水溶液からCD2+イオンを除去するためのアルギン酸ナトリウムおよびポリ（ビニルアルコール）を使用したナノファイバーの製造：吸着メカニズム、動態、熱力学

現在、汚染された廃水から重金属を分離することは最も重要な環境問題の1つであり、汚染された水と工業用廃水の治療のためのさまざまな方法が調査されています。安価で生分解性で環境的に一貫した吸着剤を使用した表面吸着は、効率的で費用対効果の高い方法と見なすことができます。これらの吸着剤の1つは、アルギン酸ナトリウム（SA）です。この研究の目的は、ポリ（ビニルアルコール）（PVA）とアルギン酸ナトリウムを使用して複合ナノファイバーを製造し、水溶液からカドミウム金属イオンを除去することでした。この目的のために、ポリ（ビニルアルコール）（10％WT）/アルギン酸ナトリウム（2％WT）で構成されるポリマー溶液は、0/100、20/80、および40/60の3容量比を伴い、次にナノファイバーは最初に作成されました。エレクトロスピニングプロセスによって結果のソリューションから生成されます。調製されたナノファイバーは、走査型電子顕微鏡（SEM）と40/60の比率での合成ポリ（ビニルアルコール）/アルギン酸ナノファイバーを吸着剤として選択したことで調べました。得られたナノファイバーは、フーリエ変換赤外分光法（FTIR）によって特徴付けられました。合成された吸着剤を使用して、カドミウム金属の水溶液を除去しました。初期の金属イオン濃度の変化、pH、温度、接触時間、吸着プロセスの攪拌速度などのさまざまなパラメーターの効果を調査し、パラメーターの最適値を取得しました。最適な実験条件下での平衡吸着の最大量は67.05 mg/grでした。岩山実験設計法を使用して、カドミウムイオン吸着プロセスにおける3つの効果的な因子を最適化しました。吸着プロセスの結果は、LangmuirやFreundlich等温線などのさまざまな吸着等温線に適合しました。Langmuirモデルへの実験室データの適合性が向上し、このモデルによる最大吸着能力は吸着剤の93.163 mg/gに等しくなりました。吸着剤の性能は吸着プロセスの持続時間に依存するため、吸着プロセスの速度論は、擬似式方程式と擬似秒式方程式によって調査されました。さらに、結果は、実験室のデータが擬似秒次元モデルにより適していることを示したことを示しました。最後に、熱力学的視点を調べ、プロセスが吸熱性で自発的であることがわかった。結果は、最大カドミウム取り込みの最適値を示しました。

Nowadays, separation of heavy metals from polluted wastewater is one of the most important environmental issues, and various methods have been investigated for treating polluted water and industrial wastewater. Surface adsorption using an inexpensive, biodegradable and environmentally consistent adsorbent can be considered an efficient and cost-effective method. One of these adsorbents is sodium alginate (SA). The purpose of this study was to fabricate composite nanofibers using poly (vinyl alcohol) (PVA) and sodium alginate to remove cadmium metal ion from aqueous solutions. For this purpose, polymer solutions consisting of poly (vinyl alcohol) (10% wt)/sodium alginate (2% wt) with three volume ratios of 0/100, 20/80 and 40/60 were first made, and then nanofibers were produced from the resulting solutions by electro-spinning process. The prepared nanofibers were examined by scanning electron microscopy (SEM) and the synthetic poly (vinyl alcohol)/sodium alginate nanofibers at a ratio of 40/60 were selected as adsorbent. The obtained nanofibers were characterized by Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR). The synthesized adsorbent was used to remove the aqueous solution of cadmium metal; the effect of various parameters such as changes in initial metal ion concentration, pH, temperature, contact time and stirring speed on the adsorption process were investigated, and optimum values of the parameters were obtained. The maximum amount of equilibrium adsorption under optimum experimental conditions was 67.05 mg/gr. The Taguchi experiment design method was used to optimize the three effective factors in the cadmium ion adsorption process. The results of the adsorption process were adapted to different adsorption isotherms such as Langmuir and Freundlich isotherms. The fit of the laboratory data to the Langmuir model was better, and the maximum adsorption capacity through this model was obtained equal to 93.163 mg/g of the adsorbent. Since the performance of an adsorbent depends on the duration of the adsorption process, the kinetics of the adsorption process were investigated by pseudo-first-order equation and pseudo-second-order equation. Moreover, the results indicated that the laboratory data showed a better fit to the pseudo-second-order model. Finally, the thermodynamic perspective was examined, and the process was found to be endothermic and spontaneous. The results showed the optimum values for maximum cadmium uptake.