Katalytischer Abbau von Farbstoffschadstoffen mithilfe von Nanozymen

Mit der kontinuierlichen Entwicklung verschiedener Industriezweige steigt der Bedarf an Farbstoffen in Produktion und Alltag von Jahr zu Jahr, was zu einer zunehmenden Emission von Farbstoffschadstoffen führt. Viele Betriebe verfügen jedoch nicht über adäquate Abwasserbehandlungsanlagen, sodass Farbstoffabwässer überwiegend direkt in natürliche Gewässer eingeleitet werden. Eingeleitete Farbstoffmoleküle reagieren häufig chemisch mit anderen Schadstoffen, wodurch neue Kontaminanten entstehen und sich Komplexität sowie Kosten der Abwasserbehandlung erhöhen. Die meisten Farbstoffe sind gegenüber Abbauprozessen hochstabil und gelangen über biologische Nahrungsketten in den Organismus, wo sie Krebs und andere Erkrankungen verursachen können.

Enzyme spielen in allen Bereichen von Produktion und Alltag eine wichtige Rolle. Nanozyme bieten aufgrund ihrer hohen Stabilität den Vorteil, natürliche Enzyme ersetzen zu können, und weisen zudem ein großes Potenzial für den Abbau von Schadstoffen auf. Creative Enzymes bietet eine Vielzahl von Nanozymen zur katalytischen Degradation von Farbstoffkontaminanten an, um unsere Kunden bei ihrer Forschung im Bereich der Nanozyme zu unterstützen.

Abbau von Rhodamin B mit Nanozymen

• Rhodamin B (Rh B) ist einer der häufig verwendeten organischen Xanthinfarbstoffe.
• Creative Enzymes stellt Fe₂GeS₄-Nanozyme her, basierend auf der homogenen Katalyse von Eisenionen an der Oberfläche von Fe₂GeS₄ sowie der homogenen Co-Katalyse in der wässrigen Phase. Es wurde festgestellt, dass Fe₂GeS₄ eine ausgezeichnete Abbaueffizienz für verschiedene organische Farbstoffe aufweist.

Abb. 1 VO_X-Nanozym als effizienter Katalysator für die Oxidation von TMB und den Abbau von Rh B. (Shi X, et al., 2018)

• Wir stellen VO_X-Nanozyme her, die als hochwirksames Fenton-Reagenz fungieren und Rh B innerhalb von 60 Sekunden vollständig abbauen können. Das VO_X-Nanozym oxidiert TMB effizient mit peroxidaseähnlicher Aktivität. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass VO_X-Nanozyme für den effizienten Abbau von Umweltschadstoffen eingesetzt werden können.

Abbau von Orange G mit Nanozymen

• Orange G (OG) ist ein in der Textilindustrie häufig verwendeter Azofarbstoff.
• Wir stellen erfolgreich CuO/Ti₆O₁₃-Nanozym-Komposite her und setzen sie als heterogene, enzymmimetische Fenton-Katalysatoren ein. Für den Abbau von OG bei neutralem pH wurde eine hohe katalytische Aktivität beobachtet. Diese Studie liefert einen neuen Ansatz zur Verbesserung der Behandlung organischer Farbstoffe in der Abwasseraufbereitung.

Abbau von Eriochromschwarz T mit Nanozymen

• Eriochromschwarz T (EBT) ist ein konventioneller Azofarbstoff; zu seinen Abbauprodukten zählen u. a. Naphthochinon. Naphthochinon wurde als Karzinogen identifiziert und kann in aquatischen Ökosystemen über lange Zeit persistieren.

Abb. 2 Eisenbasierte Nanozyme werden effizient zur Bestimmung der Lebensmittelqualität synthetisiert. (Kaur N, et al., 2018)

• Wir modifizieren Fe₃O₄-Nanozyme hinsichtlich Stabilität und Oberflächeneigenschaften mittels Ko-Fällungsverfahren, um ihre enzymmimetische Aktivität zu erhöhen. Sie katalysieren über peroxidmimetische Enzymaktivität die Zersetzung von H₂O₂, wobei eine große Menge reaktiver Hydroxylgruppen entsteht, die zum Abbau von EBT in wässrigen Umgebungen genutzt werden kann.

Creative Enzymes setzt sich dafür ein, jahrzehntelange, wertvolle Enzymexpertise einzubringen, um unsere Kunden zu unterstützen. Unsere Kunden arbeiten mit einem Team von Fachleuten zusammen, das die von Ihnen zu bewältigenden Herausforderungen umfassend versteht und adressieren kann. Wenn Sie an unseren Leistungen interessiert sind oder Fragen haben, können Sie uns gerne kontaktieren oder eine Online-Anfrage stellen.