ジイソシアネート由来のウレタン結合を介して架橋された機能化微結晶セルロースによる廃水処理

科学分野:

• 材料科学;環境化学;高分子化学

背景:

• 銅およびその他の重金属は、毒性により重大な水質汚染物質です。;金属イオンに対する現在の水処理方法は、効率が低く、コストがかかることがよくあります。

研究 の 目的:

• アルキルスルホン酸エステルで官能化された新規架橋セルロース系ポリマーを合成および特徴付けました。;これらのポリマーを、廃水中の銅およびその他の金属イオンの効果的な吸着剤として評価しました。

主な方法:

• セルロースをブタンスルトンで修飾し、イソシアネート（p-フェニレンジイソシアネートおよびヘキサメチレンジイソシアネート）で架橋して、Cell-S-PPFおよびCell-S-HMFを形成しました。;さまざまな金属イオンに対する吸着容量、最適な条件、および除去効率を評価しました。;リサイクル可能性、吸着速度論/等温線、および計算シミュレーション（MC、DFT、MD）を研究しました。

主要な成果:

• 合成ポリマー（Cell-S-PPFおよびCell-S-HMF）は、高い吸着容量（Qe：19.2-20.0 mg/g）を示しました。;ポリマーは、ウランを含む25を超える金属イオンを、下水サンプルから効率的に除去しました。;吸着は自発的かつ効率的に常温で行われました。;ポリマーは、性能低下なしに5回のサイクルでリサイクル可能でした。

結論:

• 開発されたセルロース系ポリマーは、廃水からの重金属除去に対して高い効率と再利用性を示しました。;これらの材料は、商業用水処理のための費用対効果が高く有望なソリューションです。;計算研究により、金属イオンとポリマー構造間の強い相互作用が確認されました。