ПРАЦІ НАУКОВОГО ТОВАРИСТВА ім. ШЕВЧЕНКА

Хімічні науки

Архів / Том LXVI 2021

Юлія СТЕЦІВ, Ірина ЖУРАВЕЦЬКА, Михайло ЯЦИШИН, Анатолій ЗЕЛІНСЬКИЙ, Олександр РЕШЕТНЯК

Львівський національний університет імені Івана Франка, вул. Кирила і Мефодія, 6, 79005 Львів, Україна
e-mail: yuliia.stetsiv@lnu.edu.ua

DOI: https://doi.org/10.37827/ntsh.chem.2021.66.019

ТОНКІ ПЛІВКИ ПОЛІАНІЛІНУ НА ПОЛІЕТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТНІЙ ПІДКЛАДЦІ ЯК АДСОРБЕНТИ Cr(VI)

Розглянуто модифікацію поліетилентерефталатної плівкової підкладки-матриці in situ поліаніліном у процесі окиснення аніліну, а також їхнє використання як адсорбентів для адсорбції та відновлення високотоксичного Cr(VI) до менш токсичного Cr(III).
Плівки поліетилентерефталату покривали шаром поліаніліну у водних розчинах 0,5 М цитратної кислоти за температури 293 К. Структуру плівок поліетилен-терефталат/поліанілін досліджували Х-променевою дифракцією, УФ-В, ІЧ-ФП, спектроскопією, растровим електронним мікроскопом і рентгенівським флюорис¬центним аналізом.
Адсорбцію Cr(VI) із водних розчинів досліджували на плівках поліаніліну, отриманих і промитих дистильованою водою після синтезу, а також на плівках додатково допованих у розчині цитратної кислоти. Дослідження адсорбції Cr(VI) проводили з розчинів різних концентрацій, а саме: 10, 20, 30 та 40 мг/л. За зміною вмісту Cr(VI) стежили за електронними спектрами за допомогою УФ-В спектрофотометра. З’ясовано, що, практично, 80–85% Cr(VI) адсорбується плівками поліаніліну допо¬ва¬ними в процесі синтезу та додатково допованих, упродовж 10 хв. Визначено, що поліанілін у процесі відновлення Cr(VI) до Cr(ІІI) окиснюється до перніграніліну.
Адсорбційні дослідження виявили, що плівки поліаніліну на поверхні плівок поліети¬лен¬терефталату можуть бути ефективними адсорбентами Cr(VI) із водних розчинів. За результатами досліджень запропоновано прості у приготуванні, еколо¬гічні та високоефективні адсорбенти на основі плівок поліаніліну на гнучких плівкових підкладках з поліетилентерефталату для видалення Cr(VI) із водних розчинів.

Ключові слова: поліанілін, поліетилентерефталат, цитратна кислота, хром, адсорбція.

Література:

    1. Xia S., Song Z., Jeyakumar P. et al. A critical review on bioremediation technologies for Cr(VI)-contaminated soils and wastewater. Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. 2019. Vol. 49(12). P. 1027–1078. (https://doi.org/10.1080/10643389.2018.1564526).
    2. Zhitkovich A. Chromium in drinking water: Sources, metabolism, and cancer risks. Chem. Res. Toxicol. 2011. Vol. 24. P. 1617–1625. (https://doi.org/10.1021/tx200251t).
    3. Gorny J., Billon G., Noiriel C. et al. Chromium behavior in aquatic environments: a review. Environ. Rev. 2016. Vol. 24(4). P. 503–516. (https://doi.org/10.1139/er-2016-0012).
    4. Qasem N.A.A., Ramy H.M., Lawal D.U. Removal of heavy metal ions from wastewater: a comprehensive and critical review. npj Clean Water. 2021. Vol. 4. P. 1–15. (https://doi.org/10.1038/s41545-021-00127-0).
    5. Aigbe U.O., Osibote A. A review of hexavalent chromium removal from aqueous solutions by sorption technique using nanomaterials. J. Environ. Chem. Engineer. 2020. P. 104503. (https://doi.org/10.1016/j.jece.2020.104503).
    6. Kan С.-C., Ibe A.H., Rivera K.K.P. et al. Hexavalent chromium removal from aqueous solution by adsorbents synthesized from groundwater treatment residuals. Sustainable Environ. Res. 2017. Vol. 27(4). P. 163–171. (https://doi.org/10.1016/j.serj.2017.04.001).
    7. Richard F.C., Bong A.C.M. Aqueous geochemistry of chromium: a review. Water Res. 1991. Vol. 25. P. 807–816. (https://doi.org/10.1016/0043-1354(91)90160-R).
    8. Fu F., Wang Q. Removal of heavy metal ins from wastewaters: A review. J. Environ. Manage. 2011. Vol. 92(3). P. 407–418. (https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2010.11.011).
    9. Kimbrough D.E., Cohen Y., Winer A.M. et al. Critical assessment of chromium in the environment. Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. 1999. Vol. 29(1). P. 1–46. (https://doi.org/10.1080/10643389991259164).
    10. WHO Guidelines for Drinking-Water Quality, fourth edition, World Health Organization Geneva. 2011. 11. Fenti A., Chianese S., Iovino P. et al. Cr(VI) Sorption from Aqueous Solution: A Review. Appl. Sci. 2020. Vol. 10(18). P. 6477–6498. (https://doi.org/10.3390/app10186477).
    12. Li Y., Gao B., Wu T., et al. Hexavalent chromium removal from aqueous solution by adsorption on aluminum magnesium mixed hydroxide. Water. Res. 2009. Vol. 43(12). P. 3067–3075. (https://doi.org/10.1016/j.watres.2009.04.008).
    13. Barrera-Diaz C.E., Lugo-Lugo W., Bilyeu B. A review of chemical, electrochemical and biological methods for aqueous Cr(VI) reduction. J. Hazard. Mater. 2012. Vol. 223–224. P. 1–12. (https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2012.04.054).
    14. Itankar N., Yogesh P. Management of hexavalent chromium from industrial waste using low-cost waste biomass. Procedia. Soc. Behav. Sci. 2014. Vol. 133. P. 219–224. (https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2014.04.187).
    15. Mahmoud M.E., Yakout A.A., Hany A.-A. et al. Speciation and Selective Biosorption of Cr(III) and Cr(VI) Using Nanosilica Immobilized-Fungi Biosorbents. J. Environ. Engineer. 2015. Vol. 141(4). P. 04014079. (https://doi.org/10.1061/(asce)ee.1943-7870.0000899).
    16. Taghizadeh A., Taghizadeh M., Jouyandeh M. et al. Conductive polymers in water treatment: A review. J. Molecular Liq. 2020. Vol. 312. P. 113447. (https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.113447).
    17. Yatsyshyn M., Makogon M., Reshetnyak O. et al. Properties of the hybrid glauconite/ polyaniline composites synthesized in the aqueous citrate acid solutions. Chem. Chem. Technol. 2016. Vol. 10(4). P. 429–435 (in Ukrainian). (https://doi.org/10.23939/chcht10.04.429).
    18. Song E., Choi J.-W. Conducting Polyaniline Nanowire and Its Applications in Chemiresistive Sensing. Nanomater. 2013. Vol. 3(3). P. 498–523. (https://doi.org/10.3390/nano3030498).
    19. Olad A., Nabavi R. Application of polyaniline for the reduction of toxic Cr(VI) in water. J. Hazard. Mater. 2007. Vol. 147(3). P. 845–851. (https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2007.01.083).
    20. Guo X., Fei G.T., Su H., Zhang L.D. High-performance and reproducible polyaniline nanowire/tubes for removal of Cr(VI) in aqueous solution. J. Phys. Chem. C. 2011. Vol. 115(5). Р. 1608–1613. (https://doi.org/10.1021/jp1091653).
    21. Najim T.S., Salim A.J. Polyaniline nanofibers and nanocomposites: Preparation, charac-terization, and application for Cr(VI) and phosphate ions removal from aqueous solution. Arabian J. Chem. 2014. Vol. 10(2). P. S3459–S3467. (https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2014.02.008).
    22. Baruah P., Mahanta D. Adsorption and reduction: combined effect of polyaniline emeraldine salt for removal of Cr(VI) from aqueous medium. Bull. Mater. Sci. 2016. Vol. 39(3). P. 875–882. (https://doi.org/10.1007/s12034-016-1204-0).
    23. Jiang Y., Liu Z., Zeng G. et al. Polyaniline-based adsorbents for removal of hexavalent chromium from aqueous solution: a mini review. Environ. Sci. Pollut. Res. 2018. Vol. 25(7). P. 6158–6174. (https://doi.org/10.1007/s11356-017-1188-3).
    24. Lei C., Wang C., Chen W. et al. Polyaniline@magnetic chitosan nanomaterials for highly efficient simultaneous adsorption and in-situ chemical reduction of hexavalent chromium: Removal efficacy and mechanisms. Sci. Total Environ. 2020. Vol. 733. P. 139316. (https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.139316).
    25. Hnizdiukh Yu.A., Yatsyshyn M.M., Reshetnyak O.V. Surface Modification of Polymeric Materials by Polyaniline and Application of Polyaniline/Polymeric Composites / In: Reshetnyak O.V., Zaikov G.E. (eds.) Computational and Experimental Analysis of Functional Materials. Apple Academic Press, CRC Press (Taylor & Francis Group). Toronto; New Jersey. 2017. P. 423–473. (https://doi.org/10.1201/9781315366357-12).
    26. Malinauskas A., Holze R. An in situ UV-Vis spectroelectrochemical investigation of the dichromate reduction at a polyaniline-modified electrode. Ber. Bunsen-Ges. Phys. Chem. 1998. Vol. 102(7). P. 982–984. (https://doi.org/10.1002/bbpc.19981020713).
    27. Krishnani K.K., Srinives S., Mohapatra B.C. et al. Hexavalent chromium removal mechanism using conducting polymers. J. Hazard. Mater. 2013. Vol. 252–253. P. 99–106. (https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2013.01.079).
    28. Stetsiv Yu., Yatsyshyn М., Demchenko P., Serkiz R. Properties of polyaniline films deposited in situ on polyethylene substrate from solutions of aniline of different concentration. Visn. Lviv Univ. Ser. Chem. 2017. Is. 58(2). P. 357–367 (in Ukrainian).
    29. Stetsiv Yu., Demko Kr., Yatsyshyn M., Pandyak N. The kinetics of deposition of polyaniline on polyethylene and polyethylene terephthalate substrates-matrices. Proc. Shevchenko Sci. Soc. Chem. Sci. 2016. Vol. XLIV. P. 37–49 (in Ukrainian).
    30. Stetsiv Yu., Halushchak I., Yatsyshyn M., Serkiz R. properties of polyaniline films deposited in situ of cellulose acetate substrate. Visn. Lviv Univ. Ser. Chem. 2016. Is. 57(2). P. 418–431 (in Ukrainian).
    31. Stejskal J., Sapurina I., Prokeš J. et al. In-situ polymerized polyaniline films. Synth. Met. 1999. Vol. 105(3). P. 195–202. (https://doi.org/10.1016/S0379-6779(99)00105-8).
    32. Stetsiv Yu.A., Yatsyshyn M.M., Nykypanchuk D. et al. Characterization of polyaniline thin films prepared on polyethylene terephthalate substrate. Polym. Bull. 2020. (https://doi.org/10.1007/s00289-020-03426-7).
    33. Duboriz I., Pud A. Polyaniline/poly(ethylene terephthalate) film as a new optical sensing material. Sensor. Actuat. B-Chem. 2014. Vol. 190. P.398–407. (https://doi.org/10.1016/j.snb.2013.09.005).
    34. Zhuravets’ka І.М., Stetsiv Yu.A., Yatsyshyn M.M. Adsorption of Cr(VI) ions by polyaniline films deposited on polyethylene terephthalate films / XII All-Ukrainian scientific conference of students and graduate students "Karazin chemical readings-2020" (KCR'20), April 21–23, 2020 Kharkiv. Kharkiv: Publishing House of KhNU named after V.N. Karazin, 2020. P. 130‒131 (in Ukrainian).
    35. Stetsiv Yu.A., Zhuravets’ka І.М., Yatsyshyn M.M. et al. Studies of polyaniline thin films on a polyethylene terephthalate substrate for adsorption of Cr(VI) ions / Collection of articles "Fundamental and applied researches in modern chemistry and pharmacy" (based on the Materials of the VIII International Correspondence Scientific and Practical Conference of Young Scientists. Nizhyn, April 23, 2021. Nizhyn, 2021. P. 107–111 (in Ukrainian).

Як цитувати:

СТЕЦІВ Ю., ЖУРАВЕЦЬКА І., ЯЦИШИН М., ЗЕЛІНСЬКИЙ А., РЕШЕТНЯК О. ТОНКІ ПЛІВКИ ПОЛІАНІЛІНУ НА ПОЛІЕТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТНІЙ ПІДКЛАДЦІ ЯК АДСОРБЕНТИ Cr(VI) Праці НТШ. Хім. Наук. 2021 Т. LXVI. С. 19-33.

Завантажити файл