This study illustrates the synthesis of gelatin based zinc oxide nanoparticle (ZnONPs) incorporated nanocomposite films using different concentrations of ZnONPs. The ZnONPs were oval in shape and the size ranged from 100- 200 nm. The nanocomposite films were characterized by UV-visible, FE-SEM, FT-IR, and XRD. The concentrations of ZnONPs greatly influenced the properties of nanocomposite films. The absorption peaks around 360 nm increased with the increasing concentrations of ZnONPs. The surface color of film did not change while transmittance at 280 nm was greatly reduced with increase in the concentration of ZnONPs. FTIR spectra showed the interaction of ZnONPs with gelatin. XRD data demonstrated the crystalline nature of ZnONPs. The thermostability, char content, water contact angle, water vapor permeability, moisture content, and elongation at break of nanocomposite films increased, whereas, tensile strength and modulus decreased with increase in the concentrations of ZnONPs. The gelatin/ZnONPs nanocomposite films showed profound antibacterial activity against both Gram-positive and Gram-negative food-borne pathogenic bacteria. The gelatin/$ZnONP^{1.5}$ nanocomposite film showed the best UV barrier and antimicrobial properties among the tested-films, which indicated a high potential for use as an active food packaging films with environmentally-friendly nature.
We investigated the fabrication method of superhydrophobic nanocoating prepared by a simple spin-coating and the chemisorption of fatty acid. The resulting coating showed a tremendous water repellency (static water contact angle = $154^{\circ}$) and the water contact angle can be modulated by changing the number of deposition cycles of ZnO and the carbon length of Self-Assembled Monolayers (SAM). Varying the number of deposition cycles of ZnO controlled the surface roughness, and affected to the superhydrophobicity. This simple coating method can be universally applicable to any substrates including flexible surfaces, papers and cotton fabrics, which can effectively be used in various potential applications. We also observed the thermal and dynamic stabilities of SAM on ZnO nanoparticles. The superhydrophobicic surface maintained its superhydrophobic properties below $250^{\circ}C$ and under dynamic conditions.
나노포장은 나노물질 첨가에 따라 항균성, 가스 및 자외선 차단성과 같은 기능성이 향상된다는 장점이 부각되면서 오랫동안 개발되어 왔다. 하지만 최근들어 이러한 나노물질들이 식품과 직접적으로 접촉되면서 식품으로 이행되어 식품과 함께 섭취될 수 있기 때문에 안전하지 않을 수 있다는 논란이 있다. 독일, 스페인, 영국 등의 많은 유럽 국가들에서는 이러한 문제에 대한 빠른 대처를 위해 2000년대 중반부터 또한 우리나라에서는 2014년부터 나노물질 적용 포장재에서 나노물질의 이행에 대한 연구를 수행하고 있다. 나노물질별, 환경별(온도, 시간), 식품모사용매 또는 식품 유형별에 따른 나노물질의 이행에 대한 연구결과를 바탕으로 향후 안전관리를 위한 방안과 가이드라인 등이 마련되어야 한다.
Jasim I. Humadi;Ghassan Hassan Abdul Razzaq;Ghassan Hassan Abdul Razzaq;Mustafa A. Ahmed;Liqaa I. Saeed
Korean Chemical Engineering Research
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제61권2호
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pp.226-233
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2023
To create an environmentally sustainable fuel with a low sulfur concentration, requires alternative sulfur removal methods. During the course of this study, a high surface gamma alumina-supported ZnO nanocatalyst with a ZnO/-Al2O3 ratio of 12% was developed and tested for its ability to improve the activity of the oxidative desulfurization (ODS) process for the desulfurization of kerosene fuel. Scanning electron microscopy (SEM) and Brunauer-Emmett-Teller (BET) were used to characterize the produced nanocatalyst. In a digital batch baffled reactor (20~80 min), the effectiveness of the synthesized nanocatalyst was tested at different initial concentrations of dibenzothiophene (DBT) of 300~600 ppm, oxidation temperatures (25~70 ℃), and oxidation periods (0.5, 1, and 2 hours). The baffles included in the digital baffled batch reactor resist the swirling of the reaction mixture, thus facilitating mixing. The ODS procedure yielded the maximum DBT conversion (95.5%) at 70 ℃ with an 80-minute reaction time and an initial DBT level of 600 ppm. The most precise values of kinetic variables were subsequently determined using a mathematical modelling procedure for the ODS procedure. The average absolute error of the simulation findings was less than 5%, demonstrating a good degree of agreement with the experimental results acquired from all runs. The optimization of the operating conditions revealed that 99.1% of the DBT can be removed in 140 minutes.
Mansouri, Sina;Khalili, Soodabeh;Peyravi, Majid;Jahanshahi, Mohsen;Darabi, Rezvaneh Ramezani;Ardeshiri, Fatemeh;Rad, Ali Shokuhi
Korean Journal of Chemical Engineering
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제35권11호
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pp.2256-2268
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2018
Hydrophilic and hydrophobic polyethersulfone (PES)-zinc oxide (ZnO) sublayers were prepared by loading of ZnO nanoparticles into PES matrix. Both porosity and hydrophilicity of the hydrophilic sublayer were increased upon addition of hydrophilic ZnO, while these were decreased for the hydrophobic sublayer. In addition, the results demonstrated that the hydrophilic membrane exhibited smaller structural parameter (S value or S parameter or S), which is beneficial for improving pure water permeability and decreasing mass transfer resistance. In contrast, a higher S parameter was obtained for the hydrophobic membrane. With a 2 M NaCl as DS and DI water as FS, the pure water flux of hydrophilic TFN0.5 membrane was increased from $21.02L/m^2h$ to $30.06L/m^2h$ and decreased for hydrophobic TFN0.5 membrane to $14.98L/m^2h$, while the salt flux of hydrophilic membrane increased from $10.12g/m^2h$ to $17.31g/m^2h$ and decreased for hydrophobic TFN0.5 membrane to $3.12g/m^2h$. The increment in pure water permeability can be ascribed to reduction in S parameter, which resulted in reduced internal concentration polarization (ICP). The current study provides a feasible and low cost procedure to decrease the ICP in FO processes.
Sung-Min Kim;Woon Young Lee;Sekown Oh;Sang-Yul Lee
한국표면공학회지
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제56권6호
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pp.401-411
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2023
This study investigates the synthesis, characterization, and application of zinc oxide (ZnO) nanoparticles for corrosion resistance and stress corrosion cracking (SCC) mitigation in high-temperature and high-pressure environments. The ZnO nanoparticles are synthesized using plasma discharge in water, resulting in rod-shaped particles with a hexagonal crystal structure. The ZnO nanoparticles are applied to Alloy 600 tubes in simulated nuclear power plant atmospheres to evaluate their effectiveness. X-ray diffraction and X-ray photoelectron spectroscopy analysis reveals the formation of thermodynamically stable ZnCr2O4and ZnFe2O4 spinel phases with a depth of approximately 35 nm on the surface after 240 hours of treatment. Stress corrosion cracking (SCC) mitigation experiments reveal that ZnO treatment enhances thermal and mechanical stability. The ZnO-treated specimens exhibit increased maximum temperature tolerance up to 310 ℃ and higher-pressure resistance up to 60 bar compared to non-treated ZnO samples. Measurements of crack length indicate reduced crack propagation in ZnO-treated specimens. The formation of thermodynamically stable Zn spinel structures on the surface of Alloy 600 and the subsequent improvements in surface properties contribute to the enhanced durability and performance of the material in challenging high-temperature and high-pressure environments. These findings have significant implications for the development of corrosion-resistant materials and the mitigation of stress corrosion cracking in various industries.
Jung, A Young;Jung, Ki Youn;Lin, Chunmei;Yon, Jung-Min;Lee, Jong Geol;Lee, Beom Jun;Yun, Young Won;Nam, Sang-Yoon
대한수의학회지
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제55권2호
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pp.133-139
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2015
The increasing uses of zinc oxide nanoparticles (nZnO) in industrial and personal care products raise possible danger of using nZnO in human. To determine whether ZnO induces size-dependent anomalies during embryonic organogenesis, mouse embryos on embryonic day 8.5 were cultured for 2 days under 50, 100, and $150{\mu}g$ of nZnO (< 100 nm) or micro-sized ZnO (mZnO; $80{\pm}25{\mu}m$), after which the morphological changes, cumulative quantity of Zn particles, and expressions of antioxidant and apoptotic genes were investigated. Although embryos exposed to $50{\mu}g$ of ZnO exhibited no defects on organogenesis, embryos exposed to over $100{\mu}g$ of ZnO showed increasing anomalies. Embryos treated with $150{\mu}g$ of nZnO revealed significant changes in Zn absorption level and morphological parameters including yolk sac diameter, head length, flexion, hindbrain, forebrain, branchial bars, maxillary process, mandibular process, forelimb, and total score compared to the same dose of mZnO-treated embryos. Furthermore, CuZn-superoxide dismutase, cytoplasmic glutathione peroxidase (GPx) and phospholipid hydroperoxidase GPx mRNA levels were significantly decreased, but caspase-3 mRNA level was greatly increased in nZnO-treated embryos as compared to normal control embryos. These findings indicate that nZnO has severer teratogenic effects than mZnO in developing embryos.
Gabriela Leite de Souza;Thamara Eduarda Alves Magalhaes;Gabrielle Alves Nunes Freitas;Nelly Xiomara Alvarado Lemus;Gabriella Lopes de Rezende Barbosa;Anielle Christine Almeida Silva;Camilla Christian Gomes Moura
Restorative Dentistry and Endodontics
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제47권4호
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pp.38.1-38.15
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2022
Objectives: This study investigated the cytotoxicity, radiopacity, pH, and dentinal tubule penetration of a paste of 1.0% calcium-doped zinc oxide nanocrystals (ZnO:1.0Ca) combined with propylene glycol (PRG) or polyethylene glycol and propylene glycol (PEG-PRG). Materials and Methods: The pastes were prepared by mixing calcium hydroxide [Ca(OH)2] or ZnO:1.0Ca with PRG or a PEG-PRG mixture. The pH was evaluated after 24 and 96 hours of storage in deionized water. Digital radiographs were acquired for radiopacity analysis and bubble counting of each material. The materials were labeled with 0.1% fluorescein and applied to root canals, and images of their dentinal tubule penetration were obtained using confocal laser scanning microscopy. RAW264.7 macrophages were placed in different dilutions of culture media previously exposed to the materials for 24 and 96 hours and tested for cell viability using the MTT assay. Analysis of variance and the Tukey test (α = 0.05) were performed. Results: ZnO:1.0Ca materials showed lower viability at 1:1 and 1:2 dilutions than Ca(OH)2 materials (p < 0.0001). Ca(OH)2 had higher pH values than ZnO:1.0Ca at 24 and 96 hours, regardless of the vehicle (p < 0.05). ZnO:1.0Ca pastes showed higher radiopacity than Ca(OH)2 pastes (p < 0.01). No between-material differences were found in bubble counting (p = 0.0902). The ZnO:1.0Ca pastes had a greater penetration depth than Ca(OH)2 in the apical third (p < 0.0001). Conclusions: ZnO:1.0Ca medicaments presented higher penetrability, cell viability, and radiopacity than Ca(OH)2. Higher values of cell viability and pH were present in Ca(OH)2 than in ZnO:1.0Ca.
The optoelectrical characteristics of the ZnO nanoparticles (NPs) annealed in vacuum or oxygen condition from $200^{\circ}C$ to $600^{\circ}C$ were examined. Increased on-off ratio (or, the ratio of photocurrent to dark current) was observed when they were annealed at $300^{\circ}C$, $400^{\circ}C$ and $500^{\circ}C$ with the values enhanced about 4 orders compared to the as-prepared ZnO NPs in both annealing conditions, while the maximum efficiency was shown at the annealing temperature of $600^{\circ}C$ for the ZnO NPs annealed in vacuum with the value of 29.8 mA/W and at the temperature of $500^{\circ}C$ for those annealed in oxygen condition with the value of 40.3 mA/W. Photoresponse behavior of the ZnO NPs annealed in oxygen showed the sharp increase right after the ir exposure to the light followed by the slow decay and saturation during steady illumination, differing from the ZnO NPs annealed in vacuum which only exhibited the gradual increase. This difference occurred due to the curing effect of the oxygen vacancies. SEM images indicated no change in their morphologies with annealing, indicating the change in their internal structures by annealing, and most remarkably at $600^{\circ}C$. As for their photoluminescence(PL) spectra, the decrease of the deep-level(DL) emission was observed when they were annealed in oxygen at $400^{\circ}C$, and not at $200^{\circ}C$ and $600^{\circ}C$.
The aim of this study is to investigate the degradation of ciprofloxacin (CIP) from its aqueous solutions via different advanced oxidation processes (AOP). The effects of persulfate (PS) concentration, pH, zinc oxide nanoparticles (ZnO-NPs) dose, initial CIP concentration, and reaction time on the degradation of CIP were studied. It was found that the sonochemical (US) degradation is a less efficient process (with removal efficiency of 36%) compared to the sono-nano-chemical (US/ZnO) process which resulted in removal efficiency of 70%. Maximum removal of 99% was obtained using the sono-nano-chemical/PS (US/ZnO/PS) process at a frequency of 60 kHz, time of 10 min, pH of 7, initial CIP concentration of 25 mg/L, and PS concentration of 476.06 mg/L. The addition of PS and ZnO-NPs to the process enhanced the rate of US degradation of CIP. In addition, the kinetic parameters for the US/ZnO/PS process were obtained by fitting the kinetic data into the pseudo-first-order and pseudo-second-order kinetic models. The kinetic data was found to fit into the pseudo-first-order kinetic model than the pseudo-second-order model. The results showed that the AOP using US/ZnO/PS is a promising technique for the treatment of ciprofloxacin containing solutions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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