생합성된 산화구리 나노입자에 오염된 물로부터 파라세타몰과 티아졸릴블루를 효율적으로 흡착 제거합니다.

Aug 05, 2023

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 859(2023) 이 기사 인용

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구리 산화물 나노 입자 (CuONP)는 저렴한 비용, 바람직한 표면적, 풍부한 활성 부위, 강력한 조직 특성 및 높은 흡착 용량으로 인해 효율적인 흡착제로 엄청난 주목을 받아 왔습니다. 그러나 CuONP는 티아졸릴 블루 및 파라세타몰과 같은 환경 오염 물질이 증가하는 물을 정화하는 데 사용되지 않았습니다. 본 연구에서는 플라타누스 옥시덴탈리스(Platanus occidentalis)의 수성 잎 추출물로부터 제조된 녹색 합성 CuONP에 대한 티아졸릴 블루와 파라세타몰의 흡착을 연구했습니다. BET, SEM, FTIR, XRD, EDX 및 제로 전하의 pH 지점은 표면적이 58.76m2/g이고 평균 크기가 82.13nm인 바람직한 표면 특성을 갖는 CuONP의 성공적인 합성을 보여주었습니다. 티아졸릴 블루와 파라세타몰에 대해 각각 72.46 mg/g 및 64.52 mg/g의 최대 단층 흡착 용량이 얻어졌습니다. Freundlich, 유사 2차 및 입자 내 확산 모델은 두 오염물질의 흡착에 잘 맞습니다. pH 연구는 티아졸릴 블루와 파라세타몰의 흡착에서 각각 정전기적 상호작용과 약한 분자간 상호작용이 우세함을 시사했습니다. CuONP에 대한 오염물질의 자발적, 물리적, 흡열 및 무작위 흡착은 열역학적 고려 사항을 통해 얻어졌습니다. 생합성된 CuONP는 재사용 가능성이 높고 물에서 티아졸릴 블루와 파라세타몰을 흡착하는 데 효율적인 것으로 밝혀졌습니다.

모든 생명체가 건강하고 행복하기 위해서는 깨끗한 물이 필요합니다. 대부분의 개발도상국과 부유한 국가에서는 깨끗한 물의 부족이 심각한 문제가 되었습니다1. 이는 급속한 기술 발전, 산업 폐수 오염, 인구의 급속한 증가, 수질을 저하시키는 불규칙한 강수량에 기인합니다2,3,4. 자동차용 휘발유, 플라스틱, 섬유 의류, 식품, 약품 등 현대식 편의시설과 상품의 정기적인 사용으로 인해 막대한 폐기물이 발생하고 이전에 오염되지 않았던 수역이 오염되었습니다5. 오염된 물의 사용은 식생, 사람 및 기타 생물에 심각한 부정적인 영향을 미쳤습니다6. 개발도상국에서는 지역 주민들이 가장 신뢰할 수 있는 깨끗한 물 공급원인 지하수가 유기 및 무기 폐수의 산업 배출로 인해 급속히 오염되고 있습니다7.

염료와 제약 오염물질은 가장 흔한 수질 오염물질 중 하나입니다8,9. 전 세계적으로 연간 약 700,000톤을 사용하는 최대 염료 사용자는 섬유 부문입니다10. 그 결과, 섬유 산업에서 사용되는 폐수에서 상당한 양의 염료가 환경으로 배출됩니다11. 배출되는 염료는 환경은 물론 인간의 건강에도 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 생물학적 및 광분해에 대한 저항성을 높이는 높은 안정성으로 인해 염료는 물에서 제거하기가 어렵습니다12. 또한 수역으로 들어가는 빛의 양을 줄여 수생 식물이 광합성을 위해 빛을 사용하는 방식에 영향을 미칩니다. 또한 신장, 간, 뇌, 피부, 중추 신경계 및 생식 기관은 돌연변이 및 발암성을 일으킬 수 있는 분해 산물에 의해 손상될 수 있습니다13. 또한 메스꺼움, 구토, 눈 화상, 호흡 곤란 등의 건강 문제를 일으킬 수도 있습니다11. 대부분의 연구는 말라카이트 그린, 로다민 B, 크리스탈 바이올렛, 메틸 오렌지, 에리오크롬 블랙 t, 콩고 레드, 메틸렌 블루와 같은 염료를 물에서 제거하는 데 중점을 두고 있으며 티아졸릴 블루와 같은 기타 잠재적으로 유해한 염료에 대한 연구는 제한되어 있습니다. 고려14. 더욱이, 제약 오염물질은 환경과 인간 건강에도 해롭습니다15. 특히, 보통 파라세타몰(N-(4-hydroxyphenyl)acetamide)로 불리는 아세트아미노펜은 세계에서 가장 많이 사용되는 진통제 및 해열제 중 하나입니다. 이는 뛰어난 안정성, 용해도 및 친수성으로 인해 전 세계적으로 지표수, 폐수 및 식수에서 발견되었습니다16. 이 약물을 남용하면 여러 가지 생리적 문제가 발생합니다. 대사되지 않은 약의 일부는 투여 후 소변을 통해 배설됩니다. 결과적으로 이 오염물질은 가정이나 병원 폐수에 다양한 양으로 존재할 수 있습니다. 약물은 생물학적 활성을 생성할 수 있는 양으로 지방 조직에 축적될 수 있기 때문에 인간이 섭취하는 물에 생리 활성 화합물이 존재하면 장기적인 독성학적 위험이 발생합니다17. 따라서 환경 수질을 보존하기 위해서는 티아졸릴블루와 파라세타몰에 오염된 폐수를 처리하는 것이 필요합니다.