동시에 Sb (III) 산화 및 격리를 향한 이중 기능 전기 활성 필터
Summary
탄소 나노튜브와 티타네이트 나노와이어로 구성된 이중 기능적 전기 활성 필터의 합리적 설계를 위한 프로토콜이 보고되고 Sb(III) 산화 및 격리를 향한 환경 응용이 제시된다.
Abstract
티타네이트 나노와이어와 탄소 나노튜브의 두 가지 1-D 물질로 구성된 이중 기능성 전기화학 필터를 합성하는 실용적인 방법을 설계했습니다. 하이브리드 티타네이트-CNT 필터는 여과 후 경로와 결합된 초음파 처리에 의해 제조되었다. 노출 된 흡착 부위의 증가 된 수의 시너지 효과로 인해, 전기 화학 적 반응성, 타이타네이트 – CNT 네트워크의 작은 기공 크기는 흐름을 통해 설계와 결합, 동시 Sb (III) 산화 및 격리가 쉽게 할 수 있습니다 달성. 원자형광 분광계 기술은 적용된 전기장이 Sb(III) 전환율을 가속화하고, 획득된 Sb(V)가 Sb 특이성으로 인해 티타네이트 나노와이어에 의해 효과적으로 흡착되었다는 것을 입증하였다. 이 프로토콜은 독성이 높은 Sb(III) 및 기타 유사한 중금속 이온을 제거하기 위한 실용적인 솔루션을 제공합니다.
Introduction
최근, 신흥 안티몬(Sb)에 의한 환경오염이 많은 관심을 받고 있다1,2. 광범위한 연구는 Sb 화합물이 환경3,4에서낮은 농도로 존재하지만, 인간과 미생물에 높은 독성을 포즈 것을 보여줍니다. 더 나쁜 것은, 종래의 물리화학적 또는 생물학적 방법은 일반적으로 그들의 낮은 농도 및 높은 독성으로 인해 이러한 새로운 오염 물질을 제거하는 데 효과적이지않다 5. Sb의 가장 풍부한 종은 Sb (V) 및 Sb (III), 후자의 형태는 더 독성.
현재 이용 가능한 치료 방법 중, 흡착은 높은 효율, 저렴한 비용 및단순성6,7로인해 유망하고 실현 가능한 대안으로 여겨진다. 지금까지, 조정 가능한 미세 구조, 큰 비표면적 및 Sb 특이성을 가진 몇몇 나노 규모 sorbents는 TiO28,MnO29,타이타네이트10,제로 발렌트 철11,철 산화물 및 기타 이진 금속 산화물12,13과같은 개발되었다. 나노 스케일 흡착제 처리 시 일반적인 문제는 작은 입자 크기로 인한 분리 후 문제입니다. 이 문제를 해결하기 위한 한 가지 전략은 이러한 나노 흡착제들을 매크로/마이크로 스케일 지원14에로드하는 것입니다. 흡착 기술의 광범위한 적용을 제한하는 또 다른 도전적인 문제는 표적화합물/분자(15)의제한된 농도로 인한 열악한 대중 수송이다. 이 문제는 멤브레인 설계및 협약을 채택하여 부분적으로 해결될 수 있으며 대중 수송을 크게 향상시킬 수 있다. 최근 효과적인 Sb (III) 제거를 위해 단일 단위로 흡착과 산화를 결합하는 고급 치료 시스템을 개발하는 데 전념하고 있습니다. 여기서, 우리는 전기 활성 티타네이트 탄소 나노튜브 (titanate-CNT) 필터가 독성 Sb (III)의 동시에 흡착 및 격리를 합리적으로 설계하고 적용한 방법을 보여줍니다. 타이타네이트 로딩량, 인가 전압 및 유량을 미세 조정하여 Sb(III) 산화 속도 및 격리 효율을 그에 따라 맞춤화하는 방법을 보여줍니다. 이 프로토콜에 전기 활성 필터의 제조 및 적용이 도시되어 있지만 유사한 설계는 다른 중금속 이온의 처리에도 적용될 수 있습니다.
제조 공정 및 시약의 사소한 변화는 최종 시스템의 형태및 성능에 중대한 변화를 일으킬 수 있습니다. 예를 들어, 수열 시간, 온도 및 화학적 순도는 이러한 나노 스케일 흡착제의 미세 구조에 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 흡착 용액의 유량은 또한 유동계 시스템 내의 체류 시간뿐만 아니라 표적 화합물의 제거 효율을 결정한다. 이러한 주요 영향 매개 변수를 명확하게 식별하여 재현 가능한 합성 프로토콜을 확보하고 Sb(III)의 안정적인 제거 효율을 달성할 수 있습니다. 이 프로토콜은 이중 기능 하이브리드 필터의 제조에 대한 자세한 경험과 유동을 통해 독성 중금속 이온을 제거하는 데 사용되는 응용 분야에 대한 자세한 경험을 제공하는 것을 목표로합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 기술의 핵심은 높은 Sb 특이성을 가진 전기 활성 전도성 및 다공성 하이브리드 필터를 제작하는 것입니다. 이렇게하려면 제작 과정에 특별한주의를 기울여야합니다. 티타네이트 나노와이어의 양은 필터의 전기 전도도와 표면적 간의 “절충” 효과로 인해 정밀하게 제어되어야 합니다.
또한 적절한 인가 전압이 필요하다는 점에 유의해야합니다. 인가 된 전압이 너무 높으면 (?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 중국 상하이 자연과학 재단(18ZR1401000), 상하이 푸장 프로그램(18PJ1400400), 중국 국가 핵심 연구 개발 프로그램(2018YFF0215703호)의 지원을 받았습니다.
Materials
| Atomic fluorescence spectrometer | Ruili Co., Ltd | ||
| Carbon nanotubes (CNT) | TimesNano Co., Ltd | ||
| DC power supply | Dahua Co., Ltd | ||
| Ethanol, 96% | Sinopharm | ||
| Hydrochloric acid, 36% | Sinopharm | Corrosive | |
| L-antimony potassium tartrate | Sigma-Aldrich | Highly toxic | |
| N-methyl-2-pyrrolidinone (NMP), 99.5% | Sinopharm | Highly toxic | |
| Potassium hydroxide, 85% | Sinopharm | Corrosive | |
| Peristaltic pump | Ismatec Co., Ltd | ||
| Titanium dioxide powders | Sinopharm |
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