Сорбционное концентрирование фенолов из водных сред магнитными молекулярно импринтированными полимерами на основе N-винилпирролидона (часть 2)
Аннотация
Важными фенольными (ФЛ) загрязнителями вод являются хлорфенолы и алкилфенолы. Нормативные требования к мониторингу ФЛ (определение аналитов на уровне мкг/дм3) обусловили необходимость разработки многочисленных методов концентрирования ФЛ из водных сред. Для повышения селективности определения и извлечения аналитов активно применяются молекулярно-импринтированные полимеры (МИП). Работа является продолжением исследований коллектива авторов. Для увеличения селективности определения аналитов и уменьшения расхода растворителя синтезированы магнитные МИП.
Предварительно изучена возможность получения магнитного сорбента с МИП, где в качестве функционального мономера применен N-винилпирролидон (НВП), сшивающий агент – этиленгликольдиметакрилат, а в качестве молекул-темплатов – фенолы (2-хлорфенол, 4-хлорфенол, 2-нитрофенол, 4-нитрофенол, бисфенол-А, п-трет-бутилфенол, нонилфенол, трет-нонилфенол, 4-октилфенол) и его изомеры. Установлены оптимальные условия сорбции (масса сорбента – 10 мг, объем раствора – 10 см3, рН 2, время достижения сорбционного равновесия – 30 мин). В таких условиях получены изотермы сорбции и проведена оценка сорбционной способности изучаемых МИП по отношению к ФЛ. Изотермы сорбции обрабатывали с помощью уравнений сорбции Ленгмюра и Фрейндлиха. Наибольшие коэффициенты корреляции (r2 0.982-0.998) установлены при их представлении в координатах Ленгмюра при этом предельная сорбция изученных ФЛ варьируется в пределах от 108.7-250.0 мг/г.
Также в работе проведена оценка селективности предварительно полученных магнитных молекулярно-импринтированных полимеров на основе N-винилпирролидона с отпечатками конкретного фенола к другим соединениям фенольного ряда. Коэффициенты селективности полимера с молекулярными отпечатками 2-хлорфенола (МИП-2ХФ) по отношению к остальным фенолам невелики и изменяются в интервале 0.7-1.1. МИП-4НФ характеризуется очень высокими показателями селективности в отношении всех фенолов (k=11-30), причем максимальный коэффициент k установлен по отношению к 2-НФ. Установлено, что коэффициенты селективности и предельная сорбция зависят от гидрофобности, которая оценивается коэффициентами Ганча-Лео (lgP), значений констант кислотной диссоциации (pКа) и наличием различных заместителей в ароматическом ядре ФЛ.
Скачивания
Литература
Fattahi N., Samadi S., Assadi Y., Hosseini M.R.M. Solid-phase extraction combined with dispersive liquid-liquid microextraction-ultra preconcentration of chlorophenols in aqueous samples, J. Chromatogr. A, 2007; 1169: 63-69. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2007.09.002
Xie X., Ma X., Guo L., Fan Y., Zeng G., Zhang M., Li J. Novel magnetic mul-titemplates molecularly imprinted polymer for selective and rapid removal and detec-tion of alkylphenols in water. Chem. Eng. J. 2019; 357: 56-65. https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.09.080
Igbinosa E.O., Odjadjare E.E., Chigor V.N., Igbinosa I.H., Emoghene A.O., Ekhaise F.O., Igiehon N.O., Idemudia O.G. Toxicological profile of chlorophenols and their derivatives in the environment: the public health perspective. Sci. World J. 2013; 2013: 1-11. https://doi.org/10.1155/2013/460215
Thomas K.V., Balaam J., Hurst M.R., Thain J.E. Identification of in vitro estrogen and androgen receptor agonists in north sea offshore produced water discharges. Environ. Toxicol. Chem. 2004; 23: 1156. https://doi.org/10.1897/03-239
Mahugo Santana C., Sosa Ferrera Z., Esther Torres Padron M., Juan Santana J. Rodríguez. Methodologies for the extraction of phenolic compounds from environmental samples: new approaches. Molecules. 2009; 14: 298-320. https://doi.org/10.3390/molecules14010298
Bagheri H., Mohammadi A., Salemi A. On-line trace enrichment of phenolic compounds from water using a pyrrolebased polymer as the solid-phase extraction sorbent coupled with high-performance liquid chromatography. Anal. Chim. Acta. 2004; 513: 445-449. https://doi.org/10.1016/j.aca.2004.03.020
Prieto A., Araujo L., Navalon A., Vilchez J. Comparison of solid-phase ex-traction and solid-phase microextraction using octadecylsilane phase for the determination of pesticides in water samples. Curr. Anal. Chem. 2010; 5: 219-224. https://doi.org/10.2174/157341109788680309
Turiel E., Martín-Esteban A. Molecularly imprinted polymers-based microextrac-tion techniques. TrAC Trends Anal. Chem. (Reference Ed.). 2019; 118: 574-586. https://doi.org/10.1016/j.trac.2019.06.016
Andersson L., Sellergren B., Mosbach K. Imprinting of amino acid derivatives in macroporous polymers. Tetrahedron Lett. 1984; 25: 5211-5214. https://doi.org/10.1016/S0040-4039(01)81566-5
Surikumaran H., Mohamad S., Muhamad Sarih N., Muggundha Raoov R., β-Cyclodextrin based molecular imprinted solid phase extraction for class selective extraction of priority phenols in water sam-ples. Separ. Sci. Technol. 2015; 6395: 2342-2351. https://doi.org/10.1080/01496395.2015.1043016
ElSheikh A.H., Al-Quse R.W., El-Barghouthi M.I., Al-Masri F.S. 2-chlorophenol with 4-amino-anti-pyrine: a novel method for improving the selectivity of molecularly imprinted solid phase extraction of 2-chlorophenol from water. Talanta. 2010; 83: 667-673. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2010.10.022
Caro E., Marc´e R.M., Cormack P.G., Sherrington D.C., Borrull F. On-line solidphase extraction with molecularly imprinted polymers to selectively extract substituted 4-chlorophenols and 4-nitrophenol from water. J. Chromatogr. A. 2003; 995: 233-238. https://doi.org/10.1016/S0021-9673(03)00543-0
Feng Q.-Z., Zhao L.-X., Yan W., Lin J.-M., Zheng Z.-X. Molecularly imprinted solidphase extraction combined with high performance liquid chromatography for analysis of phenolic compounds from environmental water samples. J. Hazard. Mater. 2009;167: 282-288. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2008.12.115
Bhogal S., Mohiuddin I., Kaur K., Lee J., Brown R.J.C., Malik A.K., Kim K.-H. Dual-template magnetic molecularly im-printed polymer-based sorbent for simulta-neous and selective detection of phenolic endocrine disrupting compounds in food-stuffs. Environmental Pollution. 2021; 275: 116613. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.116613
Hashemi S.H., Najari F. Response surface methodology of pre-concentration of chorophenols from seawater samples by molecularly imprinted stir bar sorptive extraction combined with HPLC: box-behnken design. J. Chromatogr. Sci. 2019; 57: 279-289. https://doi.org/10.1093/chromsci/bmy107
Gryshchenko A.O., Bottaro C.S. Development of molecularly imprinted polymer in porous film format for binding of phenol and alkylphenols from water. Int. J. Mol. Sci. 2014; 15: 1338-1357. https://doi.org/10.3390/ijms15011338
Wu X.Q., Wang X.Y., Lu W.H., Wang X.R., Li J.H., You H.Y., Xiong H., Chen L.X. Water-compatible temperature and magnetic dual-responsive molecularly imprinted polymers for recognition and extraction of bisphenol A. J Chromatogr A. 2016; 1435: 30-38. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2016.01.040
Li F., Cai C.C., Cheng J., Zhou H.B., Ding K.R., Zhang L.Z., Extraction of endocrine disrupting phenols with iron-ferric oxide core-shell nanowires on graphene oxide nanosheets, followed by their determi-nation by HPLC. Microchim Acta. 2015; 182: 2503-2511. https://doi.org/10.1007/s00604-015-1619-0
Huang Y., Xu Y., He Q., Du B., Cao Y. Preparation and characteristics of a dummy molecularly imprinted polymer for phenol. J. Appl. Polym. Sci. 2013; 128: 3256-3262. https://doi.org/10.1002/app.38391
Gubin A.S, Kushnir A.A., Sukhanov P.T. Sorption preconcentration of phenols from aqueous media by magnetic molecularly imprinted polymers based on N-vinylpyrrolidone. Sorbtsionnye i khromato-graficheskie protsessy. 2021; 21(3): 326-335. (In Russ.) https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2021.21/3466
Gubin A.S., Sukhanov P.T., Sannikova N.Y., Proskuryakova E.D., Frolova Y.S. Use of molecularly imprinted polymer for the preconcentration of 4-nitrophenol from aqueous media. J Anal Chem. 2019; 74(1): S11-S17. https://doi.org/10.1134/s1061934819070116
Churilina E.V., Sukhanov P.T., Ermak S.S., Korenman Ya.I., Shatalov G.V. New N-vinylamidebased polymers for the preconcetration of nitrophenols from aqueous media. J. Analyt. Chem. 2012; 67(9): 767-771. https://doi.org/10.1134/S1061934812050048
Khayyun T.S., Mseer A.H., Compar-ison of the experimental results with the Langmuir and Freundlich models for copper removal on limestone adsorbent. Appl Water Sci. 2019; 9: 170. https://doi.org/10.1007/s13201-019-1061-2
Sviridova E.S., Voronyuk I.V., Eliseeva T.V., Selemenev V.F., Mukhin V.M. Comparison of the sorption of 4-hydroxybenzaldehydeby activated carbon of different gradesunder static conditions. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2022; 22(1): 50-57. (In Russ.). https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2022.22/9020
Gubin A.S, Sukhanov P.T, Kushnir A.A., Shikhaliev K.S., Potapov M.M, Ko-valeva E.N. Ionic-liquid-modified magnet-ite nanoparticles for MSPE-GC-MS deter-mination of 2,4-D butyl ester and its metabolites in water, soil, and bottom sediments. Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management. 2022; 17: 100652. https://doi.org/10.1016/j.enmm.2022.100652
