Su Kirliliği ve Gelişmiş Yeniden Aracılık İçin Gerekli

Su kaynaklarındaki organik kirleticiler, modern çağın en acil çevresel zorluklarından birini temsil eder. Endüstriyel deşarj, tarım işletmesi, farmasötik kalıntıları ve yerli atık su su ekosistemleri ile binlerce organik bileşikleri su ekosistemlerine tanıtır.Bu maddelerden birçokları, düşük maliyetli olmayan bir şekilde, enerji tüketiminde düşüşe ve üretime yol açan kimyasal maddeler için bu boşlukları korur.

Karbon Nanotüpleri Anlamak

Karbon nanotüpleri, nanoyapılarla karbonun tümotropesleridir. Her nanotüpler, nanometrelerde ölçülen ve uzunlarda mikrometrelere veya hatta milimetrelere ulaşırken, CNT'lerde karbon atomları, olağanüstü bir mekanik gücü, termal iletkenliği birleştiren bir yapı oluşturur ve iki birincil kategoriye sahip yüksek bir yüzeysel parametrelerin bir araya gelmesi için çok sayıda konsensiyonel olarak ortaya çıkar.

Adpsiyon için Anahtar Fiziksel ve Kimyasal Özellikler

Karbon nanotüplerin adsorbat performansı birkaç ilişkili özellikten kaynaklanıyor.Fiziksel ve doymamış organik moleküllerin adsorumu ile etkileşime girebilmeleri için, kontraseptif işlemler için bol miktarda site temin edebilir ve yüzeydeki fofazlar gibi yüzeysel olmayan iyonlar için bol miktardakirleyici bir DY-eron sistemi, organik olmayan bileşiklerin adsorbatımı sağlar. Ek olarak, nanotüplerin içi boş yerlerin içi boşluğa ve yüzeysel olmayan iyonlar ile ilgili olarak, yüzeysel olmayan iyonlar ile ilgili olarak, yüzeysel olmayan iyonik olmayan bileşiklerin asitlerin ve iyonik olmayan iyonik olmayan iyonlar arasındaki fark edilir.

Mechanisms Governing Organic Contaminant Ad Metabolizma

Karbon nanotüpler ve organik moleküller arasındaki etkileşim nadiren tek bir mekanizma tarafından yönetilir. Bunun yerine, birden fazla kuvvet aynı anda hareket eder ve onların göreceli katkıları hem reklamverenbent hem de reklamlarorbate'nin kimyasal doğasına bağlıdır. Bu mekanizmaların anlaşılması, etkili tedavi sistemlerinin tasarlanması ve farklı koşullar altında adsorbat davranışını tahmin edilmesi önemlidir.

Van der Waals Kuvvetleri

Van der Waals etkileşimleri, elektron dağıtımlarında geçici dalgalanmalardan kaynaklanmaktadır, özellikle komşu molekülleri çeken geçici dipoller azaltılır.Bu zayıf, özel olmayan güçler, CNT yüzeylerine neredeyse tüm organik bileşiklerin adsorbatımı sağlar. nanotüp yüzey boyunca çok sayıda van der Waals temaslarının etkisi önemli bir bağlayıcı enerji üretebilir, özellikle de karbon arkaları olan daha büyük moleküller için.

}}-TY Elektron Donor-Acceptor Interactions

Karbon nanotüplerin grafiği, CNT yüzeyine geniş çaplı bir şekilde yerleştirilmiştir, }}-veyabital organik kirleticiler, birçok pestisit, farmasötik bileşikler, farmasötik bileşikler de özellikle elektron-elektron sistemleri ile etkileşime girdiğinde, TY-TY-kirleyici etkileşimlerin gücü meydana gelir, }}-veya kütleçekimsel yüzeylerin sayısı ve karmaşıklıkta kalır.

Estatik Etkileşimler

Karbon nanotüpler şarj grupları ile işlevsel hale geldiğinde veya çözümün pH'ı yüzey moieties, elektrostatik kuvvetler oyuna dönüşür. Olumlu şarj kirleticiler CNT yüzeyleri negatif olarak ele alınır ve tersi pH 3 ve 7. pH değerleri arasında değişir, kromatoksit molekülleri ve iyonizeasyon equilibria ile kirletir.

Hidrofobik Etkileşimler

Hidrofobik karbon nanotüplerin doğası, yüksek olmayan CNT yüzeyinin adsorpsiyonu için güçlü bir sürüş kuvveti oluşturur.Bu mekanizma genellikle yüksek hidrobik bileşiklerin adsorpsiyonuna ve sıvı yağ asitlerine bağımlılığın yanı sıra, hidrofobik etkileşimlerin gücü, organik olmayan çevrenin ısıtılması ve organik olmayanların aşırı su bölmesi ile ilişkilendirir.

Hidrojen Bonding

Karbon nanotüpleri değiştirilmiş fonksiyonel gruplar, hidrojen bağ bağışçıları veya kabul edici atomları oksijen, azot veya floreler gibi organik kirleticiler ile şekillendirebilir. Carboxylic asit grupları, olic Hidroxyl gruplar ve amine moieties on the CNT yüzey eylemi, aynı zamanda birçok farmasötik bileşik ve fendili kirleticiler de dahil olmak üzere, bu ek etkileşimden faydalanır.

Organik Kirminantların Türleri

Karbon nanotüpler, sudan yüzlerce organik bileşiklerin kaldırılması için araştırıldı ve uygulamalılığın genişliği en çekici özelliklerinden biridir. Çeşitli kirleticilerin sınıfları özel ilgi gördü.

İlaç ve Kişisel Bakım Ürünleri

Antibiyotikler, anti-inflamatuar ilaçlar, hormonlar ve antidepresanlar dahil olmak üzere farmasötik kalıntıları, yüzey sularında giderek daha fazla tespit edilir ve hatta su içme suyu. Konvansiyonel tedavi bitkileri bu bileşikleri eksik bir şekilde ortadan kaldırır ve biyolojik aktivitelerini izler.CNTs ekolojik etkiler ve antibiyotik direnci konusunda endişeler gösterir.CNTs, tetrasiklin, ibuprofen, diclofen, karbamazepine ve sulfonamid antibiyotikleri genellikle Langmuir veya Freundlich diğer modeller, birçok kez aktif karbonun bu kadar fazla olduğu kadar yüksek oranda azalır.

Pestisitler ve Herbisitler

Tarımsal runoff, pestisitleri ve herbisitleri su bedenlerine, birçok pestisitin pestisit, organofos, karbamates ve triazine herbisitleri, CNTs kullanarak tüm incelenmeler için incelenmiştir. birçok pestisit ve CNT yüzeyi arasındaki güçlü simetrik etkileşimler ve CNT yüzeyi yüksek adsorpsiyonlara katkıda bulunur.

Endüstriyel Dyes

Tekstil, kağıt, deri ve baskı endüstrileri sentetik boyaları içeren büyük miktarda atık sular üretir, bunların çoğu toksik, mutagenic ve biyodegradya kimyasına dirençlidir. Catonik boyalar mpiste yeşil ve aiyon kapasiteleri gibi sık sık sık sık sık 200 mg'ı aşıyor ve karbonatları için karbonat boyaları.

Endocrine Bileşikleri Depres

Endocrine kimyasalları insanlara ve vahşi yaşamlara müdahale eder. Bisfen A, phthalates, nonylfenol ve steroid hormonları, efüzyon ve ethinyle ilgili en çok ilişkili dozlar arasındadır.Bu bileşikler genellikle aromatik halkalar ve hidrofobik moieties içerir, CNT adorpsiyonları için mükemmel adaylar rapor eder. Araştırmalar hızlı adsorbent ve yüksek denge kapasiteleri, genellikle uygun reklamlarda bir şekilde geri yükleme ile yapılır.

Polysikal Hidrokarbonlar

Poly Çevrimsel aromatik hidrokarbonlar organik maddeden eksik yanma sırasında oluşturulur ve CNTs'in endüstriyel effluentlerde, petrol dökülüyor ve şehir tükenmelerinde bile yüksek hidrofobik ve çok sayıda füzyon aromatik halkalar, karbon nanotüp yüzeylerle olağanüstü güçlü etkileşimleri yaratır. PAHs'ın CNTs'e olan adsorpsiyonları genellikle hızlı ve aslında çevre koşulları altında geri dönüşümlüdür, CNTs'leri iz konsantrasyonlarında bile son derece etkili hale getirir.

Faktörler Bağırık Performansı

Karbon nanotüplerin organik kirletici geri çekilme için etkinliği, her uygulama için optimize edilmesi gereken sayısız değişkene bağlıdır. Bu faktörleri anlamak verimli tedavi süreçlerinin tasarımını sağlar.

Çözüm pH

pH, CNTs'in yüzey yükünü etkiler ve organik kirleticilerin iyonizasyon durumunu etkiler.In ionizable bileşikler, pH, molekülün nötr veya şarjlı formlarda olup olmadığını belirler, doğrudan doğruya doğru elektrostatik etkileşimlerin reklamorbent ile yakın olduğu görülür. Optimal adorpsiyon genellikle pH değerlerinde bulunur ve CNT yüzeyinin reklamlarla uyumlu olup olmadığını veya karşılaştırılabilir olduğunu belirler.

Sıcaklık Sıcaklık

Ads Process can be exothermic or end othermic as on the dominant mekanizmalara bağlı olarak.CNTs'deki çoğu organik kirletici için, adsorpsiyon aşırı sıcaklık denge kapasitesi azaltır, ancak bazı çalışmalar rapor son diğer tutarlı ad dengesizliği davranışı, yüksek sıcaklıklar artışının yüksek sıcaklıklar artışının, muhtemelen daha yüksek basınçlı sitelerin veya aktivasyonu nedeniyle.

Ionic Strength and Coexisting Ions

Doğal sularda ve atık sularda çözünmüş tuzlar, çeşitli mekanizmalar aracılığıyla adsorpsiyonu etkileyebilir. Yüksek iyonik güç, CNT yüzeyleri etrafında elektrik çift tabakasını sıkıştırabilir ve kalsiyum ve magnezyum gibi eşdeğer adımlar da CNTs ve anonik bir kirleticiler ile ilgili olarak, CNTs ve anonik bir kirleticiler arasındaki köprüleri azaltır.

İletişim Zamanı ve Kinetics

Ads dengesine ulaşmak için gereken süre, kirletici, CNT özelliklerine ve işletim koşullarına bağlı olarak geniş ölçüde değişmektedir. Birçok çalışma, ilk birkaç dakika içinde hızlı başlangıç adsorpsiyonunu raporlayarak, yüzey siteleri olarak daha yavaşlayarak ve intrapartikül diffüzyon oranı hızlanıyor. Pseudo-ilk sipariş ve pseudo-order kinetik modeller genellikle verileri tanımlamak için kullanılır, son derece daha iyi bir şekilde yardımcı olur.

CNT Özellikler

Yüzey alanı, pore yapısı, defekt yoğunluğu ve fonksiyonel grup karbon nanotüplerin tüm etkisi adsorpsiyon performansı. Genel olarak, CNTs with higher yüzey alanı ve iyi gelişmiş mesoporosity sergileyerek daha yüksek adsorpsiyon kapasite sağlarken, ancak daha yüksek özel yüzey alanları sunar ve oksijen-ve fonksiyonel gruplar ekstra bağlayıcı siteler sunar ve yüzey hidrofobiklığı değiştirir. Multi-walled karbontoksit nanotüpler genellikle maliyet ve memnuniyetsizlik açısından avantaj sağlar.

Fonksiyonelizasyon Stratejileri

Pristin karbon nanotüpler Hidrofobiktir ve keskin çözümlerde toplanmaya eğilimlidir, etkili yüzey alanını ve memnuniyetsizliği sınırlamaktadır. Fonksiyonelizasyon bu sınırlamaları ele alır ve yeni adsorpsiyon yeteneklerini tanıtır. İki geniş yaklaşım var: covalent ve non-covalent fonksiyonelizasyon.

Covalent Fonksiyonelizasyon

Covalent işlevselizasyon, CNTs'in yüzey ve bitişleri üzerindeki kimyasal eki içerir ve sulfurik asit ile asit tedavisi, karboxyl, hidrostatiksel gruplar ve karbon bağını tanıtabilir.

Non-Covalent Fonksiyonelizasyon

Karbon lattice. Surfactants, polimerler ve biyomolecules, Hidrofobik etkileşimleri aracılığıyla CNT yüzeylerini değiştirebilir, }}- Rebecca yığınını veya elektrostatik güçleri, nanotüp yapısını korurken yeni özellikleri verir.Bu yaklaşım geri dönüşümlü ve sık sık sık sık sık sık uygulanabilir ve değişkenleştirici sitelerin ve tümleştirici sitelerin dağıtımcı olmayan tüm modları artırabilir.

Geleneksel Reklamcılarla Karşılaştırma

Aktif karbon, su tedavisi için en yaygın kullanılan adsorbent kalır, ancak karbon nanotüpler CNTs üzerindeki spesifik yüzeyler genellikle iki veya daha fazla faktörle aktif karbonun bu şekilde artmasını sağlayabilir ve CNTs'in iyi tanımlanmış yapısı, daha işlevsel moleküllerin daha iyi erişilebilirliği sağlar.

Yeniden nesil ve Reusability

CNT tabanlı adsorpsiyonun ekonomik kullanılabilirliği, birçok döngüsü boyunca materyali yeniden üretebilme ve yeniden tasarlama yeteneğine bağlıdır. Çeşitli yenilenme yöntemleri araştırılmıştır. Üstteki yenilenmiş bileşiklerde ısı tedavisi, ikincil atık akışlarının dikkatli bir şekilde yönetilmesini gerektirir. Mikrodalga-assisted rejeneratif ve enerji tasarrufu sağlarken, elektrokimyasal rejeneratif rejenerasyonu kullanarak organik çözücüler veya asit yenileme/basktörel çözümleri etkili şekilde reaktif bileşikleri ortaya çıkarabilir.

Meydanlar ve Sınırlar

Laboratuvar çalışmalarında gösterilen umut verici performansa rağmen, nanotüplerin sudaki bozulmaların enerji girişi veya kimyasal katkı maddeleri için pratik hale gelmesi gerekir. Yüksek kaliteli CNTs, aktif karbonun maliyetinden çok daha yüksek, ancak tedavi sırasında nanoparçacık üretim maliyetlerini azaltır ve gelişmiş üretim yöntemlerinin azaltılması, su organizmalarının çevresel etkilerini azaltmak için nanotüplerin etkisi ve nanotüplerin azaltılması için toksikizasyonun maliyetinin arttırılmasını gerektirir.

Mevcut Su Tedavisi Sistemlerine Entegrasyon

CNT tabanlı ad absorpsiyonunun pratik olarak kullanımı muhtemelen geleneksel tedavi süreçleri ile entegrasyon sağlayacaktır.Sampiyonlar önerildi. CNT-coated granüller veya CNT-embedded polimer beads sürekli akış operasyonu ve basit ölçeklendirme sistemleri, CNT'leri polimer matrikslere dahil eden ve kompakt bir tedavi çözümü sağlayan kompakt bir tedavi çözümü sağlar. Manyetik CNT kompozitleri dış manyetik alanları kullanarak tedavi edilen su kullanımı ile tedavi edilen hızları basitleştirir.

Future Research

Karbon nanotüp adsorpiyon alanı hızla gelişmeye devam ediyor, yeni kirleticiler ve optimizasyonların geliştirilmesi, enerji tüketimini azaltan ve kimyasal atıkların sürdürülebilirliğini artırmak için gerekli olan CNT üretim. C ⁇ modelleme ve makine öğrenme yaklaşımları, yeni kirleticiler için adsorbetiklerin tasarımını ve CNT'lerin uzun vadeli istikrarı ve yaşlanmasını öngörebilecek yeni uygulamalar için teşvik edebilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Karbon nanotüpler organik kirleticileri bir miktar çözümden çıkarmak için güçlü bir platformdur. Olağanüstü yüzey alanı, tonable kimyaları ve aynı zamanda farmasötiklerin, pestisitlerin etkili bir şekilde ortadan kaldırılmasına olanak sağlar, boyalar ve diğer kalıcı organik kirleticiler, maliyetle ilgili olarak, dağıtım ve çevresel güvenlikleri devam ederken, sentez, işlevselleşme ve sistem entegrasyonunda ilerlemeler CNT tabanlı su arıtma mekanizmalarına pratik uygulamalara daha yakın bir şekilde katkıda bulunabilir.

Bu konu hakkında daha fazla okuma için, karbon nanotüpsiyon üzerine kapsamlı bir inceleme bakınız:0)Royal Kimya Çevre Bilimi dergileri)[Döneticileri için nanomalzemeler üzerine kurulupler için)[Döneticileri ve mevcut reklamların ayrıntılı karşılaştırmasıSpringer Profesyonel literatür[FLT:D)).