"Prussian Blue"로 안전한 바카라 사이트니아 질소주기를 구동

Parajuridurga의 교장 연구원, Nanomaterial Research Division, Nanomaterial Research Division, Nanomatial Institute of Advanced Industrial Science and Technology (이하 "AIST"), Tanabe Takayoshi, Tanabe Takayoshi, 방문 연구원, Tanaka Toshi, 연구 그룹, Kawamoto Co, Fuso Co "Fuso")는 산업 폐수를 기반으로합니다안전한 바카라 사이트늄 이온(NH₄⁺)를 수집하고 하수에서 배출 할 수있는 농도로 축소되었으며 NH₄⁺자원으로 사용될 수있는 농도

안전한 바카라 사이트니아와 같은 질소 화합물은 비료와 산업에 사용되는 유용한 물질이지만 환경으로의 배출은 환경 오염으로 이어지는 요인 중 하나입니다 따라서 질소 화합물을 회복하고 재사용하는 "질소주기"에 대한 국제적인 노력이 이루어지고 있습니다 안전한 바카라 사이트니아는 산업 폐수에서 NH₄⁺로 포함되어 있으며, 수집, 자원으로 전환되며 낭비되지 않는 기술 개발에 대한 수요가있었습니다

우리는 지금까지 푸른 색소였습니다Prussian Blue, 철 원자의 일부를 아연으로 대체함으로써, NH₄⁺다음 NH₄⁺를 제거 할 수있는 흡착제를 개발하고 있습니다 고농도 용액을 형성합니다 이번에는 폐수를 지속적으로 처리하는 시스템을 개발했으며 실제 도금 산업 폐수에 적용될 수 있음을 입증했습니다 우리가 개발 한 흡착제는 곧 배송 샘플을 시작할 것입니다 현재 국내 수처리 시장은 전반적으로 약 3 조 엔 이며이 기술은이 중에서도 크게 사용될 것으로 예상됩니다

최근, 안전한 바카라 사이트니아 (NH₃)와 같은 안전한 바카라 사이트 화합물로 인한 환경 오염이 문제가되었습니다 오늘날, 생산 측면에서 효과적으로 사용되는 안전한 바카라 사이트 화합물의 양이 낮기 때문에 산업적으로나 농업적으로 필수적인 안전한 바카라 사이트 화합물이 환경으로 방출됩니다 그들은PM25부작용등 수질 ​​오염으로 이어질 수 있으며 생태계에 영향을 줄 수 있습니다^*1유엔 환경 총회는 2022 년까지 2030 년까지 환경에 방출되는 안전한 바카라 사이트 화합물의 상당한 감소를 장려하기 위해 해결되었습니다 이에 대한 응답으로 일본은 2024 년 9 월에 "지속 가능한 안전한 바카라 사이트 관리에 대한 행동 계획"을 보유 할 것입니다^*2| 안전한 바카라 사이트 화합물의 환경 배출을 관리하기위한 정책 및 정책 폐기물 안전한 바카라 사이트 화합물을 회복하고 재사용하는 안전한 바카라 사이트 순환 기술은 새로운 이니셔티브가 될 것으로 예상됩니다

안전한 바카라 사이트니아는 비료 및 산업용 원료에 필수적인 재료이며, 그 생산량은 매년 2 억 톤에 이릅니다^*3, 주요 기본 화학 물질 중 하나 안전한 바카라 사이트니아는 물의 안전한 바카라 사이트늄 이온 (NH₄⁺)로 존재하며 안전한 바카라 사이트니아가 산업적으로 사용될 때 생산되는 폐수를 생성하는 데 사용됩니다₄⁺이를 회복하고 자원으로 전환하는 안전한 바카라 사이트니아 질소주기는 환경 보호의 관점과 효과적인 자원 사용의 관점에서 중요한 기술입니다

Prussian Blue는 18 세기에 발명되어 Van Gogh와 Katsushika Hokusai가 사용하는 푸른 색소입니다 AIST는 프로이센 블루 (PB) 및 PB에서 상이한 유형과 금속 이온의 비율을 갖는 PB 타입 복합체를 사용하고 대기에서 NH를 사용한다₃및 수중 NH₄⁺(Aisotech Press 발표 2019 년 1 월 23 일) PB의 철 원자의 일부가 구리 (Cu)로 대체되는 구리 프러시아 블루 복합체 (CUPB)는 물에서 NH₄⁺선택적으로 흡착 및 제거 할 수 있습니다^*4그러나 CUPB는 NH₄⁺| 10644_10666 |의 흡착력이 한 번 흡착되었습니다₄⁺를 효과적으로 제거하는 데 어려움이있었습니다 그리고 그것을 자원으로 바꾸는 것 따라서, 아연-프러시아 블루 복합체 (ZnPB)는 Cu 대신 아연 (Zn)으로 대체되며 완벽한 강도를 갖는다₄⁺adsorbed nh₄⁺고농도에 효과적으로 제거하고 집중할 수있는 것으로 밝혀졌습니다^*5

이번에는이 ZnPB를 사용하여 실제 도금 산업에서 생성 된 폐수에서 NH를 생산합니다₄⁺제거 및 고농도 NH₄⁺우리는 솔루션 생산을 실현하는 것을 목표로했습니다 도금 산업에서 도금 효율을 증가시키는 데 사용되는 안전한 바카라 사이트늄 염은 NH₄⁺및 아연 이온 (Zn²⁺) 두 가지를 포함하는 폐수 배수^*6자원 순환의 관점에서, NH₄⁺Zn²⁺와 구별되는 선택적으로 검색해야합니다 폐수 처리에서 ZnPB의 효과를 확인하기 위해 ZnPB로 채워진 열을 통해 폐수를 지속적으로 처리 할 수있는 장치를 개발하여 도금 공장에 설치하여 시연 할 수있는 장치를 개발했습니다

이 연구 및 개발은 "Moonshot-Type R & D Project (2020-2024)에 의해 지원됩니다

Prussian Blue는 철 원자 (Fe) 및 시아 노 그룹으로 구성된 정글-덤-유사 결정 구조를 가지고 있습니다 (그림 1 왼쪽) 구리로 대체 된 PB의 철 원자체의 일부를 갖는 CUPB는 칼륨 이온 (K⁺) NH₄⁺adsorb nh₄⁺K CUPB가 수성 용액에 담그면⁺, NH₄⁺그러나 CUPB는 NH₄⁺나는 "너무 많이 사랑"그래서 한 번 흡수했습니다₄⁺를 해제하기가 ​​어렵다는 것이 었습니다

cupb is nh₄⁺"얼마나"평형 상수 (K)에서 찾을 수 있습니다 평형 상수는 다음 방정식을 사용하여 계산할 수 있습니다 즉, NH₄⁺흡착그렇게하는 속도K₁IS NH₄⁺탈출언어 속도K₂보다 빠른 속도를 보여줍니다

이 평형 상수K그러나 CUPB는 약 8 살이었습니다 이것은 NH₄⁺k보다 낫다⁺12460_12500 |보다 adsorb가 8 배 더 쉽다는 것을 보여줍니다 이 큰 평형 상수는 폐수에서 나온 NH입니다₄⁺이지만 NH를 흡수 한 후에는₄⁺를 효율적으로 추출하는 데 장애물입니다 흡착제에서

이 문제를 해결하기 위해 ZnPB에 중점을 두었습니다 도 1의 오른쪽에 도시 된 바와 같이, ZnPB는 PB- 타입 복합체 중 정글 딤과 다른 결정 구조를 갖는다 평형 상수를 검사하면 약 4, NH₄⁺의 선택성은 추정됩니다 유지되지만 제거하기 쉽습니다

이 ZnPB를 쉽게 사용할 수 있도록 과립하고 원통형입니다열컨테이너가 채워졌습니다 이 컬럼은 산업 폐수를 도금하기위한 시뮬레이션 액체로 사용됩니다₄⁺1,260 mg/l, Zn²⁺150 mg/L의 수성 용액연락 시간열 아울렛에서 780 초, NH의 조건 하에서 물이 통과 됨₄⁺농도를 검사했습니다 (그림 2 왼쪽) 물 흐름의 시작시, NH₄⁺농도는 충분히 낮아요, Zn²⁺NH₄⁺폐수에서 흡착되어 제거되었습니다 NH₄⁺농도는 증가하고 궁극적으로 모의 솔루션과 거의 동일하게되었습니다 이것은 NH₄⁺더 이상 흡수 될 수 없습니다 이 상황은 위의 방정식을 사용하여 시뮬레이션되었으며 ZnPB 1 g이 NH를 시뮬레이션하는 데 사용 된 것을 발견했습니다₄⁺흡착되었고, 평형 상수는 42로 추정되었다 실제로, 도금 폐수 모의 유체를 사용한 테스트조차도 흡착량이 CUPB의 흡착량보다 12 배 높았으며 평형 상수가 약 4시에 유지되었음을 보여 주었다 다음, 다음, NH₄⁺21 mol/L 클로라이드 (KCL) 용액으로 흡착 된 컬럼을 NH를 통해 전달 하였다₄⁺를 제거한 후, 도금 폐수 모의 액체를 다시 NH로 통과시켰다₄⁺500 회 흡착 된 결과적으로, 흡착 거동은 500 개의 흡착 및 탈착 후에도 거의 동일하게 유지되며 (그림 2의 왼쪽), 흡착시 흡착 동안의 흡착량 및 탈착시 흡착량₄⁺회복량도 유지되었습니다 (그림 2 오른쪽)

다음으로, 우리는이 ZnPB 입자를 사용하여 기획 폐수를 지속적으로 처리 할 수있는 장치를 개발했습니다 (그림 3) 이 장치에는 8 개의 열이 나란히 배열되어 연결된 구조가 있습니다 8 개의 열은 1) 폐수를 통해 NH₄⁺kcl 물을 통과하여 Znpb, ②nh₄⁺를 제거하여 제거됩니다₄cl) 농축 된 물이 생성되고, 열을 건조시키고, 일련의 역할은 다른 시간에 순서대로 반복되어 연속 처리가 가능할 수 있습니다

먼저, 폐수 도금 용 액체를 시뮬레이션합니다 (NH₄⁺1260 mg/l, Zn²⁺150 mg/l)를 원수로 사용하여 작동을 확인했습니다 모의 액체를 처리 한 후, 처리 된 물은 NH₄⁺하수도의 310 mg/L (표 1) 및 NH로의 농도 감소₄⁺물을 함유 한 물을 배수 할 때 표준 농도 (489 mg/L (안전한 바카라 사이트 동등한 380 mg/L) 이하) 아래로 떨어졌습니다 또한 NH₄CL 농축 물은 NH₄⁺농도에서 원수의 NH₄⁺우리는 214 배 농도를 집중시키는 데 성공했습니다 현재 NH₄CL 농도는 81%의 높은 값 일 수 있으며, 이는 공장에서 재사용 될 것으로 예상됩니다 다음으로, 실제 폐수를 사용하여 도금 공장에서 유사한 테스트를 수행 하였다 (표 1) 이 경우에도 처리 된 물의 NH₄⁺농도 농도는 263 mg/L, NH, 농축 물에서 감소₄CL 농도도 45%에 도달했습니다 NH₄CL 농도는 모의 액체보다 약간 낮지 만, 건조 공정 및 기타 요인을 검토하여 모의 액체와 유사하게 이것이 약 8%로 개선 될 수 있다고 생각합니다

이런 식으로 ZnPB 곡물은 실제 폐수에 사용될 수 있으며 그 성능이 확인되었습니다 또한, 전체 수처리 시장은 약 3 조 엔이며, 안전한 바카라 사이트니아를 포함한 질소 관련 폐수는 그 중 주요 위치를 차지하고 있습니다 이러한 상황을 고려하여 Fusou는 2025 년 4 월에 대량 생산을 시작하고 배송 샘플을 시작하기로 결정했습니다

하수 및 가축 폐수를 포함한 다른 NHS뿐만 아니라 처리에서 도금 폐수의 사용을 계속 고려합니다₄⁺우리는 또한 폐수를 자원으로 처리하고 변환하기 위해 확장 할 것입니다 흡착제 출시 외에도 다른 회사와의 협력을 포함하여 시스템 상업화를 고려할 것입니다

안전한 바카라 사이트늄 이온

안전한 바카라 사이트니아 (NH₃)는 양성자입니다 (H⁺)를받을 때 생산되며 화학 산업에서 비료 및 원료로 널리 사용됩니다[참조로 돌아 가기]

Prussian Blue (PB)

18 세기 이래로 사용 된 푸른 색소 또한 Katsushika Hokusai와 Van Gogh가 사용하며 오랜 역사를 가지고 있습니다 금속 이온의 유형 및 이들의 비율은 PB의 화학 구조에서 제어 될 수있다 이번에는 화학 구조의 제어를 사용하여 폐수 처리를 위해 CUPB 및 ZNPB를 합성했습니다[참조로 돌아 가기]

PM25

대기 중에 25 µm 미만의 작은 입자, 미세 분해 물질이라고도합니다 PM25는 매우 작기 때문에 폐에 깊이 들어가기 쉽고 심혈관 시스템뿐만 아니라 호흡기 시스템에도 영향을 줄 것이라는 우려가 있습니다[참조로 돌아 가기]

부작용

는 호수, 강 및 바다와 같은 수역에 안전한 바카라 사이트 (N) 및 인 (P)과 같은 영양소의 과도한 영양소 공급을 말합니다 부영양화의 영향으로 인해 식물 플랑크톤과 조류는 비정상적으로 증식되어 청록색 조류 및 기타 조수를 유발합니다 청색 회색과 다른 기관이 비정상적으로 자라면 물에 산소가 부족하여 물고기, 조류 등의 죽음으로 이어져 물 환경이 악화됩니다[참조로 돌아 가기]

흡착

이것은 가스와 액체의 분자와 이온이 고체에 부착되어 축적되는 현상입니다 흡착 현상을 나타내는 물질을 흡착제라고합니다 이 기사의 흡착은 NH₄⁺znpb adsorbs and k⁺이온이 배출됩니다 이런 식으로, 흡착되지 않고 하나의 이온이 추방 될 때, 때때로 이온 교환이라고 불리며 흡착과 구별되지만,이 기사에서는이 현상이 관심있는 이온을 흡수하고 회수 할 수 있기 때문에 흡착 중 하나로 간주됩니다[참조로 돌아 가기]

탈출

이것은 분자와 이온이 고체의 표면에 흡착되어 가스 또는 액체로 돌아 오는 현상입니다 고농도 K⁺솔루션으로 ZnPB를 세척하여 흡착 된 NH₄⁺이온 교환에 의한 탈착입니다[참조로 돌아 가기]

열

이것은 흡착 물질을 원통형 하우징에 채우고 수성 용액을 전달하여 흡착 및 탈착을위한 장치입니다[참조로 돌아 가기]

연락 시간

물이 기둥에 들어가는 시간을 말한 다음 흡착제에 닿아 열 배출구에 도달합니다 원하는 수처리를 가능하게하도록 설정되어 있습니다 흡착 속도가 빠르면 접촉 시간이 짧게 설정 될 수 있습니다 즉, 단기간에 많은 양의 물이 유입 될 수있어 열당 처리량의 양이 증가 할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]