クリスタルバイオレットとクロルピリホスのペクチンハイドロゲル@Fe3O4への吸着効率の向上

Scientific Reports volume 13、記事番号: 10764 (2023) この記事を引用

磁性メソポーラスヒドロゲルベースのナノ吸着ネットは、有機リンクロルピリホス（CPF）殺虫剤と結晶を吸着させるために、現場外で調製したFe3O4磁性ナノ粒子（MNP）とベントナイト粘土を三次元（3D）架橋ペクチンヒドロゲル基板に添加することによって調製されました。バイオレット (CV) 有機染料。 構造的特徴を確認するために、さまざまな分析方法が利用されました。 得られたデータに基づいて、pH 7 の脱イオン水中のナノ吸着剤のゼータ電位は - 34.1 mV であり、表面積は 68.90 m2/g と測定されました。 調製されたヒドロゲルナノ吸着剤の新規性は、ヘテロ原子を含む反応性官能基、便利な汚染物質分子の拡散、およびナノ吸着剤と汚染物質、すなわちCPFおよびCVの間の相互作用を助ける多孔質の架橋構造を有することに起因する。 ペクチンヒドロゲル@Fe3O4-ベントナイト吸着剤による吸着の主な原動力は静電相互作用と水素結合相互作用であり、その結果、大きな吸着容量が得られます。 最適な吸着条件を決定するために、溶液の pH、吸着剤の投与量、接触時間、汚染物質の初期濃度など、CV および CPF の吸着能力に有効な要素が実験的に研究されています。 したがって、最適条件、つまり、接触時間 (20 分と 15 分)、pH 7 と 8、吸着剤の投与量 (0.005 g)、初期濃度 (50 mg/L)、CPF と CV の T (298 K) では、 CPF および CV 吸着容量は 833.333 mg/g および 909.091 mg/g でした。 調製されたペクチンヒドロゲル@Fe3O4-ベントナイト磁性ナノ吸着剤は、高い多孔性、強化された表面積、および多数の反応サイトを示し、安価で入手可能な材料を使用して調製されました。 さらに、フロイントリヒ等温線は吸着手順を説明し、擬似 2 次モデルは吸着速度論を説明しました。 調製された新しいナノ吸着剤は磁気的に分離され、吸着効率を特に低下させることなく 3 回の連続する吸着 - 脱着操作に再利用されました。 したがって、ペクチンヒドロゲル@Fe3O4-ベントナイト磁性ナノ吸着剤は、その顕著な吸着容量により、有機リン系殺虫剤および有機染料を除去するための有望な吸着システムである。

世界の急速な人口増加に伴い、食料の供給は深く考えなければならない重要な課題となっています。 この点で、食糧を供給するために農業に植物害虫を使用しないことは避けられないと思われます。 しかし、この手順では自然界に農薬が放出され、農薬が過剰に使用されます1,2。 有機リン系殺虫剤は、さまざまな種類の殺虫剤の中で合成殺虫剤に分類され、1970 年代以降、有機塩化物系殺虫剤の使用に対する広範な制限のため、工業的農業で使用され、多くの国で殺虫剤および神経剤として利用されています。 世界の農薬市場全体のほぼ 36% が有機リン系農薬で構成されています3。 クロルピリホス（CPF）は、結晶性の高い塩素化有機リン系殺虫剤で、1965 年以来、液体、ゲル、ペレット、水和剤などのさまざまな形態で世界中で製造され、使用されています 4,5。 CPF 殺虫剤を利用したいという国民の願望は 2 つの主な理由に関連しています。1 つはその安価さであり、もう 1 つは容易なアクセスです6。 CPF の長期にわたる耐久性は、その物理化学的特徴と構造的特徴によるものです。 CPF は非極性で水に難溶性の材料であり、水性溶媒から有機溶媒への分配が増加しています。 他の有機リン酸塩形態と同様に、アセチルコリンエステラーゼ酵素を抑制するため、CPF の毒性効果が発生し、さまざまな神経行動学的影響を引き起こす可能性があります 7,8。 新しい声明により、研究者らは標的細胞に対する多様な CPF 効果を検討してきました。