ノルフロキサシンおよびシプロフロキサシンの除去を目的としたビワ葉抽出物からの安定なFe,Cu酸化物ナノコンポジットのグリーン合成

Green synthesis of stable Fe,Cu oxide nanocomposites from loquat leaf extracts for removal of Norfloxacin and Ciprofloxacin.

• Qiujie Liu
• Peili Ma
• Penglei Liu
• Hongping Li
• Xiuli Han
• Lie Liu
• Weihua Zou

抄録

水から汚染物質を除去するためのナノ材料の大量生産は、主に複雑な合成方法と危険な試薬の使用に起因する多くの課題に直面しています。植物からナノ材料を調製するグリーン法は、これらの問題を効果的に解決することができます。ビワの葉の抽出物を用いたグリーン法とシングルステップ法によりFe,Cu酸化物ナノコンポジット（Fe-Cu-NCs）を合成し、ノルフロキサシン（NOR）とシプロフロキサシン（CIP）を水溶液から除去するための吸着剤として使用した。合成した吸着剤は、NORとCIPに対して優れた吸着特性を示した。実験的平衡データはRedlich-Petersonモデル及びKoble-Corriganモデルによく適合し、Langmuirモデルにより計算されたFe-Cu-NCsの293Kでの最大吸着容量はNORで1.182mmol/g、CIPで1.103mmol/gであった。さらに、透過型電子顕微鏡(TEM),走査型電子顕微鏡X線エネルギー分散分光法(SEM-EDS),X線光電子分光法(XPS),X線回折法(XRD),フーリエ変換赤外分光法(FTIR)を用いてFe-Cu-NCの形態と性質を調べ、Fe-Cu-NCへのNORとCIPの吸着機構について議論した。熱力学的パラメータから、吸着過程は自発的及び吸熱的であることが明らかになった。本研究は、Fe-Cu-NCが吸着剤としての可能性を示し、抗生物質を含む廃水の浄化に簡単で便利な方法を提供することを示した。

Mass production of nanomaterials to remove pollutants from water still faces many challenges, mainly due to the complexity of the synthesis methods involved and the use of dangerous reagents. The green method of preparation of nanomaterials from plants can effectively solve these problems. Fe,Cu oxide nanocomposites (Fe-Cu-NCs) were synthesized by a green and single-step method using loquat leaf extracts, and were used as an adsorbent for removal of Norfloxacin (NOR) and Ciprofloxacin (CIP) from aqueous solution. The synthesized adsorbent showed excellent adsorption properties for NOR and CIP. The experimental equilibrium data fitted the Redlich-Peterson and Koble-Corrigan models well and the maximum adsorption capacities of Fe-Cu-NCs calculated by the Langmuir model for NOR and CIP were 1.182 mmol/g and 1.103 mmol/g, respectively, at 293 K. Additionally, the morphologies and properties of Fe-Cu-NCs were characterized by transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy X-ray energy-dispersive spectroscopy (SEM-EDS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffraction (XRD) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis and the adsorption mechanism of NOR and CIP onto Fe-Cu-NCs was discussed. Thermodynamic parameters revealed that the adsorption process was spontaneous and endothermic. This study indicated that Fe-Cu-NCs are a potential adsorbent and provide a simple and convenient strategy for the purification of antibiotics-laden wastewater.