Name: Um método eficiente para dessalinização seletiva de iodo radioativo ânions usando filtro de membrana incorporado de nanopartículas de ouro (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-07-13T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 28 s
Description: Aprenda a remover iodo radioativo de soluções aquosas usando filtros de membrana com nanopartículas de ouro imobilizadas. Este método oferece dessalinização seletiva rápida e eficiente para remediação ambiental.

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Este trabalho foi apoiado pela bolsa de investigação provenientes da Fundação Nacional de pesquisa da Coreia (Grant number: 2017M2A2A6A01070858).

1. síntese de nanopartículas de ouro citrato-estabilizada
<ol><li>Lave um balão de fundo redondo de dois-pescoço (250 mL) e uma barra de agitação magnética com água régia, uma mistura de ácido clorídrico concentrado e ácido nítrico concentrado na proporção de 3:1 volume. Cuidado: solução de água régia é extremamente corrosiva e pode resultar em explosão ou pele queima se não for tratada com extrema cautela.</li>
	<li>Lavagem do material de vidro com água desionizada para remover o ácido residual em solução aquosa.</li>
	<li>Adicionar 120 mL de solução de Ácido cloroáurico (HAuCl4, 1mm) ao balão de fundo redondo de dois-pescoço (250 mL) e aquecê-lo ao refluxo sob constante agitação.</li>
	<li>Adicionar 12 mL de solução de citrato de sódio tribásico (35mm) rapidamente para o balão de fundo redondo de dois-pescoço e a mistura resultante por mais 20 min para a redução completa do ouro sal de refluxo.</li>
	<li>Permitir que a suspensão coloidal de nanopartículas (vermelho profundo) para esfriar até a temperatura de quarto.</li>
	<li>Medir a concentração das nanopartículas de ouro (AuNPs) com espectroscopia UV-vis no comprimento de onda de 520 nm (coeficiente de extinção de 2.8 x 108) utilizando uma cubeta de quartzo (1 cm de comprimento de caminho).</li>
	<li>Adicionar uma gota de suspensão de AuNPs para um grid cobre revestido carbono (400 mesh) e secar à temperatura ambiente. Medir o tamanho do AuNPs com microscopia eletrônica de transmissão (TEM).</li>
	<li>Manter a suspensão de nanopartículas de ouro coloidal a 4 ° C.</li>
</ol>2. preparação da membrana híbrido (Au-CAM)
<ol><li>Preparação do filtro de membrana incorporado de nanopartículas de ouro através de uma seringa<ol>
<li>Lave a uma membrana de acetato de celulose (tamanho de poros: 0,45 μm, diâmetro: 25mm) apoiado por uma unidade de filtro com água destilada (10ml) por três vezes.</li>
		<li>Retirar 10 mL de citrato-estabilizado AuNPs (10 nM) com uma seringa estéril (20 mL) e adicioná-lo lentamente em um filtro de membrana de pre-lavado de acetato de celulose (Figura 1).</li>
		<li>Lave a unidade de filtração com 10 mL de água desionizada três vezes para remover AuNPs não-imobilizadas. Nota: AuNPs imobilizados na membrana de acetato de celulose são altamente estáveis, e, portanto, Au-CAM pode ser armazenado sob condição ambiente durante várias semanas sem a perda de suas propriedades químicas ou estabilidade.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Preparação do filtro de membrana de nanopartículas de ouro pela bomba de vácuo<ol>
<li>Coloque a membrana de acetato de celulose (tamanho de poros: 0,45 μm, diâmetro: 47 mm) entre um filtro espacador vidro suporte (diâmetro: 40 mm) e um funil graduado (300 mL).</li>
		<li>Conectar uma unidade combinada do suporte vidro fritado e graduado funil para um balão de recuperar (500 mL) e uma bomba de vácuo.</li>
		<li>Adicionar 10 mL de citrato-estabilizado AuNPs (10 nM) para o graduado funil e depois aplicar o vácuo até que todos os AuNPs são passados através da membrana de acetato de celulose (aproximadamente 20 s).</li>
		<li>Repita o mesmo procedimento (etapa 2.2.3) do outro lado da membrana para imobilizar o AuNPs em ambos os lados da membrana.</li>
		<li>Analisar a superfície do Au-CAM usando microscópio eletrônico de varredura (MEV) sob as condições de alta performance com as tensões de aceleração até 15 kV (Figura 2d). Nota: Para verificar a estabilidade de nanopartículas na Au-CAM em uma condição de sal elevada, a membrana composta foi imerso em solução de NaCl 1,0 M para 2 h, e então a inspeção visual foi realizada para confirmar a estabilidade da Au-CAM.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. adsorção de iodo radioativo usando Au-CAM em um sistema de lote
<ol><li>Diluir o iodo radioativo ([125eu] NaI, 2,2 MBq) em 3 mL de água pura, 1,0 M NaCl ou 10 nM NaI e adicionar cada solução em uma placa de Petri (50 mm diâmetro × 15 mm de altura). Cuidado: O iodo radioativo oxidado pode ser volátil e deve ser manuseado com escudos de chumbo adequada e leva os frascos. Todos radioquímicos etapas devem ser executadas em uma capa de filtro de carvão bem ventilada, e os procedimentos experimentais precisam ser monitorados por detectores de radioatividade.</li>
	<li>Coloque o Au-CAM, que é preparado usando um filtro de vácuo em soluções de iodo radioativo e agite-os em temperatura ambiente.</li>
	<li>Retirar o prato de Petri de 10 μL da solução de iodo radioativo em dado tempo pontos (0, 5, 10, 30, 60, 120 min) e medir a radioatividade da alíquota usando γ-contador automático.</li>
	<li>Enxágue com água purificada a Au-CAM após 120 min e em seguida medir a quantidade de radioactividade capturada na membrana usando γ-contador automático (Figura 3).</li>
</ol>4. dessalinização de iodo radioativo sob condição de em fluxo contínuo
<ol><li>Remoção de ânions de iodo radioativo (125eu–) usando um filtro de Au-CAM<ol>
<li>O iodo radioativo (3,7 MBq), dissolva em 50 mL de água pura, PBS 1x, 1,0 M NaCl, 0.1 M NaOH, 0.1 M HCl, 10mm CsCl, 10mm SrCl2, sintética urina ou água do mar.</li>
		<li>Retirar com uma seringa estéril (50 mL)-50 mL de cada solução e passar através da unidade de filtro de Au-CAM a uma taxa de fluxo de cerca de 1,5 mL/s usando uma bomba de seringa (Figura 1).</li>
		<li>Transferi 5 mL do filtrado para um tubo de plástico para quantificar a radioatividade na solução.</li>
		<li>Medir a quantidade de radioatividade residual na solução filtrado usando γ-contador automático (Figura 4).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Teste de reutilização do filtro de Au-CAM<ol>
<li>Dissolva o iodo radioativo em um sintética urina ou água do mar (3,7 MBq/50 mL).</li>
		<li>Retirar-se 50 mL de solução com uma seringa estéril (50 mL) e adicioná-lo à unidade de filtro de Au-CAM a uma taxa de fluxo de cerca de 1,5 mL/s usando uma bomba de seringa.</li>
		<li>Repita o mesmo procedimento de filtração (etapa 4.2.2) para sete vezes usando uma única unidade de filtro de Au-CAM.</li>
		<li>Transferi 5 mL do filtrado para um tubo de plástico para quantificar a radioatividade na solução.</li>
		<li>Medir a quantidade de radioatividade em sete soluções filtrado usando γ-contador automático.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

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</ol>

Os autores não têm nada para divulgar.

Em anos recentes, vários nanomateriais engenharia e membranas foram desenvolvidas para remover metais radioactivos perigosos e metais pesados na água com base na sua funcionalidade específica na adsorção técnicas25,26, 27 , 28 , 29 , 30 , 31 , 32 ,</su...

Há várias décadas, enorme quantidade de resíduos radioactivos líquidos foi gerada por reactores nucleares, instalações de pesquisa e instituições médicas. Esses poluentes foram frequentemente uma ameaça palpável para o meio ambiente e saúde humana1,2,3. Especialmente, o iodo radioativo é reconhecido como um dos elementos mais perigosos devido a acidentes de usina nuclear. Por exemplo, um ambiente um relatório sobre o Fukushima e Chernobyl reator nuclear demonstrou que a quantidade de lançado iodines radioativos incluindo 131eu (t1/2 = 8,02 dias) e 129eu (t1/2 = 15,7 milhões de anos) para o ambiente era maior do que aqueles de outros radionuclídeos4,5. Em particular, a exposição destes radioisótopos resultou em alta absorção e enriquecimento na tiroide humana6. Além disso, iodines radioativos liberados podem causar grave contaminação do solo, água do mar e das águas subterrâneas devido à sua alta solubilidade em água. Portanto, muitos processos de remediação usando vários Adsorventes inorgânicos e orgânicos têm sido investigados para capturar iodines radioativos em resíduos aquosos7,8,9,10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20. apesar de extensos esforços têm se dedicado ao desenvolvimento de sistemas avançados de adsorvente, o estabelecimento de um método de descontaminação mostrando performances satisfatórias sob condição de em fluxo contínua era muito limitado. Recentemente, nós relatamos um processo de dessalinização novela mostrando a eficiência de remoção boa, íon-seletividade, sustentabilidade e reutilização usando materiais de compósito nano híbrido de nanopartículas de ouro (AuNPs)21,22 , 23. entre eles, membranas de ouro embutido de nanopartículas de acetato de celulose (Au-CAM) facilitaram a dessalinização altamente eficiente de íons iodeto sob um sistema de fluxo contínuo em comparação com aqueles de materiais adsorventes existentes. Além disso, todo o processo poderia ser terminado em um curto período de tempo, que foi outra vantagem para o tratamento de resíduos nucleares gerados a partir de pós-uso em aplicações médicas e industriais. O objetivo geral do presente manuscrito é fornecer um protocolo passo a passo para a preparação de Au-CAM24. Também demonstramos que um processo de filtração rápida e conveniente para íon-seletivo captura de iodo radioativo usando as membranas compostas projetadas. O protocolo detalhado neste relatório oferecerá uma aplicação útil dos nanomateriais no campo de pesquisa de ciências ambientais.

<table><tbody><tr><td>Ácido clorídrico</td><td>DUKSAN</td><td>1129</td><td></td></tr><tr><td>Ácido nítrico&nbsp;</td><td>JUNSEI</td><td>37335-1250</td><td></td></tr><tr><td>Cloreto cloroautico trihidratado (HAuCl4&middot; 3H2O)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>254169</td><td></td></tr><tr><td>Citrato de sódio tribásico di-hidratado</td><td>Sigma Aldrich</td><td>71402</td><td></td></tr><tr><td>[125I]NaI&nbsp;</td><td>Perkin-Elmer</td><td>NEZ033A010MC</td><td></td></tr><tr><td>Cloreto de sódio</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S9888</td><td></td></tr><tr><td>Iodeto de sódio</td><td>Sigma Aldrich</td><td>383112</td><td></td></tr><tr><td>Hidróxido de sódio</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S5881</td><td></td></tr><tr><td>L-lactato de lítio</td><td>Sigma Aldrich</td><td>L2250</td><td>Urina sintética</td></tr><tr><td>Ácido cítrico</td><td>Sigma Aldrich</td><td>C1909</td><td>Sintético urina</td></tr><tr><td>Hidrogenocarbonato de sódio</td><td>JUNSEI</td><td>43305-1250</td><td>Urina sintética</td></tr><tr><td>Uréia</td><td>Sigma Aldrich</td><td>U1250</td><td>Urina sintética</td></tr><tr><td>Cloreto de cálcio</td><td>JUNSEI</td><td>18230-0301</td><td>Urina sintética</td></tr><tr><td>Sulfato de magnésio</td><td>SAMCHUN</td><td>M0146</td><td>Urina sintética</td></tr><tr><td>Di-hidrogenofosfato de potássio</td><td>JUNSEI</td><td>84185A1250</td><td>Urina sintética</td></tr><tr><td>Hidrogenofosfato dipotássico</td><td>JUNSEI</td><td>84120-1250</td><td>Urina sintética</td></tr><tr><td>Sulfato de sódio</td><td>JUNSEI</td><td>83260-1250</td><td>Urina sintética</td></tr><tr><td>Cloreto de amônio</td><td>Sigma Aldrich</td><td>A9434</td><td>Urina sintética</td></tr><tr><td>Água do mar</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S9148</td><td></td></tr><tr><td>1x PBS</td><td>Thermo</td><td>SH30256.01</td><td></td></tr><tr><td>Membranas de acetato de celulose (tamanho dos poros: 0,20 &mu; m, diâmetro: 25 mm)</td><td>Advantec MFS</td><td>25CS045AS</td><td></td></tr><tr><td>Membranas de acetato de celulose (tamanho dos poros: 0,20 &mu; m, diâmetro: 47 mm)</td><td>Advantec MFS</td><td>C045A047A</td><td></td></tr><tr><td>47 mm Suportes de microanálise de vidro</td><td>Advantec MFS</td><td>KG47(311400)</td><td></td></tr><tr><td>Placa de Petri (50 mm de diâmetro e agudo; 15 mm de altura)</td><td>SPL</td><td>10050</td><td></td></tr><tr><td>Contador gama</td><td>Perkin-Elmer</td><td>2480 WIZARD2</td><td>Número do modelo</td></tr><tr><td>Espectrofotômetro UV-vis</td><td>Thermo</td><td>GENESYS 10</td><td>Número do modelo</td></tr><tr><td>Microscopia eletrônica de transmissão</td><td>Hitachi</td><td>H-7650</td><td>Número do modelo</td></tr><tr><td>Microscópio eletrônico de varredura por emissão de campo</td><td>FEI</td><td>Verios 460L</td><td>Número do modelo</td></tr></tbody></table>

um método eficiente para dessalinização seletiva de iodo radioativo ânions usando filtro de membrana incorporado de nanopartículas de ouro

An Efficient Method for Selective Desalination of Radioactive Iodine Anions by Using Gold Nanoparticles-Embedded Membrane Filter

Aqui, demonstramos um protocolo de detalhe para a preparação de membranas compostas incorporado nanomateriais e sua aplicação para a remoção eficiente e íon seletivo de iodines radioativos. Por meio de nanopartículas de ouro citrato-estabilizado (diâmetro médio: 13 nm) e membranas de acetato de celulose, ouro, membranas de acetato de celulose de nanopartículas-incorporado (Au-CAM) facilmente tem sido fabricadas. Os nano-adsorventes na Au-CAM foram altamente estáveis na presença de alta concentração de sais inorgânicos e moléculas orgânicas. Íons em soluções aquosas de iodeto rapidamente poderiam ser capturados por esta membrana projetada. Através de um processo de filtração, usando uma unidade de filtro contendo Au-CAM, eficiência de remoção excelente (> 99%), bem como íon seletivo resultado de dessalinização foi alcançado em um curto espaço de tempo. Além disso, Au-CAM prevista uma boa reutilização sem diminuição significativa de suas performances. Estes resultados sugeriram que a tecnologia presente usando a membrana híbrido projetada será um processo promissor para a descontaminação em grande escala de iodo radioativo de resíduos líquidos.

Temos demonstrado métodos simples para a fabricação de Au-CAM utilizando citrato-estabilizado AuNPs e acetato de celulose da membrana (Figura 1um). A superfície do Au-CAM foi observada por SEM que mostrou que os nanomateriais foram incorporados estàvel nas nanofibras de celulose (Figura 2). As nanopartículas encarceradas na membrana foram sustentadas estàvel e não foram liberadas pela membrana por lavagem contínu...

Um método eficiente para a rápida e íon seletivo dessalinização de iodo radioativo em várias soluções aquosas é descrito usando filtros de membrana de acetato de celulose imobilizada de nanopartículas de ouro.

Um método eficiente para dessalinização seletiva de iodo radioativo ânions usando filtro de membrana incorporado de nanopartículas de ouro

Here, we demonstrate a detail protocol for the preparation of nanomaterials-embedded composite membranes and its application to the efficient and ...

Este método pode ajudar a responder a questões-chave no campo de tratamento de água e remediação sustentável, como a remoção eficiente de iodo radioativo de meios aquosos usando materiais nanocompósitos híbridos. A principal ou a melhor coisa dessa técnica é que os elementos radioativos em uma mistura de sal e substâncias orgânicas podem ser rapidamente removidos por um simples processo de filtração em uma questão altamente eficiente. A demonstração em vídeo deste assunto é crítica, pois o manuseio e o tratamento de resíduos líquidos radioativos requerem cuidados especiais, incluindo proteção pessoal e ambiental contra a propagação da contaminação radioativa.Demonstrando os procedimentos estará Ha Eun Shim, uma estudante de pós-graduação do meu laboratório. Adicionar 120 mililitros de solução de ácido cloroáurico a um balão lavado de fundo redondo de dois gargalos e aquecê-lo até ao refluxo sob agitação constante. Adicione rapidamente 12 mililitros de solução tribásica de citrato de sódio ao balão de fundo redondo de dois gargalos.Reflua a mistura resultante por mais 20 minutos para a redução completa do sal dourado. Permita que a suspensão coloidal de nanopartículas esfrie até a temperatura ambiente. Meça a concentração das nanopartículas de ouro com espectroscopia UV-Vis em um comprimento de onda de 520 nanômetros usando uma cubeta de quartzo.Agora, adicione uma única gota de suspensão de nanopartículas de ouro em uma grade de cobre revestida de carbono de 400 malhas. Seque a grade à temperatura ambiente antes de medir o tamanho das nanopartículas de ouro com microscopia eletrônica de transmissão. Mantenha a suspensão de nanopartículas de ouro coloidal a quatro graus Celsius.Para preparar o filtro de membrana embebido em nanopartículas de ouro usando uma unidade de seringa, primeiro lave três vezes uma membrana de acetato de celulose suportada por uma unidade de filtro com água deionizada. Retire 10 mililitros de nanopartículas de ouro estabilizadas com citrato com uma seringa estéril e adicione-as lentamente ao filtro de membrana de acetato de celulose pré-lavado. Lave a unidade de filtro com 10 mililitros de água deionizada três vezes para remover nanopartículas de ouro não imobilizadas.Alternativamente, para preparar o filtro de membrana de nanopartículas de ouro por bomba de vácuo, coloque a membrana de acetato de celulose entre um suporte de vidro fritado porta-filtro e um funil graduado. Conecte uma unidade combinada do suporte de vidro fritado e do funil graduado a um balão de recuperação e a uma bomba de vácuo. Adicione 10 mililitros de nanopartículas de ouro estabilizadas com citrato no funil graduado.Em seguida, aplique um vácuo até que todas as nanopartículas de ouro passem pela membrana de acetato de celulose. Repita o mesmo procedimento do outro lado da membrana para imobilizar nanopartículas de ouro em ambos os lados da membrana. Analise a superfície da membrana de acetato de celulose embebida em nanopartículas de ouro ou CAM de ouro usando microscopia eletrônica de varredura sob condições de alto desempenho com tensões de aceleração de até 15 quilovolts.Dilua o iodo radioativo em três mililitros de água pura, um cloreto de sódio molar ou iodeto de sódio 10 nanomolar e adicione cada solução em uma placa de Petri. As diretrizes padrão de segurança contra radiação devem ser observadas ao trabalhar com iodo radioativo. Coloque o CAM de ouro que foi preparado usando um filtro de vácuo nas soluções de iodo radioativo.Agite-os suavemente em temperatura ambiente. Retire 10 microlitros da solução de iodo radioativo da placa de Petri em determinados pontos de tempo. Em seguida, medir a radioactividade da alíquota utilizando um contador gama automático.Enxágue o CAM dourado com água purificada após 120 minutos. Finalmente, meça a quantidade de radioatividade capturada na membrana usando o contador gama automático. Para remover ânions de iodo radioativo usando um filtro CAM de ouro, dissolva o iodo radioativo em 50 mililitros de várias soluções aquosas.Retire 50 mililitros de cada solução com uma seringa estéril e passe-a pela unidade de filtro CAM de ouro a uma taxa de fluxo de cerca de 1,5 mililitros por segundo usando uma unidade de seringa. Transferir cinco mililitros do filtrado para um frasco de plástico para quantificar a radioactividade na solução. Medir a quantidade de radioactividade residual na solução filtrada utilizando o contador gama automático.Por fim, execute o teste de reutilização no filtro CAM dourado conforme descrito no protocolo de texto. Após uma incubação de 30 minutos, o filtro CAM de ouro capturou a maior parte do iodo radioativo em água pura e em um molar de cloreto de sódio. Por outro lado, a adsorção de radioatividade foi inibida completamente na presença de iodeto de sódio não radioativo porque a superfície das nanopartículas de ouro foi ocupada por ânions iodeto.As soluções de iodo radioativo foram passadas através de uma unidade de filtro contendo CAM de ouro. A quantidade de radioatividade residual no filtrado foi então medida. Excelente eficiência foi obtida através da etapa de filtração, diminuindo significativamente a concentração de iodo radioativo.Em particular, o desempenho de dessalinização do CAM de ouro não foi suprimido pela alta concentração de sais inorgânicos, como sódio, césio e estrôncio. Além disso, o CAM de ouro pode ser reutilizável para dessalinização repetitiva de iodo radioativo em urina sintética e água do mar. Embora esse método possa fornecer informações sobre a remediação de resíduos radioativos de vários meios aquosos, ele também pode ser aplicado a outros radioisótopos e metais pesados tóxicos, introduzindo quelantes metálicos e compósitos inorgânicos na superfície de nanopartículas de ouro.Seguindo este procedimento, o sistema automático de tratamento de água contaminada pôde ser explorado e projetado para implementação prática deste estudo em larga escala industrial. Não se esqueça de que trabalhar com materiais radioativos pode ser extremamente perigoso, e precauções como capelas de exaustão bem ventiladas, proteções pessoais e exposição mínima a materiais perigosos devem sempre ser tomadas durante a execução deste procedimento.

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Research

JoVE Journal

Engineering

Engenharia

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Ultrafiltração de fluxo tangencial: um método &quot;verde&quot; para a seleção do tamanho e concentração de nanopartículas de prata coloidal

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Síntese e Purificação de Iodoaziridines Envolvendo Quantitative Seleção do Optimal fase estacionária para cromatografia

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Um protocolo otimizado para a radiomarcação eficiente de nanopartículas de ouro usando um<sup&gt; 125</sup&gt; Marcado com Eu Azida grupo prostético

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Produção de Vírus da Doença de Newcastle Recombinante de Alta Titer a partir de fluido allantóico

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Produção e purificação de vírus adenoassociados em cultura de suspensão por centrifugação por gradiente de densidade de iodixanol para aplicações in vivo

Aprenda a remover iodo radioativo de soluções aquosas usando filtros de membrana com nanopartículas de ouro imobilizadas. Este método oferece dessalinização seletiva rápida e eficiente para remediação ambiental.

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