Сравнение традиционных адсорбентов и адсорбентов на основе фуллерена для детектирования 1,4‑диоксана и 2‑метил-1,3‑диоксолана в молоке

А.И. Кочаев ORCID logo , Р. Разави, С. Кайя, М. Могаддам, Н. Алтунай, М. Немати, К.П. Катин ORCID logo , К.С. Гришаков, А.И. Подливаев, М.М. Маслов показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 14 сентября 2021; Исправлена: 05 октября 2021; Принята: 08 октября 2021
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: А.И. Кочаев, Р. Разави, С. Кайя, М. Могаддам, Н. Алтунай, М. Немати, К.П. Катин, К.С. Гришаков, А.И. Подливаев, М.М. Маслов. Сравнение традиционных адсорбентов и адсорбентов на основе фуллерена для детектирования 1,4‑диоксана и 2‑метил-1,3‑диоксолана в молоке. Письма о материалах. 2021. Т.11. №4. С.442-446
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2021-4-442-446

Аннотация

В рамках квантовой теории и с помощью анализа химической реакционной способности определены наиболее подходящие адсорбенты, обеспечивающие эффективную твердофазную микроэкстракцию диоксана и диоксалана из молока. Показано, что углеродные наноструктуры обладают рядом преимуществ перед первичными и вторичными аминами.В настоящей статье с использованием методов теории функционала плотности представлены результаты анализа традиционных адсорбентов и адсорбентов на основе наноразмерных частиц, способных улавливать молекулы 1,4‑диоксана и 2‑метил-1,3‑диоксолана в молоке. Мы рассмотрели ряд взаимодействующих соединений, в том числе 1,4‑диоксан — первичный амин, 1,4‑диоксан — вторичный амин, 1,4‑диоксан — фуллерен C20, 1,4‑диоксан — фрагмент структуры активированного угля, 2‑метил-1,3‑диоксолан — первичный амин, 2‑метил-1,3‑диоксолан — вторичный амин, 2‑метил-1,3‑диоксолан — фуллерен C20, 2‑метил-1,3‑диоксолан — фрагмент структуры активированного угля. Нами определены оптимальные конфигурации соответствующих взаимодействующих структур, оценены их энергии связи и химические потенциалы. Наибольшее значение энергии связи зафиксировано для 1,4‑диоксана, адсорбированного на фуллерене C20. Вместе с тем, рассчитана величина энергетической щели между наивысшими занятыми HOMO и наинизшими свободными LUMO молекулярными состояниями, что позволяет охарактеризовать реакционную способность и стабильность молекул. Соединения 1,4‑диоксана и 2‑метил-1,3‑диоксолана с аминами имеют достаточно большую щель HOMO-LUMO. С использованием представления об электронной функции локализации, мы обнаружили, что между 1,4‑диоксаном и фуллереном C20 образуется ковалентная связь с достаточно высокой степенью локализации электронов в области связи. В остальных случаях значение функции локализации указывает на отсутствие химической связи между соединениями. Предлагаемое исследование дает рекомендации по адсорбции 1,4‑диоксана и 2‑метил-1,3‑диоксолана в целях дальнейшей твердофазной микроэкстракции, что позволит находить их в молоке методом газовой хроматографии с применением пламенно-ионизационного детектора.

Ссылки (23)

1. T. Kasai, H. Kano, Y. Umeda, T. Sasaki, N. Ikawa, T. Nishizawa, K. Nagano, H. Arito, H. Nagashima, S. Fukushima. Inhalation Toxicology. 21, 889 (2009). Crossref
2. J. Fisher, D. Mahle, L. Bankston, R. Greene, J. Gearhart. Am. Ind. Hyg. Assoc. J. 58, 425 (1997). Crossref
3. M. Sun, C. Lopez-Velandia, D. R. U. Knappe. Environmental Science & Technology. 50, 2246 (2016). Crossref
4. L. I. Osemwengie, S. Steinberg. J Chromatogr A. 993, 1 (2003). Crossref
5. G. Carrera, L. Vegué, M. R. Boleda, F. Ventura. J Chromatogr A. 3, 1487 (2017). Crossref
6. Y.-M. Park, H. Pyo, S.-J. Park, S.-K. Park. Analytica Chimica Acta. 548, 109 (2005). Crossref
7. P. E. Grimmett, J. W. Munch. Journal of Chromatographic Science. 47, 31 (2009). Crossref
8. D. K. Stepien, P. Diehl, J. Helm, A. Thoms, W. Püttmann. Water Research. 48, 406 (2014). Crossref
9. S. M. Simonich, P. Sun, K. Casteel, S. Dyer, D. Wernery, K. Garber, G. Carr, T. Federle. Integrated Environmental Assessment and Management. 9, 554 (2013). Crossref
10. G. Vas, K. Vékey. J. Mass Spectrom. 39, 233 (2004). Crossref
11. S. Biniak, G. Szymański, J. Siedlewski, A. Światkowski. Carbon. 35, 1799 (1997). Crossref
12. J. P. Boudou, M. Chehimi, E. Broniek, T. Siemieniewska, J. Bimer. Carbon. 41, 1999 (2003). Crossref
13. N. Ravi, S. A. Anuar, N. Y. M. Yusuf, W. N. W. R. Isahak, M. S. Masdar. Materials Research Express. 5, 055501 (2018). Crossref
14. Y. G. Ko, S. S. Shin, U. S. Choi. J. Colloid Interface Sci. 361, 594 (2011). Crossref
15. A. V. Eletskii. Physics-Uspekhi. 47, 1119 (2004). Crossref
16. R. A. Brazhe, I. S. Olenin. J. Phys.: Conf. Ser. 345, 012039 (2012). Crossref
17. A. I. Kochaev. AIP Advances. 7, 025202 (2017). Crossref
18. M. W. Schmidt et al. J. Comput. Chem. 14, 1347 (1993). Crossref
19. S. Grimme, J. Antony, S. Ehrlich, H. Krieg. J. Chem. Phys. 132, 154104 (2010). Crossref
20. H. Y. Ammar, E.-S. R. H. El-Gharkawy. European Journal of Scientific Research. 120, 401 (2014).
21. M. A. Gimaldinova, M. M. Maslov, K. P. Katin. CrystEngComm. 20, 4336 (2018). Crossref
22. F. R. Bagsican, A. Winchester, S. Ghosh, X. Zhang, L. Ma, M. Wang, H. Murakami, S. Talapatra, R. Vajtai, P. M. Ajayan, J. Kono, M. Tonouchi, I. Kawayama. Scientific Reports. 7, 1774 (2017). Crossref
23. A. Kochaev, R. Meftakhutdinov, R. Sibatov, K. Katin, M. Maslov, V. Efimov. Appl. Surf. Sc. 562, 150150 (2021). Crossref

Финансирование на английском языке

1. Министерство науки и высшего образования Российской Федерации - Соглашение № 075-10-2021-107 от «24» сентября 2021 г.; Идентификатор государственного контракта 0000000007521R500002