บทความล่าสุดใน รายงานทางวิทยาศาสตร์ มันนำเสนอการศึกษาของฟิล์มโพลีไวนิลแอลกอฮอล์ (PVA) ที่ฝังอยู่กับนาโนคอมโพสิตของไทเทเนียมไบโอเจล (TIO₂) ดัดแปลงเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการแปรรูปน้ำ วัสดุได้รับการออกแบบมาเพื่อแก้ปัญหาการกำจัดสีย้อมและการฆ่าเชื้อในการจัดการสิ่งปฏิกูล
นอกเหนือจากความกลัวที่เพิ่มขึ้นของมลพิษทางน้ำนักวิทยาศาสตร์มุ่งเน้นไปที่Tio₂เนื่องจากคุณสมบัติโฟโตคะตาไลติกและชีวภาพในแง่ของความสามารถในการดูดซับโดยมีวัตถุประสงค์เพื่อสร้างวิธีแก้ปัญหาที่ทำกำไรและมีประสิทธิภาพในการกำจัดมลพิษ
สินเชื่อรูปภาพ: kateryna kon/shutterstock.com
พื้นหลัง
ไทเทเนียมไดออกไซด์ได้รับการทดสอบอย่างกว้างขวางในการบำบัดน้ำเนื่องจากความสามารถในการลดมลพิษอินทรีย์ในกรณีของมลพิษยูวีและมลพิษดูดซับเช่นโลหะหนักและสีย้อม อย่างไรก็ตามการใช้thio₂ในรูปแบบของผงเป็นความท้าทาย พวกเขารวมถึงการรวมตัวกันของอนุภาคพื้นผิวที่ใช้งาน จำกัด และความจำเป็นในการแยกหลังการรักษา
เพื่อเอาชนะข้อ จำกัด เหล่านี้นักวิทยาศาสตร์ได้เปิดใช้ Biochar ซึ่งเป็นวัสดุที่มีรูพรุนที่อุดมไปด้วยถ่านหินที่ผลิตโดยไพโรไลซิสชีวมวล Biles เป็นที่รู้จักกันดีสำหรับพื้นผิวที่สูงกลุ่มการทำงานและความสามารถในการจ่าย การบูรณาการของ Biogel กับTio₂เพิ่มคุณสมบัติของการดูดซับและเกี่ยวข้องกับข้อบกพร่องของการใช้TIO₂ การตั้งค่าวัสดุเหล่านี้ในเมทริกซ์ PVA ให้คอมโพสิตที่มีความเสถียรและง่ายต่อการใช้งานที่มีฟังก์ชั่นคู่ที่มีศักยภาพ: การกำจัดมลพิษและการฆ่าเชื้อโรคของจุลินทรีย์
วิธีการ: การสังเคราะห์นาโนคอมโพสิตและการผลิตภาพยนตร์
ทีมสังเคราะห์ nanodrus ของไทเทเนียมไดออกไซด์ (TNW) โดยใช้กระบวนการไฮโดรเทอร์มอลกับโซเดียมไฮดรอกไซด์เป็นตัวทำละลาย ส่วนผสมถูกประมวลผลที่ 240 ° C เป็นเวลา 72 ชั่วโมงในการนึ่ง แยก nanorody ของ biogel ถูกเตรียมจากเกล็ดข้าวผ่านไพโรไลซิสที่ 400 ° C ในชั้นบรรยากาศของไนโตรเจน
มีการตรวจสอบวิธีการเตรียมที่ซับซ้อนสองวิธี: เข้าที่ และ ตำแหน่ง– ในวิธีการอดีตผู้มีการกลั่นแกล้ง TNW ถูกกระจัดกระจายในน้ำเป็นครั้งแรกและจากนั้นก็มีการเพิ่ม biocaen ส่วนผสมคือ sonfish และผสมเพื่อให้แน่ใจว่ามีปฏิสัมพันธ์ที่ดีก่อนที่จะหมุนล้างและอบแห้ง
ในการผลิตฟอยล์นาโนคอมโพสิตขั้นสุดท้ายความเข้มข้นของ TNW และ TNW ต่าง ๆ ที่ดัดแปลงโดย biochar นั้นกระจัดกระจายในน้ำและผสมกับ PVA และกลีเซอรอล (เป็นพลาสติไซเซอร์) ส่วนผสมถูกทำให้ร้อนจนละลายอย่างสมบูรณ์แล้วโยนลงบนภาพยนตร์และทำให้แห้ง
ลักษณะของวัสดุดำเนินการโดยใช้:
- TEM และ SEM เพื่อตรวจสอบโครงสร้างและสัณฐานวิทยาพื้นผิว
- FTIR เพื่อระบุกลุ่มการทำงาน
- XRD สำหรับการประเมินผลึก
- การวิเคราะห์การดูดซับก๊าซเพื่อประเมินความพรุนและพื้นผิว
ผลลัพธ์และการอภิปราย: ประสิทธิภาพในการกำจัดและการฆ่าเชื้อโรคของสีย้อม
TEM และ SEM ได้ยืนยันว่า TNW มีรูปร่าง Nano -tap ที่สม่ำเสมอโดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยประมาณ 45 นาโนเมตร Biowygel nanables มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 19 นาโนเมตรยืนยันโดยการวิเคราะห์ TEM และ SEM การดัดแปลง TNW ที่ประสบความสำเร็จด้วยBiowałuได้มีส่วนช่วยในการเพิ่มปฏิสัมพันธ์กับพื้นผิวตามที่เห็นได้จาก FTIR spectra แสดงพันธะไฮโดรเจนที่สำคัญและการประสานงานระหว่างกลุ่มการทำงานของวัสดุที่ได้รับการดัดแปลง
การวิเคราะห์พื้นผิวพบว่าลักษณะของรูขุมขนของตัวอย่างที่ดัดแปลงโดยเฉพาะอย่างยิ่ง nanocomposites ได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญซึ่งบ่งชี้ถึงศักยภาพในการดูดซับที่เพิ่มขึ้น ผลการวิจัยพบว่าพื้นผิวที่เหมาะสมของนาโนไททาเนียเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญหลังจากการดัดแปลงยืนยันสมมติฐานว่าการปรับปรุงเหล่านี้จะนำไปสู่ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นในการใช้งานการทำให้บริสุทธิ์น้ำ
หลังจากการทดสอบเพื่อลบเมทิลีนสีน้ำเงิน nanocomposites ดัดแปลงแสดงประสิทธิภาพการกำจัดเกือบทั้งหมด (สูงถึง 100 %) ภายใน 20 นาทีในรูปแบบผงหรือเป็นฟอยล์ การดูดซับอย่างรวดเร็วนี้ได้รับการอนุมัติจากการวิจัยจลน์ซึ่งสอดคล้องกับโมเดล Langmuir ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการดูดซับแบบโมโน -เลเยอร์บนพื้นผิวที่มีจำนวนที่เท่ากันและหลังจากจลนพลศาสตร์ทางกายภาพแบบง่าย
นอกจากนี้คอมโพสิตที่ดัดแปลงจาก Biogla ยังมีฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียอย่างมีนัยสำคัญต่อจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรคแนะนำการทำงานสองครั้งของพวกเขาว่าเป็นตัวดูดซับที่มีประสิทธิภาพและปัจจัยทางชีวภาพ
ดาวน์โหลดสำเนา PDF ทันที!
แอปพลิเคชัน
การศึกษาครั้งนี้แสดงให้เห็นถึงการพัฒนาที่ประสบความสำเร็จของฟิล์มที่ใช้ PVA ซึ่งมีนาโนคอมโพสิตของการปรับเปลี่ยนไทเทเนียมของไบรชาร์ซึ่งออกแบบมาเพื่อการทำให้บริสุทธิ์น้ำที่มีประสิทธิภาพ วัสดุมีการดูดซับสูงการกำจัดสีย้อมอย่างรวดเร็วและคุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียซึ่งทำให้พวกเขาใช้งานได้จริงสำหรับการบำบัดน้ำเสีย
การบูรณาการของ Biogel ไม่เพียง แต่เสริมสร้างความแข็งแกร่งของโครงสร้างและพื้นผิวเท่านั้น แต่ยังมีส่วนช่วยในการใช้งานหลายอย่างของวัสดุ การเริ่มต้นคอมโพสิตในพอลิเมอร์เมทริกซ์มีข้อดีของการบริการและการประมวลผลการจัดการความยืดหยุ่นและการใช้งานในโลกแห่งความเป็นจริง
การค้นพบเหล่านี้เน้นทิศทางที่มีแนวโน้มในการพัฒนาระบบบำบัดน้ำที่ยั่งยืนและมีประสิทธิภาพสูง การวิจัยในอนาคตสามารถตรวจสอบการผลิตขนาดใหญ่ผลลัพธ์ระยะยาวและการกำจัดมลพิษในวงกว้างช่วยตอบสนองความท้าทายระดับโลกในการเข้าถึงน้ำสะอาดและสิ่งแวดล้อม
การอ้างอิงของวารสาร
Ghanm AF และใน– (2025)– ฟอยล์แอลกอฮอล์ Poliwinyl ที่มี nanocomposts ของ titanium dioxide biockegel ที่ดัดแปลงเป็นตัวแทนเปลี่ยนสีและการฆ่าเชื้อ รายงานทางวิทยาศาสตร์ 15, 11423. สอง: 10.1038/s41598-025-87432-7