빛

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 13886(2023) 이 기사 인용

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수역의 독성 염료와 세균성 병원체는 인간의 건강과 환경에 심각한 전 세계적인 문제를 야기합니다. 산화아연 나노입자(ZnO NP)는 반응성 염료 및 박테리아 균주에 대해 놀라운 광촉매 및 항균 효능을 보여줍니다. 본 연구에서는 폴리비닐피롤리돈(PVP)을 계면활성제로 사용하여 공침법을 통해 PVP-ZnO NP를 제조했습니다. NP의 미세 구조 및 형태는 22.13nm 크기의 X선 회절(XRD)을 사용하여 연구되었습니다. 고해상도 투과 전자 현미경(HR-TEM) 및 전계 방출 주사 전자 현미경(FESEM) 분석은 20~30nm 범위의 크기를 갖는 구형 PVP-ZnO NP를 보여주었습니다. 푸리에 변환 적외선 분광법(FT-IR)은 NP의 하이브리드 특성을 확인했으며 UV-Vis 분광법은 367 nm에서 흡수 피크를 보여주었습니다. PVP-ZnO NP는 높은 광촉매 활성을 나타내어 각각 10mg 및 20mg 촉매 투여량으로 반응성 red-141 아조 염료의 88% 및 거의 95% 분해를 달성했습니다. NP의 항균 특성은 대장균(Escherichia coli)과 고초균(Bacillus subtilis)에 대해 각각 24mm와 20mm의 억제 구역으로 입증되었습니다. 이러한 발견은 PVP-ZnO NP가 염료와 병원성 오염 물질을 모두 표적으로 삼아 수처리에 효과적으로 사용될 수 있음을 시사합니다.

최근 섬유 산업은 모든 열대 종에 유독하고 암을 유발하는 위험 영향을 미치는 수많은 염료로 인해 많은 주목을 받고 있습니다. 또한, 식품 생산, 가죽 가공, 종이 제조, 인쇄, 페인트 사용, 화장품 사용 등의 다른 사업에서 발생하는 폐기물을 포함하는 염료는 담수로 누출되어 심각한 환경적 위험을 초래합니다. 모든 염료 유출물 중에서 아조 염료가 가장 널리 사용되고 있으며 매우 위험합니다. 이들은 복잡한 방향족 분자이며 일반적으로 염료의 구조는 안정적입니다1,2,3,4. 제한된 분해성과 염료의 불완전한 분해로 인해 수많은 독성 화합물이 발생하므로 폐수 처리 기술에 내성이 있습니다8. 다양한 아조염료 중 반응성 red-141 아조염료는 섬유산업에서 널리 사용되고 있으며 환경과 인체 건강에 가장 위험한 것으로 보고되고 있다. 따라서 천연 수원에서 이러한 염료를 즉시 제거하는 것이 중요해졌습니다.

흡착, 막 분리, 물리적 및 화학적 응고, 고급 산화 공정(AOP) 및 생분해는 폐수 처리에 대해 보고된 몇 가지 방법입니다5. 그러나 최소한의 에너지 투입, 간단한 조작, 청결성 및 효율성이라는 장점으로 인해 반도체 광촉매 기술은 오염물질을 분해하고 물을 분해하여 수소를 생산하는 데 널리 사용되어 왔습니다6,7. 광촉매 산화는 주로 유기 오염물질의 광분해에 대한 유용성으로 인해 환경 보호 연구에서 상당한 주목을 받아 왔습니다. 이 기술은 운영 비용 측면에서 비용 효율성, 복잡한 화학 화합물 제거에 대한 탁월한 효능, 보충 재료에 대한 의존성 없음, 자유롭게 사용할 수 있는 태양 에너지 활용, 주변 온도 및 환경에서 공정을 실행할 수 있는 능력 등 몇 가지 주목할만한 이점을 향상시킵니다. 압력 조건. 광범위한 연구 노력으로 반도체 산화물과 황화물로 제조된 수많은 나노물질이 개발 및 활용되어 광촉매 응용 분야에 효과적으로 적용되었습니다8,9.

더욱이, 수역에서 세균성 병원체의 출현은 세계적인 문제이기도 하다. 최근 폐수처리장에서 세균성 병원체가 지속적으로 확인되어 왔으며, 이는 이러한 처리장이 다양한 병원성 미생물의 증식을 위한 중요한 저장소 역할을 한다는 것을 시사합니다. 환경 시료 내의 박테리아 종을 식별하기 위한 수많은 분자 기술이 과학 문헌에 문서화되어 있습니다.