.jpg)
图片致谢:mopic / shutterstock.com
抗生素在水系统中的出现现在是一个全球性问题，并引起了人们对其对自然生态系统的影响的关注，特别是对周围的鱼卵生产抑制、雄性性别逆转甚至人类健康的影响。
一组中国研究人员现在已经开发出一种混合气凝胶材料，由纤维素纳米纤维和氧化石墨烯组成，可以通过吸附机制去除多达21种不同的抗生素。
抗生素在水生生态系统中越来越多的出现不仅引起了人们的关注，而且也促使研究人员寻找控制抗生素污染的可行方案。许多不同类型的去除方法已经被试验过，但吸附去除方法迄今为止是最有效的。
许多材料作亚博网站下载为污染物吸附剂进行了试验，但存在去除能力低、分离困难、二次环境污染和回收能力不理想等问题。对一种新型高效材料的需求促使研究人员创造了一种纤维素纳米纤维/氧化石墨烯混合气凝胶。
气凝胶是一种具有低密度、高比表面积和优异吸附性能的多孔纳米结构材料。亚博网站下载然而，纯无机气凝胶有一点脆弱的趋势，可能会崩溃。混合气凝胶可以为实际应用提供额外的灵活性和稳定性。
基于纤维素纳米纤维(CNF)的亚博网站下载混合气凝胶材料近年来受到了广泛关注，特别是在三维(3D)吸收结构方面。这是由于它们具有优异的物理性能。CNFs作为吸水性材料，具有高纵横比亚博网站下载、高表面积、柔韧性和层次性多孔结构。
氧化石墨烯（GO）是先前已被用作抗生素吸收材料的材料，但不适用于多种抗生素的吸收。因此，它是一种明显的混合材料，用于测试CNF的抗生素吸收应用的潜力。
除了之前证明了自己，氧化石墨烯还具有极高的亲水性、超高的表面积和丰富的表面含氧基团。这不仅是理想的结构效益，而且可以提高杂化材料的吸收性能。
研究人员通过一步超声法制备了CNF-GO杂化材料。互连的3D网络由二维氧化石墨烯纳米片组成，通过氢键相互作用与CNFs一起生长。
研究人员通过扫描电子显微镜(FEI Quanta 200)、透射电子显微镜(FEI Tecnai G20)、傅里叶变换红外光谱(Nicolet 5700)、x射线衍射(Rigaku D/MAX 2200)、共焦拉曼显微镜(WiTec ALPHA 300)等对结构进行了广泛的表征和测试。x射线光电子能谱(Thermo Fisher Scientific-K-Alpha 1063)、热分析(TA Instruments SDT Q600)、高效液相色谱(Aglient-1200)和紫外-可见光谱(ERSEE TU-1900)。
杂化材料对21种抗生素表现出良好的吸附能力，去除率最低可达69%。
研究人员测试了6种不同类别的抗生素，发现每一类抗生素的吸收效率是:四环素类>喹诺酮类>磺胺类>氯霉素类> β-内酰胺类>大环内酯类。
吸附机理主要利用了静电吸引、p-π相互作用、π-π堆积和氢键等分子间相互作用。具体来说，各抗生素类的吸收能力为454.6 mg g－1四环素128.3毫克g－1对于喹啉，227.3毫克g－1磺胺类为418.7 mg g－1对于氯霉素，230.7 mg g－1β-内酰胺和291.8毫克g－1大环内酯类。
研究人员还发现，气凝胶显示出良好的易于分离，可以重复使用，没有任何明显的降解吸收性能。
研究人员已经生产出一种材料，这种材料有可能解决抗生素污染问题，并在未来作为一种高效、经济的吸附剂用于去除废水和水生态系统中的抗生素。
资料来源及进一步阅读
基于二维结构的纳米纤维素/氧化石墨烯复合气凝胶的三维组装及其对水中抗生素的吸附去除，科学报告，7, 45914年
免责声明:本文仅代表作者以个人身份发表的观点，并不代表本网站所有者和运营商阿泽网络有限公司的观点。本免责声明构成条款和条件本网站之使用。