Сравнительный анализ обратноосмотических мембран методом лазерной десорбции/ионизации

Анастасия Юрьевна Шолохова; Алексей Константинович Буряк

doi:10.17308/sorpchrom.2021.21/3627

Анастасия Юрьевна Шолохова Институт физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина РАН, Москва
Алексей Константинович Буряк Институт физической химии и элек-трохимии имени А.Н. Фрумкина РАН, Москва

DOI: https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2021.21/3627

Ключевые слова: обратноосмотические мембраны, масс-спектрометрия, лазерная десорбция/ионизация, идентификация.

Аннотация

За последние несколько лет доля рынка обратного осмоса (ОО) продолжает расти. ОО имеет тенденцию быть наиболее предпочтительным методом обессоливания вод, поскольку он прост и требует относительно небольшого удельного энергопотребления; поэтому более половины всех установленных опреснительных установок в мире сегодня используют данную технологию. Коммерческие мембраны для ОО обычно состоят из активного слоя ароматического полиамида с микропористым поддерживающим слоем из полисульфона. Но такие мембраны легко подвергаются биологическому отравлению, что ограничивает их применение в очистке воды. При этом также важен контроль поддерживающего слоя для предотвращения его деградации. Целью настоящей работы являлся сравнительный анализ обратноосмотических мембран методом масс-спектрометрии с лазерной десорбцией/ионизацией (ЛДИ), позволяющий выявить сходство и различия в привитых функциональных группах и стабильности полимерных слоев, составляющих мембрану. Масс-спектрометрия ЛДИ представляет собой метод мягкой ионизации с минимальной фрагментацией аналита. Простота, быстрый анализ, высокая производительность, малые объемы аналитов, а также отсутствие или незначительная фрагментация является основными характеристиками ЛДИ-масс-спектрометрии. В работе исследованы четыре образца обратноосмотических мембран (Владимир, АО «РМ Нанотех») и один зарубежный образец. Масс-спектры исследуемых материалов регистрировали на приборе Ultraflex фирмы Bruker, оборудованным азотным лазером с длиной волны 337 нм и энергией 110 мкДж. Запись спектров производили в режиме регистрации положительных ионов в диапазоне m/z 20-2000 Да. В работе показана возможность идентификации пиков характерных для полисульфонового и полиамидного слоев полимерных материалов, проведена идентификация функциональных групп, привитых к полиамидному слою ОО-мембран, определены кластеры неорганических солей на поверхности ОО-мембран, образующиеся в процессе эксплуатации, а также показано их сходство и различие для исследованных мембран. Таким образом, показана возможность быстрого анализа ОО-мембран методом ЛДИ-масс-спектрометрии. Данный метод позволяет определять компоненты поддерживающего и разделяющего слоев ОО-мембран и образующиеся кластеры неорганических солей на поверхности полимерных материалов.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Анастасия Юрьевна Шолохова, Институт физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина РАН, Москва

к.х.н., н.с. лаборатории физико-химических основ хроматографии и хромато-масс-спектрометрии, Институт физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина РАН, Москва

Алексей Константинович Буряк, Институт физической химии и элек-трохимии имени А.Н. Фрумкина РАН, Москва

заведующий лабораторией физико-химических основ хроматографии и хромато-масс-спектрометрии, проф, д.х.н. Институт физической химии и элек-трохимии имени А.Н. Фрумкина РАН, Москва

Литература

Honig R.E., Woolston J.R., Applied Physics Letters, 1963, Vol. 2, No 2, pp. 138-139. doi:10.1063/1.1753812.

Zakett D., Schoen A.E., Cooks R.G., Hemberger P.H., Journal of the American Chemical Society, 1981, Vol. 103, No 5, pp. 1295-1297. doi:10.1021/ja00395a086.

Arakawa R., Kawasaki H., Analytical Sciences, 2010, Vol. 26, No 12, pp. 1229-1240. doi:10.2116/analsci.26.1229.

Bergman N., Shevchenko D., Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2014, Vol. 406, No 1, pp. 49-61. doi:10.1007/s00216-013-7471-3.

Mandal A., Singha M., Addy P.S., Basak A., Mass Spectrometry Reviews, 2019, Vol. 38, No 1, pp. 3-21. doi:10.1002/mas.21545.

El-Aneed A., Cohen A., Banoub J.M., Applied Spectroscopy Reviews, 2009, Vol. 44, No 3, pp. 210-230. doi:10.1080/05704920902717872.

Krutchinsky A.N., Chait B. J., Am. Soc. Mass Spectrom., 2002, Vol. 13, No 2, pp. 129-134. doi:10.1016/S1044-0305(01)00336-1.

Dattelbaum A.M., Iyer S., Expert Rev. Proteomics, 2006, Vol. 3, No 1, pp. 153-161. doi:10.1586/14789450.3.1.153.

Song K., Cheng Q., Applied Spectrosco-py Reviews, 2019, Vol. 55, No 13, pp. 1-23. doi:10.1080/05704928.2019.1570519.

Tanaka K., Waki H., Ido Y., Akita S. et al., Rapid Communications in Mass Spec-trometry, 1988, Vol. 2, No 8, pp. 151-153. doi:10.1002/rcm.1290020802.

Kang M.J., Seong Y., Kim M.J., Kim M.S., et al., Applied Chemistry for Engineer-ing, 2017, Vol. 28, No 3, pp. 263-271. doi:10.14478/ace.2017.1019.

Pyckij I.S., Kuznecova E.S., Burjak A.K., Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy, 2021, Vol. 21, No 1, pp. 69-76. doi: https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2021.21/3221

López-García M., García M.S.D., Vi-lariño J.M.L., Rodríguez M.V.G., Food Chemistry, 2016, Vol. 199, pp. 597-604. doi:10.1016/j.foodchem.2015.12.016.

Kosyakov D.S., Anikeenko E.A., Ul’yanovskii N.V., Khoroshev O.Y. et al., Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2018, Vol. 410, No 28, pp. 7429-7439. doi:10.1007/s00216-018-1353-7.

Spring A.M., Maeda D., Ozawa M., Odoi K. et al., Polymer, 2015, Vol. 56, pp. 189-198. doi:10.1016/j.polymer.2014.11.043.

Gies A.P., Ellison S.T., Stow S.M., Hercules D.M., Analytica Chimica Acta, 2014, Vol. 808, pp. 124-143. doi:10.1016/j.aca.2013.09.007.

Nishimori K., Ouchi M., Sawamoto M., Macromolecular rapid communications, 2016, Vol. 37, No 17, pp. 1414-1420. doi:10.1002/marc.201600251.

Yol A.M., Dabney D.E., Wang S.-F., Laurent B.A. et al., ,J. Am. Soc. Mass Spec-trom., 2013, Vol. 24, No 1, pp. 74-82. doi:10.1007/s13361-012-0497-5.

Giwa A., Akther N., Dufour V., Ha-san S.W., RSC Advances, 2016, Vol. 6, No 10, pp. 8134-8163. doi:10.1039/c5ra17221g.

Shenvi S.S., Isloor A.M., Ismail A.F., Desalination, 2015, Vol. 368, pp. 10-26. doi:10.1016/j.desal.2014.12.042.

Kang G.D., Gao C.J., Chen W.D., Jie X.M. et al., Journal of Membrane Science, 2007, Vol. 300, No 1-2, pp. 165-171. doi:10.1016/j.memsci.2007.05.025.

GOST 10896-78: Ionity. Podgotovka k ispytaniju. – Vveden 1980-01-01. M., Iz-datel'stvo standartov, 1980.

Ellison S.T., Gies A.P., Hercules D.M., Morgan S.L., Macromolecules, 2009, Vol. 42, No 8, pp. 3005-3013. doi:10.1021/ma900161y.

Lau W.J., Ismail A.F., Misdan N., Kassim M.A., Desalination, 2012, Vol. 287, pp. 190-199. doi:10.1016/j.desal.2011.04.004.

Liu M., Yu C., Wu Y., Lü Z. et al., Chemical Engineering Research and Design, 2019, Vol. 141, pp. 402-412. doi:10.1016/j.cherd.2018.11.009.