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水・排水浄化のための代替殺菌剤としてのナノセラミックスと新規機能化珪酸塩系磁性ナノ複合体の開発
Nanoceramics and novel functionalized silicate-based magnetic nanocomposites as substitutional disinfectants for water and wastewater purification.
PMID: 32378108 DOI: 10.1007/s11356-020-09073-9.
抄録
ここでは、酸性ゾルゲル法を用いて、ナノポーラスなCoO/CuO.AlO: SiO ((0, 5, 7, 9) Co-CAS)の合成に成功し、800℃で4時間焼成した。その結晶化挙動と分光学的性質を、X線回折、電界放出走査電子顕微鏡、フーリエ変換赤外吸収スペクトル解析を用いて調べた。また、ナノポーラスCAS, 5Co-CAS, 9Co-CAS磁性ナノ複合体の抗生物質特性を、水や廃水サンプル中の病原性細菌に対して調べた。試験した細菌には、大腸菌、サルモネラ菌、緑膿菌、リステリア菌、黄色ブドウ球菌、腸球菌、枯草菌が含まれていた。CoOを導入することで、2θ=10.2°、13.4°、15°に3つのピークが確認された。コバルトナノ粒子の導入によりCASナノセラミックは強磁性を示し、CoO添加量の増加に伴って磁気モーメントと飽和値が増加した。9Co-CASは、40分以内に大腸菌と緑膿菌に対して25mg/L、10分以内にS. Entericaに対して50mg/Lの最小阻害濃度を示し、試験したすべての病原体に対して最も高い抗菌活性を示した。これらの結果から、製造したナノコンポジット材料は強力な殺菌剤であり、水処理や排水処理への応用が期待できることが明らかになりました。
Herein, we successfully synthesized nano-porous CoO/CuO: AlO: SiO ((0, 5, 7, 9) Co-CAS) using the acidic sol-gel approach and calcined at 800 °C for 4 h. The crystallization behavior and spectroscopic properties were investigated using X-ray diffraction, field emission-scanning electron microscopy, and Fourier-transform infrared absorption spectra analysis. The antibiotic properties of the nano-porous CAS, 5Co-CAS, and 9Co-CAS magnetic nanocomposites was studied against some potentially pathogenic bacteria in water and wastewater samples. The bacteria tested included Escherichia coli, Salmonella enterica, Pseudomonas aeruginosa, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis, and Bacillus subtilis. Incorporating CoO resulted in the identification of three peaks at 2θ = 10.2°, 13.4°, and 15°. The introduction of cobalt nanoparticles created a ferromagnetic behavior in the CAS nanoceramic, with the magnetic moment and saturation values increasing with increased CoO doping. 9Co-CAS was most potent against all the tested pathogens with minimum inhibitory concentrations of 25 mg/L within 40 min for E. coli and P. aeruginosa and 50 mg/L within 10 min for S. enterica; the lowest antibacterial activity was observed with the unmodified CAS. The findings revealed that the manufactured nanocomposite materials were potent disinfectants with a promising application for water and wastewater treatment.