ДОСЛІДЖЕННЯ АДСОРБЦІЙНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ КОМПОЗИТА ЦЕЛЮЛОЗА/ПОЛІАНІЛІН СТОСОВНО ІОНІВ Cr(VI) ІЗ ВОДНИХ РОЗЧИНІВ

N. Gutak, Kr. Vlad, М. Yatsyshyn, Yu. Stetsiv, O. Vereshchagin, A. Zelinskiy, N. Pandyak, O. Reshetnyak

Анотація


Зразки композита целюлози з поліаніліном (Цел/ПАн), в якому ПАн є допованим у процесі синтезу хлоридною кислотою (HCl), синтезовано за масового cпіввідношення Ан : Цел 1 : 2. Синтез композита проводили окисненням аніліну (Ан) амонійпероксодисульфатом (АПС) у водних 0,5 М розчинах HCl за наявності суспензії вибіленої целюлози.

Отримані зразки композита Цел/ПАн використано для дослідження можливості видалення та адсорбційної здатності стосовно хром(VI). Адсорбцію проводили з водних розчинів за різних (100, 200 та 300 мг/л) концентрацій Cr(VI) на різних масах (0,1, 0,2, 0,3, 0,4 та 0,5 г) адсорбенту в статичному режимі. З’ясовано, що видалення Cr(VI) зразками ПАн та композита Цел/ПАн відбувається практично на 98–100 %. Переважна більшість Cr(VI) адсорбується впродовж 100–150 хв. Адсорбція оксіаніонів Cr(VI) залежить від початкових його концентрацій та маси адсорбенту (Цел/ПАн).

Визначено, що кінетику адсорбції задовільно описують рівняння псевдо-першого та псевдо-другого кінетичного порядку. За результатами досліджень побудовано ізотерми Ленгмюра та Фройндліха. Процес адсорбції оксіаніонів Cr(VI) зразком ПАн та Цел/ПАн, у яких ПАн допований хлоридною кислотою в процесі синтезу, найкраще узгоджується з адсорбційною моделлю Ленгмюра. Показано, що адсорбований хром залишається в зразках адсорбентів у вигляді Cr(ІІІ). Для дослідження адсорбції використано електронну спектроскопію (УФ-В спектри) та Х-променево-флуоресцентний аналіз.

 

Ключові слова: поліанілін, целюлоза, композити, Cr(VI), адсорбція.


Повний текст:

PDF

Посилання


Inzelt G. Recent advances in the field of conducting polymers // J. Sol. St. Electrochem. 2017. Vol. 21, Iss. 7. P. 1965–1975. DOI: https://doi.org/10.1007/s10008-017-3611-6

Eskandari E., Kosari M., Farahani D. A. et al. A Review on Polyaniline-Based Materials Applications in Heavy Metals Removal and Catalytic Processes // Sep. Purif. Technol. 2020. Vol. 231. P. 115901. DOI: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2019.115901

Samadi A., Xie M., Li J. et al. Polyaniline-based adsorbents for aqueous pollutants removal: A review // Chem. Engineer. J. 2021. Vol. 418. P. 129425. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.129425

Song E., Choi J.-W. Conducting Polyaniline Nanowire and Its Applications in Chemiresistive Sensing // Nanomater. 2013. Vol. 3, Iss. 3. P. 498–523. DOI: https://doi.org/10.3390/nano3030498

Jahan K., Kumar N., Verma V. Removal of hexavalent chromium from potable drinking water by polyaniline coated bacterial cellulose mat // Environ. Sci.: Water Res. Technol. 2018. Vol. 4, Iss. 10. P. 1589-1603. DOI: https://doi.org/10.1039/C8EW00255J

Pud A., Ogurtsov N., Korzhenko A. et al. Some aspects of preparation methods and properties of polyaniline blends and composites with organic polymers // Progr. Polym. Sci. 2003. Vol. 28, Iss. 12. P. 1701–1753. DOI: https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2003.08.001

Hnizdiukh Yu. A., Yatsyshyn M. M., Reshetnyak O. V. Surface Modification of Polymeric Materials by Polyaniline and Application of Polyaniline/Polymeric Composites / In: Reshetnyak O. V., Zaikov G. E. (eds.) Computational and Experimental Analysis of Functional Materials // Apple Academic Press, CRC Press (Taylor & Francis Group). Toronto; New Jersey, 2017. P. 423-473. DOI: 10.1201/9781315366357-12

Siró I., Plackett D. Microfibrillated cellulose and new nanocomposite materials: a review // Cellulose. 2010. Vol. 17. P. 459–494. DOI: https://doi.org/10.1007/s10570-010-9405-y

Barik A., Solanki P. R., Kaushik A. et al. Polyaniline–Carboxymethyl Cellulose Nanocomposite for Cholesterol Detection // J. Nanosci. Nanotechnol. 2010. Vol. 10, No. 10. P. 6479–6488. DOI: https://doi.org/10.1166/jnn.2010.2511

Casado U. M., Aranguren M. I., Marcovich N. E. Preparation and characterization of conductive nanostructured particles based on polyaniline and cellulose nanofibers // Ultrason. Sonochem. 2014. Vol. 21, Iss. 5. P. 1641–1648. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2014.03.012

Fei G., Wang Y., Wang H. et al. Fabrication of bacterial cellulose/polyaniline nanocomposite paper with excellent conductivity, strength and flexibility // ACS Sust. Chem. Engineer. 2019. Vol. 7, Iss. 9. P. 8215–8225. DOI: https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.8b06306

Rana A. K., Scarpa F., Thakur V. K. Cellulose/polyaniline hybrid nanocomposites: Design, fabrication, and emerging multidimensional applications // Industri. Crops Prod. 2022. Vol. 187. P. 115356. DOI: https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2022.115356

Klemm D., Heublein B., Fink H.-P., Bohn A. Cellulose: Fascinating Biopolymer and Sustainable Raw Material // Angew. Chem. Int. Ed. 2005. Vol. 44. P 3358–3393. DOI: https://doi.org/10.1002/anie.200460587

Joffre T., Wernersson E. L. G., Miettinen A. et al. Swelling of cellulose fibres in composite materials: Constraint effects of the surrounding matrix // Compos. Sci. Technol. 2013. Vol. 74. P. 52–59. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2012.10.006

Jawaid M., Khalil A. H. P. S. Cellulosic/synthetic fibre reinforced polymer hybrid composites: A review // Carbohydr. Polym. 2011. Vol. 86. P. 1–18. DOI: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2011.04.043

Fu F., Wang Q. Removal of heavy metal ions from wastewaters: A review // J. Environ. Manage. 2011. Vol. 92, Iss. 3. P. 407–418. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2010.11.011

Adeleye A. S., Conway J. R., Garner K. et al. Engineered nanomaterials for water treatment and remediation: costs, benefits, and applicability // Chem. Eng. J. 2016. Vol. 286. P. 640-662. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2015.10.105

Dutta K., De S. Aromatic conjugated polymers for removal of heavy metal ions from wastewater: a short review // Environ. Sci.: Water Res. Technol. 2017. Vol. 3. P. 793-805. DOI: https://doi.org/10.1039/C7EW00154A

Jin W., Du H., Zheng S., Zhang Y. Electrochemical processes for the environmental remediation of toxic Cr(VI): A review // Electrochim. Acta. 2016. Vol. 191, Iss. 10. P. 1044-1055. DOI: https://doi.org/10.1016/j.electacta.2016.01.130

Anjum M., Miandad R., Waqas M. et al. Remediation of wastewater using various nanomaterials // Arab. J. Chem. 2019. Vol. 12, Iss. 8. P. 4897-4919. DOI: https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2016.10.004

Xiang W., Zhang X., Chen J. et al. Biochar technology in wastewater treatment: A critical review // Chemosphere. 2020. Vol. 252. Р. 126539. DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.126539

Kimbrough D. E., Cohen Y., Winer A. M. et al. A critical assessment of chromium in the environment. Crit. Rev. // Environ. Sci. Technol. 1999. Vol. 29, Iss.1. P. 1–46. DOI: https://doi.org/10.1080/10643389991259164

Xia S., Song Z., Jeyakumar P. et al. A critical review on bioremediation technologies for Cr(VI)-contaminated soils and wastewater // Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. 2019. Vol. 49, Iss. 12. P. 1027–1078. DOI: https://doi.org/10.1080/10643389.2018.1564526

Zhitkovich A. Chromium in drinking water: Sources, metabolism, and cancer risks. Chem. Res. Toxicol. 2011. Vol. 24. P. 1617–1625. DOI: https://doi.org/10.1021/tx200251t

Kolodiy M., Vereshchagin O., Yatsyshyn M. et al. Comparative analysis of absorption capacity of Cr(VI) polyaniline and cellulose/polyaniline composites synthesized in aqueous solutions of organic acids // Visnyk Lviv Univ. Ser. Chem. 2022. Iss. 63. P. 262-280. DOI: http://dx.doi.org/10.30970/vch.6301.262

Kolodii M., Vereshchagin O., Yatsyshyn M., Reshetnyak O. Thermal analysis of polyaniline and cellulose/polyaniline composites, synthesized in the water solutions of organic acids // Proc. Shevchenko Sci. Soc. Chem. Sci. 2019. Vol. LVI. P. 152–168 (in Ukrainian) DOI: https://doi.org/10.37827/ntsh.chem.2019.56.152

Shyaa A. A., Hasan O. A., Abbas A. M. Synthesis and characterization of polyaniline/zeolite nanocomposite for the removal of chromium(VI) from aqueous solution // J. Saudi Chem. Soc. 2015. Vol. 19, Iss. 1. P. 101–107. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jscs.2012.01.001

Chaqmaqchee F. A. I., Baker A. G. Study and Characterization of Polyaniline at Various Doping of LiCl wt. % Using Electrical Measurements and XRF Analysis // J. Res. Updat. Polym. Sci. 2015. Vol. 4. P. 188-190. DOI: https://doi.org/10.6000/1929-5995.2015.04.04.3

Zhang R., Ma H., Wang B. Removal of chromium (VI) from aqueous solutions using polyaniline doped with sulfuric acid // Ind. Eng. Chem. Res. 2010. Vol. 49, Iss. 20. P. 9998–10004. DOI: https://doi.org/10.1021/ie1008794




DOI: http://dx.doi.org/10.30970/vch.6401.313

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.