Publikationen im Mai & Juni 2014

In der Jahresmitte wurden 227 Artikel über Chitosan veröffentlicht.  Die Hauptthemengebiete waren Nanopartikel, pharmazeutische Präparate, Evaluierungsstudien, sowie Tier- und Human-Studien. Die führenden Nationen auf dem Gebiet der Chitosan-Forschung waren erneut China (69 Artikel), USA (28) und Indien (21). Von deutschen Wissenschaftlern wurden 5 Publikationen veröffentlicht.

Die Wasserverschmutzung durch Schwermetalle wie Blei, Quecksilber, Kadmium oder Chrom stellt ein zunehmendes Problem für die Umwelt dar. Die Biosorption ist eine hoch effektive Methode um Schwermetalle aus wässrigen Lösungen zu entfernen und auch rückzugewinnen. Viele verschiedene Chitosan-basierte Adsorptionsmittel wurden bereits entwickelt. Nachfolgend werden Ihnen zwei vielversprechende Artikel und ein zusammenfassendes Review über Chitosan-Biosorbentien vorgestellt.

Mercury removal from aqueous solutions with chitosan-coated magnetite nanoparticles optimized using the box-behnken design.

Rahbar N., Jahangiri A., Boumi S.et al.; Jundishapur journal of natural pharmaceutical products. Vol. 9 (2):e15913. eCollection. Mai 2014.

Das Ziel dieser Studie war es ein nicht-toxisches Adsorptionsmittel zu entwickeln, welches Quecksilber aus wässrigen Lösungen entfernt. Hierfür wurden Nanopartikel aus Magnetit  (Fe3O4) geformt und mit Chitosan überzogen (CCMN). Jene Parameter, die Einfluss auf die Adsorptionsrate nehmen, wurden im Vorfeld durch die „Response Surface Methode“  (RSM) berechnet. Die Adsorptionsrate wird maßgeblich durch die initiale Metallkonzentration, den pH-Wert der Lösung sowie durch die Menge des Adsorptionsmittels, mit der die Nanopartikel bedampft werden, bestimmt.

Zusammenfassung:

• Adsorptionsrate: 99,91% Hg2+ (< 5 min); bei definierten Bedingungen:
  • wässrige Lösung: pH = 5
  • Hg2+ Konzentration in der Lösung 6,2 mg/L
  • 0,67 g Chitosan auf Nanopartikeloberfläche
• CCMN-Partikel haben exzellente Adsorptionseigenschaften für niedrige / moderate [Hg2+]
• Schnelle Adsorption durch elektrostatische Anziehung und chemische Bindung zwischen Hg2+ und den funktionellen Gruppen auf der CCMN-Oberfläche

Quelle: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4036385/

Preparation of magnetic ionic liquid/chitosan/graphene oxide composite and application for water treatment.

Li L., Luo C., Li X. et al.; International Journal of Biological. Vol. 66:172-8. Mai 2014.

In dieser Studie wurde ein abbaubares Bioadsorptionsmittel entwickelt, um 6-wertiges Chrom aus Abwasserproben zu entfernen. Cr (VI) stellt eine Gefahr für die Umwelt dar, da es leicht wasserlöslich, hoch toxisch und karzinogen ist. Das Adsorptionsmittel wurde aus magnetischem Chitosan und Graphenoxid gebildet und mit ionischer Flüssigkeit imprägniert (MCGO-IL). Mit Hilfe eines externen Magnetfeldes erfolgte die schnelle Trennung der festen und flüssigen Phase. MCGO-IL konnte wiederholt verwendet werden und seine Produktionskosten waren gering. Parameter wie der pH-Wert der Lösung, die Kontaktzeit und die initiale Metallkonzentration beeinflussen die Adsorptionseffizienz unmittelbar und wurden detailliert untersucht.

Ergebnisse:

• MCGO-IL hat eine große Oberfläche und verfügt über exzellente magnetische Eigenschaften
• Maximale Adsoptionskapazität: 145,35 mg/g
• Cr(VI)-Bindung erfolgt durch starke intermolekular Wasserstoffbindungen mit MCGO-IL
• Wiederholte Nutzbarkeit von MCGO-IL
• IL- Imprägnierung verbessert Cr(VI)-Adsorption

 Quelle: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141813014001159

Chitosan-based biosorbents: modification and application for biosorption of heavy metals and radionuclides.

Wang J., Chen C. Bioresource technology. Vol.160:129-41. Juni 2014

In diesem Review wird das zunehmende Wissen über Chitosan-basierte Adsorptionsmittel sehr anschaulich zusammengefasst. Die Autoren vergleichen physikalisch- und chemisch-modifizierte Chitosane hinsichtlich ihrer Metall-Adsorptionskapazität, dem Einfluss des pH-Wertes der Lösung, der Kontaktzeit und Wiederverwendbarkeit.
Der physikalische Zustand des Adsorptionsmittels (Oberfläche, Porosität, Partikelgröße) hat einen großen Einfluss auf die Adsorptionsleistung. Chitosanpuder und Flocken sind nicht porös und haben nur eine geringe Oberflächengröße. Da sie Gerätschaften leicht verstopfen können, sind sie für die industrielle Anwendung ungeeignet. Gelkügelchen sind hoch porös, haben eine große Oberfläche und können durch Querverknüpfung sauren Lösungen standhalten. Gele stellen gegenwärtig das geeignetste Metalladsorptionsmittel dar. Zunehmend werden jedoch auch nanopartikelbasierte Stoffe entwickelt, deren spezifische Oberflächenbeschaffung ein selektives Filtern ermöglicht. Die Adsorptionskapazität und die chemisch/mechanische Widerstandsfähigkeit von Chitosan-basierten Adsorptionsmittels wird auch durch deren Konzentration, dem Grad der Acetylierung, Querverknüpfungen und durch seine Viskosität bestimmt.  

Überblick:

Tabelle: Chitosane und dessen Derivate, welche als Adsorptionsmitteln für Schwermetalle genutzt werden. Eine vollständige Liste können sie der Publikation entnehmen

Quelle: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960852413019500.