EDTA(rC/AC)로 변형된 전기방사 셀룰로오스 아세테이트/활성탄 복합재

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 9919(2023) 이 기사 인용

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본 연구에서는 메틸렌 블루(MB) 염료 제거를 위한 EDTA 시약을 사용하여 활성탄과 기능화된 rC/AC3.7이 통합된 재생 셀룰로오스 나노섬유를 제작했습니다. rC/AC3.7은 활성탄(AC) 용액으로 셀룰로오스 아세테이트(CA)를 전기방사한 후 탈아세틸화하여 제조되었습니다. 화학 구조를 증명하기 위해 FT-IR 분광학을 적용했습니다. 대조적으로, rC/AC3.7-EDTA의 섬유 직경 및 구조 형태, 열 특성 및 표면 특성을 연구하기 위해 BET, SEM, TGA 및 DSC 분석이 적용되었습니다. CA는 성공적으로 탈아세틸화되어 재생된 셀룰로오스 나노섬유/활성탄을 제공한 다음, 에틸렌디아민테트라아세트산 이무수물을 사용하여 제조된 나노섬유 복합재를 기능화했습니다. rC/AC3.7-EDTA, rC/AC5.5-EDTA 및 rC/AC6.7-EDTA는 MB 염료의 흡착에 대해 테스트되었으며 최대 제거율은 각각 97.48, 90.44 및 94.17%에 달했습니다. rC/AC3.7-EDTA에서 MB 염료의 배치 흡수 실험을 위한 최상의 환경은 pH 7, 흡착제 용량 2g/L, 접촉 시간 180분 동안 시작 MB 염료 농도 20mg/L이었습니다. 최대 제거율은 99.14%입니다. 가장 적합한 등온선 모델은 Temkin과 Hasely입니다. 등온선 모델의 결과는 Langmuir 등온선 모델(LIM)의 적용 가능성을 보여줍니다. 선형 LIM으로부터 결정된 최대 단층 용량 Qm은 0.5g/L의 rC/AC3.7-EDTA에 대해 60.61입니다. 그러나 오류 함수 연구 결과에 따르면 일반화된 등온선 모델의 정확도가 가장 낮습니다. 동역학 모델 연구를 통해 얻은 데이터는 흡수 시스템이 흡수 기간 동안 의사 2차 동역학 모델(PSOM)을 따른다는 것을 보여주었습니다.

염료 및 기타 화학 물질을 포함한 많은 오염 물질은 수역에 폐기되어 심각한 환경 오염을 일으키고 높은 독성으로 인해 인간 및 기타 생물체의 건강에 해를 끼칩니다1,2,3. 염료는 섬유, 사진, 종이 인쇄, 화장품, 가죽 염색, 식품, 고무, 플라스틱 및 제약 산업과 관련된 여러 산업 공정에서 제품 착색을 위해 사용됩니다4,5,6. 생산된 염료의 약 10~15%가 염색 과정에서 배출수로 배출됩니다7,8. 메틸렌블루(MB) 염료는 C16H18N3SCl의 화학식을 갖는 양이온성 염료로 화학분석 지시약, 시안화물 중독 치료제, 생물학적 측면, 양식업9,10으로 사용되었다. MB 염료 유출수는 비옥한 인간 건강, 어업 및 농경지를 심각하게 손상시킬 수 있습니다11. 화학적 복원, 흡착, 응집, 생물학적 처리, 전기화학적, 침전, 응고, 고급 산화 및 광촉매 작용을 포함하여 염료를 제거하는 다양한 방법이 사용됩니다8,12,13,14. 물에서 염료를 흡수하는 가장 효율적인 방법은 생물학적 분해, 화학적 복원 및 흡착입니다15. 그러나 이러한 방법 중 일부는 생물학적 분해에 대한 생물학적 효율성이 낮고 화학적 복원 방법은 비용이 많이 들고 복합 염료에 적합하지 않은 등의 한계가 있습니다. 흡착 기술은 원하지 않는 독성 염료를 제거하기 위한 가장 효율적이고, 취급하기 쉽고, 가역성, 저비용, 편리한 재활용 및 안전한 방법으로 보고됩니다8,17. 셀룰로오스는 수백에서 수천 개의 β-연결된 D-글루코스 단위로 구성된 가장 자연적으로 풍부한 다당류 생체 재료입니다18,19,20. 이는 재생 가능, 환경 친화적, 비용 효율적, 무독성, 생분해성, 생체 적합성, 높은 결정화도, 뛰어난 중합도, 높은 인장 강도, 고결정성 등 매력적인 특성을 가지고 있습니다. 그리고 높은 비표면적을 가지고 있습니다21,22,23. 전기방사 시 셀룰로오스 아세테이트 및 나노점토 복합재에 대한 주목할만한 연구가 수행되었습니다. 그러나 오염 물질 제거를 위해 셀룰로오스 아세테이트와 점토를 적절하게 사용하는 효과적인 접근 방식은 여전히 ​​부족합니다24,25,26.