3.4. Adsorption on modified biopoly

3.4. Adsorption on modified biopolymers and hydrogels

Biopolymers are industrially attractive because they are, capable of lowering transition metal ion concentrations to sub-part per billion concentrations, widely available, and environmentally safe. Another attractive feature of biopolymers is that they posses a number of different functional groups, such as hydroxyls and amines, which increase the efficiency of metal ion uptake and the maximum chemical loading possibility. New polysaccharide-based-materials were described as modified biopolymer adsorbents (derived from chitin, chitosan, and starch) for the removal of heavy metals from the wastewater (Table 4). There are two main ways for preparation of sorbents containing polysaccharides: (a) crosslinking reactions, a reaction between the hydroxyl or amino groups of the chains with a coupling agent to form water-insoluble crosslinked networks (gels); (b) immobilization of polysaccharides on insoluble supports by coupling or grafting reactions in order to give hybrid or composite materials (Crini, 2005). Chitin is a naturally abundant mucopolysaccharide extracted from crustacean shells, which are waste products of seafood processing industries. Chitosan, which can be formed by deacetylation of chitin, is the most important derivative of chitin. Chitosan in partially converted crab shell waste is a powerful chelating agent and interacts very efficiently with transition metal ions (Pradhan, 2005). Recently other modified chitosan beads were proposed for diffusion of metal ions through crosslinked chitosan membranes (Lee et al., 2001). The excellent saturation sorption capacity for Cu(II) with the crosslinked chitosan beads was achieved at pH 5. Liu et al. (2003) prepared new hybrid materials that adsorb transition metal ions by immobilizing chitosan on the surface of non-porous glass beads. Column chromatography on the resulting glass beads revealed that they have strong affinities to Cu(II), Fe(III) and Cd(II). Yi et al. (2003) proposed the use of chitosan derivatives containing crown ether. The materials had high adsorption capacity for Pb(II), Cr(III), Cd(II) and Hg(II). The materials can be regenerated and their selectivity properties were better than crosslinked chitosan without crown ether. The sorption mechanism of polysaccharide-based-materials is different from those of other conventional adsorbents. These mechanisms are complicated because they implicate the presence of different interactions. Metal complexation by chitosan may thus involve two different mechanisms (chelation versus ion exchange) depending on the pH since this parameter may affect the protonation of the macromolecule (Crini, 2005). Chitosan is characterized by its high percentage of nitrogen, present in the form of amine groups that are responsible for metal ion binding through chelation mechanisms. Amine sites are the main reactive groups for metal ions though hydroxyl groups, especially in the C-3 position, and they may contribute to adsorption. However, chitosan is also a cationic polymer and its pKa ranges from 6.2 to 7. Thereby, in acidic solutions it is protonated and possesses electrostatic properties. Thus, it is also possible to sorb metal ions through anion exchange mechanisms. Sorbent materials containing immobilized thiacrown ethers were prepared by immobilizing the ligands into sol–gel matrix ( Saad et al., 2006). The competitive sorption characteristics of a mixture of Zn(II), Cd(II), Co(II), Mn(II), Cu(II), Ni(II), and Ag(I) were studied. The results revealed that the thiacrown ethers exhibit highest selectivity toward Ag(I).

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

3.4 การดูดซับบน biopolymers แก้ไขและ hydrogelsBiopolymers are industrially attractive because they are, capable of lowering transition metal ion concentrations to sub-part per billion concentrations, widely available, and environmentally safe. Another attractive feature of biopolymers is that they posses a number of different functional groups, such as hydroxyls and amines, which increase the efficiency of metal ion uptake and the maximum chemical loading possibility. New polysaccharide-based-materials were described as modified biopolymer adsorbents (derived from chitin, chitosan, and starch) for the removal of heavy metals from the wastewater (Table 4). There are two main ways for preparation of sorbents containing polysaccharides: (a) crosslinking reactions, a reaction between the hydroxyl or amino groups of the chains with a coupling agent to form water-insoluble crosslinked networks (gels); (b) immobilization of polysaccharides on insoluble supports by coupling or grafting reactions in order to give hybrid or composite materials (Crini, 2005). Chitin is a naturally abundant mucopolysaccharide extracted from crustacean shells, which are waste products of seafood processing industries. Chitosan, which can be formed by deacetylation of chitin, is the most important derivative of chitin. Chitosan in partially converted crab shell waste is a powerful chelating agent and interacts very efficiently with transition metal ions (Pradhan, 2005). Recently other modified chitosan beads were proposed for diffusion of metal ions through crosslinked chitosan membranes (Lee et al., 2001). The excellent saturation sorption capacity for Cu(II) with the crosslinked chitosan beads was achieved at pH 5. Liu et al. (2003) prepared new hybrid materials that adsorb transition metal ions by immobilizing chitosan on the surface of non-porous glass beads. Column chromatography on the resulting glass beads revealed that they have strong affinities to Cu(II), Fe(III) and Cd(II). Yi et al. (2003) proposed the use of chitosan derivatives containing crown ether. The materials had high adsorption capacity for Pb(II), Cr(III), Cd(II) and Hg(II). The materials can be regenerated and their selectivity properties were better than crosslinked chitosan without crown ether. The sorption mechanism of polysaccharide-based-materials is different from those of other conventional adsorbents. These mechanisms are complicated because they implicate the presence of different interactions. Metal complexation by chitosan may thus involve two different mechanisms (chelation versus ion exchange) depending on the pH since this parameter may affect the protonation of the macromolecule (Crini, 2005). Chitosan is characterized by its high percentage of nitrogen, present in the form of amine groups that are responsible for metal ion binding through chelation mechanisms. Amine sites are the main reactive groups for metal ions though hydroxyl groups, especially in the C-3 position, and they may contribute to adsorption. However, chitosan is also a cationic polymer and its pKa ranges from 6.2 to 7. Thereby, in acidic solutions it is protonated and possesses electrostatic properties. Thus, it is also possible to sorb metal ions through anion exchange mechanisms. Sorbent materials containing immobilized thiacrown ethers were prepared by immobilizing the ligands into sol–gel matrix ( Saad et al., 2006). The competitive sorption characteristics of a mixture of Zn(II), Cd(II), Co(II), Mn(II), Cu(II), Ni(II), and Ag(I) were studied. The results revealed that the thiacrown ethers exhibit highest selectivity toward Ag(I).

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

3.4 การดูดซับพลาสติกชีวภาพแก้ไขและไฮโดรเจลBiopolymers เป็นอุตสาหกรรมที่น่าสนใจเพราะพวกเขามีความสามารถในการลดความเข้มข้นของไอออนโลหะทรานซิย่อยส่วนต่อพันล้านเข้มข้นใช้ได้อย่างกว้างขวางและปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อม คุณสมบัติอื่นที่น่าสนใจของพลาสติกชีวภาพคือว่าพวกเขา posses จำนวนของกลุ่มการทำงานที่แตกต่างกันเช่น hydroxyls และเอมีนซึ่งเพิ่มประสิทธิภาพในการดูดซึมของไอออนโลหะและความเป็นไปได้ในการโหลดเคมีสูงสุด polysaccharide ตามวัสดุใหม่ที่ถูกอธิบายว่าเป็นตัวดูดซับ biopolymer ปรับเปลี่ยน (มาจากไคตินไคโตซานและแป้ง) สำหรับการกำจัดโลหะหนักจากน้ำเสีย (ตารางที่ 4) มีสองวิธีหลักในการจัดทำกระบวนการดูดซึมที่มี polysaccharides คือปฏิกิริยา (ก) เชื่อมขวางปฏิกิริยาระหว่างไฮดรอกหรืออะมิโนกลุ่มโซ่กับตัวแทนการมีเพศสัมพันธ์ในรูปแบบที่ไม่ละลายน้ำเครือข่ายเชื่อมขวาง (เจล); (ข) การตรึง polysaccharides ในการสนับสนุนที่ไม่ละลายน้ำโดยการมีเพศสัมพันธ์หรือการปลูกถ่ายอวัยวะปฏิกิริยาเพื่อที่จะให้ไฮบริดหรือคอมโพสิต (Crini 2005) ไคตินเป็น mucopolysaccharide อุดมสมบูรณ์ตามธรรมชาติที่สกัดจากเปลือกกุ้งซึ่งเป็นของเสียของอุตสาหกรรมแปรรูปอาหารทะเล ไคโตซานซึ่งสามารถเกิดขึ้นจากสิกของไคตินเป็นอนุพันธ์ที่สำคัญที่สุดของไคติน ไคโตซานในแปลงบางส่วนเสียเปลือกปูเป็นตัวแทนคีเลตที่มีประสิทธิภาพและมีปฏิสัมพันธ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกับไอออนโลหะทราน (พรัด 2005) เมื่อเร็ว ๆ นี้อื่น ๆ ลูกปัดไคโตซานที่แก้ไขถูกเสนอสำหรับการแพร่กระจายของโลหะไอออนผ่านเยื่อเชื่อมขวางไคโตซาน (Lee et al., 2001) ความจุความอิ่มตัวของการดูดซับที่ดีเยี่ยมสำหรับ Cu (II) กับลูกปัดไคโตซานเชื่อมขวางก็ประสบความสำเร็จที่ pH 5 หลิว et al, (2003) เตรียมวัสดุไฮบริดใหม่ที่ดูดซับไอออนโลหะการเปลี่ยนแปลงโดยการตรึงไคโตซานบนพื้นผิวของลูกปัดแก้วที่ไม่ใช่มีรูพรุน คอลัมน์ในที่เกิดลูกปัดแก้วเผยให้เห็นว่าพวกเขามีความพอใจที่แข็งแกร่งในการ Cu (II), เฟ (III) และ CD (II) ยี่, et al (2003) ได้เสนอการใช้ไคโตซานที่มีอนุพันธ์อีเทอร์มงกุฎ วัสดุที่มีความสามารถในการดูดซับสูงสำหรับ Pb (II) โครเมียม (III), CD (II) และปรอท (II) วัสดุที่สามารถนำมาสร้างใหม่และคุณสมบัติการเลือกของพวกเขาได้ดีกว่าไคโตซานเชื่อมขวางโดยไม่ต้องอีเทอร์มงกุฎ กลไกการดูดซับของ polysaccharide ตามวัสดุที่แตกต่างจากที่ของตัวดูดซับทั่วไปอื่น ๆ กลไกเหล่านี้มีความซับซ้อนเพราะพวกเขามีส่วนร่วมการปรากฏตัวของการสื่อสารที่แตกต่างกัน เชิงซ้อนโลหะโดยไคโตซานจึงอาจเกี่ยวข้องกับสองกลไกที่แตกต่างกัน (Chelation เมื่อเทียบกับการแลกเปลี่ยนไอออน) ขึ้นอยู่กับค่า pH ตั้งแต่พารามิเตอร์นี้อาจมีผลต่อโปรตอนของโมเลกุล (ที่ Crini 2005) เดอะ ไคโตซานเป็นลักษณะเปอร์เซ็นต์สูงของไนโตรเจนอยู่ในรูปแบบของกลุ่มเอมีนที่มีความรับผิดชอบสำหรับโลหะไอออนผูกพันผ่านกลไกขับ เว็บไซต์ Amine เป็นกลุ่มปฏิกิริยาหลักสำหรับโลหะไอออนแม้ว่ากลุ่มไฮดรอกโดยเฉพาะอย่างยิ่งในตำแหน่ง C-3 และพวกเขาอาจนำไปสู่การดูดซับ อย่างไรก็ตามไคโตซานยังเป็นโพลิเมอร์ประจุบวกและ pKa ของมันมีตั้งแต่ 6.2 ถึง 7 ดังนั้นในการแก้ปัญหาที่เป็นกรดมันเป็นโปรตอนและมีคุณสมบัติไฟฟ้าสถิต ดังนั้นมันก็ยังเป็นไปได้ที่จะ Sorb โลหะไอออนผ่านกลไกการแลกเปลี่ยนไอออน วัสดุดูดซับบรรจุตรึง thiacrown อีเทอร์ถูกจัดทำขึ้นโดยตรึงแกนด์เข้าไปในโซลเจลเมทริกซ์ (ซาด et al., 2006) ลักษณะการดูดซับการแข่งขันของส่วนผสมของธาตุสังกะสี (II) แคดเมียม (II), Co (II), Mn (II), Cu (II), Ni (II) และ AG (I) การศึกษา ผลการศึกษาพบว่าอีเทอร์ thiacrown แสดงหัวกะทิสูงสุดไปยัง AG (I)