MO の吸着特性

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6.3.2 MOの吸着特性

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Table 6-2 Langmuir and Freundlich parameters for the adsorption of MO.

Langmuir parameters Freundlich parameters

Qmax (μmol/g) 556 KF (μmol/g) 59.9

KL (L/μmol) 0.02 n 2.61

R² 0.9847 R² 0.8498

6.3.2.2 吸着速度解析

Fig.6-14に20ºCまたは35ºCでのAmino-PMMSのMO吸着における経時変化 を示す。20ºCでのMO吸着量は、240 minで174 μmol/gとなり、MO吸着率は約

69 %であった。また、60 minでMO吸着量が殆ど変化しなくなったため、20ºC

では60 min以内に平衡吸着量に達したと言える。一方、35ºCでのMO吸着量は、

30 minでMO吸着量が123 μmol/gに達した後、吸着速度が著しく遅くなり、240

minでは143 μmol/g（約57 %）と20ºCの場合と比較してわずかに吸着量が減少

した。これは、6.3.2.1でも記述したように LCST以下では PNIPAM が体積膨潤 することで吸着サイトが現れるため、60 min で平衡吸着量に達したと考えられ る。一方、LCST以上ではPNIPAMの体積収縮によって吸着サイトが覆われるた め、MOの吸着速度が遅くなり、平衡吸着量に達するまでの時間が長くなったと 推測される。加えて、MOのアミノ基への吸着が(6-8)式のような平衡が成り立つ とすると、吸着平衡定数（KA）は(6-9)式で求めることができる。

R − NH₃⁺+ C₁₄H₁₄N₃O₃S⁻ ↔ R − NH₃⁺C₁₄H₁₄N₃O₃S⁻ (6 − 8) Fig.6-13 Analysis of MO adsorption isotherm for Amino-PMMS by (a) Langmuir

model and (b) Freundlich model.

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𝐾_A= [R − NH₃⁺C₁₄H₁₄N₃O₃S⁻]

[R − NH₃⁺][C₁₄H₁₄N₃O₃S⁻] (6 − 9) 20ºCおよび35ºCのKAは、それぞれ4.8×10^-3 g/μmol、2.6×10^-3 g/μmol となり、

35ºCのKAが小さくなった。この結果からも、LCST以上の場合、LCST 以下と

比較してAmino-PMMSへのMOの吸着が起こりにくいことが分かった。しかし、

LCST以上ではわずかに MO の吸着量は減少したが、温度の変化に伴う Amino-PMMSへのMO吸着における影響は小さいと考えられる。

Fig.6-15に擬一次吸着速度式、Fig.6-16に擬二次吸着速度式で解析した結果、

および Table 6-3 に解析結果から算出された各パラメータをそれぞれ示した。

Fig.6-15 および Fig.6-16から、温度の変化に関わらず相関係数(R²)は、擬二次吸 着速度モデルの方が擬一次吸着速度モデルよりも高かった。また、Table 6-4 に 吸着温度の違いにおける粒内有効拡散係数(Di)および R²を示す。Di の値から吸 着挙動を知ることができ、10^-6から10^-9 m²/sの場合は分子間力などの弱い結合で ある物理吸着を示し、10^-9から10^-17 m²/s の場合は化学結合のような強い化学吸 着であることを示す[12]。Amino-PMMSを用いたLCST以下およびLCST以上の 時のMO吸着における Diは4.8×10^-13 m²/sおよび 3.5×10^-13 m²/sであったこと から、温度に関わらず MO は化学結合により吸着していることが分かった。し かし、LCST以上の Diは、LCST以下の Diよりもわずかに小さくなった。この

Fig.6-14 Change in adsorption amount of MO with time for Amino-PMMS at 20ºC and 35ºC.

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結果から、PNIPAMの収縮によって吸着サイトであるアミノ基が覆われたため、

MO の吸着速度が低下したことを示唆している（Fig.6-17）が、温度の影響は殆 どないと考えられる。

Fig.6-15 The pseudo-first order adsorption kinetics of MO for Amino-PMMS at (a) 20ºC and (b) 35ºC.

Fig.6-16 The pseudo-second order adsorption kinetics of MO for Amino-PMMS at (a) 20ºC and (b) 35ºC.

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Table 6-3 Parameters calculated by the pseudo-first order and pseudo-second order model for MO adsorption on Amino-PMMS at 20ºC and 35ºC.

Pseudo-first-order kinetics Pseudo-second-order kinetics 20ºC k1 /μmol g^-1 min^-1 0.043 k2 /g μmol^-1 min^-1 1.07×10^-3

qe /μmol g^-1 90.7 qe /μmol g^-1 179

R² /- 0.9716 R² /- 0.9997

35ºC k1 /μmol g^-1 min^-1 0.0138 k2 / g μmol^-1 min^-1 0.98×10^-3 qe /μmol g^-1 46.6 qe /μmol g^-1 145

R² /- 0.7982 R² /- 0.9991

Table 6-4 Diffusion coefficient and correlation coefficient of MO adsorption for Amino-PMMS at 20ºC and 35ºC.

Adsorption temperature Di×10^-13 /m² s^-1 R²

20ºC 4.8 0.9950

35ºC 3.5 0.9468

Fig.6-17 Adsorption mechanism of MO to Amino-PMMS at (a) 20ºC and (b) 35ºC.

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