Композиты на основе целлюлозы и металл-органических каркасов для удаления красителей из сточных вод

Промышленные стоки предприятий, использующие красители, являются одними из основных отходов производства, загрязняющих окружающую среду и поверхностные воды. Для решения этой проблемы в последнее время большое внимание уделяется инновационным процессам их удаления. В обзоре рассмотрены исследовательские работы за последние 10 лет по различным биологическим, химическим и физическим методам удаления красителей и сделана оценка их эффективности. Показана возможность применения целлюлозы и материалов на ее основе для процессов удаления красителей из водных растворов. Основное внимание уделено композитам на основе целлюлозы и металл-органических каркасов (Целл-МОКП). Рассмотрены основные подходы к созданию Целл-MOКП материалов и возможности регулирования их свойств. Приведены примеры использования Целл-МОКП материалов для удаления красителей из водных растворов адсорбционным и каталитическим методами. Обсуждены перспективы и проблемы практического их использования.

1. https://www.preventionweb.net/publication/un-general-assembly-resolution/res/55/2-united-nations-millennium-declaration/ - дата обращения 12.04.2024.

2. https://www.marketresearchfuture.com/reports/water-purifier-market-2178/ - дата обращения 06.01.2024

3. https://eng.megaresearch.ru/ - дата обращения 06.01.2024

4. H. Zolinger, Colour chemistry - Synthesis properties of organic dyes and pigments, WileyVCH, Weinheim, 1987.

5. https://www.marketresearchfuture.com/reports/dyes-market-12107/ - дата обращения 01.02.2024

6. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/ - дата обращения 02.03.2024

7. Misra N., Rawat S., Goel N. K., Shelkar S. A., Kumar V. // Carbohydr Polym. 2020. V. 249. P. 116902. DOI: 10.1016/j.carbpol.2020.116902

8. Katheresan V., Kansedo J., Lau, S. Y. // J. Environ. Chem. Eng. 2018. V. 6. P. 4676–4697. DOI:10.1016/j.jece.2018.06.060

9. Erdem Ö., Cihangir N. // Hacettepe J. Biol. & Chem. 2017. V. 45. P. 499-507. DOI: 10.15671/HJBC.2018.190

10. Sarioglu O. F., San Keskin N. O., Celebioglu A., Tekinay T., Uyar T. // Chemosphere. 2017. V. 184. P. 393-399. DOI:10.1016/j.chemosphere.2017.06.020

11. Aragaw T. A., Bogale F. M. // Front. Environ. Sci. 2021. V. 9. – P. 764958. DOI:10.3389/fenvs.2021.764958

12. Rauf M. A., Ashraf S.S // Chem. Eng. J. 2012. V. 209. Р. 520- 530. DOI:10.1016/j.cej.2012.08.015.

13. Miklos D. B., Remy C., Jekel M., Linden K. G., Drewes J. E., Hübner U. // Water Res. 2018. V. 139. P. 118-131. DOI:10.1016/j.watres.2018.03.042

14. Hoang N. T., Nguyen V. T., Tuan N. D. M., Manh T. D., Le P.-C., Tac D. V., Mwazighe F. M. // Chemosphere. 2022. V. 298. P. 134197. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2022.134197

15. Çobanoğlu K., Değermenci N. // Environ Monit Assess. 2022. V. 194. N 4. P. 302. DOI: 10.1007/s10661-022-09964-z

16. Bolton J.R., Bircher K.G., Tumas W., Tolman C.A. // J. Adv.Oxid. Technol. 1996. V. 1. P. 13-17. DOI: 10.1515/jaots-1996-0104

17. Rapo E., Tonk S. // Molecules. 2021. V. 26. P. 5419. DOI:10.3390/molecules26175419

18. Putri K.N.A., Keereerak A., Chinpa W. // Int. J. Biol. Macromol. 2020. V. 156. P. 762–772. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2020.04.100

19. Peng D., Cheng S., Li H., Guo X. // Chemosphere. 2021. V. 272. P. 129963. DOI:10.1016/j.chemosphere.2021.129963

20. Bagotia N., Sharma A.K., Kumar S. // Chemosphere. 2021. V. 268. P. 129309. DOI:10.1016/j.chemosphere.2020.129309

21. Rezende C.A., de Lima M.A., Maziero P., de Azevedo E.R., Garcia W., Polikarpov I. // Biotechnol. Biofuels. 2011. V. 4. P. 54. DOI: 10.1186/1754-6834-4-54

22. Zhou Y., Zhang L., Cheng Z. // J. Mol. Liq. 2015. V. 212. P. 739-762. DOI:10.1016/j.molliq.2015.10.023

23. Iwuozor K. O., Ighalo J.O., Emenike E.C., Ogunfowora L. A., Igwegbe C. A. // J. Current Research in Green and Sustainable Chemistry. 2021. Vol. 4. № 4. P. 100179. DOI:10.1016/j.crgsc.2021.100179

24. Zhang Z., O’Hara I.M., Kent G.A., Doherty W.O. // Ind. Crop. Prod. 2013. V. 42. P. 41-49. DOI: 10.1016/j.indcrop.2012.05.008

25. Patel A., Patel P., Shukla A., Wong W. C., Varjani S., Gosai H. // Current Pollution Reports. 2023. V. 9. P. 226–242. DOI: 10.1007/s40726-023-00257-8

26. Скворцова З. Н., Громовых Т. И., Грачев В. С., Траскин В. Ю. // Коллоидный журнал. 2019. Т. 81. № 4. С. 441–452. DOI: 10.1134/S0023291219040165

27. Колобова С.А., Назмутдинов Д.З., Петухова Н.И., Халимова Л.Х. // Башкирский химический журнал. 2019. Т. 26. № 1. С. 105-111. DOI:/10.17122/bcj-2019-1-105-111

28. Le H. V., Dao N. T., Bui H. T., Le P. T. K., Le K. A., Tran A. T. T., Nguyen K. D., Nguyen H. H. M., Ho P. H. // ACS Omega. 2023. V. 8. N 37. P. 33412-33425. DOI:10.1021/acsomega.3c03130

29. Noreen S., Bhatti H.N. // J. Ind. Eng. Chem. 2014. V. 20. P. 1684-1692. DOI:10.1016/j.jiec.2013.08.017

30. Bhatti H.N., Nausheen S. // Desalin. Water Treat. 2015. V. 55. P. 1934-1944. DOI:10.1080/19443994.2014.927799

31. Ge M., Du M., Zheng L., Wang B., Zhou X., Jia Z., Hu G., Alam S.J. // Mater. Chem. Phys. 2017. V. 192. P. 147-155. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2017.01.063

32. Tian X., Yang R., Chen T., Cao Y., Deng H., Zhang M., Jiang X. // J Hazard Mater. 2022. V. 426. P. 128121. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2021.128121

33. Li B., Zhang Q., Pan Y., Li Y., Huang Z., Li M., Xiao H. // Int J Biol Macromol. 2020. V. 163. P. 309-316. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2020.06.280

34. Ali R., Elsagan Z., Elhafez A. // Molecules. 2022. V. 27. N 6. P. 1831. DOI:10.3390/molecules27061831.

35. Hu L., Guang C., Liu Y., Su Z., Gong S., Yao Y., Wang Y. // Chemosphere. 2020. V. 246. P. 125757. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2019.125757

36. Kamel S., El-Gendy A.A., Hassan M. A., El-Sakhawy M., Kelnar I. // Carbohydr Polym. 2020. V. 242. P. 116402. DOI: 10.1016/j.carbpol.2020.116402

37. Chen C., He E., Jia W., Xia S., Yu L. // Int J Biol Macromol. 2023. V. 253. P. 126985. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2023.126985

38. Schelling M., Kim M., Otal E., Hinestroza J. // Bioengineering (Basel). 2018. V. 5. N 1. P. 14. DOI: 10.3390/bioengineering5010014

39. Liu X., Xiao Y., Zhang Z., You Z., Li J., Ma D., Li B. // Chin. J. Chem. 2021. V. 39. P. 3462-3480. DOI: 10.1002/cjoc.202100534

40. Bingnan Y., Ling L., Vignesh M., Sravanthi V., Jinwu W., Nasim A., Zhanhu, G. // ES Food & Agroforestry. 2020. V. 1. P. 41-52. DOI: 10.30919/esfaf0004.

41. Bej S., Sarma H., Ghosh M., Banerjee P. // Environ Pollut. 2023. V. 323. P. 121278. DOI: 10.1016/j.envpol.2023.121278

42. Emam H. E., Darwesh O. M., Abdelhameed R. M. // Colloids Surf B Biointerfaces. 2018. V. 165. P. 219-228. DOI: 10.1016/j.colsurfb.2018.02.028

43. Zhu L., Zong L., Wu X., Li M., Wang H., You J., Li C. // ACS Nano. 2018. V. 12. P. 4462–4468. DOI: 10.1021/acsnano.8b00566

44. Muhamed, S, Sunny, B., Kunjattu, S. H., Alagarsamy, T., Composites of HKUST-1@Nanocellulose for Gas-Separation and Dye-Sorption Applications // Chemistry. – 2023. – V. 29. N 34. P. 202300674. DOI: 10.1002/chem.202300674.

45. Duan C., Meng X., Liu C., Lu W., Liu J., Dai L., Wang W., Zhao W., Xiong C., Ni Y. // Carbohydr. Polym. 2019. V. 222. P. 115042. DOI:10.1016/j.carbpol.2019.115042

46. Ashour R. M., Abdel-Magied A. F., Wu Q., Olsson R. T., Forsberg K. // Polymers. 2020. V. 12. P. 1104. DOI: 10.3390/polym12051104

47. Zhu H., Yang X., Cranston E.D., Zhu S. // Adv. Mater. 2016 V. 28. N 35. P. 7652–7657. DOI: 10.1002/adma.201601351.

48. Huang C., Cai B., Zhang L., Zhang C., Pan H. // J. Solid State Chem. 2021. V. 297. P. 122030. DOI: 10.1016/j.jssc.2021.122030

49. Aghaei F., Tangestaninejad S., Bahadori M., Moghadam M., Mirkhani V., Baltork I. M., Khalaji M., Asadi V. // J Colloid Interface Sci. 2023. V. 648. P. 78-89. DOI:10.1016/j.jcis.2023.05.170

50. Wang Z., Song L., Wang Y., Zhang X.-F., Hao D., Feng Y., Yao J. // Chem. Eng. J. 2019. V. 371. P. 138–144. DOI: 10.1016/j.cej.2019.04.022

51. Hashem T., Ibrahim A.H., Woll C., Alkordi M.H. // ACS Appl. Nano Mater. 2019. V. 2. N 9. P. 5804–5808. DOI: 10.1021/acsanm.9b01263.

52. Mai T., Wang P.-L., Yuan Q., Maa C., Ma M.-G. // Nanoscale. 2021. V. 13. P. 18210-18217. DOI: 10.1039/D1NR05388D

53. Song W., Zhu M., Zhu Y., Zhao Y., Yang M., Miao Z., Ren H., Ma Q., Qian L., // Cellulose. 2020. V. 27. P. 2161-2172. DOI: 10.1007/s10570-019-02883-2

54. Park J., Oh M., // Nanoscale. 2017. V. 9. N 35. P. 12850–12854. DOI:10.1039/C7NR04113F

55. Marsiezade N., Javanbakht V. // Int. J. Biol. Macromol. 2020. V. 162. P. 1140-1152. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2020.06.229

56. Yang H., Zhang P., Zheng Q., Hameed M. U., Raza S. // Int. J. Biol. Macromol. 2023. V. 253. N 4. P. 126986. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2023.126986

57. Vatanpour V., Yuksekdag A., Ağtaş M., Mehrabi M., Salehi E., Castro-Muñoz R., Koyuncu I. // Carbohydr Polym. 2023. V. 299. P. 120230. DOI:10.1016/j.carbpol.2022.120230

58. Zhu W., Han M., Kim D., Zhang Y., Kwon G., You J., Jia C., Kim J. // Environ. Res. 2022. V. 205. P. 112417. DOI: 10.1016/j.envres.2021.112417

59. Ren W., Gao J., Lei C., Xie Y., Cai Y., Ni Q., Yao J. // Chem. Eng. J. 2018. V. 349. P. 766–774. DOI: 10.1016/j.cej.2018.05.143

60. Zhao M., Fang G., Zhang S., Liang L., Yao S., Wu T. // Int. J. Biol. Macromol. 2023. V. 230. P. 123276. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2023.123276

61. Lin Y., Wang Q., Huang Y., Du J., Cheng Y., Lu J., Tao Y., Wang H. // Int J Biol Macromol. 2023. V. 247. P. 125559. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2023.125559

62. Zhang S., Zhao M., Li H., Hou C., Du M. // Cellulose. 2021. V. 28. P. 3585–3598. DOI: 10.1007/s10570-021-03717-w

63. Cong J., Lei F., Zhao T., Liu H., Wang J., Lu M., Gao J. // . Solid State Chem. 2017. V. 256. P. 10-13. DOI: 10.1016/j.jssc.2017.08.031

64. Bordiga S., Lamberti C., Ricchiardi G., Regli L., Bonino F., Damin A., Lillerud K. P., Bjorgen M., Zecchina A. // Chem. Commun. 2004. P. 2300-2301. DOI:10.1039/B407246D

65. Nasalevich M. A., van der Veen M., Kapteijn F., Gascon J. // CrystEngComm. 2014. V. 16. P. 4919 -4926. DOI: 10.1039/c4ce00032c

66. He U., Zhang Y., He J., Zeng X., Hou X., Long Z. // Chem. Commun. 2018. V. 54. P. 8610-8613. DOI: 10.1039/c8cc04891f

67. Wang D., Wang M., Li Z. // ACS Catal. 2015. V. 5. P. 6852-6857. DOI:10.1021/acscatal.5b01949

68. Kozlova E. A., Panchenko V. N., Hasan Z., Khan N. A., Timofeeva M. N., Jhung S. H. // Catalysis Today. 2016. V. 266. . 136-143. DOI: 10.1016/j.cattod.2015.07.026

69. Wang Q., Gao Q., Al-Enizi A. M., Nafady A., Ma S. // Inorg. Chem. Front. 2020. V. 7. P. 300-339. DOI: 10.1039/C9QI01120J

70. Tao Y., Du J., Cheng Y., Lu J., Min D., Wang H. // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. P. 7744. DOI: 10.3390/ijms24097744

71. Ma J., Hu J., Tang Y., Gu H., Jiang M., Zhang J. // J. Colloid and Interface Sci. 2020. V. 572. P. 160–169. DOI: 10.1016/j.jcis.2020.03.076