Сверхкритическая флюидная экстракция (СФЭ) активно используется при выделении ценных компонентов или особо токсичных и радиоактивных веществ из различных природных источников, представляющих собой водные системы. Несмотря на активное изучение этого метода, возможности его изучены ещё недостаточно полно. В данной работе в качестве модельных объектов рассмотрены два малорастворимых вещества - трибутилфосфат (ТБФ) и метанитробензотрифторид (мета-нитро-трифторметил-бензол, Ф-3), которые используются в технологиях выделения радионуклидов при переработке отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). Целью этого исследования является оценка эффективности экстракционной очистки водных растворов, содержащих ТБФ и Ф-3, в динамических условиях на основании оценочного расчета и проверка его результатов в эксперименте на противоточной экстракционной колонне. В основу расчета положены данные о распределении примеси между водной и флюидной фазами, которые были получены в статических экспериментах. Концентрации веществ в исходных растворах (до проведения экстракции) определяли методом газовой хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием (ГХ-МС) с помощью прибора SHIMADZU GCMS-TQ8040. Для хроматографического разделения использовали стандартную капиллярную колонку ZB-5MS (60 м*0.25 мм*0.25 мкм). Этим же методом определяли остаточные концентрации ТФБ и Ф-3 в водных растворах после проведения экстракции. На основании данных по экстракции в статических условиях определены коэффициенты межфазного распределения (K) для ТБФ и Ф-3 между водной фазой и сверхкритическими (СК) флюидами - CO2 и фреоном R-23 (CHF3) при 50°С и плотности флюидов около 0.4 г/см3. Показано, что в этих условиях СК CO2 является более эффективным экстрагентом для выделения ТБФ и Ф-3 из водных растворов. Полученные величины K использованы для оценки эффективности экстракционной очистки водных растворов от ТБФ и Ф-3 в различных режимах. Работоспособность такой оценки продемонстрирована в экспериментах в противоточной экстракционной колонне (ПЭК). Показано, что во всех изученных парах «извлекаемый компонент - экстрагент» степень очистки в ПЭК может достигать 0.995 при умеренном расходе экстрагента.
Сорбционные и хроматографические процессы
2020. — Выпуск 6
Содержание:
Исследование сорбции биологически активных соединений (БАС) из жидких растворов является актуальным направлением современной науки и практики, так как касается многих сфер деятельности человека, таких как, например, экология и медицина. БАС являются потенциальными активными компонентами лекарственных средств, а изучение их сорбции может помочь в решении проблемы контроля качества фармацевтических препаратов и субстанций, разработки российских аналогов зарубежных лекарств, а также проблему очистки природных водоемов и сточных вод. Наиболее подходящим методом исследования лекарственных препаратов является метод обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии (ОФ ВЭЖХ). Однако в случае исследования БАС методом ОФ ВЭЖХ возникает ряд проблем, таких как, например, денатурация белков; сложность разделения смесей лекарственных средств, а также проблема сильной зависимости факторов удерживания от свойств сорбента. Возможным решением этих проблем-могут стать ионные жидкости (ИЖ), которые, благодаря своей двойственной природе, позволяют поддерживать ряд важных для хроматографии межмолекулярных взаимодействий как с поверхностью сорбента, так и с аналитами, что делает их перспективными добавками в ОФ ВЭЖХ. В связи с вышесказанным, целью настоящего исследования было изучение влияния природы ИЖ на удерживание октадецилсиликагелем бензимидазола и его впервые синтезированных производных из водно-ацетонитрильных элюентов и элюентов, содержащих растворенный 1-бутил-2,3-диметилимидазолий тетрафторборат ([BdMIM] [BF4]) и 1-бутил-3-метилимидазолий бромид ([BMIM][Br]). Рассмотрено влияние состава водно-ацетонитрильного раствора на факторы удерживания биологически активных производных бензимидазола на октадецилсиликагеле в рамках моделей Снайдера-Соче-винского и Сочевинского- Вахмайстера и рассчитаны соответствующие угловые коэффициенты. Показано, что зависимости для некоторых сорбатов не линейные и соответственно, их удерживание не может быть описано в рамках используемых полуэмпирических моделей. При сравнении величин угловых коэффициентов уравнений Сочевинского- Вахмайстера и Снайдера-Сочевинского показано, что на комплекс межмолекулярных взаимодействий влияет природа ионных жидкостей, а также строение анализируемых соединений. Выявлено, что система с [BdMIM][BF4] характеризуется наименьшими значениями n и S для всех соединений, а также показано, что в этой системе модели Сочевинского-Вахмайстера и Снайдера-Сочевинского не позволяют описать удерживание следующих сорбатов: бензимидазола (сорбат № 1), 1,2-бис-(гидроксиметил)-бензимидазола (сорбат № 3) и 2-бензил-1-(3-фенилпропил)-1Н-бензимидазола (сорбат № 6).
Ключевые слова
В настоящее время актуальной является проблема разработки систем целевой доставки лекарственных средств с использованием наноразмерных носителей. В этой связи большой интерес проявляется к полимерным материалам в силу их физических свойств, большой емкости по переносу лекарств, биосовместимости и низкой токсичности. Наноразмерные иониты (НИО), полученные в виде устойчивых гидрозолей (катионных - НИК и анионных - НИА) по своим характеристикам имеют потенциал для использования в качестве доставщиков ионных форм лекарственных средств Целью данной работы является описание способа получения чистых лекарственных форм на базе наноионитов методом твердофазного ионного обмена, который возможен только в случае, если одной фазой является макроионит, а другой - наноионит той же полярности. Способ проиллюстрирован на примере получения НИА в форме аниона ди-Н-метилглюкаминовой соли гадопентата (торговое название «Магневист») - контрастного агента при МРТ диагностике. Получение препарата целевой доставки актуально из-за потенциальной токсичности соединений гадолиния. Было проведено независимое изучение твердофазного ионного обмена для систем с макроионитами. Эксперимент заключался в переносе определенного иона с одной анионообменной колонки (1) в (Вг-) форме на другую, такую же, но в ОН-форме (2), методом пропускания наногидрозоля НИА известной концентрации через систему последовательно соединенных колонок. Контроль степени переноса бромида осуществлялся путем измерения концентрации Вг-, смываемого с колонки 2 раствором натриевой щелочи после разъединения колонок. Бромид определяли хроматографически. Сведя баланс количества эквивалентов пропущенного НИА и смытого бромида, установили, что твердофазный ионный обмен прошел в полном объеме. Бромид полностью перенесен с колонки 1 на колонку 2. Получив доказательство эффективности способа твердофазного ионного обмена, применили этот подход для получения частиц наногидрозоля НИА, нагруженных анионом [Gd-ДТПА]2-. Использовали макроанионит и НИА в солевых формах, так как комплекс гадолиния устойчив в нейтральных и слабокислых средах. Контроль полноты перевода АВ-17(С1-) в форму [Gd-ДТПА]2- проводили методом одновременного ионохроматографического определения обоих анионов в пробах, отбираемых на выходе из колонки. Далее переносили комплекс гадолиния в наногидрозоль (Вг-), пропуская НИА через колонку с макроанионитом в форме [Gd-ДТПА]2-. Таким образом, в процессе твердофазного ионного обмена насытили гидрозоль НИА анионом [Gd-ДТПА]2-, вытесняя бромид в фазу макро анионита. Полученный методом твердофазного ионного обмена гидрозоль в форме [Gd-ДТПА]2- передан на испытание в РНИМУ им. Н.И. Пирогова. Благодаря возможностям твердофазного ионного обмена можно легко и быстро переводить наноиониты в ионную форму лекарственного средства, насыщать полистирольные наночастицы, не теряя при этом дорогостоящие компоненты в окружающем растворе. Отсутствие посторонних химических примесей в полученном препарате имеет первостепенное значение при его медицинском применении, так как при этом сводятся к минимуму нежелательные побочные эффекты.
Ключевые слова
Темплатный синтез является перспективным методом получения мезопористых кремнеземов, позволяющий контролировать диаметр пор и площадь поверхности МСМ, благодаря значительной площади поверхности (700-1500 м2/г). Варьировать избирательность поглощения веществ возможно за счет жесткой структуры неорганической матрицы, доступности пор для проникновения объемных молекул органических веществ, а также возможность модифицирования материалов. Работы последних лет посвящены исследованиям в области получения новых мезопористых материалов, допированных редкоземельными элементами, материалов с особыми, малоизученными свойствами. Ранее авторами статьи были изучены адсорбционные свойства мезопористого силикагеля, допированного диспрозием и модифицированного никелем и установлено, что встраивание диспрозия в структуру материала изменяет адсорбционные свойства кремнезема. Целью работы являлось сравнение адсорбционных свойств синтезированных мезопористых силикагелей, допированных диспрозием и модифицированных медью и серебром. Темплатным методом синтезированы два образца мезопористого кремнезема: мезопористый кремнезем, допированный диспрозием и модифицированный медью (Dy-Cu/MC) и мезопористый кремнезем, допированный диспрозием и модифицированный серебром (Dy-Ag/MC). Текстурные и морфологические свойства образцов исследованы методами низкотемпературной адсорбции-десорбции азота, сканирующей электронной микроскопии, рентгенофазового анализа, масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой и рентгенофлуоресцентного анализа. Установлено, что введение диспрозия в структуру кремнеземного мезопористого материала приводит к уменьшению площади его поверхности с 600 до 514 м2/г. Синтезированные образцы характеризуются средним диаметром пор 3.4-7.2 нм. Синтезированный образец Dy-Ag/MС характеризуется наибольшим удельным объемом пор 2.3 см3/г. Методом обращенной газовой хроматографии получены термодинамические характеристики адсорбции (дифференциальная теплота адсорбции и изменение стандартной дифференциальной молярной энтропии при адсорбции) для тестовых органических соединений. Установлено, что допирование и последующее модифицирование приводит к изменениям теплот адсорбции для соединений склонных к различным типам специфических взаимодействий. Сравнивая адсорбционные свойства синтезированных образцов, можно сделать вывод, что Dy-Cu/MC проявляет наиболее ярко выраженные адсорбционные свойства по отношению к исследованным полярным тестовым соединениям. На образце Dy-Cu/MC метанол адсорбируется с большей теплотой, чем этанол, что, вероятно, обусловливается низким значением объема пор образца.
Ключевые слова
В работе обоснована актуальность заявленной тематики, определено место работы среди других публикаций в области исследования пористости мембран. На основе литературного обзора изучаемой области и сформулированной цели проведен выбор исследуемых типов ультрафильтрационных мембран, представлены их основные характеристики (рабочее давление, удельный поток растворителя, коэффициент задерживания, рабочий диапазон рН, максимальная температура). Применена методика электронно-микроскопического исследования распределения пор по диаметрам на поверхности ультрафильтрационных мембран УАМ-50, УАМ-100, УПМ-К, УПМ-100, включающая в себя фиксацию изображения поверхности мембран с помощью электронного микроскопа, перенос в среду автоматизированного проектирования AutoCad 2018, визуальный выбор четырех равномерных зон, площадью по 1106 нм2 с описыванием окружностью пор при использовании программы, экспорт данных с вычислением радиальных размеров на поверхностном (активном) слое мембраны в нм. Посредством програмной функции AutoCad 2018 находяться главные характеристики (диаметр, площадь каждого элемента), затем определялся коэффициент засоренности. Для оценки погрешности определения размеров пор анализировали 5 электронных изображений, полученных для различных участков поверхности исследуемой мембраны. Процедуру обработки каждого электронного изображения повторяли 10 раз. В результате статистической обработки результатов относительное стандартное отклонение не превышало 0.1. С помощью функции описательной статистики программой Microsoft Excel 2010 определялись среднеквадратичное отклонение, средний диаметр пор и производилось построение гистограмм, графиков функции плотности распределения вероятностей и нормального распределения для исследуемых мембран от распределения диаметров пор. Установлено, что распределение пор по диаметрам на поверхности активного слоя исследуемых ультрафильтрационных мембран описывается законом нормального распределения (закон Гаусса). Получены эмпирические выражения функции нормального распределения пор по диаметрам. Анализ экспериментальных исследований методом электронной микроскопии, стандартных средств обработки данных Microsoft Excel 2010, AutoCad 2018 показал, что для образцов мембран УАМ-50, УАМ-100, УПМ-К, УПМ-100 средний диаметр пор на поверхности находится в интервале от 54 до 70 нм.
Ключевые слова
Тематика работы связана с изучением возможности сорбционного концентрирования и выделения из водных растворов некоторых токсичных металлов для последующего решения ряда экологических проблем, связанных с очисткой природных и сточных вод от ионов данных тяжёлых металлов. Целью настоящей работы являлось систематическое изучение сорбции Pb(II), Zn(II), Hg(II), Cd(II), Ni(II), As(III) природным алюмосиликатом из водных растворов, определение химизма протекающих процессов и его термодинамических характеристик. В работе систематически изучена сорбционная способность природного алюмосиликата по отношению к Pb(II), Zn(II), Hg(II), Cd(II), Ni(II) и As(III). Определены оптимальные условия сорбции данных элементов из водных растворов: кислотность среды и время контакта фаз. Показано, что степень извлечения Cd(II), Hg(II) и As(III) из модельных водных растворов в оптимальных условиях кислотности среды >95%, для Zn(II) и Ni(II) данный параметр составляет 85-89%, а для РЬ(II) ~64%. Сорбционное равновесие в системе «сорбент-элемент» устанавливается за 20-25 минут (цинк, никель, мышьяк) и 60-70 минут (ртуть). В изучаемом интервале концентраций металлов построены изотермы сорбции, которые можно отнести к Ленгмюровскому типу. Сорбционная емкость минерала составляет от 12.0 мг/г для Hg(II) до 38.9 мг/г для As(III). Коэффициенты распределения в оптимальных условиях сорбции металлов достигают ~n-103. Изменение энергии Гиббса при сорбции лежит в интервале от -19.8 до -24.8 кДж/моль. По данным ИК-спектроскопии сделано предположение о химизме протекающего процесса, основанного на ионном обмене. Полученные результаты представляют интерес для лабораторий и организаций, занимающихся природоохранными технологиями, а также при сорбционном концентрировании и выделении металлов из объектов сложного химического состава.
Ключевые слова
С целью сравнения сорбции полифункциональных веществ на ионообменниках различной природы исследовано поглощение гистидина гидрохлорида из водных растворов анионообменником АН-251 в хлоридной ионной форме, катионообменником КБ-4П-2 в натриевой ионной форме и полиамфолите АНКБ-2 в солевой NaCl-форме. Установлено, что в первом случае протекает необменная сорбция за счет ион-дипольных взаимодействий между сорбционным центром «функциональная группа -противоион» и заряженной группой аминокислоты с участием молекул воды. На катионообменнике и полиамфолите протекает ионный обмен, поскольку в системе присутствует два сорта катионов Na+ и His+, величины которого, однако, невелики. В этих же системах протекает необменное поглощение за счет ион-дипольных взаимодействий противоположно заряженных структурных элементов с участием молекул расторителя, которые, могут протекать с противоионом любой природы, возникающим в системе за счет ионного обмена. Установлено, что независимо от природы сорбента количество поглощенного гистидина приблизительно одинаково из-за дополнительных взаимодействий, протекающих в системе с участием сорбционных центров (в КБ-4П-2 и АНКБ-2) и малого набухания ионита (АН-251). Проведено термодинамическое описание исследуемых систем с использованием подходов, основанных на представлении о стехиометричности закрепления вещества в сорбенте. Рассчитаны величины коэффициентов равновесия, исправленных коэффициентов равновесия, коэффициентов активности компонентов фазы сорбента, и термодинамических констант ионообменного и необменного равновесия, а также дифференциальные энергии Гиббса, относящиеся к ионообменнику определенного состава. В качестве состояния сравнения для обоих случаев выбирается состояние равновесия ионообменника в моноионной форме с водой. Установлено, что в процессе сорбции отклонение систем от состояния сравнения незначительное, что связано с малым количеством поглощенного вещества по сравнению с количеством сорбционных центров, термодинамические контанты равновесия близки к единице. Совместное протекание ионного обмена и необменной сорбции оказывает большее влияние на состояние сорбента по сравнению с необменной сорбцией в силу изменения ионной формы сорбента с минеральной на органическую.
Ключевые слова
Ложности и минимизации числа стадий синтетических процедур. Эти проблемы становятся еще более значимыми при конструировании различных полиазагетероциклических структур, в том числе с пиримидиновым скелетом, являющимся одним из самых распространенных фрагментов в структурах природных и синтетических биологически активных соединений. Поэтому, актуальными являются проблемы, связанные с поиском новых селективных синтетических подходов к построению пиримидиновых гетероциклических систем, изучением механизмов их образования, реакционной способности и дальнейшей направленной функционализации, выбора доступных реагентов для их синтеза. В настоящее время получение новых гетероциклических соединений мультикомпонентными методами, рассматривается как наиболее перспективное, с точки зрения создания комбинаторных библиотек для высокопроизводительного биологического скрининга, позволяющего in vitro одновременно протестировать тысячи соединений на различные виды биоактивности. Основным направлением решения данных задач является модернизация синтетических процедур посредством внедрения методологий мультикомпонентных и каскадных процессов. Кроме этого, основной проблемой при исследовании трехкомпонентных каскадных реакций с использованием различных полинуклеофильных матриц является определение последовательности процессов, приводящих к целевым продуктам. Для реализации этой задачи необходимы сведения о строении промежуточных соединений, возможность индивидуализации которых традиционными препаративными методами весьма затруднительна. Методом ВЭЖХ совмещенной с масс-спектрометрией изучен маршрут трехкомпонентного взаимодействия аминоазолов с 4-гидрокси-2(1#)-хинолононом и диметилацеталем N,N-диметилформамида. Показано, что ожидаемые азолопиримидо[5,4-с]хинолин-6(7#)-оны образуются лишь в минорном количестве, а основным продуктом этого взаимодействия является 3,3’-бихинолин-2,2’,4,4’(1,Я,ГЯ,3Я,3’#)-тетрон, образующийся при окислительной димеризации 4-гидрокси-2(1#)-хинолонона под действием кислорода воздуха. При замене диметилацеталя диметилформамида на триэтилортоформиат был выделен исключительно 3,3’-бихинолин-2,2’,4,4’(1,#,Г#,3#,3’#)-тетрон. Исследование состава маточного раствора показал трудноразделимую смесь, в которой присутствовали в остаточных количествах исходные реагенты 3,3’-бихинолин-2,2’,4,4’(1,#,Г#,3#,3’#)-тетрон, а также целевой азолопиримидо[5,4-с]хинолин-6(7#)-он.
Ключевые слова
В работе методом квантово-химического моделирования проведена оценка взаимодействия молекулярно-импринтированных полимеров (МИП) на основе полиимида с аминокислотами. Исходным материалом для синтеза МИП являлась полиамидокислота (ПАК), представляющая собой сополимер 1,2,4,5-бензолтетракарбоновой кислоты с 4,4'-диаминодифенилоксидом. Компьютерное моделирование структур и вычисление энергий проводили с использованием программы Gaussian 09 гибридным методом функционала плотности B3LYP в базисе 6-31G (d, p) с коррекцией ошибки суперпозиции базисных наборов. Для описания строения кластера глицина с водой были проведены расчеты комплексов глицин-5H2O без и в присутствии растворителя. Установлено, что образующийся комплекс имеет меньшие размеры в отсутствие растворителя чем в его присутствии. Наличие растворителя уменьшает энергии Н-связей и «расщепляет» гидратную оболочку. Построены предполимеризационные комплексы для установления особенностей межмолекулярных взаимодействий между полиамидокислотой и глицином. По сравнению с гидратированной структурой глицина наличие звеньев ПАК в комплексах пПАК-5Н20-глицин приводит к уменьшению интенсивности взаимодействия между глицином и водой. Анализ длин связей показал, что при добавлении второго звена ПАК наблюдается ослабление Н-связей между темплатом и водой. При этом количество Н-связей между звеньями ПАК и водой увеличивается. Можно предполагать, что чем больше число звеньев ПАК взаимодействует с глицином через воду, тем легче темплат будет удаляться из предполимеризационных комплексов и оставлять свой отпечаток в МИП. При оценке особенности взаимодействия МИП-глицин с глицином и родственными аминокислотами установлено, что МИП обладает лучшей распознающей способностью к глицину, который был темплатом при синтезе полимера. В работе также были рассчитаны энергии повторного связывания отпечатка с глицином в формах аниона и катиона. Установлено, что энергия повторного связывания МИП с глицином в биполярной форме больше, чем в катионной и анионной формах, так как при синтезе молекулярно-импринтированных полимеров использовали глицин в биполярной форме. Показано, что при оценке взаимодействия МИП с отпечатками глицина наблюдается удовлетворительное согласование экспериментальных результатов (IF-импринтинг фактор) с квантово-химическими расчетами.
Ключевые слова
При микробиологическом синтезе фенилаланина полученные смеси, сточные и промывные воды производства содержат помимо целевого компонента также остатки питательной среды, такие как соль и сахар. Для выделения аминокислот из смеси с сахарами и минеральными электролитами используются ионообменные и мембранные технологии. Нейтрализационный диализ - мембранный процесс деионизaции растворов, основанный на принципе доннановского диализа, использующий одновременно кaтионообменную и анионообменную мембраны и сопровождающийся реакцией нейтрализации. Данная работа посвящена изучению возможности деминерализации раствора фенилаланина нейтрализационным диализом с использованием гетерогенных катионообменной мембраны МК-40 и анионообменных мембран разной основности МА-40, МА-41. Установлено, что наиболее эффективное разделение происходит, если показатель кислотности деминерализуемого раствора соответствует изоэлектрической точке аминокислоты, когда она существует в основном в виде биполярного иона. При нейтрaлизaциoннoм диализе растворов смеси минеральной соли и аминокислоты поток минерального компонента превышал поток аминокислоты через все исследованные мембраны во всем диапазоне концентраций. Применение сильноосновной анионообменной мембраны МА-41 в паре с сильнокислотной катионообменной мембраной МК-40 показывает более эффективную деминерализацию по сравнению с использованием среднеосновной анионообменной мембраны МА-40. Степень выделения катионов натрия через сульфокатионообменную мембрану МК-40 составляла 70%, а хлоридионов 48 и 13% через мембраны МА-41 и МА-40, соответственно. Установлено, что поток ионов натрия через сильнокислотную катионообменную мембрану МК-40 превышал соответствующие величины для хлоридионов через анионообменные мембраны разной основности, что обусловлено различием величин обменной емкости мембран и коэффициентов диффузии противоионов в них. Показано, что при нейтрaлизaциoнном диализе эквимолярных смесей фенилаланина и хлорида натрия максимальная эффективность разделения компонентов наблюдается в области разбавленных растворов. В канале с мембраной МА-41 по сравнению с мембраной МА-40 большее содержание в деминерализуемом растворе биполярной формы нейтральной аминокислоты приводит к увеличению фактора разделения для мембраны МК-40. С увеличением концентрации исходного раствора происходит снижение фактора разделения как для катионообменной, так и для анионообменных мембран. Максимальные суммарные потери фенилаланина наблюдались в разбавленных смешанных растворах и не превышали 1%.
Ключевые слова
В работе получены полимеры с молекулярными отпечатками бензоата натрия на поверхности электродов пьезосенсоров. Широкое использование консервантов в пищевой промышленности способствует развитию экспресс-методов их анализа модифицированными пьезосенсорами. Цель работы: анализ морфологии поверхности полимеров с молекулярными отпечатками, полученных на основе полиимида методом сканирующей силовой микроскопии. Полимеры с молекулярными отпечатками получены на основе сополимера диангидрида 1,2,4,5-бензолтетракарбоновой кислоты с 4,4'-диаминодифенилоксидом, производства ОАО МИПП НПО «Пластик», г. Москва. В качестве темплата использовали бензоат натрия. Предполимеризационную смесь наносили на поверхность электродов пьезосенсоров шпателем или методом штампования. Проводили термоимидизацию в сушильном шкафу в два этапа: первый этап проходил при 80o С, второй - при 120o С. После полимеризации пленки, сенсоры охлаждали до комнатной температуры, затем помещали их в дистиллированную воду на 24 часа для удаления шаблона. Исследование морфологии поверхности полученных полимерных пленок проводили с помощью сканирующего силового микроскопа (ССМ) «Solver P47 PRO» производства ЗАО «НТ-МДТ» в полуконтактном режиме зондом NSG03 с жесткостью 1.74 Н/м. Обработку изображений проводили программой ФемтоСкан-001. Анализ морфологии поверхности пленок показал, что нанесение предполимеризационной смеси штампом приводит к формированию более равномерной поверхности с перепадом высот от 1.4 до 2.6 нм. Использование шпателя приводит к формированию более шероховатой поверхности с высотами в диапазоне 0.9-3.4 нм. Таким образом предложенная методика нанесения смеси является перспективной поскольку позволяет получать более воспроизводимые по толщине и шероховатости поверхности, что позволит повысить точность анализа веществ пьезосенсорами модифицированными этими полимерами. При этом следует учесть, что при формировании полимерной пленки молекулы-шаблона частично или полностью заглубляются в матрицу полимера, а также располагаются на ее поверхности, образуя глобулярные структуры. Экстракция шаблона с поверхности полимера приводит к появлению полостей комплементарных молекулам бензоата натрия.
Ключевые слова
Низшие алифатические альдегиды относятся к органическим экотоксикантам, негативно влияющим на состояние окружающей среды и здоровье человека. Извлечение таких соединений из водных сред - актуальная и практически важная задача, одним из способов решения которой является применение сорбционного метода с использованием в качестве сорбентов низкоосновных анионообменников. Ионообменные материалы с первичными, вторичными и третичными аминогруппами способны к поглощению карбонильных соединений за счет хемосорбционного взаимодействия. Целью исследования являлось установление кинетических особенностей сорбции ряда алифатических альдегидов (метаналя, этаналя, пропаналя) низкоосновным анионообменником Purolite A 830 из модельных водных растворов в статических условиях. На основе полученных данных отмечено, что при высокой селективности применяемого сорбента к исследуемым сорбтивам время достижения равновесия для метаналя в несколько раз ниже, чем для этаналя и пропаналя (24, 195 и 125 часов, соответственно). Подобное явление становится понятным при детальном рассмотрении химизма исследуемого процесса. В отличие от метаналя, альдегиды с большей длиной углеводородной цепи способны к межмолекулярным взаимодействиям в растворе - альдольной конденсации. При этом продукты такого взаимодействия также могут участвовать в сорбционном поглощении анионообменником. Возможно, что протекание побочных реакций оказывает существенное влияние на скорость сорбционного процесса, повышая при этом емкость по альдегиду. Для описания полученных кинетических зависимостей в работе применяли формальный подход, заключающийся в выборе уравнений сорбции, максимально близко описывающих экспериментальные данные. В качестве моделей кинетики сорбции выбраны модели, используемые для описания адсорбционных процессов: уравнение псевдо-первого порядка, уравнение псевдо-второго порядка, уравнение Вебера-Морриса и уравнение Еловича. Линеаризация данных эксперимента в координатах этих уравнений позволила по величинам коэффициентов достоверности (R2) подобрать модель кинетики сорбции, наиболее близко описывающую сорбцию низших алифатических альдегидов анионообменником Purolite A 830 во времени. Отмечено, что уравнение Еловича, разработанное для описания кинетики адсорбции в гетерогенных системах, применимо для описания изменения концентрации сорбтива в растворе при контакте с исследуемым полифункциональным низкоосновным анионообменником.
Ключевые слова
Для очистки сточных вод от поверхностно-активных веществ (ПАВ) используют различные методы, например, электрoфлотокоагуляцию и тот же метод, дополненный нанофильтрацией. Авторами работы было предложено использовать сочетание адсорбции и коагуляции с добавками небольших доз флокулянтов для обеспечения хорошего эффекта очистки от ПАВ и взвешенных веществ и снижения затрат. Для опытов использовали природную монтмориллонитовую глину Асканского месторождения (Грузия). Модельный раствор стоков прачечных содержал 1 г/дм3 как анионных, так и неионогенных ПАВ. В качестве имитатора мутности в модельный раствор вносили белый каолин (0.2 г/дм3). Органические примеси моделировали дополнительным введением сахара (100 мг/дм3). Показано, что для достижения высокой степени очистки исследуемых стоков с помощью глины требуется длительный период контакта фаз и высокие дозы адсорбента. В следующей серии опытов в модельный раствор добавляли коагулянт - раствор FeCl2, флокулянт и глину в количестве 2 г/дм3. Добавка глины играла не только роль эффективного адсорбента, но и утяжелителя осадка коагулянта. Эффективность коагуляционной очистки в сочетании с использованием глины оценивали по остаточной концентрации общего и органического углерода (ООУ) очищенного раствора, ХПК очищенного модельного раствора, сухого и прокаленного остатка, содержание взвешенных веществ и остаточной концентрации общего железа, а также величине рН исходного и очищенного растворов. При сравнении применения сухой бентонитовой глины и её 10%-ной суспензии в воде установлено, что при добавлении сухой глины укрупнение осадка и осветление жидкой фазы происходит с большей скоростью, а также очистка от органических примесей достигает 56 отн. %, а взвешенных веществ - 90 отн. %. На основании проведенных исследований можно сделать вывод об успешности проведения коагуляции с добавками Асканской бентонитовой глины для предварительной очистки стоков прачечных с возможностью утилизации образующегося осадка без промежуточной сушки в технологии углеродминеральных адсорбентов-катализаторов.
Ключевые слова
В последнее время широкое распространение получили методы, основанные на секвенировании ДНК. Зачастую методы секвенирования требуют выделения нуклеиновых кислот из исследуемого материала, проведение ПЦР для амплификации маркерных участков ДНК и их последующее преобразование в библиотеки ДНК для секвенирования. Иногда концентрация полученных продуктов ПЦР недостаточна для проведения секвенирования. Целью данной работы явился подбор оптимального метода концентрирования продуктов ПЦР (ампликонов) с помощью методов, основанных на сорбции нуклеиновых кислот. Установлено, что наиболее оптимальным для концентрирования ампликона методом является применение колонок с силикой и использование магнитных частиц. Концентрация ампликона, полученного при амплификации бактериальной ДНК, возрастала в 3.14 раза при использовании набора, основанного на применении колонки с силикой (диоксидом кремния), и в 2.74 раза при использовании магнитных частиц. Концентрация ампликона, полученного при амплификации грибковой ДНК, возрастала в 4.72 раза при использовании набора, основанного на применении колонок с силикой, и в 3.70 раза при использовании магнитных частиц. Различная эффективность методов концентрирования по отношению к продуктам ПЦР, полученным в ходе амплификации бактериальной и грибковой ДНК, может быть обусловлена различной длиной фрагмента - чем короче фрагмент, тем выше эффективность концентрирования. Магнитные частицы позволяли получать более гомогенный препарат ампликона, чем в случае применения колонки с силикой, что может быть важным для последующего приготовления библиотек секвенирования и непосредственно проведения секвенирования ампликона. Представленные способы концентрирования ампликонов после реакций ПЦР на основе сорбирующих свойств силики и магнитных частиц повысят чувствительность методов секвенирования и позволят проводить анализ даже в тех случаях, когда изначальное количество ДНК не позволяет наработать нужное для проведения секвенирования количество ампликона.
Ключевые слова
В настоящее время существует интерес к оценке повреждений мтДНК как к маркеру окислительного стресса, при этом данный вопрос недостаточно изучен для мтДНК растений. Однако митохондриальный геном растений обладает рядом особенностей, которые могут существенно затруднять проведение ПЦР. При недостаточной очистке митохондрий пробы всё ещё могут быть контаминированы ядерной и пластидной ДНК, что может привести к неспецифичному отжигу праймеров. Целью данной работы является оптимизация процесса выделения мтДНК из картофеля (Solanum tuberosum L.) при использовании различных сорбционных носителей. Применение методов сорбции на твердофазных носителях является наиболее эффективным для крупных по размерам молекул мтДНК. Нами было проведено сравнение эффективности трёх коммерческих наборов для выделения ДНК: diaGene (Диа-М, Россия), Проба-ГС (ДНК-Технология, Россия) и Plasmid miniPrep (Evrogen, Россия). Эти методы подразумевают связывание ДНК с поверхностью сорбционных колонок (diaGene, Plasmid miniPrep), либо на силикатном сорбенте (Проба-ГС). Для оценки эффективности рассмотренных методов с помощью количественной ПЦР был измерен уровень обогащения мтДНК. Также приведено сравнение эффективности выделения ДНК при разных степенях очистки исходного материала - при использовании гомогената картофеля, при очистке дифференциальным и центрифугированием в градиенте Перколла. Низкий уровень насыщенности мтДНК наблюдался при выделении из гомогената, высокий - при выделении митохондрий градиентным центрифугированием. При использовании градиентного центрифугирования высокий уровень обогащения мтДНК наблюдался только при выделении ДНК набором Проба-ГС. Нами было обнаружено, что наибольшим насыщение материала мтДНК будет при использовании набора Plasmid miniPrep при предварительной очистке митохондрий градиентным центрифугированием. Только градиентное центрифугирование способно максимально очистить митохондрии от примесей. Использование набора Plasmid miniPrep, предназначенного для выделения плазмидной ДНК, показывает свою эффективность и для мтДНК, которые аналогично пластидным ДНК являются преимущественно кольцевыми. В результате удалось разработать оптимизированный процесс выделения мтДНК картофеля, пригодного для проведения дальнейших молекулярно-генетических исследований. Этот метод может быть использован для любых научных изысканий, связанных с изучением митохондриального генома растений.