आर्सेनिक को हटाने के एक Cationic पॉलिमर जेल आयरन हाइड्रोक्साइड के साथ गर्भवती का उपयोग
Summary
इस कार्य में, हमने एक अधिशोषक तैयार किया है जो कि धनायनी छ,एन-डाइमेथिलअमीनो प्रोपिलैक्लामाइड मिथाइल क्लोराइड चतुर्थक (डीएमएपीएक्यू) बहुलक जेल और भू-जल से आर्सेनिक को अधिशोषित करने के लिए लौह हाइड्रॉक्साइड से बना है। जेल अपनी संरचना में लोहे के कणों की अधिकतम सामग्री सुनिश्चित करने के लिए बनाया गया एक उपन्यास विधि के माध्यम से तैयार किया गया था.
Abstract
इस कार्य में, हमने एक अधिशोषक तैयार किया है जिसमें एक धनायनी बहुलक जेल तैयार किया गया है जिसमें इसकी संरचना में लौह हाइड्रॉक्साइड युक्त होता है, जिसे भूजल से आर्सेनिक को अधिशोषित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। जेल हम चयनित एन, एन-di-dimethylamino propylacrylamide मिथाइल क्लोराइड चतुष्क (DMAPAAQ) जेल था. हमारी तैयारी विधि का उद्देश्य जेल की संरचना में लोहे की हाइड्रॉक्साइड की अधिकतम सामग्री सुनिश्चित करना था। इस डिजाइन दृष्टिकोण जेल के बहुलक संरचना और लोहे हाइड्रॉक्साइड घटक दोनों द्वारा एक साथ अधिशोषण सक्षम, इस प्रकार, सामग्री के अधिशोषण क्षमता को बढ़ाने. जेल के प्रदर्शन की जांच करने के लिए, हमने प्रतिक्रिया गतिजता को मापा, पीएच संवेदनशीलता और चयनात्मकता विश्लेषण किया, आर्सेनिक अधिशोषण प्रदर्शन की निगरानी की, और पुनर्जनन प्रयोगों का आयोजन किया। हमने निर्धारित किया कि जेल एक रसोशोषण प्रक्रिया से गुजरता है और 10 ज पर संतुलन तक पहुँचता है। इसके अलावा, जेल ने हार्मोनिक को तटस्थ पीएच स्तर पर प्रभावी ढंग से अधिशोषित किया और चुनिंदा रूप से जटिल आयन वातावरण में, 1.63 एम एम/जी की अधिकतम अधिशोषण मात्रा प्राप्त की। जेल 87.6% दक्षता के साथ पुनर्जीवित किया जा सकता है और NaCl हानिकारक NaOH के बजाय विशोषण के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. एक साथ लिया, प्रस्तुत जेल आधारित डिजाइन विधि उच्च प्रदर्शन आर्सेनिक adsorbents के निर्माण के लिए एक प्रभावी दृष्टिकोण है.
Introduction
जल प्रदूषण एक महान पर्यावरणीय चिंता का विषय है, जिससे शोधकर्ताओं को अपशिष्ट पदार्थ1से आर्सेनिक जैसे संदूषकों को हटाने के लिए तरीके विकसित करने के लिए प्रेरित किया जाता है। सूचित सभी विधियों में , अधिशोषण प्रक्रियाभारी धातु निष्कासन2,3,4,5,6,7के लिए अपेक्षाकृत कम लागत दृष्टिकोण है . लौह ऑक्सीहाइड्रोक्साइड पाउडर को जलीय समाधान8,9 से आर्सेनिक निकालने के लिए सबसे कुशल अधिशोषकों में से एक माना जाताहै. फिर भी, इन सामग्रियों जल्दी संतृप्ति बार और विषाक्त सिंथेटिक अग्रदूतों सहित कमियों की एक संख्या से ग्रस्त हैं. इसके अतिरिक्त, जब इन adsorbents10समय की एक लंबी अवधि के लिए उपयोग किया जाता है पानी की गुणवत्ता में एक गंभीर प्रतिकूल प्रभाव पड़ता है. एक अतिरिक्त पृथक्करण प्रक्रिया, जैसे अवसादन या निस्पंदन, तो दूषित पानी को शुद्ध करने की आवश्यकता होती है, जिससे उत्पादन की लागत और बढ़ जाती है8,11.
हाल ही में, शोधकर्ताओं ने इस तरह के धनायनी hydrogels, microgels, और cryogels कि कुशल अधिशोषण गुणों का प्रदर्शन किया है के रूप में बहुलक जैल विकसित किया है. उदाहरण के लिए, 96% की आर्सेनिक हटाने की दर धनायनी क्रायओगेल, पॉली (3-ऐक्रिलमिडोप्रोपिल) ट्राइमेथिल अमोनियम क्लोराइड [पी (एपीटीएमएसीएल)]12द्वारा प्राप्त की गई थी। इसके अतिरिक्त, पीएच 9 में, लगभग 99.7% हटाने की दक्षता इस धनायनिक हाइड्रोजेल13द्वारा प्राप्त की गई थी। पीएच 4, 98.72 मिलीग्राम/जी में अधिकतम आर्सेनिक अधिशोषण क्षमता माइक्रोजेल द्वारा प्राप्त की गई थी, जो ट्राइस (2-एमिनोएथिल) एमिन (टीएईए) और ग्लिसरल्डिगलीसिडिल ईथर (जीडीई), च (टीएईए-को-जीडीई)14के आधार पर प्राप्त की गई थी। हालांकि इन जैल अच्छा अधिशोषण प्रदर्शन का प्रदर्शन किया, वे प्रभावी ढंग से तटस्थ पीएच स्तर पर पानी से आर्सेनिक को दूर करने में विफल रहा है, और सभी अध्ययन वातावरण में उनके चयन15रिपोर्ट नहीं किया गया. फे (III)-Sn(IV) मिश्रित बाइनरी ऑक्साइड-कोट रेत के तापमान पर 313 K और 716का पीएच उपयोग किया गया था, जब 227 मिलीग्राम/ग की अधिकतम अधिशोषण क्षमता मापी गई थी। वैकल्पिक रूप से, एफ-जेडर बाइनरी ऑक्साइड-कोटेड रेत (आईजेडबीओसीएस) का उपयोग आर्सेनिक को हटाने के लिए भी किया गया है और 318 K पर अधिकतम अधिशोषण क्षमता 84.75 मिलीग्राम/जी और 717का पीएच प्राप्त किया गया है। अन्य सूचित adsorbents कम अधिशोषण प्रदर्शन से पीड़ित हैं, recyclability की कमी, कम स्थिरता, उच्च परिचालन और रखरखाव लागत, और संश्लेषण प्रक्रिया में खतरनाक रसायनों का उपयोग4.
हम बेहतर आर्सेनिक अधिशोषण प्रदर्शन, जटिल वातावरण में उच्च चयनात्मकता, रीसाइक्लिंग क्षमता, और तटस्थ पीएच स्तर पर कुशल गतिविधि के साथ एक सामग्री के विकास के द्वारा उपरोक्त सीमाओं को संबोधित करने की मांग की. इसलिए, हमने आर्सेनिक हटाने के लिए एक अधिशोषक के रूप में एन,एन-डिमिथलिनो प्रोपिलाक्रिलमाइड मिथाइल क्लोराइड चतुर्थक (डीएमएएपीएडी) जेल और आयरन (III) हाइड्रॉक्साइड (FeOOH) कणों का एक धनायनिक जेल मिश्रित विकसित किया है। हमने फीओएच को अपने जेल के साथ संयोजित करने का फैसला किया क्योंकि फीओएच आर्सेनिक के दोनों रूपों के अधिशोषण को बढ़ाताहै 18. इस अध्ययन में, हमारे जेल समग्र गैर पोरस होने के लिए डिजाइन किया गया था और तैयारी के दौरान FeOOH के साथ गर्भवती था. अगले अनुभाग में, जेल तैयारी विधि का विवरण, FeOOH की सामग्री को अधिकतम करने के लिए हमारी रणनीति सहित आगे चर्चा की है.
Protocol
Representative Results
Discussion
हमारे विकसित विधि की मुख्य प्रगति जेल समग्र की अद्वितीय डिजाइन रणनीति है. हमारे जेल तैयारी विधि का उद्देश्य जेल में लोहे की सामग्री की मात्रा को अधिकतम करने के लिए किया गया था. तैयारी के दौरान, हम FeCl3 …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस शोध जेएसपीएस KAKENHI अनुदान संख्या (26420764, JP17K06892) द्वारा समर्थित किया गया था। इस अनुसंधान के लिए निर्माण प्रौद्योगिकी अनुसंधान और विकास सब्सिडी कार्यक्रम के अंतर्गत भूमि, संरचना, परिवहन और पर्यटन (एमएलआईटी), जापान सरकार के योगदान को भी मान्यता दी गई है। हम भी इस अनुसंधान के लिए श्री Kiyotaka Senmoto के योगदान को स्वीकार करते हैं. सुश्री एडेल पिटकेथली, हिरोशिमा विश्वविद्यालय के लेखन केंद्र से वरिष्ठ लेखन सलाहकार फेलो भी अंग्रेजी सुधार और सुझावों के लिए स्वीकार किया है. इस शोध को 7वें आईडब्ल्यूए-एस्पायर सम्मेलन, 2017 और जल और पर्यावरण प्रौद्योगिकी सम्मेलन, 2018 में मौखिक प्रस्तुति के लिए चुना गया था।
Materials
| N,N’-dimethylamino propylacrylamide, methyl chloride quaternary (DMAPAAQ) (75% in H2O) | KJ Chemicals Corporation, Japan | 150707 | |
| N,N’-Methylene bisacrylamide (MBAA) | Sigma-Aldrich, USA | 1002040622 | |
| Sodium sulfite (Na2SO3) | Nacalai Tesque, Inc., Japan | 31922-25 | |
| Sodium sulfate (Na2SO4) | Nacalai Tesque, Inc., Japan | 31916-15 | |
| Di-sodium hydrogenarsenate heptahydrate(Na2HAsO4.7H20) | Nacalai Tesque, Inc., Japan | 10048-95-0 | |
| Ferric chloride(FeCl3) | Nacalai Tesque, Inc., Japan | 19432-25 | |
| Sodium hydroxide(NaOH) | Kishida Chemicals Corporation, Japan | 000-75165 | |
| Ammonium peroxodisulfate (APS) | Kanto Chemical Co. Inc., Japan | 907W2052 | |
| Hydrochloric acid (HCl) | Kanto Chemical Co. Inc., Japan | 18078-01 | |
| Sodium Chloride (NaCl) | Nacalai Tesque, Inc., Japan | 31320-05 |
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