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Feb 18, 2024

밀 껍질

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 2575(2023) 이 기사 인용 1647 액세스 4 인용 1 Altmetric Metrics 세부 정보 기름 유출은 해양 생태계에 심각한 위협이 됩니다.

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 2575(2023) 이 기사 인용

1647 액세스

4 인용

1 알트메트릭

측정항목 세부정보

기름 유출은 해양 환경에서 즉각적인 제거가 필요한 해양 생태계에 심각한 위협입니다. 기름 유출을 제거하기 위해 많은 기술이 사용되었습니다. 이 중 흡착은 높은 효율성, 경제적 생존성, 환경친화성, 적용 용이성으로 인해 눈에 띄는 성공을 거두었습니다. 농업폐기물을 활용하여 바이오흡착제를 생산하는 것은 기름을 제거하기 위한 환경친화적이고 효율적인 접근 방식으로 간주되어 왔습니다. 따라서 밀짚(Str)과 소수성 벤조일기를 에스테르화하여 새로운 저가형 오일 흡착제를 제조하였고, 생성된 공중합체(Str-co-Benz)를 FTIR, TGA, DSC 및 SEM으로 특성화하여 사용하였다. 실험실 규모. 유출유 제거 공정은 원유-천연 해수 시스템을 이용하여 유분 농도, 흡착제 투입량, 교반 시간, 속도 등 다양한 흡착 조건에서 수행되었습니다. 원유 흡착을 위해 준비된 물질의 용량을 결정하기 위해 평형 연구를 수행했습니다. 실험적 등온선을 설명하기 위해 Langmuir 및 Freundlich 흡착 모델이 사용되었습니다. 반응표면방법론 프로그램을 적용하여 데이터의 신뢰성을 조사하고 평가하였다. 결과는 오일 흡착이 유사 2차 운동 모델을 따르고 Str 및 (Str-co-Benz)에 대해 각각 최대 흡착 용량이 10.989 및 12.786 g/g인 Langmuir 모델과 잘 맞는 것으로 나타났습니다. 전반적으로, 변형된 밀껍질은 저렴한 비용, 생분해성, 간단한 합성 및 빠른 제거로 인해 해양 생태계에서 기름을 제거하는 효과적인 플랫폼입니다. 더욱이, 생성된 고체는 증기 보일러 및 벽돌 생산 소각로와 같은 일부 산업 공정에서 연료로 사용될 수 있습니다.

환경 오염은 지난 수십 년 동안 매우 중요해졌던 주요 관심사 중 하나이며 장티푸스, 콜레라, 암, 천식과 같은 다양한 질병의 확산을 포함한 건강 문제와 관련되어 있습니다1. 인간 활동으로 인해 모든 멀티미디어(공기, 물, 토양)에서 환경 오염이 발생했습니다. 전 세계 질병 부담의 24%와 사망의 23%가 환경적 요인에 기인하는 것으로 추정됩니다2. 환경오염물질은 물리적, 생물학적, 화학적(무기 및 유기)3으로 분류할 수 있습니다. 방사선과 같은 물리적 오염은 선천적 결함, 화상, 특정 유형의 백혈병, 유산, 종양, 하나 이상의 기관에 암 및 생식 능력 문제를 일으킬 수 있습니다4. 바이러스, 박테리아 및/또는 여러 형태의 병원체가 생물학적 오염물질을 구성하는 반면, 무기 오염물질은 수은, 납, 카드뮴과 같은 잠재적으로 독성이 있는 요소와 관련이 있습니다. 유기오염물질에는 동물과 인간의 생명과 건강에 해로운 해를 끼치는 생활폐기물, 농업폐기물, 산업폐기물 등이 포함됩니다5. 석유는 가장 지배적인 에너지 자원일 뿐만 아니라 전 세계적으로 합성 폴리머와 화학 물질의 중요한 원료 공급원입니다6. 기름 유출은 전체 생태계에 부정적인 영향을 미치고 국가 경제에 영향을 미치는 가장 치명적인 환경 문제 중 하나입니다7. 하루에 1억 톤 이상의 석유가 바다를 통해 운송되며, 4,000대 이상의 유조선이 공해에서 4억 톤 이상의 재하중을 구성하여 해양 생물과 생태계를 심각한 위험에 빠뜨리고 있습니다8. 자연재해, 유조선 충돌, 폭발/화재, 선체 손상 또는 좌초, 파이프라인 고장, 저장 탱크 고장, 유정 붕괴, 전쟁으로 인해 바다나 육지에 기름 유출9. 기름 종류, 바다 상태 및 날씨, 계절, 유출 기간 및 양, 유출 위치의 물리적, 경제적, 생물학적 특성, 기름이 확산되는 지역의 크기, 청소 효율성 등이 결정하는 다양한 매개변수에 속합니다. 기름 유출과 그에 따른 대응 비용은 얼마입니까10. 오일은 표면에서 도달하는 산소의 양과 독성이 강한 성분의 존재를 제한함으로써 모든 살아있는 유기체에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 더욱이, 기름 오염물질은 인간의 식량원을 직접적으로 오염시키고, 동식물의 건강한 식량을 박탈하고, 먹이 사슬에 영향을 미치고, 에너지 자원을 낭비할 수 있습니다11. 따라서 생태계와 인간 건강에 대한 부정적인 영향을 방지하기 위해서는 기름 유출을 빠르고 효과적으로 제거하기 위한 신소재 개발이 필수적입니다. 이와 관련하여 기존의 물리적, 기계적(스키머, 흡착제 및 붐), 화학적(분산제 및 고형화제), 열적 및 생물학적 정화 기술을 포함하여 기름 유출 정화를 위해 다양한 기술이 사용되었습니다12. 그러나 이러한 방법은 분리효율이 낮고, 비용이 높으며, 강풍 및 해류에 대한 안정성이 낮고, 시간이 오래 걸리며, 수생식물 및 동물의 변형, 2차 오염물질 발생 등의 문제가 있다11. 흡착은 매우 효율적이고 저렴한 비용, 단순성, 쉽고 빠른 작동, 시간 경과에 따른 유지 및 재사용 가능성으로 인해 기름 유출 제어를 위한 가장 효과적인 방법 중 하나입니다13. 멜라민 스폰지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌과 같은 많은 화학적 합성 흡착제는 흡착 효율이 높기 때문에 사용되어 왔지만 비용이 많이 들고 합성 공정이 복잡하며 생분해성이 낮기 때문에 지속 가능한 적용을 방해하는 단점이 있습니다14. 따라서 소수성/친유성 특성을 지닌 새로운 경제적이고 친환경적인 재활용 흡착제를 찾는 것은 기름 유출 처리에 있어 매우 중요합니다. 쌀겨, 사탕수수 사탕수수, 종이 폐기물 등의 셀룰로오스 폐기물을 사용하여 환경 친화적이고 비용 효율적인 방법으로 기름 오염 물질을 제거하는 것이 지난 몇 년간 큰 주목을 받아 왔습니다. 이러한 흡착제는 받은 대로 사용하거나 시트, 붐, 패드, 필터 및 섬유 어셈블리로 형성할 수 있습니다15. 셀룰로오스 폐기물의 수많은 장점(생분해성, 저밀도, 재생성, 저비용 및 무독성)으로 인해 환경 및 산업 발전에서 합성섬유 대신 사용되는 경향이 증가했습니다16. 더욱이, 생성된 고형 폐기물은 증기 보일러 및 벽돌 생산 소각로와 같은 일부 산업 공정의 연료와 같은 다양한 용도로 사용될 수 있습니다. 섬유 표면을 변형하고, 내화성, 접착성 및 소수성을 개선하고, 저렴한 섬유를 고가의 재료로 변경하기 위해 다양한 방법(화학적, 물리적 및 기능적 나노입자 장식)이 사용되었습니다. 물리적 변형에는 천연 흡착제의 소수성 향상에 영향을 주지 않는 기계적 압축이나 분쇄 및 열 결합이 포함됩니다. 또한, 나노입자 장식은 낮은 용량과 복잡한 준비 과정으로 인해 어려움을 겪고 있습니다7. 화학적 변형은 약한 성분(헤미셀룰로오스 및 리그닌)을 제거하기 위해 알킬화, 하이드록시메틸화, 에스테르화, 아실화 및 기타 화학 반응을 통해 수행되었으며 이에 따라 기계적 성능과 흡착 성능이 모두 향상되었습니다16. 자연흡착제 표면에 고분자를 그래프팅하는 것을 통한 에스테르화는 오일 흡착 능력을 향상시키기 위한 매우 간단하고 짧은 시간의 접근 방식입니다7. 우리가 아는 한, 밀짚 변형에 염화벤조일을 사용하는 것은 채택되지 않습니다. 따라서 본 연구의 주된 목적은 원유에 대한 친화성을 높이기 위해 밀짚에 염화벤조일을 접목시켜 에스테르화 공정을 통해 셀룰로오스 폐기물을 기반으로 한 새로운 친환경 소수성 흡착 소재를 제조하는 것이었다. 준비된 흡착제는 석유/해수 시스템에서 유출된 기름을 제거하기 위해 특성화 및 적용되었습니다. 본 연구의 결과는 의사결정자가 환경 악화로부터 환경을 보호하고 환경 복원 및 지속가능성을 달성하기 위한 장기 전략을 개발하는 데 도움이 될 수 있습니다.