ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ С МОЛЕКУЛЯРНЫМИ ОТПЕЧАТКАМИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФОРМАЛЬДЕГИДА В СТОЧНЫХ ВОДАХ ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ

А.Н. Зяблов, А.А. Меренкова, Л.И. Бельчинская, К.В. Жужукин

Скачать

№ 1 (41)

Деревопереработка. Химические технологии

Сведения об авторах

Зяблов Александр Николаевич – доктор химических наук, профессор кафедры аналитической химии

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», г. Воронеж, Российская Федерация

e-mail: alex-nz@yandex.ru

Меренкова Анна Андреевна – студент 5 курса химического факультета

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», г. Воронеж, Российская Федерация

e-mail: alex-nz@yandex.ru

Бельчинская Лариса Ивановна – доктор технических наук, профессор, профессор кафедры химии

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», г. Воронеж, Российская Федерация

e-mail: chem@vglta.vrn.ru

Жужукин Константин Викторович – студент 1 курса магистратуры лесопромышленного факультета

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», г. Воронеж, Российская Федерация

e-mail: kinkon18@yandex.ru

 

Аннотация: 

Разработка методов контроля содержания формальдегида в сточных водах, обеспечивающих высокую точность, простоту использования, экспрессность и экономичность, является актуальной проблемой деревообрабатывающей промышленности. В данной статье рассматривается метод определения содержания формальдегида и его концентраций в воде при помощи пьезоэлектрических сенсорных систем с молекулярно-импринтинговыми полимерами, позволяющими сформировать трехмерные комплементарные пустоты для шаблонов определяемых молекул в процессе полимеризации и последующего их удаления. Получен пьезоэлектрический сенсор с молекулярно-ипринтинговыми отпечатками молекул формальдегида для экспресс-определения его концентрации в растворе. Построен градуировочный график, имеющий линейную зависимость. Определен коэффициент детерминации (R2), равный 0,9815. Найдены неизвестные концентрации формальдегида в растворах методом «введено-найдено». При сенсорном определении неизвестных концентраций в растворе величина стандартного отклонения (Sr, %) составляет менее 7 %. Таким образом, установлено, что пьезоэлектрические сенсоры, модифицированные молекулярно-импринтированными полимерами, позволяют с высокой точностью определять концентрации неизвестных загрязняющих веществ в сточных водах деревообрабатывающих предприятий, они экономически выгодны, регенерируются с дальнейшим нанесением на их поверхность полимера с другими отпечатками.

 

Ключевые слова: 

формальдегид, молекулярно-импринтинговые полимеры, сточные воды, анализ

 

Для цитирования: 

Использование пьезоэлектрических систем с молекулярными отпечатками для определения формальдегида в сточных водах деревообрабатывающих предприятий / А. Н. Зяблов, А. А. Меренкова, Л. И. Бельчинская, К. В. Жужукин // Лесотехнический журнал. – 2021. – Т. 11. – № 1 (41). – С. 78–87. – Библиогр.: с. 84–87 (26 назв.). – DOI: 10.34220/issn.2222-7962/2021.1/7.

 

Литература: 
  1. Sani, F. R. Reduced use of urea-formaldehyde resin and press time due to the use of melamine resin-impregnated paper waste in MDF / F. R. Sani, A. A. Enayati // J Indian Acad Wood Sci. – 2020. – No. 17. – P. 100–105. – DOI: https://doi.org/10.1007/s13196-020-00261-1.
  2. Бельчинская, Л. И. Природозащитные технологии обезвреживания и утилизации отходов мебельных производств / Л. И. Бельчинская. – Воронеж, 2002. – 210 с. – ISBN 5-7994-0106-9.
  3. Ходосова, Н. А. Снижение концентрации формальдегида в окружающей среде алюмосиликатными сорбентами : специальность 03.00.16 «Экология» : дис. ... канд. хим. наук : защищена 23.12.2009 / Ходосова Наталия Анатольевна ; [Место защиты: Иван. гос. хим.-технол. ун-т]. – Иваново, 2009. – 197 с.
  4. Molecularly imprinted polymers : Man-made mimics of antibodies a. their applications in analytical chemistry / ed. by B. Sellergren. – Amsterdam [etc.] : Elsevier, 2001. – XXIV. – 557 p. – ISBN 0-444-82837-0.
  5. Andersson, L. I. Molecular imprinting for drug bioanalysis: A review on the application of imprinted polymers to solid-phase extraction and binding assay / L. I. Andersson // Journal of Chromatography B: Biomedical Sciences and Applications. – 2000. – Vol. 739. – № 1. – P. 163–173.
  6. Као Ньят Линь. Определение уксусной кислоты в промежуточных фракциях производства этанола модифицированным пьезосенсором / Као Ньят Линь, М. Г. Акимова, А. Н. Зяблов // Сорбционные и хроматографические процессы. – 2019. – Т. 19. – № 1. – С. 30–36.
  7. Патент 137946 Российская Федерация, МПК H01L41/08. Пьезоэлектрический сенсор на основе молекулярно-импринтированного полимера для определения олеиновой кислоты / Зяблов А. Н., Дуванова О. В. [и др.] ; заявитель и патентообладатель Воронежский госуниверситет. – № 2013144500/28, заявл. 03.10.2013 ; опубл. 27.02.2014, Бюл. № 6. – 6 с.
  8. Кудринская В. А. Влияние растворителя на сорбционные свойства полимеров с молекулярными отпечатками кверцетина / В. А. Кудринская, С. Г. Дмитриенко // Сорбционные и хроматографические процессы. – 2009. – Т. 9. – Вып. 6. – С. 824–829.
  9. Bergmann, N. M. Molecularly imprinted polymers with specific recognition for macromolecules and proteins / N. M. Bergmann, N. A. Peppas // Prog Polym Sci. – 2008. – Vol. 33 (3). – P. 271–288.
  10. Xu, X. Separation and screening of compounds of biological origin using molecularly imprinted polymers / X. Xu, L. Zhu, L. J. Chen // Chromatogr B. – 2004. – Vol. 804 (1). – P. 61–69.
  11. A novel electrochemical sensor based on gold nanoparticles and molecularly imprinted polymer with binary functional monomers for sensitive detection of bisphenol / W. Zhao, T. Kang, L. Lu [et al.] // Electroanal Chem. – 2017. – Vol. 786 – P. 102–111.
  12. Removal of phenolic compounds from industrial waste water based on membrane-based technologies / W. Raza, J. Lee, N. Raza [et al.] // J Ind Eng Chem. – 2019. –Vol. 71. – P. 1–18.
  13. Molecular imprinting science and technology: a survey of the literature for the years up to and including / C. Alexander, H. S. Andersson, L. I. Andersson [et al.] // J. Mol. Recognit. – 2006. – Vol. 19 (2). – P. 106–180.
  14. A molecularly imprinted polymer for carbaryl determination in water / I. Sánchez-Barragán, K. Karim, J. M. Costa-Fernández [et al.] // Sensor Actuat B-Chem. – 2007. – Vol. 123 (2). – P. 798–804.
  15. Novel molecularly imprinted polymer using 1-(α-methyl acrylate)-3-methylimidazolium bromide as functional monomer for simultaneous extraction and determination of water-soluble acid dyes in wastewater and soft drink by solid phase extraction and high performance liquid chromatography / X. B. Luo, Y. C. Zhan, X. M. Tu [et al.] // J Chromatogr A. – 2011a. – Vol. 1218 (8). – P. 1115–1121.
  16. Determination of phenolic compounds in river water with on-line coupling bisphenol A imprinted monolithic precolumn with high performance liquid chromatography / J. J. Ou, L. H. Hu, L. G. Hu [et al.] // Talanta. – 2006. – Vol. 69 (4). – P. 1001–1006.
  17. Sambe, H. Molecularly imprinted polymers for triazine herbicides prepared by multi-step swelling and polymerization method: their application to the determination of methylthiotriazine herbicides in river water / H. Sambe, K. Hoshina, J. Haginaka // J Chromatogr. – 2007. – A 1152(1). – P. 130–137.
  18. Molecularly imprinted TiO2 thin film using stable ground-state complex as template as applied to selective electrochemical determination of mercury / Z. H. Liu, S. Y. Huan, J. H. Jiang [et al.] // Talanta. – 2006. – Vol. 68 (4). – P. 1120–1125.
  19. Бельских, Н. В. Определение бутилового и изобутилового спиртов в воздухе с применением модифицированных кварцевых микровесов / Н. В. Бельских, Т. А. Кучменко, А. Л. Коростелев // Промышленность стройматериалы и стройиндустрия, энерго- и ресурсосбережение в условиях рыночных отношений : Междунар. конференция. – Белгород, 1997. – С. 138–140.
  20. Исследование сорбции карбоновых кислот С1 – C4 на эфирах полиэтиленгликоля с применением пьезосенсоров / Я. И. Коренман [и др.] // Сенсор. – 2005. – № 1. – С. 2–7.
  21. Определение жирных кислот в жидкостях пьезоэлектрическими сенсорами на основе полимеров с молекулярными отпечатками / И. А. Кривоносова, О. В. Дуванова, А. Н. Зяблов [и др.] // Бутлеровские сообщения. – 2015. – Т. 42. – № 6. – С. 152–157.
  22. Определение содержания карбоновых кислот в производственных растворах пьезоэлектрическими датчиками модифицированными полимерами с молекулярными отпечатками / А. И. Королев, С. А. Заварыкина, Као Ньят Линь [и др.] // Сорбционные и хроматографические процессы. – 2020. – Т. 20, № 2. – С. 271–276.
  23. Применение пьезосенсоров для определения карбоновых кислот в промежуточных продуктах производства пищевого этанола / Као Ньят Линь, О. В. Дуванова, С. Ю. Никитина, А. Н. Зяблов // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2019. – Т. 85. – № 4. – С. 11–16.
  24. Као Ньят Линь. Применение полимера с молекулярными отпечатками на основе полиимида в качестве селективного покрытия пьезосенсора для определения олеиновой кислоты в маслах / Као Ньят Линь, О. В. Дуванова, А. Н. Зяблов // Аналитика и контроль. – 2019. – Т. 23. – № 1. – С. 120–126. – DOI: 10.15826/analitika.2019.23.1.006.
  25. Ионообменные свойства полиамидокислотных пленок с различной степенью имидизации / О. В. Дьяконова, В. В. Котов, В. Ф. Селеменев, В. С. Воищев // Журнал физической химии. – 1998. – Т. 72. – № 7. – С. 1275–1279.
  26. Synthesis and study of the sorption properties of 4-hydroxybenzoic acid-imprinted polymers / S. G. Dmitrienko, V. V. Irkha, T. B. Duisebaeva [et al.] // Journal of analytical chemistry. – 2006. – Vol. 61. – No. 1. – P. 14–19. – DOI: 10.1134/S1061934806010047.