Toward mechanically robust and highly recyclable adsorbents using 3D printed scaffolds: A case study of encapsulated carrageenan hydrogel
Notice bibliographique
Résumé
Biopolymeric hydrogels have emerged as promising materials for water treatment; however, they exhibit limitations in terms of mechanical robustness and durability. To address these shortcomings, we implemented several strategies, such as (i) incorporation of graphene oxide (GO) to expand the range of molecular interactions within the hydrogels, (ii) increasing the degree of carrageenan biopolymer crosslinking by elevating the temperature of the ionic crosslinking bath, thereby enhancing the mechanical robustness of the hydrogels, and lastly, (iii) encapsulation of the nanocomposite hydrogels within 3D printed scaffolds to enhance the hydrogel durability. This study introduces the first adsorbent based on encapsulated hydrogels for water treatment, demonstrating a remarkable increase in its reusability, surpassing previous reports by at least 400 %. Through the optimization of the 3D printed scaffold design, we achieved a 140 % increase in the mass of encapsulated hydrogel, and engineered the available surface area to enhance both the durability and the environmental performance of the hydrogels. The addition of GO increased the adsorption capacity to 166.1 mg/g and the storage modulus at 10 Hz to 12.48 kPa, representing a 55 % and 305 % enhancement compared to the neat hydrogel, respectively. Moreover, the higher degree of ionic crosslinking further increased the storage modulus of the hydrogel by 261 %. Increasing the degree of crosslinking resulted in a lower hydrogel swelling ratio, improved chemical stability, and increased the reusability of the hydrogel beads. Hydrogel encapsulation significantly increased the chemical stability and reusability of the adsorbents. More than 90 % of the initial mass of the encapsulated hydrogel remained intact after 20 regeneration cycles. The reported results present a promising avenue toward the industrial-scale application of sustainable and green hydrogels for water treatment.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».