W ostatnich latach zanieczyszczenie wód farmaceutykami, takimi jak karbamazepina (CBZ), stało się istotnym problemem środowiskowym. Nowe badania dostarczają istotnych informacji na temat zastosowania węgla aktywnego pozyskiwanego z odpadów, w tym przypadku z pestek daktyli, jako skutecznego adsorbentu do usuwania CBZ z wody. Badania te koncentrują się na różnych parametrach, takich jak pH, temperatura, stężenie CBZ oraz przepływ, które mają wpływ na efektywność adsorpcji.
Wyniki badania: Charakterystyka węgla aktywnego z pestek daktyli
Wyniki analizy BET wykazały, że węgiel aktywny z pestek daktyli (DPAC) ma powierzchnię specyficzną wynoszącą 309 m2/g oraz objętość porów 0,264 cm³/g. Pory węgla aktywnego są głównie skoncentrowane na rozmiarach 1,86, 2,73 i 3,43 nm. Takie właściwości sugerują, że DPAC ma potencjał do efektywnego usuwania zanieczyszczeń z wody.
Analiza kinetyczna i termodynamiczna adsorpcji karbamazepiny
Badania kinetyczne wykazały, że proces adsorpcji CBZ na DPAC jest endo-termiczny i spontaniczny. Analiza termodynamiczna ujawniła, że zmiany entalpii (ΔH) wyniosły 31,55 kJ/mol, co wskazuje na endo-termiczny charakter adsorpcji, a zmiany entropii (ΔS) wyniosły 0,1393 kJ/mol/K, co sugeruje wzrost losowości na interfejsie stało-ciecz. Zmiany swobodnej energii Gibbsa (ΔG) były ujemne, co potwierdza spontaniczność procesu adsorpcji.
Wydajność regeneracji węgla aktywnego
Regeneracja zużytego DPAC przy użyciu metanolu wykazała efektywność regeneracji na poziomie 94% po pierwszym cyklu, a po czterech cyklach spadła do 70%. To wskazuje na możliwość ponownego wykorzystania węgla aktywnego, co jest korzystne z perspektywy ekologicznej i ekonomicznej.
Dyskusja: Potencjał DPAC w oczyszczaniu wody
Wyniki badania wskazują, że DPAC może być skutecznym, zrównoważonym materiałem do adsorpcji karbamazepiny z wody. Węgiel aktywny z pestek daktyli nie tylko wykazuje dobre właściwości adsorpcyjne, ale także jest materiałem ekologicznym, który przyczynia się do zmniejszenia odpadów. Porównując DPAC z innymi typami węgla aktywnego, wykazuje on porównywalną efektywność w usuwaniu CBZ, co czyni go atrakcyjną alternatywą dla tradycyjnych materiałów adsorpcyjnych.
Podsumowanie i przyszłe kierunki badań
Badania nad DPAC jako adsorbentem do usuwania karbamazepiny z wody dostarczają obiecujących wyników. W przyszłości ważne będzie dalsze badanie mechanizmów adsorpcji, szczególnie w kontekście konkurencyjnej adsorpcji w obecności innych zanieczyszczeń. Dodatkowo, analiza skalowalności DPAC w systemach oczyszczania wody na większą skalę będzie kluczowa dla oceny jego efektywności i opłacalności w zastosowaniach przemysłowych.
Bibliografia
Zayyat Ramez M., Yahfoufi Rim, Al-Hindi Mahmoud, Kordahi Michel A., Ayoub George M. and Ahmad Mohammad N.. Elucidating the dynamics of carbamazepine uptake using date pit-derived activated carbon: A comprehensive kinetic and thermodynamic analysis. Heliyon 2024, 10(20), 61-76. DOI: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e39068.
