Повышение эффективности адсорбции кристаллического фиолетового и хлорпирифоса на пектиновом гидрогеле @Fe3O4

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 10764 (2023) Цитировать эту статью

Магнитный мезопористый наноадсорбент на основе гидрогеля был приготовлен путем добавления полученных ex situ магнитных наночастиц Fe3O4 (МНЧ) и бентонитовой глины в трехмерный (3D) сшитый пектиновый гидрогелевый субстрат для адсорбции фосфорорганического пестицида хлорпирифоса (CPF) и кристаллов. органический краситель фиолетовый (CV). Для подтверждения структурных особенностей использовались различные аналитические методы. На основании полученных данных дзета-потенциал наноадсорбента в деионизированной воде с pH 7 составил - 34,1 мВ, измеренная площадь поверхности - 68,90 м2/г. Новизна полученного гидрогелевого наноадсорбента обусловлена ​​наличием реакционноспособной функциональной группы, содержащей гетероатом, пористой и сшитой структуры, которая способствует удобной диффузии молекул примесей и взаимодействию между наноадсорбентом и примесями, а именно CPF и CV. Основными движущими силами адсорбции адсорбентом «Пектин гидрогель@Fe3O4-бентонит» являются электростатические взаимодействия и взаимодействия водородных связей, что приводит к высокой адсорбционной способности. Для определения оптимальных условий адсорбции экспериментально исследованы эффективные факторы адсорбционной способности ЦВ и КПП, в том числе pH раствора, дозировка адсорбента, время контакта и начальная концентрация загрязняющих веществ. Таким образом, в оптимальных условиях: времени контакта (20 и 15 мин), рН 7 и 8, дозировке адсорбента (0,005 г), начальной концентрации (50 мг/л), Т (298 К) для CPF и CV соответственно адсорбционная емкость CPF и CV составила 833,333 мг/г и 909,091 мг/г. Полученный магнитный наноадсорбент пектин-гидрогель@Fe3O4-бентонит обладал высокой пористостью, увеличенной площадью поверхности и многочисленными реакционноспособными центрами и был приготовлен с использованием недорогих и доступных материалов. Более того, изотерма Фрейндлиха описала процедуру адсорбции, а модель псевдовторого порядка объяснила кинетику адсорбции. Полученный новый наноадсорбент был магнитно изолирован и повторно использован в трех последовательных экспериментах по адсорбции-десорбции без специфического снижения эффективности адсорбции. Таким образом, магнитный наноадсорбент пектин гидрогель@Fe3O4-бентонит является перспективной адсорбционной системой для удаления фосфорорганических пестицидов и органических красителей благодаря своей замечательной адсорбционной способности.

Наряду с быстрым ростом населения в мире, обеспечение продовольствием является важной проблемой, которую необходимо тщательно рассмотреть. В связи с этим представляется неизбежным не использовать вредителей растений в сельском хозяйстве для обеспечения продовольствием. Однако эта процедура приводит к выбросу пестицидов в природу и их чрезмерной утилизации1,2. Фосфорорганические пестициды относятся к категории синтетических пестицидов среди различных типов пестицидов, которые использовались в промышленном сельском хозяйстве и использовались в качестве инсектицидов, а также нервно-паралитических агентов во многих странах из-за широко распространенных ограничений на использование хлорорганических пестицидов с 1970-х годов. Около 36% всего мирового рынка пестицидов составляют фосфорорганические3. Хлорпирифос (CPF) представляет собой хлорорганофосфатный инсектицид с высокой кристалличностью, который производится и используется во всем мире с 1965 года в различных формах, т.е. в жидкости, геле, таблетках, смачивающихся порошках и т. д.4,5. Желание общественности использовать пестицид CPF связано с двумя основными причинами: одна – это его дешевизна, а другая – легкий доступ6. Долговечность CPF обусловлена ​​его физико-химическими особенностями и структурными характеристиками. CPF — неполярный и малорастворимый в воде материал с повышенным разделением от водных растворителей к органическим растворителям. Из-за подавления фермента ацетилхолинэстеразы, как и других фосфорорганических форм, возникают токсические эффекты CPF, которые могут вызывать различные нейроповеденческие эффекты7,8. Благодаря новому утверждению исследователи рассмотрели различные эффекты CPF на клетки-мишени.