Ion-selective adsorption of lead by a two-dimensional terbium oxalate framework

テルビウムシュウ酸配位高分子による鉛選択的吸着

南川 卓也 ; 関根 由莉奈   ; 山田 鉄兵*

Nankawa, Takuya; Sekine, Yurina; Yamada, Teppei*

環境を浄化するためには、排水中から有害金属を除去する技術が不可欠である。本研究ではワンポット水熱法によって合成されたTbシュウ酸塩フレームワーク(TOF)を利用して、Pb選択的吸着剤を開発した。TOFは、層間空間がイオン交換可能サイトとして機能する2次元シート構造を持つ。Pb, Cd, Mn, Co, Ni, Cu, Na, K, Mg、およびCaを含む混合イオン溶液にTOFを添加した吸着試験では、TOFが他の金属イオンの中でもPbに対して高い選択性を示した。Pbに対するTOFの飽和吸着容量は276mg gであり、従来の鉛吸着剤よりも高い吸着性能を示した。さらに、TOFは可逆的な鉛吸着/脱着を示し、繰り返しの使用可能である。TOFはPbを除去するための吸着剤として優れた可能性を持っており、廃水浄化の有望な材料でもあることが明らかになった。

Advances in hazardous metal ion removal are essential for wastewater clean-up to tackle the global water shortage crisis. Here, we report a Pb-selective adsorbent using a Tb oxalate framework (TOF) synthesized by a one-pot hydrothermal method. The TOF has a two-dimensional sheet structure, in which the interlayer space functions as an ion exchangeable site. Sorption tests using a mixed-ion solution containing Pb, Cd, Mn, Co, Ni, Cu, Na, K, Mg, and Ca showed that the TOF has high selectivity for Pb among other metal ions. The saturated adsorption capacity of the TOF for Pb was 276 mg g, which is higher than that of conventional adsorbents. Furthermore, the TOF exhibited reversible Pb adsorption/desorption and could be used for at least three cycles. The results showed that TOF has excellent potential as an adsorbent for removing Pb, and because of its reusability, it is also a promising material for wastewater clean-up.