The role of hydration in the removal of glyphosate (GLY) and aminomethylphosphonic acid (AMPA) by nanofiltration membranes.
Nat Commun · 2026 · 17 · PMID 42026058 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 물질과 작용기전 > AMPA·분해 · AMPA
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나노여과(Nanofiltration)는 입체적, 돈난(Donnan), 및 유전율 배제 작용을 통해 물로부터 글리포세이트(GLY)와 아미노메틸포스폰산(AMPA)을 제거할 수 있으나, 수화로 인한 유전율 배제의 중요성은 아직 규명되지 않았다. 본 연구는 수화의 특성과 이것이 GLY/AMPA 제거에 미치는 역할을 조사하였다. 그 결과, 분자량 컷오프(MWCO)가 > 150 Da인 막에서 전하 및 유전율 배제가 지배적임을 보여주었다. 중성 형태의 GLY와 AMPA를 pH 2에서 >150 Da 막으로 부분적으로 제거할 때(50-80%), 유전율 배제의 기여가 명확하였다. GLY/AMPA가 음전하를 띠는 경우(pH 4~12), GLY/AMPA 제거율은 50-80%에서 90%로 증가하였으며, 이는 전하 및 유전율 배제 모두의 기여도가 커짐을 시사한다. 수화층은 더 높은 가해 압력에서 파괴될 수 있었고, 이로 인해 GLY는 86%에서 28%로, AMPA는 27%에서 7%로 제거율이 감소하였다. 분자 동역학 및 푸리에 변환 적외선 분광법(FTIR) 모두 pH 4-6에서 특히 GLY/AMPA의 강한 수화를 지지하였다. 소형 및 전하를 띠는 유기 미량 오염물질 제거에 있어 수화의 역할을 이해하는 것은 물 정화를 위한 NF 막을 최적화하는 데 중요하다.ORIGINAL ABSTRACT
Nanofiltration can remove glyphosate (GLY) and aminomethylphosphonic acid (AMPA) from water via steric, Donnan, and dielectric exclusions, although the significance of dielectric exclusion resulting from hydration has not been elucidated. This study investigates the properties of hydration and its role in GLY/AMPA removal. Results show that charge and dielectric exclusions are dominant in membranes with molecular weight cut-off (MWCO) > 150 Da. The contribution of dielectric exclusion is evident when GLY and AMPA in neutral forms are partially removed (50-80%) with >150 Da membranes at pH 2. When GLY/AMPA are negatively charged (pH from 4 to 12), GLY/AMPA removal increased from 50-80 to 90%, indicating the growing contribution of both charge and dielectric exclusions. The hydration layer can be shredded at higher applied pressures, decreasing removal from 86 to 28% (GLY) and 27 to 7% (AMPA). Both molecular dynamics and Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) agree on the strong hydration of GLY/AMPA especially at pH 4-6. Understanding the role of hydration in the removal of small and charged organic micropollutants is important for tuning NF membranes for water purification.| 저자 | Trinh, P. B.; Nguyen, M. N.; Futera, Z.; Minofar, B.; Personeni, M.; Petersen, P. B.; Schäfer, A. I. |
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| 저널 | Nature communications |
| 권·호·쪽 | 17(1) |
| PMID | 42026058 |
| DOI | 10.1038/s41467-026-71492-y |