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異なるサンプル中のカドミウム(II)を吸着するための新規イオンハイブリッドインプリントポリマーの合成、特性評価、および応用
Synthesis, characterization and application of a novel ion hybrid imprinted polymer to adsorb Cd(II) in different samples.
PMID: 32445943 DOI: 10.1016/j.envres.2020.109669.
抄録
2つの新しいイオン性インプリントハイブリッドポリマー(IIHP)とそれに対応する非インプリントハイブリッドポリマー(NIHP)を合成した。調製したIIHPはCdに対して高い選択性を示した。機能性モノマーとして1-ビニルイミダゾール(VIN)、機能性オルガノシランとして(3-メルカプトプロピル)トリメトキシシラン(MP)または(3-アミノプロピル)トリメトキシシラン(AMP)、架橋剤としてトリメチロールプロパン(TRIM)、ラジカル開始剤としてAIBN、機能性前駆体としてTEOSを使用した。機能性モノマーは密度汎関数理論(DFT)に基づく計算を考慮して選定した。作製した材料は、電界放出砲走査型電子顕微鏡(FEG-SEM),フーリエ変換赤外分光法(FTIR),エネルギー分散型X線分光法(EDX),熱重量分析法(TGA)により特性を評価した。カドミウムの最大吸着能は、トリス-塩酸培地中のpH7.2で達成された。吸着試験の結果、反応は擬似的な2次カイネティクスに従うことが示され、平衡吸着データはLangmuir等温線モデルによく適合することがわかった。ポリマーIIHP-VIN-AMPとIIHP-VIN-MPの相対選択性係数は、Cdと干渉陽イオン（Pb, Zn, Hg, Cu, Ni, Ca, Mg, Na）のモル比の異なる二元混合物中で評価した場合、Cdイオンの特異的な認識サイトの存在により、1よりも大きい値を示した。さらに、これらの選択材料は、カドミウム吸着の文脈において高い再利用性と再現性を示した。これらの吸着材、特にIIHP-VIN-MPは、河川水中のカドミウムに対して90%以上の除去効率を示した。
Two new ionic imprinted hybrid polymers (IIHP) and their corresponding non imprinted hybrid polymers (NIHP) were synthesized. The prepared IIHP was highly selective to Cd. To prepare the IIHP, 1-vinylimidazole (VIN) was used as the functional monomer, (3-mercaptopropyl) trimethoxysilane (MP) or (3-aminopropyl) trimethoxysilane (AMP) was used as the functional organosilane, trimethylolpropane (TRIM) was used as the crosslinking agent, AIBN was used as a radical initiator and TEOS was used as a functional precursor. The functional monomer was selected considering calculations based on the density functional theory (DFT). The fabricated materials were characterized via field emission gun scanning electron microscopy (FEG-SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and thermogravimetric analysis (TGA). The maximum adsorption capacity of Cd was achieved at a pH of 7.2 in the tris-HCl medium. The adsorption test indicated that the reaction followed pseudo second order kinetics, and the equilibrium sorption data fitted well into the Langmuir isotherm model. The relative selectivity coefficients of polymers IIHP-VIN-AMP and IIHP-VIN-MP, as evaluated in binary mixtures of Cd and interferent cations (Pb, Zn, Hg, Cu, Ni, Ca, Mg, and Na) at different molar ratios, were greater than one due to the presence of specific recognition sites for Cd ions. Moreover, the selective materials exhibited a high reusability and reproducibility in the context of Cd adsorption. These adsorbent materials, specifically IIHP-VIN-MP, exhibited a % removal efficiency of more than 90% for the Cd in river water samples.
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