구아검으로부터 합성된 새로운 하이브리드 나노복합체를 이용한 나일 블루의 효율적인 액상 압수

Aug 28, 2023

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 14656(2022) 이 기사 인용

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최근, 생체고분자-금속산화물 나노복합체는 수상에서 발생하는 환경 독성 물질을 약화시키는 데 있어 매우 중요한 역할을 하고 있습니다. 그러나 란탄족 산화물 기반의 생체고분자 나노복합체는 흡착 잠재력에 대해 거의 평가되지 않았습니다. 새로운 구아검-폴리아크릴아미드/산화에르븀 나노복합체(GG-PAAm/Er2O3 NC) 흡착제는 NN'-메틸렌비스아크릴아미드를 가교제로 사용하고 Er2O3를 강화제로 사용하여 구아검(GG)과 아크릴아미드(AAm)의 공중합을 통해 합성되었습니다. GG-PAAm/Er2O3 나노복합체의 흡착 효능은 수생 시스템의 모델 오염 물질 염료인 나일 블루(NB)를 사용하여 평가되었습니다. 제조된 흡착제는 푸리에 변환 적외선(FTIR) 분광학, X-선 회절(XRD) 분석, Brunauer-Emmett-Teller(BET) 분석, 열중량 분석, 주사 전자 현미경-에너지 분산 X-선 분광학(SEM-EDX)으로 특성화되었습니다. ) 및 고해상도 투과 전자 현미경 (HRTEM). 투여량(0.8g/L), 교반 시간(40분), 초기 용액 pH(6) 및 초기 NB 농도(80mg/L)를 포함하는 최적의 공정 매개변수는 배치 방법으로 결정되었습니다. NB 압수에 대한 평형 데이터는 Langmuir 등온선 모델에 의해 더 잘 표현되었으며, 최대 흡착 효율(Qm)은 225.88 mg NB/g로 GG-PAAm/Er2O3 NC의 균질한 표면에 대한 활성 단층 흡착을 보여줍니다. GG-PAAm/Er2O3 NC에 대한 NB 흡착 공정의 동역학은 유사 2차 모델을 사용하여 신뢰할 수 있었습니다. NB에 대한 ΔH°(15–17 kJ/mol) 및 ΔS°(0.079–0.087 kJ/mol/K) 및 − ΔG°(8.81–10.55 kJ/mol)와 같은 열역학적 매개변수는 흡열을 검증했으며, GG-PAAm/Er2O3-NB 인터페이스, 프로세스의 자발성과 타당성. 사용된 나노복합체는 NaOH를 사용하여 효과적으로 재생되었으며 5회 실행 동안 능숙하게 재사용될 수 있었으며 이는 나노복합체의 높은 재사용 가능성을 입증했습니다. GG-PAAm/Er2O3 NC의 칭찬할 만한 제거 효율성과 높은 재사용성은 양이온 염료, 특히 수성 폐기물에서 NB 감소에 대한 매우 유능한 흡착제임을 권장합니다.

급속한 산업 발전과 세계 인구 증가로 인한 액체 배출의 증가로 인한 수생자원의 환경 악화를 통제하는 것은 지난 수십 년 동안 주요 과제 중 하나로 떠올랐습니다. 섬유, 가죽, 제혁소, 화장품, 페인트 또는 플라스틱과 같은 많은 산업은 유색 오염물질의 주요 원인입니다. 대부분 분해성이 낮고 복잡한 분자 구조로 인해 환경적으로 지속되는 합성 염료를 섬유 산업에서 광범위하게 사용하면 염색 및 마무리 작업 후 엄청난 양의 염료가 포함된 물이 발생합니다. 사용되지 않은 염료가 수용 기관에 방출되면 수질이 악화될 뿐만 아니라 수생 생태계의 광합성 장애, 수생 생물군과 인간에 대한 발암성, 돌연변이 유발성 또는 기형 유발 영향을 포함한 해로운 결과를 초래합니다1,2,3. 대부분의 염료는 섭취 시 현기증, 구토, 떨림, 메스꺼움, 청색증 및 황달과 같은 여러 질병을 유발합니다. 직접 접촉하면 알레르기 문제, 피부 자극, 각막에 영구적인 손상을 줄 수 있는 눈 화상 등이 발생할 수 있습니다. 흡입할 경우 호흡 곤란, 다량의 발한, 복통 및 운동 과다를 유발할 수 있습니다2. 지난 수십 년 동안 환경 지속 가능성을 보호하고 산업용 염료와 관련된 심각한 건강 위험을 줄이기 위해 유색 오염 물질을 완화하는 데 많은 관심이 집중되었습니다4,5. 나일 블루(NB)는 섬유 산업의 염색에 널리 사용되는 아조 염료입니다. 피부 자극, 피부염, 눈의 알레르기 반응, 호흡기 질환 등 많은 건강 관련 문제는 물에 존재하는 것과 관련이 있습니다6. 졸음, 소화기 계통 자극, 차가운 느낌, 입과 목의 자극, 피부 발적 및 건조함, 염색체 이상을 유발할 수 있습니다. 따라서 유해한 나일 블루를 함유한 유출수를 수생 시스템으로 배출하기 전에 효과적으로 탈색하는 것이 필수적입니다7.