从PET瓶中开发的用于去除水中抗生素的吸附剂材料

时间:2020-04-26 15:15 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

从PET瓶中开发的用于去除水中抗生素的吸附剂材料

韩国因其大量使用抗生素,被列为耐多药细菌(即所谓的“超级细菌”)出现的高风险国家。据环境部表示,在牲畜废水处理设施、污水处理厂和河流中都发现了抗生素物质。

韩国科学技术研究院宣布,由KIST水循环研究中心的郑敬元(Jung Kyung-won)和崔在宇(Choi Jae-woo)领导的一个研究小组,利用PET废瓶开发了一种高效的吸附剂材料。这种新材料有望帮助解决因抗生素泄漏到水中而导致的环境毒素和耐抗生素细菌的问题。

目前,最有名的有效去除水中抗生素的方法是用多孔碳复合材料,它是由金属-有机框架(MOF)热解合成的。多孔碳复合材料可以吸附水中的抗生素,从而去除它们。然而,由于通常用于合成MOF的有机配体非常昂贵,成本是该方法在大规模生产中广泛、实际应用的主要障碍。

为了开发出更划算的解决方案,KIST的研究团队将注意力转向了人们日常生活中使用的PET瓶。PET是一种高分子化合物,由乙二醇和对苯二甲酸聚合而成,对苯二甲酸作为有机配体用于MOF的合成。KIST研究团队从PET废瓶中提取了高纯度的有机配体,并用其合成了一种高效的吸附剂材料,可以有效地从水中去除抗生素,对环境和经济都是有益的。

从PET瓶中开发的用于去除水中抗生素的吸附剂材料

在开发该吸附剂材料的过程中,采用碱性水解工艺进行中和反应,得到高纯度对苯二甲酸。为了最大限度地提高碱性水解过程的效率,研究小组采用了超声波辅助相转移催化剂过程。通过优化这一过程,该团队成功地提取了100%的高纯度对苯二甲酸,并将其用于开发多孔碳复合材料。铁基MOF被用作前驱体,以向吸附剂材料提供磁性。通过这种方式,该团队能够利用外部磁场,开发出一种生态材料,可以很容易地从吸附过程后的混合物中分离出来。

KIST的研究团队测试了多孔碳复合材料从水中吸附四环素(用于治疗细菌感染的抗生素)的能力。试验结果表明,在一般的水环境(pH 6)条件下,新开发的材料在约90分钟内可以去除100%的四环素,吸附速率为671.14 mg/g,优于之前开发的吸附剂。为了评估多孔碳复合材料的可重用性,我们进行了5次吸附-脱附过程。经过反复使用,该材料仍保持了90%的吸附性能,稳定性高,适用于水处理。

KIST的Jung Kyung-won博士说:“这种多孔碳复合材料适用于广泛的水处理领域,因为它使用废塑料来防止环境污染,并在重复使用后仍然保持其高吸附性能。”

KIST的Choi Jae-woo博士说:“通过这项研究开发出的多孔碳复合材料适用于从生态材料到能源材料的各个领域,我预计它将很快被视为一种高附加值的生态材料。”

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