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ダブルアクティブBEAゼオライト/銀タングステンリン酸塩-抗菌効果と農薬除去
Double active BEA zeolite/silver tungstophosphates - Antimicrobial effects and pesticide removal.
PMID: 32473436 DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.139530.
抄録
BEAゼオライトとタングストリン酸銀の新規複合材料を、二段階含浸法,イオン交換法、及び成分の質量比を変えた物理的混合物として調製した。複合体は、原子間力顕微鏡、赤外分光法、ラマン分光法、原子吸光分光法を用いて特性を評価し、その結果を複合体の吸着特性と抗菌効果に関連させた。また，調製した試料については，高速液体クロマトグラフィーを用いて，真菌や異なる細菌株の抗菌剤として，また，水溶液中の農薬であるニコスルフロンの吸着剤としての試験を行った。また、バッチ吸着試験の実験条件を最適化し、水溶液中のニコスルフロンを効率的に除去するとともに、これらの先端材料の抗菌活性を実現した。複合材料の抗菌効率を検証した結果、銀イオンの固相中での持続性が抗菌活性に最も重要であることが示された。また、タングストリン酸銀活性相とゼオライト骨格との相互作用を分光学的に調べた結果、合成した材料中に活性サイトが均一に分布していることが明らかになり、吸着応用に不可欠であることがわかった。最高の吸着能力と最高の抗菌効率が得られたのは、(BEA:タングストリン酸銀)の質量比が2:1の2段階含浸法で調製した複合試料であった。また、水懸濁液から除去されたニコスルフロンの量は、組成物1gあたり38.2mgであり、調査したすべてのグラム陰性菌について決定された最小阻害濃度は125μgmLであった。
Novel composites of BEA zeolite and silver tungstophosphate were prepared by different procedures: two-step impregnation, ion-exchange, and as physical mixtures with varying component mass ratios. Composites were characterized using Atomic force microscopy, Infrared, Raman and Atomic absorption spectroscopy, and results were related to adsorption properties and antimicrobial efficiencies of the composites. Prepared samples were tested as antimicrobial agents for fungal and different bacterial strains, as well as for adsorbents for pesticide nicosulfuron in aqueous solutions by using High-performance liquid chromatography. Experimental conditions for batch adsorption testing were optimized in order to efficiently eliminate nicosulfuron from aqueous solutions, while enabling antimicrobial activity of these advanced materials. Antimicrobial efficiency of composites was verified, and indicated that silver ion persistence in the solid phase is of utmost significance for the antimicrobial activity. Spectroscopic investigation revealed interaction of the silver tungstophosphate active phase and the zeolite framework, giving evidence of uniform distribution of active sites in the synthesized materials that proved to be essential for adsorption application. The best obtained adsorption capacity, as well as highest antimicrobial efficiency, is found for composite samples prepared by two-step impregnation with (BEA: silver tungstophosphate) mass ratio 2:1. The amount of nicosulfuron removed from water suspension was 38.2 mg per gram of composite, and the minimum inhibitory concentration determined for all investigated gram-negative bacteria was 125 μg mL.
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