Synthesizing metal-organic UiO-66 framework in microwave fields based on polyethylene terephthalate waste for adsorptive removal of tartrazine food dye from aqueous solutions

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The sample of metal-organic UiO-66 framework (Zr6O4(OH)4bdc, bdc = benzene-1,4-dicarboxylate/terephthalate), which is a promising adsorbent of persistent organic pollutants from aqueous medium, is obtained by the original method in the medium of unconventional “green” solvent, triethylene glycol (TEG), under conditions of microwave activation of reaction mass at atmospheric pressure according to one-step approach. PET-UiO-66 material is synthesized using polymer waste, viz. recycled polyethylene terephthalate (PET), as a source of organic linker (terephthalic or benzene-1,4-dicarboxylic acid, H2bdc) for framework formation. Its adsorption activity is first studied in the adsorption removal of tartrazine food dye (E-102) from aqueous solutions. It is found that the kinetics of the adsorption process obeys the pseudo-second-order model, and its thermodynamics corresponds to the Langmuir model.

Full Text

Restricted Access

About the authors

V. V. Vergun

N. D. Zelinsky Institute of Organic Chemistry of Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: polubrat@mail.ru
Russian Federation, Moscow

M. D. Vedenyapina

N. D. Zelinsky Institute of Organic Chemistry of Russian Academy of Sciences

Email: polubrat@mail.ru
Russian Federation, Moscow

S. A. Kulaishin

N. D. Zelinsky Institute of Organic Chemistry of Russian Academy of Sciences

Email: polubrat@mail.ru
Russian Federation, Moscow

V. V. Chernyshev

A. N. Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry of the Russian Academy of Sciences; M. V. Lomonosov Moscow State University

Email: polubrat@mail.ru
Russian Federation, Moscow; Moscow

O. P. Tkachenko

N. D. Zelinsky Institute of Organic Chemistry of Russian Academy of Sciences

Email: polubrat@mail.ru
Russian Federation, Moscow

V. D. Nissenbaum

N. D. Zelinsky Institute of Organic Chemistry of Russian Academy of Sciences

Email: polubrat@mail.ru
Russian Federation, Moscow

V. I. Isaeva

N. D. Zelinsky Institute of Organic Chemistry of Russian Academy of Sciences

Email: polubrat@mail.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Chaturvedi P., Shukla P., Giri B.S. et al. // Environmental Res. 2021. T. 194. P. 110664.
  2. Ezzatahmadi N., Marshall D.L., Hou K. et al. // J. Environ. Chem. Eng. 2019. V. 7. P. 102955.
  3. Tang J., Wang T., Xia H. et al. // Sustainability. 2024. V. 16. P. 2042.
  4. Ariza-Tarazona M.C., Siligardi C., Carrėon-Loˇpez H.A. et al. // Marin. Pollut. Bull. 2023. V. 193. P. 115206.
  5. Yang R.X., Bieh Y.T., Chen C.H. et al. // ACS Sustainable Chem. Eng. 2021. V. 9. P. 6541.
  6. Kartik S., Balsora H.K., Sharma M. et. al. // Therm. Sci. Eng. Progr. 2022. V. 32. P. 101316.
  7. Ferreira M.M., Silva E.A., Cotting F. et. al. // Corros. Eng. Sci. Technol. 2021. V. 56. P. 199.
  8. Kaur G., Uisan K., Ong K.L. et. al. // Cur. Opin. in Green and Sust. Chem. 2018. V. 9 P. 30.
  9. Yang R.X., Bieh Y.T., Chen C.H. et. al. // ACS Sustainable Chem. Eng. 2021. V. 9. P. 6541.
  10. Rowsell J.L., Yaghi O.M. // Microporous and Mesoporous Mat. 2004. V. 73. P. 3.
  11. Ghazvini M.F., Vahedi M., Nobar S.N., et al. // J. Environ. Chem. Eng. 2021. V. 9. P. 104790.
  12. Ihsanullah. I. // Curr. Opin. Environ. Sci. Health. 2022. V. 26. P. 100335.
  13. Obeso J.L., Flores J.G., Flores C.V. et al. // Chem. Commun. 2023. V. 59. P. 10226.
  14. Baumann A.E., Burns D.A., Liu B. et al. // Commun Chem. 2019. V. 2. P. 86.
  15. Mendes R.F., Figueira F., Leite J.P. et al. // Chem. Soc. Rev. 2020. V. 49. P. 9121.
  16. Isaeva V.I., Vedenyapina M.D., Kurmysheva A.Y. et. al. // Molecules. 2021. V. 26. P. 6628.
  17. Cavka J., Jakobsen S., Olsbye U. et al. // JASC Com. 2008. V. 140. P. 42.
  18. Kazemi A., Moghadaskhou F., Pordsari M.A. et al. // Sci Rep. 2023. V. 13. № 19891.
  19. Ahmadijokani F., Molavi H., Rezakazemi M. et al. // Prog. Mater. Sci. 2022. V. 125. P. 100904.
  20. Rego R.M., Kurkuri M.D., Kigga M. // Chemosphere. 2022. V. 302. P. 134845.
  21. Ramanayaka S., Vithanage M., Sarmah A. et al. // RSC Adv. 2019. V. 9. P. 34359.
  22. Cao Z., Fu X., Li H. et al. // ACS Sustain. Chem. Eng. 2023. V. 11. P. 15506.
  23. Shanmugam M., Chuaicham C., Augustin A. et al. // New J. Chem. 2022. V. 46. P. 15776.
  24. Lo S.H., Raja D.S., Chen C.-W. et. al. // Dalton Trans. 2016. V. 45. P. 9565.
  25. Dyosiba X., Ren J., Musyoka N.M. et al. // Ind. Eng. Chem. Res. 2019. V. 58. P. 17010.
  26. Semyonov O., Kogolev D., Mamontov G. et al. // Chem. Eng. J. 2022. V. 431. P. 133450.
  27. Selahle S.K., Nqombolo A., Nomngongo P.N. // Sci Rep. 2023. V. 13. P. 6808.
  28. Waribam P., Katugampalage T.R., Opaprakasit P. et. al. // Chem. Eng. J. 2023. V. 473. P. 145349.
  29. Oymak T., Tokalıoglu S., Cam S. et al. // Food Additiv. Contamin. 2020. V. 37. P. 731.
  30. Singh H., Goyal A., Bhardwaj S. et al. // Mater. Sci. Eng. 2023. V. 288. P. 116165.
  31. Качала В.В., Хемчян Л.Л., Кашин А.С. и др. // Успехи химии. 2013. Т. 82. С. 648.
  32. Кашин А.С., Анаников В.П. // Изв. АН Сер. Хим. 2011. Т. 12. С. 2551.
  33. Tsyganenko A.A., Filimonv V.N. // J. Mol. Struct. 1972. V. 5. P. 477.
  34. Ivanov A.V., Kustov L.M. // Russ. Chem. Bull. 2000. V. 49. P. 39.
  35. Köck E.M., Kogler M., Götsch T. et. al. // Dalton Trans. 2017. V. 46. P. 4554.
  36. Jung K.D., Bell A. // J. Catal. 2000. V. 193. P. 207.
  37. Ouyang F., Kondo J.N. // JCS Faraday Trans. 1996. V. 92. P. 4491.
  38. Cheng X., Zhang A., Hou K. et. al. // Dalton Trans. 2013. V. 42. P. 13698.
  39. Huang J., Yan Z. // Langmuir. 2018. V. 34. P. 1890.
  40. Lagergren S. // Sakademiens Handl. 1898. V. 24. P. 1.
  41. Ho Y.S., Mckay G. // Proc. Biochem. 1999. V. 34. P. 451.
  42. Zeldowitsch J. // Acta Physicochim. 1934. V. 1. P. 364.
  43. Langmuir I. // Part I. Solids. 1916. V. 184. P. 102.
  44. Dippong T., Andrea E., Cadar O. et. al. // J. of Alloys and Comp. 2020. V. 849. P. 156695.
  45. Srivastava V., Sharma Y.C., Sillanpää M. // Applied Surf. Sci. 2015. V. 338. P. 42.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Structural formula of tartrazine.

Download (35KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Diffractogram of PET-UiO-66 material. The vertical sections show the calculated reflex positions for the classical UiO-66 structure with the cubic cell parameter a = 20.75 A and spatial symmetry group Fm-3m.

Download (60KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. SEM (a) and STEM (b) images of PET-UiO-66 material.

Download (192KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. SEM-EDX mapping of PET-UiO-66 material.

Download (593KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Overview spectra of classic-UiO-66 and PET-UiO-66 samples after thermovacuum treatment (150°C).

Download (80KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. TG (a) and DTA (b) curves for PET-UiO-66 and classic-UiO-66 materials.

Download (102KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Adsorption kinetics of tartrazine on a PET-UiO-66 sample. Dots - experimental data, lines - model calculations.

Download (177KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Tartrazine adsorption isotherms on PET-UiO-66 material.

Download (70KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».