의약품 및 살충제의 폐수 오염 제거를 위한 황화구리 및 산화아연 하이브리드 나노복합체

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 18153(2022) 이 기사 인용

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이 연구에서 CuS QD @ ZnO 광촉매의 하이브리드 나노복합체는 친환경 준비 공정으로 손쉬운 마이크로파 보조(MW) 열수 방법을 통해 제조됩니다. 준비된 광촉매(PC)는 시프로플록사신, 세프트리악손, 이부프로펜 의약품, 메틸렌 블루 염료 및 2,4,5-트리클로로페녹시아세트산(2,4-D) 살충제의 분해를 위해 모의 햇빛(SL) 하에서 사용됩니다. 준비된 광촉매는 여러 가지 구성, 광학 및 형태학적 기술을 사용하여 자세히 특성화됩니다. CuS(QD) 중량의 영향. 형태학적, 구조적, 광촉매 분해 효율에 대한 %가 조사되었습니다. CuS의 (107) 평면과 ZnO의 (102) 평면 사이의 작은 변위는 격자 상호 작용의 존재를 확인할 수 있으며 이는 pn 이종접합의 형성을 암시합니다. TEM 및 XRD 결과는 CuS QD가 ZnO NR 표면에 확립되고 균일하게 장식되어 효율적인 CuS QD @ ZnO 이종접합 나노구조의 형성을 확인했음을 보여주었습니다. CuS QDs @ ZnO 하이브리드 나노복합체는 결정성, 광 흡수, 표면적, e-h 쌍의 분리 및 계면 이종접합에서의 재결합 억제의 향상을 보여주었습니다. 또한 3wt% CuS QDs @ ZnO가 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 결과는 순수 ZnO 나노막대와 비교하여 ZnO 하이브리드 나노복합체에서 3% CuS QD의 광촉매 활성이 향상되었음을 보여주었습니다. CuS @ ZnO 이종 구조 나노 막대의 인상적인 광촉매 성능은 효율적인 전하 이동에 기인할 수 있습니다. 제조된 CuS QDs @ ZnO 하이브리드 나노복합체는 촉매량 0.2g/L에서 이부프로펜, 시프로플록사신 의약품 및 2.4.5 트리클로로 페녹시 아세트산 농약에 대해 45분 후, 60분 후 MB 염료에 대해 100% 제거율을 나타냈습니다. 90분 후에 세프트리악손 약제가 100% 제거되었습니다. 또한 CuS QD @ ZnO 하이브리드 나노복합체는 2시간 후에 이부프로펜, 세프트리악손 의약품 및 2.4.5 트리클로로 페녹시 아세트산 농약에 대해 선택성 없이 COD를 완전히 제거하는 것으로 나타났습니다. 간단히 말해서, 3% CuS QDs@ZnO 하이브리드 나노복합체는 폐수 오염 제거를 위해 시뮬레이션된 햇빛 하에서 유망한 광활성 재료로 간주될 수 있습니다.

산업 폐수에는 환경의 섬세한 균형을 위협하는 다양한 독성 및 발암성 화합물(예: 합성 유기 염료, 의약품, 살충제 및 직물 폐기물)이 포함되어 있습니다. 이러한 폐기물은 처리 없이 배출될 경우 환경에 위험을 초래합니다1,2. 합성 유기 염료는 높은 안정성과 비생분해성 특성으로 인해 섬유, 종이, 플라스틱, 가죽, 식품 등 여러 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 이들 산업은 발암성 및 유해 염료를 함유한 폐수를 생산하여 물을 오염시키고 인간이 섭취하기에 부적합하게 만듭니다. 염색 과정에서 이러한 폐수는 호수, 강 또는 지하수로 배출되며 주변 조건에서 안정성이 우수하기 때문에 매우 심각한 환경 문제를 야기합니다3,4.

실크, 양모, 면, 종이를 염색하는 데 일반적으로 사용되는 메틸렌 블루(MB)는 염료 업계에서 가장 비싼 재료 중 하나입니다. 과도한 MB 노출은 호흡 곤란, 정신적 혼란, 안구 화상, 메트헤모글로빈혈증, 발한, 메스꺼움, 구토 및 심한 발한을 초래할 수 있습니다5. 결과적으로, 이러한 합성 염료가 수역으로 방출되기 전에 환경을 위해 이를 제거하는 것이 중요합니다. 의약품은 질병에 저항하고 인간, 동물 및 기타 생태계의 건강을 향상시키는 데 널리 사용됩니다. 이들은 농업용 분뇨, 동물 배설물, 제약 산업 및 병원의 폐수 등 다양한 경로를 통해 환경으로 배출될 수 있습니다. 더욱이, 저용량에서도 이러한 의약품이 여러 경로를 통해 환경으로 방출되고 지속되면 유기체, 주로 인간의 건강에 잠재적인 위험을 제공합니다. 이러한 의약품 중에서 항생제는 다양한 박테리아, 수의학 치료, 의약품 및 농업으로 인한 감염을 치료하는 데 사용되는 중요한 중요성을 얻었습니다6. 시프로플록사신과 세프트리악손은 다양한 박테리아로 인한 감염을 치료하는 데 일반적으로 사용되는 항생제입니다. 항생제의 과도한 사용은 병원 배출물과 의약품 공급원의 산업 폐수에서 발견되는 오염된 수자원으로 인해 인간 건강에 부정적인 영향을 미쳤습니다7,8,9. 환경에 존재하는 항생제는 박테리아가 항생제에 내성을 갖게 하여 다양한 감염에 효과가 없게 만들고 인간의 건강에 위험을 초래합니다10. 따라서 폐수에서 이러한 항생제를 효과적으로 제거하는 것이 중요합니다.