Chitosan/Ni-ZIF composite beads as regenerable adsorbents for glyphosate removal from agricultural wastewater.
Int J Biol Macromol · 2026 · 373:153165 · PMID 42349583 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 환경과 생태 > 토양 거동
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글리포세이트(GLY)가 포함된 수성 폐수로부터의 제거는 이 제초제의 광범위한 사용과 그 환경적 및 독성학적 영향으로 인해 관심이 증가하고 있다. 이용 가능한 흡착제 중, 제올라이트 이미다졸레이트 골격체(ZIFs)는 높은 표면적, 다공성 및 열적·화학적 안정성 덕분에 주목받고 있다. 그러나 이들의 작은 입자 크기는 동역학 시스템, 재생 공정 및 대규모 산업 운영에서의 적용을 제한한다. 이러한 한계를 극복하기 위해 ZIFs를 고분자 매트릭스에 통합하는 연구가 활발하게 수행되어 왔다. 본 연구에서는 키토산 비드(chitosan beads)를 Ni 기반 ZIF(NiZIF)로 개질하여 글리포세이트 제거용 흡착제로 사용하였다. 그 결과, 합성된 비드가 변형되지 않은 키토산 비드에 비해 우수한 흡착 성능을 보였다. 흡착 과정은 자발적이고 흡열성으로 특성화되었으며, 화학적 및 물리적 메커니즘의 결합을 통해 일어났다. 동역학 데이터와 등온선 데이터는 각각 Elovich 모델과 Redlich-Peterson 모델로 잘 기술되었으며, Langmuir 모델에 따르면 60 °C에서 최대 흡착 용량($Q_{max}$)이 $23 \text{ mg g}^{-1}$이었고, 24시간 후 pH 4였다. 재생 테스트 결과, 이 비드는 알칼리성 용액으로 연속 세척하는 과정에서도 효율 손실이 10%에 불과하여 최대 네 번의 흡착 주기 동안 재사용 가능함을 보여주었다. 이러한 발견들은 키토산/NiZIF 복합체가 글리포세이트 오염 폐수 정화에 있어 유망하고, 재생 가능하며, 환경 친화적인 흡착제임을 시사한다.ORIGINAL ABSTRACT
The removal of glyphosate (GLY) from aqueous effluents has attracted increasing attention due to the widespread use of this herbicide and its environmental and toxicological implications. Among available adsorbents, zeolitic imidazolate frameworks (ZIFs) have gained prominence because of their high surface area, porosity, and thermal and chemical stability. However, their small particle size limits their application in dynamics systems, regeneration processes, and large-scale industrial operations. To overcome these limitations, the incorporation of ZIFs into polymeric matrices has been widely investigated. In this work, chitosan beads were modified with Ni-based ZIF (NiZIF) and used as adsorbents for glyphosate removal. The results demonstrated superior adsorption performance of the composite beads compared to unmodified chitosan beads. The adsorption process was characterized as spontaneous and endothermic, occurring through combined chemical and physical mechanisms. Kinetic and isothermal data were well described by the Elovich and Redlich-Peterson models, respectively, yielding a maximum adsorption capacity (Qmax) of 23 mg g-1 at 60 °C, and pH 4 after 24 h according to Langmuir Model. Regeneration tests showed that the beads could be reused for up to four adsorption cycles, with only a 10% loss in efficiency after successively washing steps with an alkaline solution. These findings indicate that chitosan/NiZIF composites are promising, regenerable, and environmentally friendly adsorbents for the remediation of glyphosate - contaminated effluents.| 저자 | Assis, T. C.; Soares, B. G. |
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| 저널 | International journal of biological macromolecules |
| 권·호·쪽 | 373, 153165 |
| PMID | 42349583 |
| DOI | 10.1016/j.ijbiomac.2026.153165 |
| MeSH | Glyphosate; Chitosan; Glycine; Adsorption; Wastewater; Water Pollutants, Chemical; Water Purification; Imidazoles; Kinetics; Hydrogen-Ion Concentration; Zeolites; Nickel; Agriculture |