高炉スラグとフライアッシュベースのジオポリマー：鉛吸着性能への影響【2020】

著者名：T. J. Medina, S. P. Arredondo, R. Corral, A. Jacobo, R. A. Zárraga, C. A. Rosas, F. G. Cabrera, J. M. Bernal

論文タイトル：Microstructure and Pb2+ Adsorption Properties of Blast Furnace Slag and Fly Ash based Geopolymers

掲載誌名：Minerals

出版年：2020

巻数：10

ページ範囲：808-824

研究の背景と動機

都市化と工業化は、排水中の重金属汚染による深刻な環境問題を引き起こしています。メキシコでは、2030年までに産業活動によって約210万平方メートルの排水が排出されると推定されています。重金属は、高い毒性、非分解性、生物体への蓄積性などの理由から、非常に危険な汚染物質です。数多くの研究で、鉛を含む産業排水の発生源が特定されており、その中には金属製錬プロセス、鉛ベース塗料の製造、冶金、鉱業、合金が含まれます。これらの産業からの廃棄物排出は、食品中の鉛汚染の主な原因となっており、動物の組織や器官に蓄積し、その後、肉、牛乳、卵の生産へと移行します。農業における肥料の使用も、野菜や葉への蓄積を通じて金属汚染の原因となっています。鉛は、硫酸塩と水酸化物の形で溶解することがあります。酸性pHでは、二価の陽イオンとして存在します。この金属が生物体へ侵入する主な経路は、摂取と吸入です。成人では、摂取量の平均10～15％が吸収されるとされています。血液中の滞留時間は20～40日、組織や骨では10～30年であり、主に骨、腎臓、肝臓に蓄積されます。体内の鉛過剰は、脳症、運動機能異常、腎臓、肝臓、血液系の損傷（高血圧、心臓血管系）、さらには肺、胃、脳、腎臓の癌の原因となる可能性があります。過去3世紀で、環境中の鉛濃度は1000倍以上増加しました。人為的な活動による鉛は、排水中の最も一般的な重金属です。

排水中の重金属除去には、化学沈殿、膜ろ過、吸着など、様々な方法が用いられています。それぞれの方法には利点がありますが、産業では最も安価な方法が選択される傾向にあります。イオン交換による吸着は、その高い効率性と簡便さから、実行可能な選択肢です。これは、水溶液中のイオンが（静電荷に引き寄せられるため）固体マトリックスに移動し、等しい電荷を持つ別の種類のイオンを放出するプロセスです。ゼオライトと活性炭は、高い表面積と多孔質性を有するため、吸着による金属除去に用いられる材料の1つです。しかし、これらの材料は、原材料の枯渇と合成プロセスにおける高いエネルギー要求のために、非常に高価です。そのため、鉛で汚染された排水問題を解決する新しい、より優れた選択肢を開発する必要があります。

ジオポリマーは、経済的、効果的、環境に優しい重金属吸着剤として注目されています。これらの材料は、アルカリアルミニウムケイ酸塩の3次元無機ポリマーであり、ゼオライトの無定形に対応します。AlO4とSiO4の四面体からなる鎖で構成され、共有された酸素原子によって互いに結合しています。ゼオライトは高度に結晶化していますが、ジオポリマーは主に無定形および半無定形です。これらの材料を構成するネットワークは、4つの酸素に結合したAl3+のために負に帯電しています。この電荷は、結晶内空間で捕捉された陽イオンによって補償されます。これらのイオンは容易に交換可能であり、この特性により、ジオポリマーはイオンを引き付ける能力を持つようになります。ゼオライトとは異なり、ジオポリマーの合成には低温が必要であり、一般的に、産業副産物などのいくつかの廃棄物を、ジオポリマー合成におけるアルミニウムケイ酸塩源として使用することができます。高炉スラグ（BFS）は、製鋼の非金属残渣です。高炉には、鉄鉱石（Fe2O3 + SiO2）、コークス（C）、石灰石（CaCO3）の混合物を制御された量で投入し、約2000℃で運転されます。生成される物質は鋼と残渣のスラグです。メキシコの製鋼セクター全体で年間400万トン以上のBFSが生成され、その70％が代替品として生産プロセスで再利用され、30％が埋め立て地に蓄積されています。一方、フライアッシュ（FA）は、火力発電所で粉砕した石炭を燃焼させたときに生成されます。これは、静電集塵機によって排ガスから回収される微細な粉末状の粒子状物質です。メキシコでは、1トンの石炭を燃焼させると、平均80～250kgのFAが生成され、世界全体の生産量のわずか4分の1しか利用されていません。これらの2つの材料は、廃棄物処理に伴う埋立地と環境問題を軽減するために不可欠であり、副産物のリサイクルを促進します。

解決できたこと

本研究の主な目的は、排水中の重金属汚染問題の解決に貢献するため、Pb2+吸着剤として使用できるアルカリ活性化BFSおよびFAベースのジオポリマーを合成し、pHと初期濃度の影響を調べ、陽イオン交換容量を評価し、水性媒体中の吸着剤としての挙動を調査することです。

材料と方法

2.1. 材料

本研究で用いたBFSは、メキシコ、コアウイラ州、モンクローバにあるアルトス・オルノス・デ・メキシコ、S.A.B. de C.V.から提供されました。FAは、メキシコ、ナバ市にあるホセ・ロペス・ポルティージョ火力発電所から取得しました。化学組成（表1）は、ブルカーS4パイオニア（Centro de Investigaciones en Óptica A.C. (CIO), レオン、グアナファト、メキシコ）を使用してX線蛍光（XRF）で測定しました。

表1. 原材料の化学組成（％）。

生BFSは、平均サイズが3.7cmの凝集した粒子で供給され、粉砕によってサイズ削減が行われました。このプロセスは、19個の鋼製ボール（それぞれ540g）を回転ボールミルに入れて2時間行いました。この粉砕時間により、より細かい、凝集していない粒子が得られ、ジオポリマーの合成が容易になります。BFSは粉砕され、FAはふるい分け（45μm ASTM E11-95 [40]）によって分別され、BFSとFAの表面積はそれぞれ1.79m2/gと1.37m2/gとなりました。アルカリ活性化溶液（AAS）には、±97％の純度で、1％の炭酸ナトリウム（Na2CO3）を含み、10Mの濃度を持つ水酸化ナトリウム（NaOH）ペレットと、モジュール（SiO2/Na2O比）が2.8のケイ酸ナトリウム溶液（Na2O3Si）の混合物が使用されました。混合物は、質量比（Na2OSiO3/NaOH）を2として得られました。水酸化アルミニウム（Al(OH)3）は、酸化アルミニウム（Al2O3）を50％～57.5％含み、アルミニウム源（AS）として使用されました。pHが6～7.5、全溶解固形物が2～5mg/Lの蒸留水を、NaOHの溶媒として使用しました。Pb2+水溶液は、脱イオン水にPb(NO3)2を溶解させて調製しました（標準溶液）。濃度は、吸着実験前に希釈しました。Pb2+溶液のpHは、0.1M HNO3と0.1M NaOHで調整しました。

2.2. ジオポリマー合成

BFSとFAを個別にASと混合し、その後AASと機械的に混合して、Si/Alの質量モル比を3に調整したジオポリマースラリーを作成しました。BFSベースのジオポリマー slurryは、SiO2/Al2O3 = 5.26、Na2O/SiO2 = 0.48、H2O/Na2O = 6.98のモル比を持ち、FAベースのジオポリマー slurryは、SiO2/Al2O3 = 5.42、Na2O/SiO2 = 0.15、H2O/Na2O = 11.16のモル比を持ちました。均一になるまで混合した後（約1分）、ジオポリマー slurryをプラスチック型（2×2×2cm）に流し込み、その後、60℃で24時間水熱硬化させてジオポリマー化させ、その後、25℃で6日間水中に浸漬して硬化させました。その後、ジオポリマーサンプルを100℃で24時間オーブンで乾燥させ、冷却し、粉砕し、ふるい分け（150μm ASTM E11-95 [40]）を行い、GS（BFSベースのジオポリマー）とGA（FAベースのジオポリマー）というラベルを付けました。

2.3. 微細構造解析

材料の結晶性は、ブルカーD8アドバンスト回折計（Centro de Investigación en Materiales Avanzados S.C. (CIMAV), チワワ、チワワ、メキシコ）を使用してX線回折（XRD）によって決定されました。XRD分析は、2θ範囲15°～70°で行い、原材料の結晶相からジオポリマーへの変化を確認しました。フーリエ変換赤外分光法（FTIR）は、ブルカー分光計モデルATRテンソル27を使用して、KBrと混合したタブレットを用いて行い、分析は4000～400 cm-1の周波数範囲で行い、BFS、GS、FA、GAの官能基を特定しました。ガウシアンピークフィッティングを使用したピークデコンボリューションを行いました。SEM観察では、硬化したサンプルの断片に金コーティングを施し、二次電子画像を取得するために必要な導電率を得て、ジオポリマーマトリックスに存在する多孔性、微小亀裂、結晶を観察しました。ジオポリマーの形態は、日立SU3500走査型電子顕微鏡（Advanced Materials Research Center (CIMAV), チワワ、チワワ、メキシコ）を使用して、3000×、7000×、13,000×、30,000×でSEMによって得られました。質感特性は、Quantachrome Autosorb自動ガス吸着システムを使用して、Brunauer-Emmett-Teller（BET）法によるN2吸着によって測定されました。

2.4. 陽イオン交換容量（CEC）

材料の陽イオン交換容量は、1.0N酢酸ナトリウム（CH3COONa）でNa+イオンを飽和させ、その後、1.0N酢酸アンモニウム（CH3COONH4）でNa+イオンをNH4+で交換することによって決定されました。CECは、以下の式に従って推定されました [41]:

CIC � meq 100g � = [Na+]V(100) m MW (1)

ここで、

V = 交換可能な溶液の体積（L）

m = 質量

MW = 分子量

2.5. バッチ吸着操作

鉛の吸着は、25℃の一定温度でバッチ試験によって調べられました。試験は、以下のように実施しました。0.5gのジオポリマーサンプルを、異なる初期濃度（5、10、20、50、100、200、500mg/L）を持つ40mLのPb2+溶液に加え、2～8のpHで6日間反応させました。各試験で、鉛濃度は、原子吸光分光法（AAS）で測定し、原子吸光分光光度計GBC Avantar 4324（グアナファト大学、グアナファト、メキシコ）を使用して、以下の式で吸着率を計算しました [4]:

%R = C0 − Ce C0 × 100 (2)

ここで、

C0 = 重金属溶液の初期濃度（mg/L）

Ce = 残りの平衡濃度または最終濃度（mg/L）

吸着量は、以下の式で計算されました [42]:

q = (C0 − Ce)V m

ここで、

V = 溶液の体積（L）

m = 吸着剤の質量（g）

このように、各Ce値に対してqの値が得られると、これらの値はLangmuir-Freundlich [43]モデルに関連付けられ、吸着等温線が得られます。

結果と考察

3.1. 鉱物学的分析

図1は、BFSとGSのXRDパターンを示しています。パターンの中で、主ピークは2θ約30°に位置し、方解石（CaCO3）に対応し、生BFS中の大量のCaOとその環境中のCO2との相互作用に関連しています。この相は、BFSとGSの大部分を占めています。原材料中の少量ながら有意な量のMgOによるマグネサイト（MgCO3）が、2θ約33°で見られます。カルシウムはSiとAlに結合し、アルミニウムケイ酸カルシウムを形成し、これはゲレナイト（Ca2Al(SiAl)O7）とも呼ばれています。最後に、2θ約27°の小さなピークは、石英（SiO2）に起因しています。これらのすべての相がBFSとGSの両方に見られるため、ジオポリマー化プロセス中に原材料の結晶構造が完全に溶解しなかったことがわかります。しかし、25～40° 2θの間に広がった分散ピークとハンプが観察され、これは、いくつかの典型的な冶金スラグ[44]およびGSのような合成ジオポリマー[39,45]の無定形構造を特定しています。GSでは、斜方晶と正方晶の構造を持つチャバザイト-Ca（Al3.6Ca1.76H19.74O33.87Si8.4）やシャンタライト（Al2CaH4O8Si）など、アルミニウムケイ酸カルシウム水和ゲル（CASH）の新しい相が観察されるだけでなく、アナルシム（Al2H4Na1.862O13.667Si4）と呼ばれる相で、等軸晶の結晶構造を持つナトリウムアルミニウムケイ酸塩水和ゲル（NASH）も観察されます [46]。

一方、図2は、FAとGAのパターンを示しています。FAは、2θ約27°のピークに対応する石英（SiO2）と、ムライト（Al6Si2O13）で構成されていることがわかります。ジオポリマー化後、これらの相のイオンは活性化プロセスで再配置され、それぞれ斜方晶と三斜晶の構造を持つアナルシム（Al2H4Na1.862O13.667Si4）やユッシングライト（AlHNa2O9Si3）など、NASH型ゲルを形成しました。GSとGAの両方において、Alを含む相が存在しています。これは、ジオポリマーにおける交換サイトの数が多くなることを示唆しています。なぜなら、構造中のAlは、金属イオンが固体マトリックス中の補償イオン（この場合はNaとCa）と交換されるサイトを表しているからです。

表2は、XRDで同定された結晶相をまとめたものです [47-51]。

3.2. フーリエ変換赤外分光法（FT-IR）

図3は、BFSとGSについて得られたスペクトルを示しています。両方のスペクトルにおいて、500～700cm-1の間に、Si-O-SiまたはO-Si-O結合の振動に関連するバンドが観察され、どちらも石英に起因するものです。原材料では、541cm-1にバンドがあり、これはSi-O結合の対称伸縮に帰属され、710cm-1のバンドは、同じ種類の結合の面内曲げ振動、GSでは690cm-1のバンドによっても生成されます。これらの2種類の振動は、どちらも石英に対応しています [52]。

一方、1458cm-1にBFSとGSの両方にバンドが見られます。このバンドは、CO32-基に属するO-C-O結合の非対称伸縮に対応しています [51,63]。最後に、化学的に結合した水と物理的に結合した水のO-H基に対応するバンドが、GSとBFSの両方に見られます。水はジオポリマー化プロセスに必要です。なぜなら、これは固体粒子の溶解と、Al3+とSi4+の加水分解を意味するからです。BFSでは1643cm-1、GSでは1649cm-1に位置するバンドは、ジオポリマーの構造中の表面や空洞に結合した、物理的に結合した水のシラノール（≡Si-OH）とアルミノール（≡Al-OH）の弱い結合による振動に起因しています。それに続く、GSでは約3460cm-1、BFSでは3422cm-1の広がったバンドは、材料中の化学的に結合した水のヒドロキシル基のO-H結合の伸縮振動に起因しています [37]。

図5は、FAとGAのスペクトルを示しています。最初のバンドは、約650cm-1と688cm-1に位置していることがわかります。これらのバンドは、Si-O-SiとO-Si-O結合の振動に対応し、ムライト相に起因するものです。次に、FAは、石英Si-O結合に対応する約788cm-1にバンドを示しています。ムライト結合のバンドはGAには見られないため、ムライト相のイオンが反応ゲルを形成するために再配置されたことを示唆しています。逆に、GAの700～800cm-1の間のバンドは、原材料の石英に起因しています。アルミニウムケイ酸塩の特徴的なバンドは、FAでは約1076cm-1、GAでは約1007cm-1に見られます。BFSベースのジオポリマーに加えて、図6のデコンボリューション研究で、小さなながらも重要な低信号への変位を観察できます。FAは、BFSと同様に、アルミニウムケイ酸塩相中のSi-O-SiまたはSi-O-Al結合を示唆する可能性のある異なるバンドを示しています。ジオポリマー化が行われると、バンドの数は減少し、代わりにGSとGAは広がったバンドを示しています。これは、Si-O-SiまたはSi-O-Al結合が無定形NASHとCASHゲル相に対応していることを示唆しています。GAの場合、SiとAlの単位は、アルカリ活性化剤によって供給される大量のNaによって消費され、NASH型ゲルを形成したことを示しています。しかし、大気中の炭酸化バンドは、GAの1428cm-1に位置しています。このバンドは、O-C-O結合の振動によって生じ、サンプル中に炭酸水素ナトリウムが存在することを示しています。最後に、H-O-Hと-OH結合の振動によるバンドも、原材料中のジオポリマーに存在していました。このバンドは、物理的および化学的に結合した水に対応しています。GAで発生します。ジオポリマー化後、このバンドは広がります。これは、加水分解プロセスの影響による水分子量の増加が原因と考えられます。一般的に、すべての材料で、最も強いバンドは、Si-O-SiまたはAl-O-Al結合の非対称伸縮に対応していることがわかります。これは、BFSとFAが主にアルミニウムケイ酸塩で構成されているためです。BFSの場合、主な成分はCaCO3の形態のCaOです。このため、炭酸塩バンド（約1400cm-1）は、BFSの方がFAよりも強くなっています。

3.3. 走査型電子顕微鏡（SEM）

図7は、GSのSEM画像を示しています。「a」と「b」の画像では、表面が滑らかな球状の形状が主に観察されます。これは、回転ボールミルで粉砕した後のBFSの典型的な形態です。スラグは結晶相で構成されており、粉砕中に分子や原子の間の結合が切断され、表面の形状が壊れます [64]。BFSの粒子は、無定形かつ不規則な構造で覆われています。画像「c」では、無定形CASH型ゲルで覆われた未反応の方解石粒子が区別できます。最後に、画像「d」では、不規則な相が見られますが、明確な斜方晶の形状を持つため、XRD研究で見られるアナルシム相に起因する可能性があります。アナルシムは、4、6、8個の酸素環を持つ交差しないチャネルを基にした比較的構造化された単位セルを持ち、最も小さい24個の空洞ではナトリウムが16個のサイトを占め、最も大きい16個のチャネルでは水分子が位置しています [46]。

このように、ジオポリマーは結晶相、半結晶相、無定形相で構成されていることを証明できます。一般的に、ジオポリマー化生成物によって覆われた未反応BFSの割合は、材料にイオン交換特性を与える役割を果たします [65]。

図8は、GAのSEM画像を示しています。画像から、不規則で無定形な構造が観察され、これはジオポリマー化後（NASH型ゲル）に得られた反応生成物に起因するものです。この画像では、FA構造の特徴である中空の球状形状がわかります。しかし、これらの形状はあまり観察されないため、原材料の高い反応性を示唆しています。画像「b」では、反応生成物とNASH型ゲルに完全に囲まれた半球状の粒子が示されています。画像「c」と「d」では、三斜晶の構造を持つ不規則な粒子が観察されます。この構造は、ユッシングライト相に起因しています [66]。

3.4. BET法による気体の物理吸着

GSの比表面積は23.56m2/gであり、細孔容積とサイズはそれぞれ73cm3/kgと7.8nmであり、原材料のFAの表面積を約26倍上回っています。原材料のBFSの表面積を約13倍上回っています。GAの場合、比表面積は35.97m2/gであり、細孔容積とサイズはそれぞれ124cm3/Kgと9nmであり、原材料のFAの表面積を約26倍上回っています。原材料に対する比表面積の増加は、Si/Al比を3に調整するためのアルミニウムの添加と、ジオポリマー化後の粉砕プロセスに対応しています。これは、ジオポリマー中の交換サイトが増加するため、吸着メカニズムを促進します。

3.5. CEC

CECは、ジオポリマー中の利用可能な交換サイトの数に依存します。実験結果によると、GSとGAの交換容量はそれぞれ241.30と286.96Meq/100gです。DRXとMEBの結果から、アナルシム、シャンタライト、チャバザイト-Ca、ユッシングライトなど、アルミニウム含有量の高い相の生成が、多数の交換サイトの生成を促進し、ジオポリマーの吸着容量を向上させていることがわかります。

3.6. Pb2+イオンの吸着の可能性

Nguyenらの報告によると、FAとBFSは、FAではpH3以上、BFSではpH6以上のpHで、負に帯電した粒子上のクーロン力によって、それ自体で正の金属イオンを吸着することができます。各材料のpHPZCはそれぞれ3と6であることに注意することが重要です。ただし、他の力による吸着は、PZCに関係なくすべてのpHで起こることがあり [67]、このメカニズムは、ジオポリマー中の石英などの未反応相の存在によってジオポリマーで起こる可能性があります。GAとGSへの正に帯電した金属イオンの引力は、ジオポリマー構造中に存在するCa+とNa+イオンのイオン交換による、比較的弱いファンデルワールス力と活性サイトによるものです。GAとGSの高い比表面積は、多孔性と細孔容積によるものであり、吸着容量に影響を与える要因です [68]。

図9は、pH2、4、6、8における吸着試験データを示しています。鉛の最大除去率（GSでは約95％、GAでは約99％）はpH6で達成され、pH8では減少しました。鉛の種分布図によると、pH約6から、水酸化物種が形成され、ジオポリマーの表面に沈殿し、鉛イオンがジオポリマーの細孔にアクセスするのを妨げています。

pH2と4では、鉛は溶液中でイオン化された形で存在し、これにより細孔を通ってアクセスすることができ、そのため、ファンデルワールス力による交換サイトにアクセスすることができます。これは、ジオポリマーが酸性媒体中の吸着容量を向上させていることを示しています [69]。

図10は、ジオポリマーの吸着容量に対する初期Pb2+濃度（C0）の影響を示しています。GSでは、アルミニウム豊富な相（アナルシム、シャンタライト、チャバザイト-Ca）によって生じる高いCECと多孔性のために、100mg/Lの濃度まで、90％を超える吸着容量が得られます。5mg/Lの濃度では、95％の除去率に達し、20mg/Lでは99.9％に増加します。その後、濃度が上昇するにつれて、除去率は20％減少します。GAでは、吸着量は10mg/Lまで増加し、約98％に達します。20mg/Lと50mg/Lでは減少が見られ、100mg/L、200mg/L、500mg/Lでは増加が見られます。20mg/Lと50mg/Lで得られた吸着量は一致しておらず、おそらくpH調整の誤差が原因と考えられます [42]。

3.7. Langmuir-Freundlich吸着等温線

平衡等温線は、吸着剤（GSとGA）によって吸着できる吸着質（Pb2+）の量を、液相中の平衡濃度との関係で示しています。さらに、平衡曲線は、吸着質-吸着剤相互作用に関連する特定の現象を説明するのに役立ちます [42,70]。GS（図11）とGA（図12）の初期の平衡曲線の形状は、それぞれGiles分類 [71] に従ってL2型とS1型として識別され、GSを表す最も適切な数学モデルはLangmuirモデルであり、GAにはFreundlichモデルです。本研究では、Langmuir-Freundlich（R2 = 0.992、GS、R2 = 9544、GA）を平衡等温線として使用しました。L型形状は、濃度が高くなると、利用可能な交換サイトが限界に達するまで、吸着量が増加することを示しています。そのため、金属イオンの間で利用可能なサイトを巡って競争が起こり、この種の等温線は、ファンデルワールス力のような比較的弱い力で吸着が起こることを示しています。サブクラス2の曲線では、溶質間の相互作用がなく、最大吸着容量（qm）で表される長いプラトーが形成され、これは、新しいサイトでの追加吸着が行われる前に、吸着剤の単分子層が飽和したことを示しており、このプロセスは非常に有利であり、このPb2+吸着は、FAベースのジオポリマーでAl-Zboonらが報告しました [72]。高いエネルギー障壁が必要であり、これはqmが最大交換サイト数を示していることを示しています。この場合、38.20mg/gです。S型形状は、L型とは反対の挙動を示しています。なぜなら、溶質分子の濃度が高いほど、配向が垂直になり、より多くのサイトが吸着のために利用可能になるからです。これは、CECの結果と一致しています。S型等温線のサブクラス1は、吸着容量の完全な垂直挙動を示しており、これは、溶質が吸着剤の表面に沈殿することで曲線の傾きが大きくなるために起こる可能性があります [46]。GAのqmは、Langmuir-Freundlichモデルによると、83.20mg/gです。

研究の貢献

本研究では、高炉スラグとフライアッシュを基にしたジオポリマーを吸着剤として使用することで、鉛の吸着性能を向上させました。特に、フライアッシュベースのジオポリマーは、より高い表面積、多孔性、陽イオン交換容量を示し、鉛吸着に優れていることがわかりました。この結果は、廃棄物資源を活用し、環境負荷を低減する新しい重金属吸着剤開発のための重要な知見を提供します。

実世界への応用と影響

本研究の結果は、鉛で汚染された排水の処理や、鉛を含む廃棄物の安定化に貢献する可能性があります。特に、ジオポリマーの製造には、製鋼や火力発電所から排出される廃棄物を使用できるため、廃棄物リサイクルの観点からも有効です。さらに、ジオポリマーは従来の吸着剤と比べて安価で環境負荷の少ない材料であるため、幅広い分野での応用が期待されます。

今後の展望と未解決の課題（Unknown）

本研究では、鉛の吸着挙動について、pHと初期濃度の影響を調べましたが、吸着速度や再生可能性など、さらなる検討が必要な課題も残されています。また、ジオポリマーの製造プロセスや吸着条件の最適化、実スケールでの応用に向けた研究も必要です。将来の研究では、様々な重金属や有機汚染物質に対するジオポリマーの吸着性能を評価し、より効率的で持続可能な環境浄化技術の開発を目指します。

学術的位置づけと読者へのインパクト

本研究は、ジオポリマーの吸着特性に関する学術的な理解を深める貢献を果たすとともに、廃棄物資源を活用した重金属除去技術の開発に向けて重要な示唆を与えます。読者の専門知識向上に役立つとともに、環境問題解決に向けた研究開発の促進に貢献できると期待しています。

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