ДОСЛІДЖЕННЯ НЕПАЛИВНОГО ЗАСТОСУВАННЯ ПОХІДНИХ БУРОГО ВУГІЛЛЯ ПРИ ОДЕРЖАННІ МЕМБРАН НА ОСНОВІ ГІБРИДНИХ БІОДЕГРАДАБЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2078-5364.2024.1.05Ключові слова:
біодеградабельна матеріали, гібридні, похідні бурого вугілля, гумінові речовини, мембрани, очищення, важкі метали, адсорбціяАнотація
У статті показані дослідження з вивчення непаливного застосування похідних бурого вугілля при одержанні мембран на основі гібридних біодеградабельних матеріалів. В роботі використовували полілактид марки Terramac TP–4000, гумінові речовини, отримані з бурого вугілля. Мембрани для очищення води від важких металів одержували з гібридних біополімерних матеріалів на основі полілактиду та гумінових речовин у вигляді пористих полімерних плівок з розміром пор 20 мкм та робочою площею поверхні мембрани 28,26∙10-4 м2 з діаметром кола 6 см. Використані в нашій роботі гумінові речовини належали до групи добре гуміфікованих, більш ароматичних з високим вмістом кислотних функціональних груп, що зумовлює їх високу комплексоутворювальну здатність до утворення стійких метало-гумінових комплексів. Розроблені гібридні біодеградабельні матеріали на основі полілактиду та гумінових речовин були використанні як високоефективні сорбційні мембранні матеріали для зниження вмісту важких металів у водних розчинах. Одержанні мембрани гібридних біодеградабельних матеріалів на основі полілактиду та гумінових речовин мають максимальну селективність вилучення іонів металів по відношенню Cu2+ – 95 % та Pb2+ – 94 %; а для таких металів, як Cd2+, Hg2+, Zn2+, та Co2+ вона становить від 82 до 89%. Порівнюючи відсоток іонів металів, які адсорбувалися, можна побачити, що найлегше адсорбованим металом був свинець. Мідь і цинк адсорбувалися аналогічно. Кадмій демонстрував найнижчий відсоток, але його ад- сорбція була лише трохи гіршою, ніж у випадку міді та цинку. Найбільші значення отри- мано для одноразової адсорбції іонів Cu2+, у випадку адсорбції із суміші цей метал також мав найвищий коефіцієнт розподілу, сильна адсорбція також виявлена для Pb2+, з іншого боку, адсорбція Zn2+ була, за «коефіцієнтом розподілу», відносно слабкою. Міцнозв'язані та залишкові фази були найвищими для міді та свинцю, ці два метали значною мірою були зв’язані в сильні комплекси гуміновими речовинми і лише дуже невелика їх кількість могла бути вимита за нормальних умов. Було виявлено, що вимивання іонів металів з мембранних гібридних біодеградабельних матеріалів на основі полілактиду та гумінових речовин у воду було дуже низьким, у більшості випадків він становив близько 10 % і не перевищував 20 %. Більшість іонів металу (≥60 %) були зв’язані дуже міцно і лише частково вимивались у сильно кислих умовах. Одержані результати стійкості адсорбції суттєво змінюються та добре корелюють із віком та ступенем гуміфікації гумінових речовин.
Посилання
El-Ghoul Y., Alminderej F.M., Alsubaie F.M., Alrasheed R., Almousa N.H. Recent Advances in Functional Polymer Materials for Energy // Water, and Biomedical Applications: A Review. Polymers. – 2021. – Vol. 13. – P. 4327.
Zagho M.M., Hussein E.A. and Elzatahry A.A., Recent Overviews in Functional Polymer Composites for Biomedical Applications // Polymers. – 2018. – Vol. 10. – P. 739.
Díez-Pascual A.M., Chemical Functionalization of Carbon Nanotubes with Polymers: A Brief Overview // Macromolecules. – 2021. – Vol. 1. – P. 64–83.
Liu Y., Liu Z., Gao Y., Gao W., Hou Z. and Zhu Y. Facile Method for Surface- Grafted Chitooligosaccharide on Medical Segmented Poly(ester-urethane) Film to Improve Surface Biocompatibility // Membranes. – 2021. – Vol. 11. – P. 37.
Chen J.-C., Chen C.-H., Chang K.-C., Liu S.-M., Ko C.-L., Shih C.-J., Sun Y.-S. and Chen W.-C. Evaluation of the Grafting Efficacy of Active Biomolecules of Phosphatidylcholine and Type I Collagen on Polyether Ether Ketone: In Vitro and In Vivo // Polymers. – 2021. – Vol. 13. – P. 2081.
Mohamed M.G., Tsai M.-Y., Wang C.-F., Huang C.-F., Danko M., Dai L., Chen T., Kuo S.-W. Multifunctional Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane (POSS) Based Hybrid Porous Materials for CO2 Uptake and Iodine Adsorption // Polymers. – 2021. – Vol. 13. – P. 221.
Khan M.A., Govindasamy R., Ahmad A., Siddiqui M.R., Alshareef S.A., Hakami A.A.H. and Rafatullah M. Carbon Based Polymeric Nanocomposites for Dye Adsorption: Synthesis, Characterization, and Application // Polymers. – 2021. – Vol. 13. – P. 419.
Pereira A.M., Gomes D., A. da Costa, Dias S.C., Casal M., Machado R. Protein-Engineered Polymers Functionalized with Antimicrobial peptides for the Development of Active Surfaces // Applied Sciencesvol. – 2021. – Vol. 11. – P. 5352.
Charoensri K., Rodwihok C., Wongratanaphisan D., Ko J.A., Chung J.S., Park H.J., Investigation of Functionalized Surface Charges of Thermoplastic Starch/Zinc Oxide Nanocomposite Films Using Polyaniline: The Potential of Improved Antibacterial Properties // Polymers. – 2021. – Vol. 13. – P. 425.
Brun P., Zamuner A., Battocchio C., Cassari L., Todesco M., Graziani V., Iucci G., Marsotto M., Tortora L., Secchi V. Bio-Functionalized Chitosan for Bone Tissue Engineering
// International Journal of Molecular Sciences. – 2021. – Vol. 22. – P. 5916.
Jhaveri J., Raichura Z., Khan T., Momin M., Omri A. Chitosan Nanoparticles- Insight into Properties, Functionalization and Applications in Drug Delivery and Theranostics
// Molecules. – 2021. – Vol. 26(2) . – P. 272.
Beagan A.M., Alghamdi A.A., Lahmadi S.S., Halwani M.A., Almeataq M.S., Alhazaa A.N., Alotaibi K.M. and Alswieleh A.M. Folic Acid-Terminated Poly(2-Diethyl Amino Ethyl Methacrylate) Brush-Gated Magnetic Mesoporous Nanoparticles as a Smart Drug Delivery System // Polymers. – 2020. – Vol. 13. – P. 59.
Donoso-González O., Lodeiro L., Aliaga Á.E., Laguna-Bercero M.A., Bollo S., Kogan M.J., Yutronic N. and Sierpe R. Functionalization of Gold Nanostars with Cationic β- Cyclodextrin-Based Polymer for Drug Co-Loading and SERS Monitoring // Pharmaceutics. – 2021. – Vol. 13. – P. 261.
Huang Y.-N., Qian T.-T., Dang F., Yin Y.-G., Li M., Zhou D.-M. Significant contribution of metastable particulate organic matter to the natural formation of silver nanoparticles in soils // Nature Communications. – 201. – Vol. 10. – P. 3775.
Brown P.A., Gill S.A. and Allen S.J. Metal removal from wastewater using peat // Water Research. – 2000. – Vol. 34. – P. 3907–3916.
Sahalai D., Bilets D., Lebedev V., Mysiak V., Miroshnichenko D., Sinitsyna A. Hybrid Biopolymer Nanocomposite Materials for Ecological and Biomedical Applications. Proceedings of the 2022 IEEE 12th International Conference. Nanomaterials: Applications and Properties. (NAP 2022). – 2022. – P. 184251.
Dević G. J. Characterization of eluted metal ions by sequential extraction from Krepoljin coal basin, Serbia: mechanisms of metal interaction // Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization and Environmental Effects. – 2016. – Vol. 38(13). – P. 1912–1917.
