绿色固相体系用于从水溶液中分离两种偶氮染料——胭脂红和亮蓝FFC

《Sustainable Chemistry One World》：Green solid-phase system to separate two azo dyes, carmoisine and brilliant blue FCF, from aqueous solutions

　　

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  研究了从二元溶液中高效去除卡莫伊辛偶氮染料的方法。
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  玉米淀粉作为绿色固相吸附系统表现出显著的性能。
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  该吸附过程符合伪二级动力学和线性朗缪尔等温线模型。

引言

由于固相系统在从环境废水样品中去除污染物方面具有吸引人的特性，因此在从水溶液中提取各种污染物方面表现出很高的效率。然而，主要挑战在于设计和使用一种具有高活性、高表面积、高孔隙率和成本效益的吸附剂。淀粉作为一种吸附剂具有很高的效率，同时由于其对抗蛋白质和糖蛋白的高亲和力，还具有作为药物递送系统中赋形剂的潜力。[1] 淀粉的固有特性，如高表面积、大量功能基团、成本效益、高活性、高孔隙率、无毒性以及易获取性，使其成为去除受污染水中的多种污染物（如偶氮染料和药物残留物）的合适吸附剂。通过用聚丙烯酸接枝处理，将淀粉转化为高效的吸附水凝胶。[2] 研究表明这种处理方式会导致淀粉失去结晶结构，羟基减少，而羧基数量增加。所制备的水凝胶被用于去除亚甲蓝染料。[3] 玉米淀粉纳米晶体（SNCs）被用于在单组分、二元组分和三元组分系统中去除亚甲蓝、孔雀石绿和结晶紫染料，并且在混合物系统中也显示出高效的去除能力。[4] 通过引入不同的功能基团对淀粉进行改性，以提高其吸附效率，从而增强其对染料的吸附能力。[5] 二醛化淀粉与多层MXene复合，用于从水溶液中去除萘普生药物和一些食品染料。[6] 玉米淀粉被选为去除阴离子染料的吸附剂，而马铃薯淀粉则不合适，因为马铃薯淀粉中含有磷酸酯基团，这些基团会在水溶液中产生负电荷，从而降低阴离子染料的吸附效率。[7] Car染料是一种可溶于水的染料，属于离子染料（见图1a）。在抗坏血酸催化作用下，仅用20分钟就成功从水溶液中去除了97%的Car染料。[8] Brilliant blue FCF（E133，FD&C蓝色1号）是一种含有三个磺酸基团（带负电荷）和一个可质子化的胺基团（带正电荷）的酸性染料（见图1b），也被称为三芳基甲烷染料。[9] 这种染料被广泛用作食品添加剂，但大量摄入这种染料（超过允许限量）可能会对人体健康造成危害。[10] 本研究开发了一种高效且选择性的吸附系统，用于分离和吸附两种阴离子染料：卡莫伊辛偶氮染料和Brilliant blue FCF染料。该吸附系统对卡莫伊辛染料的吸附能力明显强于Brilliant blue FCF染料，表明这种吸附过程不是基于电荷的。由于卡莫伊辛染料对淀粉的亲和力高于Brilliant blue FCF染料，因此建议在通常使用淀粉的药物制剂中加入卡莫伊辛染料作为添加剂。

章节摘录

化学物质和设备

卡莫伊辛偶氮染料（C₂₀H₁₂N₂Na₂O₇S₂）、Brilliant blue FCF染料（C₃₇H₃₄N₂Na₂O₉S₃）、玉米淀粉和NaOH均由默克公司（德国）提供。实验中使用的是双重蒸馏水（DW）。实验设备包括UV-可见光谱仪（UV-M90）、傅里叶变换红外光谱仪（Bruker Alpha ll）、离心机（Dlab，中国）、pH计（Hanna pH计）和水浴。卡莫伊辛偶氮染料和Brilliant blue FCF染料的色散指数（CI）分别为14720和42090。

染料储备液的制备

准备了1000 μg.mL^?1的卡莫伊辛偶氮染料和Brilliant blue FCF染料溶液。

淀粉中的活性功能基团是羟基（?OH）。在水溶液中，这个基团表现为中性；但在酸性介质中，羟基会被质子化成正电荷，在碱性介质中则会被去质子化成负电荷。[11] 由于含有淀粉以及卡莫伊辛偶氮染料和Brilliant blue FCF染料混合物的溶液pH值为6，因此淀粉中的羟基会被质子化，使其表面带正电荷。

总之，开发了一种高效的固相系统，利用玉米淀粉作为吸附剂来去除单一溶液中的卡莫伊辛偶氮染料，并从二元溶液中分离出Brilliant blue FCF染料。该系统能够通过淀粉表面的活性羟基（?OH）选择性吸附并去除卡莫伊辛偶氮染料，而几乎不吸附Brilliant blue FCF染料。分离过程非常迅速，在30分钟内即可完成，去除率达到了97%。

Lamia L.G. Al-mahamad：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、验证、项目 supervision、软件使用、资源管理、方法论设计、研究实施、资金申请、数据分析、数据整理、概念构思。Almijbilee Muntadher M.Alwan：软件使用、数据分析。

不适用

不适用

不适用

Lamia L. G. Al-mahamad和Muntadher M. Almijbilee感谢Mustansiriyah大学（www.uomustansiriyah.edu.iq）和伊拉克高等教育部及科学研究部的支持。

Lamia L.G. Al-mahamad|Muntadher M. Alwan Almijbilee