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Nov 11, 2023

Eu의 손쉬운 제작

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 11107(2023) 이 기사 인용 252 액세스 지표 세부 정보 폐수에서 테트라사이클린 염산염(TCH)을 제거하는 것은 환경에 중요합니다.

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 11107(2023) 이 기사 인용

252 액세스

측정항목 세부정보

폐수에서 테트라사이클린 염산염(TCH)을 제거하는 것은 환경과 인간 건강에 중요하지만 어려운 일입니다. 여기서는 Eu 기반 MOF인 Eu(BTC)(BTC는 1,3,5-트리메식산을 나타냄)를 효율적이고 환경 친화적인 전략으로 제조한 후 처음으로 TCH 포집에 사용했습니다. Eu(BTC)는 X선 회절, 주사 전자 현미경 및 푸리에 변환 적외선 분광법과 같은 다양한 방법으로 특성화되었습니다. Eu(BTC)의 TCH 흡수가 체계적으로 조사되었습니다. 용액 pH 값, 흡착 시간, 초기 농도 등 실험 조건이 Eu(BTC)의 TCH 용량에 미치는 영향도 연구했습니다. 얻은 Eu(BTC)는 UiO-66/PDA/BC(184.30 mg/g), PDA-NFsM( 161.30 mg/g) 및 현재까지 다수의 탄소계 물질이 보고되었다. 또한 Eu(BTC)에 대한 TCH 흡착 거동을 Freundlich 및 Langmuir 방정식을 통해 탐색하고 흡착 메커니즘을 추가로 분석했습니다. 실험 결과는 Eu(BTC)의 TCH 흡착 메커니즘이 π-π 상호작용, 정전기 상호작용 및 배위결합을 포함함을 시사했습니다. 우수한 TCH 흡착 성능과 효율적인 제조 전략으로 인해 준비된 Eu(BTC)는 TCH 제거에 유망합니다.

최근 중금속 이온1, 유기오염물질2, 항생제3로 인한 수생환경 오염이 전 세계적인 문제로 대두되고 있습니다. 특히, 항생제는 가장 일반적으로 사용되며 매우 효과적인 약학적 성분으로서 농업 산업 및 인간 치료에 광범위하게 관여하고 있습니다4. 많은 양의 항생제가 인체와 동물에 완전히 흡수되지 않고 대사물질이나 심지어 원시 상태로 생태계로 배설된다는 점은 주목할 가치가 있습니다5. 배출되는 항생제는 주로 농업, 병원, 양식장 및 산업 폐수에서 발생합니다6,7,8,9. 제약 및 의료 폐수에서 항생제의 농도는 최대 100~500mg/L에 도달할 수 있는 것으로 보고되었습니다10,11. 과도한 항생제 방출은 필연적으로 인간의 생존과 환경 안전에 심각한 위협을 초래할 것입니다. 가장 대표적이고 대표적인 항생제인 테트라사이클린염산염(TCH)은 중간 정도의 수용해도(231 mg/L)12, 내구성 및 높은 생물독성을 나타내며 일반적으로 수중 환경에서 검출됩니다.

전통적인 하수 처리 기술로는 수용액에서 TCH를 심층적으로 제거하는 것이 어렵고 TCH는 토양, 지하수 및 지표수에 축적되기 쉽습니다. 항생제를 제거하기 위한 효율적인 전략의 개발은 여전히 ​​뚜렷한 과제로 남아 있습니다13,14,15,16. 최근에는 전기분해17, 산화18, 광화학적 분해19 및 흡착20과 같은 TCH 제거를 위한 다양한 방법이 보고되었습니다. 이러한 방법 중에서 흡착 기술은 높은 에너지 효율, 간단한 조작 및 환경 친화성 등의 장점으로 인해 항생제 포획을 위한 첫 번째 선택으로 높이 평가됩니다. 지금까지 보고된 대부분의 흡착제는 흡착 선택성과 용량이 열등하지만 고성능 흡착제 개발이 시급합니다24. 우리가 아는 한, MOF(금속 유기 골격), 리그노셀룰로오스 물질25, 카올린26, 다공성 탄소27 및 금속 산화물28을 포함하여 일부 다공성 물질을 폐수에서 TCH를 제거하는 데 활용했습니다.

위에서 언급한 흡착제 중에서 MOF는 발산하는 금속 이온 또는 클러스터와 유기 리간드29,30,31,32로 구성되며 기존 재료와 비교할 수 없는 높은 표면적, 조정 가능한 기공 크기 및 맞춤형 기능과 같은 독특한 특성을 보여줍니다. 그러나 대부분의 MOF는 수용액에서 안정성이 낮은 경우가 많으며 그 적용은 일반적으로 유기 분자의 흡착, 약물 전달 벡터, 발광 및 촉매 작용에 중점을 둡니다. 현재까지 란탄계 MOF를 사용한 항생제 제거에 대한 보고는 거의 없습니다36. 이 연구에서는 환경 친화적인 MOF인 Eu(BTC)(BTC는 1,3,5-트리메식산을 의미함)를 손쉬운 전략으로 제조하여 처음으로 수용액에서 TCH를 제거하는 데 사용했습니다. Eu(BTC)의 TCH 흡착 동역학과 흡착 등온선을 자세히 조사했습니다. 게다가, 용액 내 pH 값, 흡착 시간 및 시작 농도가 Eu(BTC)의 TCH 흡착 성능에 미치는 영향도 완전히 연구되었습니다. Eu(BTC)에 대한 TCH의 거동을 조사하기 위해 흡착 데이터에 Freundlich 및 Langmuir 방정식을 적용했습니다. 실험 결과는 Eu(BTC)의 TCH 흡착 능력이 주로 π-π 상호 작용과 화학 흡착의 시너지 효과에 의존한다는 것을 나타냅니다. 물에서 Eu(BTC)의 재사용성과 안정성은 보고된 문헌에 따라 연구되었습니다37,38,39,40. 준비된 Eu(BTC)는 폐수에서 항생제 제거를 위한 유망한 대안을 제공할 수 있습니다.