향상시켰지만, 깨끗한 수자원을 오염시키는 주요 원인이기도 합니다1. 중금속, 염료, 의약품, 계면활성제 분자, 개인 위생 용품, 살충제 및 기타 일부 물질은 순수하고 제한된 수자원을 매일 오염시키는 일상 오염원일 뿐만 아니라 모든 생명체에 위험한 영향을 미칩니다2,3,4,5 ,6. 종이, 고무, 직물, 염료, 인쇄용 잎, 플라스틱, 화장품 등 다양한 산업에 사용되는 합성 염료는 물 속 오염 물질을 대량으로 발생시키는 원인입니다2,7. 이러한 염료 사용량의 엄청난 증가는 수질 오염과 환경 문제를 야기했습니다. 이러한 염료는 대부분 분해되지 않고 안정적이며 독성이 있습니다2,8. 염료는 돌연변이, 호흡기 독성, 염색체 분획 및 암을 유발합니다9. 예를 들어, 콩고 레드(CR) 염료에 노출된 사람들은 극심한 눈과 피부 자극을 겪게 되며 몇 분 내에 완화됩니다. 게다가 CR을 섭취하면 위장 자극, 메스꺼움, 구토, 설사가 발생할 수 있습니다10. 이러한 오염물질은 다양한 물리적, 화학적, 생물학적 기술을 사용하여 제거되었습니다. 이는 역삼투, 응고, 전기화학적, 막 분리 공정, 희석, 부유, 여과 및 연화 기술을 사용하여 달성되었습니다11,12,13.

위의 방법에 비해 흡착은 비용이 저렴하고 유지 관리가 적기 때문에 가장 편리하게 사용되는 방법 중 하나이며, 다른 방법에 비해 침전물의 양이 적어 취급이 간단합니다14,15,16,17, 18,19,20. 지난 수십 년 동안 점토 광물, 바이오매스 폐기물, 농업 잔류 조류, 비산회 및 활성탄은 폐수에서 염료를 제거하기 위한 효과적이고 저렴한 흡착제로 사용되어 왔습니다21,22,23,24,25,26,27,28,29, 30. 활성 기능 그룹(예: 카르복실, 수산기, 아미노, 카르보닐, 인산염, 술폰산)이 있기 때문에 오염 물질이 생체 물질 벽에 부착됩니다. 또한, 제올라이트(Z)는 전통적으로 연수화에 사용되어 왔습니다. 또한 폐수 처리, 촉매 공정, 대체 Z 생산, 소독 목적, 건축, 펄프 및 종이, 코팅, 막 분리, 내화물, 세라믹 및 플라스틱 산업에도 사용됩니다31,32,33.