سنتز، شناسایی و کاربرد چارچوب فلز-آلی MIL-100 (Fe)به¬عنوان جاذب حشره‌کش ایمیداکلوپرید
محورهای موضوعی : شیمی معدنیترانه حاجی اشرفی 1 * , سارا کامل‌شیخرجه 2 , عطیه حسین جانی 3 , معصومه محمدنژاد 4
1 - استادیار گروه شیمی معدنی، دانشکده شیمی، دانشگاه الزهرا، تهران، ایران.
2 - دانشجوی کارشناسی ارشد شیمی معدنی، دانشکده شیمی، دانشگاه الزهرا، تهران، ایران.
3 - دانشجوی دکتری شیمی معدنی، دانشکده شیمی، دانشگاه الزهرا، تهران، ایران.
4 - استادیار گروه شیمی تجزیه، دانشکده شیمی، دانشگاه الزهرا، تهران، ایران.
کلید واژه: آفت‌کش, ایمیداکلوپرید, چارچوبهای فلز-آلی, MIL-100(Fe), برجذب.,
چکیده مقاله :
ایمیداکلوپرید بهعنوان حشره‌کش یکی از این آفت‌کش‌ها با سمیت بالا، حلالیت بهنسبت بالا و پایداری طولانی در آب است و موجب نگرانی زیست‌محیطی زیادی شده است. در این پژوهش، حذف آفت‌کش ایمیداکلوپرید بهوسیله جاذب MIL-100 (Fe) با طیفسنجی فرابنقش-مرئی بررسی شد. اثر عامل‌های متفاوت مانند زمان، pH و مقدار جاذب بر فرایند برجذب بررسی شد. بهینهسازی عامل‌های ذکرشده نشان داد که در pH برابر 3، مدت 60 دقیقه و مقدار جاذب 5 میلی‌گرم، 66 درصد از آلاینده مذکور از محیط آبی حذف میشود. همدما‌های جذب و سینتیک این آلاینده بر MIL-100(Fe) نیز مطالعه شد و نشان داد مدل همدما جذبی لانگمویر همخوانی بیشتری نسبت به مدل همدما جذبی فرندلیچ دارد و سینتیک این واکنش از معادله درجه دوم پیروی می‌کند.
Imidacloprid as an insecticide is one of these pesticides, which has high toxicity, relatively high solubility and long-term stability in water, and has created a significant environmental concern. In this research, the removal of imidacloprid pesticide was investigated by using MIL-100(Fe) adsorbent and UV-Vis device. The effects of different parameters such as time, pH, and adsorbent on the adsorption process were investigated. Optimization of effective parameters was shown that at pH=3, 60 minutes, and 5 mg adsorbent, 66% of the pollutants were removed from the aqueous solution. Also, the adsorption isotherms and kinetics of this pollutant were studied on the MIL-100 (Fe) adsorbent, which indicated that Langmuir adsorption isotherm model was more consistent with the Freundlich adsorption isotherm model, and the kinetics of this reaction follow the quadratic equation.
[1] Zhao X, Wang Y, Li DS, Bu X, Feng P. Metal–organic frameworks for separation. Advanced Materials. 2018;30(37):1705189. doi: 10.1002/adma.201705189
[2] Han J, Xu D, Huang Y, Hua Y, Ding X, Lin Z, et al. Developing fine-tuned MOF membranes for highly efficient separation and adsorption of chemical pollutant in water. Chemical Engineering Journal. 2024:154508. doi: org/10.1016/j.cej.2024.154508
[3] Horcajada P, Surblé S, Serre C, Hong D-Y, Seo Y-K, Chang J-S, et al. Synthesis and catalytic properties of MIL-100 (Fe), an iron (III) carboxylate with large pores. Chemical Communications. 2007;27:2820-2. doi: org/10.1039/B704325B
[4] Chang M, Tang C, Wang C-C, Zhao C. From ore to MOF: a case of MIL-100 (fe) production from iron ore concentrates. Progress in Natural Science: Materials International. 2024;34(1):66-73. doi: org/10.1016/j.pnsc.2024.01.013
[5] Flores CV, Obeso JL, Viltres H, Peralta RA, Ibarra IA, Leyva C. Efficient and effective removal of toluene from aqueous solution using MIL-100 (Fe). Environmental Science: Water Research & Technology. 2024;10(9):2142-7. doi: 10.1039/D4EW00503A
[6] Dhakshinamoorthy A, Alvaro M, Garcia H. Aerobic oxidation of benzylic alcohols catalyzed by metal− organic frameworks assisted by TEMPO. Acs Catalysis. 2011;1(1):48-53. doi: org/10.1007/s10934-017-0489-8
[7] Fang Y, Yang Z, Li H, Liu X. MIL-100 (Fe) and its derivatives: from synthesis to application for wastewater decontamination. Environmental Science and Pollution Research. 2020;27:4703-24. doi: org/10.1016/j.cej.2014.07.119
[8] Agostoni V, Chalati T, Horcajada P, Willaime H, Anand R, Semiramoth N, et al. Towards an improved anti‐HIV activity of NRTI via metal–organic frameworks nanoparticles. Advanced Healthcare Materials. 2013;2(12):1630-7. doi: 10.1002/adhm.201200454
[9] Mohammadnejad M, Hajiashrafi T, Rashnavadi R. An erbium–organic framework as an adsorbent for the fast and selective adsorption of methylene blue from aqueous solutions. Journal of Porous Materials. 2018;25:761-9. doi: org/10.1007/s10934-017-0489-8
[10] Mohammadnejad M, Hajiashrafi T, Rashnavadi R. Highly efficient determination of malachite green in aquatic product using Tb-organic framework as sorbent. Journal of Porous Materials. 2018;25:1771-81. doi: org/10.1007/s10934-018-0590-7
[11] Zhang F, Shi J, Jin Y, Fu Y, Zhong Y, Zhu W. Facile synthesis of MIL-100 (Fe) under HF-free conditions and its application in the acetalization of aldehydes with diols. Chemical Engineering Journal. 2015;259:183-90. doi: org/10.1016/j.cej.2014.07.119
[12] Leclerc H, Vimont A, Lavalley J-C, Daturi M, Wiersum AD, Llwellyn PL, et al. Infrared study of the influence of reducible iron (III) metal sites on the adsorption of CO, CO2, propane, propene and propyne in the mesoporous metal–organic framework MIL-100. Physical Chemistry Chemical Physics. 2011;13(24):11748-56. doi: org/10.1039/C1CP20502A
[13] Tan F, Liu M, Li K, Wang Y, Wang J, Guo X, et al. Facile synthesis of size-controlled MIL-100 (Fe) with excellent adsorption capacity for methylene blue. Chemical Engineering Journal. 2015;281:360-7. doi: org/10.1039/C1CP20502A
[14] Docherty R, Clydesdale G, Roberts K, Bennema P. Application of Bravais-Friedel-Donnay-Harker, attachment energy and Ising models to predicting and understanding the morphology of molecular crystals. Journal of Physics D: Applied Physics. 1991;24(2):89. doi: 10.1088/0022-3727/24/2/001
[15] Shi J, Hei S, Liu H, Fu Y, Zhang F, Zhong Y, et al. Synthesis of MIL‐100 (Fe) at low temperature and atmospheric pressure. Journal of Chemistry. 2013;2013(1):792827. doi: org/10.1155/2013/792827
[16] Mirbagheri NS, Heizmann PA, Trouillet V, Büttner J, Fischer A, Vierrath S. Adsorptive and photo-Fenton properties of bimetallic MIL-100 (Fe, Sn) and MIL-100 (Fe, Ir) MOFs toward removal of tetracycline from aqueous solutions. Materials Advances. 2024;5(14):5724-37. doi: org/10.1016/j.chemosphere.2021.129648
[17] Férey G, Serre C, Mellot‐Draznieks C, Millange F, Surblé S, Dutour J, et al. A hybrid solid with giant pores prepared by a combination of targeted chemistry, simulation, and powder diffraction. Angewandte Chemie. 2004;116(46):6456-61. doi.org/10.1002/ange.200460592