バナナ擬茎由来活性炭：リン除去のための合成の多変量最適化と吸着研究

科学分野:

• 材料科学
• 環境化学
• 吸着科学

背景:

• 農業廃棄物の価値向上は、持続可能な実践にとって重要です。
• リン酸塩汚染は重大な環境リスクをもたらします。
• 活性炭は水浄化のための主要な吸着剤です。

研究 の 目的:

• バナナ擬茎から高表面積活性炭を合成すること。
• 中心複合回転計画法（CCRD）を用いてリン酸吸着のための合成条件を最適化すること。
• 吸着剤を特性評価し、リン酸吸着性能を評価すること。

主な方法:

• ZnCl2活性化を用いたバナナ擬茎活性炭（BPAC）の合成。
• 活性化温度、含浸比、熱分解時間に対するCCRD最適化。
• BET、XRD、ゼロ電荷点測定による特性評価。
• 擬二次速度論およびラングミュア等温線モデルに従ったバッチ吸着研究。

主要な成果:

• 予測値 1037 m² g⁻¹ を上回る 2415 m² g⁻¹ の比表面積を達成しました。
• 最適な条件は、400 °C の活性化温度、2:1 の含浸比、1 時間の熱分解時間でした。
• リン酸吸着平衡は約 7 時間で達成されました。
• ラングミュアモデルにより、最大吸着容量は 11.78 mg g⁻¹ と決定されました。
• ゼロ電荷点の pH (7.30) は、この値以下で吸着が有利であることを示しています。

結論:

• バナナ擬茎は、高表面積活性炭の実行可能な前駆体です。
• 熱分解後の洗浄は表面積に大きな影響を与えます。
• 開発された BPAC は、水溶液からの効率的なリン酸除去に有望な可能性を示しています。