Abstrakt

Biopolymer-Kongress 2018: Zwei verschiedene Wege zur Herstellung von bakteriellen Zellulose-/Chitosan-Filtrationsmembranen zur Kupferentfernung aus Abwässern - Leire Urbina - Universität des Baskenlandes

 Leire Urbina 

 Das Vorhandensein von Kupferionen in Abwässern ist ein sehr ernstes Problem, das sich bis in die Elektro-, Leder-, Fungizid- oder Papierindustrie erstreckt. Aktuelle Forschungen konzentrieren sich auf die Entwicklung von Chitosan (Ch)-Membranen für Abwasserreinigungsprozesse, da dieses Biopolymer viele freie Aminogruppen enthält, die hochreaktiv für die Chelatisierungsreaktion von Metallkationen sind. Traditionell wird Glutaraldehyd als Vernetzer von Ch verwendet, um die chemische und mechanische Beständigkeit der Membranen zu verbessern, aber sein Hauptnachteil ist die Toxizität, deshalb werden andere Alternativen untersucht. In diesem Zusammenhang haben auch Nanocellulosematerialien aufgrund ihrer mechanischen Leistung und großen spezifischen Oberfläche in diesem Bereich an Aufmerksamkeit gewonnen. Bakterielle Cellulose (BC), ein von einigen Bakterien biosynthetisiertes Biopolymer, bietet auf diesem Gebiet neue Möglichkeiten aufgrund seiner hochkristallinen, dreidimensionalen, netzwerkartigen Strukturkonformation mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften im nassen Zustand. In dieser Arbeit wurden umweltfreundliche Membranen auf In-situ- und Ex-situ-Basis auf Basis von BC als Vorlage für Ch als funktionelle Einheit zur Kupfereliminierung aus Abwässern entwickelt. BC/Ch-Komposite wurden ex situ hergestellt, indem die zuvor biosynthetisierten nassen BC-Membranen unter Schüttelbedingungen in 0,6 und 1 % (v/v) Ch eingetaucht wurden, das in einer 0,5 %igen Essigsäurelösung hergestellt wurde. BC/Ch-Komposite wurden in situ durch Zugabe von Chitosan (Zugabe von 0,50 und 0,75 % (w/v) Ch) zum für die BC-Biosynthese verwendeten Kulturmedium hergestellt. Der Einfluss des Herstellungswegs auf die Wechselwirkungen zwischen Komponenten, die mechanischen Eigenschaften, die Morphologie und die Porenstruktur wurde untersucht. Zwei Wege führten zu Bionanokompositen mit unterschiedlichem Aussehen und unterschiedlichen physikochemischen Eigenschaften. Die morphologische Charakterisierung deutete auf eine bessere Einbindung von Ch in die BC-Matrix durch den In-situ-Weg hin. Schließlich wurde die Kupferentfernungskapazität dieser Membranen analysiert und die Wiederverwendbarkeit der Membranen bewertet. Mit der rasanten Entwicklung der Industrien, der Verknappung der Wasserressourcen, dem Bevölkerungswachstum, der Verschmutzung der Oberflächen- und des Grundwassers, dem giftigen Abwasser und den Krankheiten, die zu einem erhöhten Abwasserbedarf führen, ist die Entfernung giftiger Schwermetallionen aus Abwasser, insbesondere aus Abwässern von Industrie und Bergbau, in den letzten Jahren umfassend untersucht worden. Schwermetallhaltiges Abwasser wird direkt oder indirekt in die Umwelt freigesetzt, insbesondere in Entwicklungsländern. Schwermetalle sind im Gegensatz zu organischen Schadstoffen nicht biologisch abbaubar. Außerdem neigen sie dazu, sich in lebenden Organismen anzusammeln. Viele Schwermetallionen sind als giftig oder krebserregend bekannt. Besonders besorgniserregend für giftige Schwermetalle sind die industrielle Abwasserbehandlung, die Zink, Kupfer, Quecksilber, Blei und Chrom umfasst. Exklusive Arten von Cu(II)-Ionen in Süßwasserressourcen und der osmoregulierende Mechanismus der Schädigung aquatischer Ökosysteme bei Süßwassertieren.Die US-Umweltschutzbehörde (USEPA) hat ihre eigenen zulässigen Grenzwerte für Industrieabwässer auf 1,3 mg/l festgelegt. Kupfer wird in verschiedenen Industrien freigesetzt, beispielsweise bei der Metallreinigung und bei Galvanisierungsbädern, bei Farben und Pigmenten, im Bergbau, beim Schmelzen, bei der Erdölraffination, in Spülungen wie Messing, Düngemitteln, Laonpaste, gedruckten Schaltungen aus Holz und bei der Produktion. Außerdem ist Kupfer phytotoxisch und wird als Algizid zur Bekämpfung von Algenblüten eingesetzt. Es wurden verschiedene Verarbeitungstechnologien angewendet. Zwei Wege führten zu Bionanokompositen mit unterschiedlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften. Das mechanische Verhalten im nassen Zustand, das stark mit der Kristallinität und dem Wasserrückhaltevermögen zusammenhängt, erwies sich je nach Herstellungsweg als sehr unterschiedlich, obwohl der Ch-Gehalt sehr ähnlich war: 35 und 37 Gewichte für Membranen in situ und ex situ. Die morphologische Charakterisierung deutete auf eine bessere Eingliederung von Ch in die BC-Matrix beim In-situ-Weg hin. Die Kupferentfernungskapazität dieser Membranen wurde analysiert und die in situ hergestellte Membran zeigte die höchsten Werte, ungefähr 50 %, bei Anfangskonzentrationen von 50 und 250 mgL -1. Darüber hinaus wurde die Wiederverwendbarkeit der Membranen bewertet. Kupfer ist eines der wertvollsten und am häufigsten verwendeten Metalle in der Industrie. Es gibt viele Techniken zur Behandlung verschiedener Arten von Industrieabwasser, das mit Schwermetallen wie Kupfer verunreinigt ist. Dieser Artikel konzentriert sich hauptsächlich auf die fortschrittlichsten Abwasserbehandlungstechniken, darunter Adsorption, Membranfiltration, Zementierung und Elektrodialyse. Die Überprüfung untersucht die Unterschiede zwischen den Behandlungsmethoden in Bezug auf Dauer und Gesamtwirksamkeit.Kupfer ist eines der wertvollsten und am häufigsten verwendeten Metalle in der Industrie. Es gibt viele Techniken zur Behandlung verschiedener Arten von Industrieabwässern, die mit Schwermetallen wie Kupfer verunreinigt sind. Dieser Artikel konzentriert sich hauptsächlich auf die fortschrittlichsten Abwasserbehandlungstechniken, darunter Adsorption, Membranfiltration, Zementation und Elektrodialyse. Der Bericht untersucht die Unterschiede zwischen den Behandlungsmethoden hinsichtlich Dauer und Gesamtwirksamkeit.Kupfer ist eines der wertvollsten und am häufigsten verwendeten Metalle in der Industrie. Es gibt viele Techniken zur Behandlung verschiedener Arten von Industrieabwässern, die mit Schwermetallen wie Kupfer verunreinigt sind. Dieser Artikel konzentriert sich hauptsächlich auf die fortschrittlichsten Abwasserbehandlungstechniken, darunter Adsorption, Membranfiltration, Zementation und Elektrodialyse. Der Bericht untersucht die Unterschiede zwischen den Behandlungsmethoden hinsichtlich Dauer und Gesamtwirksamkeit.