CN114225897B - 一种改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于环境功能纳米材料技术领域，公开了一种改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料及其制备方法与应用。本发明通过将凹凸棒煅烧，然后将煅烧后的凹凸棒和表面活性剂分散于去离子水中，超声、搅拌得混合液；将铁盐和乙醇加入混合溶液中，继续超声、搅拌；在惰性气体氛围下，将硼氢化盐水溶液滴入所得混合溶液中；冲洗、离心、真空干燥得到改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料。本发明的制备工艺简单，所得改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料具有高分散性、粒径均匀、低成本和很好的生物相容性的优点，其作为重金属吸附材料对铅的吸附容量可达273.39mg/g，具有吸附速率快、去除率高等特点，可广泛应用于环境治理修复领域。

Description

一种改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料及其制备方法与 应用
技术领域
本发明属于环境功能纳米材料技术领域，具体涉及一种改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料及其制备方法与应用。
背景技术
近年来，我国面临的重金属污染问题日益突出。重金属排入环境后，由于其具有不可逆性、复杂性和长期性，会在生物体内有明显的累积效应，危及人类健康和生命安全。因此，环境中重金属污染的预防和治理一直是国内外研究的热点。常见的修复方法有工程物理技术、化学钝化技术、微生物修复技术和植物修复技术等，其中化学钝化修复是指通过添加各种不同的钝化材料，使其与重金属发生络合吸附作用、氧化还原反应、离子交换作用、同晶置换作用、沉淀作用等，从而将重金属转化为化学性质比较稳定的形态，降低重金属在环境中的有效态含量。
无机钝化修复剂在钝化修复中的应用最为广泛，其中纳米零价铁材料因其高反应活性、强还原能力和优异的吸附性等优点备受关注，是目前研究的热点。但是，裸露的纳米零价铁因自身较高的表面能及磁力吸引作用，导致颗粒快速团聚形成大尺寸的链状絮体，限制了其对污染物的去除效率。为了防止纳米零价铁的团聚，提高对污染物的去除，有必要对纳米零价铁进行改性处理，其中载体负载是最常用的改性方法之一。
凹凸棒土是一种天然的含水富镁硅酸盐粘土，在我国存量丰富，成本极低。由于其呈棒状结构，比表面积较大，因此广泛应用于载体领域。由于凹凸棒土表面有很多羟基基团，所以其具有带电性，即当pH高于电荷零点时凹凸棒土表面带负电荷，此时的凹凸棒土对阳离子具有较强的吸附作用；当pH低于电荷零点时就对阴离子有较为强烈的吸附作用。凹凸棒土的等电点大约在3，因此大多数情况凹凸棒表面均带负电，有利于均匀负载带正电的Fe3+，还原后得到分散均匀的纳米零价铁。但是原凹凸棒土为大块聚集体，紧密结合的部分无法发挥分散作用，大大限制其负载效率(CN111422965A)，因此有必要对凹凸棒进行改性处理，提高其分散性，使其比表面积增大，负载纳米零价铁的效率提高。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料及其制备方法与应用。
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的制备方法。以表面活性剂为改性剂，凹凸棒为载体，纳米零价铁为主体钝化剂，结合超声的方法制备得到一种分散性好、粒径均匀和成本极低的纳米复合材料。本发明的制备工艺简单，所得纳米复合材料具有高分散性、低成本和很好的生物相容性的优点。
本文发明的另一目的在于提供上述改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的应用。其作为重金属吸附材料对铅具有吸附率速率快、去除率高等特点，可广泛应用于环境治理修复领域。
本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。
一种改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将凹凸棒煅烧，然后将煅烧后的凹凸棒和表面活性剂分散于去离子水中，超声、搅拌得混合液；
(2)将铁盐和乙醇加入步骤(1)的混合溶液中，继续超声、搅拌；
(3)在惰性气体氛围下，将硼氢化盐水溶液滴入步骤(2)所得的混合溶液中；冲洗、离心、真空干燥得到改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料。
优选的，步骤(1)所述煅烧的温度为300-500℃，煅烧的时间为0.5-2h，煅烧的升温速率为2-5℃/min。
进一步优选地，步骤(1)所述煅烧的温度为400℃，煅烧的时间为1h，煅烧的升温速率为2℃/min。
优选的，步骤(1)所述表面活性剂为阴离子表面活性剂SDS、阳离子表面活性剂CTAB、非离子表面活性剂Span-80中的至少一种。
进一步优选的，步骤(1)所述表面活性剂为阴离子表面活性剂SDS。
优选的，步骤(1)所述表面活性剂和所述煅烧后的凹凸棒的质量比为1:30-1:10；所述混合液中表面活性剂的浓度为0.5-5wt％。
进一步优选的，步骤(1)所述表面活性剂和所述凹凸棒的质量比为1:20；所述混合液中表面活性剂的浓度为1.25wt％。
优选的，步骤(2)所述铁盐为FeCl3·6H2O、Fe2(SO4)3、(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O中的至少一种。
进一步优选的，步骤(2)所述铁盐为FeCl3·6H2O。
优选的，步骤(1)所述煅烧后的凹凸棒与步骤(2)所述铁盐的质量比为2:5-1:10；所述乙醇与去离子水的体积比为10:1-2:1。
进一步优选的，步骤(1)所述煅烧后的凹凸棒与步骤(2)所述铁盐的质量比为1:5；所述乙醇与去离子水的体积比为4:1。
优选的，步骤(3)所述硼氢化盐为硼氢化钠、硼氢化钾中的至少一种；所述硼氢化盐溶液的浓度为1-5wt％；所述硼氢化盐与铁盐的摩尔比为1:1-2:1，滴加时间为0.1-1h。
进一步优选的，步骤(3)所述硼氢化盐为硼氢化钠；所述硼氢化盐溶液的浓度为2wt％；所述硼氢化盐与铁盐的摩尔比为3:2，滴加时间为0.5h。
优选的，步骤(3)所述真空干燥的温度为40-60℃，真空干燥的时间为12-24h；所述冲洗为用乙醇和去离子水分别快速冲洗三次。
优选的，步骤(3)所述真空干燥的温度为45℃，真空干燥的时间为24h；所述冲洗为用乙醇和去离子水分别快速冲洗三次。
上述的制备方法制得的改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料。
上述的改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料在重金属污染修复中的应用。
本发明提供的一种改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的制备方法是以表面活性剂为改性剂，凹凸棒为载体，纳米零价铁为主体钝化剂，结合超声制备得到一种分散性好、粒径均匀和成本极低的纳米复合材料。
本发明通过以表面活性剂为改性剂，凹凸棒为载体，纳米零价铁为主体钝化剂，结合超声制备得到改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料，其制备工艺简单、操作简便，便于规模化工业生产和应用。由于该纳米复合材料中凹凸棒聚集体经改性后明显解聚，可利用面积大大提高，纳米零价铁分布均匀，且粒径较小，具有较高的比表面积，能够提供更多的物理吸附空间和化学吸附的活性位点，提高了铁基吸附剂的吸附性能，因而其在环境治理修复领域中有着广阔的应用前景。将本发明的改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料用于重金属Pb(Ⅱ)的吸附中，其在30min内对Pb(Ⅱ)的吸附容量可达273.39mg/g，是一种高效快速的重金属离子吸附剂。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
(1)本发明提供的改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的分散性和粒径可通过控制制备反应条件进行调控；
(2)本发明的改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料在环境修复领域具有广泛地适用范围和适用对象，例如：适用于不同程度的水体重金属污染或土壤重金属污染，甚至复合重金属污染；
(3)本发明提供的改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料具有高分散性、低成本和很好的生物相容性的优点，对重金属的去除速率快，去除率效果高，易回收；
(4)本发明提供的制备方法工艺简单、操作便利，便于规模化和工业化生产与应用，制备过程中无需使用有毒试剂，也无有毒的副产物的生成。
附图说明
图1为实施例1的改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的红外光谱图。
图2为实施例1的改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的XRD图。
图3为实施例1的改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的Zeta电位图。
图4为实施例1的改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的SEM和TEM图。
图5为实施例2的改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的TEM图。
图6为实施例3的改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的TEM图。
图7为实施例4的改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的TEM图。
图8为实施例5的改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的TEM图。
图9为实施例6及对比例1-4对铅随时间变化的吸附性能图。
具体实施方式
以下结合附图和实例对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此。需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，视为可以通过市售购买得到的常规产品。
下列实施例中涉及的物料均可从商业渠道获得。
其中，吸附步骤如下：将改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料加入到重金属Pb(Ⅱ)溶液中，浓度为100-600mg/L，吸附剂投加量为0.2-1mg/L，pH值为6.8，接触时间为2-1440min，温度为298K，以150rpm的转速振荡，在特定时间取样。
实施例1
一种改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的制备
(1)首先将5g凹凸棒置于马弗炉中350℃煅烧1h，除去其中的碳酸盐及结构水，增加其多孔性。然后称取1g上述凹凸棒和0.05g阴离子表面活性剂SDS分散于40ml去离子水中，超声0.5h后搅拌0.5h。
(2)将5g FeCl3·6H2O和200ml乙醇加入步骤(1)的混合溶液中，继续超声0.5h后搅拌0.5h。
(3)在氮气氛围下，将25ml 2wt％的硼氢化钠水溶液滴入步骤(2)的混合溶液中，滴加时间为0.5h。用乙醇和去离子水分别快速冲洗三次，离心，45℃下真空干燥24h得到改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料。
利用红外光谱分析改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的化学官能团组成(如图1所示)，表明复合材料中少量SDS、凹凸棒和零价铁的存在，其中零价铁发生了部分氧化。通过XRD确定复合材料的物相组成(如图2所示)，矿物组成主要有镁铝硅酸盐、SiO2和Fe0，表明复合材料中凹凸棒和零价铁的存在。通过测定复合材料在不同pH溶液中的表面电性(如图3所示)，发现复合材料等电点约为6.67，即当pH<6.67时，材料表面带正电，适合应用于吸附阴离子；当pH>6.67时，材料表面带负电，适合应用于吸附阳离子。通过SEM和TEM观察其形貌结构(如图4所示)，复合材料中的凹凸棒载体解聚，纳米颗粒分散良好，粒径均匀。
实施例2
一种改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的制备
(1)首先将5g凹凸棒置于马弗炉中350℃煅烧1h，除去其中的碳酸盐及结构水，增加其多孔性。然后称取1g上述凹凸棒和0.1g阴离子表面活性剂SDS分散于50ml去离子水中，超声0.5h后搅拌0.5h。
(2)将4.5g FeCl3·6H2O和150ml乙醇加入步骤(1)的混合溶液中，继续超声0.5h后搅拌0.5h。
(3)在氮气氛围下，将25ml 2wt％的硼氢化钠水溶液滴入步骤(2)的混合溶液中，滴加时间为1h。用乙醇和去离子水分别快速冲洗三次，离心，45℃下真空干燥24h得到改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料。
利用红外光谱分析改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的化学官能团组成，通过XRD确定复合材料的物相组成，通过SEM和TEM观察其形貌结构，测定其Zeta电位表征表面电性和分散性。结果与实施例1相似。其中，改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的TEM如图5所示，该复合材料中的凹凸棒载体同样发生解聚，纳米颗粒分散均匀。
实施例3
一种改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的制备
(1)首先将5g凹凸棒置于马弗炉中350℃煅烧1h，除去其中的碳酸盐及结构水，增加其多孔性。然后称取1g上述凹凸棒和0.05g SDS分散于50ml去离子水中，超声0.5h后搅拌0.5h。
(2)将2.5g FeCl3·6H2O和200ml乙醇加入步骤(1)的混合溶液中，继续超声0.5h后搅拌0.5h。
(3)在氮气氛围下，将15ml 2.5wt％的硼氢化钠水溶液滴入步骤(2)的混合溶液中，滴加时间为0.5h。用乙醇和去离子水分别快速冲洗三次，离心，45℃下真空干燥24h得到改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料。
利用红外光谱分析改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的化学官能团组成，通过XRD确定复合材料的物相组成，通过SEM和TEM观察其形貌结构，测定其Zeta电位表征表面电性和分散性。结果与实施例1相似。其中，改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的TEM如图6所示，纳米零价铁虽然分散均匀，但含量非常少。
实施例4
一种改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的制备
(1)首先将5g凹凸棒置于马弗炉中350℃煅烧1h，除去其中的碳酸盐及结构水，增加其多孔性。然后称取1g上述凹凸棒和0.05g SDS分散于60ml去离子水中，超声0.5h后搅拌0.5h。
(2)将10g FeCl3·6H2O和200ml乙醇加入步骤(1)的混合溶液中，继续超声0.5h后搅拌0.5h。
(3)在氮气氛围下，将20ml 4wt％的硼氢化钠水溶液滴入步骤(2)的混合溶液中，滴加时间为0.5h。用乙醇和去离子水分别快速冲洗三次，离心，45℃下真空干燥24h得到改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料。
利用红外光谱分析改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的化学官能团组成，通过XRD确定复合材料的物相组成，通过SEM和TEM观察其形貌结构，测定其Zeta电位表征表面电性和分散性。结果与实施例1相似。其中，改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的TEM如图7所示，铁盐用量过大，导致纳米零价铁发生团聚。
实施例5
一种未改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的制备
(1)首先将5g凹凸棒置于马弗炉中350℃煅烧1h，除去其中的碳酸盐及结构水，增加其多孔性。
(2)然后称取1g上述凹凸棒和5g FeCl3·6H2O和250ml乙醇混合，搅拌1h。
(3)在氮气氛围下，将20ml 3wt％的硼氢化钠水溶液滴入步骤(2)的混合溶液中，滴加时间为1h。用乙醇和去离子水分别快速冲洗三次，离心，45℃下真空干燥24h得到未改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料。
未改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的TEM如图8所示，未经改性的复合材料中凹凸棒呈聚集体，未能充分发挥载体作用，负载的纳米零价铁分散性较差。
实施例6
改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料吸附重金属铅的性能
利用实施例1制备得到的改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料对重金属Pb(Ⅱ)进行吸附性能测试，其结果如图9和表1所示。实验条件设定为Pb(Ⅱ)初始浓度为200mg/L，pH值为6.8，吸附时间为180min，吸附剂投加量为0.33mg/mL。
对比例1
原凹凸棒吸附重金属铅的性能
原凹凸棒对重金属Pb(Ⅱ)的吸附性能测试结果如图9所示。实验条件的设定与实施例6一致。
对比例2
改性凹凸棒吸附重金属的性能(按照实施例1步骤(1)的方法制备)
改性凹凸棒对重金属Pb(Ⅱ)的吸附性能测试结果如图9所示。实验条件的设定与实施例6一致。
对比例3
未改性凹凸棒负载纳米零价铁吸附重金属的性能(使用未改性凹凸棒参照实施例1步骤(2)、(3)的方法制备)
未改性凹凸棒负载纳米零价铁对重金属Pb(Ⅱ)的吸附性能测试结果如图9所示。实验条件的设定与实施例6一致。
对比例4
裸零价铁吸附重金属的性能(不使用凹凸棒参照实施例1步骤(2)、(3)的方法制备)
裸零价铁对重金属Pb(Ⅱ)的吸附性能测试结果如图9所示。实验条件的设定与实施例6一致。
实施例及对比例的吸附性能数据如表1所示：
表1
Figure BDA0003432551170000091
Figure BDA0003432551170000101
由吸附结果可知，改性凹凸棒负载纳米零价铁(实施例1/6)对重金属Pb(Ⅱ)的吸附在30min内能基本达到平衡，最大吸附容量为273.39mg/g，表明其对重金属铅具有较好的吸附去除能力。而原凹凸棒(对比例1)对Pb(Ⅱ)的最大吸附容量仅为44.85mg/g，经改性后凹凸棒(对比例2)的吸附量增至67.42mg/g，说明改性可以提高凹凸棒的分散性，从而使得吸附的活性位点增多；而未改性凹凸棒负载纳米零价铁(对比例3)对铅的吸附量为203.32mg/g，相较之下，改性凹凸棒负载纳米零价铁的性能更优，说明经改性后凹凸棒能更好的发挥载体的优势，提高纳米零价铁的活性；裸零价铁(对比例4)对铅的吸附量为331.05mg/g，虽然吸附量较复合材料大，但考虑到成本问题，复合材料的单位铁吸附量更大，因此也说明了改性的必要性。
其他实施例的改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材的性能与此相似，不一一赘述。
以上实施例仅为本发明较优的实施方式，仅用于解释本发明，而非限制本发明，本领域技术人员在未脱离本发明精神实质下所作的改变、替换、修饰等均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
（1）将凹凸棒煅烧，然后将煅烧后的凹凸棒和表面活性剂分散于去离子水中，超声、搅拌得混合溶液；所述煅烧的温度为300-500℃；所述表面活性剂为阴离子表面活性剂SDS；
（2）将铁盐和乙醇加入步骤（1）的混合溶液中，继续超声、搅拌；步骤（1）所述煅烧后的凹凸棒与步骤（2）所述铁盐的质量比为2:5-1:10；
（3）在惰性气体氛围下，将硼氢化盐水溶液滴入步骤（2）所得的混合溶液中；冲洗、离心、真空干燥得到改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料。
2.根据权利要求1所述的改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述煅烧的时间为0.5-2 h，煅烧的升温速率为2-5 ℃/min。
3.根据权利要求1所述的改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述表面活性剂和所述煅烧后的凹凸棒的质量比为1:30-1:10；所述混合溶液中表面活性剂的浓度为0.5-5 wt%。
4.根据权利要求1所述的改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述铁盐为FeCl3·6H2O、Fe2(SO4)3、(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的制备方法，其特征在于，所述乙醇与去离子水的体积比为10:1-2:1。
6.根据权利要求1所述的改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述硼氢化盐为硼氢化钠、硼氢化钾中的至少一种；所述硼氢化盐溶液的浓度为1-5 wt%；所述硼氢化盐与铁盐的摩尔比为1:1-2:1，滴加时间为0.1-1 h。
7.根据权利要求1所述的改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述真空干燥的温度为40-60℃，真空干燥的时间为12-24 h；所述冲洗为用乙醇和去离子水分别快速冲洗三次。
8.一种由权利要求1-7任一项所述的制备方法制得的改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料。
9.权利要求8所述的改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料在重金属污染修复中的应用。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114937781B (zh) * 2022-05-19 2024-05-07 北京化工大学 一种改性碳基材料及其制备方法与应用
CN117884101B (zh) * 2024-01-15 2024-08-27 华中师范大学 一种壳聚糖改性零价铁及其制备方法、零价铁基活性砂滤填料及应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102755883A (zh) * 2012-06-26 2012-10-31 南京大学 凹凸棒土负载纳米铁材料的制备方法
CN108187609A (zh) * 2018-01-03 2018-06-22 中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所 一种海泡石负载纳米零价铁材料及其制备工艺和用途
WO2019106176A1 (en) * 2017-11-30 2019-06-06 Solvay Sa Removal of contaminants from water effluent using a hydroxyapatite composite
CN111019663A (zh) * 2019-12-24 2020-04-17 甘肃瀚兴环保科技有限公司 一种纳米零价铁复合凹凸棒石的重金属钝化材料、其制备方法及应用
CN111632604A (zh) * 2020-05-26 2020-09-08 盐城师范学院 一种改性粘土矿物/铁钯双金属复合材料、其制备方法及其应用
CN113441108A (zh) * 2021-08-20 2021-09-28 兰州交通大学 一种改性凹凸棒石负载纳米零价铁重金属吸附剂的制备方法及其产品和应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102755883A (zh) * 2012-06-26 2012-10-31 南京大学 凹凸棒土负载纳米铁材料的制备方法
WO2019106176A1 (en) * 2017-11-30 2019-06-06 Solvay Sa Removal of contaminants from water effluent using a hydroxyapatite composite
CN108187609A (zh) * 2018-01-03 2018-06-22 中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所 一种海泡石负载纳米零价铁材料及其制备工艺和用途
CN111019663A (zh) * 2019-12-24 2020-04-17 甘肃瀚兴环保科技有限公司 一种纳米零价铁复合凹凸棒石的重金属钝化材料、其制备方法及应用
CN111632604A (zh) * 2020-05-26 2020-09-08 盐城师范学院 一种改性粘土矿物/铁钯双金属复合材料、其制备方法及其应用
CN113441108A (zh) * 2021-08-20 2021-09-28 兰州交通大学 一种改性凹凸棒石负载纳米零价铁重金属吸附剂的制备方法及其产品和应用

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