Name: שיטה מלאה להערכת הביצועים של photocatalysts עבור השפלה של אנטיביוטיקה בתיקון סביבתי (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-10-06T14:10:00.000+00:00
Duration: 8 min 30 s
Description: למד פרוטוקול מלא להערכת ביצועים של photocatalysts להסרת אנטיביוטיקה ממים באמצעות קומפוזיטים של silver phosphate מועשרים ב-phthalocyanine. שיטה זו מאפשרת הערכה מקיפה של יעילות הזרחון לטיהור סביבתי.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (21606180), ותוכנית המחקר הבסיסית למדעי הטבע של שאאנשי (תוכנית מס '2019JM-589).

1. הכנת BrSubPc
הערה: מדגם BrSubPc הוכן על פי עבודה36 שפורסמה בעבר. התגובה מתבצעת במערכת קו ואקום צינורית בשורה כפולה, ותהליך התגובה נשלט בקפידה בתנאים נטולי מים וללא חמצן.
<ol><li>טיפול מקדים בחומרי גלם<ol><li>שוקלים 2 גרם של o-dicyanobenzene, לייבש אותו בתנור ואקום במשך 24 שעות, להוציא אותו ולאחר מכן לטחון אותו בזהירות במכתש אגת.</li>
		<li>שים אותו שוב בתנור ואקום במשך שבוע אחד; לאחר מכן, להוציא אותו ולשים אותו מייבש.</li>
		<li>למדוד 50 מ"ל של o-dichlorobenzene, להוסיף 1 גרם של מגנזיום גופרתי נטול מים, ולערבב את התערובת בטמפרטורת החדר (RT) במשך 24 שעות במהירות בינונית.</li>
	</ol></li>
	<li>לאחר מכן, סנן את התמיסה תחת לחץ מופחת (-0.1-0.09 MPa), לאסוף את התסנין, ולהניח אותו בצד.</li>
	<li>הוסף O-dicyanobenzene מטופל מראש (10 mmol, 1.28 גרם) לתוך בקבוק Schlenk 100 מ"ל, פנה את המערכת עם התקן קו ואקום צינור שורה כפולה, ומלא את המערכת בחנקן. לאחר מכן, הזריקו 50 מ"ל של o-dichlorobenzene שעבר טיפול מראש תחת ערבוב מגנטי ב-1,000 סל"ד למשך שעה אחת כדי לפזר את o-dicyanobenzene באופן אחיד.</li>
	<li>הכניסו את בקבוק שלנק לאמבט מי קרח, הוסיפו 1.3 מ"ל בורון טריברומיד (BBr 3) תחת ערבוב מגנטי ב-1,000 סל"ד למשך 120 דקות, וצפו בצבע מערכת התגובה משתנה לחום כהה.</li>
	<li>לאחר מכן, עברו במהירות לאמבט שמן, העלו את הטמפרטורה לריפלוקס של 120 מעלות צלזיוס למשך 10 שעות, וצפו בצבע מערכת התגובה משתנה מחום כהה לסגול בהיר.</li>
	<li>מפסיקים לחמם ומצננים ל-RT. מסננים את התמיסה בלחץ מופחת (-0.1-0.09 MPa) ואוספים את עוגת הפילטר, כאשר המוצק הסגול על העוגה הוא המוצר הגולמי.</li>
	<li>שים את המוצר הגולמי BrSubPc המתקבל לתוך תנור ואקום במשך 20 שעות. מוציאים וטוחנים דק את המוצר. לאחר מכן, לחלץ עם 200 מ"ל של תמיסת מתנול ב Soxhlet extractor עד התמיסה הופך חסר צבע.</li>
</ol>2. הכנת הדודקהדרל הרומביAg 3PO4
הערה: Rhombic dodecahedral Ag3PO4 הוכן על פי הספרות שדווחה בעבר35.
<ol><li>הכנת פתרון התגובה<ol><li>עבור תמיסת NH 4 NO 3 (0.05 M) בשם פתרון 1, יש להמיס 6 גרם של אמוניום חנקתי (NH4NO3, 99%) ב-200 מ"ל של מים שעברו דה-יוניזציה, ולטפל בגלים על-קוליים בתדר 40 קילוהרץ, הספק של 300 ואט למשך 5 דקות במחזור אחד כדי להמיס אותו לחלוטין. לאחר מכן, לשים אותו לתוך בקבוק נפח 500 מ"ל כדי לתקן את עוצמת הקול.</li>
		<li>עבור תמיסת NaOH (0.2 M) בשם תמיסה 2, יש להמיס 4 גרם נתרן הידרוקסידי (NaOH, 99%) במים נטולי יונים, ב-200 מ"ל במיכל זכוכית, ולבצע סוניקציה למשך 5 דקות בתדר 40 קילו-הרץ, הספק של 300 ואט במחזור אחד כדי להמיס אותה במלואה. לאחר מכן, לשים אותו לתוך בקבוק נפח 500 מ"ל כדי לתקן את עוצמת הקול.</li>
		<li>עבור תמיסת AgNO 3 (0.05 M) בשם תמיסה 3, יש להמיס 4.25 גרם כסף חנקתי (AgNO3, 99.8%) במים נטולי יונים, ב-200 מ"ל במיכל זכוכית, ולהסוניק במשך 5 דקות בתדר 40 קילו-הרץ, הספק של 300 ואט במחזור אחד כדי להמיס אותו במלואו. לאחר מכן, לשים אותו לתוך בקבוק נפח 500 מ"ל כדי לתקן את עוצמת הקול.</li>
		<li>עבור פתרון K2 HPO 4 (0.1 M) בשם פתרון 4, יש להמיס 11.41 גרם אשלגן מימן פוספט (K2HPO4, 99.5%) במים נטולי יונים, ב-400 מ"ל במיכל זכוכית, ולהסוניק במשך 5 דקות כדי להמיס אותו במלואו. לאחר מכן, לשים אותו לתוך בקבוק נפח 500 מ"ל כדי לתקן את עוצמת הקול.</li>
	</ol></li>
	<li>הוסף 2526 מ"ל של מים נטולי יונים, ולאחר מכן הוסף 180 מ"ל של תמיסת NH 4 NO 3 (0.4מטר), 54 מ"ל של תמיסת NaOH (0.2 מטר) ו- 120 מ"ל של תמיסת AgNO3 (0.05 מטר) ברצף לכד.</li>
	<li>ערבבו את התמיסה במרץ במשך 10 דקות כדי להכין את קומפלקס [Ag(NH3)2]+ . לבסוף, הוסף 120 מ"ל של תמיסת K2HPO4 (0.1 M) למתחם וערבב במשך 5 דקות. לאחר שצבע התמיסה משתנה מחסר צבע לצהוב בהיר, המשקע המתקבל הוא Ag3PO4 rhombic dodecahedral.</li>
	<li>להפריד את המשקע שנוצר על ידי צנטריפוגה ב 7155.5 x גרם במשך 10 דקות ב RT ולאחר מכן צנטריפוגה אותו שלוש פעמים עם 50 מ"ל של מים deionized באותם תנאים. אחסנו את ה-decahedral Ag3PO4 ב-RT בסביבה יבשה, הרחק מאור.</li>
</ol>3. הכנת BrSubPc/Ag 3PO4
הערה: ארבעה יחסים מרוכבים שונים של BrSubPc ל- Ag3PO4 הוכנו על פי יחסי המסה של 1:25, 1:50, 1:75 ו- 1:100.
<ol><li>להמיס 5.77 מ"ג של BrSubPc ב 50 מ"ל של אתנול בכד זכוכית. להמיס את BrSubPc לחלוטין על ידי סוניקציה בתדר 40 קילוהרץ, הספק של 300 ואט במחזור אחד למשך 30 דקות ב-RT.</li>
	<li>לאחר מכן, הוסף 144.25 מ"ג של Ag3PO4 לתמיסה לעיל ובצע sonicate בתדר 40 kHz, הספק של 300 W במחזור אחד למשך 30 דקות ב- RT.</li>
	<li>ערבבו את התמיסה הנ"ל באמבט מים בטמפרטורה של 80°C כדי לאפשר אידוי מלא של האתנול.</li>
	<li>יבש את האבקה החומה-צהובה וכתוצאה מכך לילה בתנור ב 60 מעלות צלזיוס. הדגימה שהוכנה נקראת BrSubPc/Ag3PO4 (1:25).</li>
	<li>עבור דגימות היחס המרוכב האחרות (1:50, 1:75 ו- 1:100), בצע את אותו הליך הכנה (שלבים 3.1-3.4) כמו BrSubPc/Ag 3PO 4 (1:25) אך שנה את כמות BrSubPc ל- 2.94 מ"ג, 1.97 מ"ג ו- 1.49 מ"ג, ואת הכמות המתאימה של Ag3PO4 ל- 147.0 מ"ג, 147.75 מ"ג ו- 149.0 מ"ג, בהתאמה.</li>
</ol>4. אפיון הדגימות
<ol><li>בצע ניתוח עקיפה של קרני רנטגן של חומרים אבקתיים באמצעות מקור אור מונוכרומטי Cu-Kα, λ = 0.15418 ננומטר, הפועל ב 30 kV ו 15 mA.</li>
	<li>השתמש בספקטרוסקופיית אינפרא אדום התמרת פורייה (FT-IR) כדי לאפיין את התכונות המבניות של החומרים המוכנים; טווח אורכי גל המדידה הוא 500-4000 ס"מ-1.</li>
	<li>למדוד את תכונות הספיגה של החומרים המוכנים על ידי ספקטרוסקופיית ספיגה מוצקה אולטרה סגולה (UV-vis) בטווח של 200-800 ננומטר.</li>
	<li>קבע את גודל החלקיקים, המיקרו-מבנה והמורפולוגיה של הדגימות המוכנות על ידי סריקת מיקרוסקופ אלקטרונים במתח תאוצה של 5.00 KV, גלאי InLens, הגדלה 500-13000, מרחק עבודה 7.4-7.7 מ"מ.</li>
	<li>קח 5 מ"ל של תמיסת התגובה לאחר 5 מחזורים, וקבע את עוצמת הקול ל -10 מ"ל באמצעות HNO3 מרוכז. עיכול תמיסת התגובה באמצעות ספקטרומטר פליטה פלזמה-אופטי מצומד אינדוקטיבי (ICP-OES) בקצב משאבה של 100 סל"ד לדקה, זרימת נבולייזר של 28.0 psi, גז עזר של 0.5 מ"ל/דקה וזמן שטיפה לדוגמה של 20 שניות.</li>
</ol>5. בדיקת פעילות פוטוקטליטית
הערה: מקור האור הוא מנורת קסנון של 300 ואט, ומסנן של 400 ננומטר משמש להסרת אור אולטרה סגול ממקור האור. מנורת הקסנון הותקנה 15 ס"מ מעל התמיסה, ועוצמת האור נקבעה כ- 350 mW / cm2.
<ol><li>עבור פתרון הבדיקה, 10 מ"ג של טטרציקלין (TC) היה מומס ב 500 מ"ל של מים מזוקקים כדי לקבל פתרון 20 ppm.</li>
	<li>לאחר מכן, להעביר 50 מ"ל של תמיסת TC הבדיקה לכור פוטוקטליטי זכוכית. ערבבו היטב את התמיסה עם מערבל מגנטי ב-1000 סל"ד ושמרו על טמפרטורה של 25°C. לאחר מכן, הפעל את מתג משאבת האוויר והוסף את האוויר לתמיסה בקצב של 100 מ"ל/דקה כדי לשמור על רוויית האוויר.</li>
	<li>הוסף 50 מ"ג של photocatalyst מוכן לתמיסת הבדיקה כדי להגיע לריכוז של 1 גרם / ליטר.</li>
	<li>קח את הדגימה הראשונה (3 מ"ל) מיד באמצעות מזרק זכוכית. לאחר ערבוב של 30 דקות בחושך, קחו את הדגימה השנייה והפעילו את מקור האור.</li>
	<li>לאחר הקרנה במשך 5 דקות, 10 דקות, 15 דקות, 20 דקות ו-30 דקות, יש ליטול דגימות נוזל (3 מ"ל). סנן את כל הדגימות שחולצו דרך קרום ניילון 0.22 מיקרומטר כדי להסיר חלקיקים מוצקים לפני הניתוח. יש לאחסן את הדגימות המסוננות הרחק מהאור בצינורות צנטריפוגות של 5 מ"ל עד לניתוח.</li>
	<li>מדוד את ריכוז TC באמצעות ספקטרופוטומטר UV-Vis ב- 356 ננומטר. להעריך את ההשפעה הפוטוקטליטית על ידי קצב השפלה; נוסחת החישוב הספציפית של שיעור ההשפלה היא כדלקמן (Eq. (1)). <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/64478/64478eq01.jpg" style="margin: auto;">(1) כאשר A0 היא קליטת הדגימה לפני ההארה, A היא קליטת הדגימה בזמן הארה של t min.</li>
	<li>השתמש באותם הליכים ניסיוניים עבור מינונים שונים של זרז, עם כמויות זרז התחלתי כמו 30 מ"ג, 40 מ"ג, 50 מ"ג, 60 מ"ג ו 70 מ"ג.</li>
	<li>לניסויים עם pHs שונים, התאם את ה- pH של תמיסת טטרציקלין (50 מ"ל, 20 מ"ג / ליטר) בין 2.0 ל -9.0 עם 0.01 mol / L HCl ותמיסת NaOH. השתמש BrSubPc/Ag3PO4 כזרז עם מינון זרז של 50 מ"ג. עבור הליכים ניסיוניים פוטוקטליטיים אחרים, בצע את השלבים 5.2-5.6 שתוארו לעיל.</li>
	<li>לחקור את ההשפעה של טמפרטורת התגובה על photodegradation של טטרציקלין באמצעות BrSubPc / Ag3PO4 כזרז עם מינון זרז של 50 מ"ג תמיסה pH = 6; טווח הטמפרטורות הוא 10-50 מעלות צלזיוס. הליכים ניסיוניים פוטוקטליטיים אחרים זהים לשלבים 5.2-5.6 שתוארו קודם לכן.</li>
	<li>חקור את ההשפעות של אניונים שונים על הביצועים הפוטוקטליטיים של הזרזים על ידי הוספת 5 mmol / L Na 2 SO4, 5 mmol / L Na2CO 3, 5 mmol /L NaCl ו- 5 mmol / L NaNO3 עד 50 מ"ל של תמיסת טטרציקלין, בהתאמה. השתמש BrSubPc/Ag3PO4 כזרז עם מינון זרז של 50 מ"ג ותמיסה pH = 7. הליכים ניסיוניים פוטוקטליטיים אחרים זהים לשלבים 5.2-5.6 שתוארו קודם לכן.</li>
	<li>לאחר כל מחזור של תגובת פירוק פוטוקטליטית, צנטריפוגה את התמיסה המגיבה ב 7155.5 x גרם במשך 10 דקות ב- RT, ולאחר מכן צנטריפוגה אותה שלוש פעמים עם 10 מ"ל של מים deionized באותם תנאים (3 x 10 מ"ל). יבש את המוצק ב 120 ° C במשך 1 שעה. בצע חמישה ניסויי פוטו-פירוק רצופים באמצעות פוטוקטליזטורים ששוחזרו לאחר כל שלב ללא שינוי בריכוז הכולל של הזרז כדי להעריך את יציבות הפוטוקטליסט BrSubPc/Ag3PO4 .</li>
</ol>

למחברים אין מה לחשוף.

במאמר זה אנו מציגים מתודולוגיה מלאה להערכת הביצועים הקטליטיים של חומרים פוטוקטליטיים, כולל הכנת זרזים, חקירת גורמים המשפיעים על פוטוקטליזה וביצועי מיחזור זרזים. שיטת הערכה זו היא אוניברסלית וישימה לכל הערכות ביצועי החומרים הפוטוקטליטיים.
במונחים של שיטות הכנת חומר, תוכניות רבות דווחו להכנת dodecahedral rhombic Ag3PO4 באמצעות מבשרים שונים21,22. השיטה בה השתמשנו הומוגנית יחסית מבחינת צורת Ag3PO4</sub...

טטרציקלינים (TC) הם אנטיביוטיקה נפוצה המספקת הגנה יעילה מפני זיהומים חיידקיים ונמצאים בשימוש נרחב בגידול בעלי חיים, חקלאות ימית ומניעת מחלות 1,2. הם מופצים באופן נרחב במים בשל שימוש יתר שלהם יישום לא נכון בעשורים האחרונים, כמו גם הזרמת שפכים תעשייתיים3. הדבר גרם לזיהום סביבתי חמור ולסיכונים חמורים לבריאות האדם; לדוגמה, נוכחות יתר של TCs בסביבה המימית יכולה להשפיע לרעה על התפלגות הקהילה המיקרוביאלית ועמידות חיידקים, מה שמוביל לחוסר איזון אקולוגי, בעיקר בשל האופי ההידרופילי והביו-מצטבר מאוד של אנטיביוטיקה, כמו גם רמה מסוימת של פעילות ביולוגית ויציבות 4,5,6 . בשל יציבות יתר של TC בסביבה, קשה לשבור באופן טבעי; לכן, פותחו שיטות רבות, כולל טיפולים ביולוגיים, פיסיקוכימיים וכימיים 7,8,9. טיפולים ביולוגיים יעילים מאוד ועולים10,11. עם זאת, מכיוון שהם רעילים למיקרואורגניזמים, הם אינם מפרקים ומינרלים ביעילות מולקולות אנטיביוטיות במים12. למרות ששיטות פיסיקוכימיות יכולות לסלק אנטיביוטיקה משפכים באופן ישיר ומהיר, שיטה זו רק ממירה את מולקולות האנטיביוטיקה מהפאזה הנוזלית לשלב המוצק, אינה מפרקת אותן לחלוטין, והיא יקרה מדי13.
בניגוד לשיטות קונבנציונליות, פוטוקטליזה של מוליכים למחצה נמצאת בשימוש נרחב לפירוק מזהמים בעשורים האחרונים בשל תכונות הפירוק הקטליטי היעיל שלה14. לדוגמה, הזרז המגנטי נטול המתכות האצילות FexMny של Li et al. השיג חמצון פוטוקטליטי יעיל של מגוון מולקולות אנטיביוטיות במים ללא שימוש במחמצןכלשהו 15. יאן ועמיתיו דיווחו על סינתזה באתרו של ננו-יריעות NiCo2O4 דמויות שושן על פחמן שמקורו בביומסה כדי להשיג הסרה פוטוקטליטית יעילה של מזהמים פנוליים ממים16. הטכנולוגיה מסתמכת על זרז מוליך למחצה המעורר על ידי אור כדי ליצור אלקטרונים פוטו-נוצרים (e-) וחורים (h+)17. e- ו- h+ שנוצרו בפוטו יומרו לרדיקלים אניונים סופראוקסידים (O 2-) או רדיקלים הידרוקסילים (OH-) על ידי תגובה עם O 2 ו- H 2 O נספגים, ומינים פעילים חמצוניים אלה מחמצנים ומפרקים מולקולות מזהמים אורגניות במים ל- CO 2 ו- H 2O ולמולקולות אורגניות קטנות אחרות18,19,20 . עם זאת, אין תקן שדה אחיד להערכת ביצועי פוטוקטליזטור. הערכת הביצועים הפוטוקטליטיים של חומר צריכה להיחקר במונחים של תהליך הכנת הזרז, תנאים סביבתיים לביצועים קטליטיים אופטימליים, ביצועי מיחזור זרזים וכו '. Ag3PO 4, עם היכולת הפוטוקטליטית הבולטת שלו, עורר דאגה משמעותית בתיקון סביבתי. פוטוקטליסט חדש זה משיג יעילות קוונטית של עד 90% באורכי גל גדולים מ-420 ננומטר, שהיא גבוהה משמעותית מהערכים21 שדווחו בעבר. עם זאת, קורוזיה חמורה של פוטו וקצב הפרדת חורי אלקטרונים לא מספק של Ag3PO4 מגבילים את היישום הרחב שלו22. לכן, נעשו ניסיונות שונים להתגבר על חסרונות אלה, כגון אופטימיזציה של צורה23, סימום יונים 24, ומבנה הטרוסטרוקטיבי25,26,27. במאמר זה, Ag3PO4 שונה באמצעות בקרת מורפולוגיה וכן הנדסת הטרו-צמתים. ראשית, גבישי דודקהדרל Ag3PO4 מעוינים עם אנרגיית פני שטח גבוהה הוכנו על ידי סינתזת פאזת ממס בטמפרטורת החדר תחת לחץ הסביבה. לאחר מכן, BrSubphthalocyanine אורגני על-מולקולרי (BrSubPc), שיכול לפעול הן כמקבל אלקטרונים והן כתורם אלקטרונים, הורכב בעצמו על משטח פוספט הכסף בשיטה המסילה 28,29,30,31,32,33,34,35 . הביצועים הפוטוקטליטיים של החומרים המוכנים הוערכו על ידי חקירת ההשפעה של גורמים סביבתיים שונים על הביצועים הפוטוקטליטיים של הדגימות המוכנות כדי לפרק כמויות זעירות של טטרציקלין במים. מאמר זה מספק התייחסות להערכה שיטתית של הביצועים הפוטוקטליטיים של החומרים, שהיא בעלת משמעות לפיתוח עתידי של חומרים פוטוקטליטיים ליישומים מעשיים בתיקון סביבתי.

<table><tbody><tr><td>מנורת קסנון 300 W</td><td>CeauLight</td><td>CEL-HXF300</td><td></td></tr><tr><td>AgNO3</td><td>Aladdin Reagent (שנחאי) ושות', בע"מ</td><td>7783-99-5</td><td></td></tr><tr><td>משאבת אוויר</td><td>שמשון גרופ ושות'</td><td>ACO-001</td><td></td></tr><tr><td>BBr3</td><td>Bailingwei Technology Co., Ltd.</td><td>10294-33-4</td><td></td></tr><tr><td>אמבט מים במחזור בטמפרטורה קבועה</td><td>בייג'ינג צ'אנגליו מכשירים מדעיים ושות '</td><td>HX-105</td><td></td></tr><tr><td>דיכלורומתאן</td><td>טיאנג'ין Kemiou ריאגנט כימי ושות', בע"מ</td><td>75-09-2</td><td></td></tr><tr><td>אתנול</td><td>טיאנג'ין Fuyu פיין כימיקלים ושות', בע"מ</td><td>64-17-5</td><td></td></tr><tr><td>פורייה-טרנספורמציה אינפרא אדום</td><td>Bruker</td><td>Vector002</td><td></td></tr><tr><td>הקסאן</td><td>טיאנג'ין Kemiou מגיב כימי ושות', בע"מ</td><td>110-54-3</td><td></td></tr><tr><td>HNO3</td><td>Aladdin Reagent (Shanghai) Co., Ltd.</td><td>7697-37-2</td><td></td></tr><tr><td>ICP-OES</td><td>Aglient</td><td>5110</td><td></td></tr><tr><td>K2HPO4</td><td>Aladdin Reagent (Shanghai) Co., Ltd.</td><td>16788-57-1</td><td></td></tr><tr><td>מגנזיום גופרתי</td><td>טיאנג'ין Kemiou ריאגנט כימי ושות', בע"מ</td><td>10034-99-8</td><td></td></tr><tr><td>מתנול</td><td>טיאנג'ין Kemiou ריאגנט כימי ושות', בע"מ</td><td>67-56-1</td><td></td></tr><tr><td>NaOH</td><td>Aladdin Reagent (שנחאי) ושות', בע"מ</td><td>1310-73-2</td><td></td></tr><tr><td>NH4NO3</td><td>Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd.</td><td>6484-52-2</td><td></td></tr><tr><td>דיכלורבנזן</td><td>טיאנג'ין Fuyu פיין כימיקלים ושות', בע"מ</td><td>95-50-1</td><td></td></tr><tr><td>o-dicyanobenzene</td><td>Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd.</td><td>91-15-6</td><td></td></tr><tr><td>מיקרוסקופ אלקטרונים סורק</td><td>JEOL</td><td>JSM-6390</td><td></td></tr><tr><td>Trichloromethane</td><td>Tianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd.</td><td>67-66-3</td><td></td></tr><tr><td>ספקטרופוטומטר אולטרה סגול נראה</td><td>Shimadzu</td><td>UV-3600</td><td></td></tr><tr><td>דיפרקטומטר רנטגן</td><td>Rigaku</td><td>D/max-IIIA</td><td></td></tr></tbody></table>

שיטה מלאה להערכת הביצועים של photocatalysts עבור השפלה של אנטיביוטיקה בתיקון סביבתי

A Complete Method for Evaluating the Performance of Photocatalysts for the Degradation of Antibiotics in Environmental Remediation

תרופות אנטיביוטיות שונות כגון טטרציקלין, אוראומיצין, אמוקסיצילין ולבופלוקסצין נמצאות בכמויות גדולות במערכות מי תהום וקרקע, מה שעלול להוביל להתפתחות חיידקים עמידים ועמידים לתרופות רבות, המהווים איום על בני אדם, בעלי חיים ומערכות סביבתיות. הטכנולוגיה הפוטוקטליטית משכה עניין רב בשל הטיפול המהיר והיציב שלה והשימוש הישיר באנרגיה סולארית. עם זאת, רוב המחקרים המעריכים את הביצועים של זרזים מוליכים למחצה עבור פירוק פוטוקטליטי של מזהמים אורגניים במים אינם שלמים כיום. במאמר זה, פרוטוקול ניסויי מלא מתוכנן להעריך באופן מקיף את הביצועים הפוטוקטליטיים של זרזים מוליכים למחצה. כאן, פוספט כסף דודקהדרלי מעוין הוכן בשיטת סינתזת פאזת ממס פשוטה בטמפרטורת החדר ולחץ אטמוספרי. חומרי BrSubphthalocyanine/Ag3PO4 heterojunction הוכנו בשיטה solvothermal . הביצועים הקטליטיים של חומרים מוכנים לפירוק טטרציקלין הוערכו על ידי לימוד גורמים משפיעים שונים כגון מינון זרז, טמפרטורה, pH ואניונים בלחץ אטמוספרי באמצעות מנורת קסנון של 300 W כמקור אור שמש מדומה ועוצמת אור של 350 mW / cm2. בהשוואה למחזור הראשון, BrSubphthalocyanine/Ag 3 PO 4 הבנוי שמר על 82.0% מהפעילות הפוטוקטליטית המקורית לאחר חמישה מחזורים פוטוקטליטיים, בעוד Ag3PO4 הטהור שמר על 28.6% בלבד. היציבות של דגימות פוספט כסף נבדקה עוד יותר על ידי ניסוי בן חמישה מחזורים. מאמר זה מספק תהליך שלם להערכת הביצועים הקטליטיים של זרזים מוליכים למחצה במעבדה לפיתוח זרזים מוליכים למחצה עם פוטנציאל ליישומים מעשיים.

דודקהדרון מעוין Ag3PO4 סונתז בהצלחה באמצעות שיטת סינתזת שלב ממס זו. זה אושר על-ידי תמונות SEM שמוצגות באיור 1A,B. על פי ניתוח SEM, הקוטר הממוצע של המבנה הדודקהדרלי הרומבי נמצא בין 2-3 מיקרומטר. המיקרו-גבישים הבתוליים של BrSubPc מראים מבנה פתיתי גדול ולא סדיר (איור 1C). בדגימה המרוכבת, הטיטניום דו-חמצני עדיין שמר על המבנה הננו-ספירי המקורי, אולם לא נמצא מבנה יריעת פתלוציאנין, מה שאומר שמולקולות הפתלוציאנין הורכבו באופן אחיד ...

מוצג כאן פרוטוקול לחקר סדרה אוניברסלית של הליכים ניסיוניים להערכת מעבדה מקיפה של פוטוזרזים בתחום הטיהור הסביבתי, תוך שימוש בדוגמה של הסרה פוטוקטליטית של מולקולות מזהמים אורגניים אנטיביוטיים ממים על ידי תרכובות פוספט כסף רגישות לפתלוציאנין.

Various antibiotics such as tetracycline, aureomycin, amoxicillin, and levofloxacin are found in large quantities in groundwater and soil systems, ...

מאמר זה מספק תהליך שלם להערכת הביצועים הקטליטיים של זרזים מוליכים למחצה במעבדה לפיתוח זרזים מוליכים למחצה עם פוטנציאל ליישומים מעשיים. היתרון של טכניקה זו הוא שניתן להעריך את הביצועים הפוטוקטליטיים של זרזים מוליכים למחצה במעבדה בצורה מקיפה יותר. הדגמת ההליך תהיה בינג וואנג, דוקטורנט מהמעבדה של ג'ואו לי.ו XuXia Zhang, LeCheng Li, MengTing Ji, Zheng Zheng, ChuanHui Shi, תלמידי מאסטר מהמעבדה של Zhuo Li.To להתחיל, להכין את פתרון התגובה על ידי המסת שישה גרם של אמוניום חנקתי ב 200 מיליליטר של מים deionized ולטפל עם גלים קוליים בתדר 40 קילוהרץ, הספק של 300 וואט למשך חמש דקות במחזור אחד כדי להמיס אותו לחלוטין ואז להכניס אותו לבקבוק נפחי של 500 מיליליטר כדי לתקן את עוצמת הקול.הוסף 2, 526 מיליליטר של מים deionized לכוס ולאחר מכן להוסיף 180 מיליליטר של תמיסת אמוניום חנקתי, 54 מיליליטר של תמיסת נתרן הידרוקסידי, ו 120 מיליליטר של כסף חנקתי תמיסות ברצף לכוס. מערבבים את התמיסה במרץ במשך 10 דקות כדי להכין את diammine כסף אחד מורכב. לבסוף, מוסיפים 120 מיליליטר של אשלגן מימן פוספט פתרון למתחם ומערבבים במשך חמש דקות.לאחר שצבע התמיסה משתנה מחסר צבע לצהוב בהיר, המשקע המתקבל הוא כסף פוספט מעוין דודקהדרל. להפריד את המשקע שנוצר על ידי צנטריפוגה ב 7, 155 נקודה 5G במשך 10 דקות בטמפרטורת החדר. לאחר מכן, צנטריפוגה שלוש פעמים עם 50 מיליליטר של מים deionized באותם תנאים.אחסנו את פוספט הכסף הדודקהדרלי בטמפרטורת החדר בסביבה יבשה, הרחק מאור. מומס 5.77 מיליגרם של ברום subphthalocyanine ב 50 מיליליטר אתנול בכוס זכוכית ומתמוסס לחלוטין על ידי סוניקציה בתדר 40 קילוהרץ 300 וואט כוח במחזור אחד במשך 30 דקות בטמפרטורת החדר. לאחר מכן להוסיף 144.25 מיליגרם של פוספט כסף לתמיסה לעיל ו sonicate בתדר 40 קילוהרץ, 300 וואט כוח במחזור אחד במשך 30 דקות בטמפרטורת החדר.ערבבו את התמיסה הנ"ל באמבט מים של 80 מעלות צלזיוס כדי לאפשר אידוי מלא של האתנול. יבשו את האבקה הצהובה החומה שהתקבלה למשך הלילה בתנור בטמפרטורה של 60 מעלות צלזיוס וקראו לדגימה המוכנה בשם ברום תת-פתלוציאנין כסף פוספט לתמיסת הבדיקה, 10 מיליגרם טטרציקלין הומסו ב-500 מיליליטר מים מזוקקים לקבלת תמיסת 20 PPM. לאחר מכן להעביר 50 מיליליטר של תמיסת טטרציקלין הבדיקה לכור פוטוקטליטי זכוכית.ערבבו היטב את התמיסה עם ערבוב מגנטי ב-1000 סל"ד, ושמרו על טמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס. לאחר מכן הפעל את מתג משאבת האוויר והוסף את האוויר לתמיסה בקצב של 100 מיליליטר לדקה כדי להשיג רוויית אוויר. הוסף 50 מיליגרם של זרז צילום מוכן לפתרון הבדיקה כדי להגיע לריכוז של גרם אחד לליטר.קח את הדגימה הראשונה מיד באמצעות מזרק זכוכית. לאחר ערבוב של 30 דקות בחושך, קחו את הדגימה השנייה והפעילו את מקור האור לאחר קרינה לפרקי זמן שונים, סננו את כל הדגימות שחולצו דרך קרום ניילון של 0.22 מיקרומטר כדי להסיר חלקיקים מוצקים לפני הניתוח. יש לאחסן את הדגימות המסוננות הרחק מהאור בצינורות צנטריפוגות של חמישה מיליליטר עד לניתוח.למדוד את ריכוז הטטרציקלין עם ספקטרופוטומטר נראה UV ב 356 ננומטר ולהעריך את ההשפעה הפוטוקטליטית על ידי קצב השפלה כמתואר בכתב היד. ניתוח SEM מראה כי הקוטר הממוצע של המבנה הדודקהדרלי הרומבי נמצא בין שניים לשלושה מיקרומטרים, בעוד שמיקרו-גבישי ברום תת-פתלוציאנין מראים מבנה פתיתי גדול ולא סדיר. הפעילות הפוטוקטליטית של פוספט הכסף הראתה רק 72.86% ואילו ברום תת-פתלוציאנין כסף פוספט הראה פירוק של 94.54% של טטרציקלין לאחר 30 דקות של אור נראה לקרינה.קבוע קצב הפירוק על ידי חומרים מרוכבים היה גבוה פי 1.69 מזה של פוספט הכסף. לאחר חמישה מחזורים, המשולב הראה שיעור הסרת טטרציקלין גבוה של 77.5% עם זאת, הוא ירד מ 72.86% ל 20.84% על ידי פוספט כסף. ניתוח XRD של המרוכבים הראה כי הפסגות של הדגימות המחזוריות לא השתנו בהשוואה לדגימות המקוריות, מה שמצביע על יציבות טובה של המרוכב.השפלה פוטוקטליטית מראה כי הספיגה וההסרה של טטרציקלין גדלו ככל שריכוז הפוטוקטליסט בתמיסת התגובה עלה. השפעת ה- pH על הפירוק הפוטוקטליטי של החומר המרוכב לסילוק טטרציקלין הופחתה מעט בתמיסות חומציות בעוד מוחלשת יותר בתמיסות ניטרליות ובסיסיות. להוספת אניונים הייתה השפעה מעכבת על השפלה פוטוקטליטית של טטרציקלין, אך קצב ההשפלה לא הושפע יתר על המידה.השפעת הטמפרטורה על השפלה פוטוקטליטית במשך 30 דקות מראה כי קצב השפלה של טטרציקלין גדל בהדרגה עם העלייה בטמפרטורה. זכור להפעיל את מתג המים במחזור כדי לשלוט בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס בעת ביצוע הניסוי הפוטוקטליטי.

a-complete-method-for-evaluating-performance-photocatalysts-for

Research

JoVE Journal

Environment

סביבה

חלקיקים כגון מוליכים למחצה נקודות קוונטיות (QDs) ניתן להשתמש כדי ליצור סוכני photoactivatable עבור יישומים אנטי מיקרוביאליים או נגד סרטן. טכניקה זו מראה כיצד מים solubilize Telluride קדמיום (CdTe) QDs, להטות להם אנטיביוטיקה, ולבצע assay עיכוב חיידקי על בסיס עקומות גדילה ספירת צלחת.

Solubilization ביו נטיה של נקודות קוונטיות ועל מבחני רעילות של חיידקים עקומת צמיחה הרוזן פלייט

פרוטוקול והיעילות של photocatalysts משפילים אוויר מקורה ריכוז (ppb) דגם פחמנים אורגניים נדיפים כגון 2-פרופנול מתואר.

ניתוח התמונה-החמצון של 2-פרופנול בריכוזים ברמה ירודה האוויר באמצעות שדה יון אסימטרי ניידות מסות

אנו מציגים פרוטוקול לניתוח שאינן ממוקדות באמצעות שעת הטיסה ספקטרומטר מסה כמו הכלי המושלם כדי לזהות תרופות במים. נדגים את היישום של הקרנת UV לחיסול שלהם. ניתוח מעורבים הקרנה, מתחם בידוד, זיהוי, דגמי קינטי של הפרופילים השפלה מודגם.

זיהוי של תרופות בסביבה המימית באמצעות HPLC-ESI-Q-תוף-MS וחיסול של אריתרומיצין דרך צילום-Induced השפלה

מאמר זה מתאר שיטה סינתטית כדי להשיג ביסמוט oxyiodide microspheres, אשר הם פונקציונליים מאוד כדי לבצע את ההסרה photocatalytic של מזהמים אורגניים, ציפרופלוקסאצין, במים תחת הקרנה אור UV-A/גלוי.

שיטה סינתטית נתיישב כדי להשיג Oxyiodide Microspheres ביסמוט פונקציונליים מאוד עבור תהליכי Photocatalytic מים Depuration

יש לנו משולבים ישירות צבע אורגני מבוסס העצם לתוך ליבת הקובלני כדי ליצור פוטוסנסיקטאז צמד-catalyst עבור פוטוקטליטי H2 הייצור. פיתחנו גם התקנה ניסיונית פשוטה להערכת הייצור H2 המונעת על ידי photocatalytic הרכבות.

פיתוח פוטוסנסיבקובלהלאיים עבור הייצור הסולארית H2 הפקה בתנאים אירובי מימית

פלואור שתייגת אנטיביוטיקה הם כלים רבי-עוצמה שניתן להשתמש בהם כדי ללמוד היבטים מרובים של עמידות מיקרוביאלית. מאמר זה מתאר את הכנת אנטיביוטיקה מתויג fluorescently היישום שלהם כדי ללמוד עמידות לאנטיביוטיקה בחיידקים. רגשים יכולים לשמש כדי לחקור מנגנונים של עמידות חיידקים (למשל, אפלוקס) על ידי ספקטרופוטומטר, זרימה cy try, ו מיקרוסקופ.

ויזואליזציה של עמידות בקטריאלי באמצעות הפלורסנט אנטיביוטי רגשים

כאן אנו מציגים פרוטוקול לבדיקת המגוון הביולוגי בקרקע כדי לחפש זנים פטרייתיים המעורבים בפירוק של חומרים סרבנים. ראשית, זנים פטרייתיים המסוגלים לגדול על חומצות הומיות או ליגנוצלולוז מבודדים. פעילותם נבדקת לאחר מכן הן במבחנים אנזימטיים והן במזהמים כגון פחמימנים ופלסטיק.

בידוד וסינון מהמגוון הביולוגי בקרקע עבור פטריות המעורבות בהתדרדרות של חומרים סרבנים

פרוטוקול זה מתאר שיטה פשוטה וחסכונית להערכת היעילות של רגישים לאור פוטו-רגישים פוטנציאליים באינאקטיבציה פוטודינמית אנטיבקטריאלית (aPDI), תוך שימוש בפורמט צלחת של 96 בארות בשילוב עם מקור אור פאנל LED. גישה זו מאפשרת בדיקה בו-זמנית של תנאי ניסוי מרובים, כולל ריכוזים שונים, תרכובות וזני חיידקים.

הקרנה במבחנה מבוססת LED להערכת מולקולות הניתנות להפעלה פוטודינמית בהפעלה פוטודינמית של חיידקים

Biochar הוא חומר פחמן-עשיר המשמש כתיקון אדמה עם היכולת לעקל בר קיימא פחמן, לשפר את איכות מצע ומזהמים sorb. פרוטוקול זה מתאר את 17 שיטות אנליטיות המשמשות לאפיון של biochar, אשר נדרש לפני יישום בקנה מידה גדול של תיקונים אלה בסביבה.

פיזי, כימי וביולוגי אפיון Biochars שש הופק עבור התיקון של אתרים מזוהמים

Assay bioreporter התא שלם עם sartisoli Burkholderia RP037-mChe פותח כדי לזהות שברים של מזהמים אורגניים (כלומר, fluorene) זמינים לשפלת חיידקים לאחר תחבורה פעילה על ידי mycelia גישור נקבוביות אוויר מלא במערכת מודל בלתי רוויה מים.

גישת Bioreporter תא כל להערכת תחבורה וזמינות ביולוגית של מזהמים אורגניים במערכות לא רוויים מים

למד פרוטוקול מלא להערכת ביצועים של photocatalysts להסרת אנטיביוטיקה ממים באמצעות קומפוזיטים של silver phosphate מועשרים ב-phthalocyanine. שיטה זו מאפשרת הערכה מקיפה של יעילות הזרחון לטיהור סביבתי.

שיטה מלאה להערכת הביצועים של photocatalysts עבור השפלה של אנטיביוטיקה בתיקון סביבתי

גלה סרטונים נוספים