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방법 논문

동시에 Sb (III) 산화 및 격리를 향한 이중 기능 전기 활성 필터

4.7K 조회수

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DOI:

10.3791/60609

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2019년 12월 5일

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이 논문에서

요약

탄소 나노튜브와 티타네이트 나노와이어로 구성된 이중 기능적 전기 활성 필터의 합리적 설계를 위한 프로토콜이 보고되고 Sb(III) 산화 및 격리를 향한 환경 응용이 제시된다.

초록

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.

서론

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,MnO2

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프로토콜

주의: 모든 화학물질의 관련 안전 데이터 시트(SDS)를 주의 깊게 읽고 사용하기 전에 적절한 개인 보호 장비(PPE)를 착용하십시오. 화학 물질의 일부는 독성및 자극성. 피부에 흡입하거나 접촉할 경우 추가적인 위험이 있을 수 있는 탄소 나노튜브를 취급할 때 주의하십시오.

1. 전기 활성 티타네이트 - CNT 필터의 제조

  1. 티타네이트 나노와이어의 제조16
    1. 격렬한 교반하에 탈이온수 100 mL에 수산화 칼륨 (KOH) 56g을 용해시.
    2. 이산화 티타늄 (TiO2)분말 3 g을 용해 된 KOH 용액에 넣습니다.
    3. 위의 용액을 테프론 라이닝 반응기로 옮기고 24 시간 동안 200 °C에서 유지하십시오.
    4. 얻어진 백색 침전물을 0.1 몰/L 염산(HCl)으로 세척하고 중성 유출물 pH가 얻어질 때까지 탈이온수를 세척한다. 60 °C에서 밤새 진공 에서 제품을 건조.
    5. 제품을 튜브 용광로로 옮기고 경사로 속도가 1 °C / 분으로 2 시간 동안 600 °C로 가열하십시오.
  2. 티타네이트-CNT 필터 의 제....

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결과

채택된 전기활성 여과 장치는 전기화학적으로 변형된 폴리카보네이트 여과 케이싱(도1)이다. 현장 방출 주사 전자 현미경(FESEM) 및 투과 전자 현미경(TEM) 기술은 티타네이트-CNT 필터의 형태를 특성화하기 위해 사용된다(도2). 전기화학적 여과 시스템의 효능을 입증하기 위해, 시간의 함수로서 Sb총 및 Sb 원자 상태의 변화가 결정된다(도3).

티타네이트-CNT 필터의 FESEM 이미지는 거친 표면을 제안합니다. TEM 특성화는 이러한 CNT가 티타네이트 나노와이어와 얽혀 있음을 시사한다. 이것은 우리가 성공적으로 티타네이트 - CNT 하이브리드 물질을 합성 한 것을 시사한다(그림 2).

2V에.......

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토론

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 (예를 들어, >3 V), 물 분할과 같은 다른 경쟁 반응은 전극 표면에서 많은 기포 (양극에서 O2 및 음극에서 H2)의 생산으로 이어질 수 있으며, 이는 활성 부위를 차단할 수 있으며, 따라서 Sb (III) 제거 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

필터 표면에 Sb 종의 축적이 불가피하기 때문에 장기적으로 시스템의 안정성은 또 다른 관심사입니다. 이를 위해서는 활성 표면 부위(특히 화학 세척)를 재생하기 위해 필터를 주기적으.......

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공개 사항

우리는 공개 할 것이 없습니다.

감사의 글

이 작품은 중국 상하이 자연과학 재단(18ZR1401000), 상하이 푸장 프로그램(18PJ1400400), 중국 국가 핵심 연구 개발 프로그램(2018YFF0215703호)의 지원을 받았습니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
원자 형광 분광계Ruili Co., Ltd
탄소 나노튜브 (CNT)TimesNano Co., Ltd
DC 전원 공급 장치Dahua Co., Ltd
에탄올, 96%Sinopharm
염산, 36%Sinopharm부식성
L-안티몬 주석산칼륨Sigma-Aldrich고독성
N-메틸-2-피롤리디논(NMP), 99.5%Sinopharm고독성
수산화칼륨, 85%Sinopharm부식성
연동 펌프Ismatec Co., Ltd
산화티타늄 분말Sinopharm
이

참고문헌

  1. Sun, W. M., et al. Profiling microbial community in a watershed heavily contaminated by an active antimony (Sb) mine in Southwest China. Science of the Total Environment. 550, 297-308 (2016).
  2. Herath, I., Vithanage, M., Bundschuh, J.

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