Institute of Chemistry, Chernyshevsky Saratov State University

T. M. Makhova; Махова Т. М.; A. I. Arzhanukhina; Аржанухина А. И.; S. Yu. Doronin; Доронин С. Ю.

doi:10.31857/S0044450223100134

Концентрирование и тест-определение фенолов с применением нановолокна на основе полиамида

Авторы: Махова Т.М.¹, Аржанухина А.И.¹, Доронин С.Ю.¹
Учреждения:
1. Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского, Институт химии
Выпуск: Том 78, № 10 (2023)
Страницы: 953-960
Раздел: ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
Статья получена: 31.01.2025
URL: https://freezetech.ru/0044-4502/article/view/650106
DOI: https://doi.org/10.31857/S0044450223100134
EDN: https://elibrary.ru/ZINZZF
ID: 650106

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация

Получены новые тест-средства из нановолокон на основе полиамида-6 (ПА-6) для предварительного сорбционного концентрирования некоторых фенолов в виде их азопроизводных и последующего их цветометрического определения. Предложены подходы к дериватизации фенола и хлорпроизводных по реакция азосочетания с 4-нитрофенилдиазонием и окислительной конденсации с 4-аминоантипирином для повышения сорбционных характеристик исследуемых фенолов. Проведена сравнительная оценка эффективности двух способов дериватизации. Изучены кинетика сорбции производных фенола, 2-хлорфенола и влияние рН на характер их сорбции. Интерпретированы особенности сорбции производных фенолов на нетканых материалах и соответствующие изотермы сорбции. Приведены примеры количественной оценки содержания фенолов в водных средах посредством математической обработки цифровых изображений окрашенных зон тест-средств. Показано, что предложенные способы могут быть применены для определения фенола и 2-хлорфенола с предварительным концентрированием их дериватизатов нановолокном ПА-6 в диапазоне 0.2–1.0 мкМ (≈0.02–0.09 мг/л для фенола, ≈0.03–0.13 мг/л для 2-хлорфенола) с погрешностью цветометрического определения не более 20% (ПДК_{хоз.-быт} фенола составляет 0.001 мг/л для суммы летучих фенолов в водных объектах при условии обеззараживания воды хлором; в иных случаях ПДК составляет 0.1 мг/л).

Ключевые слова

цветометрия, нановолокна, фенолы, дериватизация, сорбция, тест-методы.

Список литературы

Гагарина О.В. Оценка и нормирование качества природных вод: критерии, методы, существующие проблемы. Ижевск: Удмуртский университет, 2012. 199 с.
Kovács Á., Mörtl M., Kende A. Development and optimization of a method for the analysis of phenols and chlorophenols from aqueous samples by gas chromatography-mass spectrometry, after solid-phase extraction and trimethylsilylation // Microchem. J. 2011. T. 99. № 1. C. 125.
Дедов А.Г., Зайцев Н.К., Некрасова В.В., Шкинев В.М., Дедиков Е.В. Определение фенолов в очищенных сточных водах предприятий нефте-газового комплекса (Обзор) // Нефтехимия. 2001. Т. 41. № 2. С. 84.
Karim F., Fakhruddin A.N.M. Recent advances in the development of biosensor for phenol: A review // Rev. Environ. Sci. Biotechnol. 2012. T. 11. № 3. C. 261.
Arfin T., Sonawane K., Tarannum A. Review on detection of phenol in water // Adv. Mater. Lett. 2019. T. 10. № 11. C. 753.
Rodríguez I., Llompart M.P., Cela R. Solid-phase extraction of phenols // J. Chromatogr. A. 2000. T. 885. № 1–2. C. 291.
Andrade-Eiroa A., Canle M., Leroy-Cancellieri V., Cerdà V. Solid-phase extraction of organic compounds: A critical review (Part I) // Trends Anal. Chem. 2016. T. 80. C. 641.
Fontanals N., Marcé R.M., Borrull F. New materials in sorptive extraction techniques for polar compounds // J. Chromatogr. A. 2007. T. 1152. № 1–2. C. 14.
Djebbar M., Djafri F., Bouchekara M., Djafri A. Adsorption of phenol on natural clay // Appl. Water Sci. 2012. T. 2. № 2. C. 77.
Gupta V.K., Saleh T.A. Sorption of pollutants by porous carbon, carbon nanotubes and fullerene – An overview // Environ. Sci. Pollut. Res. 2013. T. 20. № 5. C. 2828.
Abussaud B., Asmaly H.A., Ihsanullah I., Saleh T.A., Gupta V.K., Laoui T., Atieh M.A. Sorption of phenol from waters on activated carbon impregnated with iron oxide, aluminum oxide and titanium oxide // J. Mol. Liq. 2016. T. 213. C. 351.
Фазылова Г.Ф., Валинурова Э.Р., Хатмуллина Р.М., Кудашева Ф.Х. Сорбционные параметры производных фенолов на различных углеродных материалах // Сорбционные и хроматографические процессы. 2013. Т. 13. № 5. С. 728.
Nafees M., Waseem A. Organoclays as sorbent material for phenolic compounds: A review // Clean – Soil, Air, Water. 2014. T. 42. № 11. C. 1500.
Матвеев А.Т., Афанасов И.М. Получение нановолокон методом электроформования. Учебное пособие / Под ред. Авдеева В.В., Алентьева А.Ю., Лазоряка Б.И., Шорниковой О.Н. М.: МГУ имени М.В. Ломоносова, Научно-образовательный центр по нанотехнологиям, Химический факультет, Кафедра химической технологии и новых материалов, 2010. 83 с.
Махова Т.М., Доронин С.Ю. Нановолокна как сорбенты для концентрирования органических токсикантов из водных сред // Бутлеровские сообщения. 2018. Т. 53. № 3. С. 55.
Luo C.J., Stoyanov S.D., Stride E., Pelan E., Edirisinghe M. Electrospinning versus fibre production me-thods: from specifics to technological convergence // Chem. Soc. Rev. 2012. T. 41. № 13. C. 4708.
Ahmed F.E., Lalia B.S., Hashaikeh R. A review on electrospinning for membrane fabrication: Challenges and applications // Desalination. 2015. T. 356. C. 15.
Wang X., Hsiao B.S. Electrospun nanofiber membranes // Curr. Opin. Chem. Eng. 2016. T. 12. C. 62.
Thavasi V., Singh G., Ramakrishna S. Electrospun nanofibers in energy and environmental applications // Energy Environ. Sci. 2008. T. 1. № 2. C. 205.
Persano L., Camposeo A., Tekmen C., Pisignano D. Industrial upscaling of electrospinning and applications of polymer nanofibers: A review // Macromol. Mater. Eng. 2013. T. 298. № 5. C. 504.
Zhang W., He Z., Han Y., Jiang Q., Zhan C., Zhang K., Li Z., Zhang R. Structural design and environmental applications of electrospun nanofibers // Compos. Part A: Appl. Sci. Manuf. 2020. T. 137. Article 106009.
Nthunya L.N., Gutierrez L., Derese S., Mamba B.B., Verliefde A.R., Mhlanga S.D. Adsorption of phenolic compounds by polyacrylonitrile nanofibre membranes: A pretreatment for the removal of hydrophobic bearing compounds from water // J. Environ. Chem. Eng. 2019. T. 7. № 4. Article 103254.
Апяри В.В., Горбунова М.В., Исаченко А.И., Дмитриенко С.Г., Золотов Ю.А. Использование бытовых цветорегистрирующих устройств в количественном химическом анализе // Журн. аналит. химии. 2017. Т. 72. № 11. С. 963.
Рудаков О.Б., Хорохордина Е.А., Данг Ч.Х., Рудакова Л.В. Определение бисфенола А, триклозана и нонилфенола в материалах и экстрактах методом ТСХ, совмещенным с цифровой цветометрией // Сорбционные и хроматографические процессы. 2016. Т. 16. № 5. С. 686.
Апяри В.В., Дмитриенко С.Г., Золотов Ю.А. Аналитические возможности цифровых цветометрических технологий. Определение нитрит-ионов с использованием пенополиуретана // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 2. Химия. 2011. Т. 52. № 1. С. 36.
Шульц Э.В., Моногарова О.В., Осколок К.В. Цифровая цветометрия: аналитические возможности и перспективы использования // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 2. Химия. 2019. Т. 60. № 2. С. 79.
Разуваева Л.М., Фомина А.Д., Махова Т.М., Аржанухина А.И., Доронин С.Ю. Твердофазные сорбенты на основе синтетических нановолокон и глауконита для извлечения магнезона I из водных сред // Изв. Саратовского ун-та. Новая Серия. Химия. Биология. Экология. 2022. Т. 22. № 4. С. 382.
Terra I.A.A., Mercante L.A. Fluorescent and colorimetric electrospun nanofibers for heavy-metal sensing // Biosensors. 2017. T. 7. № 61. C. 1.
Rattanarat P., Dungchai W., Cate D., Volckens J., Chailapakul O., Henry C.S. Multilayer paper-based device for colorimetric and electrochemical quantification of metals // Anal. Chem. 2014. T. 86. № 7. C. 3555.
Raj S., Shankaran D.R. Curcumin based biocompatible nanofibers for lead ion detection // Sens. Actuators B: Chem. 2016. T. 226. C. 318.
Ariza-Avidad M., Salinas-Castillo A., Cuéllar M.P., Agudo-Acemel M., Pegalajar M.C., Capitán-Vallvey L.F. Printed disposable colorimetric array for metal ion discrimination // Anal. Chem. 2014. T. 86. № 17. C. 8634.
Firdaus M.L., Alwi W., Trinoveldi F., Rahayu I., Rahmidar L., Warsito K. Determination of chromium and iron using digital image-based colorimetry // Procedia Environ. Sci. 2014. T. 20. C. 298.