지속 가능한 토양 교정 : IDS 및 GLDA 첼레이팅 에이전트의 효율성과 운동학

1. 토양 중금속 오염 및 교정기술의 세계적 과제

토양의 중금속 오염물질은 먹이 사슬과 다른 경로를 통해 인체에 유입되어 인간의 건강에 심각한 위험을 초래합니다. 토양의 중금속 오염은 세계적인 관심사가 되었으며 시급히 해결해야 합니다. 중금속 오염 토양 교정 기술의 연구와 실제 적용은 이 문제를 해결하는 데 핵심입니다.

제거와 정열은 현재 토양의 중금속 오염을 효과적으로 해결하기 위한 주요 기술입니다. 그 중 토양 침출 기술은 토양 고체 단계에서 액체 단계로 중금속을 빠르고 효율적으로 전달하여 제거를 달성할 수 있어 광범위한 관심을 끌었습니다. 화학 침출의 핵심은 침출제 선택입니다. 전통적인 작용제에는 무기산, 첼레이팅제, 계면활성제가 포함됩니다. 그러나 무기산은 종종 토양 구조를 손상시키는 반면 일반적인 첼레이팅제(EDTA 등)는 생물학적 가용성이 좋지 않아 토양에 남아 있습니다. 계면활성제는 비싸거나 독성이 있을 수 있습니다. 따라서 고효율, 최소 토양 손상

2. 그린 첼레이팅 에이전트의 기술 프로필: IDS 및 GLDA

최근 몇 년 동안 생분해성 첼레이팅제 이미노디슈치니산(IDS)과 글루탐산 N, N-다이아세트산(GLDA)이 상당한 관심을 끌었습니다. 연구에 따르면 IDS는 7일 만에 80%가 분해되는 등 빠르게 저하되며 광범위한 pH 범위에서 안정적으로 유지됩니다. 바이오매스를 탄소원으로 사용한 옥수수 설탕 발효로 생산된 GLDA는 28일 이내에 최소 60%의 저하를 보입니다.

ID는 생산 중에 폐수나 배기 가스를 생성하지 않기 때문에 녹색 화학 물질로 간주됩니다. GLDA는 녹색 탄소 원자 첼레이터입니다. 중금속에 대한 강력한 첼레이팅 용량과 낮은 독성 및 우수한 생분해성이 결합되어 지속 가능한 토양 교정조치의 유망한 후보가 됩니다.

3. 생분해성 토양 침출의 현재 연구 진행 상황

BEGUM 등은 토양 교정을 위해 IDS와 GLDA를 사용하여 첫 번째 연구를 수행했으며, Cu, Cd, Zn, Ni 및 Pb를 효과적으로 제거하여 EDTA의 실행 가능한 대체물 역할을 한다는 것을 보여주었습니다. WU 등은 산업 슬러지에서 Cd, Ni 및 Cu에 대한 높은 용출 효율을 발견했지만 Zn 효율은 낮았습니다. 시간, pH, 농도 등의 요인이 성능에

Xu Dayong 등의 연구는 GLDA가 하수 슬러지에서 Cd, Cu, Pb 및 Ni를 침출하는 데 있어 구연산을 능가한다는 것을 증명했습니다. 또한 Hu Zaoshi 등은 GLDA가 저농도에서 크롬을 침출하는 데 EDTA보다 더 효율적이라는 것을 보여주었습니다. GLDA는 또한 식물 치료의 화학적 강화제 역할을 할 수 있으며, 금속 추출을 개선하면서 Sedum alfredii와 Solanum nigrum의 성장을 촉진합니다. 이 결과는 IDS와 GLDA

4. 실험 방법론: 침출 운동학 및 진동 용출

잠재력에도 불구하고 토양 교정조치에 대한 IDS 및 GLDA에 대한 보고서는 특히 침출 운동학에 대해 제한적입니다. 본 연구에서는 Elovich 방정식, 이중 상수 방정식 및 1차 운동 방정식을 사용하여 운동학을 적합시키는 진동 용출 방법을 사용했습니다. 연구는 농도와 pH가 Cd, Pb, Zn 제거에 미치는 영향을 조사하고 용출 전후의 중금속 사양 변화를 분석했습니다.

5. 침출 모수의 최적화: 시간, 농도 및 pH

이 연구는 프로세스 최적화와 관련하여 다음과 같은 결과를 산출했습니다.

• 시간 및 농도: 시간(5-720분)과 농도(0-20 mmol·L )에 따라 용출 효율이 증가했습니다. 엘로비치와 이중 상수 방정식은 공정에 가장 적합합니다.
  

• pH 효과: pH가 3에서 10으로 증가하여 처음에는 증가했습니다가 감소함에 따라 효율성은 "종 곡선"을 따랐습니다.
  

• 최적 조건: 최적의 농도는 pH 5에서 10 mmol·L 로 확인되었습니다. 최적 시간은 IDS의 경우 240분, GLDA의 경우 360분이었습니다. 이러한 조건에서 GLDA는 Cd와 Pb의 경우 제거 능력이 더 높았고 IDS는 Zn의 경우 더 효과적이었습니다.
  

6. 중금속 사양 및 환경 위험 감소에 미치는 영향

토양 형태 분석에 따르면 IDS와 GLDA는 Cd, Pb 및 Zn의 더 활동적인 산성 용해성 및 환원 가능한 분수를 효과적으로 제거합니다. 산화성 및 잔류 형태를 제거하는 능력은 제한적이지만, 가장 많은 이동성 분수의 현저한 감소는 토양 내 중금속의 즉각적인 환경 위험과 생물학적 가용성을 효과적으로 낮춥니다.

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