Кобилінська Н. Г. Колоїдно-хімічні принципи створення сорбційних матеріалів для вилучення антропогенних забруднювачів об’єктів довкілля
English versionДисертація на здобуття ступеня доктора наук
Державний реєстраційний номер
0526U000011
Здобувач
Спеціальність
- 02.00.11 - Колоїдна хімія
- 21.06.01 - Екологічна безпека
21-01-2026
Спеціалізована вчена рада
Д 26.183.01
Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А. В. Думанського Національної академії наук України
Анотація
Дисертація присвячена розробці системного підходу до цілеспрямованого регулювання сорбційних властивостей на прикладі функціоналізованих матеріалів на основі мезопористого діоксиду кремнію, шаруватих подвійних гідроксидів та їх магнітокерованих нанокомпозитів, а також високодисперсного мезопористого вугілля для визначення та вилучення органічних та неорганічних сполук, в т.ч. екотоксикантів об’єктів довкілля. В основу роботи покладено розвиток колоїдно-хімічних уявлень про механізм сорбційних процесів при вилученні радіонуклідів (234,235,238U, 137Cs, 90Sr), та інших органічних (фармацевтичних препаратів, барвників, хлорорганічних пестицидів, розчинників, консервантів, тощо) та неорганічних сорбатів (Pb2+, Cu2+, Co2+, Cd2+, Ni2+, Cr3+, Zn2+, Mn2+, Eu3+, Ce3+, Tb3+, Nd3+, CrO42-, AsO33-, AsO43-, PO43- та MnO4- іонів), в т.ч екотоксикантів, з водних розчинів різного складу (модельних, природних, стічних, технологічних і т.д.). Всебічно проаналізовано вплив широкого спектру параметрів на структурно-сорбційні характеристики одержаних матеріалів, що дозволяє отримувати відтворювані структури та є важливим для створення високоселективних і ефективних функціональних сорбентів на їх основі. Досліджено закономірності впливу умов синтезу, хімічного та структурного складу моно- і мультифункціоналізованих матеріалів на їх сорбційні властивості при вилученні органічних і неорганічних сполук, більшість з яких є забруднювачами у водах різного складу. Ефективність одержаних матеріалів з закріпленими етилендиамінтриацетатними, фосфоновими, амінопропільними та сульфогрупами, як сорбентів, підтверджена їх високою сорбційною ємністю та селективністю до катіонів 3d- та 4f- металів, швидким встановленням рівноваги та здатністю до регенерування. Розроблені гібридні методики визначення та концентрування органічних та неорганічних забруднювачів з використанням розроблених сорбентів методами спектрофотометрії, люмінесценції та атомно-абсорбційних, хроматографічних методів детектування екотоксикантів у фазі сорбенту та у розчині. Усі одержані сорбенти апробовані при аналізі питних, природних вод, ґрунтів і повітря різного складу. Розроблені методики забезпечують визначення органічних та неорганічних сорбатів, більшість з яких є антропогенними забруднювачами природних вод на рівні ГДК й є важливим етапом у вирішенні наукової проблеми з колоїдної хімії в рамках екологічної безпеки
Публікації
1. Kobylinska, N. Single-stage separation and quantitation of anionic and cationic forms of transition metals from environmental water using organo-functionalized ordered mesoporous silica. Chem. Eng. J. Adv., 2025, 100741 [Q1].
2. Fedorchuk, O.; Usov, D.; Kobylinska, N. Carrageenan-functionalized mesoporous silica for preconcentration and determination of 1,4-dioxane in surfactants, washing and cosmetic products by gas chromatography, Microchem. J., 2024, 207, 112153 [Q1]
3. Hubetska, T.S.; Khainakova, O.A.; Kobylinska, N.G. Sorptive removal of pharmaceuticals from aqueous solutions using Ni(II),Fe(III)-layered double hydroxides and their ferromagnetic oxides, Ukr. Chem. J., 2024, 90 (8), 56-80
4. Hubetska, T.S.; Demchenko, V.Y.; Kobylinska, N.G. Surface engineering: binary Mg,Fe-LDH·xFe3O4 nanocomposites for improved magnetic solid-phase extraction of pharmaceuticals from aqueous solution, Mater Adv, 2024, 5, 8145-8163 [Q1]
5. Hubetska, T.S.; Demchenko, V.Y.; Kobylinska, N.G. Chemical design of Mg(II)/Fe(III)-layered double hydroxides and their sorption properties toward ibuprofen, Theor. Exp. Chem., 2024, 60 (1), 64–75 [Q3]
6. Hubetska, T.S.; Demchenko, V.Ya.; Kobylinska N.G. Adsorptive removal of UO22+ ions from aqueous solutions by Ni(II)/Fe(III)-layered double hydroxides and its magnetic nanocomposites, Theor. Exp. Chem., 2023, 59 (5), 364–376 [Q3]
7. Kobylinska, N.; Dudarko, O.; Gładysz-Płaska, A.; Tertykh, V.; Majdan, M. Optimal synthesis of novel phosphonic acid modified diatomite adsorbents for effective removal of Uranium(VI) ions from aqueous solutions. Materials. 2023, 16 (15), 5263 [Q2]
8. Matvieieva, N.; Bessarabov, V.; Khainakova, O.; Duplij, V.; Bohdanovych, T.; Ratushnyak, Ya.; Kuzmina, G.; Lisovyi, V.; Zderko, N.; Kobylinska, N. Cichorium intybus L. “hairy” roots as a rich source of antioxidants and anti-inflammatory compounds. Heliyon, 2023, 9 (3), e14516 [Q1]
9. Hubetska, T.S.; Demchenko, V.Ya.; Kobylinska N.G. Sorbents based on the Ni,Fe-layered double hydroxides and its magnetic nanocomposites for deactivation and preconcentration of Cs(I) and Sr(II) ions from aqueous solutions. Ukr. Chem. J., 2023, 89 (10), 100-123
10. Kobylinska, N.; Klymchuk, D.; Khaynakova, O.; Duplij, V.; Matvieieva, N. Morphology-controlled green synthesis of magnetic nanoparticles using extracts of ‘hairy’ roots: Environmental application and toxicity evaluation. Nanomaterials, 2022, 12 (23), 4231 [Q1]
11. Kobylinska, N.; Puzyrnaya, L.; Pshinko, G. Magnetic nanocomposites based on Zn,Al-LDH intercalated with citric and EDTA groups for the removal of U(VI) from environmental and wastewater: synergistic effect and adsorption mechanism study, RSC Adv., 2022, 12 (50), 32156–32172 [Q2]
12. Kobylinska, N.G.; Kessler, V.G.; Seisenbaeva, G.A.; Dudarko, O.A. In situ functionalized mesoporous silicas for sustainable remediation strategies in removal of inorganic pollutants from contaminated environmental water. ACS Omega, 2022, 7 (27), 23576–23590 [Q1]
13. Kobylinska N.G., Puzyrnaya L.M., Pshinko G.M. Layered double hydroxides as promising adsorbents for water remediation based on radioactive pollutions (Review), Theor. Exper. Chem. 2022. 58 (4), 201-218 [Q3]
14. Hubetska, T.S.; Mestre, A.S.; Kobylinska, N.G.; Carvalho, A.P. Steam activation of acid-chars for enhanced textural properties and pharmaceuticals removal. Nanomaterials, 2022, 12 (19), 3480 [Q1]
15. Dudarko, O.; Kobylinska, N.; Kessler, V.; Seisenbaeva, G. Recovery of rare earth elements from NdFeB magnet by mono- and bifunctional mesoporous silica: Waste recycling strategies and perspectives, Hydrometallurgy, 2022, 210, 105855 [Q1]
16. Kobylinska, N.; Klymchuk, D.; Shakhovsky, A.; Khainakova, O.; Ratushnyak, Y.; Duplij, V.; Matvieieva N. Biosynthesis of Magnetite and Cobalt Ferrite Nanoparticles using Extracts of ‘Hairy’ Roots: Preparation, Characterization, Estimation for Environmental Remediation and Biological Application. RSC Adv., 2021, 11 (43), 26974-26987 [Q1]
17. Hubetska, T.S.; Kobylinska, N.G.; García, J.R. Sunflower biomass power plant by-products: Properties and its potential for water purification of organic pollutants. J. Anal. Appl. Pyrolysis, 2021, 157, 105237 [Q1]
18. Kobylinska, N.; Dudarko, O.; Kessler, V.; Seisenbaeva, G.A. Enhanced removal of Cr(III), Mn(II), Cd(II), Pb(II) and Cu(II) from aqueous solution by N-functionalized ordered silica. Chem. Afr., 2021, 4, 451–461 [Q3]
19. Dudarko, О.А.; Kobylinska, N.; Mishra, B.; Kessler, V.G.; Tripathi, B.P.; Seisenbaeva, G.A. Facile strategies for synthesis of functionalized mesoporous silicas for the removal of rare-earth elements and heavy metals from aqueous systems. Micropor. Mesopor. Mater. 2021, 315, 110919 [Q1]
20. Kobylinska, N.; Shakhovsky, A.; Khainakova, O.; Klymchuk, D.; Avdeeva, L.; Ratushnyak, Y.; Duplij, V.; Matvieieva N. ‘Hairy’ root extracts as source for ‘green’ synthesis of silver nanoparticles and medical applications. RSC Adv., 2020, 10, 39434. [Q1]
21. Hubetska, T.S.; Kobylinska, N.G.; García Menendez J.R. Application of Hydrophobic Magnetic Nanoparticles as Cleanup Adsorbents for Pesticide Residue Analysis in Fruit, Vegetable, and Various Soil Samples. J. Agric. Food Chem. 2020, 68 (47), 13550–13561 [Q1]
22. Hubetska, T.; Kobylinska, N.; García, J.R. Efficient adsorption of pharmaceutical drugs from aqueous solution using a mesoporous activated carbon. Adsorption, 2020, 26 (2), 251-266 [Q2]
23. Kobylinska, N.G.; Dudarko, O.А.; Melnyk, I.V.; Seisenbaeva, G.A.; Kessler V.G. Luminescence performance of Cerium(III) ions incorporated into organofunctional mesoporous silica. Micropor. Mesopor. Mater., 2020, 305, 110331 [Q1]
24. Kostenko, L.S.; Kobylinska, N.G.; Khainakova, O.; Garcia-Granda S. Advanced core-shell EDTA-functionalized magnetite nanoparticles for rapid and efficient magnetic solid phase extraction of heavy metals from water samples prior to the multi-element determination by ICP-OES. Microchim. Acta. 2020, 187, 289 [Q1]
25. Hubetska, T.; Khainakova, O.; Kobylinska, N.G.; García J.R. Spherical mesoporous carbon adsorbents for sorption, concentration, and extraction of nicotine and other components of cigarette smoke. Prot. Met. Phys. Chem. Surf., 2019, 55 (3), 423–432 [Q2]
26. Shnayder, B.A.; Levchyk, V.M.; Zui, M.F.; Kobylinska, N.G. Hybrid organosilica coatings for solid phase microextraction: highly efficient adsorbents for determination of trace parabens. Prot. Met. Phys. Chem. Surf., 2019, 55 (4), 657-666 [Q2]
27. Kotok, V.A.; Kovalenko, V.L.; Zima, A.S.; Kirillova, E.A.; Burkov, A.А.; Kobylinska, N.G.; Khranilov, Yu.P. Optimization of electrolyte composition for the cathodic template deposition of Ni(OH)2-based electrochromic films on FTO glass, ARPN J. Eng. Appl. Sci, 2019, 14 (2), 344-353 [Q2]
28. Kostenko, L.; Kobylinska, N.; Khainakov, S.; Garcia-Granda, S. Magnetite Nanoparticles with Aminomethylenephosphonic Groups: Synthesis, Characterization and Uptake of Europium(III) Ions from Aqueous Media. Microchim. Acta, 2019, 186 (7), 474 [Q1]
29. Hubetska, T.S.; Krivtsov, I.; Kobylinska, N.G.; Garcia Menendez, J.R. Hydrophobically Functionalized Magnetic Nanocomposite as a New Adsorbent for Preconcentration of Organochlorine Pesticides in Water Solution. IEEE Magn. Lett., 2018, 9 (11), 159-164 [Q2]
30. Kobylinskaya, N.G.; Khainakova, E.A.; Diaz-Garcia, M.E.; Zaitsev, V.N. Nanocomposites based on magnetite modified by chelate groups for a solid-phase concentration of heavy-metal ions from aqueous solutions. Prot. Met. Phys. Chem. Surf., 2017, 53, 675–684 [Q2]
31. Fedorchuk, O.I.; Kobylinska, N.G.; Zaitsev, V.N. Headspace gas chromatographic determination of 1,4-dioxane with adsorption preconcentration on silica modified with λ-carrageenan. J. Anal. Chem., 2017, 72(3), 295–302 [Q3]
32. Goncharova, L.A.; Kobylinska, N.G.; Díaz-Garcia, M.E.; Zaitsev, V.N. Solid-phase luminescence determination of tetracycline in bottled water using chemically modified silica. J. Anal. Chem., 2017, 72(7), 724–733 [Q3]
33. Savchuk, M.O.; Litsis, O.O.; Znovjyak, K.O.; Sliva, T.Y.; Kobylinskaya, N.G.; Shishkina, S.V., Dyakonenko, V.V., Amirkhanov, V.M. Transition metal complexes of 2,6-bis(imidazol-2-yl)pyridine and its aliphatic derivative. Polyhedron, 2017, 133 (5), 162-168 [Q2]
34. Telbiz G.M., Gerda V.I., Kobylinska N.G.; Zaitsev V.M., Fraissard J. Studies of hydrogen sorption on mesoporous Carbon composite modified with adsorbed Palladium. NATO Sci. Peace Secur. C: Environ. Secur., 2011, 2, 499-508 [Q4]
35. Zaitsev, V.N.; Kostenko, L.S.; Kobylinskaya, N.G. Acid–Base Properties of Silica-Based Ion-Exchanger Having Covalently Bonded Aminodi(Methylphosphonic) Acid. Anal. Chim. Acta. 2006, 565 (2), 157–162 [Q1]
36. Hubetska, T.; Demchenko, V.; Kobylinska, N. Synthesis and crystal chemistry of hydrotalcite-supergroup Mg,Fe–layered double hydroxide materials and their performance in the pharmaceuticals removal. Ukrainian Conference with International Participation “Chemistry, Physics and Technology of Surface”, Kyiv, Ukraine, 29-30 May 2024, P. 30.
37. Hubetska T., Demchenko V., Kobylinska N. Synthetic Mg,Fe–layered double hydroxide materials: synthesis, crystal structure and adsorption mechanism study. The 24th IEEE International Conference on Nanotechnology (IEEE-NANO 2024), Gijón, Spain, 8-11 July 2024, Submission number: 371.
38. Hubetska, T.; Demchenko, V.; Kobylinska, N. Rapid and efficient removal of diclofenac sodium from aqueous solution via binary Mg,Fe-LDH/Fe3O4 nanocomposites. The 24th IEEE International Conference on Nanotechnology (IEEE-NANO 2024), Gijón, Spain, 8-11 July 2024, Submission number: 392.
39. Hubetska, T.; Demchenko, V.; Kobylinska, N. Environmental insight into efficient removal of diclofenac sodium from aqueous solution by Fe3O4 loaded Mg,Fe-LDH nanocomposites. 2024 IEEE 14th International Conference “Nanomaterials: Applications&Properties” (IEEE NAP-2024), Riga, Latvia, 8-13 September 2024, ID 1147.
40. Dudarko, O.; Kobylinska, N. Phosphonic acid Treated Natural Diatomite as Low-cost Adsorbent for the Removal of U(VI) ions from aqueous solution, Kyiv Conference on Analytical Chemistry: Modern Trends 2024, Київ, Україна, 16–18 жовтня 2024, С. 125.
41. Hubetska, T.; Demchenko, V.; Kobylinska, N. Self-assembled Fe3O4/Mg,Fe-LDH colloidal nanocomposites with enhanced adsorption and photocatalytic activity. International research and practice conference: Nanotechnology and Nanomaterials (NANO-2024), , Uzhhorod, Ukraine, 21-24 August 2024, P. 250.
42. Кобилінська Н.Г. Aналітичні індикаторні системи для вилучення та концентрування іонів U(VI) з водних середовищ та розробки сорбційно-спектроскопічних методик для моніторингу їх якості. VI Міжнародна конференція «Перспективи впровадження інновацій у атомну енергетику», Київ, Україна, 26-27 вересня 2024, С. 157-160.
43. Garcia Garcia, S.; Hubetska, T.; Kobylinska, N.; Garcia-Granda, S. Biosynthesized magnetic nanoparticles: eco-friendly adsorbents for effective water purification. V Міжнародна науково-практична конференція «Перспективи майбутнього та реалії сьогодення в технологіях водопідготовки», Kиїв, Україна, 14-15 листопада 2024, С. 125.
44. Duplij, V.; Kharchuk, M.; Kobylinska, N.; Matvieieva, N. Peculiarities of silver nanoparticles synthesized using Artemisia vulgaris “hairy” root extracts. 11th International Conference "Nanotechnologies and Nanomaterials" (NANO-2023), Ivano-Frankivsk region, Bukovel, Ukraine, 16- 19 August 2023, P. 286.
45. Kobylinska, N.; Klymchuk, D.; Shakhovsky, A.; Ratushnyak, Y.; Duplij, V.; Matvieieva, N. Comparative assessment of chemically and ‘green’ synthesized magnetic nanoparticles and their use for removal of pollutants. Twenty third annual conference - YUCOMAT 2022, Twelfth world round table conference on sintering - XII WRTCS 2022, Herceg Novi, Montenegro, August 29 – September 2, 2022, P.S.III.D.6.
46. Hubetska, T.S.; Demchenko, V.Ya.; Kobylinska, N.G. Mg/Fe layered double hydroxides-based adsorbents for removal of inorganic toxicants commonly found in aquatic environments. Twenty third annual conference - YUCOMAT 2022, Twelfth world round table conference on sintering - XII WRTCS 2022, Herceg Novi, Montenegro, August 29 – September 2, 2022, P.S.I.A.2.
47. Kobylinska, N.G.; Kharchuk, M.; Duplij, V.P.; Matvieieva, N.A. ‘Green’ synthesis and characterization of silver nanoparticles using Artemisia vulgaris ‘hairy’ root extracts as reducing agents. International research and practice conference “Nanotechnology and nanomaterials” (NANO-2022), Lviv, Ukraine, 25-27 August 2022, P. 49.
48. Hubetska, T.S.; Demchenko, V.Y.; Kobylinska, N.G. Effect of Mg(II)/Fe(III) molar ratio on the structure and adsorptive removal of LDH-based composites. Ukrainian conference with international participation "Chemistry, physics and technology of surface", Kyiv, Ukraine, 19-20 October 2022, P. 92.
49. Kobylinska, N.; Hubetska, T.; García, J. Integrated approach for development of environmentally friendly technologies for treatment of industrial by-product wastes and obtainment of low-cost adsorbents. 1st International Conference on Experimental Sciences and Biotechnology, Mugla, Turkey, 8-12 September 2021, P. 57.
50. Kobylinska, N.; Klymchuk, D.; Matvieieva, N. Study of Magnetic Nanoparticles Synthesized by Wormwood “Hairy” Root Extracts. 7th International Conference NANOBIOPHYSICS: Fundamental and Applied Aspects, Kharkiv, Ukraine, 4–8 October 2021, P. 71.
51. Кареліна, А.; Кобилінська, Н.; Дударко, О. N-вмісні мезопористі кремнеземи типу SBA-15 для сорбційного вилучення важких металів у катіонних та аніонних формах з водного розчину. I International Scientific Conference "Current Problems оf Chemistry, Materials Science аnd Ecology", Луцьк, Україна, 12–14 травня 2021, С. 162-163.
52. Kobylinska, N.; Klymchuk, D.; Podhaietska, Yu.; Matvieieva N. Effective «green» synthesis of iron oxide nanoparticles using Artemisia “hairy” root extracts with high reducing power. Advances in Functional Materials (AFM 2021), Jeju, Korea, 15-17 February 2021, Abstract ID: 365, P. 271.
53. Matvieieva, N.; Khainakova, O.; Kobylinska, N.G.; Klymchuk, D. "Green" synthesis of magnetic nanoparticles using Artemisia vulgaris "hairy" root extracts. 6th International Conference Nanobiophysic: fundamental and applied aspects, Kyiv, Ukraine, 1-4 October, 2019, P. 16.
54. Hubetska, T.S.; Kobylinska, N.G.; García, J.R Optimization of QuEChERS procedure by hydrophobic magnetic nanocomposites for residual OCPs determination coupled with GC-MS. XX Euroanalysis-2019, Istanbul, Turkey, September 1-5, 2019, 211404.
55. Hubetska, T.S.; Mestre, A.S.; Kobylinska, N.; García, J.R.; Carvalho, A.P. Superactivated carbons synthetized by steam activation of acid-chars for pharmaceuticals removal. 8th International Conference on Carbon for Energy Storage and Environment Protection (CESEP’19), Alicante, Spain, 20-24 October 2019, S10-1.
56. Hubetska, T.; Kobylinska, N.; García J.R. Efficient adsorption of pharmaceutical drugs in aqueous solution using a mesoporous activated carbon. 41ª Reunión Ibérica de Adsorción - 3er Simposio Iberoamericano de Adsorción. Gigon, Spain, 5-7 September 2018, P53 (1-4).
57. Kostenko, L.S.; Kobylinska, N.G.; Garcia-Menendez, J.R.; Zaitsev, V.M. Magnetic nanocomposites with grafted N-aminometylenephosphonic groups as a preconcentration phase of metal ions. International research and practice conference: Nanotechnology and Nanomaterials (NANO-2017), Chernivtsi, Ukraine, 23-26 August 2017, Р. 417.
58. Hubetska, T.S.; Kobylinska, N.; Krivtsov, I.; García, J.R. Different approaches to the solid-phase extraction of pollutants from water and food products. Nanomaterials Applied to Life Sciences (NALS), Gijón, Spain, 13-15 December 2017, P. 94.
59. Kobylinska, N.; Khaynakova, O.; Zaitsev, V.; Diaz-Garсia, M.E. Native fluorescence determination of tetracycline residues in milk products followed by silica-coated magnetic nanoparticles. Applied Nanotechnology and Nanoscience International Conference (ANNIC-2016), Barcelona, Spain, 9-11 November 2016, P 159.
Файли
Схожі дисертації
0526U000054
Іщенко Віталій Анатолійович
Наукові засади управління, рециклінгу та ресурсного потенціалу небезпечних компонентів побутових відходів
0525U000514
Кліщенко Роман Євгенійович
Колоїдно-хімічні принципи регулювання властивостей концентрованих дисперсних систем у середовищах різної полярності
0425U000364
Кириленко Ніна Павлівна
Комплексна оцінка та управління екологічними ризиками транспортних процесів на кар’єрах блочного облицювального каменю
0525U000398
Васютинська Катерина Анатоліївна
Наукові основи індикаторного оцінювання природно-техногенних небезпек урбанізованих територій
0525U000375
Радовенчик Ярослав Вячеславович
Наукові засади захисту довкілля від забруднення відходами систем водообробки та технологічними розчинами