Master of Science in der Herstellung von Gold-Nanokatalysatoren zur Entfernung von Giftstoffen im Abwasser

Der 26-jährige Meister Ho Gia Thien Thanh aus Ho -Chi-Minh-Stadt erforscht Goldnanokatalysatoren, um giftiges p-Nitrophenol im Abwasser in eine ungiftige Form zu reduzieren, die in der Pharmaindustrie anwendbar ist.

Thanh arbeitet derzeit in der Abteilung für Prozessausrüstung und Katalyse am Institut für Chemische Technologie der Vietnamesischen Akademie der Wissenschaften und Technologien. Seit Ende 2022 erforscht und schlägt Thanh ein Verfahren zur Herstellung von Gold-Nanokatalysatoren vor, bei dem eine umweltfreundliche Methode namens Ceroxid-Nanostäbe zum Einsatz kommt, um p-Nitrophenol (PNP) aus Abwasser zu entfernen. PNP ist eine giftige organische Verbindung, die in Abwässern von Färbereien, Pharmaunternehmen, Lebensmittelherstellern usw. vorkommt. Die US-Umweltschutzbehörde hat es zu den 114 gefährlichsten organischen Schadstoffen gezählt und es kann Krebs verursachen.

Thanhs Methode zur Behandlung von p-Nitrophenol besteht darin, einen Katalysator zu verwenden, um das Nitroradikal in ein Aminradikal umzuwandeln, d. h. PNP in p-Aminophenol (PAP) umzuwandeln. Das gewonnene PAP kann als Vorläufer in Arzneimitteln, beispielsweise zur Herstellung von Paracetamol, verwendet werden.

Meister Ho Gia Thien Thanh im Labor des Instituts für Chemische Technologie der Vietnamesischen Akademie der Wissenschaften und Technologie (Bezirk 12, Ho-Chi-Minh-Stadt). Foto: Ha An

Der Autor sagte, dass bei der Herstellung von Goldnanopartikeln in herkömmlichen Studien häufig chemische Reduktionsmittel wie Natriumborhydrid (NB) verwendet werden, das giftig und teuer ist. Als Ersatz für dieses NB-Reduktionsmittel verwendet Thanh Grapefruitschalenextrakt, der viele Polyphenolverbindungen enthält, die Goldionen in Goldnanopartikel reduzieren können.

Um die Effizienz der Umwandlung von PNP in PAP zu erhöhen, verwendete der Autor außerdem Ceroxid-Nanostäbe als Träger, um die Goldnanopartikel zu verteilen. Dadurch verkürzt sich die Bearbeitungszeit von einer Stunde auf 30 Minuten. „Diese Methode macht den PNP-Entfernungsprozess umweltfreundlicher, kostengünstiger und nutzt natürliche Nebenprodukte“, sagte Thanh.

Mit einem Goldnanopartikelgehalt von 0,1 bis 0,2 % auf einem Ceroxidträger arbeitet der Goldnanokatalysator effektiv, der PNP-Reduktionsprozess kann im Labormaßstab eine Effizienz von über 99 % erreichen.

Nach 5 Testchargen behält der Katalysator immer noch seine Aktivität und Leistung, was die Kosten erheblich senkt. Nach jeder Behandlungscharge wird der Katalysator durch Zentrifugieren abgetrennt und für die nächste Charge verwendet.

Der Autor sagte, dass die Rückgewinnungseffizienz von PAP, einem nützlichen Vorläufer in der Pharmaindustrie, noch nicht berechnet worden sei, da man sich noch in einem frühen Stadium der Optimierung des Herstellungsprozesses und der Inhaltsstoffe befinde.

Von Thanh erforschtes Produkt zur Entfernung von PNP aus Abwasser. Foto: Ha An

Laut Dr. Nguyen Tri vom Institut für Chemische Technologie der Vietnamesischen Akademie der Wissenschaften und Technologien ist die Verwendung von Katalysatoren zur Verarbeitung von PNP zu PAP keine neue Forschungsrichtung im Land. Das Neue an dieser Studie ist jedoch die Anwendung einer umweltfreundlichen Methode unter Verwendung von Pflanzenextrakten, insbesondere Grapefruitschalen, einem häufigen Nebenprodukt bei der Synthese von an Ceroxidträgern befestigten Goldnanopartikeln. Mit geringem Goldgehalt, aber hoher Leistung und stabiler Katalysatorhaltbarkeit.

Um eine höhere Anwendbarkeit zu erreichen, müsse der Autor laut Dr. Tri Katalysatoren in Pelletform herstellen oder sie zur einfacheren Rückgewinnung auf einer Trägerbasis befestigen. Diese Studie muss auch in größerem Maßstab mit Abwasser getestet werden, um die Auswirkungen anderer im Wasser vorhandener Substanzen auf die Effizienz der PNP-Entfernung zu bewerten.

Die Forschung im Rahmen des Youth Innovation Incubator Program der Ho Chi Minh City Youth Union wurde gerade hervorragend angenommen. Außerordentliche Professorin Dr. Nguyen Thi Phuong Phong, Vorsitzende des Expertenrats, würdigte die Verwendung von Grapefruitschalenextrakt durch die Autorin zur Reduzierung von Goldsalz in Goldnanopartikel, die zur Umwandlung giftiger Substanzen in ungiftige Substanzen und zur Anwendung in der Pharmaindustrie eingesetzt wird.

Aktuelle PNP-Behandlungsmethoden nutzen hauptsächlich Adsorptionstechnologie, müssen aber den nächsten Schritt der Adsorptionsbehandlung durchlaufen. Bei anderen herkömmlichen Methoden kommen zahlreiche Chemikalien zum Einsatz, die teuer und umweltschädlich sind.

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