Published March 20, 2023 | Version v1
Publication Open

A cost-effective o-toulidine-based Schiff base as an efficient sorbent for metal ion uptake from aqueous and soil samples: Synthesis, antimicrobial, and acute toxicity analyses

Creators

  • 1. Sardar Bahadur Khan Women's University
  • 2. Balochistan University of Information Technology, Engineering and Management Sciences
  • 3. National Institute of Health
  • 4. University of Education
  • 5. University of Okara
  • 6. King Saud University
  • 7. Morgan State University

Description

Heavy metals create serious health problems, so the practical implementation and development of low-cost sorbent materials to remove heavy metals from the ecosystem is a worldwide issue. The purpose of this study is to find a low-cost ligand that has the potential to adsorb heavy metals from aqueous and soil samples and also has biological potential. For this, a Schiff base, dimeric o -toluidine (SBL), has been synthesized through condensation, characterized by spectroscopic analysis, and had its biological activities measured. We also studied its adsorption efficiency through a batch technique to remove Zn(II), Co(II), and Cu(II) from aqueous and soil samples under different conditions such as metal ion concentration, pH, contact time, and SBL concentration. The adsorption potential of SBL was analyzed by the Langmuir and Freundlich adsorption isotherms. The values of correlation coefficients revealed that the Freundlich isotherm elucidated results that were more appropriable than the Langmuir model. Adsorption equilibrium was established in 90 min for aqueous samples and in 1,440 min for soil samples. For the maximum adsorption of all metals, the optimum pH was 8, and it showed a capacity to remove 77 to 95 percent of metals from the samples. The maximum adsorption capacity (q max ) of SBL were 75.75, 62.50, and 9.17 mg g -1 in the case of Cu(II), Zn(II), and Co(II) ions, respectively, from aqueous samples and 10.95, 64.10, and 88.49 mg g -1 in the case of Zn(II), Cu (II), and Co(II), respectively, from soil samples. The effectiveness of SBL in the sorption of the selected metals was found to be Cu +2 > Zn +2 > Co +2 for aqueous samples and Co +2 > Cu +2 > Zn +2 for soil samples. The antimicrobial activity of SBL was also investigated. The results revealed that SBL showed moderate inhibitory activity against Staphylococcus dysentria , C. albican , and Aspergillus niger, whereas it exhibited weak activity against S. aureus, P. aureginosa, K. pneumoniae, P. vulgaris, and E.coli when compared to Fluconazole and Ciprofloxacin as the standard. Acute toxicity of the synthesized compound was measured through its daily oral administration with various doses ranging from 0.1 to 1,000 mg/kg of the mice's body weights. Even at the dose of 1,000 mg/kg, the SBL showed no mortality or any type of general behavioral change in the treated mice. Based on preparation cost, metal removal capacity, toxicity, and antimicrobial activities, SBL is an excellent sorbent and should be studied at pilot scale levels.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تخلق المعادن الثقيلة مشاكل صحية خطيرة، وبالتالي فإن التنفيذ العملي وتطوير المواد الماصة منخفضة التكلفة لإزالة المعادن الثقيلة من النظام البيئي يمثل مشكلة عالمية. الغرض من هذه الدراسة هو العثور على ربيطة منخفضة التكلفة لديها القدرة على امتصاص المعادن الثقيلة من العينات المائية والتربة ولديها أيضًا إمكانات بيولوجية. لهذا، تم تصنيع قاعدة Schiff، dimeric o - toluidine (SBL)، من خلال التكثيف، والتي تتميز بالتحليل الطيفي، وتم قياس أنشطتها البيولوجية. كما درسنا كفاءة الامتزاز من خلال تقنية الدفعة لإزالة Zn(II) و Co(II) و Cu(II) من العينات المائية والتربة في ظل ظروف مختلفة مثل تركيز أيونات المعادن، ودرجة الحموضة، ووقت التلامس، وتركيز SBL. تم تحليل إمكانات الامتزاز لـ SBL بواسطة متساوي حرارة الامتزاز Langmuir و Freundlich. كشفت قيم معاملات الارتباط أن متساوي الحرارة Freundlich أوضح النتائج التي كانت أكثر ملاءمة من نموذج Langmuir. تم إنشاء توازن الامتزاز في 90 دقيقة للعينات المائية وفي 1440 دقيقة لعينات التربة. بالنسبة للحد الأقصى لامتصاص جميع المعادن، كان الرقم الهيدروجيني الأمثل هو 8، وأظهر قدرة على إزالة 77 إلى 95 في المائة من المعادن من العينات. كانت قدرة الامتزاز القصوى (q max ) لـ SBL هي 75.75 و 62.50 و 9.17 مجم جم -1 في حالة أيونات Cu(II) و Zn(II) و Co(II)، على التوالي، من العينات المائية و 10.95 و 64.10 و 88.49 مجم جم -1 في حالة Zn(II) و Cu (II) و Co(II)، على التوالي، من عينات التربة. تم العثور على فعالية SBL في امتصاص المعادن المختارة لتكون Cu +2 > Zn +2 > Co +2 للعينات المائية و Co +2 > Cu +2 > Zn +2 لعينات التربة. كما تم التحقيق في النشاط المضاد للميكروبات من SBL. كشفت النتائج أن SBL أظهر نشاطًا مثبطًا معتدلًا ضد Staphylococcus dysentria و C. albican و Aspergillus niger، في حين أظهر نشاطًا ضعيفًا ضد S. aureus و P. aureginosa و K. pneumoniae و P. vulgaris و E.coli عند مقارنته بـ Fluconazole و Ciprofloxacin كمعيار. تم قياس السمية الحادة للمركب المركب من خلال تناوله عن طريق الفم يوميًا بجرعات مختلفة تتراوح من 0.1 إلى 1000 مجم/كجم من أوزان جسم الفئران. حتى عند جرعة 1000 ملغ/كغ، لم يظهر SBL أي وفيات أو أي نوع من التغيير السلوكي العام في الفئران المعالجة. استنادًا إلى تكلفة التحضير، وقدرة إزالة المعادن، والسمية، وأنشطة مضادات الميكروبات، فإن SBL مادة ماصة ممتازة ويجب دراستها على مستويات تجريبية.

Translated Description (French)

Les métaux lourds créent de graves problèmes de santé, de sorte que la mise en œuvre pratique et le développement de matériaux sorbants à faible coût pour éliminer les métaux lourds de l'écosystème est un problème mondial. Le but de cette étude est de trouver un ligand à faible coût qui a le potentiel d'adsorber les métaux lourds à partir d'échantillons aqueux et de sol et qui a également un potentiel biologique. Pour cela, une base de Schiff, la o -toluidine dimérique (SBL), a été synthétisée par condensation, caractérisée par analyse spectroscopique, et ses activités biologiques ont été mesurées. Nous avons également étudié son efficacité d'adsorption par une technique discontinue pour éliminer le Zn(II), le Co(II) et le Cu(II) des échantillons aqueux et du sol dans différentes conditions telles que la concentration en ions métalliques, le pH, le temps de contact et la concentration en SBL. Le potentiel d'adsorption du SBL a été analysé par les isothermes d'adsorption de Langmuir et Freundlich. Les valeurs des coefficients de corrélation ont révélé que l'isotherme de Freundlich élucidait des résultats plus appropriés que le modèle de Langmuir. L'équilibre d'adsorption a été établi en 90 min pour les échantillons aqueux et en 1440 min pour les échantillons de sol. Pour l'adsorption maximale de tous les métaux, le pH optimal était de 8, et il a montré une capacité à éliminer 77 à 95 pour cent des métaux des échantillons. La capacité d'adsorption maximale (q max ) du SBL était de 75,75, 62,50 et 9,17 mg g -1 dans le cas des ions Cu(II), Zn(II) et Co(II), respectivement, à partir d'échantillons aqueux et de 10,95, 64,10 et 88,49 mg g -1 dans le cas du Zn(II), Cu (II) et Co(II), respectivement, à partir d'échantillons de sol. L'efficacité du SBL dans la sorption des métaux sélectionnés s'est avérée être Cu +2 > Zn +2 > Co +2 pour les échantillons aqueux et Co +2 > Cu +2 > Zn +2 pour les échantillons de sol. L'activité antimicrobienne de la SBL a également été étudiée. Les résultats ont révélé que la SBL présentait une activité inhibitrice modérée contre Staphylococcus dysentria, C. albican et Aspergillus niger, alors qu'elle présentait une faible activité contre S. aureus, P. aureginosa, K. pneumoniae, P. vulgaris et E. coli par rapport au fluconazole et à la ciprofloxacine en tant que norme. La toxicité aiguë du composé synthétisé a été mesurée par son administration orale quotidienne à diverses doses allant de 0,1 à 1 000 mg/kg du poids corporel des souris. Même à la dose de 1 000 mg/kg, la SBL n'a montré aucune mortalité ni aucun type de changement de comportement général chez les souris traitées. Sur la base du coût de préparation, de la capacité d'élimination des métaux, de la toxicité et des activités antimicrobiennes, le SBL est un excellent sorbant et devrait être étudié à l'échelle pilote.

Translated Description (Spanish)

Los metales pesados crean graves problemas de salud, por lo que la implementación práctica y el desarrollo de materiales sorbentes de bajo costo para eliminar los metales pesados del ecosistema es un problema mundial. El propósito de este estudio es encontrar un ligando de bajo costo que tenga el potencial de adsorber metales pesados de muestras acuosas y de suelo y que también tenga potencial biológico. Para ello, se ha sintetizado una base de Schiff, la o -toluidina dimérica (SBL), mediante condensación, caracterizada por análisis espectroscópico, y se han medido sus actividades biológicas. También estudiamos su eficiencia de adsorción a través de una técnica por lotes para eliminar Zn(II), Co(II) y Cu(II) de muestras acuosas y de suelo en diferentes condiciones, como la concentración de iones metálicos, el pH, el tiempo de contacto y la concentración de SBL. El potencial de adsorción de SBL se analizó mediante las isotermas de adsorción de Langmuir y Freundlich. Los valores de los coeficientes de correlación revelaron que la isoterma de Freundlich dilucidó resultados que eran más apropiados que el modelo de Langmuir. El equilibrio de adsorción se estableció en 90 min para muestras acuosas y en 1,440 min para muestras de suelo. Para la adsorción máxima de todos los metales, el pH óptimo fue de 8, y mostró una capacidad para eliminar del 77 al 95 por ciento de los metales de las muestras. La capacidad de adsorción máxima (q max ) de SBL fue de 75.75, 62.50 y 9.17 mg g -1 en el caso de los iones Cu(II), Zn(II) y Co(II), respectivamente, de muestras acuosas y 10.95, 64.10 y 88.49 mg g -1 en el caso de Zn(II), Cu (II) y Co(II), respectivamente, de muestras de suelo. Se encontró que la efectividad de SBL en la sorción de los metales seleccionados era Cu +2 > Zn +2 > Co +2 para muestras acuosas y Co +2 > Cu +2 > Zn +2 para muestras de suelo. También se investigó la actividad antimicrobiana de SBL. Los resultados revelaron que SBL mostró una actividad inhibidora moderada contra Staphylococcus dysentria, C. albican y Aspergillus niger, mientras que exhibió una actividad débil contra S. aureus, P. aureginosa, K. pneumoniae, P. vulgaris y E. coli en comparación con Fluconazol y Ciprofloxacina como estándar. La toxicidad aguda del compuesto sintetizado se midió a través de su administración oral diaria con varias dosis que variaban de 0.1 a 1,000 mg/kg de los pesos corporales de los ratones. Incluso a la dosis de 1000 mg/kg, el SBL no mostró mortalidad ni ningún tipo de cambio de comportamiento general en los ratones tratados. Basado en el costo de preparación, la capacidad de eliminación de metales, la toxicidad y las actividades antimicrobianas, el SBL es un excelente sorbente y debe estudiarse a nivel de escala piloto.

Files

pdf.pdf

Files (2.3 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:0f690ffe9c7eab6ef71f5496853c6412
2.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
قاعدة شيف فعالة من حيث التكلفة تعتمد على o - tolydine كمواد ماصة فعالة لامتصاص أيونات المعادن من العينات المائية والتربة: تحليلات التخليق ومضادات الميكروبات والسمية الحادة
Translated title (French)
Une base de Schiff rentable à base d'o-toulidine comme sorbant efficace pour l'absorption des ions métalliques à partir d'échantillons aqueux et de sol : analyses de synthèse, antimicrobiennes et de toxicité aiguë
Translated title (Spanish)
Una base de Schiff a base de o-toulidina rentable como un sorbente eficiente para la absorción de iones metálicos de muestras acuosas y de suelo: análisis de síntesis, antimicrobianos y toxicidad aguda

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4327978094
DOI
10.3389/fenvs.2023.1128256

Is supplement to
https://openalex.org/W4238221389 (Other)
https://openalex.org/W2796233903 (Other)
https://openalex.org/W2119722865 (Other)
https://openalex.org/W2105505569 (Other)
https://openalex.org/W2097057588 (Other)
https://openalex.org/W2081467025 (Other)
https://openalex.org/W2032361985 (Other)
https://openalex.org/W2004873819 (Other)
https://openalex.org/W1980422445 (Other)
https://openalex.org/W1969539204 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W105332846
  • https://openalex.org/W1965479064
  • https://openalex.org/W1974989426
  • https://openalex.org/W2000064384
  • https://openalex.org/W2006194836
  • https://openalex.org/W2011865613
  • https://openalex.org/W2013591094
  • https://openalex.org/W2017354934
  • https://openalex.org/W2018318031
  • https://openalex.org/W2020567044
  • https://openalex.org/W2021351231
  • https://openalex.org/W2037678953
  • https://openalex.org/W2042620212
  • https://openalex.org/W2049114126
  • https://openalex.org/W2049489052
  • https://openalex.org/W2051525464
  • https://openalex.org/W2052534826
  • https://openalex.org/W2059705847
  • https://openalex.org/W2061920243
  • https://openalex.org/W2066359298
  • https://openalex.org/W2070238588
  • https://openalex.org/W2073756366
  • https://openalex.org/W2075450759
  • https://openalex.org/W2081488494
  • https://openalex.org/W2082163771
  • https://openalex.org/W2087775938
  • https://openalex.org/W2088148383
  • https://openalex.org/W2094976959
  • https://openalex.org/W2095708811
  • https://openalex.org/W2107944780
  • https://openalex.org/W2113536011
  • https://openalex.org/W2128857954
  • https://openalex.org/W2155427656
  • https://openalex.org/W2159915251
  • https://openalex.org/W2160697207
  • https://openalex.org/W2165527751
  • https://openalex.org/W2166527695
  • https://openalex.org/W2183186634
  • https://openalex.org/W2253477122
  • https://openalex.org/W2278527395
  • https://openalex.org/W2314268299
  • https://openalex.org/W2330246753
  • https://openalex.org/W2334160541
  • https://openalex.org/W2896443587
  • https://openalex.org/W2939160855
  • https://openalex.org/W2948008751
  • https://openalex.org/W2967323182
  • https://openalex.org/W2996631560
  • https://openalex.org/W2997768163
  • https://openalex.org/W3081063632
  • https://openalex.org/W3085174761
  • https://openalex.org/W3094097327
  • https://openalex.org/W3107358458
  • https://openalex.org/W3126868080
  • https://openalex.org/W3132164372
  • https://openalex.org/W3137036423
  • https://openalex.org/W3156968469
  • https://openalex.org/W3195362417
  • https://openalex.org/W3210623648
  • https://openalex.org/W4206487483
  • https://openalex.org/W4220887717
  • https://openalex.org/W4224082918
  • https://openalex.org/W422421201
  • https://openalex.org/W4291017228
  • https://openalex.org/W4295511352
  • https://openalex.org/W640631091