Исследование удаления фунгицида пенконазола из поверхностных вод с помощью карбоксиметилтрагаканта.

Aug 09, 2023

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 13569 (2023) Цитировать эту статью

225 Доступов

3 Альтметрика

Подробности о метриках

В данной работе для удаления фунгицида пенконазола (ПЭН) или Топаса использован впервые синтезированный методом радикальной полимеризации полимерный адсорбент на основе карбоксиметилтрагаканта (КМТ) с привитым полиакриловой кислотой-со-акриламидом (ААк-ко-ААм). 20% из поверхностных вод. Параметры pH раствора, изотермы и кинетики адсорбции ПЭН изучены на синтетическом адсорбенте. Морфология поверхности и функциональные группы CMT-g-поли (AAc-co-AAm) были подтверждены методами XRD, SEM и FT-IR. Адсорбция PEN на CMT-g-poly (AAc-co-AAm) соответствует моделям Фрейндлиха и псевдовторого порядка. Установлено, что значимая максимальная адсорбционная емкость синтезированного полимера составила 196,08 мг/г. Синтетический адсорбент имел хорошую воспроизводимость удаления PEN в течение 5 циклов. СМТ-г-поли (ААс-ко-ААм) — экономичный и нетоксичный адсорбент для очистки поверхностных вод от пестицидов.

Вода является наиболее ценным и важным веществом, необходимым человеку, и ее использование и важность показаны в питьевых, санитарных, сельскохозяйственных и промышленных целях. Постоянно растущий рост населения, повышение уровня жизни, развитие урбанизации относятся к числу факторов, вызывающих рост водопотребления и производства сточных вод, а также вызывающих загрязнение окружающей среды1. Между тем пестициды, являющиеся новыми загрязнителями, относятся к числу наиболее важных и широко используемых ядов, которые применяются в сельском хозяйстве в качестве инсектицидов для уничтожения насекомых и членистоногих или в качестве гербицидов для борьбы с сорняками. Использование новых технологий в сельском хозяйстве привело к использованию этих материалов для сбора большего урожая, однако чрезмерное использование пестицидов привело к загрязнению почвы и попаданию больших количеств этих токсинов в водные источники2. Хотя фунгицидам уделяется меньше внимания по сравнению с другими сельскохозяйственными токсинами, грибковые заболевания считаются большой угрозой для сельскохозяйственной продукции. Фунгициды токсичны для широкого спектра организмов и опасны для водной флоры и фауны. Фунгициды, как и пиретроидные и фосфорорганические инсектициды, являются липофильными. Действие фунгицидов в окружающую среду происходит прямо или косвенно через другой вид, на который они воздействуют3. Триазольные фунгициды представляют собой группу гетероциклических соединений, имеющих по крайней мере одно пятичленное кольцо из двух атомов углерода и трех атомов азота, и широко используются для профилактики и лечения различных грибковых заболеваний сельскохозяйственной продукции. Эти фунгициды в настоящее время составляют 25 коммерческих агрохимикатов во всем мире. Кроме того, они обладают хорошей проникающей способностью и стойкостью в почве и воде, а их высокое потребление вызывает побочные эффекты, связанные с эндокринными железами человека и животных4. ПЭН или (R,S)-1-[2-(2,4-дихлорфенил)пентил]-1Н-1,2,4-триазол — фунгицид из семейства триазолов, используемый для борьбы с мучнистой росой и другими патогенными аскомицетами. , базидиомицеты и дейтеромицеты. Химическая структура ПЕН показана на рис. 1. Этот фунгицид продается под торговой маркой Топас 20% и классифицируется Европейской организацией по безопасности пищевых продуктов как опасное вещество для человека и окружающей среды, поэтому необходимо найти способ удаления его из окружающая среда очень важна5. В исследовании, проведенном Николетой и соавт. Для удаления ПЭН из воды с использованием монтмориллонитовой глины получена адсорбционная способность монтмориллонита 6,33 мг/г ПЭН6. Учитывая, что исследования, проводимые в области удаления ПЭН методом поверхностной адсорбции, ограничены, мы решили использовать этот метод в недавнем исследовании. Используя физические, химические и биологические методы, пестициды можно удалить из водных источников. Мембранные и адсорбционные процессы относятся к числу физических методов, основанных на разделении. Проблема загрязнения мембраны является основным ограничением удаления пестицидов с помощью этого метода, поскольку это нарушает работу мембраны при разделении7. Метод поверхностной адсорбции на твердых и пористых подложках имеет значительное преимущество перед другими методами очистки воды и сточных вод благодаря своей низкой стоимости, простоте использования, производству меньшего количества побочных продуктов и легкой интеграции с другими методами для повышения эффективности8. Принципы процесса поверхностной адсорбции показаны на рис. 2. Массоперенос происходит при контакте раствора, загрязненного загрязняющим веществом, с адсорбентом. Адсорбированные загрязняющие вещества избирательно переносятся из объема раствора и занимают места связывания на поверхности адсорбента. В зависимости от характера взаимодействия адсорбента и адсорбата явление поверхностной адсорбции бывает химическим или физическим. Физическая поверхностная адсорбция приводит к адсорбции нескольких слоев загрязнения на адсорбенте и также является эндотермической и обратимой, тогда как химическая поверхностная адсорбция представляет собой плотную однослойную адсорбцию и также является экзотермическим и необратимым процессом и является более сильной, чем физическая адсорбция9. Активированный уголь, Biochar, монтмориллонитовая глина и гидрогели являются наиболее важными адсорбентами, используемыми для удаления пестицидов из воды и сточных вод10,11,12. Гидрогель представляет собой набухающую, гидрофильную и нерастворимую трехмерную полимерную сетку, получаемую в результате реакции одного или нескольких мономеров. Эти особенности отличают гидрогели от других полимеров. По происхождению полимера гидрогели делятся на две категории: природные и синтетические. Природные гидрогели имеют длительный срок службы, высокую водопоглощающую способность и высокую прочность геля и постепенно вытеснили синтетические гидрогели13. Трагакантовая камедь (ТГ) — один из недорогих природных полисахаридов, который получают из высушенного сока астрагала, и благодаря наличию гидроксильных, карбоксильных и эпоксидных функциональных групп его можно использовать в реакции полимеризации с различными реагентами. Эта камедь нетоксична, биосовместима и стабильна в широком диапазоне pH 14. Гидрогели на основе акриловой кислоты благодаря высокому набуханию, высокой адсорбционной способности и высокой скорости адсорбции нашли широкое применение в области приготовления полимерных абсорбентов для очистки воды и сточных вод. Наиболее распространенным методом синтеза этих гидрогелей является метод радикальной полимеризации. Степень сшивки является одним из наиболее важных факторов адсорбционной способности этих гидрогелей. С помощью этих гидрогелей были предложены различные механизмы адсорбции, такие как электростатические взаимодействия, гидрофобные взаимодействия, ионный обмен и водородные связи15. Кроме того, гидрогели на основе акриламида являются наиболее часто используемыми гидрогелями и демонстрируют значительное изменение объема в ответ на физические и химические раздражители. Эти гидрогели используются для удаления различных загрязнений16,17. В данной работе для удаления ПЭН из водных растворов впервые использован гидрогель на основе карбоксиметилтрагаканта с привитым поли(акриловой кислотой-ко-акриламидом) и определены параметры времени контакта адсорбента с примесью, концентрации примеси и рН раствора. оценено.