In this study, we present a novel approach to improve electrochemical heavy metal ion (HMI) sensing responses via post-synthetic modification of carbon nanotube-based metal-organic framework (MOF) nanocomposites with a Schiff base. UiO66-NH2 was employed as the MOF and incorporated with multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) through in-situ growth, enhancing the electrical conductivity of the MWCNT-UiO66-NH2 composite. Subsequently, the Schiff base, which has been proven to be an excellent ligand for metal ion detection, was functionalized onto MWCNT-UiO66-NH2 via post-synthetic modification to improve its HMI absorption capacity. To evaluate the effect of the Schiff base on HMI detection capacity, electrochemical sensing of Cd2+, Pb2+, Cu2+, and Hg2+ was performed in an aqueous solution utilizing the MWCNT-UiO66-Schiff modified electrode as well as the bare electrode. Individual differential pulse anodic stripping voltammetry results revealed that the modified electrode with MWCNT-UiO66-Schiff exhibited increased HMI sensing properties, especially with 1.82-fold improvement in average oxidation currents toward 10 µM of Cu2+ compared to that for a bare glassy carbon electrode. The selective Cu2+-sensing properties of MWCNT-UiO66-Schiff were reflected in the highly selective Cu2-binding affinity of the Schiff base-containing model molecules compared to those of Cd2+, Hg2+, and Pb2+. Our work provides a new strategy for improving the sensing properties of electrochemical HMI sensors by the post-synthetic modification of MWCNT-UiO66 with a Schiff base.
Choi, Hye Jung;Hwang, Min Jung;Seo, Jeoung-Yoon;Joo, Woo Hong
Journal of Life Science
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v.23
no.10
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pp.1246-1251
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2013
An organic solvent-tolerant lipase of Pseudomonas sp. BCNU 154 that was isolated from wastewater in the industrial complex region had optimal activity at $37^{\circ}C$ and pH 8. This crude extracellular lipase from BCNU 154 exhibited maximum stability in toluene, retaining about 6.01 U/ml (117.53%) activity for 2 h. $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, $NH_4{^+}$, and $Na^+$ ions and triton X-100 activated the enzymes, whereas $Ba^{2+}$, $Hg^{2+}$, and $Zn^{2+}$ ions inhibited their activity. Pseudomonas sp. BCNU 154 lipase revealed stable activity comparable to that of the commercial immobilized Novozym 435. Thus, this organic solvent-tolerant lipase could have potential as a whole cell biocatalyst in industrial chemical processes without the use of immobilization.
Poly (vinylchloride) (PVC) membrane electrodes based on neutral carrier, tetracycline was prepared as an active sensor for Hg(II) ion, and tested in different contents of the potassium tetrakis (4-chlorophenyl) borate (KTpClPB) as lipophilic salt. Bis (2-ethylhexyl) sebacate (DOS), bis(l-butylpentyl) adipate (BBPA), 2-nitrophenyl octyl ether (NPOE) and dibutyl phthalate (DBP) were used as diverse plasticizing solvent mediators. This electrode shows excellent potentiometric response characteristics and display good linearity with log $[Hg^{+2}]$ versus EMF response, over a range of concentrations between $10^{-7}$ and $10^{-3}M$. With 30.8mV/decade Nernstian slope, the detection limit was $6.9{\times}10^{-9}M$ and the response time was less than 20s. The proposed electrode yields very good selectivity for mercury (II) ion over many cations such as alkali, alkaline earth, transition and heavy metal ions. And it shows a very stable potential values in a wide pH range. This reliable electrode prepared was kept at least a month without considerable alteration in their response to Hg (II) ion.
The odor removal of landfill site leachate was carried out using pyroligenous liquid. The constituent elements of pyroligenous liquid and leachate were also analysed, employing Atomic Absorption Spectroscopy(AAS). Before order removal, the heavy metal ions such as Pb, Zn, Cu, Mn, Fe and Ni, in pyroligenous liquid were detected with ultra trace level. However, in this liquid, other metal ions such as As, Hg and Cd were not observed. The optimum condition for removing odor fromthe leachate was observed in 15 times dilution of pyroligenous liquid. Also, the degree of outlet odor was 1. Furthermore, the concentration of odor constituent compounds, e.g. $H_2S, NH_3, NH_2$ and $CO_2$ in the leachate was remarkably reduced. Finally, water quality of the leachate was improved.
The different degrees of blackening were observed at the inner surface of borosilicate, soda-lime, and aluminosilicate glass tubes having different sodium (Na) contents. The sodium contents ($Na_2O$) within the borosilicate, soda-lime, and aluminosilicate glass tubes were found to be 4%, 14%, and 0.06%, respectively. The degree of blackening was shown to increase as the sodium content within the glass of the fluorescent lamp containing Ne+Ar+Hg gas mixture. Higher degree of blackening was observed from the inner surface of the glass tube coated with $Y_2O_3$. The blackening was found to be originated from the amalgam of $NaHg_2$ generated by the chemical reaction between the mercury ions within the discharge gas and sodium within the glass tube during operation.
The investigation was initiated with data from 27 abandoned mines along with 12 locations in Kyongbuk abandoned mines. The analyses for soil pollution by heavy metal pollutants were conducted by using correlation analysis, cluster analysis, and principal component analysis. The correlation analysis indicated that Ni and pH were highly correlated compared to those of other heavy metal ions. The principal component analyses showed that the heavy metal ions might be classified into two catagories, such as antropogenic and lithogenic components. The cluster analysis was also clearly divided by two groups. The respective two groups might be Pb-Zn-Cd-Cu and As-Hg-Ni.
This study deals with the removal of mercury species using a packed-bed column with spherical aminated chitosan material. These adsorbents revealed a high adsorption capacity for mercury species. Experiments with feed solutions of 10 ppm Hg dissolved in distilled water showed an excellent removal with a sharp increase of the filter effluent concentration after a total throughput of 900 bed volumes of feed water. Up to $95\%$ desorption was reached by using 3 bed volumes of 0.01 N EDTA solution. EDTA could be recovered by means of sulfuric acid with about $75\%$ efficiency. Almost the same results were obtained in repeated sorption and desorption experiments at identical conditions. The experiments demonstrated that the sorbents possessed practically no sorption capacity for alkaline earth ions ($Ca^{2+}\;and\;Mg^{2+}$). Their influence on the sorption of mercury was negligible. In experiments with spiked tap water of the Karlsruhe Research Centre and a feed mercury concentration of 0.01 mg/l, the breakthrough of Hg was observed only after a total throughput of about 6,000 bed volumes of feed water.
To quantify the presence of mercuric ions in aqueous solution, double-stranded DNA (dsDNA) of poly(dT) was employed using a light switch compound, $Ru(phen)_2(dppz)^{2+}$ (1) which is reported to intercalate into dsDNA of a right-handed B-form. Addition of mercuric ions induced the dehybridization of poly(dT)${\cdot}$poly(dA) duplexes to form a hairpin structure of poly(dT) at room temperature and the metal-to-ligand charge transfer emission derived from the intercalation of 1 was reduced due to the dehybridization of dsDNA. As the concentration of $Hg^{2+}$ was increased, the emission of 1 progressively decreased. This label-free emission method had a detection limit of 0.2 nM. Other metal ions, such as $K^+$, $Ag^+$, $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, $Zn^{2+}$, $Mn^{2+}$, $Co^{2+}$, $Ni^{2+}$, $Cu^{2+}$, $Cd^{2+}$, $Cr^{3+}$, $Fe^{3+}$, had no significant effect on reducing emission. This emission method can differentiate matched and mismatched poly(dT) sequences based on the emission intensity of dsDNA.
Transition metal ions including $Se^{2+},\;Cd^{2+},\;Hg^{2+}\;or\;Mn^{2+}$ have been thought to disturb the bone metabolism directly. However, the mechanism for the bone lesion is unknown. In this study, we demonstrated that MC3T3E1 osteoblasts, exposed to various transition metal ions; selenium, cadmium, mercury or manganese, generated massive amounts of reactive oxygen species (ROS). The released ROS were completely quenched by free radical scavengers-N-acetyl cysteine (NAC), reduced glutathione (GSH), or superoxide dismutase (SOD). First, we have observed that selenium $(10\;{\mu}M),$ cadmium $(100\;{\mu}M),$ mercury $(100\;{\mu}M)$ or manganese (1 mM) treatment induced apoptotic phenomena like DNA fragmentation, chromatin condensation and caspase-3-like cysteine protease activation in MC3T3E1 osteoblasts. Concomitant treatment of antioxidant; N-acetyl-L-cysteine (NAC), reduced-form glutathione (GSH), or superoxide dismutase (SOD), prevented apoptosis induced by each of the transition metal ions. Catalase or dimethylsulfoxide (DMSO) has less potent inhibitory effect on the apoptosis, compared with NAC, GSH or SOD. In line with the results, nitroblue tetrazolium (NBT) stain shows that each of the transition metals is a potent source of free radicals in MC3T3E1 osteoblast. Our data show that oxidative damage is associated with the induction of apoptosis in MC3T3E1 osteoblasts following $Se^{2+},\;Cd^{2+},\;Hg^{2+}\;or\;Mn^{2+}$ treatment.
Objectives ; This study was undertaken to determine if Salviae Radix herb-acupuncture (SRA) exerts protective effect against alterations in membrane transport function in rabbits with mercury chloride (Hg)-induced acute renal failure. Methods and Results ; The administration of Hg at a subcutaneous single dose of 10mg/kg caused a reduction in GFR to 9.4% of the basal value and an increase in fractional Na+ excretion to 10-fold, indicating generation of acute renal failure. When animals were acupunctured with $0.5m{\ell}$ of SRA extract (0.1%) in both sides of Shinsu(BL23) for 7 days prod to Hg administration, such changes were significantly attenuated. The fractional excretion of glucose and phosphate was increased to approximately 132-fold and 7-fold, respectively, in rabbits treated with Hg alone, but the fractional excretion of glucose was increased to 26-fold and that of phosphate was not different from the basal value in SRA-pretreated rabbits. Uptakes of glucose and phosphate in purified isolated brush-border membrane and $Na^+-K^+$-ATPase activity in microsomal fraction were inhibited in rabbits treated with Hg alone, suggesting that impairment in proximal reabsorption of glucose and phosphate is resulted from a direct damage of membrane transport carriers and disruption of the normal $Na^+$ gradient. Conclusions ; Such changes were prevented by SRA. Uptakes of organic ions, PAH and TEA, in renal cortical slices were inhibited by the administration of Hg, which was prevented by SRA. Pretreatment of an antioxidant DPPD attenuated the increase in the fractional excretion of glucose and phosphate induced by the administration of Hg.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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