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

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

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.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Татьяна Вячеславовна Терзиян

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

Автор, ответственный за переписку.
Email: Tatiana.Terzian@urfu.ru
ORCID iD: 0000-0001-7077-6208

к.х.н., доцент

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

Мария Михайловна Никитина

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

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

Наталья Владимировна Лакиза

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

Email: Tatiana.Terzian@urfu.ru

к.х.н., доцент

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

Александр Петрович Сафронов

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

Email: Tatiana.Terzian@urfu.ru

д.ф.-м.н., проф

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

Список литературы

  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

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Приведенные степени набухания в зависимости от содержания компонентов реакционной смеси для синтеза и способов получения сорбентов: высушивание на воздухе (а), лиофильное высушивание (б), сшивание в фазе лиофильно-высушенного ксерогеля (в).

Скачать (181KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимость мольной доли свинецсодержащих частиц от рН раствора.

Скачать (127KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Величина сорбции Pb2+ из водных растворов в зависимости от содержания компонентов реакционной смеси для синтеза и способов получения сорбентов: высушивание на воздухе (а), лиофильное высушивание (б), сшивание в фазе лиофильно-высушенного ксерогеля (в).

Скачать (191KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024