2 값 (0.989) 및 조정된 R

2 (0.984). 수치 최적화는 CIP 농도가 55 mg/L, 흡착제 질량이 0.72 g/L, pH가 5.8, 온도가 47°C인 최적 공정 조건을 제안하였으며, 88분 만에 최대 흡착 효율 98.4%를 달성하였습니다. F 값 345.2로 지원되는 모델은 강력한 예측 능력을 보였으며, 공정 규모 확대에 대한 귀중한 통찰을 제공하였습니다. 평형 실험 결과는 PSO 동역학과 Langmuir 등온선이 가장 높은 일치를 보였으며, 이는 낮은 오차 계수와 유의미한 회귀 계수로 뒷받침되었습니다. 또한, 열역학적 매개변수는 실험 과정의 자발적이고 흡열적인 성격을 나타냈습니다.

의약 화합물의 수원에서의 확인은 상당한 환경 문제를 야기하고 있습니다. 인간, 가축 및 어류의 세균 질병 치료는 항생제의 광범위한 사용에 크게 의존하고 있습니다. 전 세계적으로 매년 약 100,000에서 200,000톤의 항생제가 인간 질병 치료를 위해 사용됩니다. 코로나바이러스 질병 동안 항생제 사용이 크게 증가하여 일부 항생제의 사용이 최대 6배 증가한 것으로 보고되었습니다. Ciprofloxacin (CIP)은 2세대 플루오로퀴놀론에 속하며, 광범위한 항생제로 분류됩니다. 항생제의 광범위한 사용과 부적절한 폐기는 수체에 해로운 영향을 미쳐, 원래 형태로든 대사물로든 폐수로의 규제되지 않은 방출을 초래했습니다. 최근 연구 결과, 전 세계 수생 환경에서 CIP의 존재가 밝혀졌으며, 이는 설사, 두통, 구토 및 떨림과 같은 다양한 부작용과 관련이 있습니다. 따라서 CIP의 높은 지속성과 수생 생물 및 인간 건강에 대한 잠재적인 부작용으로 인해 수용액에서의 제거가 중요합니다.

다양한 기술이 CIP를 물에서 제거하기 위해 조사되었으며, 여기에는 흡착, 고급 산화 공정, 막 여과 및 생물학적 처리가 포함됩니다. 이러한 접근 방식 중에서 흡착은 비용 효율성과 구현의 단순성 덕분에 상당한 고려를 받았습니다. 흡착의 메커니즘은 오염 물질이 흡착제로 지정된 고체 물질에 부착되는 것을 포함합니다. CIP 제거를 위해 활성탄, 제올라이트 및 폴리머를 포함한 다양한 흡착제가 조사되었습니다. 이러한 물질은 높은 표면적과 특정 표면 기능성을 가지고 있어 목표 화합물의 효과적인 흡착을 가능하게 합니다.

최근 몇 년 동안, 약물 화합물을 물에서 제거하기 위한 환경 친화적이고 효율적인 흡착제 개발에 초점이 맞춰졌습니다. 이러한 소재 중 하나가 CPZ 나노복합체입니다. CPZ 나노복합체는 키토산, 폴리아크릴아미드 및 제올라이트 이미다졸레이트 프레임워크-8의 독특한 조합입니다. 키토산은 키틴에서 유래한 생체 고분자로, 광범위한 표면적과 다양한 기능 그룹 덕분에 뛰어난 흡착 특성을 제공합니다. 폴리아크릴아미드는 나노복합체의 기계적 안정성과 분산성을 향상시키며, 제올라이트 이미다졸레이트 프레임워크-8은 특정 오염물질에 대한 추가 흡착 사이트와 선택성을 제공합니다.

키토산(CS)은 금속 조정 및 플루오로퀴놀론 항생제와의 수소 결합 상호작용을 위한 활성 부위를 제공하는 풍부한 아미노 및 하이드록실 그룹으로 인해 선택되었습니다. 폴리아크릴아미드(PAM)는 높은 친수성, 기계적 안정성 및 복합체의 구조적 무결성을 향상시키는 추가 아마이드 기능성을 제공합니다. 아연 기반 금속-유기 골격인 ZIF-8은 높은 다공성, 조절 가능한 기공 크기 및 π-π 스태킹과 정전기적 상호작용을 통해 유기 미세 오염 물질을 흡착할 수 있는 능력으로 도입되었습니다. 이 세 가지 구성 요소의 통합은 다음과 같은 시너지 효과를 창출할 것으로 예상됩니다: (i) CS는 ZIF-8 고정화를 위한 기능 그룹을 가진 생체 적합성 백본을 제공합니다; (ii) PAM은 하이드로겔의 안정성을 향상시키고 입자 응집을 방지하며, (iii) ZIF-8은 높은 표면적과 선택적 흡착 사이트에 기여합니다. 이 하이브리드 구조는 폴리머 매트릭스의 유연성과 안정성을 MOF의 높은 흡착 용량과 결합하여 시프로플록사신 제거 효율성을 각 구성 요소의 기여 이상으로 향상시킵니다.

이 연구는 수용액에서 CIP 제거를 위한 유망한 흡착제로서 친환경 하이브리드 나노복합체(CPZ)를 도입함으로써 지식의 발전에 기여합니다. 활성탄이나 점토와 같은 기존의 흡착제와 달리, 개발된 물질은 자연 생물고분자, 합성 고분자 및 금속-유기 구조의 장점을 결합하여 독특한 구조적 시너지를 제공합니다. 물질 개발 외에도, 이 연구는 흡착 조건을 최적화하기 위해 체계적인 실험 설계 접근 방식을 적용하여 공정 개선 및 잠재적 대규모 생산을 위한 방법론적 통찰을 제공합니다. 이러한 측면은 collectively 작업의 참신성을 강조하고 항생제 오염 완화를 위한 지속 가능한 전략에 초점을 맞춘 연구의 증가하는 본문 내에서 그것을 위치시킵니다.

임신 후 또는 대량 결정화/물리적 혼합 접근 방식과는 달리, 제안된 경로는 매트릭스 ZIF-8 핵형성을 촉진하도록 설계되었습니다. 먼저, 희석된 아세트산에서 과황산염 개시 중합에 의해 CS–g–PAM 네트워크가 생성되어 조정된 –NH₂/–OH 사이트를 제공합니다. 짧은 초음파 펄스 후, Zn(NO₃)₂가 도입되어 백본과 복합체를 형성한 다음 2-메틸이미다졸을 추가하여 폴리머 위에서 이종 핵형성을 직접 유도합니다. 두 번의 짧은 초음파 처리(각각 10–15분)는 분산을 향상시키고 2차 성장을 제한합니다. 완전 수성 저온 프로토콜은 유기 용매와 용매열 조건의 필요성을 제거합니다. 이 순서는 기존 혼합 방법에 비해 개선된 텍스처 특성을 가진 고정된 MOF 도메인의 형성을 촉진합니다.

전반적으로, 현재 연구는 물에서 CIP를 제거하기 위한 친환경적이고 효과적인 흡착제를 만드는 것을 목표로 하고 있습니다. 이를 위해 실험 설계 방법론을 활용하여 흡착 과정을 최적화하는 것도 고려됩니다. 이 연구는 CPZ 나노복합체를 합성하고 그 물리화학적 특성을 특성화하는 것을 포함합니다. 흡착 실험은 다양한 CIP 농도, pH 수준, 온도, 흡착제 질량 및 접촉 시간을 사용하여 수행됩니다. 흡착 용량과 효율성은 분석 기술을 사용하여 평가됩니다. 이 연구의 결과는 CPZ 나노복합체에서 시프로플록사신의 흡착 행동을 이해하는 데 도움이 될 것입니다. 또한 실험 설계 방법론을 사용하여 흡착 과정을 최적화하는 데 유용한 통찰력을 제공할 것입니다.