Name: Dwufunkcyjny filtr elektroaktywny w kierunku jednoczesnego utleniania i sekwestracji Sb(III) (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-12-05T14:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 34 s
Description: Poznaj metodę projektowania dwufunkcyjnego filtru elektroaktywnego z nanorurek węglowych i nanodrucików tytanianowych do jednoczesnego utleniania i sekwestracji antymonu(III) z wód powierzchniowych.

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

Ta praca była wspierana przez Fundację Nauk Przyrodniczych w Szanghaju, Chiny (nr 18ZR1401000), Shanghai Pujiang Program (nr 18PJ1400400), oraz Narodowy Kluczowy Program Badawczo-Rozwojowy Chin (nr 2018YFF0215703).

UWAGA: Proszę uważnie przeczytać odpowiednie karty charakterystyki (SDS) wszystkich chemikaliów i nosić odpowiednie środki ochrony osobistej (PPE) przed użyciem. Niektóre chemikalia są toksyczne i drażniące. Zachowaj ostrożność podczas obchodzenia się z nanorurkami węglowymi, które mogą stwarzać dodatkowe zagrożenia w przypadku wdychania lub kontaktu ze skórą.
1. Przygotowanie elektroaktywnego filtra tytanianowo-CNT
<ol>
	<li>Przygotowanie nanodrutów tytanianowych16
	<ol>
		<li>Rozpuścić 56 g wodorotlenku potasu (KOH) w 100 ml wody dejonizowanej przy energicznym mieszaniu.</li>
		<li>Dodać 3 g proszku dwutlenku tytanu (TiO2) do rozpuszczonego roztworu KOH.</li>
		<li>Przenieść powyższy roztwór do reaktora wyłożonego teflonem i utrzymywać go w temperaturze 200 °C przez 24 godziny.</li>
		<li>Otrzymany biały osad przepłukać kwasem solnym (HCl) o stężeniu 0,1 mol/l i wodą dejonizowaną do uzyskania neutralnego pH ścieków. Produkt suszyć w próżni w temperaturze 60 °C przez noc.</li>
		<li>Przenieść produkty do pieca rurowego i podgrzewać go do temperatury 600 °C przez 2 godziny z prędkością narastania 1 °C/min.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotowanie filtra tytanianowo-CNT17
	<ol>
		<li>Dodaj 20 mg nanorurek węglowych (CNT) do 40 ml n-metylopirolidonu (NMP). Sonikacja sondą przez 40 minut w celu uzyskania jednorodnego roztworu.</li>
		<li>Oddzielnie dodaj 20 mg przygotowanych nanodrutów tytanianu do 20 ml NMP. Wykonuj sonicynację sondą przez 20 minut.</li>
		<li>Zmieszać roztwór dyspersji tytanianowej z roztworem dyspersyjnym CNT. Przefiltrować roztwór mieszaniny na membranę PTFE, która służy jako podpora dla filtra tytanianowo-CNT.</li>
		<li>Spłucz sekwencyjnie 100 ml etanolu i 200 ml wody dejonizowanej. 
		UWAGA: Sam filtr CNT można przygotować podobną drogą bez dodatku nanodrutów tytanianowych.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Filtracja elektrochemiczna Sb(III)
<ol>
	<li>Opis aparatury doświadczalnej18
	<ol>
		<li>Przeprowadź eksperymenty sorpcyjne w zmodyfikowanej elektrochemicznie obudowie filtracyjnej z poliwęglanu (patrz <silna klasa="xfig">Rysunek 1).</li>
		<li>Użyj zasilacza prądu stałego do sterowania elektrochemią.</li>
		<li>Zastosuj perforowany tytanowy pierścień jako złącze do filtrów anodowych lub katodowych.</li>
		<li>Użyj izolacyjnej gumy silikonowej jako separatora i uszczelnienia.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Eksperymenty filtracyjne
	<ol>
		<li>Dodać 2,2 mg C, 8H,4K2O,12Sb 2,3H2 O do 1000 mlwody dejonizowanej, aby przygotować roztwór Sb(III) o stężeniu 800 μg/l.</li>
		<li>Przenieść 100 ml roztworu Sb(III) do zlewki o pojemności 150 ml. Dostosuj pH roztworu do 7.</li>
		<li>Umieść tak przygotowaną anodę filtracyjną tytanianowo-CNT w obudowie filtracyjnej z poliwęglanu i umieść inny filtr z samą CNT jako katodę. Uszczelnij obudowę.</li>
		<li>Przepuścić przez system filtracji z roztworem Sb(III) przy danym przepływie. Zastosuj napięcie stałe podczas filtracji.</li>
		<li>Określcałkowite stężenie Sb i Sb(III) za pomocą techniki spektrometru fluorescencji atomowej17. 
		UWAGA: W tym procesie natężenie przepływu i przyłożone napięcie można dostroić odpowiednio za pomocą pompy perystaltycznej i zasilacza prądu stałego.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Sun, W. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Profiling+microbial+community+in+a+watershed+heavily+contaminated+by+an+active+antimony+%28Sb%29+mine+in+Southwest+China%5BTitle%5D)+AND+%22Science+of+the+Total+Environment%22%5BJournal%5D)">Profiling microbial community in a watershed heavily contaminated by an active antimony (Sb) mine in Southwest China.</a> Science of the Total Environment. 550, 297-308 (2016).</li>
<li>Herath, I., Vithanage, M., Bundschuh, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Antimony+as+a+global+dilemma%3A+geochemistry%2C+mobility%2C+fate+and+transport%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Pollution%22%5BJournal%5D)">Antimony as a global dilemma: geochemistry, mobility, fate and transport.</a> Environmental Pollution. 223, 545-559 (2017).</li>
<li>Pan, L. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessments+of+levels%2C+potential+ecological+risk%2C+and+human+health+risk+of+heavy+metals+in+the+soils+from+a+typical+county+in+Shanxi+Province%2C+China%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+and+Pollution+Research%22%5BJournal%5D)">Assessments of levels, potential ecological risk, and human health risk of heavy metals in the soils from a typical county in Shanxi Province, China.</a> Environmental Science and Pollution Research. 23, 19330-19340 (2016).</li>
<li>Huang, S. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sulfide-modified+zerovalent+iron+for+enhanced+antimonite+sequestration%3A+characterization%2C+performance%2C+and+reaction+mechanisms%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Engineering+Journal%22%5BJournal%5D)">Sulfide-modified zerovalent iron for enhanced antimonite sequestration: characterization, performance, and reaction mechanisms.</a> Chemical Engineering Journal. 338, 539-547 (2018).</li>
<li>Ungureanu, G., Santos, S., Boaventura, R., Botelho, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Arsenic+and+antimony+in+water+and+wastewater%3A+Overview+of+removal+techniques+with+special+reference+to+latest+advances+in+adsorption%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Environmental+Management%22%5BJournal%5D)">Arsenic and antimony in water and wastewater: Overview of removal techniques with special reference to latest advances in adsorption.</a> Journal of Environmental Management. 151, 326-342 (2015).</li>
<li>Zou, J. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+reduced+graphene+oxide+coupled+with+Mn3O4+for+highly+efficient+removal+of+Sb%28III%29+and+Sb%28V%29+from+water%5BTitle%5D)+AND+%22Acs+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional reduced graphene oxide coupled with Mn3O4 for highly efficient removal of Sb(III) and Sb(V) from water.</a> Acs Applied Materials & Interfaces. 8, 18140-18149 (2016).</li>
<li>Saleh, T. A., Sari, A., Tuzen, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effective+adsorption+of+antimony%28III%29+from+aqueous+solutions+by+polyamide-graphene+composite+as+a+novel+adsorbent%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Engineering+Journal%22%5BJournal%5D)">Effective adsorption of antimony(III) from aqueous solutions by polyamide-graphene composite as a novel adsorbent.</a> Chemical Engineering Journal. 307, 230-238 (2017).</li>
<li>Yan, Y. Z., An, Q. D., Xiao, Z. Y., Zheng, W., Zhai, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flexible+core-shell%2Fbead-like+alginate%40PEI+with+exceptional+adsorption+capacity%2C+recycling+performance+toward+batch+and+column+sorption+of+Cr%28VI%29%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Engineering+Journal%22%5BJournal%5D)">Flexible core-shell/bead-like alginate@PEI with exceptional adsorption capacity, recycling performance toward batch and column sorption of Cr(VI).</a> Chemical Engineering Journal. 313, 475-486 (2017).</li>
<li>Fu, L., Shozugawa, K., Matsuo, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oxidation+of+antimony+%28III%29+in+soil+by+manganese+%28IV%29+oxide+using+X-ray+absorption+fine+structure%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Environmental+Sciences%22%5BJournal%5D)">Oxidation of antimony (III) in soil by manganese (IV) oxide using X-ray absorption fine structure.</a> Journal of Environmental Sciences. 73, 31-37 (2018).</li>
<li>Liu, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adsorption+of+Pb2%2B%2C+Cd2%2B%2C+Cu2%2B+and+Cr3%2B+onto+titanate+nanotubes%3A+competition+and+effect+of+inorganic+ions%5BTitle%5D)+AND+%22Science+of+the+Total+Environment%22%5BJournal%5D)">Adsorption of Pb2+, Cd2+, Cu2+ and Cr3+ onto titanate nanotubes: competition and effect of inorganic ions.</a> Science of the Total Environment. 456, 171-180 (2013).</li>
<li>Wu, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+study+of+Cr%28VI%29+removal+performance+and+mechanism+from+water+using+multilayer+material+coated+nanoscale+zerovalent+iron%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Pollution%22%5BJournal%5D)">Dynamic study of Cr(VI) removal performance and mechanism from water using multilayer material coated nanoscale zerovalent iron.</a> Environmental Pollution. 240, 717-724 (2018).</li>
<li>Shan, C., Ma, Z. Y., Tong, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficient+removal+of+trace+antimony%28III%29+through+adsorption+by+hematite+modified+magnetic+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Hazardous+Materials%22%5BJournal%5D)">Efficient removal of trace antimony(III) through adsorption by hematite modified magnetic nanoparticles.</a> Journal of Hazardous Materials. 268, 229-236 (2014).</li>
<li>Luo, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Removal+of+antimonite+%28Sb%28III%29%29+and+antimonate+%28Sb%28V%29%29+from+aqueous+solution+using+carbon+nanofibers+that+are+decorated+with+zirconium+oxide+%28ZrO2%29%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+%26+Technology%22%5BJournal%5D)">Removal of antimonite (Sb(III)) and antimonate (Sb(V)) from aqueous solution using carbon nanofibers that are decorated with zirconium oxide (ZrO2).</a> Environmental Science & Technology. 49, 11115-11124 (2015).</li>
<li>Liu, Y. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Golden+carbon+nanotube+membrane+for+continuous+flow+catalysis%5BTitle%5D)+AND+%22Industrial+%26+Engineering+Chemistry+Research%22%5BJournal%5D)">Golden carbon nanotube membrane for continuous flow catalysis.</a> Industrial & Engineering Chemistry Research. 56, 2999-3007 (2017).</li>
<li>Ma, B. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+antimony%28V%29+removal+using+synergistic+effects+of+Fe+hydrolytic+flocs+and+ultrafiltration+membrane+with+sludge+discharge+evaluation%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Research%22%5BJournal%5D)">Enhanced antimony(V) removal using synergistic effects of Fe hydrolytic flocs and ultrafiltration membrane with sludge discharge evaluation.</a> Water Research. 121, 171-177 (2017).</li>
<li>Yuan, Z. Y., Zhang, X. B., Su, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Moderate+hydrothermal+synthesis+of+potassium+titanate+nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+a-Materials+Science+%26+Processing%22%5BJournal%5D)">Moderate hydrothermal synthesis of potassium titanate nanowires.</a> Applied Physics a-Materials Science & Processing. 78, 1063-1066 (2004).</li>
<li>Liu, Y. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electroactive+modified+carbon+nanotube+filter+for+simultaneous+detoxification+and+sequestration+of+Sb%28III%29%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+%26+Technology%22%5BJournal%5D)">Electroactive modified carbon nanotube filter for simultaneous detoxification and sequestration of Sb(III).</a> Environmental Science & Technology. 53, 1527-1535 (2019).</li>
<li>Gao, G., Vecitis, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemical+carbon+nanotube+filter+oxidative+performance+as+a+function+of+surface+chemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+%26+Technology%22%5BJournal%5D)">Electrochemical carbon nanotube filter oxidative performance as a function of surface chemistry.</a> Environmental Science & Technology. 45, 9726-9734 (2011).</li>
<li>Liu, Y. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+oxidation+and+sorption+of+highly+toxic+Sb%28III%29+using+a+dual-functional+electroactive+filter%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Pollution%22%5BJournal%5D)">Simultaneous oxidation and sorption of highly toxic Sb(III) using a dual-functional electroactive filter.</a> Environmental Pollution. 251, 72-80 (2019).</li>
</ol>

Nie mamy nic do ujawnienia.

Kluczem do tej technologii jest wytworzenie elektroaktywnego, przewodzącego i porowatego filtra hybrydowego o wysokiej swoistości Sb. Aby to zrobić, należy zwrócić szczególną uwagę na proces wytwarzania. Ilość nanodrutów tytanianu musi być precyzyjnie kontrolowana ze względu na efekt "kompromisu" między przewodnością elektryczną filtra a powierzchnią.
Ponadto należy również zauważyć, że konieczne jest odpowiednie przyłożone napięcie. Gdy przyłożone napięcie jest zbyt wysokie (np. >3 V), inne r...

Ostatnio dużym zainteresowaniem cieszyło się zanieczyszczenie środowiska spowodowane pojawiającym się antymonem (Sb)1,2. Szeroko zakrojone badania wykazują, że związki Sb są wysoce toksyczne dla ludzi i mikroorganizmów, chociaż występują w niskich stężeniach w środowisku3,4. Co gorsza, konwencjonalne metody fizykochemiczne lub biologiczne są zwykle nieskuteczne w usuwaniu tych pojawiających się zanieczyszczeń ze względu na ich niskie stężenia i wysoką toksyczność5. Najliczniejszymi gatunkami Sb są Sb(V) i Sb(III), z których ta ostatnia forma jest bardziej toksyczna.
Wśród obecnie dostępnych metod uzdatniania, adsorpcja jest uważana za obiecującą i wykonalną alternatywę ze względu na jej wysoką skuteczność, niski koszt i prostotę6,7. Do tej pory opracowano kilka nanoskalowych sorbentów o przestrajalnej mikrostrukturze, dużej powierzchni właściwej i swoistości Sb, takich jak TiO28, MnO29, titanate10, zerovalent iron11, tlenki żelaza i inne dwuskładnikowe tlenki metali12,13. Częstym problemem w przypadku adsorbentów w skali nano jest problem po separacji ze względu na ich mały rozmiar cząstek. Jedną ze strategii rozwiązania tego problemu jest załadowanie tych nano-sorbentów na podpory w skali makro/mikro14. Kolejnym wyzwaniem ograniczającym szerokie zastosowanie technologii adsorpcji jest słaby transport masy spowodowany ograniczonym stężeniem docelowych związków/cząsteczek15. Problem ten można częściowo rozwiązać, przyjmując konstrukcję membrany, a konwencja może znacznie usprawnić transport masowy. Ostatnie wysiłki poświęcono na opracowanie zaawansowanych systemów uzdatniania, które łączą adsorpcję i utlenianie w jednym urządzeniu w celu skutecznego usuwania Sb(III). Tutaj pokazujemy, w jaki sposób elektroaktywny filtr tytanianowo-węglowy (titanate-CNT) został racjonalnie zaprojektowany i zastosowany do jednoczesnej adsorpcji i sekwestracji toksycznego Sb(III). Dostrajając wielkość obciążenia tytanianem, przyłożone napięcie i natężenie przepływu, pokazujemy, w jaki sposób można odpowiednio dostosować szybkość utleniania Sb(III) i wydajność sekwestracji. Chociaż produkcja i zastosowanie filtra elektroaktywnego jest pokazane w tym protokole, podobne projekty mogą mieć również zastosowanie do obróbki innych jonów metali ciężkich.
Drobne zmiany w procesie produkcji i odczynnikach mogą spowodować znaczące zmiany w morfologii i wydajności końcowego systemu. Na przykład wykazano, że czas hydrotermalny, temperatura i czystość chemiczna wpływają na mikrostruktury tych nanoskalowych adsorbentów. Natężenie przepływu roztworu adsorbatu określa również czas przebywania w systemie przepływowym, a także skuteczność usuwania związków docelowych. Dzięki jasnej identyfikacji tych kluczowych parametrów wpływających można zapewnić powtarzalny protokół syntezy i osiągnąć stabilną skuteczność usuwania Sb(III). Protokół ten ma na celu dostarczenie szczegółowych doświadczeń w zakresie wytwarzania dwufunkcyjnych filtrów hybrydowych, a także ich zastosowań w usuwaniu toksycznych jonów metali ciężkich w sposób przepływowy.

<table><tbody><tr><td>Spektrometr fluorescencji atomowej</td><td>Ruili Co., Ltd</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nanorurki węglowe (CNT)</td> <td>TimesNano Co., Ltd</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Zasilacz prądu stałego</td><td>Dahua Co., Ltd</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Etanol, 96%</td> <td>Sinopharm</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kwas solny, 36%</td> <td>Sinopharm</td><td></td><td></td></tr><tr><td>winian</td> <td>potasu L-antymonuSigma-Aldrich</td><td></td><td>Wysoce toksyczny</td></tr><tr><td>N-metylo-2-pirolidynon (NMP), 99,5%</td><td>Sinopharm</td><td></td><td>Wysoce toksyczny</td></tr><tr><td>wodorotlenek potasu, 85%</td><td>Sinopharm</td><td></td><td></td></tr><tr><td>pompa perystaltyczna</td><td>Ismatec Co., Ltd</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dwutlenek tytanu w proszku</td><td>Sinopharm</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

dwufunkcyjny filtr elektroaktywny w kierunku jednoczesnego utleniania i sekwestracji sb(iii)

A Dual-Functional Electroactive Filter Towards Simultaneously Sb(III) Oxidation and Sequestration

Zaprojektowaliśmy łatwą metodę syntezy dwufunkcyjnego filtra elektrochemicznego składającego się z dwóch materiałów 1-D: nanodrutów tytanianu i nanorurek węglowych. Hybrydowy filtr tytanianowo-węglowy został przygotowany przez sonikację sprzężoną ze ścieżką po filtracji. Ze względu na synergiczne efekty zwiększonej liczby odsłoniętych miejsc sorpcji, reaktywność elektrochemiczną, mały rozmiar porów sieci tytanian-CNT w połączeniu z konstrukcją przepływową, można łatwo osiągnąć jednoczesne utlenianie i sekwestrację Sb(III). Technologia spektrometru fluorescencji atomowej wykazała, że zastosowane pole elektryczne przyspiesza współczynnik konwersji Sb(III), a otrzymane Sb(V) były skutecznie adsorbowane przez nanodruty tytanianu ze względu na ich specyficzność Sb. Protokół ten zapewnia praktyczne rozwiązanie do usuwania wysoce toksycznych jonów Sb(III) i innych podobnych jonów metali ciężkich.

Zastosowana aparatura do filtracji elektroaktywnej to elektrochemicznie modyfikowana obudowa filtracyjna z poliwęglanu (Rysunek 1). Do charakterystyki morfologii filtra tytanian-CNT wykorzystano techniki skaningowej elektronowej mikroskopii emisyjnej (FESEM) oraz mikroskopii elektronowej transmisyjnej (TEM) (Rysunek 2). Aby wykazać skuteczność elektrochemicznego systemu filtracji, określono zmianę Sbtotal oraz stanu walencyjnego Sb w funkcji czasu (<s...

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)

We have designed a facile method to synthesize a dual-functional electrochemical filter consisting of two 1-D materials: titanate nanowires and carbon ...

Usuwanie pojawiających się zanieczyszczeń antymonu z wód powierzchniowych jest bardzo pożądane. Najliczniejszymi gatunkami antymonu są antymon trzeci i antymon piąty, a antymon trzeci jest 10 razy bardziej toksyczny niż antymon piąty. Dwuetapowa strategia wytrącania utleniania jest powszechnie stosowana do usuwania antymonu trzeciego, czyli najpierw utleniania antymonu trzy do antymonu piątego, a następnie wytrącania chemicznego.Ale możemy to osiągnąć w ciągu jednej jednostki. Ponieważ antymon ma podobne właściwości fizykochemiczne z innymi pierwiastkami z tej samej grupy azotowej, takimi jak arsen czy fosfor, uważam, że tę metodę można również rozszerzyć na te związki. Pamiętaj, aby uważnie przeczytać kartę charakterystyki wszystkich chemikaliów.Postępuj zgodnie z protokołem i obowiązującymi instrukcjami i naucz się odróżniać antymon trzeci od piątego. Drobne zmiany w protokole mogą spowodować znaczące zmiany w wydajności systemu. Na przykład zbyt duża ilość tytanianu może spowolnić szybkość przewodności i kinetykę usuwania antymonu z filtra.Aby przygotować nanodruty tytanianowe, najpierw rozpuść 56 gramów wodorotlenku potasu w 100 mililitrach zdejonizowanej wody pod energicznym mieszaniem. Następnie dodaj 3 gramy proszku dwutlenku tytanu do roztworu. Wejście roztworu do reaktora wyłożonego teflonem.Trzymaj roztwór w temperaturze 200 stopni Celsjusza przez 24 godziny. Przed przemyciem powstałego białego osadu należy go nasycić 0,1 mola na litr kwasu hydraulicznego i wody dejonizowanej, aż do uzyskania neutralnego zamożnego pH. Produkt suszyć w próżni w temperaturze 60 stopni Celsjusza przez noc.Następnie przenieś produkt do pieca rurowego i podgrzewaj materiał do 600 stopni Celsjusza przez 2 godziny z prędkością narastania 1 stopnia Celsjusza na minutę. W celu przygotowania filtra CNT tytanianu, dodaj 20 miligramów CNT do 40 mililitrów N-metylopirolidonu i sonduj sonikację mieszaniny przez 40 minut, aby uzyskać jednorodny roztwór. Następnie dodaj 200 miligramów nano drutów tytanianu do 20 mililitrów pirolidonu metylu i sonduj sonikację mieszaniny przez 20 minut.Pod koniec sonikacji należy zmieszać roztwór dyspersji tytanianu z roztworem dyspersyjnym CNT i przefiltrować powstałą mieszaninę na membranę PTFE. Następnie przepłucz filtr raz 100 mililitrami etanolu, a drugi raz 200 mililitrami wody dejonizowanej. W przypadku elektrochemicznej filtracji antymonowej najpierw dodaj 2,2 miligrama trójwodzianu antymonylu potasu do 1 000 mililitrów wody dejonizowanej, a następnie dodaj 100 mililitrów powstałego roztworu antymonu o stężeniu 800 mikrogramów na litr do 150-mililitrowej zlewki.Dostosuj roztwór do pH 7 i umieść przygotowaną anodę filtracyjną CNT z tytanianu w zmodyfikowanej elektrochemicznie obudowie filtracyjnej z poliwęglanu. Umieść sam filtr CNT w obudowie jako katodę i połącz anodę i katodę za pomocą perforowanego tytanowego pierścienia. Użyj izolacyjnej gumy silikonowej, aby oddzielić i uszczelnić obudowę, a następnie przepuść roztwór antymonu przez system filtracji z odpowiednim natężeniem przepływu, używając zasilacza prądu stałego, aby przyłożyć odpowiednie napięcie podczas filtracji.Pod koniec filtracji użyć spektrometru fluorescencji atomowej, aby określić całkowite stężenie antymonu i antymonu trzy zgodnie ze standardowymi protokołami. Elektroaktywny aparat filtracyjny to elektrochemicznie modyfikowana obudowa filtracyjna z poliwęglanu. Obrazy filtra CNT z tytanianowego mikroskopu elektronowego ze skaningowym mikroskopem elektronowym sugerują chropowatą powierzchnię.Charakterystyka transmisyjnej mikroskopii elektronowej sugeruje, że CNT są splątane z nanodrutami tytanianu po przetworzeniu, co wskazuje na udaną syntezę materiału hybrydowego tytanian-CNT. Aby wykazać skuteczność systemu filtracji elektrochemicznej, można określić zmianę całkowitego stanu antymonu i stanu walencyjnego antymonu w funkcji czasu. Na przykład w tej reprezentatywnej analizie stężenie antymonu five gwałtownie wzrosło w ciągu pierwszych 30 minut.Podczas gdy pełną konwersję antymonu trzy zaobserwowano w ciągu 1 godziny ciągłej filtracji w trybie recyrkulacji, co wskazuje, że utlenianie antymonu było głównym procesem reakcji w początkowej fazie, umożliwiając skuteczne wchłonięcie antymonu pięć przez załadowane nanodruty tytanianu. Co więcej, zarówno kinetyka, jak i pojemność sorpcji antymonu zwiększały się wraz z przyłożonym napięciem ze względu na wzmocnione oddziaływania elektrostatyczne i transport w pobliżu powierzchni przez elektromigrację. Protokół ten ma na celu zapewnienie obiecującej strategii poprzez integrację skomplikowanych zadań, nauki o membranach i elektrochemii w celu odkażania antymonu trzech i innych podobnych składników w wodzie.Można zademonstrować użycie wyprodukowanego filtra jako systemu filtracji katodowej przy funkcji lub redukcji i absorpcji. Umożliwia dekontaminację innych jonów metali ciężkich, takich jak chrom sześć. W kolejnym kroku planujemy zbadać wpływ naturalnych materiałów organicznych na wydajność usuwania trój-antymonu, a także poświęcić się opracowaniu funkcji laboratoryjnych w celu uzyskania lepszej kinetyki.Niektóre chemikalia są toksyczne, lub drażniące. Należy pamiętać, aby zawsze nosić odpowiednie środki ochrony osobistej podczas ich użytkowania.

a-dual-functional-electroactive-filter-towards-simultaneously-sb-iii

Research

JoVE Journal

Environment

Środowisko

Elektrody jonoselektywne (ASSISE) w całości w stanie stałym, zbudowane z przetwornika z polimeru przewodzącego (CP), zapewniają kilka miesięcy funkcjonalnego życia w płynnych mediach. W tym miejscu opisujemy proces produkcji i kalibracji ASSISE w formacie lab-on-a-chip. Wykazano, że ASSISE zachował profil nachylenia zbliżony do nernstiańskiego po długotrwałym przechowywaniu w złożonych pożywkach biologicznych.

Biochip z wieloma analitami (MAB) oparty na elektrodach jonoselektywnych w stanie stałym (ASSISE) do badań fizjologicznych

Tutaj prezentujemy metodę elektrofizjologiczną opartą na solidnych membranach z naciskiem na jej zastosowania do charakterystyki elektrogenicznych transporterów membranowych.

Wprowadzenie do elektrofizjologii opartej na membranach podpartych ciałem stałym

Organiczny tranzystor elektrochemiczny jest zintegrowany z żywymi komórkami i służy do monitorowania przepływu jonów przez barierę nabłonkową przewodu pokarmowego. W tym badaniu mierzony jest wzrost strumienia jonów, związany z rozerwaniem połączeń ścisłych, wywołany obecnością chelatora wapnia EGTA (glikol etylenowy-bis(beta-aminoetylowy eter)-N,N,N',N'-tetraoctowy kwas).

Wykrywanie przerwania tkanki barierowej za pomocą organicznego tranzystora elektrochemicznego

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

Prezentujemy protokoły do elektrochemicznej oceny symetrycznej niewodnej organicznej baterii przepływowej redoks i diagnozowania jej stanu naładowania za pomocą FTIR.

Protokół oceny elektrochemicznej i diagnostyki stanu naładowania symetrycznej organicznej baterii przepływowej redoks

Przedstawiono protokół wytwarzania nanoporowatych anodowych tlenków glinu poprzez jednoczesną anodowanie wielu powierzchni, po której następują odwrócone odchylenia podobne do schodów. Może być wielokrotnie nakładany na to samo podłoże aluminiowe, wykazując łatwą, wysokowydajną i czystą dla środowiska strategię.

Jednoczesne anodowanie wielopowierzchniowe i schodowe odchylenia odwrotne Anodowe tlenki glinu w elektrolicie kwasu siarkowego i szczawiowego

Włączenie elektrod referencyjnych do akumulatora litowo-jonowego dostarcza cennych informacji do wyjaśnienia mechanizmów degradacji przy wysokich napięciach. W tym artykule przedstawiamy konstrukcję ogniwa, która mieści wiele elektrod referencyjnych, wraz z etapami montażu w celu zapewnienia maksymalnej dokładności danych uzyskanych w pomiarach elektrochemicznych.

Elektroda referencyjna litiowana in situ: konstrukcja z czterema elektrodami do spektroskopii impedancyjnej in-operando

Tutaj prezentujemy protokół przygotowania chromoforów do przenoszenia ładunku na bazie membrany kompozytowej z polioksometalunu/polimeru.

Przygotowanie membran fotoczułych na bazie polioksometalanu do fotoaktywacji katalizatorów tlenku manganu

Zatrucie katodą spowodowanymi śladowymi poziomami zanieczyszczeń w powietrzu pozostaje głównym problemem dla długoterminowej stabilności wysokotemperaturowych systemów elektrochemicznych. Zapewniamy nowatorską metodę łagodzenia degradacji katody za pomocą getterów, które wychwytują zanieczyszczenia unoszące się w powietrzu w wysokiej temperaturze przed wejściem do elektrochemicznie aktywnego obszaru komina.

Opracowanie i walidacja getterów chromu do systemów zasilania ogniwami paliwowymi ze stałym tlenkiem

Pokazano chronoamperometryczny wzrost anodowych elektroaktywnych biofilmów mikrobiologicznych w reaktorze z zasilaniem przy użyciu układu trzech elektrod, kontrolowanego przez potencjostat. Zewnątrzkomórkowy transfer elektronów charakteryzuje się za pomocą woltamperometrii cyklicznej w obecności donora elektronów i pod nieobecność donora elektronów. Pokazano analizę danych fundamentalnych.

Elektroaktywne biofilmy mikrobiologiczne pochodzące ze ścieków: wzrost, utrzymanie i podstawowa charakterystyka

Poznaj metodę projektowania dwufunkcyjnego filtru elektroaktywnego z nanorurek węglowych i nanodrucików tytanianowych do jednoczesnego utleniania i sekwestracji antymonu(III) z wód powierzchniowych.

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

Przeglądaj więcej filmów