ニュース

Nov 11, 2023

Euの容易な作製

Scientific Reports volume 13、記事番号: 11107 (2023) この記事を引用 252 アクセス メトリクスの詳細 廃水からのテトラサイクリン塩酸塩 (TCH) の除去は環境にとって重要です

Scientific Reports volume 13、記事番号: 11107 (2023) この記事を引用

252 アクセス

メトリクスの詳細

廃水からのテトラサイクリン塩酸塩 (TCH) の除去は、環境と人間の健康にとって重要ですが、困難です。 ここでは、Eu ベースの MOF、Eu(BTC) (BTC は 1,3,5-トリメシン酸を表します) が効率的で環境に優しい戦略によって調製され、TCH 捕捉に初めて使用されました。 Eu(BTC) は、X 線回折、走査型電子顕微鏡、フーリエ変換赤外分光法などのさまざまな方法で特性評価されました。 Eu(BTC)のTCH取り込みを系統的に調査した。 Eu(BTC)のTCH容量に及ぼす溶液pH値,吸着時間および初期濃度などの実験条件の影響も研究した。 得られた Eu(BTC) は顕著な TCH 取り込み (qm は最大 397.65 mg/g) を示し、これは UiO-66/PDA/BC (184.30 mg/g)、PDA-NFsM ( 161.30 mg/g) およびこれまでに多くの炭素ベースの物質が報告されています。 さらに,Eu(BTC)上のTCH吸着挙動をFreundlichとLangmuir方程式によって調査し,吸着機構をさらに解析した。 実験結果から、Eu(BTC)のTCH吸着機構にはπ-π相互作用、静電相互作用、配位結合が含まれることが示唆された。 優れた TCH 吸着性能と効率的な製造戦略により、調製された Eu(BTC) は TCH 除去に有望です。

現在、重金属イオン1、有機汚染物質2、抗生物質3による水環境汚染が世界的な問題となっています。 特に、抗生物質は最も一般的に使用され、非常に効果的な医薬成分として、農業産業や人間の治療に広く関与しています4。 抗生物質の大部分は人体や動物に完全に吸収されず、代謝物として、または原始的な状態で生態系に排泄されることは注目に値します5。 排出される抗生物質は、主に農業、病院、養殖場、および産業排水から排出されます6、7、8、9。 製薬廃水および医療廃水中の抗生物質の濃度は最大 100 ～ 500 mg/L に達する可能性があると報告されています 10,11。 過剰な抗生物質の排出は、必然的に人類の生存と環境の安全に重大な脅威をもたらすことになります。 最も代表的かつ代表的な抗生物質であるテトラサイクリン塩酸塩 (TCH) は、中程度の水溶解度 (231 mg/L)12、耐久性、高い生体毒性を示し、通常は水環境で検出されます。

TCH を水溶液から深く除去することは従来の下水処理技術では困難であるため、TCH は土壌、地下水、地表水に蓄積する傾向があります。 抗生物質を除去するための効率的な戦略の開発は依然として顕著な課題です13、14、15、16。 最近、電気分解 17、酸化 18、光化学分解 19、吸着 20 など、TCH 除去のためのさまざまな方法が報告されています。 これらの方法の中で、吸着技術は、エネルギー効率が高く、操作が簡単で、環境に優しいなどの利点があるため、抗生物質捕捉の最初の選択肢として高く評価されています 21,22,23。 これまでに報告されているほとんどの吸着剤は吸着選択性と吸着能力が劣っており、高性能吸着剤の開発が急務となっています24。 私たちの知る限りでは、金属有機構造体 (MOF)、リグノセルロース系材料 25、カオリン 26、多孔質炭素 27、金属酸化物 28 など、いくつかの多孔質材料が廃水から TCH を除去するために利用されています。

上述の吸着剤の中でも、MOF は発散金属イオンまたはクラスターと有機リガンド 29、30、31、32 で構成されており、従来の材料では比類のない、高い表面積、調整可能な細孔サイズ、カスタマイズ可能な機能などのユニークな特性を示します。 しかし、ほとんどの MOF は水溶液中での安定性が低いことが多く、その用途は通常、有機分子の吸着、薬物送達ベクター、発光および触媒に焦点を当てています 33、34、35。 これまでランタニド MOF を使用した抗生物質の除去に関する報告はほとんどありません 36。 この研究では、環境に優しい MOF、Eu(BTC) (BTC は 1,3,5-トリメシン酸を意味します) が簡単な戦略で調製され、水溶液からの TCH 除去に初めて使用されました。 Eu(BTC)のTCH吸着速度論と吸着等温線を詳細に調べた。 さらに,溶液中のpH値,吸着時間および開始濃度がEu(BTC)のTCH吸着性能に及ぼす影響も十分に研究した。 吸着データをフロイントリヒ式とラングミュア式に当てはめて、Eu(BTC) 上の TCH の挙動を調べました。 実験結果は、Eu(BTC)のTCH吸着能力が主にπ-π相互作用と化学吸着の相乗効果に依存していることを示した。 水中での Eu(BTC) の再利用性と安定性は、報告された文献に従って研究されました 37、38、39、40。 調製された Eu(BTC) は、廃水からの抗生物質除去の有望な代替手段となる可能性があります。