Name: Usuwanie arsenu za pomocą kationowego żelu polimerowego impregnowanego wodorotlenkiem żelaza (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-06-28T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 1 s
Description: Poznaj metodę usuwania arsenu z wody gruntowej za pomocą kationowego żelu polimerowego z wodorotlenkiem żelaza. Żel selektywnie adsorbuje arsen przy wyższych stężeniach i poddaje się regeneracji.

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

To badanie zostało wsparte przez JSPS KAKENHI Grant Number (26420764, JP17K06892). Doceniany jest również wkład Ministerstwa Ziemi, Infrastruktury, Transportu i Turystyki (MLIT) rządu Japonii w ramach "Programu Dotacji na Badania i Rozwój Technologii Budowlanych" w te badania. Doceniamy również wkład pana Kiyotaka Senmoto w te badania. Pani Adele Pitkeathly, Senior Writing Advisor Fellow z Centrum Pisania Uniwersytetu w Hiroszimie, jest również wdzięczna za poprawki i sugestie dotyczące języka angielskiego. Badania te zostały wybrane do prezentacji ustnej na 7 konferencji IWA-Aspire w 2017r. oraz w ramach konferencji Water and Environment Technology w 2018 r.

UWAGA: Arsen jest niezwykle toksyczny. Proszę używać rękawiczek, odzieży z długim rękawem i okularów eksperymentalnych przez cały czas trwania eksperymentu, aby zapobiec jakiemukolwiek kontaktowi roztworu arsenu ze skórą i oczami. Jeśli arszenik wejdzie w kontakt z jakąkolwiek częścią ciała, natychmiast umyj go mydłem. Dodatkowo prosimy o regularne sprzątanie otoczenia eksperymentu, aby Ty i inne osoby nie miały kontaktu z arszenikiem, nawet gdy eksperyment nie jest przeprowadzany. Objawy ekspozycji na arsen mogą pojawić się po długim czasie. Przed czyszczeniem sprzętu należy go najpierw opłukać czystą wodą i wylać wodę oddzielnie do eksperymentalnego pojemnika na odpady przeznaczonego do arsenu. Następnie dobrze wyczyść sprzęt detergentem. Aby zapobiec zanieczyszczeniu środowiska arsenem, należy podjąć środki ostrożności podczas utylizacji próbek arsenu. Wyrzucać je oddzielnie do pojemników na odpady eksperymentalne przeznaczonych na arsen. Po przeprowadzeniu eksperymentu z adsorpcją lub desorpcją żele zawierają dużą ilość arsenu. Dlatego żele należy wyrzucać oddzielnie do wyznaczonego eksperymentalnego pojemnika na odpady tylko dla żeli zawierających arsen.
1. Synteza kompozytu żelowego DMAPAAQ+FeOOH
<ol>
	<li>Wysuszyć dwie kolby miarowe o pojemności 20 ml i dwie zlewki o pojemności 20 ml wyposażone w mieszadła magnetyczne.</li>
	<li>Przenieść 2,07 g DMAPAAQ (75%), 0,15 g N,N'-metylenobisakryloamidu (MBAA), 0,25 g siarczynu sodu i 1,68 g NaOH do jednej zlewki o pojemności 20 ml.</li>
	<li>Rozpuścić roztwór w całości w wodzie destylowanej jako "rozpuszczalnik" i mieszać go przez 30 minut za pomocą mieszadła magnetycznego.</li>
	<li>Przenieść mieszaninę ze zlewki do jednej kolby miarowej o pojemności 20 ml i dodać wodę destylowaną w celu uzyskania roztworu o objętości 20 ml. Oznacz roztwór jako "roztwór monomeru".</li>
	<li>Podobnie weź 0,27 g peroksodisiarczanu amonu (APS) i 3,78 g FeCl3 w innej zlewce o pojemności 20 ml.</li>
	<li>Całkowicie rozpuść roztwór w wodzie destylowanej i mieszając go przez 30 minut za pomocą mieszadła magnetycznego.</li>
	<li>Przenieść mieszaninę z zlewki do innej kolby miarowej o pojemności 20 ml i dodać wodę destylowaną w celu uzyskania roztworu o objętości 20 ml. Oznacz rozwiązanie jako "rozwiązanie inicjatora".</li>
	<li>Przygotuj konfigurację eksperymentalną, jak pokazano na Rysunek 1.</li>
	<li>Przenieść roztwory do odpowiednich rozdzielaczy o pojemności 20 ml.</li>
	<li>Oczyszczać roztwory gazemN2 przez 10 minut.</li>
	<li>Wymieszać roztwory, wymieszać je w probówce o pojemności 50 ml za pomocą mieszadła elektrycznego, a następnie umieścić mieszaninę w chłodziarce utrzymywanej w temperaturze 10 °C na 40 minut.</li>
	<li>Wyjmij blok żelu z probówki i umieść go na płaskiej desce do krojenia.</li>
	<li>Pokrój blok żelu na sześcienny kształt o długości 5 mm.</li>
	<li>Namocz plastry żelu w wodzie dejonizowanej przez 24 godziny, aby usunąć zanieczyszczenia.</li>
	<li>Po 12 godzinach wymień wodę i ponownie namocz plastry żelu.</li>
	<li>Rozłóż plastry żelu na szalce Petriego i susz je w temperaturze pokojowej przez 24 godziny.</li>
	<li>Umieścić szalkę Petriego z plastrami żelu w piekarniku w temperaturze 50 °C na 24 godziny.</li>
</ol>
2. Analizy wrażliwości pH
<ol>
	<li>Wysuszyć dziewięć plastikowych pojemników o pojemności 40 ml.</li>
	<li>Odmierz dziewięć kawałków suszonego żelu o pojemności 20 mg i umieść każdy z nich w osobnym plastikowym pojemniku o pojemności 40 ml.</li>
	<li>Do każdego pojemnika dodać 20 ml 4 mM siedmiowodnego roztworu wodorogenarsenianu disodowego (Na2HAsO4·7H2O).</li>
	<li>Aby kontrolować poziom pH, dodaj 20 ml roztworu NaOH lub roztworu HCL o różnych stężeniach (0,1, 0,01, 0,001, 0,0001 M) do odpowiednich pojemników, aby utrzymać poziom pH 2, 6, 8, 10, 12, 13 i oznacz je.</li>
	<li>Przechowywać pojemniki w mieszadle w temperaturze 20 °C i prędkości obrotowej 120 obr./min przez 24 godziny.</li>
	<li>Pobrać próbkę o objętości 5 ml z każdego pojemnika i umieścić każdą próbkę w plastikowej probówce za pomocą mikropipety.</li>
	<li>Zmierzyć pH równowagi dla wszystkich próbek.</li>
	<li>Zmierzyć pozostałe stężenie arsenu w roztworze za pomocą wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC). Użyć kolumny analitycznej (4 x 200 mm), kolumny ochronnej (4 x 50 mm) i tłumika 4 mm w następujących warunkach: 
	Natężenie przepływu: 1,5 ml/min; 
	Ilość wstrzykniętej próbki: 10 μL; 
	Temperatura kolumny: 30 °C; 
	Roztwór eluentu: 2,7 mM Na2CO3 i 0,3 mM NaHCO3; 
	Ciśnienie pompy: 2000 psi; 
	Wykrywanie przewodności elektrycznej: metoda supresorowa. 
	UWAGA: Pobraliśmy 1 ml próbki do jednorazowej strzykawki o pojemności 1 ml. Strzykawkę sprzężono z filtrem membranowym strzykawki (wielkość porów: 0,22 μm, średnica: 13 mm) w celu oddzielenia mikroskopijnych fragmentów żelu od próbki. Do kolumny wkroplono około 0,7 ml próbki. Wodę destylowaną podawano w infuzji przed rozpoczęciem wstrzykiwania próbek jako próbki ślepej. Piki oznaczające obecność arsenu w próbce wykryto po 13 min. 
	UWAGA: Po wstrzyknięciu próbki należy pozostawić strzykawkę w głowicy ssącej HPLC na prawie 2 minuty, pozostawiając w niej około 0,2-0,3 ml próbki. Ponieważ kurz i powietrze mogą przeniknąć do kolumny i zmienić jej biegłość, co może skutkować błędnym wynikiem.</li>
</ol>
3. Eksperyment z adsorpcją arsenu
<ol>
	<li>Wysuszyć pięć plastikowych pojemników o pojemności 40 ml.</li>
	<li>Odmierz i umieść 20 mg suszonego żelu w każdym plastikowym pojemniku o pojemności 40 ml.</li>
	<li>Dodać 40 ml siedmiowodnego roztworu wodoroazotanu disodowego (Na2HAsO4·7H2O) do każdego pojemnika w następujących stężeniach: 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2 mM.</li>
	<li>Przechowywać pojemniki w mieszadle w temperaturze 20 °C i prędkości obrotowej 120 obr./min przez 24 godziny.</li>
	<li>Pobrać próbkę o objętości 5 ml z każdego pojemnika i umieścić ją w plastikowej probówce za pomocą mikropipety.</li>
	<li>Wykonaj krok 2.8, aby ocenić równowagowe poziomy arsenu w roztworach przy użyciu HPLC.</li>
</ol>
4. Analizy selektywności żelu DMAPAAQ+FeOOH
<ol>
	<li>Wysuszyć pięć plastikowych pojemników o pojemności 40 ml.</li>
	<li>Umieścić 20 mg suszonego żelu w każdym z pięciu plastikowych pojemników o pojemności 40 ml.</li>
	<li>Do każdego pojemnika dodać 20 ml 0,4 mM siedmiowodnego roztworu wodorogenarsenianu disodowego (Na2HAsO4·7H2O).</li>
	<li>Do pięciu pojemników dodać 20 ml o stężeniach 0,5, 1, 2, 5, 10 mM Na2SO4</li>.
	<li>Przechowywać pojemniki w mieszadle w temperaturze 20 °C i prędkości obrotowej 120 obr./min przez 24 godziny.</li>
	<li>Pobrać próbkę o objętości 5 ml z każdego pojemnika i umieścić ją w oddzielnych plastikowych probówkach za pomocą mikropipet.</li>
	<li>Postępuj zgodnie z krokiem 2.8, aby określić ilościowo pozostałe stężenie arsenu w roztworze za pomocą HPLC.</li>
</ol>
5. Analizy stopy równowagi
<ol>
	<li>Wysuszyć siedem plastikowych pojemników o pojemności 40 ml.</li>
	<li>Umieść 20 mg suszonego żelu w każdym z plastikowych pojemników o pojemności 40 ml.</li>
	<li>Do każdego z pojemników dodać 40 ml 0,2 mM siedmiowodnego roztworu wodorogenarsenianu disodowego (Na2HAsO4·7H2O).</li>
	<li>Przechowywać pojemniki w mieszadle w temperaturze 20 °C przy 120 obr./min przez wyznaczony dla nich czas.</li>
	<li>Zebrać 5 ml próbek do plastikowych probówek za pomocą mikropipet po 0,5, 1, 3, 7, 11, 24 i 48 godzinach.</li>
	<li>Wykonaj krok 2.8, aby określić poziom równowagowy arsenu w każdym roztworze za pomocą HPLC.</li>
</ol>
6. Analiza regeneracji
<ol>
	<li>Analiza adsorpcji
	<ol>
		<li>Wysuszyć plastikowy pojemnik o pojemności 40 ml.</li>
		<li>Weź 20 mg suszonego żelu i umieść go w plastikowym pojemniku o pojemności 40 ml.</li>
		<li>Dodać 40 ml 0,2 mM siedmiowodnego roztworu wodorogenarsenianu disodowego (Na2HAsO4·7H2O) do pojemnika.</li>
		<li>Przechowywać pojemnik w mieszadle w temperaturze 20 °C i prędkości 120 obr./min przez 24 godziny.</li>
		<li>Pobrać próbkę o objętości 5 ml do plastikowej probówki za pomocą mikropipety.</li>
		<li>Patrz krok 2.8, aby ocenić równowagowy poziom arsenu w roztworze przy użyciu HPLC.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Czyszczenie żelu
	<ol>
		<li>Zaopatrzyć się w sito siatkowe.</li>
		<li>Ostrożnie zbieraj kawałki żelu pojedynczo, aby nie pękły i umieść je w siatkowym sicie.</li>
		<li>Umyj żel kilka razy (minimum pięć razy) wodą dejonizowaną, aby wszelkie pozostałości arsenu na powierzchni żelu zostały zmyte. 
		UWAGA: Kawałki żelu są delikatne. Obchodzić się z nimi ostrożnie podczas mycia i przenoszenia ich z roztworu arsenu do roztworu NaCl.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Analizy desorpcji
	<ol>
		<li>Wysuszyć plastikowy pojemnik o pojemności 40 ml.</li>
		<li>Umieść kawałki żelu z kroku 6.2 w plastikowym pojemniku o pojemności 40 ml.</li>
		<li>Dodać 40 ml 0,5 M roztworu NaCl do pojemnika.</li>
		<li>Przechowywać pojemnik w mieszadle w temperaturze 20 °C i prędkości 120 obr./min przez 24 godziny.</li>
		<li>Pobrać próbkę o objętości 5 ml do plastikowej probówki za pomocą mikropipety.</li>
		<li>Postępuj zgodnie z krokiem 2.8, aby ocenić równowagowy poziom arsenu w roztworze za pomocą HPLC.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Powtórzenie procesu
	<ol>
		<li>Po zebraniu żelu z kroku 6.3 powtórz proces w następującej kolejności przez osiem pełnych cykli: 6.2 > 6.1 > 6.2 > 6.3 > 6.2 > 6.1 > 6.2 > 6.3.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Oremland, R. S., Stolz, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Ecology+of+Arsenic%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">The Ecology of Arsenic.</a> Science. 300 (5621), 939-944 (2003).</li>
<li>Bibi, I., Icenhower, J., Niazi, N. K., Naz, T., Shahid, M., Bashir, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chapter+21+-+Clay+Minerals%3A+Structure%2C+Chemistry%2C+and+Significance+in+Contaminated+Environments+and+Geological+%7BCO2%7D+Sequestration%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Materials+and+Waste%22%5BJournal%5D)">Chapter 21 - Clay Minerals: Structure, Chemistry, and Significance in Contaminated Environments and Geological {CO2} Sequestration.</a> Environmental Materials and Waste. , 543-567 (2016).</li>
<li>He, R., Peng, Z., Lyu, H., Huang, H., Nan, Q., Tang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+characterization+of+an+iron-impregnated+biochar+for+aqueous+arsenic+removal%5BTitle%5D)+AND+%22Science+of+the+Total+Environment%22%5BJournal%5D)">Synthesis and characterization of an iron-impregnated biochar for aqueous arsenic removal.</a> Science of the Total Environment. 612, 1177-1186 (2018).</li>
<li>Niazi, N. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Arsenic+removal+by+Japanese+oak+wood+biochar+in+aqueous+solutions+and+well+water%3A+Investigating+arsenic+fate+using+integrated+spectroscopic+and+microscopic+techniques%5BTitle%5D)+AND+%22Science+of+the+Total+Environment%22%5BJournal%5D)">Arsenic removal by Japanese oak wood biochar in aqueous solutions and well water: Investigating arsenic fate using integrated spectroscopic and microscopic techniques.</a> Science of the Total Environment. 621, 1642-1651 (2017).</li>
<li>Shaheen, S. M., Eissa, F. I., Ghanem, K. M., Gamal El-Din, H. M., Al Anany, F. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heavy+metals+removal+from+aqueous+solutions+and+wastewaters+by+using+various+byproducts%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Environmental+Management%22%5BJournal%5D)">Heavy metals removal from aqueous solutions and wastewaters by using various byproducts.</a> Journal of Environmental Management. 128, 514-521 (2013).</li>
<li>Shakoor, M. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Remediation+of+arsenic-contaminated+water+using+agricultural+wastes+as+biosorbents%5BTitle%5D)+AND+%22Critical+Reviews+in+Environmental+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Remediation of arsenic-contaminated water using agricultural wastes as biosorbents.</a> Critical Reviews in Environmental Science and Technology. 46 (5), 467-499 (2016).</li>
<li>Vithanage, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interaction+of+arsenic+with+biochar+in+soil+and+water%3A+A+critical+review%5BTitle%5D)+AND+%22Carbon%22%5BJournal%5D)">Interaction of arsenic with biochar in soil and water: A critical review.</a> Carbon. 113, 219-230 (2017).</li>
<li>Hu, X., Ding, Z., Zimmerman, A. R., Wang, S., Gao, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Batch+and+column+sorption+of+arsenic+onto+iron-impregnated+biochar+synthesized+through+hydrolysis%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Research%22%5BJournal%5D)">Batch and column sorption of arsenic onto iron-impregnated biochar synthesized through hydrolysis.</a> Water Research. 68, 206-216 (2015).</li>
<li>Saharan, P., Chaudhary, G. R., Mehta, S. K., Umar, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Removal+of+Water+Contaminants+by+Iron+Oxide+Nanomaterials%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Nanoscience+and+Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Removal of Water Contaminants by Iron Oxide Nanomaterials.</a> Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 14 (1), 627-643 (2014).</li>
<li>Siddiqui, S. I., Chaudhry, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Iron+oxide+and+its+modified+forms+as+an+adsorbent+for+arsenic+removal%3A+A+comprehensive+recent+advancement%5BTitle%5D)+AND+%22Process+Safety+and+Environmental+Protection%22%5BJournal%5D)">Iron oxide and its modified forms as an adsorbent for arsenic removal: A comprehensive recent advancement.</a> Process Safety and Environmental Protection. 111, 592-626 (2017).</li>
<li>Tuna, A. ÖA., özdemir, E., şimşek, E. B., Beker, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Removal+of+As%28V%29+from+aqueous+solution+by+activated+carbon-based+hybrid+adsorbents%3A+Impact+of+experimental+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Engineering+Journal%22%5BJournal%5D)">Removal of As(V) from aqueous solution by activated carbon-based hybrid adsorbents: Impact of experimental conditions.</a> Chemical Engineering Journal. 223, 116-128 (2013).</li>
<li>Sahiner, N., Demirci, S., Sahiner, M., Yilmaz, S., Al-Lohedan, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+superporous+p%283-acrylamidopropyl%29trimethyl+ammonium+chloride+cryogels+for+removal+of+toxic+arsenate+anions%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Environmental+Management%22%5BJournal%5D)">The use of superporous p(3-acrylamidopropyl)trimethyl ammonium chloride cryogels for removal of toxic arsenate anions.</a> Journal of Environmental Management. 152, 66-74 (2015).</li>
<li>Barakat, M. A. A., Sahiner, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cationic+hydrogels+for+toxic+arsenate+removal+from+aqueous+environment%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Environmental+Management%22%5BJournal%5D)">Cationic hydrogels for toxic arsenate removal from aqueous environment.</a> Journal of Environmental Management. 88 (4), 955-961 (2008).</li>
<li>ur Rehman, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Removal+of+arsenate+and+dichromate+ions+from+different+aqueous+media+by+amine+based+p%28TAEA-co-GDE%29+microgels%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Environmental+Management%22%5BJournal%5D)">Removal of arsenate and dichromate ions from different aqueous media by amine based p(TAEA-co-GDE) microgels.</a> Journal of Environmental Management. 197, 631-641 (2017).</li>
<li>Safi, S. R., Gotoh, T., Iizawa, T., Nakai, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+and+regeneration+of+composite+of+cationic+gel+and+iron+hydroxide+for+adsorbing+arsenic+from+ground+water%5BTitle%5D)+AND+%22Chemosphere%22%5BJournal%5D)">Development and regeneration of composite of cationic gel and iron hydroxide for adsorbing arsenic from ground water.</a> Chemosphere. 217, 808-815 (2019).</li>
<li>Chaudhry, S. A., Ahmed, M., Siddiqui, S. I., Ahmed, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fe%28III%29-Sn%28IV%29+mixed+binary+oxide-coated+sand+preparation+and+its+use+for+the+removal+of+As%28III%29+and+As%28V%29+from+water%3A+Application+of+isotherm%2C+kinetic+and+thermodynamics%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Molecular+Liquids%22%5BJournal%5D)">Fe(III)-Sn(IV) mixed binary oxide-coated sand preparation and its use for the removal of As(III) and As(V) from water: Application of isotherm, kinetic and thermodynamics.</a> Journal of Molecular Liquids. 224, 431-441 (2016).</li>
<li>Chaudhry, S. A., Zaidi, Z., Siddiqui, S. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Isotherm%2C+kinetic+and+thermodynamics+of+arsenic+adsorption+onto+Iron-Zirconium+Binary+Oxide-Coated+Sand+%28IZBOCS%29%3A+Modelling+and+process+optimization%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Molecular+Liquids%22%5BJournal%5D)">Isotherm, kinetic and thermodynamics of arsenic adsorption onto Iron-Zirconium Binary Oxide-Coated Sand (IZBOCS): Modelling and process optimization.</a> Journal of Molecular Liquids. 229, 230-240 (2017).</li>
<li>Lin, S., Yang, H., Na, Z., Lin, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+biodegradable+arsenic+adsorbent+by+immobilization+of+iron+oxyhydroxide+%28FeOOH%29+on+the+root+powder+of+long-root+Eichhornia+crassipes%5BTitle%5D)+AND+%22Chemosphere%22%5BJournal%5D)">A novel biodegradable arsenic adsorbent by immobilization of iron oxyhydroxide (FeOOH) on the root powder of long-root Eichhornia crassipes.</a> Chemosphere. 192, 258-266 (2018).</li>
<li>Allen, K. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hsp70+chaperones+as+modulators+of+prion+life+cycle%3A+Novel+effects+of+Ssa+and+Ssb+on+the+Saccharomyces+cerevisiae+prion+%5BPSI%2B%5D%5BTitle%5D)+AND+%22Genetics%22%5BJournal%5D)">Hsp70 chaperones as modulators of prion life cycle: Novel effects of Ssa and Ssb on the Saccharomyces cerevisiae prion [PSI+].</a> Genetics. 169 (3), 1227-1242 (2005).</li>
<li>Chaplin, B. P., Roundy, E., Guy, K. A., Shapley, J. R., Werth, C. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+natural+water+ions+and+humic+acid+on+catalytic+nitrate+reduction+kinetics+using+an+alumina+supported+Pd-Cu+catalyst%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Effects of natural water ions and humic acid on catalytic nitrate reduction kinetics using an alumina supported Pd-Cu catalyst.</a> Environmental Science and Technology. 40 (9), 3075-3081 (2006).</li>
<li>Zhang, Y., Cremer, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interactions+between+macromolecules+and+ions%3A+the+Hofmeister+series%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Opinion+in+Chemical+Biology%22%5BJournal%5D)">Interactions between macromolecules and ions: the Hofmeister series.</a> Current Opinion in Chemical Biology. 10 (6), 658-663 (2006).</li>
<li>Fawell, J. K., Ohanian, E., Giddings, M., Toft, P., Magara, Y., Jackson, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sulfate+in+Drinking-water+Background+document+for+development+of+WHO+Guidelines+for+Drinking-water+Quality%5BTitle%5D)+AND+%22World+Health+Organization%22%5BJournal%5D)">Sulfate in Drinking-water Background document for development of WHO Guidelines for Drinking-water Quality.</a> World Health Organization. , 8(2004).</li>
<li>ur Rehman, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fast+removal+of+high+quantities+of+toxic+arsenate+via+cationic+p%28APTMACl%29+microgels%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Environmental+Management%22%5BJournal%5D)">Fast removal of high quantities of toxic arsenate via cationic p(APTMACl) microgels.</a> Journal of Environmental Management. 166, 217-226 (2016).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Głównym osiągnięciem opracowanej przez nas metody jest unikalna strategia projektowania kompozytu żelowego. Celem naszej metody przygotowania żelu było maksymalne wykorzystanie zawartości żelaza w żelu. Podczas przygotowania dodaliśmy FeCl3 i NaOH odpowiednio do "roztworu inicjatora" i "roztworu monomeru". Po zmieszaniu roztworu monomeru z roztworem inicjatora zaszła reakcja między FeCl3 a NaOH, w wyniku której FeOOH powstał wewnątrz żelu. Zjawisko to zapewniło maksymalną zawartość żelaza w kompozyc...

Zanieczyszczenie wody jest wielkim problemem środowiskowym, motywującym badaczy do opracowania metod usuwania zanieczyszczeń, takich jak arsen, z odpadówwaster1. Spośród wszystkich zgłoszonych metod, procesy adsorpcji są stosunkowo tanim podejściem do usuwania metali ciężkich2,3,4,5,6,7. Proszki tlenowo-wodorotlenku żelaza są uważane za jeden z najbardziej wydajnych adsorbentów do ekstrakcji arsenu z roztworów wodnych8,9. Mimo to materiały te mają szereg wad, w tym wczesne czasy nasycenia i toksyczne prekursory syntetyczne. Dodatkowo, istnieje poważny niekorzystny wpływ na jakość wody, gdy te adsorbenty są używane przez długi okres czasu10. Dodatkowy proces separacji, taki jak sedymentacja lub filtracja, jest następnie potrzebny do oczyszczenia zanieczyszczonej wody, co dodatkowo zwiększa koszty produkcji8,11.
Ostatnio badacze opracowali żele polimerowe, takie jak kationowe hydrożele, mikrożele i kriożele, które wykazały skuteczne właściwości adsorpcyjne. Na przykład szybkość usuwania arsenu na poziomie 96% została osiągnięta przez kationowy kriożel, chlorek poli(3-akryloamidopropylo)trimetyloamoniowy [p(APTMACl)]12. Dodatkowo, przy pH 9, około 99,7% skuteczność usuwania została osiągnięta przez ten kationowy hydrożel13. Przy pH 4 98,72 mg/g maksymalnej zdolności adsorpcji arsenu został osiągnięty przez mikrożel, oparty na tris(2-aminoetylo)aminie (TAEA) i eterze gliceroldiglicydylowym (GDE), p(TAEA-co-GDE)14. Chociaż żele te wykazywały dobre właściwości adsorpcyjne, nie były w stanie skutecznie usunąć arsenu z wody przy neutralnym poziomie pH, a ich selektywność we wszystkich badanych środowiskach nie została zgłoszona15. Maksymalną zdolność adsorpcji wynoszącą 227 μg/g zmierzono, gdy użyto dwuskładnikowego piasku pokrytego dwutlenkowym Fe(III)-Sn(IV) w temperaturze 313 K i pH 716. Alternatywnie, dwuskładnikowy piasek pokryty tlenkiem Fe-Zr (IZBOCS) został również użyty do usunięcia arsenu i osiągnął maksymalną zdolność adsorpcji 84,75 mg/g w temperaturze 318 K i pH 717. Inne zgłoszone adsorbenty cierpią z powodu niskiej wydajności adsorpcji, braku możliwości recyklingu, niskiej stabilności, wysokich kosztów operacyjnych i konserwacyjnych oraz stosowania niebezpiecznych chemikaliów w procesie syntezy4.
Staraliśmy się rozwiązać powyższe ograniczenia, opracowując materiał o ulepszonej wydajności adsorpcji arsenu, wysokiej selektywności w złożonych środowiskach, zdolności do recyklingu i wydajnej aktywności przy neutralnych poziomach pH. Dlatego opracowaliśmy kationowy żel złożony z czwartorzędowego żelu chlorku metylu N,N-dimetyloaminopropylacrylamidu (DMAPAAQ) i cząstek wodorotlenku żelaza(III) (FeOOH) jako adsorbentu do usuwania arsenu. Zdecydowaliśmy się połączyć FeOOH z naszym żelem, ponieważ FeOOH zwiększa adsorpcję obu form arsenu18. W tym badaniu nasz żelowy kompozyt został zaprojektowany tak, aby był nieporowaty i został zaimpregnowany FeOOH podczas przygotowania. W następnej sekcji omówiono szczegółowo metodę przygotowania żelu, w tym naszą strategię maksymalizacji zawartości FeOOH.

<table><tbody><tr><td>N,N' -dimetyloaminopropylakrylamid, czwartorzędowy chlorek metylu (DMAPAAQ) (75% w H2O)</td><td>KJ Chemicals Corporation, Japonia</td><td>150707</td><td></td></tr><tr><td>N,N' -metylenobisakryloamid (MBAA)</td><td>Sigma-Aldrich, Stany Zjednoczone</td><td>1002040622</td><td></td></tr><tr><td>Siarczyn sodu (Na2SO3)</td><td>Nacalai Tesque, Inc., Japonia</td><td>31922-25</td><td></td></tr><tr><td>Siarczan sodu (Na2SO4)</td><td>Nacalai Tesque, Inc., Japonia</td><td>31916-15</td><td></td></tr><tr><td>Wodoronosenian disodu siedmiowodny(Na2HAsO4.7H20)</td><td>Nacalai Tesque, Inc., Japonia</td><td>10048-95-0</td><td></td></tr><tr><td>Chlorek żelaza(FeCl3)</td><td>Nacalai Tesque, Inc., Japonia</td><td>19432-25</td><td></td></tr><tr><td>Wodorotlenek sodu (NaOH)</td><td>Kishida Chemicals Corporation, Japonia</td><td>000-75165</td><td></td></tr><tr><td>Amon peroksydisiarczan (APS)</td><td>Kanto Chemical Co. Inc., Japonia</td><td>907W2052</td><td></td></tr><tr><td>Kwas solny (HCl)</td><td>Kanto Chemical Co. Inc., Japonia</td><td>18078-01</td><td></td></tr><tr><td>Chlorek sodu (NaCl)</td><td>Nacalai Tesque, Inc., Japonia</td><td>31320-05</td><td></td></tr></tbody></table>

usuwanie arsenu za pomocą kationowego żelu polimerowego impregnowanego wodorotlenkiem żelaza

Removal of Arsenic Using a Cationic Polymer Gel Impregnated with Iron Hydroxide

W tej pracy przygotowaliśmy adsorbent składający się z kationowego żelu polimerowego zawierającego w swojej strukturze wodorotlenek żelaza, przeznaczony do adsorpcji arsenu z wód gruntowych. Wybrany przez nas żel to czwartorzędowy żel chlorku metylu N,N-dimetyloamidu propylacrylamidu (DMAPAAQ). Celem naszej metody przygotowania było zapewnienie maksymalnej zawartości wodorotlenku żelaza w strukturze żelu. Takie podejście projektowe umożliwiło jednoczesną adsorpcję zarówno przez strukturę polimerową żelu, jak i składnik wodorotlenku żelaza, zwiększając w ten sposób zdolność adsorpcyjną materiału. Aby zbadać wydajność żelu, zmierzyliśmy kinetykę reakcji, przeprowadziliśmy analizy czułości i selektywności pH, monitorowaliśmy wydajność adsorpcji arsenu i przeprowadziliśmy eksperymenty z regeneracją. Ustaliliśmy, że żel ulega procesowi chemisorpcji i osiąga równowagę po 10 godzinach. Co więcej, żel skutecznie adsorbuje arsen przy neutralnym pH i selektywnie w środowiskach złożonych jonów, osiągając maksymalną objętość adsorpcji 1,63 mM/g. Żel może być regenerowany z wydajnością 87,6%, a NaCl może być używany do desorpcji zamiast szkodliwego NaOH. Reasumując, przedstawiona metoda projektowania na bazie żelu jest skutecznym podejściem do konstruowania wysokowydajnych adsorbentów arsenu.

Rysunek 1 przedstawia układ eksperymentalny dla przygotowania żelu DMAPAAQ+FeOOH. Tabela 1 ilustruje składy materiałów wykorzystanych do przygotowania żelu.
Rycina 2 przedstawia zależność czasu kontaktu od adsorpcji arsenu przez żel DMAPAAQ+FeOOH. Na rycinie zbadano ilość adsorpcji arsenu w czasie 0,5, 1, 3, 7, 1, 24 i 48 h. Wyniki wykazują, że adsorpcj...

W tej pracy przygotowaliśmy adsorbent składający się z kationowego N,N-dimetyloaminopropylacrylamidu czwartorzędowego polimeru chlorku metylu (DMAPAAQ) i wodorotlenku żelaza do adsorpcji arsenu z wód gruntowych. Żel został przygotowany nowatorską metodą, mającą na celu zapewnienie maksymalnej zawartości cząsteczek żelaza w jego strukturze.

Usuwanie arsenu za pomocą kationowego żelu polimerowego impregnowanego wodorotlenkiem żelaza

In this work, we prepared an adsorbent composed of a cationic polymer gel containing iron hydroxide in its structure designed to adsorb arsenic from ...

Głównymi zaletami tej procedury jest to, że żel selektywnie adsorbuje arsen z wód gruntowych przy wyższych stężeniach arsenu niż inne techniki, a żel może być regenerowany. Demonstracja tej metody ma kluczowe znaczenie, ponieważ przygotowanie żelu i eksperymenty z wchłanianiem muszą być zwizualizowane, aby powtórzyć eksperymenty. Arsen znajduje się w wodach gruntowych ponad 20 krajów.Implikacje tej techniki można rozszerzyć na wyzwanie polegające na usunięciu arsenu z zanieczyszczonej wody. Metoda ta może być również stosowana do oczyszczania ścieków przemysłowych zanieczyszczonych arsenem. Próbując tej techniki po raz pierwszy, przez cały czas ściśle przestrzegaj środków ostrożności.Tworzenie bloku żelu może być trudne, jeśli roztwory nie są odpowiednio i proporcjonalnie wymieszane. Wysuszyć dwie 20-mililitrowe kolby miarowe i dwie 20-mililitrowe zlewki wyposażone w magnetyczne pręty mieszające. Przenieś 4,13 grama DMAPAAQ, 0,31 grama N, N'prime metylenobisakryloamidu, 0,5 grama siarczynu sodu i 3,36 grama wodorotlenku sodu do jednej 20-mililitrowej zlewki.Roztwór rozpuścić całkowicie w wodzie destylowanej jako rozpuszczalnik, mieszając go przez 30 minut za pomocą mieszadła magnet

removal-arsenic-using-cationic-polymer-gel-impregnated-with-iron

Research

JoVE Journal

Environment

Środowisko

Produkcja wody odpływowej (PBW) została potraktowana nanocząstkami tlenku miedzi (CuO-NPs) i oceniono toksyczność komórkową w hodowanych komórkach ludzkich. Celem tego protokołu było zintegrowanie rodzimej próbki środowiskowej z formatem hodowli komórkowej oceniającym zmiany toksyczności spowodowane traktowaniem CuO-NP.

Usuwanie pierwiastków śladowych przez nanocząstki tlenku miedzi z wody upustowej z odzysku uranu in situ i jej wpływ na żywotność komórek

Ze względu na znaczenie i szerokie zastosowanie palladu, złota i kobaltu w sprzęcie high-tech, ich odzysk i recykling stanowią ważne wyzwanie przemysłowe. Opisany w niniejszym dokumencie system odzysku metali jest prostym, tanim sposobem na skuteczne wykrywanie, usuwanie i odzysk tych metali z kopalni miejskiej.

Wykrywanie i odzyskiwanie palladu, złota i metali kobaltowych z kopalni miejskiej przy użyciu nowatorskich czujników/adsorbentów oznaczonych nanoskalowymi porami w kształcie koła wagonowego

Ukierunkowane dostarczanie komórek jest przydatne w różnych zastosowaniach biomedycznych.  Celem tego protokołu jest wykorzystanie superparamagnetycznych nanocząstek tlenku żelaza (SPION) do znakowania komórek, a tym samym umożliwienie podejścia do magnetycznego celowania w komórki w celu uzyskania wysokiego stopnia kontroli nad dostarczaniem i lokalizacją komórek.

Znakowanie i celowanie w komórki za pomocą superparamagnetycznych nanocząstek tlenku żelaza

Wykazano przydatność metody analitycznej do oznaczania arsenu nieorganicznego w szerokim zakresie matryc żywnościowych. Metoda polega na selektywnej ekstrakcji arsenu nieorganicznego do chloroformu z końcowym oznaczeniem metodą spektrometrii absorpcyjnej z wytwarzaniem wodorków.

Oznaczanie arsenu nieorganicznego w szerokim zakresie matryc spożywczych z wykorzystaniem wytwarzania wodorków - atomowa spektrometria absorpcyjna.

Losy i specjacja arsenu i rtęci w warstwach wodonośnych są ściśle związane z warunkami fizykochemicznymi i aktywnością mikrobiologiczną. Tutaj prezentujemy oryginalną eksperymentalną konfigurację kolumny, która naśladuje warstwę wodonośną i umożliwia lepsze zrozumienie biogeochemii pierwiastków śladowych w warunkach beztlenowych. Przedstawiono dwa przykłady, łączące podejście geochemiczne i mikrobiologiczne.

Eksperymentalna konfiguracja kolumny do badania beztlenowych oddziaływań biogeochemicznych między wodorotlenkami (tlenu) żelaza, pierwiastkami śladowymi i bakteriami

Opracowano strategię wytwarzania przyrostowego do przetwarzania hydrożeli sieciowanych UV. Strategia ta pozwala na montaż warstwa po warstwie mikroprefabrykowanych struktur hydrożelowych, a także na montaż niezależnych komponentów, co pozwala na uzyskanie zintegrowanych urządzeń zawierających ruchome elementy, które reagują na aktywację magnetyczną.

Technika wytwarzania przyrostowego do łatwego i szybkiego wytwarzania mikromaszyn na bazie hydrożelu z komponentami reagującymi magnetycznie

Skuteczna metoda szybkiego i jonoselektywnego odsalania radioaktywnego jodu w kilku roztworach wodnych jest opisana za pomocą filtrów membranowych z octanu celulozy immobilizowanych nanocząstkami złota.

Skuteczna metoda selektywnego odsalania radioaktywnych anionów jodu przy użyciu filtra membranowego z nanocząstkami złota

To badanie skupia się na modelu gojenia ran in vitro (test zadrapań) jako mechanizmie określającym, jak zanieczyszczenia środowiskowe, takie jak arsen, wpływają na migrację komórek. Wyniki pokazują, że ten test in vitro dostarcza szybkich i wczesnych wskazówek dotyczących zmian w migracji komórkowej przed eksperymentami in vivo.

In vitro Test zarysowania w celu wykazania wpływu arsenu na migrację komórek skóry

Przedstawiono protokół racjonalnego projektowania dwufunkcyjnego filtra elektroaktywnego składającego się z nanorurek węglowych i nanodrutów tytanianu oraz przedstawiono ich zastosowania środowiskowe w kierunku utleniania i sekwestracji Sb(III).

Dwufunkcyjny filtr elektroaktywny w kierunku jednoczesnego utleniania i sekwestracji Sb(III)

Ten artykuł przedstawia nowatorską i wygodną drogę do syntezy materiału kompozytowego zeolitu typu Fe2O3/faujazyt (FAU) z czerwonej gleby. Szczegółowe parametry syntezy zostały dopracowane. Otrzymany materiał kompozytowy może być wykorzystany do efektywnej remediacji wód zanieczyszczonych metalami ciężkimi, co wskazuje na jego potencjalne zastosowania w inżynierii środowiska.

Recykling zasobów czerwonej gleby w celu syntezy zeolitowego materiału kompozytowego typu Fe2O3 / FAU do usuwania metali ciężkich

Poznaj metodę usuwania arsenu z wody gruntowej za pomocą kationowego żelu polimerowego z wodorotlenkiem żelaza. Żel selektywnie adsorbuje arsen przy wyższych stężeniach i poddaje się regeneracji.

Usuwanie arsenu za pomocą kationowego żelu polimerowego impregnowanego wodorotlenkiem żelaza

Przeglądaj więcej filmów