W tej pracy przygotowaliśmy adsorbent składający się z kationowego N,N-dimetyloaminopropylacrylamidu czwartorzędowego polimeru chlorku metylu (DMAPAAQ) i wodorotlenku żelaza do adsorpcji arsenu z wód gruntowych. Żel został przygotowany nowatorską metodą, mającą na celu zapewnienie maksymalnej zawartości cząsteczek żelaza w jego strukturze.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Usuwanie arsenu za pomocą kationowego żelu polimerowego impregnowanego wodorotlenkiem żelaza
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
W tej pracy przygotowaliśmy adsorbent składający się z kationowego żelu polimerowego zawierającego w swojej strukturze wodorotlenek żelaza, przeznaczony do adsorpcji arsenu z wód gruntowych. Wybrany przez nas żel to czwartorzędowy żel chlorku metylu N,N-dimetyloamidu propylacrylamidu (DMAPAAQ). Celem naszej metody przygotowania było zapewnienie maksymalnej zawartości wodorotlenku żelaza w strukturze żelu. Takie podejście projektowe umożliwiło jednoczesną adsorpcję zarówno przez strukturę polimerową żelu, jak i składnik wodorotlenku żelaza, zwiększając w ten sposób zdolność adsorpcyjną materiału. Aby zbadać wydajność żelu, zmierzyliśmy kinetykę reakcji, przeprowadziliśmy analizy czułości i selektywności pH, monitorowaliśmy wydajność adsorpcji arsenu i przeprowadziliśmy eksperymenty z regeneracją. Ustaliliśmy, że żel ulega procesowi chemisorpcji i osiąga równowagę po 10 godzinach. Co więcej, żel skutecznie adsorbuje arsen przy neutralnym pH i selektywnie w środowiskach złożonych jonów, osiągając maksymalną objętość adsorpcji 1,63 mM/g. Żel może być regenerowany z wydajnością 87,6%, a NaCl może być używany do desorpcji zamiast szkodliwego NaOH. Reasumując, przedstawiona metoda projektowania na bazie żelu jest skutecznym podejściem do konstruowania wysokowydajnych adsorbentów arsenu.
Wprowadzenie
Zanieczyszczenie wody jest wielkim problemem środowiskowym, motywującym badaczy do opracowania metod usuwania zanieczyszczeń, takich jak arsen, z odpadówwaster1. Spośród wszystkich zgłoszonych metod, procesy adsorpcji są stosunkowo tanim podejściem do usuwania metali ciężkich2,3,4,5,6,7. Proszki tlenowo-wodorotlenku żelaza są uważane za jeden z najbardziej wydajnych adsorbentów do ekstrakcji arsenu z roztworów wodnych8,<....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
UWAGA: Arsen jest niezwykle toksyczny. Proszę używać rękawiczek, odzieży z długim rękawem i okularów eksperymentalnych przez cały czas trwania eksperymentu, aby zapobiec jakiemukolwiek kontaktowi roztworu arsenu ze skórą i oczami. Jeśli arszenik wejdzie w kontakt z jakąkolwiek częścią ciała, natychmiast umyj go mydłem. Dodatkowo prosimy o regularne sprzątanie otoczenia eksperymentu, aby Ty i inne osoby nie miały kontaktu z arszenikiem, nawet gdy eksperyment nie jest przeprowadzany. Objawy ekspozycji na arsen mogą pojawić się po długim czasie. Przed czyszczeniem sprzętu należy go najpierw opłukać czystą wodą i wylać wodę oddzielnie do eksperymentalnego pojemnika na odp....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Rysunek 1 przedstawia układ eksperymentalny dla przygotowania żelu DMAPAAQ+FeOOH. Tabela 1 ilustruje składy materiałów wykorzystanych do przygotowania żelu.
Rycina 2 przedstawia zależność czasu kontaktu od adsorpcji arsenu przez żel DMAPAAQ+FeOOH. Na rycinie zbadano ilość adsorpcji arsenu w czasie 0,5, 1, 3, 7, 1, 24 i 48 h. Wyniki wykazują, że adsorpcj.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Głównym osiągnięciem opracowanej przez nas metody jest unikalna strategia projektowania kompozytu żelowego. Celem naszej metody przygotowania żelu było maksymalne wykorzystanie zawartości żelaza w żelu. Podczas przygotowania dodaliśmy FeCl3 i NaOH odpowiednio do "roztworu inicjatora" i "roztworu monomeru". Po zmieszaniu roztworu monomeru z roztworem inicjatora zaszła reakcja między FeCl3 a NaOH, w wyniku której FeOOH powstał wewnątrz żelu. Zjawisko to zapewniło maksymalną zawartość żelaza w kompozyc.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Podziękowania
To badanie zostało wsparte przez JSPS KAKENHI Grant Number (26420764, JP17K06892). Doceniany jest również wkład Ministerstwa Ziemi, Infrastruktury, Transportu i Turystyki (MLIT) rządu Japonii w ramach "Programu Dotacji na Badania i Rozwój Technologii Budowlanych" w te badania. Doceniamy również wkład pana Kiyotaka Senmoto w te badania. Pani Adele Pitkeathly, Senior Writing Advisor Fellow z Centrum Pisania Uniwersytetu w Hiroszimie, jest również wdzięczna za poprawki i sugestie dotyczące języka angielskiego. Badania te zostały wybrane do prezentacji ustnej na 7 konferencji IWA-Aspire w 2017r. oraz w ramach konferencji Water and Environment Technology w 2018 ....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| N,N' -dimetyloaminopropylakrylamid, czwartorzędowy chlorek metylu (DMAPAAQ) (75% w H2O) | KJ Chemicals Corporation, Japonia | 150707 | |
| N,N' -metylenobisakryloamid (MBAA) | Sigma-Aldrich, Stany Zjednoczone | 1002040622 | |
| Siarczyn sodu (Na2SO3) | Nacalai Tesque, Inc., Japonia | 31922-25 | |
| Siarczan sodu (Na2SO4) | Nacalai Tesque, Inc., Japonia | 31916-15 | |
| Wodoronosenian disodu siedmiowodny(Na2HAsO4.7H20) | Nacalai Tesque, Inc., Japonia | 10048-95-0 | |
| Chlorek żelaza(FeCl3) | Nacalai Tesque, Inc., Japonia | 19432-25 | |
| Wodorotlenek sodu (NaOH) | Kishida Chemicals Corporation, Japonia | 000-75165 | |
| Amon peroksydisiarczan (APS) | Kanto Chemical Co. Inc., Japonia | 907W2052 | |
| Kwas solny (HCl) | Kanto Chemical Co. Inc., Japonia | 18078-01 | |
| Chlorek sodu (NaCl) | Nacalai Tesque, Inc., Japonia | 31320-05 |
Bibliografia
- Oremland, R. S., Stolz, J. F. The Ecology of Arsenic. Science. 300 (5621), 939-944 (2003).
- Bibi, I., Icenhower, J., Niazi, N. K., Naz, T., Shahid, M., Bashir, S. Chapter 21 - Clay Minerals: Structure, Chemistry, and Significance in Contami....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
