Hebei Messi Biology Co., Ltd. gab bekannt, dass das Unternehmen Magnesiumoxid (MgO)-Materialien unterschiedlicher Morphologie unter Verwendung von Bischofit (MgCl₂∙6H₂O, ≥96 Gew.-%) mittels chemischer Kopräzipitation und hydrothermaler Verfahren hergestellt hat. Diese Materialien wurden anschließend einer Reihe detaillierter Charakterisierungsanalysen unterzogen.
Mithilfe fortschrittlicher Charakterisierungsmethoden, darunter Röntgenbeugung (XRD), Rasterelektronenmikroskopie (REM) und BET-Oberflächenanalyse, wurden die physikalischen und chemischen Eigenschaften dieser Magnesiumoxidmaterialien bewertet. Die Studie ergab, dass durch die Anpassung von Reaktionsbedingungen wie pH-Wert, Temperatur und Art des Fällungsmittels die Mikrostruktur des Magnesiumoxids gesteuert und so dessen Oberflächenaktivität und Adsorptionskapazität beeinflusst werden kann. Besonders bemerkenswert ist die hervorragende Adsorption des Farbstoffs Kongorot (CR) dieser Magnesiumoxidmaterialien mit einer Adsorptionseffizienz von bis zu 98 % im Vergleich zu herkömmlichen Adsorbentien wie Aktivkohle. Dieses Ergebnis belegt nicht nur die Eignung von Bischofit als Magnesiumquelle, sondern bietet auch eine effiziente und nachhaltige Lösung für die Umweltsanierung.
Studie zum Anwendungspotenzial und Adsorptionsmechanismus von Magnesiumoxidmaterialien in der Abwasserbehandlung
Wasserverschmutzung ist zu einem drängenden globalen Problem in der modernen Industrieproduktion und im täglichen Leben geworden. Farbstoffabwässer, insbesondere Abwässer mit CR-Farbstoffen, sind hochgradig umwelt- und gesundheitsschädlich, weshalb ihre Behandlung und Reinigung besonders wichtig ist. Dieser Abschnitt untersucht das Anwendungspotenzial und den Adsorptionsmechanismus zweier durch chemische Kopräzipitation synthetisierter Magnesiumoxidmaterialien (MgO-S1 und MgO-L1) in der Abwasserbehandlung, insbesondere zur Entfernung von CR-Farbstoffen.
Die Analyse erfolgt zunächst aus der Perspektive der Materialstruktur. Die beiden Magnesiumoxidmaterialien MgO-S1 und MgO-L1 weisen unterschiedliche spezifische Oberflächen und Porositäten auf. MgO-S1 hat eine spezifische Oberfläche von 104,3 m²/g, MgO-L1 erreicht 159,6 m²/g. Diese strukturellen Unterschiede ermöglichen ein breiteres Spektrum an reaktiven Oberflächen und Adsorptionsstellen und bieten so mehr „Parkplatz“ für CR-Farbstoffmoleküle.
Im Anschluss werden die Adsorptionseigenschaften untersucht. Experimentelle Daten zeigen, dass beide Magnesiumoxidmaterialien eine hohe Adsorptionskapazität und ausgezeichnete Stabilität für CR-Farbstoffmoleküle in wässriger Lösung aufweisen. Die maximalen Adsorptionskapazitäten erreichten 1957,8 mg/g (MgO-S1) bzw. 1997,75 mg/g (MgO-L1). Diese Werte sind hochsignifikant und liegen nahe der theoretischen Grenze, was die signifikante Adsorptionskapazität beider Magnesiumoxidmaterialien belegt.
Darüber hinaus zeigen Adsorptionsisothermen, dass die Magnesiumoxid-Adsorption von CR-Farbstoff eng mit dem Langmuir-Isothermenmodell übereinstimmt, das die Bildung einer Monoschichtbedeckung der Farbstoffmoleküle auf der homogenen Adsorbensoberfläche betont. Dies deutet darauf hin, dass es sich bei dem Adsorptionsprozess um einen chemischen Adsorptionsprozess mit höherer Selektivität und Affinität handelt.
Die Adsorptionskinetik zeigt eine hohe Übereinstimmung mit dem Pseudo-Zweitordnungs-Kinetikmodell (PSO), was den primär chemischen Adsorptionsprozess weiter bestätigt. Die experimentellen Daten belegen zudem, dass sich eine Temperaturerhöhung negativ auf die Adsorption auswirkt, was eine Referenz für die Temperaturregelung in technischen Anwendungen darstellt.
Zum Vergleich zeigten MgO-S2 und MgO-L2, synthetisiert mit handelsüblichem MgCl₂∙6H₂O, ebenfalls eine ähnliche Adsorptionsleistung. Dies deutet darauf hin, dass Magnesium aus verschiedenen Quellen eine gewisse Vielseitigkeit in den Adsorptionseigenschaften von Magnesiumoxidmaterialien aufweist.
Basierend auf der obigen Analyse weisen MgO-S1 und MgO-L1, hergestellt durch chemische Kopräzipitation, nicht nur eine hohe Adsorptionskapazität und Stabilität auf, sondern verfügen auch über einen klar definierten Adsorptionsmechanismus. Diese Ergebnisse liefern starke wissenschaftliche Belege für die Anwendung von Magnesiumoxidmaterialien in der Abwasserbehandlung, insbesondere zur Entfernung von CR-Farbstoffen. Daher ist absehbar, dass diese beiden Magnesiumoxidmaterialien großes Potenzial für zukünftige Abwasserbehandlungstechnologien haben werden.
Insgesamt weisen Magnesiumoxidmaterialien mit ihrer hervorragenden Adsorptionsleistung, ihren stabilen chemischen Eigenschaften und ihrem klar definierten Adsorptionsmechanismus ein erhebliches Potenzial für die Abwasserbehandlung auf, insbesondere für die Entfernung hochgiftiger CR-Farbstoffe. Diese Erkenntnisse fördern nicht nur die Forschung in den Umwelt- und Materialwissenschaften, sondern liefern auch wichtige theoretische Grundlagen und technische Ansätze für praktische Anwendungen im Ingenieurwesen.
Hydrothermale Methode und Optimierung der Adsorptionsleistung: Eine Fallstudie zur Abwasserbehandlung mit CR-Farbstoffen
Wasserverschmutzung stellt heute eine große Herausforderung für die Gesellschaft dar, insbesondere CR-Farbstoff-haltige Abwässer aus der industriellen Produktion und von Verbrauchern. Die Erforschung und Entwicklung effektiver, wirtschaftlicher und nachhaltiger Abwasserbehandlungsmethoden ist daher von enormer praktischer und ökologischer Bedeutung. Dieser Abschnitt konzentriert sich auf zwei hydrothermal hergestellte Magnesiumoxidmaterialien (MgO-TL1 und MgO-M1) und untersucht deren Vorteile und Anwendungsmechanismen bei der Behandlung von CR-Farbstoffabwässern.
In Bezug auf die physikalischen Eigenschaften weisen MgO-TL1 und MgO-M1 hohe spezifische Oberflächen von 96,1 m²/g bzw. 109,5 m²/g auf. Diese Eigenschaft bietet mehr verfügbare Adsorptionsstellen und verbessert so die Wechselwirkung zwischen den Materialien und dem CR-Farbstoff.
In Bezug auf die Adsorptionskapazität erreichten die maximalen Adsorptionskapazitäten dieser beiden hydrothermal synthetisierten Magnesiumoxidmaterialien 2132,23 mg/g bzw. 2133,94 mg/g und lagen damit deutlich über denen von MgO-S1 und MgO-L1, die durch chemische Kopräzipitation hergestellt wurden. Dieses Ergebnis bestätigt, dass die hydrothermale Methode die Adsorptionseigenschaften von Magnesiumoxidmaterialien effektiv optimieren kann.
Weitere Analysen zeigten, dass die Adsorptionsdaten mit dem Langmuir-Isothermenmodell und dem PSO-Kinetikmodell übereinstimmten, was den chemischen Adsorptionsprozess bestätigte. Diese chemische Adsorption gewährleistet nicht nur eine hocheffiziente Entfernung von CR-Farbstoffen, sondern auch die Nachhaltigkeit und Stabilität des Adsorptionsprozesses.
Zusätzlich wurden zwei weitere Formen von Magnesiumoxid (MgO-TL2 und MgO-M2) unter Verwendung von handelsüblichem MgCl₂·∙6H₂O als Kontrollen synthetisiert. Ihre Adsorptionsleistung war im Wesentlichen identisch mit der von MgO-TL1 und MgO-M1. Dieses Ergebnis unterstreicht die Universalität und Reproduzierbarkeit der hydrothermalen Methode zur Optimierung der Adsorptionsleistung.
In der Praxis bietet hydrothermal hergestelltes Magnesiumoxid ein breites Anwendungspotenzial, da Adsorbentien vielfältige Anforderungen erfüllen müssen, darunter hohe Adsorptionskapazität, hohe Stabilität und einfache Regeneration. Es kann nicht nur zur Entfernung von CR-Farbstoffen, sondern auch zur Entfernung anderer organischer Schadstoffe oder Schwermetallionen eingesetzt werden.
Hebei Messi Biology Co., Ltd. erklärte, dass das hydrothermal synthetisierte Magnesiumoxidmaterial erhebliche Vorteile bei der Behandlung von CR-Farbstoffabwässern bietet, darunter eine hohe Adsorptionskapazität, einen chemischen Adsorptionsmechanismus und eine gleichbleibende Adsorptionsleistung unabhängig von der Magnesiumquelle. Diese Vorteile bieten nicht nur eine effiziente und nachhaltige Lösung für die Abwasserbehandlung, sondern liefern auch wertvolle Erkenntnisse für die weitere Forschung und Entwicklung neuer, hocheffizienter Adsorptionsmaterialien. Daher wird erwartet, dass hydrothermal synthetisierte Magnesiumoxidmaterialien in den zukünftigen Bereichen Umweltschutz und Abwasserbehandlung eine wichtige technische Option darstellen.