Published May 23, 2023 | Version v1
Publication Open

Improving the adsorption capacity of graphene oxide. Effect of Ca2+ on tetracycline retention

Creators

  • 1. National University of Comahue
  • 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
  • 3. Universidad Nacional del Sur

Description

Abstract Tetracyclines (TCs) constitute a group of antibiotics that are commonly used to treat bacterial diseases, in veterinary medicine and as an additive in animal feed. This broad application has led to their accumulation in food products and the environment because sewage treatment plants cannot completely remove them. Therefore, the aim of this study was to synthesize graphene oxide (GO) and evaluate its TC adsorption properties in aqueous media. The effects of pH (between 2.5 and 11) and Ca 2+ concentration (between 0 and 1M) were thoroughly investigated. Structural, textural, and electrokinetic properties of the prepared GO were determined by N 2 adsorption/desorption, XRD, TEM, UV-vis, FTIR, XPS, thermogravimetry and electrophoretic mobility measurements. TC adsorption on GO is an interplay between the two main roles played by Ca 2+ : competitor or bridging cation. At low pH, there is cation exchange, and Ca 2+ behaves as a competitor of the positively charged TC species, decreasing adsorption as calcium concentration increases. At high, the formation of Ca bridges between the surface and TC (GO-Ca 2+ -TC) is favored, increasing the adsorption of the antibiotic by increasing calcium concentration. Different combinations of Ca 2+ and pH effects are important to improve the use of GO either as a pH-dependent and reversible TC adsorbent for decontamination or as pH-independent adsorbent for TC quantification with electrochemical sensors.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تشكل التتراسيكلين المجرد (TCs) مجموعة من المضادات الحيوية التي تستخدم عادة لعلاج الأمراض البكتيرية، في الطب البيطري وكمادة مضافة في علف الحيوانات. وقد أدى هذا التطبيق الواسع إلى تراكمها في المنتجات الغذائية والبيئة لأن محطات معالجة مياه الصرف الصحي لا يمكنها إزالتها بالكامل. لذلك، كان الهدف من هذه الدراسة هو تخليق أكسيد الجرافين (GO) وتقييم خصائص امتزاز TC في الوسائط المائية. تم فحص آثار الأس الهيدروجيني (بين 2.5 و 11) وتركيز الكالسيوم 2+ (بين 0 و 1 م) بدقة. تم تحديد الخصائص الهيكلية والتركيبية والحركية الكهربائية لـ GO المحضر من خلال قياسات الامتزاز/الامتزاز N 2 و XRD و TEM و UV - vis و FTIR و XPS وقياس الجاذبية الحرارية والتنقل الكهربي. امتزاز TC على GO هو تفاعل بين الدورين الرئيسيين اللذين يلعبهما Ca 2+: المنافس أو الكاتيون التجسيري. عند انخفاض درجة الحموضة، هناك تبادل الكاتيون، ويتصرف Ca 2+ كمنافس لأنواع TC المشحونة إيجابياً، مما يقلل من الامتزاز مع زيادة تركيز الكالسيوم. عند الارتفاع، يفضل تكوين جسور Ca بين السطح و TC (GO - Ca 2+- TC)، مما يزيد من امتصاص المضاد الحيوي عن طريق زيادة تركيز الكالسيوم. تعتبر المجموعات المختلفة من تأثيرات Ca 2+ و pH مهمة لتحسين استخدام GO إما كممتز TC معتمد على الرقم الهيدروجيني وقابل للعكس لإزالة التلوث أو كممتز مستقل عن الرقم الهيدروجيني لتحديد كمية TC باستخدام أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية.

Translated Description (French)

Résumé Les tétracyclines (TC) constituent un groupe d'antibiotiques couramment utilisés pour traiter les maladies bactériennes, en médecine vétérinaire et en tant qu'additif dans l'alimentation animale. Cette large application a conduit à leur accumulation dans les produits alimentaires et l'environnement car les stations d'épuration ne peuvent pas les éliminer complètement. Par conséquent, l'objectif de cette étude était de synthétiser l'oxyde de graphène (GO) et d'évaluer ses propriétés d'adsorption TC en milieu aqueux. Les effets du pH (entre 2,5 et 11) et de la concentration de Ca 2+ (entre 0 et 1M) ont été étudiés de manière approfondie. Les propriétés structurelles, texturales et électrocinétiques du GO préparé ont été déterminées par des mesures d'adsorption/désorption de N 2, XRD, TEM, UV-vis, FTIR, XPS, thermogravimétrie et mobilité électrophorétique. L'adsorption TC sur GO est une interaction entre les deux rôles principaux joués par le Ca 2+ : concurrent ou cation de pontage. À faible pH, il y a échange de cations et le Ca 2+ se comporte comme un concurrent des espèces TC chargées positivement, diminuant l'adsorption à mesure que la concentration de calcium augmente. À haute, la formation de ponts Ca entre la surface et la CT (GO-Ca 2+ -TC) est favorisée, augmentant l'adsorption de l'antibiotique en augmentant la concentration en calcium. Différentes combinaisons d'effets de Ca 2+ et de pH sont importantes pour améliorer l'utilisation du GO soit comme adsorbant TC dépendant du pH et réversible pour la décontamination, soit comme adsorbant indépendant du pH pour la quantification TC avec des capteurs électrochimiques.

Translated Description (Spanish)

Resumen Las tetraciclinas (TC) constituyen un grupo de antibióticos que se utilizan comúnmente para tratar enfermedades bacterianas, en medicina veterinaria y como aditivo en la alimentación animal. Esta amplia aplicación ha llevado a su acumulación en productos alimenticios y en el medio ambiente porque las plantas de tratamiento de aguas residuales no pueden eliminarlos por completo. Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue sintetizar óxido de grafeno (GO) y evaluar sus propiedades de adsorción de TC en medios acuosos. Se investigaron a fondo los efectos del pH (entre 2,5 y 11) y la concentración de Ca 2+ (entre 0 y 1 M). Las propiedades estructurales, de textura y electrocinéticas del GO preparado se determinaron mediante medidas de adsorción/desorción de N 2, XRD, TEM, UV-vis, FTIR, XPS, termogravimetría y movilidad electroforética. La adsorción de TC en GO es una interacción entre los dos roles principales desempeñados por Ca 2+ : competidor o catión puente. A pH bajo, hay intercambio catiónico, y el Ca 2+ se comporta como un competidor de las especies de TC cargadas positivamente, disminuyendo la adsorción a medida que aumenta la concentración de calcio. En alto, se favorece la formación de puentes de Ca entre la superficie y TC (GO-Ca 2+ -TC), aumentando la adsorción del antibiótico al aumentar la concentración de calcio. Las diferentes combinaciones de efectos de Ca 2+ y pH son importantes para mejorar el uso de GO, ya sea como adsorbente TC dependiente del pH y reversible para la descontaminación o como adsorbente independiente del pH para la cuantificación de TC con sensores electroquímicos.

Files

latest.pdf.pdf

Files (2.2 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:89a4701d911d298b0c3dbec50efc8dea
2.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحسين قدرة امتصاص أكسيد الجرافين. تأثير Ca2 + على احتباس التتراسيكلين
Translated title (French)
Amélioration de la capacité d'adsorption de l'oxyde de graphène. Effet du Ca2+ sur la rétention de tétracycline
Translated title (Spanish)
Mejora de la capacidad de adsorción del óxido de grafeno. Efecto del Ca2+ sobre la retención de tetraciclina

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4377825939
DOI
10.21203/rs.3.rs-2954119/v1

Is supplement to
https://openalex.org/W4387258610 (Other)
https://openalex.org/W3159104449 (Other)
https://openalex.org/W2898023361 (Other)
https://openalex.org/W2324466311 (Other)
https://openalex.org/W2313573091 (Other)
https://openalex.org/W2035022850 (Other)
https://openalex.org/W2017571610 (Other)
https://openalex.org/W2003817957 (Other)
https://openalex.org/W1994197197 (Other)
https://openalex.org/W1986423178 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1972750250
  • https://openalex.org/W1975109476
  • https://openalex.org/W1976073956
  • https://openalex.org/W1976846149
  • https://openalex.org/W1979956485
  • https://openalex.org/W1987705633
  • https://openalex.org/W1988290604
  • https://openalex.org/W1991916949
  • https://openalex.org/W1992434023
  • https://openalex.org/W1998625899
  • https://openalex.org/W2010842291
  • https://openalex.org/W2017885093
  • https://openalex.org/W2018677831
  • https://openalex.org/W2022339418
  • https://openalex.org/W2029772358
  • https://openalex.org/W2032747671
  • https://openalex.org/W2035578144
  • https://openalex.org/W2036089569
  • https://openalex.org/W2039797790
  • https://openalex.org/W2051287708
  • https://openalex.org/W2059606244
  • https://openalex.org/W2061399524
  • https://openalex.org/W2068157214
  • https://openalex.org/W2075356879
  • https://openalex.org/W2088465123
  • https://openalex.org/W2094255904
  • https://openalex.org/W2096377827
  • https://openalex.org/W2113790776
  • https://openalex.org/W2124088252
  • https://openalex.org/W2138733095
  • https://openalex.org/W2140746165
  • https://openalex.org/W2151341480
  • https://openalex.org/W2156200742
  • https://openalex.org/W2156454484
  • https://openalex.org/W2171024078
  • https://openalex.org/W2213214767
  • https://openalex.org/W2220734588
  • https://openalex.org/W2233797376
  • https://openalex.org/W2290491103
  • https://openalex.org/W2315835457
  • https://openalex.org/W2322786785
  • https://openalex.org/W2330008107
  • https://openalex.org/W2360869869
  • https://openalex.org/W2413461213
  • https://openalex.org/W2472216298
  • https://openalex.org/W2475307258
  • https://openalex.org/W2507787941
  • https://openalex.org/W2529621010
  • https://openalex.org/W2623594826
  • https://openalex.org/W2762059797
  • https://openalex.org/W2766601565
  • https://openalex.org/W2791922534
  • https://openalex.org/W2796410345
  • https://openalex.org/W2897701385
  • https://openalex.org/W2913060388
  • https://openalex.org/W2975921152
  • https://openalex.org/W2977238321
  • https://openalex.org/W2985190345
  • https://openalex.org/W2995121782
  • https://openalex.org/W3001258596
  • https://openalex.org/W3005706665
  • https://openalex.org/W3009122535
  • https://openalex.org/W3036344180
  • https://openalex.org/W3049413432
  • https://openalex.org/W3083529509
  • https://openalex.org/W3160242097
  • https://openalex.org/W596133924