Адсорбция диклофенака на MIL-96 и MIL-100 из нейтральных водных растворов: моделирование процесса адсорбции

  • Алина Витальевна Швыдко Новосибирский государственный технический университет
  • Мария Николаевна Тимофеева Новосибирский государственный технический университет
  • Павел Анатольевич Симонов Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН
Ключевые слова: адсорбция, диклофенак, металлорганические каркасы, MIL-100, MIL-96, сточные воды

Аннотация

В последнее годы значительно возросло потребление диклофенака – нестероидного противовоспалительного средства с сильным обезболивающим и жаропонижающим действиями. Однако он является антропогенным загрязнителем из-за своей высокой стойкости к воздействию биологических систем очистки. В последнее время в области очистки сточных вод от различных органических загрязнителей, в том числе диклофенака, активно развиваются адсорбционные методы, поскольку они позволяют снизить остаточные концентрации вещества в растворе до уровня чувствительности физических методов

В работе изучена адсорбция диклофенака из нейтральных водных растворов с использованием в качестве адсорбентов металлорганических координационных полимеров, MIL-96 и MIL-100, образованных ионами алюминия (III) и 1,3,5-бензолтрикарбоновой кислотой. Адсорбция была изучена при 20оС из растворов с рН=6.0-6.2, начальной концентрацией ДКФ 40-800 мг/дм3 и концентрацией адсорбента 1 мг/4 см3. Показана высокая адсорбционная ёмкость 473-541 мг/г изученных МОКП, позволяющая снизить остаточную концентрацию диклофенака натрия в растворе до уровня чувствительности УФ-спектроскопии. Максимальная величина адсорбции диклофенака на MIL-96 и MIL-100 равна 475 и 480 мг/г, соответственно.

Все адсорбционные изотермы были L-типа. Экспериментальные изотермы адсорбции были проанализированы с помощью моделей Ленгмюра, Фрейндлиха и Темкина для описания распределения молекул диклофенака между адсорбентом и жидкостью. Были определены константы и параметры адсорбционных моделей. Полученные данные указывали на то, что адсорбция диклофенака протекает по механизму физической сорбции. Согласно модели Фрейндлиха поверхность MIL-96 имеет энергетически неэквивалентные адсорбционные центры по сравнению с MIL-100. Высокая микропористость MIL-96 по сравнению с MIL-100 способствовала протеканию на поверхности MIL-96 полислойной адсорбции диклофенака. Путем сопоставления среднеквадратичных отклонений (R2), сделан вывод о том, что модель Фрейндлиха лучше других описывает адсорбцию диклофенака на MIL-96, а модель Ленгмюра – адсорбцию диклофенака на MIL-100. Этот вывод так же согласовывался с различием их структурных и текстурных свойств.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Алина Витальевна Швыдко, Новосибирский государственный технический университет

 магистрант кафедры инженерных проблемы экологии, Новосибирского государственного технического университета, Новосибирск

Мария Николаевна Тимофеева , Новосибирский государственный технический университет

д.х.н., профессор кафедры инженерных проблемы экологии Новосибирского государственного технического университета, ведущий научный сотрудник Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, Новосибирск

Павел Анатольевич Симонов, Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН

 к.х.н., ведущий научный сотрудник Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН,  Новосибирск

Литература

Lonappan L., Brar S.K., Das R.K., Verma M. et al., Environ. Intern., 2016, Vol. 96, pp. 127-138.

Bhadra B.N., Ahmed I., Kim S., Jhung S.H., Chem. Eng. J., 2017, Vol. 314, pp. 50-58.

Nam S.-W., Jung C., Li H., Yu M. et al., Chemosphere, 2015, Vol. 136, pp. 20-26.

Mao N., Huang L., Shuai Q., ACS Ome-ga, 2019, Vol. 4, pp. 15051-15060.

Rigobello E.S., Dantas A.D.B., Di Ber-nando L., Vieira E.M., Chemosphere, 2013, Vol. 92, pp. 184-191.

Abbasi Z., Shamsaei E., Leong S.K., Ladewig B. et al., Micropor. Mesopor. Ma-ter., 2016, Vol. 236, pp. 28-37.

Barczak M., Wierzbicka M., Borowski P., Micropor Mesopor Mater., 2018, Vol. 264, pp. 254-264.

Janicijevic J., Krajisnik D., Calija B., Va-siljevic B.N. et al., Int. J. Pharm., 2015, Vol. 496, pp. 466-474.

Lu X., Shao Y., Gao N., Chen J. et al., Chemosphere, 2016, Vol. 161, pp. 400-411.

Dai C.M., Geissen S.U., Zhang Y.L., Zhang Y.J. et al., Environ. Pollut., 2011, Vol. 159, pp. 1660-1666.

Zhuang S., Liu Y., Wang J., Environ. Pollution, 2019, Vol. 253, pp. 616-624.

Khan N.A., Lee J.S., Jeon J., Jun C.-H., et al., Micropor. Mesopor. Mater., 2012, Vol. 152, pp. 235-239.

Dada A.O., Olalekan A.P., Olatunya A.M., Dada O., IOSR J. Appl. Chem., 2012, Vol. 3, pp. 38-45.

Tempkin M.I., Pyzhev V., Acta Physi-ochim. URSS, 1940,Vol. 12, pp. 217-222.

Ayawei N., Ebelegi A.N., Wankasi D., J. Chem., 2017, Vol. 2017, pp. 1-11.

Haouas M., Volkringer C., Loiseau T., Ferey G. et al., Chem. Eur. J., 2009, Vol. 15, pp. 3139-3146.

Опубликован
2021-02-20
Как цитировать
Швыдко, А. В., Тимофеева , М. Н., & Симонов, П. А. (2021). Адсорбция диклофенака на MIL-96 и MIL-100 из нейтральных водных растворов: моделирование процесса адсорбции. Сорбционные и хроматографические процессы, 21(1), 42-50. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2021.21/3218