Institute of Chemistry, Chernyshevsky Saratov State University

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

New test tools made of nanofibers based on polyamide-6 (PA-6) for the sorption preconcentration of some phenols as their azo derivatives followed by colorimetric determination are obtained. Approaches to the derivatization of phenol and chlorine derivatives by azo coupling with 4-nitrophenyldiazonium and oxidative condensation with 4-aminoantipyrine for improving the sorption characteristics of the studied phenols are proposed. The efficiency of the two derivatization methods is compared. The sorption kinetics of phenol and 2-chlorophenol derivatives and the effect of pH on the nature of their sorption are studied. The features of the sorption of phenol derivatives on nonwoven materials and the corresponding sorption isotherms are interpreted. Examples of the quantitative assessment of the concentration of phenols in aqueous media by the mathematical processing of digital images of the colored areas of test tools are presented. It is shown that the proposed methods can be used for the determination of phenol and 2-chlorophenol with the preconcentration of their derivatives on a PA-6 nanofiber in the range 0.2–1.0 μM (≈0.02–0.09 mg/L for phenol, ≈0.03–0.13 mg/L for 2-chlorophenol) with an error of colorimetric determination of no more than 20% (MAChshld phenol is 0.001 mg/L for the amount of volatile phenols in water bodies, provided that water is disinfected with chlorine; in other cases, the MAC is 0.1 mg/L).

About the authors

T. M. Makhova

Institute of Chemistry, Chernyshevsky Saratov State University

Email: doroninsu@mail.ru
410012, Saratov, Russia

A. I. Arzhanukhina

Institute of Chemistry, Chernyshevsky Saratov State University

Email: doroninsu@mail.ru
410012, Saratov, Russia

S. Yu. Doronin

Institute of Chemistry, Chernyshevsky Saratov State University

Author for correspondence.
Email: doroninsu@mail.ru
410012, Saratov, Russia

References

  1. Гагарина О.В. Оценка и нормирование качества природных вод: критерии, методы, существующие проблемы. Ижевск: Удмуртский университет, 2012. 199 с.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. Arfin T., Sonawane K., Tarannum A. Review on detection of phenol in water // Adv. Mater. Lett. 2019. T. 10. № 11. C. 753.
  6. Rodríguez I., Llompart M.P., Cela R. Solid-phase extraction of phenols // J. Chromatogr. A. 2000. T. 885. № 1–2. C. 291.
  7. 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.
  8. 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.
  9. Djebbar M., Djafri F., Bouchekara M., Djafri A. Adsorption of phenol on natural clay // Appl. Water Sci. 2012. T. 2. № 2. C. 77.
  10. 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.
  11. 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.
  12. 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.
  13. Nafees M., Waseem A. Organoclays as sorbent material for phenolic compounds: A review // Clean – Soil, Air, Water. 2014. T. 42. № 11. C. 1500.
  14. 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.
  15. Махова Т.М., Доронин С.Ю. Нановолокна как сорбенты для концентрирования органических токсикантов из водных сред // Бутлеровские сообщения. 2018. Т. 53. № 3. С. 55.
  16. 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.
  17. Ahmed F.E., Lalia B.S., Hashaikeh R. A review on electrospinning for membrane fabrication: Challenges and applications // Desalination. 2015. T. 356. C. 15.
  18. Wang X., Hsiao B.S. Electrospun nanofiber membranes // Curr. Opin. Chem. Eng. 2016. T. 12. C. 62.
  19. Thavasi V., Singh G., Ramakrishna S. Electrospun nanofibers in energy and environmental applications // Energy Environ. Sci. 2008. T. 1. № 2. C. 205.
  20. 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.
  21. 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.
  22. 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.
  23. 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.
  24. 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.
  25. 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.
  26. 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.
  27. 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.
  28. Terra I.A.A., Mercante L.A. Fluorescent and colorimetric electrospun nanofibers for heavy-metal sensing // Biosensors. 2017. T. 7. № 61. C. 1.
  29. 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.
  30. Raj S., Shankaran D.R. Curcumin based biocompatible nanofibers for lead ion detection // Sens. Actuators B: Chem. 2016. T. 226. C. 318.
  31. 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.
  32. 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.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (29KB)
3.

Download (55KB)
4.

Download (58KB)
5.

Download (121KB)
6.

Download (106KB)
7.

Download (51KB)
8.

Download (240KB)

Copyright (c) 2023 Т.М. Махова, А.И. Аржанухина, С.Ю. Доронин

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies