シクロデキストリン修飾ヘンプフェルトの環境への応用

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研究では、表面処理産業の廃水に含まれる45~53の汚染物質を除去するために、ヘンプをベースにした材料をフェルト状にした吸着プロセスを適用した。ヘンプ繊維100%のフェルト(HEMP)、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸で架橋したフェルト(HEMPBA)、マルトデキストリン-1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸架橋ポリマーでコーティングしたフェルト(HEMPM)、ヒドロキシプロピル-α-シクロデキストリン-1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸架橋ポリマーでコーティングしたフェルト(HEMPCD)を含む複数の素材をバッチ実験で比較した。化学分析の結果、HEMPBA, HEMPM, HEMPCDは廃水中の金属に対する高い吸着能を有しており、カルボン酸基の役割を確認した。その結果、HEMPCDのみが金属と有機物の両方を除去することができ、クロロホルム、1,2-ジクロロベンゼン、ノニルフェノールなどの有機物を仮想的に除去することができた。この結果は、シクロデキストリン分子が吸着機構において重要な役割を果たしていることを示すものである。また、HEMPCDで処理した場合には、残留化学的酸素要求量が83%以上、総有機炭素量が53%以上減少し、HEMPで処理した場合には12%以上、HEMPBAで処理した場合には9%以上、HEMPMで処理した場合には45%以上、HEMPMで処理した場合には26%以上の減少が見られた。化学物質の削減と毒性の緩和は、非従来型の材料への吸着が廃水の無害化のための興味深い処理ステップになり得ることを実証してきた[1]。

別の研究では、モデル殺菌剤(ジフェノコナゾール)の吸着能力を、土壌単独、土壌中でのこの分子の散逸を制限するための吸着材として、ヘンプフェルト(生またはシクロデキストリン分子の移植によって化学的に修飾されたもの)で覆われた土壌、および同時にフェルト単独の土壌の2つの土壌で評価した。また、土壌カラムを用いたパーコレーションおよび浸出実験でも吸着性を試験した。土壌単独ではパーコレーション中のジフェノコナゾールの99%まで吸着したが、改質ヘンプフェルト(HEMPCD)を使用した場合は、シクロデキストリンとの包接複合体が形成されたためか、土壌への吸着を26%に制限することができた。フェルトによるジフェノコナゾール分子の捕捉は不可逆的ではなく、CaCl2水溶液で浸出させると、生の麻に最初に固定されていた量の60%が放出された。しかし、この物質との相互作用(difenoconazoleとシクロデキストリンの間のホスト/ゲスト型相互作用)が強くなる可能性があるため、HEMPCDに固定された量の22%しか放出されなかった。[2]

1 Crini G, Bradu C, Cosentino C, Staelens J, Martel B, Fourmentin M, Loiacono S, Chanet G, Torri G, Morin-Crini N. Simultaneous Removal of Inorganic and Organic Pollutants from Polycontaminated Wastewaters on Modified Hemp-Based Felts. Rev. Chim.[internet]. 2021 Jan;72(1):25-43. Available from: https://doi.org/10.37358/RC.21.1.8401

2 Godeau, C., Morin-Crini, N., Staelens, J.N., Martel, B., Rocchi, S., Chanet, G., Fourmentin, M., Crini, G.
Adsorption of a triazole antifungal agent, difenoconazole, on soils from a cereal farm: Protective effect of hemp felt, Environmental Technology & Innovation, 22, 2021, 101394,
https://doi.org/10.1016/j.eti.2021.101394.

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