シプロフロキサシンの除去性能に優れたドーパミンによるSPS/MgSiのアセンブリー

Assembly of SPS/MgSi assisted by dopamine with excellent removal performance for ciprofloxacin.

• Yonghao Wang
• Wenqi Wei
• Yuzhi Lin
• Mian Zhang
• Yongjing Wang
• Minghua Liu

抄録

本研究では、マグネシウムシリケート系スルホン化ポリスチレン球状複合材料(SPS/MgSi)を1段階法(SMD1)と2段階法(SMD2)により合成した。SMD1法では、SPSの表面にMgSi粒子を高密度に集積させ、Feと水酸フェノールの錯形成を促進させた。ＳＭＤ２では、まずＳＰＳ／ＳｉＯをＳＭＤ１と同様の方法で得た後、水熱条件下でＳＰＳ／ＳｉＯを直接ＳＰＳ／ＭｇＳｉに変換した。このため、二段階法で得られたＭｇＳｉは織り込み構造を有していた。ＳＰＳ、ＭｇＳｉ、ＳＭＤ１と比較して、ＳＭＤ２は、比表面積が大きく、負の表面電荷が多いことが示された。そのため、SMD2は5、10、50mg/Lの濃度でCIPに対して優れた吸着性能を示し、50mg/Lでは329.7mg/gの平衡吸着容量に達することができました。この吸着過程は高速であり、疑似2次動力学モデルで記述することができる。pH値とゼータ電位の関係から、静電相互作用が吸着過程を支配していることが示された。また、競合吸着では、Naの影響は無視できるが、Caの影響は濃度に依存することが示された。湿潤酸(HA)は、SMD2によるCIPの吸着をわずかに促進することができた。吸着脱着を5回繰り返した後も、SMD2の平衡吸着能は50mg/LのCIPに対して288.6mg/Lであった。また、岷江原水の濃度が10および50mg/Lの場合、SMD2はCIPに対しても同様に優れた吸着能力を示した。以上の結果から、本合成法は汎用性があり、SMD2は水環境からのCIP除去用吸着剤としての可能性があることが示唆されました。

In this work, magnesium silicate-based sulfonated polystyrene sphere composites (SPS/MgSi) were synthesized by one-step (SMD1) and two-step (SMD2) methods. For SMD1, MgSi particles were densely assembled on the surface of SPS, assisted by complexation between Fe and hydroxyl phenol. For SMD2, SPS/SiO was firstly obtained by the same method as SMD1, and then SPS/SiO was transformed directly to SPS/MgSi under hydrothermal conditions. Therefore, MgSi obtained by the two-step method had an interwoven structure. Compared to SPS, MgSi and SMD1, SMD2 presented a larger specific surface area and more negative surface charges. Therefore, SMD2 showed superior adsorption performance toward CIP with concentrations of 5, 10 and 50 mg/L, and for 50 mg/L, the equilibrium adsorption capacity could reach 329.7 mg/g. The adsorption process is fast and can be described by the pseudo-second-order kinetic model. The relationship between pH value and Zeta potential demonstrated that electrostatic interaction dominated the adsorption process. In addition, competitive adsorption showed that the effect of Na was negligible but the effect of Ca was dependent on its concentration. Humid acid (HA) could slightly promote the absorption of CIP by SMD2. After five rounds of adsorption-desorption, the equilibrium adsorption capacity of SMD2 still remained at 288.6 mg/L for 50 mg/L CIP. Notably, SMD2 presented likewise superior adsorption capacity for CIP with concentrations of 10 and 50 mg/L in Minjiang source water. All the results indicated that this synthesis method is universal and that SMD2 has potential as an adsorbent for CIP removal from aquatic environments.

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