Иммобилизованные гуминовые кислоты в качестве "зеленого" сорбента для извлечения ионов металлов из водной среды

Кондратенко С.В.,¹ Линник Р. П.²,Запорожец О.А.³

1Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко,

Киев, Украина.

Студент VI курса.

svkondratenko@ukr.net

2Киевский национальный университет Тараса Шевченко, Киев, Украина. Молодой учёный.

3Киевский национальный университет Тараса Шевченко, Киев, Украина. Молодой учёный.

Научный руководитель: Запорожец О.А.

Качество природных вод, в том числе питьевых, имеет огромное значение для жизнедеятельности человека. Их очистка от загрязняющих веществ важна не только для многих технологических процессов, но и для поддержания равновесия водных экосистем. Поэтому особенно актуальна разработка технологий и материалов, пригодных для эффективного решения этой проблемы и соответствующих критериям "зеленой" химии. Безопас­ными для окружающей среды являются вещества природного происхождения, к каковым относятся гумусовые вещества (ГВ). Они занимают ведущее место среди органических веществ почв, поверхностных вод, твердых горючих ископаемых, а также многих других объектов биосферы. По своей природе ГВ – это сложные смеси полимерных химических соединений с нерегулярным строением, высокой степенью неупорядоченности структуры и полидисперсностью молекулярных масс [1]. Уникальная особенность ГВ, во многом определяющая их свойства, заключается в наличии в составе их макромолекул "ароматического каркаса", замещенного различными функциональными группами, и "углеводной периферии" [2]. Такое строение обусловливает способность со­еди­нений этого класса вступать в ионные и донорно-акцепторные взаимодействия, участвовать в сорбционных процессах, образовывать водородные связи, выполнять транспортную и протекторную функцию в биосфере. Связывая ионы металлов в хелатные комплексы, ГВ снижают их токсичность, выполняя тем самым роль природных детоксикантов. Для использования ГВ в рекультивационных технологиях их закрепляют на поверхности твердых носителей. Чаще всего для этой цели служат цеолиты и материалы на основе силикагеля (СГ). Для иммобилизации ГВ используют различные подходы. Наиболее распространен способ ковалент­ной прививки на поверхности СГ, предварительно обработанной орга­но­силанами. Соответствующие реакции проводят в среде безводных органических растворителей при повышенной температуре в течение 3–24 часов.

Цель данной работы – изучение сорбции гуминовых кислот (ГК) органо-минеральным сорбентом на основе СГ, модифицированного четвертичной аммониевой солью (ЧАС). В работе использовали силикагель SG-60 фирмы Merck. Сорбцию ГК (Fluka) изучали в статических условиях. Концентрацию ГК в растворах после сорбции определяли люминесцентным методом.

В ходе проведенных исследований было установлено, что на поверхности немодифицированного СГ при рН 3–10 сорбция ГК из водного раствора незначительна. Известно [1], что ГВ являются полифункциональными полиэлектролитами, содержащими как положительно, так и отрицательно заряженные функциональные группы. Доминирование карбоксильных групп в составе ГВ позволяет причислить их к высокомолекулярным ароматическим оксикарбоновым кислотам. Поэтому в качестве матрицы для закрепления ГК использовали анионообменник (рис. 1) на основе СГ с адсорбированной на его поверхности ЧАС (нитрат тетрадециламмония). С целью оптимизации условий иммобилизации ГК была изучена их сорбция модифицированным СГ в зависимости от рН водного раствора, концентрации, а также продолжительности контакта фаз. Максимальная степень извлечения достигалась при рН 3,0. Изотермы сорбции ГК при рН 3,0 и 7,0 могут быть отнесены к L-типу и описаны уравнением Лэнгмюра. Максимальная сорбционная емкость сорбентов на участке изотерм, соответствующем мономолекулярной адсорбции, составляла 11,4 (рН 3,0) и 7,1 (рН 7,0) мг/г. Время установления сорбционного равновесия не превышало 15 и 60 мин при сорбции соответственно из раствора с рН 3,0 и 7,0.

Рис 1. Схема иммобилизации ГК на поверхности СГ, модифицированного нитратом тетрадециламмония.

Устойчивость иммобилизованных ГК к десорбции при различных рН и ионной силе раствора свидетельствует о возможности практического применения полученных сорбентов для извлечения ионов металлов, в частности Al(III), из питьевой воды.

Литература:

[1] Попов А.И. Гуминовые вещества: свойства, строение, образование. –СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2004, 248 с.

[2] Линник П.Н., Васильчук Т.А., Линник Р.П. Гидробиол. журн. 40, № 1, 81–107 (2004)

РАЗРАБОТКА И ВАЛИДАЦИЯ СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИХ МЕТОДИК ОПРЕДЕЛЕНИЯ СУЛЬФАМЕТАЗИНА В МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АЗОРЕАГЕНТОВ: ТРОПЕОЛИНА О, 4-(2-ПИРИДИЛАЗО) РЕЗОРЦИНА И 4-(2-ТИАЗОЛИЛАЗО) РЕЗОРЦИНА

Коркуна О.Я.,¹ Бойко М.Я.²