본 연구는 폐수 및 자연수 샘플에서 미량의 카드뮴(II) 이온을 분리, 사전 농축 및 정량하기 위한 새로운 나노 흡착제를 제안한다. 4-(4-클로로벤질리덴이미노)-3-메틸-5-메르캅토-1,2,4-트리아졸(CBIMMT) 리간드를 SBA-15 나노입자에 고정화하여 나노 흡착제를 제조했다.
제조된 SBA-15 나노입자와 나노 흡착제는 열중량 분석, BET 분석, 에너지 분산형 X선 분광법, 전계 방출 주사 전자 현미경, CHNS 원소 분석 및 투과 전자 현미경을 통해 구조적 특성을 규명했다. 카드뮴(II) 이온의 정량적 측정을 위해 추출 시간, pH, 나노 흡착제 투여량, 용리액 부피 및 농도와 같은 주요 매개변수를 조사하고 최적화했다.
제안된 방법의 성능 지표인 정밀도, 검출 한계, 정확도, 최대 흡착 용량, 농축 계수 및 증강 계수는 모두 만족스러운 결과를 보였다. 특히, 나노 흡착제의 최대 흡착 용량은 411 mg g−1로 나타났다. 검출 한계는 3.7 ng mL−1였으며, 검정 곡선의 선형 범위는 15~600 ng mL−1였다. 이 방법의 상대 표준 편차는 1.6%였다.
본 연구에서 개발된 나노 흡착제는 수질 시료 내 미량 카드뮴 이온 분석에 효과적인 도구로 활용될 수 있으며, 환경 모니터링 및 오염물질 제거 기술 발전에 기여할 것으로 기대된다.
본 연구는 단삼박(Salvia miltiorrhiza dregs)을 인산으로 변성시켜 인 변성 바이오 숯(3K-BC)을 제조하고, 이를 수용액 및 토양 내 납(Pb)과 카드뮴(Cd) 제거에 적용했습니다. 31P NMR 분석 등을 통해 바이오 숯에 정인산염이 성공적으로 도입되었음을 확인했습니다.
수용액 실험 결과, 3K-BC는 유사 2차 반응 속도론을 따르고 Langmuir 등온선 모델에 가장 잘 부합하여 다중 화학 흡착 과정을 시사했습니다. Pb와 Cd의 최대 흡착 용량은 각각 361.82 mg g−1 및 123.03 mg g−1였으며, 흡착 메커니즘은 물리 흡착, 침전, 산소 함유 작용기와의 착화합물 형성 및 양이온 교환을 포함했습니다.
토양 실험에서는 3K-BC가 중금속(HM)의 생체 이용률을 현저히 감소시켰으며, 적용률이 높을수록 감소 효과가 컸습니다. 종분화 분석 결과, Pb와 Cd의 산 가용성 형태는 감소하고 안정적인 잔류 형태는 증가하여 금속 이동성이 효과적으로 줄어들었습니다. 또한, 3K-BC 적용 시 천궁(Ligusticum chuanxiong) 수확량이 61% 증가하고 생장이 촉진되었으며, 유효 성분인 리구스틸라이드 농도도 증가했습니다.
이 연구는 Pb 및 Cd 오염 수계와 토양을 정화하는 동시에 농업 폐기물을 재활용하는 간단하고 효과적인 이중 목적 전략을 제시합니다. 이는 환경 오염 제어와 토양 비옥도 증진에 기여하는 지속 가능한 해결책이 될 수 있습니다.
