Сорбция красителя нейтрального красного энтеросорбентом полисорбом мп из микроэмульсии аот в Н-декане

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Проведена сорбция катионного красителя нейтрального красного Полисорбом МП из микро- эмульсии 0.25 моль/л АОТ в н-декане при различных содержаниях водной псевдофазы. Предельная сорбционная емкость сорбента в микроэмульсии на порядок превысила соответствующую в водной фазе и составила 55 мг/г. Продемонстрированы резкое падение степени извлечения при увеличении содержания воды в микроэмульсии от 1 до 9 объемных процентов и обратимость сорбционных процессов. Анионные красители в тех же системах Полисорбом не извлекались. С ростом содержания воды дзета-потенциал частиц SiO2 уменьшался с 18 до 1 мВ. На основании полученных зависимостей предложен катионообменный механизм микроэмульсионной сорбции, включающий обмен катионов натрия и нейтрального красного между мицеллами, адсорбированными на поверхности частиц, и мицеллами в объеме микроэмульсии.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. Г. Демидова

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт неорганической химии им А.В. Николаева СО РАН

Email: nikshapar@mail.ru
Россия, Новосибирск

Т. Ю. Подлипская

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт неорганической химии им А.В. Николаева СО РАН

Email: nikshapar@mail.ru
Россия, Новосибирск

Н. О. Шапаренко

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт неорганической химии им А.В. Николаева СО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: nikshapar@mail.ru
Россия, Новосибирск

М. К. Баракина

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт неорганической химии им А.В. Николаева СО РАН; Новосибирский государственный университет

Email: nikshapar@mail.ru
Россия, Новосибирск; Новосибирск

В. В. Татарчук

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт неорганической химии им А.В. Николаева СО РАН

Email: nikshapar@mail.ru
Россия, Новосибирск

А. И. Булавченко

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт неорганической химии им А.В. Николаева СО РАН

Email: nikshapar@mail.ru
Россия, Новосибирск

Список литературы

  1. Bera A., Mandal A. Microemulsions: a novel approach to enhanced oil recovery: a review // J. Petrol. Explor. Prod. Technol. 2015. V. 5. P. 255–268. https://doi.org/10.1007/s13202-014-0139-5
  2. Федоренко С.В., Степанов А.С., Бочкова О.Д., Мустафина А.Р. Основные процессы, способствующие формированию композитных кремнеземных наноколлоидов, допированных комплексами d-, f-металлов и неорганическими наночастицами // Коллоид. журн. 2022. Т. 84. № 5. С. 630–641. https://doi.org/10.31857/S0023291222600067
  3. Мурашова Н.М., Нгуен Х.Т. Микроэмульсии лецитина с маслом гака и эфирным маслом куркумы // Коллоид. жур. 2023. Т. 85. № 2. С. 191–199. https://doi.org/10.31857/S0023291223600049
  4. Schwarze M., Pogrzeba T., Volovych I., Schomacker R. Microemulsion systems for catalytic reactions and processes // Catal. Sci. Technol. 2015. V. 5. P. 24–33. https://doi.org/10.1039/c4cy01121j
  5. Gradzielski M., Duvail M., Malo de Molina P., Simon M., Talmon Y. Using microemulsions: formulation based on knowledge of their mesostructured // Chem. Rev. 2021. V. 121. № 10. P. 5671–5740. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.0c00812
  6. Agarwala R., Mulky L. Adsorption of dyes from wastewater: a comprehensive review // ChemBioEng Reviews. 2023. V. 10. № 3. P. 326–335. https://doi.org/10.1002/cben.202200011
  7. Yi S., Deng Y., Sun S. Adsorption and dyeing characteristics of reactive dyes onto cotton fiber in nonionic Triton X-100 reverse micelles // Fibers Polym. 2014. V. 15. P. 2131–2138. https://doi.org/10.1007/s12221-014-2131-6
  8. Tang Y.L., Jin S., Lee C.H., Law H.S., Yu J., Wang Y., Kan C. Reverse micellar dyeing of cotton fabric with reactive dye using biodegradable non-ionic surfactant as nanoscale carrier: an optimization study by one-factor-at-one-time approach // Polymers. 2023. V. 15. № 20. P. 4175. https://doi.org/10.3390/polym15204175
  9. Sharma R., Kar P.K., Dash S. Adsorption of a styrylpyridinium dye on silica and modified silica surfaces from some binary solvent mixtures-should we call it solvent-induced preferential adsorption? // J. Phys. Chem. C. 2023. V. 127. P. 20539–20548. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.3c05023
  10. Khraishes M.A.M., Al-ghouti M.S. Enhanced dye adsorption by microemulsion-modified calcined diatomite (µE-CD) // Adsorption. 2005. V. 11. P. 547–559. https://doi.org/10.1007/s10450-005-5612-5
  11. Skrabkova H.S., Bubenschikov V.B., Kodina G.E., Lunev A.S., Larenkov A.A., Epshtein N.B., Kabashin A.V. 68Ga-adsorption on the Si-nanoparticles // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2019. V. 487. P. 012026. https://doi.org/10.1088/1757-899X/487/1/012026
  12. Shklyaeva A.S., Vasilieva O.V., Kucuk V.I. The study of physical and chemical properties aqueous dispersion of enterosorbent Polysorb MP // Butlerov Commun. 2013. V. 35. P. 94–99.
  13. Shah Z.A., Zaib K., Khan A., Saeed M. Dye sensitized solar cells based on different solvents: comparative study // J. Fundam. Renewable Energy Appl. 2017. V. 7. № 4. P. 1000234. https://doi.org/10.4172/2090-4541.1000234
  14. Fang H., Ma J., Wilhelm M.J., DeLacy B.G., Dai H.L. Influence of solvent on dye-sensitized solar cell efficiency: what is so special about acetonitrile? // Particles and Particle Systems Characterization. 2021. V. 38. P. 2000220. https://doi.org/10.1002/ppsc.202000220
  15. Eicke H.F. Aggregation in surfactant solutions: formation and properties of micelles and microemulsions // Pure Appl. Chem. 1980. V. 52. P. 1349–1357.
  16. Булавченко А.И., Батищева Е.К., Подлипская Т.Ю., Торгов В.Г. Коллоидно-химические взаимодействия при концентрировании металлов обратными мицеллами оксиэтилированных поверхностно-активных веществ. Исследование солюбилизации // Коллоидный журнал. 1996. Т. 58. № 2. С. 163-168.
  17. Булавченко А.И., Подлипская Т.Ю., Торгов В.Г. Структурные перестройки обратных мицелл оксиэтилированных ПАВ при инъекционной солюбилизации растворов HCl // Журнал физической химии. 2004. Т. 78. № 12. С. 2258–2263.
  18. Knysh A., Sokolov P., Nabiev I. Dynamic light scattering analysis in biomedical research and applications of nanoparticles and polymers // J. Biomed. Photonics Eng. 2023. V. 9. № 2. P. 020203. https://doi.org/10.18287/JBPE23.09.020203
  19. Ohshima H. A simple expression for Henry’s function for the retardation effect in electrophoresis of spherical colloidal particles // J. Colloid Interface Sci. 1994. V. 168. P. 269–271. https://doi.org/10.1006/jcis.1994.1419
  20. Шапаренко Н.О., Бекетова Д.И., Демидова М.Г., Булавченко А.И. Регулирование заряда и гидродинамического диаметра наночастиц диоксида кремния в микроэмульсиях АОТ // Коллоид. жур. 2019. Т. 81. № 1. С. 78–85. https://doi.org/10.1134/S0023291219010105
  21. Shaparenko N.O., Demidova M.G., Bulavhcenko A.I. Electrophoretic mobility and stability of SiO2 nanoparticles in the solutions of AOT in n-hexadecane-chloroform // Electrophoresis. 2021. V. 42. № 16. P. 1648–1654. https://doi.org/10.1002/elps.202100060
  22. Maxim M.E., Stinga G., Iovescu A., Baran A., Ikie C., Anghel D.F. Monitorizing methylene blue inclusion in reverse micellar nanostructures // Revue Roumaine de Chimie. 2012. V. 57. P. 203–208.
  23. Faeder J., Ladanyi B.M. Molecular dynamics simulations of the interior of aqueous reverse micelles // J. Phys. Chem. B. 2000. V. 104. № 5. P. 1033–1046. https://doi.org/10.1021/jp993076u
  24. Tartaro G., Mateos H., Schirone D., Angelico R., Palazzo G. Microemulsions microstructure(s): A tutorial review // Nanomaterials. 2020. V. 10. P. 1657. https://doi.org/10.3390/nano10091657
  25. Van der Minne J.L., Hermanie P.H.J. Electrophoresis measurements in benzene-correlation with stability. I. Development of method // J. Colloid Sci. 1952. V. 7. № 6. P. 600–615. https://doi.org/10.1016/0095-8522(52)90042-1
  26. Поповецкий П.С. Модели стабилизации заряженных частиц поверхностно-активными веществами в неполярных средах // Коллоид. жур. 2023. Т. 85. № 6. С. 806–817. https://doi.org/10.31857/S0023291223600621
  27. Saitoh T., Matsushima S., Hiraide M. Aerosol-OT-γ-alumina admicelles for the concentration of hydrophobic organic compounds in water // J. Chromatography A. 2004. V. 1040. № 2. P. 185–191. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2004.04.010
  28. Bulavchenko A.I., Popovetsky P.S. Structure of adsorption layer of silver nanoparticles in sodium bis-(2-ethylhexyl) sulfosuccinate solutions in n-decane as observed by photon-correlation spectroscopy and nonaqueous electrophoresis // Langmuir. 2014. V. 30. № 43. P. 12729–12735. https://doi.org/10.1021/la5004935
  29. Kalam S., Abu-Khamsin S.A., Kamal M.S., Patil S. Surfactant adsorption isotherms: a review // ACS Omega. 2021. V. 6. № 48. P. 32342–32348. https://doi.org/10.1021/acsomega.1c04661
  30. Strubbe F., Neyts K. Charge transport by inverse micelles in non-polar media // J. Phys.: Condens. Matter. 2017. V. 29. P. 453003. https://doi.org/10.1088/1361-648X/aa8bf6
  31. Bulavchenko A.I., Shaparenko N.O., Kompan’kov N.B., Popovetskiy P.S., Demidova M.G., Arymbaeva A.T. The formation of free ions and electrophoretic mobility of Ag and Au nanoparticles in n-hexadecane-chloroform mixtures at low concentrations of AOT // Phys. Chem. Chem. Phys. 2020. V. 22. P. 14671–14681. https://doi.org/10.1039/D0CP02153A
  32. Kopanichuk I.V., Novikov V.A., Vanin A.A., Brodskaya E.N. The electric properties of AOT reverse micelles by molecular dynamics simulations // J. Mol. Liq. 2019. V. 296. P. 111960. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2019.111960
  33. Bulavchenko A.I., Batishchev A.F., Batishcheva E.K., Torgov V.G. Modeling of the electrostatic interaction of ions in dry isolated micelles of AOT by the method of direct optimization // J. Phys. Chem. B. 2002. V. 106. № 25. P. 6381–6389. https://doi.org/10.1021/jp0144000
  34. Bairabathina V., Shanmugam K.S.K., Chilukoti G.R., Ponnam V., Raju G., Chidhambaram P. A review on reverse micellar approach for natural fiber dyeing // Color. Technol. 2022. V. 138. P. 329–341. https://doi.org/10.1111/cote.12605
  35. Ханхасаева С.Ц., Дашинамжилова Э.Ц., Бадмаева С.В., Бардамова А.Л. Адсорбция триарилметанового красителя на Ca-монтмориллоните: равновесие, кинетика и термодинамика // Коллоид. жур. 2018. Т. 80. № 4. С. 472–478. https://doi.org/10.1134/S0023291218040043
  36. Арефьева О.Д., Пироговская П.Д., Панасенко А.Е., Ковехова А.В., Земнухова Л.А. Кислотно-основные свойства аморфного диоксида кремния из соломы и шелухи риса // Химия растительного сырья. 2٠21. № 1. С. 327–335. https://doi.org/10.14258/jcprm.2021017521
  37. Гиндин Л.М. Экстракционные процессы и их применение // 1984. Москва: Наука. С. 144.
  38. Murakami H., Kanahara Y., Sasaki K. Freezing of water solvation dynamics in nanoconfinement by reverse micelles at room temperature // Langmuir. 2024. V. 40. № 25. P. 13082–13091. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.4c00926
  39. Moulik S.P., Paul B.K., Mukherjee D.C. Acid-base behavior of neutral red in compartmentalized liquids (micelles and microemulsions) // J. Col. Interface Sci. 1993. V. 161. № 1. P. 72–82. https://doi.org/10.1006/jcis.1993.1443
  40. Кузнецов Д.Н., Кобраков К.И., Ручкина А.Г. Биологически активные синтетические органические красители // Изв. Вузов. Химия и Хим. Технология. 2017. Т. 60. С. 4–33. https://doi.org/10.6060/tcct.2017601.5423
  41. Umar O., Kumar K., Joshi A., Khairiya D., Teotia D., Ikram. A comprehensive review on microemulsions: a potential novel drug delivery system // Int. J. Indig. Herbs Drugs. 2022. V. 7. № 3. P. 56–61. https://doi.org/10.46956/ijihd.v7i3.315

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Спектры поглощения НК в микроэмульсии AOT в н-декане в зависимости от концентрации НК (а), и градуировочные зависимости для воды (1) и микроэмульсии (2) (б). Содержание воды в микроэмульсии 0.4 об. %.

Скачать (205KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Спектры поглощения НК (0.005 мг/мл) в воде и микроэмульсии при содержаниях воды 0.8 и 8 об.% (а) и зависимость величины смещения λmax спектра поглощения НК в микроэмульсии относительно его водного раствора от содержания воды в микроэмульсии и параметра W (б).

Скачать (161KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость гидродинамического диаметра мицелл АОТ и дзета-потенциала частиц Полисорба от содержания водной псевдофазы в микроэмульсии.

Скачать (95KB)
Метаданные
5. Рис. 4. ПЭМ (а) и ПЭМ ВР (б) – фотографии порошка Полисорба МП и функция распределения первичных частиц по размерам (на врезке).

Скачать (619KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Изотермы сорбции (а) и степени извлечения (б) НК из воды (1) и микроэмульсий с содержанием водной псевдофазы: 0.4 (2) и 1.5 об. % (3). На врезке рис. а приведена зависимость 1 в области низких концентраций.

Скачать (179KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Степень извлечения НК в зависимости от содержания воды в микроэмульсии АОТ в декане. Исходная концентрация НК составляла 0.005 мг/мл.

Скачать (64KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025