Aдсорбция 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты органобентонитом из водного раствора

Аннотация

Проведен лабораторный эксперимент по сорбции 2,4-Д на бентоните в Na-Ca-форме и на бентоните, модифицированном гексадецилтриметиламмонием бромидом (HDTMA-Br), в количестве, эквивалентном емкости катионного обмена монтмориллонита, доминирующего в минеральном составе бентонита. Установлено, что гидрофобизированный алкиламмонийными катионами бентонит сорбировал в 4,5 раза больше 2,4-Д, чем немодифицированный бентонит. Органобентонит проявил большее сродство к 2,4-Д, чем Na-Ca-бентонит. В исследованном диапазоне равновесных значений рН от 4 до 6 сорбционные центры гидрофобизированной поверхности органобентонита характеризуются энергетической однородностью по отношению к молекулам 2,4-Д (параметр n в уравнении Фрейндлиха ≈ 0,8), а основным механизмом сорбции 2,4-Д в изученном диапазоне рН являются гидрофобные взаимодействия. Возможность использования HDTMA-бентонита в целях уменьшения подвижности 2,4-Д в почвах и в ландшафтах, а также для создания новых препаративных форм пестицидов, может быть рассмотрена только после исследования токсичных свойств органоглины для нецелевых групп организмов.

Литература

1.               Ежегодник «Состояние загрязнения пестицидами объектов природной среды Российской Федерации в 2022 г.». Обнинск, 2023.

2.               Соколова Т.А., Дронова Т.Я., Толпешта И.И. Глинистые минералы в почвах: Учебное пособие. Тула, 2005.

3.               Чечетко Е.С., Толпешта И.И., Завгородняя Ю.А. О возможности использования модифицированного додецилтриметиламмоний бромидом бентонита для очистки вод от нефти и ее водорастворимых компонентов // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2017. № 3.

4.               Bougdah N., Messikh N., Bousba S. et al. Removal of chlorobenzene by adsorption from aqueous solutions on the HDTMA-bentonites as a function of HDTMA/CEC ratio // Current Research in Green and Sustainable Chemistry. 2020. Vol. 3. https://doi.org/10.1016/j.crgsc.2020.100038

5.               Celis R., Hermosın M.C., Cornejo L. et al. Clay–herbicide complexes to retard picloram leaching in soil // International Journal of Environmental Analytical Chemistry. 2002. Vol. 82.

6.               Celis R., Koskinen W.C., Cecchi A.M. et al. Sorption of the ionizable pesticide imazamox by organo-clays and organohydrotalcites // Journal of Environmental Science and Health. 1999. Part B 34.

7.               Czímerová A., Bujdák J., Dohrmann R. Traditional and novel methods for estimating the layer charge of smectites // Applied Clay Science. 2006. Vol. 34.

8.               Dutta A., Singh N. Surfactant-modified bentonite clays: preparation, characterization, and atrazine removal // Environ Sci Pollut Res Int. 2015. Vol. 22(5). https://doi.org/10.1007/s11356-014-3656-3

9.               He H., Ma Y., Zhu J. et al. Organoclays prepared from montmorillonites with different cation exchange capacity and surfactant configuration // Applied Clay Science. 2010. Vol. 48, № 1–2. https://doi.org/10.1016/j.clay.2009.11.024

10.            Hermosin M.C. and Cornejo J. Binding mechanism of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid by organoclays // J. Environ. Qual. 1993. Vol. 22.

11.            Hermosin M.C., Celis R., Facenda G. et al. Bioavailability of the herbicide 2, 4-D formulated with organoclays // Soil Biology and Biochemistry. 2006. Vol. 38, № 8.

12.            Hermosin M.C., Cornejo J. Adsorption of 2, 4-D on Organoclays // Fate and Prediction of Environmental Chemicals in Soils, Plants, and Aquatic Systems. 2018.

13.            Houhounea F., Niboub D., Chegrouchea S. et al. Behaviour of modified hexadecyltrimethylammonium bromide bentonite toward uranium species // J. of Environmental Chemical Engineering. 2016. Vol. 4. http://dx.doi.org/10.1016/j.jece.2016.07.018

14.            Hsu Y.H., Wang M. K., Pai C. W., Wang Y. S. Sorption of 2,4-dichlorophenoxy propionic acid by organo-clay complexes // Applied Clay Science. 2000. Vol. 16.

15.            Kiersnowski A., Trelińska-Wlaźlak M., Gazińska M. et al. X-ray scattering and calorimetric studies of organoclays obtained by ion-exchange // Polimery. 2011. Vol. 56(9).

16.            Lagaly G. Characterization of clays by organic compounds // Clay Miner. 1981. Vol. 16.

17.            Meier L.P., Kahr G. Determination of the Cation Exchange Capacity (CEC) of Clay Minerals Using the Complexes of Copper(II) Ion with Triethylenetetramine and Tetraethylenepentamine // Clays Clay Miner. 1999. Vol. 47. https://doi.org/10.1346/CCMN.1999.0470315

18.            Natarelli C.V.L., Claro P.I.C., Miranda K.W.E. et al. 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid adsorption on montmorillonite organoclay for controlled release applications // SN Appl. Sci. 2019. Vol. 1, № 1212. https://doi.org/10.1007/s42452-019-1235-4

19.            Ouellet-Plamondona C.M., Joanna Stasiak J., Al-Tabbaac A. The effect of cationic, non-ionic and amphiphilic surfactants on the intercalation of bentonite // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2014. Vol. 444. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2013.12.032

20.            PPDB: Pesticide Properties DataBase (Электронный ресурс). 2024. URL: http://sitem.herts.ac.uk/aeru/ppdb/ (дата обращения: 01.12.2024).

21.            Reeve R.J., Fallowfield H.J. The toxicity of cationic surfactant HDTMA-Br, desorbed from surfactant modified zeolite, towards faecal indicator and environmental microorganisms // J. of Hazardous Materials. 2017. Vol. 339. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2017.06.022

22.            Safety data sheet (Электронный ресурс). 2024. URL: https://www.fishersci.com/store/msds?partNumber=O3042500&productDescription=HEXADECYLTRIMETHYLAM+BR+T+500G&vendorId=VN00033897&countryCode=US&language=en (дата обращения: 01.12.2024).

23.            Sarkar B., Megharaj M., Shanmuganathan D. et al. Toxicity of organoclays to microbial processes and earthworm survival in soils // J. of Hazardous Materials. 2013. Vol. 261. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2012.11.061

24.            Silva V., Mol H.G.J., Zomer P. et al. Pesticide residues in European agricultural soils - A hidden reality unfolded // Sci Total Environ. 2019. Vol. 653. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.10.441

25.            Trigo C., Koskinen W.C., Celis R. et al. Bioavailability of organoclay formulations of atrazine in soils // J. Agril Food Chem. 2010. Vol. 58.

26.            Undabeytia T., Shuali U., Nir S. et al. Applications of Chemically Modified Clay Minerals and Clays to Water Purification and Slow Release Formulations of Herbicides // Minerals. 2021. Vol. 11, № 9. https://doi.org/10.3390/min11010009

27.            Yílmaz N., Yapar S. Adsorption properties of tetradecyl- and hexadecyl trimethylammonium bentonites // N. Applied Clay Science. 2004. Vol. 27. https://doi.org/10.1016/j.clay.2004.08.001

28.            Zhu J.X., He H.P., Guo J.G. et al. Arrangement models of alkylammonium cations in the interlayer of HDTMA+pillared montmorillonites // Chin. Sci. Bull. 2003. Vol. 48.