Przepuszczalne przez błony, bioaktywowalne pochodne kumaryny do znakowania w komórkach

Dostarczanie fluoroforów o małych cząsteczkach z minimalną kompartmentalizacją jest obecnie jednym z najbardziej krytycznych problemów technicznych w znakowaniu wewnątrzkomórkowym. Tutaj przedstawiamy sulfonowane i fosfonowane barwniki kumaryny, demonstrujemy szybkie wnikanie do komórek poprzez podejście prolekowe i wykazujemy brak interakcji z błonami, organellami lub innymi przedziałami . Barwniki nie wykazują określonej lokalizacji i są równomiernie rozmieszczone w komórkach. Nasze fluorogenne, klikalne pochodne fosfonianowe z powodzeniem znakowały cele modelowe w nienaruszonych komórkach, a wzrost jasności po reakcji kliknięcia był około 60-krotny.

Niniejsze badanie ocenia wydajność lokalnie opracowanej ceramicznej membrany ultrafiltracyjnej (UF) w procesie laboratoryjnego bioreaktora membranowego (MBR) do oczyszczania rzeczywistych ścieków z garbarni o różnym obciążeniu organicznym (1500-6000 mg/L).

Membrana UF została przygotowana przez powlekanie glinką bentonitową na rurowym nośniku makroporowatym glina-tlenek glinu. Powierzchnię membrany scharakteryzowano za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej, spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera, dyfrakcji rentgenowskiej, spektroskopii fotoelektronów rentgenowskich, adsorpcji-desorpcji BET, pomiaru kąta zwilżania i mikroskopii sił atomowych.

• W procesie bocznego strumienia MBR jako źródło osadu czynnego zastosowano osad ściekowy z lokalnej oczyszczalni ścieków o stałym czasie retencji osadu wynoszącym 30 dni. Filtrację membranową przeprowadzono w trybie przepływu krzyżowego przy użyciu jednokanałowego modułu membranowego.
• Narzędzie do modelowania sztucznej sieci neuronowej (ANN) zostało wykorzystane do analizy wpływu różnych niezależnych zmiennych wejściowych, a mianowicie hydraulicznego czasu retencji (4-10 h), stężenia zawiesiny mieszanej cieczy (MLSS) (2-8 g/L), oraz stężenie wpływającego ChZT (1500-6000 mg/L) po usunięciu ChZT (%) metodą propagacji wstecznej ze sprzężeniem do przodu.
• Badanie membranowe przeprowadzono przy ciśnieniu transmembranowym 4,3 bara i szybkości przepływu zasilającego 7,5 l/min w celu zaobserwowania deklinacji strumienia i zanieczyszczenia membrany UF w czasie. Średnie stężenia ChZT i BZT uzyskane w oczyszczonym ścieku wyniosły odpowiednio 147,56 i 31 mg/L, a stężenie chromu < 0,1 mg/L; w związku z tym stwierdzono, że jakość oczyszczonych ścieków jest odpowiednia do celów recyklingu przemysłowego, poza bezpiecznym odprowadzaniem do środowiska.
• Podjęto dogłębne badania w celu zrozumienia mechanizmu usuwania w procesie MBR, charakteru i zakresu zanieczyszczenia membrany, zmian w morfologii membrany UF, zwilżalności powierzchni i topologii powierzchni poprzez szczegółową charakterystykę powierzchni membrany przed i po membranie. -filtrowanie.
• Baterie przepływowe Redox (RFB) wyróżniają się jako obiecujący system magazynowania energii, który rozwiązuje problemy związane z połączeniami sieciowymi energii odnawialnej. Błony odgrywają kluczową rolę w regulacji wydajności RFB, a selektywność jest zwykle kontrolowana przez wykluczenie wielkości lub wykluczenie Donnana.
• Membrany zazwyczaj stanowią 40% kosztu stosu RFB, a opracowanie opłacalnych membran o wysokiej selektywności ma zasadnicze znaczenie dla uzyskania szerokiego zastosowania. Tutaj opisano rodzaj membrany składającej się z bardzo obfitych materiałów pochodzących z natury, oparty na skalowalnym procesie produkcyjnym. Co więcej, osiąga się wysoką selektywność przypisywaną interakcjom gospodarz-gość między błonami i gatunkami redoks, które skutecznie łagodzą krzyżowanie się cząsteczek redoks-aktywnych.
• Poprzez włączenie skrobi do matrycy chitozanu dla RFB cynkowo-jodowych, wysoce selektywne rozpoznawanie skrobi i chitozanu (gospodarza) w stosunku do trijodku (gościa) buduje „ścianę” blokującą aktywne materiały na bazie trijodku , tymczasem właściwości przewodzące takich membrana nie jest naruszona. Sprawdzony akumulator zapewnia sprawność kulombowska na poziomie 98,6% i sprawność energetyczną na poziomie 77,4% przy gęstości prądu 80 mA cm ^-2  , co wskazuje na obietnicę tak nowatorskiej i ekonomicznej konstrukcji membrany, wykraczającej poza tradycyjną chemię selektywności.

W pracy przedstawiono pierwsze kompleksowe badania usuwania frakcji naturalnej materii organicznej (NOM) przy użyciu membran ceramicznych w Afryce Południowej.

Badano szybkość usuwania masowych NOM (mierzonych jako UV ₂₅₄  i usuwanie DOC %), frakcji biodegradowalnego rozpuszczonego węgla organicznego (BDOC), frakcji opartych na polaryzacji i frakcji fluorescencyjnego rozpuszczonego węgla organicznego (FDOM) z wody pobranej z wody pitnej oczyszczalnie ścieków (WTP) w Republice Południowej Afryki. Ponadto zbadano mechanizmy zanieczyszczania membran ceramicznych przez wody RPA.

Membrany ceramiczne usunęły ponad 80% DOC z próbek z przybrzeżnych oczyszczalni ścieków, podczas gdy w przypadku roślin śródlądowych usunięcie wyniosło od 60% do 75% DOC. FDOM został usunięty w co najmniej 80%, niezależnie od lokalizacji zakładu. Usunięcie BDOC przez membrany ceramiczne wynosiło ponad 85%. Frakcja hydrofobowa była najbardziej podatna na usuwanie przez membrany ceramiczne niezależnie od miejsca pobrania próbki (ponad 60% dla wszystkich miejsc). Wskaźnik świeżości (β:α) silnie skorelowany z usuwaniem UV ₂₅₄  (R ²  = 0,96), stąd usuwanie UV ₂₅₄  może służyć jako wskaźnik podatności na usuwanie tej klasy NOM przez membrany ceramiczne.

Badanie wykazało, że membrany ceramiczne mogą być cenną technologią, jeśli zostaną zintegrowane z istniejącymi oczyszczalniami ścieków. PUNKTY PRAKTYKÓW: Usunięcie parametrów objętościowych przez membranę ceramiczną było większe niż w przypadku konwencjonalnych procesów jednostkowych stosowanych we wszystkich oczyszczalniach próbek wody. Frakcja NOM oparta na hydrofobowej polarności była najbardziej podatna na usuwanie przez membrany ceramiczne, niezależnie od lokalizacji oczyszczalni ścieków. Frakcje oparte na polaryzacji, aromatyczności i początkowej DOC miały łączny wpływ na usuwanie materii organicznej przez membrany ceramiczne, co wyjaśnia trzeci główny składnik.