Published May 15, 2023 | Version v1
Publication Open

Preparation and characterization of chemically cross-linked zwitterionic copolymer hydrogel for direct dye and toxic trace metal removal from aqueous medium

Creators

  • 1. National Research Centre
  • 2. Cairo University

Description

In this work, a zwitterionic copolymer hydrogel with adsorption affinity toward anionic dye and cationic trace metal was prepared by a free radical copolymerization of cationic ([3-(methacryloylamino)propyl] trimethylammonium chloride (MPTC)) and anionic (sodium 4-vinylbenzenesulfonate (SVBS)) monomers. Bis[2-(methacryloyloxy)ethyl] phosphate was used as a cross-linker and its effect on the adsorption properties of the prepared hydrogel was evaluated. The prepared materials were characterized by FTIR, XRD, SEM, EDX, and N2 adsorption at 77 K analysis. FTIR and EDX analysis demonstrated the successful preparation of poly(MPTC-co-VBS). XRD and SEM analysis showed that the poly (MPTC-co-VBS) is amorphous and has quasi-honeycomb morphology with large pores. Increasing the amount of the cross-linker enhanced the adsorption of direct blue 71 dye (DB71) and Pb(II) ions. The highest removal of DB71 and Pb(II) was achieved after 2 h using 1.5 g/L of poly(MPTC-co-VBS); however, the optimum solution pH was 3 for DB71 and 5 for Pb(II). The kinetics and isotherm studies illustrated that the surface of poly(MPTC-co-VBS) is heterogenous with small-sized homogenous pitches and the DB71 and Pb(II) adsorption onto poly(MPTC-co-VBS) is favorable. Finally, poly(MPTC-co-VBS) is more efficient in removing DB71 and Pb(II) from aqueous solutions than many other reported adsorbents.

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

Translated Description (Arabic)

في هذا العمل، تم تحضير هلام مائي من البوليمر المشترك zwitterionic مع تقارب الامتزاز تجاه الصبغة الأنيونية والمعادن النزرة الكاتيونية عن طريق البلمرة المشتركة للجذور الحرة للمونومرات الكاتيونية ([3-( methacryloylamino)propyl] trimethylammonium chloride (MPTC)) والأنيونية (الصوديوم 4 - vinylbenzenesulfonate (SVBS)). تم استخدام ثنائي[2 -(ميثاكريللوكسي)إيثيل] الفوسفات كرابط متقاطع وتم تقييم تأثيره على خصائص الامتزاز للهيدروجيل المحضر. تميزت المواد المحضرة بامتزاز FTIR و XRD و SEM و EDX و N2 عند تحليل 77 K. أظهر تحليل FTIR و EDX الإعداد الناجح لـ POLY (MPTC - co - VBS). أظهر تحليل XRD و SEM أن البولي (MPTC - co - VBS) غير متبلور وله شكل شبه هوني مع مسام كبيرة. عززت زيادة كمية الرابط المتقاطع امتصاص أيونات الصبغة الزرقاء المباشرة 71 (DB71) والرصاص(II). تم تحقيق أعلى إزالة لـ DB71 و Pb(II) بعد ساعتين باستخدام 1.5 جم/لتر من البولي(MPTC - co - VBS) ؛ ومع ذلك، كان الرقم الهيدروجيني للحل الأمثل 3 لـ DB71 و 5 لـ Pb(II). أوضحت دراسات الحركية وتساوي الحرارة أن سطح البولي(MPTC - co - VBS) غير متجانس مع درجات متجانسة صغيرة الحجم وأن امتزاز DB71 و Pb(II) على البولي(MPTC - co - VBS) مناسب. أخيرًا، البولي(MPTC - co - VBS) أكثر كفاءة في إزالة DB71 و Pb(II) من المحاليل المائية من العديد من المواد الممتزة الأخرى المبلغ عنها.

Translated Description (French)

Dans ce travail, un hydrogel de copolymère zwitterionique ayant une affinité d'adsorption envers le colorant anionique et le métal cationique à l'état de trace a été préparé par copolymérisation radicalaire de monomères cationiques (chlorure de [3- (méthacryloylamino)propyl] triméthylammonium (MPTC)) et anioniques (4-vinylbenzènesulfonate de sodium (SVBS)). Le phosphate de bis[2-(méthacryloyloxy)éthyle] a été utilisé comme agent de réticulation et son effet sur les propriétés d'adsorption de l'hydrogel préparé a été évalué. Les matériaux préparés ont été caractérisés par analyse IRTF, DRX, MEB, EDX et adsorption de N2 à 77 K. Les analyses FTIR et EDX ont démontré la préparation réussie du poly(MPTC-co-VBS). Les analyses DRX et MEB ont montré que le poly (MPTC-co-VBS) est amorphe et a une morphologie quasi nid d'abeille avec de grands pores. L'augmentation de la quantité d'agent de réticulation a amélioré l'adsorption des ions directs de colorant bleu 71 (DB71) et de Pb(II). L'élimination la plus élevée de DB71 et de Pb(II) a été obtenue après 2 h en utilisant 1,5 g/L de poly(MPTC-co-VBS) ; cependant, le pH optimal de la solution était de 3 pour DB71 et de 5 pour Pb(II). Les études cinétiques et isothermes ont montré que la surface du poly(MPTC-co-VBS) est hétérogène avec des pas homogènes de petite taille et que l'adsorption de DB71 et de Pb(II) sur le poly(MPTC-co-VBS) est favorable. Enfin, le poly(MPTC-co-VBS) est plus efficace pour éliminer DB71 et Pb(II) des solutions aqueuses que de nombreux autres adsorbants rapportés.

Translated Description (Spanish)

En este trabajo, se preparó un hidrogel de copolímero zwitteriónico con afinidad de adsorción hacia el colorante aniónico y el metal traza catiónico mediante una copolimerización por radicales libres de monómeros catiónicos (cloruro de [3-(metacriloilamino)propil] trimetilamonio (MPTC)) y aniónicos (4-vinilbencenosulfonato de sodio (SVBS)). Se utilizó bis[2-(metacriloiloxi)etil] fosfato como reticulante y se evaluó su efecto sobre las propiedades de adsorción del hidrogel preparado. Los materiales preparados se caracterizaron por FTIR, XRD, SEM, edX y adsorción de N2 a un análisis de 77 K. El análisis FTIR y edX demostró la preparación exitosa de poli(MPTC-co-VBS). El análisis de XRD y SEM mostró que el poli (MPTC-co-VBS) es amorfo y tiene una morfología de panal con poros grandes. El aumento de la cantidad del reticulante mejoró la adsorción del colorante azul directo 71 (DB71) y los iones de Pb(II). La mayor eliminación de DB71 y Pb(II) se logró después de 2 h usando 1.5 g/L de poli(MPTC-co-VBS); sin embargo, el pH óptimo de la solución fue 3 para DB71 y 5 para Pb(II). Los estudios de cinética e isoterma ilustraron que la superficie de poli(MPTC-co-VBS) es heterogénea con breas homogéneas de pequeño tamaño y la adsorción de DB71 y Pb(II) en poli(MPTC-co-VBS) es favorable. Finalmente, el poli(MPTC-co-VBS) es más eficiente en la eliminación de DB71 y Pb(II) de soluciones acuosas que muchos otros adsorbentes informados.

Files

s11356-023-26966-7.pdf.pdf

Files (3.7 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:c3f035b45c0649fcfd9908451fbf9f8b
3.7 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحضير وتوصيف هيدروجيل البوليمر المشترك zwitterionic المرتبط كيميائيًا للصبغة المباشرة وإزالة المعادن السامة من الوسط المائي
Translated title (French)
Préparation et caractérisation d'un hydrogel de copolymère zwitterionique chimiquement réticulé pour l'élimination directe des colorants et des traces de métaux toxiques du milieu aqueux
Translated title (Spanish)
Preparación y caracterización de hidrogel de copolímero zwitteriónico químicamente reticulado para la eliminación directa de colorantes y metales traza tóxicos del medio acuoso

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4376630952
DOI
10.1007/s11356-023-26966-7

Is supplement to
https://openalex.org/W45657153 (Other)
https://openalex.org/W3189969362 (Other)
https://openalex.org/W3021135527 (Other)
https://openalex.org/W2607109471 (Other)
https://openalex.org/W2394300590 (Other)
https://openalex.org/W2386181145 (Other)
https://openalex.org/W2086654717 (Other)
https://openalex.org/W2061295765 (Other)
https://openalex.org/W2055009077 (Other)
https://openalex.org/W1914151049 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1972127940
  • https://openalex.org/W1980704616
  • https://openalex.org/W1986113254
  • https://openalex.org/W1988875621
  • https://openalex.org/W2016782856
  • https://openalex.org/W2023727169
  • https://openalex.org/W2028804714
  • https://openalex.org/W2033471869
  • https://openalex.org/W2051191290
  • https://openalex.org/W2062013938
  • https://openalex.org/W2066832902
  • https://openalex.org/W2070047148
  • https://openalex.org/W2070481171
  • https://openalex.org/W2075139141
  • https://openalex.org/W2076719014
  • https://openalex.org/W2078462117
  • https://openalex.org/W2082442083
  • https://openalex.org/W2283700675
  • https://openalex.org/W2341984759
  • https://openalex.org/W2567547316
  • https://openalex.org/W2577569971
  • https://openalex.org/W2578506651
  • https://openalex.org/W2581027671
  • https://openalex.org/W2671912520
  • https://openalex.org/W2762201903
  • https://openalex.org/W2770301831
  • https://openalex.org/W2782233015
  • https://openalex.org/W2807577214
  • https://openalex.org/W2884225462
  • https://openalex.org/W2898358799
  • https://openalex.org/W2917913152
  • https://openalex.org/W2947948620
  • https://openalex.org/W2953338946
  • https://openalex.org/W2980034003
  • https://openalex.org/W2999560131
  • https://openalex.org/W3004161959
  • https://openalex.org/W3012762166
  • https://openalex.org/W3015528366
  • https://openalex.org/W3039671690
  • https://openalex.org/W3092480599
  • https://openalex.org/W3118141047
  • https://openalex.org/W3138950729
  • https://openalex.org/W3139445561
  • https://openalex.org/W3158752364
  • https://openalex.org/W3171056661
  • https://openalex.org/W3183892994
  • https://openalex.org/W3196305104
  • https://openalex.org/W4225137704
  • https://openalex.org/W4255754319
  • https://openalex.org/W4280616168
  • https://openalex.org/W4281684455
  • https://openalex.org/W4288047630
  • https://openalex.org/W843007777