Amine-functionalized, multi-arm star polymers: A novel platform for removing glyphosate from aqueous media.
Chemosphere · 2017 · 169:437-442 · PMID 27889510 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 환경과 생태 > 토양 거동 · 식이
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본 연구에서는 고도로 기능화된 별 모양의 고분자 입자를 이용한 수성 매질로부터 글리포세이트를 효율적으로 제거하는 새로운 방법을 기술하였다. 이 입자들은 폴리스티렌 코어를 가지며 35개 이상의 메타크릴산 에스터 사슬이 부착되어 있고, 각 사슬은 물속에서 부분적으로 양성자화된 다수의 측쇄 아민기(폴리(디메틸아미노에틸 메타크릴레이트): PDMAEMA)를 포함한다. 동역학 연구 결과, 이 별 모양 고분자는 접촉 시간 10분 이내에 수용액에 존재하는 글리포세이트의 최대 93%를 제거하였으며, 이는 20분 후 33%만 제거한 활성탄보다 우수한 성능을 보였다. 이러한 별 모양 고분자 표면에서의 글리포세이트 흡착은 Langmuir 모델을 따르며 단층 피복이 가장 높음을 나타냈다. 양성자화된 아민기와 글리포세이트의 해리된 카르복실산 및 인산 그룹 간의 이온 상호작용은 공급 농도가 1 ppm 미만일 때에도 효과적인 글리포세이트 포획을 유도한다. 이러한 별 모양 고분자의 표면 전하와 글리포세이트의 해리는 모두 pH에 의해 영향을 받으므로, pH가 4.2에서 7.7로 증가함에 따라 글리포세이트 제거 효율은 63%에서 93%로 증가하였다. 부틸아민을 이들 고분자 입자의 대용체로 사용하여 수행된 NMR 연구는 아민기가 글리포세이트의 카르복실산 및 인산 그룹 모두와 결합하며, 이때 그 농도가 글리포세이트와 2:1 이상의 몰비일 때 확인되었다.ORIGINAL ABSTRACT
We describe a novel method for efficiently removing glyphosate from aqueous media via adsorption onto highly functionalized star-shaped polymeric particles. These particles have a polystyrene core with more than 35 attached methacrylate polymer arms, each containing a plurality of pendant amines (poly(dimethylamino ethyl methacrylate): PDMAEMA) that are partially protonated in water. Kinetic studies demonstrate that these star-polymers successfully remove up to 93% of glyphosate present in aqueous solution (feed concentration: 5 ppm), within 10 min contact time, outperforming activated carbon, which removed 33% after 20 min. On these star-polymers, glyphosate adsorption closely follows the Langmuir model indicating monolayer coverage at most. Ionic interaction between the protonated amines and glyphosate's dissociated carboxylic and phosphoric acid groups lead to effective glyphosate capture even at feed concentrations below 1 ppm. Surface charge of these star polymers and dissociation of glyphosate are both influenced by pH, thus glyphosate removal efficiency increases from 63% to 93% when pH increases from 4.2 to 7.7. NMR studies conducted with butylamine as a proxy for these polymeric particles confirm that the amine group binds with both glyphosate's carboxylic and phosphoric acid groups when its concentrations are in a 2:1 or higher molar ratio with glyphosate.| 저자 | Samuel, L.; Wang, R.; Dubois, G.; Allen, R.; Wojtecki, R.; La, Y. H. |
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| 저널 | Chemosphere |
| 권·호·쪽 | 169, 437-442 |
| PMID | 27889510 |
| DOI | 10.1016/j.chemosphere.2016.11.049 |
| MeSH | Adsorption; Amines; Charcoal; Glycine; Kinetics; Methacrylates; Nylons; Polymers; Water Pollutants, Chemical; Glyphosate |