吸い殻リサイクルを利用した酢酸セルロース膜の作製と水溶液からの重金属除去効率の検討

Scientific Reports volume 12、記事番号: 20336 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

この研究では、吸いたてのタバコの吸い殻 (FCB) と喫煙していないタバコのフィルター (UCF) を酢酸セルロース (CA) 膜にリサイクルする方法を調査しました。 両方のサンプルは 7 種類のタバコ銘柄を組み合わせて調製され、位相反転法を使用して、N-メチル-2-ピロリドンを使用して各サンプルを膜にリサイクルしました。 順浸透反応器内の水溶液からクロム、カドミウム、鉛を除去するための調製された膜の効率が調査されました。 結果は、両方の膜が滑らかな表面とマクロボイドを持っていることを示しました。 ＵＣＦおよびＦＣＢのリサイクルから調製された膜の流束は、それぞれ１４．８および１３．２ＬＭＨであった。 ＵＣＦ膜の多孔率および逆塩は６１％および３．５ｇＭＨであったのに対し、ＦＣＢ膜の多孔率および逆塩は５８％および３．９ｇＭＨであった。 両方の膜で観察された金属除去効率は 85 ～ 90% の範囲でした。 ただし、金属濃度を 5 倍まで高めると、除去効率がわずかに低下します (5% 未満)。

喫煙者が吸い込む有害な要素を減らすために 1950 年代に最初のフィルター付き紙巻きタバコが導入されたとき 1、このタイプの紙巻きタバコは喫煙による健康への影響を制御できると思われました。 フィルター付き紙巻きタバコは、紙巻きタバコの煙から有害な汚染物質を捕捉するフィルターの能力により、喫煙のリスクを軽減することができ2、今日では世界中で最も一般的な紙巻きタバコの使用形態となっています3。 しかし、フィルター付き紙巻きタバコは深刻な環境リスクをもたらしています。 喫煙後に廃棄物としてポイ捨てされることが多いタバコの吸い殻（CB）は、現在、世界中の多くの公共の場所を汚染する主要な環境汚染物質として認識されています4。 年間 4 兆 5,000 億個以上の CB がポイ捨てされており5、CB は世界中で最も蔓延している有害廃棄物の 1 つとなっています。 さらに、ポイ捨てされる CB の数は、世界で年間 200 万トン近くに増加すると予想されています6。

多数の CB に加えて、環境中に分散していることも、この有害廃棄物のもう 1 つの危険な側面です。 また、多くの喫煙者が不注意で CB を廃棄するため、この廃棄物は環境中に最も一般的なゴミの 1 つであると考えられています 7、8、9、10。 その結果、この廃棄物の管理は、ポイ捨てされた CB の回収コストの高さなど、現実的な深刻な課題に直面しています11。 さらに、都市環境やビーチなどの公共の場所から CB を収集するための効率的な解決策はありません 12。 さらに、CB には重金属や毒素などの化学成分が数千も含まれているため、有害廃棄物として知られています。 これらの有害な内容物は環境中に浸出することが多いため、CB は環境、人間の健康、および地域の生物に潜在的な脅威をもたらします13。 散乱したCBからの化学物質の浸出は土壌や水の汚染につながるため、深刻な問題となっている。 実際、タバコの吸い殻から浸出したニコチンは 1,000 L の水を汚染する可能性があります14。 さらに、CB 浸出液は動植物に対して有毒です。 文献レビューにより、CB が植物の成長を大幅に低下させ、一部の動物の器官の正常なサイズを変化させる可能性があることが明らかになりました 15,16。 CB のポイ捨てに関連するもう 1 つの環境脅威は、家畜や野生動物による摂取のリスクです 17,18。

したがって、この環境問題に取り組むための効率的な解決策を模索することが不可欠です。 しかし、CB 管理に関連するもう 1 つの課題は、埋め立てや焼却などの従来の廃棄物処理方法の使用に対する制限です。 言及された両方の技術は、空気、水、土壌への有害な化学物質の放出を引き起こす可能性があり、CBs を管理するための適切な手段としては提案されていません 19。 しかし、媒介生物駆除のための CB に捕捉された化学物質の抽出など、近年 CB のリサイクルに関する有望な発見を伴う多数の研究が発表されています 20,21。 この分野では多くの試みがなされており、例えば、廃水処理に使用されるバイオフィルム担体22、炭素吸着剤23,24、レンガおよびアスファルト25,26、吸音材27、および紙パルプ28のCBからの生産が以前の研究で研究されている。