Сорбенты на основе альгината кальция и сшитого полиакриламида: получение, характеристика, сорбция ионов свинца

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

Синтезированы сорбенты со структурой двойной сетки на основе координационно сшитого альгината кальция и химически сшитого полиакриламида. Координационное сшивание полисахаридных цепей проводили в ходе ионного обмена в фазе гидратированного геля или лиофильно-высушенного криогеля. Гидрофильность полученных сорбентов характеризовали величиной степени набухания в воде. Показано, что лиофилизация приводит к уменьшению гидрофильности материалов со структурой двойной сетки. Установлено, что сорбционная способность синтезированных сорбентов по отношению к ионам Pb2+ зависит от плотности химической сетки полиакриламида и распределения сшивок координационной сетки альгината кальция.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

Татьяна Терзиян

Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: Tatiana.Terzian@urfu.ru
ORCID iD: 0000-0001-7077-6208

к.х.н., доцент

Ресей, 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19

Мария Никитина

Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина

Email: Tatiana.Terzian@urfu.ru
Ресей, 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19

Наталья Лакиза

Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина

Email: Tatiana.Terzian@urfu.ru

к.х.н., доцент

Ресей, 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19

Александр Сафронов

Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина

Email: Tatiana.Terzian@urfu.ru

д.ф.-м.н., проф

Ресей, 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19

Әдебиет тізімі

  1. Quesada H. B., de Araújo T. P., Vareschini D. T., de Barros M. A. S. D., Gomes R. G., Bergamasco R. Chitosan, alginate and other macromolecules as activated carbon immobilizing agents: A review on composite adsorbents for the removal of water contaminants // Int. J. Biol. Macromol. 2020. V. 164. P. 2535–2549. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.08.118
  2. Sutirman Z. A., Sanagi M. M., Wan Aini W. I. Alginate-based adsorbents for removal of metal ions and radionuclides from aqueous solutions: A review // Int. J. Biol. Macromol. 2021. V. 174. P. 216–228. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.01.150
  3. Aguero L., Alpdagtas S., Ilhan E., Zaldivar-Silva D., Gunduz O. Functional role of crosslinking in alginate scaffold for drug delivery and tissue engineering: A review // Eur. Polym. J. 2021. V. 160. ID 110807. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2021.110807
  4. Esmat M., Farghali A. A., Khedr M. H., El-Sherbiny I. M. Alginate-based nanocomposites for efficient removal of heavy metal ions // Int. J. Biol. Macromol. 2017. V. 102. P. 272–283. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2017.04.021
  5. Gao X., Guo C., Hao J., Zhao Z., Long H., Li M. Adsorption of heavy metal ions by sodium alginate based adsorbent-a review and new perspectives // Int. J. Biol. Macromol. 2020. V. 164. P. 4423–4434. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.09.046
  6. Hu C., Lu W., Mata A., Nishinari K., Fang Y. Ions-induced gelation of alginate: Mechanisms and applications // Int. J. Biol. Macromol. 2021. V. 177. P. 578–588. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.02.086
  7. Brus J., Urbanova M., Czernek J., Pavelkova M., Kubova K., Vyslouzil J., Abbrent S., Konefal R., Horský J., Vetchy D., Vysloužil J., Kulich P. Structure and dynamics of alginate gels cross-linked by polyvalent ions probed via solid state NMR spectroscopy // Biomacromolecules. 2017. V. 18. N 8. P. 2478−2488. https://doi.org/10.1021/acs.biomac.7b00627
  8. Papageorgiou S. K., Katsaros F. K., Kouvelos E. P., Nolan J. W., Le Deit H., Kanellopoulos N. K. Heavy metal sorption by calcium alginate beads from Laminaria digitata // J. Hazard. Mater. 2006. V. 137. N 3. P. 1765−1772. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2006.05.017
  9. Chen Q., Chen H., Zhu L., Zheng J. Engineering of tough double network hydrogels // Macromol. Chem. & Phys. 2016. V. 217. N 9. P. 1022–1036. https://doi.org/10.1002/macp.201600038
  10. Xin H., Brown H. R., Naficy S., Spinks G. M. Mechanical recoverability and damage process of ionic-covalent PAAm-alginate hybrid hydrogels // J. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys. 2016. V. 54. N 1. P. 53−63. https://doi.org/10.1002/polb.23899
  11. Safronov A. P., Kurilova N. M., Adamova L. V., Shklyar T. F., Blyakhman F. A. Zubarev A. Yu. Hydrogels based on polyacrylamide and calcium alginate: Thermodynamic compatibility of interpenetrating networks, mechanical, and electrical properties // Biomimetics. 2023. V. 8. N 3. P. 279−297. https://doi.org/10.3390/biomimetics8030279
  12. Groult S., Buwalda S., Budtova T. Pectin hydrogels, aerogels, cryogels and xerogels: Influence of drying on structural and release properties // Eur. Polym. J. 2021. V. 149. ID 110386. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2021.110386
  13. Адамова Л. В., Сафронов А. П., Терзиян Т. В., Шабадров П. А., Клюкина А. В. Термодинамика набухания в воде лиофилизованных ксерогелей полиакриламида и полиметакриловой кислоты // Высокомолекуляр. соединения. 2018. А. Т. 60. № 2. С. 146–153. https://doi.org/10.7868/S2308112018020086 [Adamova L. V., Safronov A. P., Terziyan T. V., Shabadrov P. A., Klyukina A. V. Thermodynamics of swelling of polyacrylamide and poly(methacrylic acid) lyophilized xerogels in water // Polym. Sci. Ser. A. 2018. V. 60. N 2. P. 190–197. https://doi.org/10.1134/S0965545X18020013].
  14. Tang J., Huang J., Zhou G., Liu S. Versatile fabrication of ordered cellular structures double network composite hydrogel and application for cadmium removal // J. Chem. Thermodyn. 2020. V. 141. P. 105918–105926. https://doi.org/10.1016/j.jct.2019.105918
  15. Aston R., Sewell K., Klein T., Lawrie G., Grøndahl L. Evaluation of the impact of freezing preparation techniques on the characterisation of alginate hydrogels by cryo-SEM // Eur. Polym. J. 2016. V. 82. P. 1–15. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2016.06.025
  16. Kasper J. C., Winter G., Friess W. Recent advances and further challenges in lyophilization // Eur. J. Pharm. Biopharm. 2013. V. 85. N 2. P. 162–169. https://doi.org/10.1016/j.ejpb.2013.05.019
  17. Неудачина Л. К., Лакиза Н. В. Комплексообразование ионов переходных металлов на поверхности карбоксиэтилированных аминополисилоксанов // ЖНХ. 2014. Т. 59. № 6. С. 814–819. https://doi.org/10.7868/S0044457X14060154 [Neudachina L. K., Lakiza N. V. Complexation of transition metal ions on the surface of carboxyethylated aminopolysiloxanes // Russ. J. Inorg. Chem. 2014. V. 59. N 6. P. 632–636. https://doi.org/10.1134/S0036023614060151].
  18. Pawar S. N., Edgar K. J. Alginate derivatization: A review of chemistry, properties and applications // Biomaterials. 2012. V. 33. N 11. P. 3279–3305. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2012.01.007
  19. Белова Т. П. Адсорбция марганца и свинца натуральным цеолитом из водных растворов // Сорбцион. и хроматогр. процессы. 2015. Т. 15. № 5. С. 630–635. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2015.15/314
  20. da Costa T. B., da Silva M. G. C., Vieira M. G. A. Lanthanum biosorption using sericin/alginate particles crosslinked by poly (vinyl alcohol): Kinetic, cation exchange, and desorption studies // J. Environ. Chem. Eng. 2021. V. 9. N 4. P. 105551–105562. https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.105551

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. The given degrees of swelling depending on the content of the components of the reaction mixture for synthesis and methods of obtaining sorbents: air drying (a), lyophilic drying (b), cross-linking in the phase of lyophilized xerogel (c).

Жүктеу (181KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. Dependence of the mole fraction of lead-containing particles on the pH of the solution.

Жүктеу (127KB)
Метадеректер
4. Fig. 3. The value of Pb2+ sorption from aqueous solutions depending on the content of components of the reaction mixture for synthesis and methods of obtaining sorbents: air drying (a), lyophilic drying (b), cross-linking in the lyophilized xerogel phase (c).

Жүктеу (191KB)
Метадеректер

© Russian Academy of Sciences, 2024

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».