Новости

Nov 11, 2023

Легкое изготовление Eu

Scientific Reports, том 13, номер статьи: 11107 (2023) Цитировать эту статью 252 Доступы Показатели Подробности Удаление тетрациклина гидрохлорида (TCH) из сточных вод важно для окружающей среды.

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 11107 (2023) Цитировать эту статью

252 доступа

Подробности о метриках

Удаление тетрациклина гидрохлорида (TCH) из сточных вод важно для окружающей среды и здоровья человека, но представляет собой сложную задачу. Здесь MOF на основе Eu, Eu(BTC) (BTC представляет собой 1,3,5-тримезиновую кислоту), был получен с помощью эффективной и экологически безопасной стратегии, а затем впервые использовался для захвата TCH. Eu(BTC) был охарактеризован различными методами, такими как рентгеновская дифракция, сканирующая электронная микроскопия и инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье. Поглощение Eu(BTC) ТХГ систематически исследовалось. Также было изучено влияние условий эксперимента, таких как значение pH раствора, время адсорбции и начальная концентрация, на емкость Eu(BTC) по ТХГ. Полученный Eu(BTC) продемонстрировал значительное поглощение ТХГ (qm достигало 397,65 мг/г), что было намного выше, чем у большинства материалов, таких как UiO-66/PDA/BC (184,30 мг/г), PDA-NFsM ( 161,30 мг/г) и многие материалы на основе углерода, о которых сообщалось до сих пор. Кроме того, с помощью уравнений Фрейндлиха и Ленгмюра было исследовано поведение адсорбции ТХГ на Eu(BTC) и дополнительно проанализирован механизм адсорбции. Результаты экспериментов позволили предположить, что механизм адсорбции ТХГ Eu(BTC) включает π–π-взаимодействие, электростатическое взаимодействие и координатные связи. Превосходные характеристики адсорбции TCH и эффективная стратегия производства делают препарат Eu(BTC) перспективным для удаления TCH.

В настоящее время загрязнение водной среды, вызванное ионами тяжелых металлов1, органическими загрязнителями2 и антибиотиками3, становится все более глобальной проблемой. В частности, как наиболее часто используемый и высокоэффективный фармацевтический компонент, антибиотики широко используются в сельскохозяйственной промышленности и терапии человека4. Стоит отметить, что значительная часть антибиотиков не полностью усваивается организмом человека и животных, а затем выводится в экосистему в виде метаболитов или даже в примитивном состоянии5. Сбрасываемые антибиотики в основном поступают из сточных вод сельскохозяйственных предприятий, больниц, аквакультурных ферм и промышленных предприятий6,7,8,9. Сообщалось, что концентрация антибиотиков может достигать 100–500 мг/л в фармацевтических и медицинских сточных водах10,11. Чрезмерный выброс антибиотиков неизбежно создаст серьезную угрозу выживанию человечества и экологической безопасности. Наиболее типичный и представительный антибиотик – тетрациклина гидрохлорид (ТЦГ) – обладает средней растворимостью в воде (231 мг/л)12, стойкостью и высокой биотоксичностью и обычно обнаруживается в водной среде.

В связи с тем, что глубокое удаление ТКП из водных растворов затруднено при традиционной технологии очистки сточных вод, ТКП склонны к накоплению в почве, грунтовых и поверхностных водах. Разработка эффективной стратегии по отмене антибиотиков остается серьезной проблемой13,14,15,16. Недавно сообщалось о различных методах удаления TCH, таких как электролиз17, окисление18, фотохимическая деградация19 и адсорбция20. Среди этих методов адсорбционная технология высоко ценится как лучший выбор для улавливания антибиотиков из-за ее преимуществ, таких как высокая энергоэффективность, простота эксплуатации и экологичность21,22,23. Несмотря на то, что большинство адсорбентов до сих пор демонстрировали низкую селективность и емкость адсорбции, существует срочная необходимость разработки высокоэффективных адсорбентов24. Насколько нам известно, некоторые пористые материалы использовались для удаления ТСН из сточных вод, включая металлоорганические каркасы (МОФ), лигноцеллюлозные материалы25, каолин26, пористый углерод27 и оксиды металлов28.

Среди упомянутых выше адсорбентов MOF состоят из расходящихся ионов или кластеров металлов и органических лигандов29,30,31,32 и демонстрируют уникальные свойства, такие как высокая площадь поверхности, регулируемый размер пор и настраиваемые функциональные возможности, которые не имеют себе равных у традиционных материалов. Однако большинство MOF часто имеют низкую стабильность в водных растворах, и их применение обычно сосредоточено на адсорбции органических молекул, векторах доставки лекарств, люминесценции и катализе33,34,35. На сегодняшний день имеется мало сообщений об удалении антибиотиков с использованием MOF лантаноидов36. В этой работе экологически чистый MOF Eu(BTC) (BTC означает 1,3,5-тримезиновая кислота) был получен с помощью простой стратегии и впервые использован для удаления TCH из водного раствора. Подробно исследованы кинетика адсорбции ТХГ и изотермы адсорбции Eu(BTC). Кроме того, также было полностью изучено влияние значения pH в растворе, времени адсорбции и начальной концентрации на эффективность адсорбции ТХГ Eu(BTC). Данные по адсорбции были дополнены уравнениями Фрейндлиха и Ленгмюра для исследования поведения ТХГ на Eu(BTC). Результаты экспериментов показали, что адсорбционная способность ТХГ Eu(BTC) в основном зависит от синергетического эффекта π-π-взаимодействия и хемосорбции. Возможность повторного использования и стабильность Eu(BTC) в воде изучались согласно литературным данным37,38,39,40. Полученный Eu(BTC) может стать многообещающей альтернативой для удаления антибиотиков из сточных вод.