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Scientific Reports volume 13、記事番号: 13886 (2023) この記事を引用

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水域中の有毒な染料と細菌性病原体は、人間の健康と環境に深刻な地球規模の課題を引き起こしています。 酸化亜鉛ナノ粒子 (ZnO NP) は、反応性染料や細菌株に対して顕著な光触媒力と抗菌力を示します。 この研究では、界面活性剤としてポリビニルピロリドン (PVP) を使用した共沈法により、PVP-ZnO NP が調製されました。 NP の微細構造と形態は、サイズ 22.13 nm の X 線回折 (XRD) を使用して研究されました。 高解像度透過型電子顕微鏡 (HR-TEM) および電界放射型走査型電子顕微鏡 (FESEM) 分析により、20 ～ 30 nm の範囲のサイザーを備えた球形の PVP-ZnO NP が示されました。 フーリエ変換赤外分光法 (FT-IR) により NP のハイブリッドの性質が確認され、UV-Vis 分光法では 367 nm に吸収ピークが示されました。 PVP-ZnO NP は高い光触媒活性を示し、触媒量 10 mg および 20 mg で反応性レッド 141 アゾ染料をそれぞれ 88% および 95% 近く分解しました。 NP の抗菌特性は、大腸菌および枯草菌に対してそれぞれ 24 mm および 20 mm の阻害ゾーンで実証されました。 これらの発見は、PVP-ZnO NP が色素と病原性汚染物質の両方を対象とした水処理に効果的に使用できることを示唆しています。

多くの染料が熱帯のあらゆる種に有毒で発がん性の危険な影響を及ぼしているため、繊維産業は最近大きな注目を集めています。 さらに、食品の生産、皮革の加工、紙の製造、印刷、塗料の使用、化粧品などの他の企業からの廃棄物を含む染料は、淡水への漏出により深刻な環境危害を引き起こします。 すべての染料廃液の中で、アゾ染料が最も一般的ですが、非常に危険です。 これらは複雑な芳香族分子であり、一般に染料の構造は安定しています1、2、3、4。 染料の限られた分解性と不完全な分解により多数の有毒化合物が生成されるため、廃水処理技術に耐性があります8。 さまざまなアゾ染料の中で、反応性レッド 141 アゾ染料は繊維産業で広く使用されており、環境と人間の健康にとって最も危険であると報告されています。 したがって、これらの染料を天然水源から直ちに除去することが重要になっています。

廃水処理としては、吸着、膜分離、物理的および化学的凝固、高度酸化プロセス (AOP)、生分解などが報告されています。 しかし、半導体光触媒技術は、最小限のエネルギー入力、簡単な操作、クリーンさ、効率という利点により、汚染物質を分解し、水を分解して水素を生成するために広く使用されてきました6,7。 光触媒酸化は、主に有機汚染物質の光​​分解における有用性により、環境保護研究において大きな注目を集めています。 この技術は、運用コストの点での費用対効果、複雑な化合物の除去における優れた有効性、補助材料に依存しないこと、自由に利用できる太陽エネルギーの利用、周囲温度と環境下でプロセスを実行できることなど、いくつかの注目すべき利点を高めます。圧力条件。 広範な研究努力により、半導体酸化物や硫化物から製造された多数のナノ材料が開発および利用され、光触媒用途に効果的に適用されてきました8,9。

さらに、水域における細菌性病原体の出現も世界的な問題です。 最近、細菌性病原体が廃水処理プラントで一貫して特定されており、これらのプラントがさまざまな病原性微生物の増殖の重要な貯蔵庫として機能していることが示唆されています。 環境サンプル内の細菌種を同定するための多くの分子技術が科学文献に文書化されています10、11、12、13。