Управление магнитными сорбентами в системах динамического онлайн-концентрирования для эффективного извлечения фенольных ксеноэстрогенов из водных растворов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Предложена автоматизированная онлайн-система для динамического извлечения и концентрирования бисфенола А, октилфенола и нонилфенола из водных растворов. Система включает в себя три перистальтических насоса и колонку с магнитным сорбентом, который удерживается неодимовыми магнитами. Переключение потоков осуществляется при помощи шестиходового крана. В автоматизированном режиме также проводится регенерация сорбента и возвращение его в колонку для концентрирования. Наночастицы Fe3O4, функционализированные гуматами (Fe3O4@SiO2-НА), использованы в качестве сорбентов. Распределенный по колонке сорбент удерживали двумя неодимовыми магнитами и пропускали через слой Fe3O4@SiO2-НА раствор, содержащий фенолы. Изучено влияние взаимного расположения магнитов на распределение сорбента по сечению колонки. Установлено, что наиболее полно сечение колонки заполняется при использовании двух магнитов, отведенных на расстояние 0.2–0.3 мм от колонки. Максимальные коэффициенты концентрирования (2071–2100) после десорбции метанолом и упаривания получены при скоростях пропускания 0.5 см3·мин–1.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Александр Сергеевич Губин

Воронежский государственный университет инженерных технологий

Автор, ответственный за переписку.
Email: goubinne@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0119-4375
SPIN-код: 6968-2366
Scopus Author ID: 8590575600

к.х.н., доцент

Россия, 394036, г. Воронеж, пр. Революции, 19

Павел Тихонович Суханов

Воронежский государственный университет инженерных технологий

Email: goubinne@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2588-9286
SPIN-код: 8978-9118
Scopus Author ID: 10046067600

д.х.н., проф.

Россия, 394036, г. Воронеж, пр. Революции, 19

Алексей Алексеевич Кушнир

Воронежский государственный университет инженерных технологий

Email: goubinne@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4844-0147
SPIN-код: 7049-2733
Scopus Author ID: 55983575000

к.х.н.

Россия, 394036, г. Воронеж, пр. Революции, 19

Алексей Алексеевич Евдокимов

Северо-Кавказский федеральный университет

Email: goubinne@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1283-0768
SPIN-код: 1351-2146
Scopus Author ID: 57206467831

к.т.н., доцент

Россия, 355017, г. Ставрополь, ул. Пушкина, 1

Дмитрий Владимирович Болдырев

Северо-Кавказский федеральный университет

Email: goubinne@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9225-2560
SPIN-код: 6933-9049
Scopus Author ID: 57206471605

к.т.н., доцент

Россия, 355017, г. Ставрополь, ул. Пушкина, 1

Список литературы

  1. Толмачева В. В., Апяри В. В., Кочук Е. В., Дмитриенко С. Г. Магнитные сорбенты на основе наночастиц оксидов железа для выделения и концентрирования органических соединений // ЖАХ. 2016. Т. 71. № 4. С. 339–356. https://www.elibrary.ru/VRZHZT
  2. Faraji M., Shirani M., Rashidi-Nodeh H. The recent advances in magnetic sorbents and their applications // TrAC Trends in Analytical Chemistry. 2021. V. 141. ID 116302. https://doi.org/10.1016/j.trac.2021.116302
  3. Цизин Г. И., Статкус М. А., Золотов Ю. А. Сорбционное и экстракционное концентрирование микрокомпонентов в проточных системах анализа // ЖАХ. 2015. Т. 70. № 11. С. 1123–1142. https://www.elibrary.ru/UIMHED
  4. Giakisikli G., Anthemidis A. N. Automated magnetic sorbent extraction based on octadecylsilane functionalized maghemite magnetic particles in a sequential injection system coupled with electrothermal atomic absorption spectrometry for metal determination // Talanta. 2013. V. 110. P. 229–235. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2013.02.035
  5. Bernad S. I., Bernad E. Magnetic forces by permanent magnets to manipulate magnetoresponsive particles in drug-targeting applications // Micromachines. 2022. V. 13. ID 1818. https://doi.org/10.3390/mi13111818
  6. Chen B., Heng S., Peng H., Hu B., Yu X., Zhang Z., Pang D., Yue X., Zhu Y. Magnetic solid phase microextraction on a microchip combined with electrothermal vaporization-inductively coupled plasma mass spectrometry for determination of Cd, Hg and Pb in cells // J. Anal. At. Spectrom. 2010. V. 25. P. 1931–1938. https://doi.org/10.1039/c0ja00003e
  7. Huang Y. F., Li Y., Jiang Y., Yan X. P. Magnetic immobilization of amine-functionalized magnetite microspheres in a knotted reactor for on-line solid-phase extraction coupled with ICP-MS for speciation analysis of trace chromium // J. Anal. At. Spectrom. 2010. V. 25. P. 1467–1474. https://doi.org/10.1039/C004272B
  8. Lv X., Xiao S., Zhang G. Jiang P., Tang F. Occurrence and removal of phenolic endocrine disrupting chemicals in the water treatment processes // Sci. Rep. 2016. V. 6. ID 22860. https://doi.org/10.1038/srep22860
  9. Губин А. С., Суханов П. Т., Кушнир А. А. Извлечение фенолов из водных сред с применением магнитных сорбентов, модифицированных гуминовыми кислотами // Вестн. Москов. ун-та. Сер. 2: Химия. 2019. Т. 60. № 5. С. 338–346. https://www.elibrary.ru/YWKHJJ
  10. Kosaka J., Honda C., Izeki A. Fractionation of humic acid by organic solvents // Soil Science and Plant Nutrition. 1961. V. 7. N 2. P. 4–53. https://doi.org/10.1080/00380768.1961.10430956
  11. Gubin A. S., Sukhanov P. T., Kushnir A. A. Magnetic sorbent modified by humate for the extraction of alkylphenols, bisphenol // Mendeleev Commun. 2023. V. 33. P. 285–286. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2023.02.044 https://www.elibrary.ru/VVYDSV
  12. Кушнир А. А., Суханов П. Т., Чурилина Е. В., Шаталов Г. В. Динамическая сорбция нитрофенолов из водных растворов полимерами на основе N-винилпирролидона // ЖПХ. 2014. Т. 87. № 5. С. 589–594. https://www.elibrary.ru/SMFLMM
  13. Giakisikli G., Anthemidis A. N. Automated magnetic sorbent extraction based on octadecylsilane functionalized maghemite magnetic particles in a sequential injection system coupled with electrothermal atomic absorption spectrometry for metal determination // Talanta. 2013. V. 110. P. 229–235. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2013.02.035
  14. Gubin A. S., Sukhanov P. T., Kushnir A. A., Shikhaliev K. S., Potapov M. A., Kovaleva E. N. Ionic-liquid-modified magnetite nanoparticles for MSPE-GC-MS determination of 2,4-D butyl ester and its metabolites in water, soil, and bottom sediments // Environ. Nanotechnol. Monit. Manag. 2022. V. 17. ID 100652. https://doi.org/10.1016/j.enmm.2022.100652 https://www.elibrary.ru/SOPDDB

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема подключения устройств управления автоматизированной установкой для онлайн-концентрирования с применением магнитных сорбентов.

Скачать (140KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема стендовой автоматизированной установки для онлайн-концентрирования с применением магнитных сорбентов. Е — емкости, ПН — перистальтический насос, М — магниты, К — колонки, П — петля, ШК — шестиходовой кран, ТК – трехходовой кран. Работа стендовой установки в различных режимах: заполнение колонки К1 сорбентом (а), сорбционное концентрирование (б), элюирование фенолов (в), перенос сорбента в колонку К2 для регенерации (г), промывка сорбента водой и растворителями (д), перенос регенерированного сорбента обратно в колонку К1 для сорбционного концентрирования (е); оранжевым цветом показаны действующие потоки в каждом режиме.

Скачать (361KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Устройство для периодического воздействия постоянными магнитами на концентрирующий патрон. 1 — направляющие оси, 2 — неодимовые магниты, 3 — эксцентрик, 4 — рамка, 5 — колонка, 6 — двигатель, 7 — магнитный сорбент, 8 — сервомотор, 9 — манипулятор, 10 — неодимовые магниты на манипуляторе для фиксации сорбента в колонке. Положение с опущенной рамой (а), поднятой рамой (б), вид сбоку (в), соответствующий положению с опущенной рамой (показан без сервомоторов с манипуляторами), и положение с подведенными манипуляторами с магнитами для фиксации сорбента в колонке (г).

Скачать (124KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Распределение сорбента по колонке (внутренний диаметр 1 мм) при его иммобилизации одним неодимовым магнитом (а), двумя магнитами (б), двумя магнитами в перпендикулярном положении относительно друг друга (в) и двумя магнитами, отведенными от колонки на 0.3 мм (г). На фото слева представлено поперечное сечение колонки в аналогичных условиях (внутренний диаметр 2.5 мм).

Скачать (394KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Максимальные скорости потока, при которых не происходит уноса сорбентов с различной намагниченностью насыщения.

Скачать (59KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах