Влияние структуры сульфосодержащих полиэлектролитных матриц на адсорбцию ионов Cu2+
- Авторы: Лаишевкина С.Г.1, Якобсон О.Д.1, Иванькова Е.М.1, Шабсельс Б.М.1, Шевченко Н.Н.1
-
Учреждения:
- ФГБОУН Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук
- Выпуск: Том 86, № 1 (2024)
- Страницы: 94-105
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0023-2912/article/view/257605
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0023291224010092
- ID: 257605
Цитировать
Аннотация
Методом обратной суспензионной сополимеризации пара-стиролсульфоната с N, N’-метилен-бис-акриламидом, а также методом криотропного гелеобразования сульфосодержащих акрилатов (3-сульфопропилметакрилат, сульфобетаин метакрилат) получены пористые гидрофильные полиэлектролитные матрицы. Показано, что для полученных полиэлектролитов концентрация сульфонатных групп составляет от 2 до 3 ммоль/г. Морфология, структура поверхностного слоя полиэлектролитных матриц изучены методом растровой электронной микроскопии и ИК-спектроскопии, удельная поверхность и распределение пор по размерам – методом БЭТ. Адсорбцию ионов Cu2+ исследовали спектрофотометрическим методом. Найдено, что максимальная сорбционная емкость характерна только для полиэлектролитных матриц, содержащих ароматические сульфонатные группы.
Ключевые слова
Полный текст
Об авторах
С. Г. Лаишевкина
ФГБОУН Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук
Email: natali.shevchenko29@gmail.com
Россия, 199004, Санкт-Петербург, Большой пр. В.О., 31
О. Д. Якобсон
ФГБОУН Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук
Email: natali.shevchenko29@gmail.com
Россия, 199004, Санкт-Петербург, Большой пр. В.О., 31
Е. М. Иванькова
ФГБОУН Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук
Email: natali.shevchenko29@gmail.com
Россия, 199004, Санкт-Петербург, Большой пр. В.О., 31
Б. М. Шабсельс
ФГБОУН Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук
Email: natali.shevchenko29@gmail.com
Россия, 199004, Санкт-Петербург, Большой пр. В.О., 31
Н. Н. Шевченко
ФГБОУН Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук
Автор, ответственный за переписку.
Email: natali.shevchenko29@gmail.com
Россия, 199004, Санкт-Петербург, Большой пр. В.О., 31
Список литературы
- Malakhova I., Privar Y., Parotkina Y., Mironenko A., Eliseikina M., Balatskiy D., Golikov A., Bratskaya S. Rational design of polyamine-based cryogels for metal ion sorption // Molecules. 2020. V. 25. № 20. P. 4801. https://doi.org/10.3390/molecules25204801
- Qi X., Liu R., Chen M., Li Z., Qin T., Qian Y., Zhao S., Liu M., Zeng Q., Shen J., Shen J. Removal of copper ions from water using polysaccharide-constructed hydrogels // Carbohydrate Polymers. 2019. V. 209. P. 101–110. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2019.01.015
- Изумрудов В.А. Растворимые полиэлектролитные комплексы биополимеров // Высокомолекулярные соединения. Сер. А. 2012. Т. 54. № 7. С. 1086–1095.
- Зорин И.М., Щербинина Т.М., Мельников А.Б., Молчанов В.С., Билибин А.Ю. Исследование ассоциации в водных растворах 2-акриламидо-2-метилпропансульфоната н-додециламмония // Коллоидный журнал. 2014. Т. 76. № 3. С. 342–346. https://doi.org/10.7868/S0023291214030161
- Laishevkina S., Iakobson O., Saprykina N., Dobrodumov A., Chelibanov V., Tomšík E., Shevchenko N. Hydrophilic polyelectrolyte microspheres as a template for poly(3,4-ethylenedioxythiophene) synthesis // Soft Matter. 2023. V. 19. № 22. P. 4144–4154. https://doi.org/10.1039/D3SM00372H
- Laishevkina S., Skurkis Y., Shevchenko N. Preparation and properties of cryogels based on poly(sulfopropyl methacrylate) or poly(sulfobetaine methacrylate) with controlled swelling // Journal of Sol-Gel Science and Technology. 2022. V. 102. № 2. P. 343–356. https://doi.org/10.1007/s10971-022-05770-8
- Jahn P., Zelner M., Freger V., Ulbricht M. Polystyrene sulfonate particles as building blocks for nanofiltration membranes // Membranes. 2022. V. 12. № 11. P. 1138. https://doi.org/10.3390/membranes12111138
- Cai L., Ying D., Liang X., Zhu M., Lin X., Xu Q., Cai Z., Xu X., Zhang L. A novel cationic polyelectrolyte microsphere for ultrafast and ultra-efficient removal of heavy metal ions and dyes // Chemical Engineering Journal. 2021. V. 410. P. 128404. https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.128404
- Bucatariu F., Schwarz D., Zaharia M., Steinbach C., Ghiorghita C.-A., Schwarz S., Mihai M. Nanostructured polymer composites for selective eavy metal ion sorption // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2020. V. 603. P. 125211. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2020.125211
- Гандурина Л.В. Очистка сточных вод с применением синтетических полиэлектролитов. Москва: ЗАО “Дар/Водгео”, 2007. 198 с.
- Akperov O.H., Maharramov A.M., Akperov E.O., Shirinova E.A. Ammonium salt of the cross-linked maleic acid–allylpropionate–styrene terpolymer as effective sorbent for removal of Cu2+ ions from water solutions (sorption of the copper ions) // Journal of Dispersion Science and Technology. 2018. V. 39. № 9. P. 1244–1251. https://doi.org/10.1080/01932691.2017.1391703
- Zamariotto D., Lakard B., Fievet P., Fatin-Rouge N. Retention of Cu(II)- and Ni(II)-polyaminocarboxylate complexes by ultrafiltration assisted with polyamines // Desalination. 2010. V. 258. № 1–3. P. 87–92. https://doi.org/10.1016/j.desal.2010.03.040
- Saad D.M., Cukrowska E.M., Tutu H. Development and application of cross-linked polyethylenimine for trace metal and metalloid removal from mining and industrial wastewaters // Toxicol. Environ. Chem. 2011. V. 93. № 5. P. 914–924. https://doi.org/10.1080/02772248.2011.575785
- Shevchenko N., Tomsik E., Laishevkina S., Iakobson O., Pankova G. Cross-linked polyelectrolyte microspheres: Preparation and new insights into electro-surface properties // Soft Matter. 2021. V. 17. № 8. P. 2290–2301. https://doi.org/10.1039/D0SM02147D
- Privar Y.O., Pestov A.V., Azarova Y.A., Bratskaya S.Y. Thiocarbamoyl derivatives of polyallylamine for gold and silver recovery from ammonia-thiosulfate leachates // Non-Ferrous Met. 2018. V. 1. P. 12–17. https://doi.org/10.17580/nfm.2018.01.03
- Malakhova I., Privar Y., Eliseikina M., Golikov A., Skatova A., Bratskaya S. Supermacroporous monoliths based on polyethyleneimine: Fabrication and sorption properties under static and dynamic conditions // J. Environ. Chem. Eng. 2020. V. 8. № 6. P. 104395. https://doi.org/10.1016/j.jece.2020.104395
- Dragan E.S., Loghin D.F.A. Fabrication and characterization of composite cryobeads based on chitosan and starches-g-PAN as efficient and reusable biosorbents for removal of Cu2+, Ni2+, and Co2+ ions // Int. J. Biol. Macromol. 2018. V. 120. P. 1872–1883. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.10.007
- Han Y., Jiang Y., Gao C. High-flux graphene oxide nanofiltration membrane intercalated by carbon nanotubes // ACS Appl.Mater. Interfaces. 2015 V. 7. № 15. P. 8147–8155. https://doi.org/10.1021/acsami.5b00986
- Шевченко Н.Н., Панкова Г.А., Лаишевкина С.Г. Влияние структуры поверхностного слоя катионных частиц на основе метилметакрилата на адсорбцию биомолекул // Коллоидный журнал. 2020. Т. 82. № 6. С. 761–770. https://doi.org/10.31857/S0023291220060154
- Шевченко Н.Н., Панкова Г.А., Шабсельс Б.М., Лаишевкина С.Г., Байгильдин В.А. Безэмульгаторная эмульсионная сополимеризация метилметакрилата как метод получения катионных частиц для диагностики вируса клещевого энцефалита // Коллоидный журнал. 2020. Т. 82. № 2. С. 252–260. https://doi.org/10.31857/S0023291220020111
- Nunes S.P., Culfaz-Emecen P.Z., Ramon G.Z., Visser T., Koops G.H., Jin W., Ulbricht M. Thinking the future of membranes: Perspectives for advanced and new membrane materials and manufacturing processes // J. Membr. Sci. 2020. V. 598. P. 117761. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2019.117761
- Syed Ibrahim G.P., Isloor A.M., Bavarian M., Nejati S. Integration of zwitterionic polymer nanoparticles in interfacial polymerization for ion separation // ACS Appl. Polym. Mater. 2020. V. 2. № 4. P. 1508–1517. https://doi.org/10.1021/acsapm.9b01192
- Shevchenko N., Steinhart M., Tomsik E. Single-step preparation of mono-dispersed sulfur nanoparticles for detention of copper // Journal of Nanoparticle Research. 2019. V. 21. № 246. P. 1–12. https://doi.org/10.1007/S11051-019-4673-4
- Iakobson O.D., Dobrodumov A.V., Saprykina N.N., Shevchenko N.N. Dextran nanoparticles cross-linked in aqueous and aqueous/alcoholic media // Macromolecular Chemistry and Physics. 2017. V. 218. № 10. P. 1600523. https://doi.org/10.1002/MACP.201600523.
- Пергушов Д.В., Ремизова Е.В., Зезин А.Б., Кабанов В.А. Интерполиэлектролитное комплексообразование возможно и в малополярных органических средах // Докл. РАН. 2006. Т. 406. № 5. С. 642–646.
- Hamzah Y.B., Hashim S., Rahman W.A. Synthesis of polymeric nano/microgels: A review // J. Polym. Res. 2017. V. 24. № 134. P. 1–19. https://doi.org/10.1007/s10965-017-1281-9
- Полянский Н.Г., Горбунов Г.В., Полянская Н.Л. Методы исследования ионитов. М.: Химия, 1976. 208 с.
- Gulrez H.S.K., Saphwan A.-A., Glyn O.P. Hydrogels: Methods of preparation, characterisation and applications // Progress in Molecular and Environmental Bioengineering–From Analysis and Modeling to Technology Applications. InTech. Pisa. 2011. https://doi.org 10.5772/24553
- Plieva F.M., Karlsson M., Aguilar M.R., Gomez D., Mikhalovsky S., Galaev’ I. Yu. Pore structure in supermacroporous polyacrylamide based cryogels // Soft Matter. 2005. V. 1. № 4. P. 303–309. https://doi.org/10.1039/B510010K
- Кабанов В.А. Полиэлектролитные комплексы в растворе и в конденсированной фазе // Успехи химии. 2005. Т. 74. № 1. С. 5–23.
- Polyelectrolytes with defined molecular architecture II: advances in chemical physics. Ed. by M. Schmidt. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2004.
- Koetz J., Kosmella S. Polyelectrolytes and Nanoparticles. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2007.
- Chernysheva M.G., Popov A.G., Tashlitsky V.N., Badun G.A. Cationic surfactant coating nanodiamonds: Adsorption and peculiarities // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2019. V. 565. P. 25–29. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2018.12.057
- Silverstein R.M., Morrill T.C., Bassler G.C. Spectrometric Identification of Organic Compounds, 3rd Ed. Welley. New-York, 1974.
- Gospodinova N., Tomšík E., Omelchenko O. How strong are strong poly(sulfonic acids)? An example of the poly(2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid) // European Polymer Journal. 2016. V. 74. P. 130–135. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2015.11.025
- Kirillov A., Gorshkov N., Shevchenko N., Saprykina N., Krasikov V. Tuning the porosity of hypercrosslinked styrene-divinylbenzene copolymers for efficient adsorption of rifampicin from aqueous media // Journal of Polymer Research. 2023. V. 30. № 11. P. 405. https://doi.org/10.1007/s10965-023-03802-7