This work aims at studying the feasibility of continuous removal of mixed heavy metal ions from simulated zinc plating wastewaters by coupling a microbial fuel cell and a microbial electrolysis cell in batch and continuous modes. The discharging voltage of MFC increased initially from 0.4621 ± 0.0005 V to 0.4864 ± 0.0006 V as the initial concentration of Cr6+ increased from 10 ppm to 60 ppm. Almost complete removal of Cr6+ and low removal of Cu2+ occurred in MFC of the MFC-MEC-coupled system after 8 hours under the batch mode; removal efficiencies (REs) of Cr6+ and Cu2+ were 99.76% and 30.49%. After the same reaction time, REs of nickel and zinc ions were 55.15% and 76.21% in its MEC. Cu2+, Ni2+, and Zn2+ removal efficiencies of 54.98%, 30.63%, 55.04%, and 75.35% were achieved in the effluent within optimum HRT of 2 hours under the continuous mode. The incomplete removal of Cu2+, Ni2+ and Zn2+ ions in the effluent was due to the fact that the Cr6+ was almost completely consumed at the end of MFC reaction. After HRT of 12 hours, at the different sampling locations, Cr6+ and Cu2+ removal efficiencies in the cathodic chamber of MFC were 89.95% and 34.69%, respectively. 94.58%, 33.95%, 56.57%, and 75.76% were achieved for Cr6+, Cu2+, Ni2+ and Zn2+ in the cathodic chamber of MEC. It can be concluded that those metal ions can be removed completely by repeatedly passing high concentration of Cr6+ through the cathode chamber of MFC of the MFC-MEC-coupled system.
반도체 Si 웨이퍼 Cu 배선을 제작하는데 사용하는 submicron 크기의 다마신 패턴의 구리 도금공정을 동일한 조건의 유기첨가제 및 전류밀도 조건을 사용하여 PCB 금속배선에 사용되는 수십 micron 크기의 패턴 도금에 적용하였다. PCB 패턴의 종횡비가 작아 쉽게 채워질 것으로 기대했던 것과는 달리, 이 경우 패턴 내부에 위치별 도금 두께 불균일도가 심화되는 것이 관찰되었다. 이러한 원인을 정량적으로 분석하기 위해 유동 및 전기장을 고려한 전기화학적 해석을 진행하였으며, 이를 통해 패턴 바닥부 코너에서 측벽과 바닥부의 도금에 의한 용액내 Cu2+ 이온의 고갈이 상대적으로 패턴 상부보다 빠르게 일어나는 것이 확인되었다. 이는 Cu2+ 이온의 확산계수가 2.65×10-10 m2/s 로 초당 16.3 ㎛정도의 평균 이동거리를 가짐으로, 이 값이 다마신 패턴에서는 충분히 커서 원활하게 패턴 내부까지 이온 공급이 이루어지나, 수십 micron 크기를 갖는 PCB 크기에서는 소진된 구리이온을 보충해 주기 위해 충분한 시간이 필요하기 때문인 것으로 확인되었다. 구리 이온을 충분히 공급해 주기 위해 전류밀도를 낮춰 Cu2+ 이온이 확산할 수 있는 충분한 시간을 할애해 줌으로써 두께 균일도가 향상되는 것을 알 수 있었다.
본 연구에서는 구리 이온(Cu2+ ion) 제거를 위한 산화철(Fe3O4)/다공성 탄소 복합체를 합성하였으며, 이를 바탕으로 구리 이온 제거에 대한 특성 평가를 실시하였다. SEM, XRD 분석을 진행하여 수열합성(hydrothermal) 반응을 이용한 산화철/다공성 탄소 복합체의 형태와 구조를 확인하였다. BET 분석을 통해 비표면적과 기공 크기를 확인하였으며, UV-vis 장비를 통해 성능 평가를 실시하여 자성이 있는 Fe3O4와 다공성 탄소와의 시너지효과를 통해 액체 상태에서 존재하는 구리 이온을 제거할 수 있는 가능성을 제시하였다.
Exogenous $Cu^{2+}$ or $Zn^{2+}$ at micromolar concentration had a strong inhibitory effect on detergent-solubilized cytochrome c oxidase. A similar effect was observed when $Cu^{2+}$ was added to vesicular cytochrome c oxidase, although the extent of inhibition was significantly larger for the uncoupled state than for the coupled state. Interestingly, the inhibition by $Zn^{2+}$ was almost negligible for both the coupled and uncoupled states. These results suggest that the binding sites for $Cu^{2+}$ ions are exposed to the extravesicular side. whereas those for $Zn^{2+}$ are exposed to the matrix side. The EPR spectra of bound $Cu^{2+}$ ions at 77 K indicate that each of the first two $Cu^{2+}$ ions is ligated by three or four histidine residues, as evidenced by distinct $^{14}N$ superhyperfine splitting. These $Cu^{2+}$ ions can not be removed readily by EDTA and inhibit the enzyme activity by as much as 80%.
The new tridentate ligands of nitrogen donor atoms N,N-Bis(2-amino-ethyI)-benzyl-amine 2HCI(BABEA. 2HCI) and 2,6-Bis(amino-methyl)-pyridien. 2HCI(BAMP. 2HCI) were synthesized as their dihydrochloride salts and characterized by TA, IR. Mass and NMR spectroscopy. The protonation constants of the ligands and stability constants for Cd$^{2+}$, Pb$^{2+}$, Zn$^{2+}$and Cu$^{2+}$ ions were determined by potentiometric titration in aqueous solutions and compared with those of analogous ligands. The effect stability constants of ligands and metal ions for removal of heavy metals in aqueous solution were described.
Kim, Kyoung-Nam;Choi, Myung-Gil;Noh, Jae-Hyun;Ahn, Sang-Doo;Chang, Suk-Kyu
Bulletin of the Korean Chemical Society
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제29권3호
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pp.571-574
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2008
The well-known Cu2+-selective chemodosimetric behavior of rhodamine B hydrazide was successfully switched to selectivity for Hg2+. The fluorescence signaling is remarkably selective toward Hg2+ ions compared to other common biologically and environmentally important metal ions, including Cu2+ ions. The detection limit was 0.2 mM in an acetate-buffered aqueous 10% methanol solution at pH 5. The OFF-ON type of signaling is due to the selective Hg2+-induced hydrolysis of the lactam ring of the hydrazide as has been reported for the standard Cu2+-signaling process of the same compound. A simple change in medium resulted in clear switching of selective signaling from Cu2+ to Hg2+, which extends the applicability of the easily accessible hydrazide derivative.
Environmental pollution from heavy metal ions (HMIs) is a global concern. Recently, biosorption methods using cellulose sorbents have gained popularity. The objective of this study was to assess the removal efficiency of Cu(II), Pb(II), and Hg(II) ions at low concentration levels (100-700 ppb) from aqueous solutions using three different cellulose fiber-based filter media. Sample A was pure cellulose fiber, Sample B was 10% activated carbon-cellulose fiber, and Sample C was cellulose fiber-glass fiber-30% activated carbon-20% amorphous titanium silicate (ATS). The samples were characterized by several physicochemical techniques. The porosity measurements using N2 sorption isotherms revealed that Samples A and B are nonporous or macroporous materials, whereas the addition of 50% filler materials into the cellulose resulted in a microporous material. The Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area and pore volume of Sample C were found to be 320.34 m2/g and 0.162 cm3/g, respectively. The single ion batch adsorption experiments reveal that at 700 ppb initial metal ion concentration, Sample A had removal efficiencies of 7.5, 11.5, and 13.7% for Cu(II), Pb(II), and Hg(II) ions, respectively. Sample B effectively eliminated 99.6% of Cu(II) ions compared to Pb(II) (14.2%) and Hg(II) (31.9%) ions. Cu(II) (99.37%) and Pb(II) (96.3%) ions are more efficiently removed by Sample C than Hg(II) (68.2%) ions. The X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) wild survey spectrum revealed the presence of Cu(II), Pb(II), and Hg(II) ions in HMI-adsorbed filter media. The high-resolution C1s spectra of Samples A and B reveal the presence of -C-OH and -COOH groups on their surface, which are essential for HMIs adsorption via complexation reactions. Additionally, the ATS in Sample C facilitates the adsorption of Pb(II) and Hg(II) ions through ion exchange.
Ji Won Jang;Jin Yeong Lim;Seo Yeon Kim;Jin Se Kim;Ho-Tae Kim
Mass Spectrometry Letters
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제14권4호
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pp.153-159
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2023
The copper ion, Cu(II), binding sites for amyloid fragment Aβ1-16 (=Aβ16 ) were investigated to explain the biological activity difference in the Aβ16 aggregation process. The [M+Cu+(z-2)H]z+ (z = 2, 3 and 4, M = Aβ16 monomer) and [D+Cu+(z-2)H]z+ (z = 3 and 5, D = Aβ16 dimer) structures were investigated using electrospray ionization (ESI) mass spectrometry (MS) and tandem mass spectrometry (MS/MS). Fragment ions of the [M+Cu+(z-2)H]z+ and [D+Cu+(z-2)H]z+ complexes were observed using collision-induced dissociation MS/MS. Three different fragmentation patterns (fragment "a", "b", and "y" ion series) were observed in the MS/MS spectrum of the (Aβ16 monomer or dimer-Cu) complex, with the "b" and "y" ion series regularly observed. The "a" ion series was not observed in the MS/MS spectrum of the [M+Cu+2H]4+ complex. In the non-covalent bond dissociation process, the [D+Cu+3H]5+ complex separated into three components ([M+Cu+H]3+, M3+, and M2+), and the [M+Cu]2+ subunit was not observed. The {M + fragment ion of [M+Cu+H]3+} fragmentation pattern was observed during the covalent bond dissociation of the [D+Cu +3H]5+ complex. The {M + [M+Cu+H]3+} complex geometry was assumed to be stable in the [D+Cu+3H]5+ complex. The {M + fragment ion of [M+Cu]2+} fragmentation pattern was also observed in the MS/MS spectrum of the [D+Cu+H]3+ complex. The {M + [y9+Cu]1+} fragment ion was the characteristic fragment ion. The [D+Cu+H]3+ and [D+Cu+3H]5+ complexes were likely to form a monomer-monomer-Cu (M-M-Cu) structure instead of a monomer-Cu-monomer (M-Cu-M) structure.
Oguz Ozbek;Meliha Burcu Gurdere;Caglar Berkel;Omer Isildak
Journal of Electrochemical Science and Technology
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제14권1호
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pp.66-74
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2023
In this study, a new potentiometric sensor selective to copper(II) ions was developed and characterized. The developed sensor has a polymeric membrane and contains 4.0% electroactive material (ionophore), 33.0% poly(vinyl chloride) (PVC), 63.0% bis(2-ethylhexyl)sebacate (BEHS) and 1.0% potassium tetrakis(p-chlorophenyl)borate (KTpClPB). This novel copper(II)-selective sensor exhibits a Nernstian response over a wide concentration range from 1.0×10-6 to 1.0×10-1 mol L-1 with a slope of 29.6 (±1.2) mV decade-1, and a lower detection limit of 8.75×10-7 mol L-1. The sensor, which was produced economically by synthesizing the ionophore in the laboratory, has a good selectivity and repeatability, fast response time and stable potentiometric behaviour. The potential response of the sensor remains unaffected of pH in the range of 5.0-10.0. Based on the analytical applications of the sensor, we showed that it can be used as an indicator electrode in the quantification of Cu2+ ions by potentiometric titration against EDTA, and can also be successfully utilized for the determination of copper(II) ions in different real samples.
The LiBr aqueous solution, which is the absorption liquid of absorption refrigerator, must be replaced periodically because the concentration of impurities such as Cu2+, Fe2+, Ca2+, etc., increases due to corrosion of the tubes as the period of use increases, and the refrigeration efficiency decreases significantly. In order to reuse the waste absorption liquid, flocculation-precipitation method is mainly applied to precipitate the impurities, which requires hundreds of times the concentration of impurities and generates additional waste. In this study, a process for removing Cu ion impurities from cyclone electrolyzer by electrolytic reduction is presented in a small-scale facility without additional waste. It was confirmed that Cu ion impurities can be removed down to 1 ppm by electrolytic reduction process, and to further improve the removal rate, the mass transfer rate was increased by using a cyclone electrolyzer. The removal rate of Cu ions increased with the increase of flow rate and current density, and it was confirmed that Cu was removed at a rate of 1.48 ppm/h under the condition of 330 mL/sec and 2.5 mA/cm2.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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