카르복시메틸셀룰로오스 개발

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 14265(2023) 이 기사 인용

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글루타르알데히드 가교 나트륨 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC-GA) 하이드로겔과 그 나노그래핀 산화물 복합체(CMC-GA-GOx)를 활용하여 효과적인 카르복시메틸 셀룰로오스-그래핀 산화물 바이오 기반 복합체 흡착제는 메틸렌 블루(MB) 양이온 염료 오염물질의 흡착 제거를 위해 개발되었습니다. 산업 폐수에서. 개발된 CMC-GA-GOx 복합재는 FTIR, RAMAN, TGA, SEM 및 EDX 분석 장비를 사용하여 특성화되었습니다. 배치 실험을 통해 생체복합체 GO:CMC 조성, 흡착 시간, pH 및 온도, 초기 MB 농도, 흡착제 투여량 및 NaCl 농도를 포함하여 MB 염료 제거에 영향을 미치는 여러 변수를 다양한 조건에서 조사했습니다. 최대 염료 제거율은 93~98% 범위였습니다. 이는 20% GO 중량%, 흡착 시간 25분, 흡착 온도 25°C, MB 농도 10-30ppm, 흡착 pH 7.0 및 흡착제 용량 0.2g의 생체 복합재 CMC-GA-GO102를 사용하여 얻었습니다. 흡착 과정의 실험 데이터는 최대 단층 흡착 용량이 76.92mg/g인 Langmuir 등온선에 더 잘 맞습니다. 흡착 과정은 유사 2차 운동 모델을 따랐습니다. MB의 제거는 열역학적 관점에서 볼 때 발열적이고 자발적이었습니다. 또한, 열역학적 결과는 흡착이 저온에서 가장 효과적으로 작동한다는 것을 보여주었습니다. 마지막으로, 개발된 CMC-GA-GO102의 재사용성은 MB 염료 제거율의 14%만이 손실된 10개의 연속 사이클을 통해 입증되었습니다. 이러한 결과는 개발된 CMC-GA-GO102 복합체가 산업 폐수에서 유기 양이온 염료를 제거하기 위한 저렴하고 재사용 가능한 흡착제가 될 수 있음을 시사합니다.

물은 지구상의 모든 생명체에게 필수적인 요소 중 하나이며, 고대부터 인류 문명에 도움이 되어 왔습니다. 그러나 물은 가장 어려운 환경 문제 중 하나이며, 안전하고 저렴한 식수와 깨끗한 물을 공급하는 것은 세계적인 과제입니다. 빠르게 악화되는 천연 자원의 환경 오염은 지구와 그 주민이 미래 세대를 위해 지속된다면 즉시 해결되어야 하는 현대적인 문제입니다1,2. 최근 다양한 기술 분야의 급속한 발전으로 인해 많은 양의 물이 오염되어 환경 교란이 증가하고 심각한 오염 문제가 발생하고 있습니다3. 일반적으로 수질 오염은 다양한 방식으로 발생할 수 있습니다. 그러나 종이, 화장품, 가죽, 안료, 석유, 섬유, 플라스틱, 정유소, 인쇄, 제약 및 식품 가공 산업에서 배출되는 수많은 산업 폐기물로 인해 발생하는 염료 오염으로 인해 상당한 양의 수질 오염이 발생하고 있습니다4,5 6.

수용액에서의 해리 거동에 따라 염료는 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다. (a) 주로 (SO3) 그룹으로 인해 음전하를 띠는 음이온성(산성, 직접 및 반응성 염료), (b) 양이온성(염기성 염료) ) 양성자화된 아민 그룹, 그리고 (c) 비이온성(분산 염료)7. 양이온성 또는 음이온성 아조 염료는 하나 이상의 아조결합(N=N)을 포함합니다. 빛, 열, 호기성 소화에 대한 저항성 외에도 유전적 돌연변이, 알레르기 반응, 구토, 청색증과 같은 급성 질병을 일으킬 수 있으며8 이로 인해 환경 오염이 발생하고 인간, 동물, 그리고 식물9,10,11. 이러한 염료는 화학적 안정성과 비생분해성으로 인해 인체 건강에 부정적인 영향을 미칩니다. 이전 연구에서는 양이온 염료가 세포질12,13,14,15과 쉽게 상호작용하기 때문에 음이온 염료보다 독성이 높고 더 해롭다는 것이 입증되었습니다.

메틸렌 블루(C16H18N3ClS)는 티아진이자 양이온 염료입니다. MB는 주로 섬유 산업, 특히 양모, 실크, 면 염색 분야의 착색제로 사용됩니다. 이는 세포 염색, 종이 인쇄 및 펄프, 고무, 플라스틱, 가죽, 화장품 및 직물 착색을 위한 생물의학 안료를 포함한 산업 공정에 널리 사용됩니다. 독성, 발암성, 돌연변이 유발성 및 비생분해성으로 인해 수질 환경에서 가장 유해한 유기 오염물질로 간주됩니다. 메스꺼움, 정신적 혼란, 구토, 눈 화상, 정신적 혼란, 청색증, 고혈압, 빈맥, 복통, 피부 자극, 메트헤모글로빈혈증, 적혈구 파괴, 호흡 곤란, 과도한 발한, 위장 자극, 알레르기 반응, 설사를 유발할 수 있습니다. 인간. 또한, 흡입하면 짧은 노출 후에 호흡 곤란이 발생합니다13,16,17,18.