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Multifunctional β-Cyclodextrin Polymer for Simultaneous Removal of Natural Organic Matter and Organic Micropollutants and Detrimental Microorganisms from Water.
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2020-02-27 , DOI: 10.1021/acsami.0c00597 Xuejiao Hu 1 , Guizhou Xu 1 , Huaicheng Zhang 1 , Meng Li 1 , Yizhou Tu 1 , Xianchuan Xie 1 , Yuanting Zhu 1 , Lu Jiang 1 , Xingqi Zhu 1 , Xiaowen Ji 1 , Yan Li 1 , Aimin Li 1
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2020-02-27 , DOI: 10.1021/acsami.0c00597 Xuejiao Hu 1 , Guizhou Xu 1 , Huaicheng Zhang 1 , Meng Li 1 , Yizhou Tu 1 , Xianchuan Xie 1 , Yuanting Zhu 1 , Lu Jiang 1 , Xingqi Zhu 1 , Xiaowen Ji 1 , Yan Li 1 , Aimin Li 1
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Natural organic matter (NOM), organic micropollutants (OMPs), and detrimental microorganisms are three major pollutants that affect water quality. To remove these pollutants, a quaternary ammonium-functionalized β-cyclodextrin polymer (β-CDP) is successfully synthesized in the aqueous phase. The N2 and CO2 adsorption/desorption analysis showed that the polymer mainly contains ultra-micropores (<1 nm), with a Langmuir surface area of 89 m2 g-1. Two kinds of NOM, humic acid and fulvic acid, and five OMPs, 2-naphthol (2-NO), 3-phenylphenol (3-PH), 2,4,6-trichlorophenol (2,4,6-TCP), bisphenol A (BPA), and bisphenol S (BPS), were selected as model pollutants to study the performance of β-CDP and three kinds of commercial adsorbents, including granular activated carbon, DARCO-AC, and two resins, XAD-4 and D-201, were used for comparison. The polymer shows ultrarapid adsorption kinetics for the removal of these pollutants, with pseudo-second-order rate constants two to three orders of magnitude higher than that of the commercial activated carbon and resins. Due to the different adsorption sites of NOM and OMPs, β-CDP can simultaneously remove these pollutants without competitive adsorption. The maximum adsorption capacity of β-CDP for HA, FA, 2-NO, 3-PH, 2,4,6-TCP, BPA, and BPS based on the Langmuir model is 40, 166, 74, 101, 108, 103, and 117 mg g-1, respectively. After use, the polymer can be easily regenerated at room temperature. In addition, β-CDP also showed excellent bactericidal properties due to the quaternary ammonium groups. At a concentration of 15 g L-1, β-CDP can remove 98% of the tested Escherichia coli. Moreover, the synthesis of β-CDP is simple, green, and easy to industrialize. All of these findings indicate that β-CDP, as an ideal multifunctional material, presents potential for practical applications for water treatment and disinfection.
中文翻译：
多功能β-环糊精聚合物，可同时去除水中的天然有机物和有机微污染物及有害微生物。
天然有机物（NOM），有机微污染物（OMP）和有害微生物是影响水质的三种主要污染物。为了去除这些污染物，在水相中成功合成了季铵官能化的β-环糊精聚合物（β-CDP）。N2和CO2吸附/解吸分析表明，该聚合物主要含有超微孔（<1 nm），Langmuir表面积为89 m2 g-1。腐殖酸和富里酸两种NOM，以及五种OMP，2-萘酚（2-NO），3-苯基苯酚（3-PH），2,4,6-三氯苯酚（2,4,6-TCP），选择双酚A（BPA）和双酚S（BPS）作为模型污染物，以研究β-CDP和三种商用吸附剂的性能，包括颗粒状活性炭，DARCO-AC和两种树脂XAD-4和XAD。 D-201用于比较。该聚合物显示出用于去除这些污染物的超快速吸附动力学，其伪二级速率常数比市售活性炭和树脂的二级常数高2-3个数量级。由于NOM和OMP的吸附位置不同，β-CDP可以同时去除这些污染物而没有竞争性吸附。根据Langmuir模型，β-CDP对HA，FA，2-NO，3-PH，2,4,6-TCP，BPA和BPS的最大吸附容量为40、166、74、101、108、103和117 mg g-1分别。使用后，该聚合物可以在室温下容易地再生。此外，由于季铵基团的存在，β-CDP也显示出优异的杀菌性能。在15 g L-1的浓度下，β-CDP可以去除98％的测试大肠杆菌。而且，β-CDP的合成简单，绿色，并且易于工业化。所有这些发现表明，β-CDP作为一种理想的多功能材料，在水处理和消毒的实际应用中具有潜力。
更新日期：2020-02-28
中文翻译：
多功能β-环糊精聚合物，可同时去除水中的天然有机物和有机微污染物及有害微生物。
天然有机物（NOM），有机微污染物（OMP）和有害微生物是影响水质的三种主要污染物。为了去除这些污染物，在水相中成功合成了季铵官能化的β-环糊精聚合物（β-CDP）。N2和CO2吸附/解吸分析表明，该聚合物主要含有超微孔（<1 nm），Langmuir表面积为89 m2 g-1。腐殖酸和富里酸两种NOM，以及五种OMP，2-萘酚（2-NO），3-苯基苯酚（3-PH），2,4,6-三氯苯酚（2,4,6-TCP），选择双酚A（BPA）和双酚S（BPS）作为模型污染物，以研究β-CDP和三种商用吸附剂的性能，包括颗粒状活性炭，DARCO-AC和两种树脂XAD-4和XAD。 D-201用于比较。该聚合物显示出用于去除这些污染物的超快速吸附动力学，其伪二级速率常数比市售活性炭和树脂的二级常数高2-3个数量级。由于NOM和OMP的吸附位置不同，β-CDP可以同时去除这些污染物而没有竞争性吸附。根据Langmuir模型，β-CDP对HA，FA，2-NO，3-PH，2,4,6-TCP，BPA和BPS的最大吸附容量为40、166、74、101、108、103和117 mg g-1分别。使用后，该聚合物可以在室温下容易地再生。此外，由于季铵基团的存在，β-CDP也显示出优异的杀菌性能。在15 g L-1的浓度下，β-CDP可以去除98％的测试大肠杆菌。而且，β-CDP的合成简单，绿色，并且易于工业化。所有这些发现表明，β-CDP作为一种理想的多功能材料，在水处理和消毒的实际应用中具有潜力。
京公网安备 11010802027423号