Мир

Том 13 научных докладов, номер статьи: 13886 (2023) Цитировать эту статью

163 доступа

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Токсичные красители в водоемах и бактериальные патогены создают серьезные глобальные проблемы для здоровья человека и окружающей среды. Наночастицы оксида цинка (НЧ ZnO) демонстрируют замечательную фотокалитическую и антибактериальную эффективность в отношении реактивных красителей и бактериальных штаммов. В данной работе НЧ ПВП-ZnO были получены методом соосаждения с использованием поливинилпирролидона (ПВП) в качестве поверхностно-активного вещества. Микроструктуру и морфологию НЧ изучали методом рентгеновской дифракции (XRD), размер которых составлял 22,13 нм. Анализ с помощью трансмиссионного электронного микроскопа высокого разрешения (HR-TEM) и полевой эмиссионной сканирующей электронной микроскопии (FESEM) показал наночастицы PVP-ZnO сферической формы с размером размера от 20 до 30 нм. Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FT-IR) подтвердила гибридную природу НЧ, а УФ-Вид-спектроскопия показала пик поглощения при 367 нм. НЧ ПВП-ZnO проявили высокую фотокаталитическую активность, достигнув 88% и почти 95% деградации реактивного азокрасителя красного-141 при дозах катализатора 10 и 20 мг соответственно. Антибактериальные свойства НЧ были продемонстрированы в отношении Escherichia coli и Bacillus subtilis с зонами ингибирования 24 мм и 20 мм соответственно. Эти результаты позволяют предположить, что НЧ ПВП-ZnO можно эффективно использовать для очистки воды, уничтожая как красители, так и патогенные загрязнения.

Текстильная промышленность в последнее время привлекла к себе большое внимание из-за многочисленных красителей, оказывающих ядовитое и вызывающее рак воздействие на все тропические виды. Кроме того, красители, содержащие отходы других предприятий, которые производят продукты питания, обрабатывают кожу, производят бумагу, печатают, используют краски и косметику, представляют серьезную опасность для окружающей среды из-за их утечки в пресные воды. Среди всех красителей азокрасители являются наиболее популярными и довольно опасными. Это сложные ароматические молекулы, и в целом структура красителя стабильна1,2,3,4. Поскольку их ограниченная способность к разложению и неполное разложение красителя приводят к образованию многочисленных токсичных соединений, следовательно, они устойчивы к методам обработки сточных вод8. Среди различных азокрасителей реактивный азокраситель красный-141 широко используется в текстильной промышленности и считается наиболее опасным для окружающей среды и здоровья человека. Поэтому немедленное удаление этих красителей из природных источников воды стало важным.

Адсорбция, мембранное разделение, физическая и химическая коагуляция, процессы усовершенствованного окисления (АОП) и биоразложение – вот некоторые из методов очистки сточных вод5. Однако благодаря преимуществам минимального энергопотребления, простоты эксплуатации, чистоты и эффективности технология полупроводникового фотокатализа широко используется для разложения загрязняющих веществ и разложения воды с получением водорода6,7. Фотокаталитическое окисление привлекло значительное внимание в исследованиях по защите окружающей среды, в первую очередь из-за его применения в фотодеградации органических загрязнителей. Эта технология дает несколько заметных преимуществ, включая экономическую эффективность с точки зрения эксплуатационных расходов, исключительную эффективность удаления сложных химических соединений, отсутствие необходимости использования дополнительных материалов, использование свободно доступной солнечной энергии и возможность выполнять процесс при температуре окружающей среды и Условия давления. Обширные исследовательские усилия привели к разработке и использованию многочисленных наноматериалов, изготовленных из полупроводниковых оксидов и сульфидов, эффективно применяемых в фотокаталитических приложениях8,9.

Более того, появление бактериальных возбудителей в водоемах также является мировой проблемой. В последнее время на очистных сооружениях постоянно выявляются бактериальные патогены, что позволяет предположить, что эти предприятия служат важными резервуарами для размножения различных патогенных микроорганизмов. В научной литературе описаны многочисленные молекулярные методы идентификации видов бактерий в пробах окружающей среды10,11,12,13.