Адсорбция цефотаксима натрия на активированных углях различного происхождения

  • Анастасия Викторовна Лишай Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0002-5977-4022
  • Татьяна Александровна Савицкая Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Надежда Георгиевна Цыганкова Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь
  • Дмитрий Давидович Гриншпан Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь
  • Олег Анатольевич Ивашкевич Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
DOI: https://doi.org/10.33581/2520-257X-2020-1-95-107

Аннотация

Изучена адсорбция антибиотика цефалоспоринового ряда цефотаксима натрия на двух активированных углях в интервале температур 288–313 К. Установлено, что лабораторный образец угля АС, полученный из гидролизного лигнина, является мезопористым и проявляет значительно большую адсорбционную активность по отношению к цефотаксиму натрия, чем промышленно выпускаемый уголь ОУ-А, изготовленный из древесины березы и имеющий поровую структуру, представленную микро- и мезопорами. Модификация поверхности обоих углей водорастворимым полиэлектролитом сульфатом ацетатом целлюлозы привела к увеличению удельной адсорбции антибиотика. Анализ полученных данных с использованием модели полислойной адсорбции с насыщением позволил определить число молекул на адсорбционном центре, плотность адсорбционных центров, общее количество сформированных слоев адсорбата, а также энергетические характеристики взаимодействий адсорбат – адсорбент на межфазной границе и адсорбат – адсорбат в пределах адсорбционного слоя.

Биографии авторов

Анастасия Викторовна Лишай, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

аспирантка кафедры неорганической химии химического факультета. Научный руководитель – Д. Д. Гриншпан

Татьяна Александровна Савицкая, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат химических наук; профессор кафедры физической химии, заместитель декана по научной работе химического факультета

Надежда Георгиевна Цыганкова, Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь

ведущий научный сотрудник лаборатории растворов целлюлозы и продуктов их переработки

Дмитрий Давидович Гриншпан, Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь

доктор химических наук, профессор; заведующий лабораторией растворов целлюлозы и продуктов их переработки

Олег Анатольевич Ивашкевич, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

академик Национальной академии наук Беларуси, доктор химических наук, профессор; первый проректор

Литература

  1. Mousavi SA, Janjani Н. Antibiotics adsorption from aqueous solutions using carbon nanotubes: a systematic review. Toxin Reviews. 2018;37:1–12. DOI: 10.1080/15569543.2018.1483405.
  2. Danner M, Robertson A, Behrends V, Reiss J. Antibiotic pollution in surface fresh waters: occurrence and effects. Science of the Total Environment. 2019;664:793–804. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.01.406.
  3. Gao L, Shi Y, Li W, Liub J, Cai Y. Occurrence, distribution and bioaccumulation of antibiotics in the Haihe River in China. Journal of Environmental Monitoring. 2012;14(4):1248–1255. DOI: 10.1039/c2em10916f.
  4. Sanganyado E, Gwenzi W. Antibiotic resistance in drinking water systems: occurrence, removal, and human health risks. Science of the Total Environment. 2019;669:785–797. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.03.162.
  5. Derakhshan Z, Mokhtari M, Babaei F, Ahmadi RM, Ehrampoush MH, Faramarzian M. Removal methods of antibiotic compounds from aqueous environments – a review. Journal of Environmental Health and Sustainable Development. 2016;1(1):43–62.
  6. Rajasulochana P, Preethy V. Comparison on efficiency of various techniques in treatment of waste and sewage water – a comprehensive review. Resource-Efficient Technologies. 2016;2(4):175–184. DOI: 10.1016/j.reffit.2016.09.004.
  7. Savitskaya TA, Shakhno KА, Firaha AS, Grinshpan DD, Ivashkevich OA. Cellulose sulfate acetate polymer complexes of cephalosporins. Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus. 2017;61(3):58–63. Russian.
  8. Correa C, Kruse A. Biobased functional carbon materials: production, characterization, and applications – a review. Materials (Basel). 2018;11(9):1568–1602. DOI: 10.3390/ma11091568.
  9. Bernal V, Giraldo L, Moreno-Piraján J, Balsamo M, Erto A. Mechanisms of methylparaben adsorption onto activated carbons: removal tests supported by a calorimetric study of the adsorbent – adsorbate interactions. Molecules. 2019;24(3):413–434. DOI: 10.3390/molecules24030413.
  10. Peng B, Chen L, Que C, Yang K, Deng F, Denget X, et al. Adsorption of antibiotics on graphene and biochar in aqueous solutions induced by π – π interactions. Scientific Reports. 2016;6:31920. DOI: 10.1038/srep31920.
  11. Sellaoui L, Mechi N, Lima E, Dotto GL, Lamine AB. Adsorption of diclofenac and nimesulide on activated carbon: statistical physics modeling and effect of adsorbate size. Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2017;109:117–123. DOI: 10.1016/j.jpcs.2017.05.019.
  12. Langmuir I. The Constitution and Fundamental Properties of Solids and Liquids. Journal of the American Chemical Society. 1916;38(11):2221–2295. DOI: 10.1021/ja02268a002.
  13. Freundlich H. Over the Adsorption in Solution. Journal of Physical Chemistry. 1907;57:385–470.
  14. Temkin MI. [Mixtures of fused salts as ionic solutions]. Zhurnal fizicheskoi khimii. 1946;XX(1):105–110. Russian.
  15. Hill T. Statistical Mechanics of Multimolecular Adsorption II. Localized and Mobile Adsorption and Absorption. Journal of Chemical Physics. 1946;14(7):441–453. DOI: 10.1063/1.1724166.
  16. De Boer J. The dynamical character of adsorption. Oxford: Oxford University Press; 1953. 239 p.
  17. Sips R. The Structure of a Catalyst Surface. Journal of Chemical Physics. 1948;16(5):490–495. DOI: 10.1063/1.1746922.
  18. Toth J. State equations of the solid gas interface layer. Acta Chimica Academiae Scientiarum Hungaricae. 1971;69:311–317.
  19. Sellaoui L, Saha B, Wjihi S, Ben Lamine A. Physicochemical parameters interpretation for adsorption equilibrium of ethanol on metal organic framework: application of the multilayer model with saturation. Journal of Molecular Liquids. 2017;233:537–542. DOI: 10.1016/j.molliq.2016.07.017.
  20. Sellaoui L, Knani S, Erto A. Statistical physics study of the interaction of the 5,10,15,20-tetrakis(4-tolylphenyl)porphyrin (H2TTPP) with magnesium ion: new microscopic interpretations. Arabian Journal of Chemistry. 2019. In press. DOI: 10.1016/j.arabjc.2019.08.010.
  21. Sellaoui L, Guedidi H, Knani S, Reinert L, Duclaux L, Ben Laminea A. Application of statistical physics formalism to the modeling of adsorption isotherms of ibuprofen on activated carbon. Fluid Phase Equilibria. 2015;387:103–110. DOI: 10.1016/j.fluid.2014.12.018.
  22. Awad A, Shaikh S, Jalab R, Gulied MH, Nasser MS, Benamor A, Adham S. Adsorption of organic pollutants by natural and modified clays: a comprehensive review. Separation and Purification Technology. 2019;228:115719. DOI: 10.1016/j.seppur.2019.115719.
  23. Grinshpan DD, Savitskaya TA, Tsygankova NG, Makarevich SE, Tret’yakova SM, Nevar TN. Synthesis, Properties and Application of Lyotropic Liquid Crystal Cellulose Acetate Sulfate Polyelectrolyte. Khimicheskie problemy sozdaniya novykh materialov i tekhnologii. 2008;3:337–367. Russian.
  24. Grosman A, Ortega C. Nature of Capillary Condensation and Evaporation Processes in Ordered Porous. Materials. Langmuir. 2005;21(23):10515–10521. DOI: 10.1021/la051030o.
  25. Saucier C, Adebayo M, Lima E, Cataluña R, Thue PS, Prola LDT, et al. Microwave-assisted activated carbon from cocoa shell as adsorbent for removal of sodium diclofenac and nimesulide from aqueous effluents. Journal of Hazardous Materials. 2015;289:18–27. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2015.02.026.
Опубликован
2020-03-06
Ключевые слова: адсорбция, модель полислойной адсорбции с насыщением, активированный уголь, цефотаксим натрия
Как цитировать
Лишай, А. В., Савицкая, Т. А., Цыганкова, Н. Г., Гриншпан, Д. Д., & Ивашкевич, О. А. (2020). Адсорбция цефотаксима натрия на активированных углях различного происхождения. Журнал Белорусского государственного университета. Химия, 1, 95-107. https://doi.org/10.33581/2520-257X-2020-1-95-107
Выпуск
№ 1 (2020): Журнал Белорусского государственного университета. Химия
Раздел
Оригинальные статьи

Copyright (c) 2020 Журнал Белорусского государственного университета. Химия

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).