Zeitschrift für Membranwissenschaft und -technologie

Abstrakt

Gutartiger Graphit-Chitosan-Bioverbundstoff zur Absorption von giftigem Nitrat aus Wasser

Rajendra S Dongre

In den letzten Jahrzehnten wurde in der Landwirtschaft verstärkt Stickstoff/Phosphor verwendet, um den Anbau von Nutzpflanzen zu fördern. Bei Regen sickert ungenutztes Nitrat aus dem Sandboden. Eine Nitratvergiftung führt zu Methämoglobinämie/Blauweh-Syndrom und Eutrophierung, die sowohl für den Menschen als auch für das Ökosystem schädlich ist. Eine Nitratverunreinigung wird durch eine Denitrifikation des Wassers gemildert, die mit verschiedenen Verfahren erreicht wird, nämlich Ionenaustauscherharzen, Umkehrosmose (RO) und Destillation. Der Ionenaustausch funktioniert auf Haushaltsebene, indem ein Enthärter mit Kalzium und Magnesium angereichertes Wasser filtert, das durch Harze geleitet wird, die Chlorid gegen Nitrat austauschen. Die Regeneration von Harzen ist kostspielig, daher ist Ionenaustausch nicht zu empfehlen. RO ist hilfreich, hat aber einige Nachteile, nämlich: teuer, hoher Energieeinsatz, ineffizient, mehr Wasserverschwendung und Betrieb bei niedrigem Druck. Da die Destillation langsam ist und häufig gereinigt werden muss, um angesammelte Stoffe zu entfernen, ist sie für die Wasseraufbereitung im großen Maßstab ungeeignet. Folglich ist die Adsorption an hergestellten natürlichen und synthetischen Adsorbentien am rentabelsten und wird zur Nitratentfernung aus Wasser gewählt. Im Rahmen dieser Forschung wurde durch Dotierung von Graphit ein Biokomposit auf Chitosanbasis hergestellt und im Batch-Betrieb zur Nitratentfernung aus Wasser verwendet. Niedrigere Nitratkonzentrationen werden schneller entfernt, während höhere Nitratwerte langsam entfernt werden. Die höchste Entfernungseffizienz von 90 % wurde für eine Nitratprobe mit 5 ppm beobachtet, während Nitratproben mit 10 ppm, 15 ppm, 20 ppm, 25 ppm und 50 ppm eine Nitratentfernungskapazität von 88 %, 79 %, 71 %, 66 % bzw. 60 % zeigten. Die Isothermen von Langmuir und Freundlich wurden auf experimentelle Daten untersucht und Langmuir passt am besten. Das mit Graphit dotierte Chitosan-Biokomposit-Adsorbent scheint im Vergleich zu kommerziellen Adsorbentien hinsichtlich Kosten und Effizienz günstiger zu sein. Gebrauchtes Adsorbent wird durch Behandlung mit 0,1 N NaOH regeneriert. Restnitrat aus dem Abwasser/den Proben nach der Sorption wurde in festgelegten Abständen per Ionenchromatogramm analysiert.