Получение мембраны из ацетата целлюлозы с использованием переработки окурков и исследование ее эффективности в удалении тяжелых металлов из водного раствора.

Oct 19, 2023

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 20336 (2022) Цитировать эту статью

Доступы 1879 г.

2 цитаты

3 Альтметрика

Подробности о метриках

В этом исследовании изучалась переработка свежевыкуренных окурков (FCB) и невыкуренных сигаретных фильтров (UCF) в мембрану из ацетата целлюлозы (CA). Оба образца были приготовлены с помощью комбинации сигарет семи марок, и метод фазовой инверсии использовался для переработки каждого образца в мембрану с использованием N-метил-2-пирролидона. Исследована эффективность полученных мембран для удаления хрома, кадмия и свинца из водного раствора в реакторе прямого осмоса. Результаты показали, что обе мембраны имели гладкую поверхность и макропоры. Поток полученных мембран от переработки УКУ и ФХБ составил 14,8 и 13,2 лМГ соответственно. Пористость и обратная соль мембраны UCF составляли 61% и 3,5 гМГ, а для мембраны FCB - 58% и 3,9 гМГ. Наблюдаемая эффективность удаления металла обеих мембран находилась в диапазоне от 85 до 90%. Однако увеличение концентрации металлов до пяти раз приводило к незначительному снижению эффективности удаления (менее 5%).

Когда в 1950-х годах были представлены первые сигареты с фильтром для снижения содержания вредных веществ, вдыхаемых курильщиками1, казалось, что этот тип сигарет может контролировать последствия курения для здоровья. Сигареты с фильтром смогли снизить риск курения благодаря способности их фильтра улавливать вредные примеси из сигаретного дыма2, и сегодня они являются наиболее распространенной формой употребления табака во всем мире3. Однако сигареты с фильтром представляют серьезную угрозу для окружающей среды. Окурки сигарет (Окурки), которые после курения часто выбрасываются в мусор, в настоящее время признаны основным загрязнителем окружающей среды, загрязняющим многие общественные места по всему миру4. Ежегодно выбрасывается более 4,5 триллионов ХБ5, что делает их одними из наиболее распространенных опасных отходов во всем мире. Кроме того, ожидается, что количество замусоренных ХБ в мире увеличится почти до 2 миллионов тонн в год6.

Помимо большого количества ХБ, еще одним опасным аспектом этих опасных отходов является их рассеяние в окружающей среде; кроме того, поскольку многие курильщики небрежно выбрасывают CB, эти отходы считаются одним из наиболее распространенных предметов мусора в окружающей среде7,8,9,10. Как следствие, управление этими отходами сталкивается с серьезными практическими проблемами, включая высокие затраты на сбор замусоренных ХБ11. Более того, не существует эффективного решения для сбора ХБ в городских условиях и общественных местах, таких как пляжи12. Кроме того, ХБ известны как опасные отходы, поскольку они содержат тысячи химических компонентов, таких как тяжелые металлы и токсины. Поскольку эти вредные вещества часто попадают в окружающую среду, ХБ представляют потенциальную угрозу для окружающей среды, здоровья человека и местных организмов13. Выщелачивание химикатов из замусоренных ХБ является серьезной проблемой, поскольку приводит к загрязнению почвы и воды. Фактически, никотин, выщелоченный из окурка, может загрязнить 1000 л воды14. Кроме того, фильтрат ХБ токсичен для растений и животных. Обзоры литературы показали, что ХБ могут значительно замедлять рост растений и изменять нормальный размер органов у некоторых животных15,16. Еще одной экологической угрозой, связанной с засоренными ХБ, является риск их проглатывания домашними и дикими животными17,18.

Поэтому крайне важно искать эффективные решения для решения этой экологической проблемы. Однако еще одной проблемой, связанной с управлением ХБ, является ограничение использования традиционных методов утилизации отходов, таких как захоронение и сжигание. Оба упомянутых метода могут привести к выбросу опасных химических веществ в воздух, воду и почву и не предлагаются в качестве надлежащей меры по управлению ХБ19. Тем не менее, в последние годы были опубликованы многочисленные исследования с обнадеживающими результатами по переработке ХБ, такие как извлечение захваченных химических веществ в ХБ для борьбы с переносчиками болезней20,21. В этой области предпринимались многочисленные попытки, например, в предыдущих исследованиях изучалось производство биопленочных носителей, используемых при очистке сточных вод22, углеродных адсорбентов23,24, кирпичей и асфальта25,26, звукопоглотителей27 и бумажной массы28 из ХБ.