+
Сорбционные и хроматографические процессы
2021. — Выпуск 4
Содержание:
+
За последние несколько лет доля рынка обратного осмоса (ОО) продолжает расти. ОО имеет тенденцию быть наиболее предпочтительным методом обессоливания вод, поскольку он прост и требует относительно небольшого удельного энергопотребления; поэтому более половины всех установленных опреснительных установок в мире сегодня используют данную технологию. Коммерческие мембраны для ОО обычно состоят из активного слоя ароматического полиамида с микропористым поддерживающим слоем из полисульфона. Но такие мембраны легко подвергаются биологическому отравлению, что ограничивает их применение в очистке воды. При этом также важен контроль поддерживающего слоя для предотвращения его деградации. Целью настоящей работы являлся сравнительный анализ обратноосмотических мембран методом масс-спектрометрии с лазерной десорбцией/ионизацией (ЛДИ), позволяющий выявить сходство и различия в привитых функциональных группах и стабильности полимерных слоев, составляющих мембрану. Масс-спектрометрия ЛДИ представляет собой метод мягкой ионизации с минимальной фрагментацией аналита. Простота, быстрый анализ, высокая производительность, малые объемы аналитов, а также отсутствие или незначительная фрагментация является основными характеристиками ЛДИ-масс-спектрометрии. В работе исследованы четыре образца обратноосмотических мембран (Владимир, АО «РМ Нанотех») и один зарубежный образец. Масс-спектры исследуемых материалов регистрировали на приборе Ultraflex фирмы Bruker, оборудованным азотным лазером с длиной волны 337 нм и энергией 110 мкДж. Запись спектров производили в режиме регистрации положительных ионов в диапазоне m/z 20-2000 Да. В работе показана возможность идентификации пиков характерных для полисульфонового и полиамидного слоев полимерных материалов, проведена идентификация функциональных групп, привитых к полиамидному слою ОО-мембран, определены кластеры неорганических солей на поверхности ОО-мембран, образующиеся в процессе эксплуатации, а также показано их сходство и различие для исследованных мембран. Таким образом, показана возможность быстрого анализа ОО-мембран методом ЛДИ-масс-спектрометрии. Данный метод позволяет определять компоненты поддерживающего и разделяющего слоев ОО-мембран и образующиеся кластеры неорганических солей на поверхности полимерных материалов.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Определена зависимость удерживания изомерных хлорогеновых кислот (монокофеоилхинных и дикофеоилхинных) от положения ацилирования хинной кислоты в условиях обращенно-фазовой ВЭЖХ. В работе использованы экстракты листьев Ilex paraguariensis (чай мате) и соцветий Cynara scolymus (бутоны артишока) с известным составом хлорогеновых кислот. Показано, что на картах разделения дикофеоилхинные кислоты (diCQAs) имеют линии тренда с характеристическим параметром a относительного удерживания по уравнению lgk(i)=a•lgk(кофейная кислота) + b. Параметр а для diCQAs примерно вдвое больше, чем для монокофеолихинных кислот (CQAs). По величине параметра а возможно обнаружение изомеров diCQAs с дополнительным использованием УФ-спектра, характерного только среди остальных экстрактивных веществ фенольной природы, без масс-спектрометрического детектирования. Исключением является 1,3-дикофеоилхинная кислота (1,3diCQA), у которой наблюдается внутримолекулярная копигментация за счет стэкинг взаимодействий ароматических колец, находящихся в близко расположенных аксиальных положениях в одной из конформаций молекулы. Такая структура найдена при оптимизации геометрии методом ММ2 в программе Chem3D. Вследствие возникновения стэкинга сорбция 1,3DiCQA одновременно двумя радикалами кофейной кислоты затруднена, поэтому параметр а принимает существенно меньшее значение (1.674). Внутримолекулярный стэкинг подтвержден изменением электронного спектра поглощения 1,3diCQA по сравнению со спектрами остальных хлорогеновых кислот. В работе показано, что в случае дикофеоилхинных кислот возможны инверсии удерживания в ряду 3.4diCQA-3,5diCQA-1.5diCQA кислот при изменении состава подвижной фазы. При этом дифференциация между этими изомерами и 4,5diCQA возможна сопоставлением параметра а уравнения линии тренда относительного удерживания этих кислот и монокофеоилхинных кислот в предположении отсутствия существенных внутримолекулярных структурных эффектов, влияющих на удерживание diCQA. При исследовании зависимости удерживания diCQAs от рН подвижных фаз установлено, что возможна дифференциация изомеров положения кислот по двум параметрам: по кислотности карбоксильной группы хинной кислоты (более высокой кислотностью обладают изомеры, включающие ацилирование по положению 1), по степени падения времени удерживания, которая оказывается наивысшей для изомеров, содержащих ацильную группу в положении 5.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Цель материала обратить внимание на необходимость преподавания макрокинетики на химических факультетах университетов. Макрокинетика изучает химические реакции и процессы межфазового переноса в реальных условиях их макроскопического протекания с учетом диффузионного и конвективного переноса веществ и переноса теплоты в пространстве. К таким процессам относится подавляющее большинство реальных технологических и природных процессов: процессы горения и взрыва, работа каталитических реакторов, перенос веществ через мембраны, биохимические процессы в биологической клетке, разделение веществ в противоточных колоннах (например, ректификация); хроматографические, ионообменные и сорбционные процессы в колоннах, химические процессы в атмосфере, в водных объектах, в почвах и т.д. Однако в программы различных базовых химических курсов (например, физической химии) включают лишь некоторые фрагменты макрокинетики, что не позволяет сформировать достаточное представление о принципах макрокинетического моделирования и его значении в химии. Задачей курса макрокинетики является формирование представлений о том, как использовать знания по химической термодинамике и феноменологической кинетике из курса физической химии для описания реальных химических процессов. Он должен быть сконцентрирован на рассмотрении основных принципов моделирования химических процессов. Такой курс включает три основных раздела: 1) Уравнения баланса в неравновесных системах, 2) Процессы в неподвижных средах, 3) Процессы в движущихся средах. Первый раздел является наиболее важным в плане формирования «макрокинетического мышления». В нем демонстрируются принципы построения макрокинетических моделей любых химических процессов, которые дополняют и объединяют основные разделы физической химии - химическую термодинамику и химическую кинетику. Второй и третий разделы строятся на рассмотрении конкретных макрокинетических задач, которые используются для иллюстрации ключевых положений макрокинетического моделирования и являются своеобразным продолжением материала курса физической химии. Эти разделы можно рассматривать как своеобразный практикум по использованию знаний первого раздела. В них должны рассматриваться процессы, с которыми приходится сталкиваться большинство химиков в процессе своей работы. В число таких задач входят перенос вещества через мембрану, каталитические гомогенные и гетерогенные реакции, сорбционные и хроматографические процессы, ректификационное разделение смеси веществ. При этом оказалось, что для того чтобы проиллюстрировать и доказать базовые моменты химической макрокинетики, удобно в достаточно большой степени сконцентрироваться на сорбционных процессах. Это связано с тем, что сорбционные процессы сами по себе понятны всем химикам. Для них в рамках курса возможно получать достаточно простые аналитические решения и проводить численные расчеты.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Определение микропримесей токсичных веществ в атмосферном воздухе на уровне концентраций 0.1-0.5 мг/м3 затрудняется стадией концентрирования, которая является одним из основных источников погрешности. Концентрирование осуществляется с использованием сорбентов различной природы. Блочный материал с варьируемой порозностью, разработанный в Самарском Университете (ранее КуАИ), обладает преимуществами по сравнению с другими сорбентами, вследствие возможности пропускания большого объема воздуха и простоты десорбции. Целью работы являлось изучение возможности использования блочного материала с варьируемой порозностью в качестве основы для сорбционной системы, предназначенной для концентрирования высококипящих органических соединений. Для изготовления экспериментальных образцов использовалась сталь марки Х18Н10Т. Процесс изготовления образов включал стадии формирования блоков основы, травления образцов в соляной кислоте с дальнейшим оксидированием при температурах 350, 500 и 750°С - цвет поверхности становился также более тёмным: чем больше температура, тем темнее. Исследование полученных образов проводили на примере определения высококипящего соединения - диоктилфталата (ДОФ). Для исследования полученных образцов, а также для сравнительной оценки абсорбционного (система концентрирования - поглотитель с изопропиловым спиртом) и адсорбционного (система концентрирования - силиконовая трубка с образцом сорбционном системы) концентрирования, была собрана установка, позволяющая получать газовые потоки, содержащие микропримеси ДОФ в воздухе. Количественный анализ полученных концентратов проводили методом газовой хроматографии. В результате количественного анализа экстракта ДОФ в изопропиловом спирте (ИПС), полученного путём абсорбционного концентрирования, определили ориентировочную концентрацию ДОФ в газовой фазе С=0.46±0.15 мг/м3. Установлено, что наименьшее количество ДОФ десорбировано с необработанного образца. Это связано с тем, что данный образец практически не обладает высокоразвитым адсорбционным слоем. Количество десорбированного ДОФ с образцов, обработанных при разных температурах, отличается незначительно. В рамках работы проведена сравнительная оценка различных способов концентрирования. Установлено, что стандартизированная методика определения ДОФ с абсорбционным концентрированием дает явно заниженные результаты по сравнению с адсорбционным концентрированием. Это может быть связано как с неполным улавливанием ДОФ из газового потока, так и с внесением дополнительных погрешностей при упаривании экстракта. Адсорбционное концентрирование с использованием активированного угля также даёт заниженный результат. Десорбция ДОФ с активированного угля проводилась также, как и в случае с полученными экспериментальными образцами. Заниженный результат может быть связан с неполнотой десорбции ДОФ с активированного угля. Таким образом, использование предлагаемых систем позволяет повысить не только правильность определения ДОФ за счет более эффективного улавливания компонента, но и прецизионность анализа.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
С целью обзора ряда действующих факторов при необменной сорбции аминокислот ионооб-менниками исследовано влияние природы и ионной формы сорбента, сорбата и растворителя, условий проведения сорбции - температуры и диапазона концентраций на величину поглощения глицина и фенилаланина анионообменником АВ-17-2П, сверхсшитым сорбентом MN-150 из водных и спиртовых растворов при температурах 293 и 343 К в концентрационных диапазонах, ограниченных растворимостью аминокислот. Установлено, что изменение ионной формы анионообменника АВ-17-2П с хлоридной на нитратную приводит к уменьшению количества поглощенного фенилаланина за счет изменения размерных и гидратационных характеристик противоиона, приводящих к ослаблению полярных взаимодействий в фазе сорбента при необменном закреплении аминокислот. Использование неводного растворителя, например, этилового спирта приводит к уменьшению растворимости аминокислот, а, следовательно, рабочего диапазона концентраций, уменьшению набухания анионообменника, что и обусловливает меньшее количество поглощаемой аминокислоты. К существенному улучшению поглощения фенилаланина приводит использование сверхсши-того сорбента или повышение температуры. В первом случае усиливаются гидрофобные взаимодействия между ароматическим радикалом фенилаланина и матрицей сорбента. Во втором случае разнонаправленное действие температурного фактора на сорбат, сорбент и связи между ними в итоге приводит к увеличению сорбции за счет улучшения набухания ионообменника. Хорошая растворимость глицина позволяет исследовать поглощение этой аминокислоты в широком интервале концентраций. По виду полученной изотермы с учетом характеристик ионообменника установлено формирование в сорбенте последовательно первого и второго слоя вещества на сорбционных центрах «функциональная группа-противоион».
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Перспективным методом деминерализации растворов аминокислот является электродиализ с ионообменными мембранами. Цель данной работы - установление влияния природы минеральных примесей на эффективность их извлечения из растворов гетероциклической аминокислоты - пролина (Pro), а также на потери продукта в процессе электромембранного обессоливания. В задачи работы входит изучение массопереноса пролина через гетерогенные ионообменные мембраны при электродиализе его индивидуального водного раствора. Показано, что поток гетероциклической аминокислоты из индивидуального раствора больше через катионообменную мембрану МК-40, чем через анионообменную МА-41. Величина предельного диффузионного тока также выше для мембраны МК-40, а форма зависимости потока пролина от плотности тока является традиционной для амфолитов при электродиализе. В исследовании смешанных растворов аминокислоты и минеральной соли выявлен конкурентный транспорт минеральных ионов через ионообменные мембраны, приводящий к снижению массопереноса Pro по сравнению с индивидуальным раствором. Отмечено, что значения потоков данной гетероциклической аминокислоты через мембрану МА-41 в присутствии различных минеральных ионов в интенсивном токовом режиме увеличиваются в последовательности: Cl-3-42-. Выявлена следующая корреляция для исследуемых систем: большей подвижности иона в фазе мембраны соответствуют большие значения его потоков. Кроме того, потоки гетероциклической аминокислоты через мембрану МК-40 возрастают в корреляции с увеличением энергии гидратации положительно гидратированного катиона неорганического электролита. Оценка параметров деминерализации - степени обессоливания и потерь аминокислоты показала, что среди исследованных растворов в одинаковых экспериментальных условиях наиболее полно процесс деминерализации проходит в системе пролин + нитрат натрия, а наименьшие потери целевого продукта зафиксированы при электродиализе в системе пролин + хлорид аммония. Для эффективного разделения гетероциклической аминокислоты и минеральной соли методом электродиализа необходим учет влияния природы ионов минеральной соли, их гидратации, подвижности в фазе ионообменной мембраны и в растворе.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Установлены закономерности разделения водно-солевых растворов фенилаланина методом электродиализа, выбраны условия эффективного и селективного выделения целевого компонента подбором мембраны с заданными свойствами. В состав модельного раствора, имитирующего производственные воды в технологии микробиологического синтеза, входила ароматическая аминокислота фенилаланин (0.05 М) и хлорид натрия (0.01 М). Использованы экспериментальные мембраны с различной массовой долей сульфокатионообменной смолы. Гетерогенные ионообменные мембраны получены горячим вальцеванием гомогенизированной смеси измельченного ионообменника с полиэтиленом. Транспортные характеристики и особенности переноса компонентов разной природы через экспериментальные мембраны исследовали в гальваностатическом режиме с использованием семисекционного электродиализатора при его горизонтальной ориентации. Установлено влияние содержания ионообменника в мембране на особенности транспорта ионов минеральной соли и аминокислоты, величины фактора разделения и степени деминерализации растворов. Показано, что изменение содержания сульфокатионообменника в мембранах от 45 до 70 масс.% при электродиализе смешанного раствора аминокислоты и минеральной соли позволяет в 1.5 раза увеличить скорость массопереноса минерального иона. Для всех экспериментальных мембран зависимости фактора разделения характеризуются экстремумами, приходящимися на интервал превышения величины предельного диффузионного тока ilim в 2-3 раза. Максимальная эффективность разделения установлена для катионообменной мембраны с содержанием смолы 70%. При превышении величины предельного диффузионного тока в 2 раза с ростом содержания смолы в мембране установлено увеличение фактора разделения в 1.5 раза. При этом степень деминерализации раствора для мембраны с максимальным содержанием ионообменника составляет 40-60%. Возможность практически полной деминерализации раствора для мембраны с содержанием смолы 70 масс. % установлена при превышении предельного тока в 6 раз. Выявлена роль электроконвекции в увеличении потерь целевого продукта аминокислоты при сверхпредельных токовых режимах электродиализа. Показано, что основной причиной роста переноса аминокислоты через сульфокатионообменную мембрану в интенсивных токовых режимах является электроконвективное перемешивание раствора на межфазной границе, негативно влияющее на процесс диссоциации воды и разрушающее барьерное действие примембранных слоев раствора с высоким значением показателя pH. Установлена возможность глубокой деминерализации водно-солевого раствора фенилаланина с потерями целевого продукта не более 0.2% при использовании мембраны с массовой долей сульфокатионообменной смолы 70 масс.% в интенсивных токовых режимах.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Статья посвящена изучению кинетики адсорбции и электросорбции (адсорбции под катодным потенциалом) ионов SO42-на активированном угле КМ-2. Исследования проведены в статическом режиме в ограниченном объеме раствора. Экспериментальные данные по кинетике адсорбции SO42-на неполяризованном и поляризованном угле были обработаны с использованием кинетических диаграмм для смешанной диффузии и линейной изотермы. Сопоставление экспериментальных данных с теоретическими зависимостями показало, что адсорбция сульфата на неполяризованном угле лучше описывается уравнением смешаннодиффузионной кинетики близкой к внешней диффузии, чем электросорбция этих ионов. Обнаружено, что катодная поляризация увеличивает величину сорбции данных ионов, кроме того, при электросорбции в условиях катодной поляризации существенная часть ионов SO42- сорбируется необратимо, избыточная часть адсорбтива не десорбируется при изменении поляризации. Исследования показали, что процессы адсорбции ионов SO42- на неполяризованном и катодно-поляризованном угле КМ-2 могут быть удовлетворительно описаны моделями формальной кинетики, допускающей возможность химического лимитирования скорости таких процессов. Исходя из факта необратимости адсорбции исследуемых ионов, сделан вывод о влиянии химического механизма торможения на кинетику процесса электросорбции сульфата на АУ КМ-2 в условиях катодной поляризации. Полуэмпирическим методом PM3 с помощью программы Gaussian 09W проведено квантовохимическое изучение процесса адсорбции сульфат-иона на поверхности активированного угля, моделируемого кислородсодержащим углеродным кластером С97H22O6. Показано, что ионы SO42-могут давать прочные соединения с углеродным кластером.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Синтез нанокомпозитных материалов с полифункциональными свойствами представляет уникальную возможность для получения новых сорбентов. Создание композитов на основе наноразмерных ферритов и алюмосиликатов весьма перспективно, так как сорбционные свойства, каталитические и магнитные характеристики композитов превосходят эти параметры у ферритов и природных минералов. В работе показана возможность синтеза и использования в качестве сорбционного материала композита нонтронит/CoFe2O4. Синтез шпинели осуществляли одним из методов «мягкой химии» - методом цитратного горения. Использование нитрат-цитратного синтеза позволяет получать монофазные нанопорошки с однородной микроструктурой при меньших температурах и узким распределением частиц по размерам. Сравнивали сорбционную ёмкость по формальдегиду природного и кислотноактивированного нонтронита, чистой шпинели CoFe2O4 и нанокомпозита нонтронит /CoFe2O4. Алюмосиликат активировали раствором H2SO4 в диапазоне концентраций 0.5-3М. Результатом кислотной обработки алюмосиликата является повышение удельной поверхности, размера и объёма пор, что происходит в результате выщелачивания октаэдрических катионов из промежуточного слоя минерала. По данным рентгенофлуоресцентного анализа (РФА) синтезированный образец феррита кобальта является полностью однофазным. Частицы CoFe2O4 имеют неправильную форму, выражена агломерация, размер частиц находится в диапазоне от 30 до 185 нм. Согласно данным просвечивающей электронной микроскопи, нанокомпозит представляет собой частицы нонтронита неправильной формы размером 10-50 нм с включениями отдельных частиц феррита кобальта размером 10-30 нм. В работе установлено, что сорбционная способность композита на 17% выше чем у природного алюмосиликата, однако значительно уступает способности кислотно-активированного нонтронита. Полученные изотермы адсорбции описываются уравнением Ленгмюра. Феррит кобальта имеет наиболее слабую сорбционную активность к формальдегиду. Вероятно, использование для синтеза активированного нонтронита, позволит получить композит с улучшенными сорбционными характеристиками.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Нанопористые минеральные оксиды способны радикально менять свои физико-химические свойства в результате химического модифицирования поверхности, что способствует развитию методов направленного синтеза материалов на их основе и широкому применению в условиях газовой хроматографии. Целью данной работы является получение газохроматографического сорбента с привитым слоем медьацетоуксусного эфира методом последовательной сборки на поверхности Силохрома С-120 через стадию его хлорирования. Данные термического анализа свидетельствуют об устойчивости исследуемого комплекса этилацетоацетата меди до 210°С. Методом адсорбционной порометрии установлено, что в результате химического модифицирования SiO2 происходит сокращение площади удельной поверхности и пористости. По результатам элементного анализа рассчитаны количество привитого слоя, поверхностная плотность привитых групп, толщина слоя этилацетоацетата меди на поверхности силикагеля. Процессы адсорбции органических соединений (н-алканов, галогензамещенных алканов, 1-нитропропана, гептена-1, ароматических углеводородов, кетонов и спиртов), способных к различным типам межмолекулярных взаимодействий с Силохромом С-120 и сорбентом на его основе исследованы газохроматографически. Модифицирование SiO2 этилацетоацетатом меди приводит к выраженному повышению констант Генри адсорбции спиртов, кетонов и ароматических углеводородов, обусловленному проявлением донорно-акцепторных, ориентационных и п-взаимодействий адсорбат-адсорбент. Рассчитанные термодинамические характеристики (qdif,1 и ∆S1C) указывают ∆S1C на повышение адсорбционного потенциала нового сорбента, отражающееся в возрастании теплот и энтропии адсорбции тестовых соединений. На основе экспериментальных данных определено, что химическое модифицирование SiO2 медьацетоуксусным эфиром приводит к увеличению вклада специфических взаимодействий в теплоту адсорбции, при этом наибольшие значения ∆qdif,1(спец) характерны для органических соединений, склонных к образованию водородных связей и донорно-акцепторному комплексообразованию. Анализ компенсационных термодинамических зависимостей показал, что определяющим термодинамическим параметром при адсорбции органических соединений на исследуемых сорбентах является энтропия. Полученный сорбент апробирован для разделения смесей органических соединений различных классов
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Рассмотрены методологические аспекты применения дериватизации стероидных гормонов с использованием гидроксиламина для дальнейшего количественного анализа производных андрогенов, эстрогенов, прогестинов и глюкокортикоидов. Известно, что его использование позволяет значительно увеличить чувствительность масс-спектрометрического детектирования некоторых стероидных гормонов ввиду образования легко ионизирующихся оксимов стероидов, а реакция получения производных является простой. Однако наряду с перечисленными достоинствами, при использовании данного способа происходит образование стереоизомеров, что приводит к расщеплению или полному разделению пиков дериватов на хроматограммах. Изменение программы градиентного элюирования не всегда позволяет получить один пик деривата без потери эффективности и селективности разделения остальных аналитов, присутствующих в пробе, что делает актуальным вопрос выбора «мишени» для анализа. Принимая во внимание наличие выраженных матричных эффектов при проведении определения стероидных гормонов и их производных в биологических жидкостях с использованием метода ВЭЖХ-МС(/МС) с электрораспылительной ионизацией, подобное поведение веществ при их хроматографическом разделении может быть использовано для повышения точности и надежности получаемых результатов благодаря интегрированию не всех пиков дериватов, а путем выбора одного, наименее подверженного матричным эффектам, обусловленным, например, коэлюированием компонентов пробы. Это связано с тем, что в процессе протекания реакции формирование их изоформ происходит воспроизводимо, с одинаковым выходом, независимо от концентраций и матрицы, в которой протекает процесс. Приведены результаты определения некоторых оксимов стероидных гормонов, рассмотрены аспекты, влияющие на точность, воспроизводимость и чувствительность анализа на примере определения оксимов эстрона и 11а-гидроксипрогестерона в диапазоне концентраций от 2.5 до 1000 нг/см3. Идентификация производных и контроль полноты протекания реакции проводили с использованием стандартных образцов исследуемых соединений и масс-спектрометрии высокого разрешения. Показано, что данная процедура дериватизации позволяет добиться значительно большей чувствительности по сравнению с подходами, основывающимися на прямом определении стероидных гормонов с использованием ВЭЖХ-МС(/МС). В случае необходимости чувствительность может быть повышена путем применения методов предварительного концентрирования и очистки образцов.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Метод удерживания кислоты в сорбенте (Acid Reatardation) является эффективным способом для разделения смесей кислот и солей, основанным на различии в размерах молекул кислот и гидратированных ионных пар солевых компонентов, образующихся в сильно концентрированных растворах. Метод заключается в том, что раствор смеси компонентов с общим анионом пропускается через колонку с гелевым анионитом, находящимся в той же анионной форме, что позволяет исключить ионный обмен. На первом этапе процесса кислота задерживается внутри нанопор сорбента, в то время как раствор солей проходит через слой. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не прекратится удерживание кислоты, и она не появится на выходе из колонки. Далее осуществляется второй этап - вытеснение кислоты промывкой слоя в колонке водой (классический метод) или специальным промывочным раствором (модифицированный метод). При этом на выходе получается раствор чистой кислоты с высокой концентрацией. В настоящей работе анализируются результаты эксперимента по очистке промышленной экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК), содержащей большое количество примесей, модифицированным методом, в котором использование раствора разбавленной фосфорной кислоты в качестве вытесняющего раствора позволяет предотвратить осаждение солей кальция. Для исследования влияния промывочного раствора на процесс осаждения в работе сформулирована математическая модель химического равновесия в системе из ограниченного числа компонентов ЭФК, которая позволяет рассчитать молекулярный и ионный состав смеси в зависимости от концентраций входных веществ, в том числе определить количество вещества в осадке. Показано, что в случае, когда в исходном растворе находятся только соли кальция и фосфорная кислота, концентрации промывочного раствора 0.1 моль/дм3 по фосфорной кислоте достаточно, чтобы предотвратить осаждение, и этот эффект обусловлен образованием более растворимых кислых солей. Если в растворе также присутствуют соли других металлов, в частности алюминия и железа, то как предсказывает модель, механизм образования кислых солей не объясняет отсутствия осадкообразования. Для этого потребовалась бы концентрация промывочного раствора не менее 0.13 моль/дм3. Результаты моделирования позволяют сделать вывод, что в системе имеются другие механизмы, препятствующие осаждению. Одним из таких механизмов может являться эффект изотермического пересыщения в слое ионита.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Липаза - гидролитический фермент, получаемый из многих организмов, таких как животные, растения, грибы и бактерии. Она осуществляет расщепление триглицеридов до моноглицеридов и жирных кислот, при этом обладает широкой субстратной специфичностью. Липазы применяются в пищевой промышленности и других сферах человеческой деятельности. Характерная особенность многих липаз - явление поверхностной активации, обуславливающее свойственную им зависимость скорости каталитической реакции от концентрации и агрегатного состояния субстрата. Доказано, что функционирование ферментов зависит от их структурных особенностей. Внутренние полости, туннели и поры являются неотъемлемыми компонентами нативной конформации белка. Они играют важную роль в транспорте субстрата, кофакторов и ионов к активному и регуляторным центрам фермента. Кроме того, их конфигурация может влиять на термостабильность энзимов, в связи с чем изучение вышеперечисленных структур является необходимым для понимания механизмов функционирования биокатализаторов. Также важным элементом структуры ферментов являются скопления заряженных и гидрофобных аминокислотных остатков на их поверхности. Данное свойство необходимо учитывать при планировании путей адсорбционной иммобилизации биокатализаторов на различных носителях для использования в промышленности и медицине. В работе исследованы состав, локализация и конфигурация внутренних полостей, туннелей, пор, а также поверхностных скоплений заряженных и гидрофобных аминокислотных остатков в молекулах липаз из Rhizopus niveus (PDB ID: 1LGY), Rhizomucor miehei (PDB ID: 3TGL), Burkholderia cepacia (PDB ID: 1OIL), панкреатических липаз Homo sapiens (PDB ID: 1N8S) и Equus caballus (PDB ID: 1HPL). Для расчета параметров и визуализации данных структур использовались программы MOLE и Maestro. Показано наличие соответственно 2, 1, 5, 5 и 2 туннелей и отсутствие пор для данных ферментов; а также наличие по 6 внутренних полостей для липаз из R. niveus и E. caballus, 5 внутренних полостей для молекулы из R. miehei и по 2 внутренних полости для энзимов из B. cepacia и H. sapiens. Приведены аминокислотный состав и профили туннелей изучаемых липаз. Выявлено, что данные структуры не сообщаются друг с другом общими пустотами. Установлено преобладание гидрофобных аминокислотных остатков в большинстве туннелей данных ферментов. Изучены структура, локализация и состав скоплений заряженных и гидрофобных аминокислотных остатков на поверхностях макромолекул. Выявлено возможное влияние расположения данных скоплений на связывание липаз с носителем при их адсорбционной иммобилизации.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Целью данной работы являлось исследование особенностей функционирования мультифункционального фермента углеводного метаболизма - малатдегидрогеназы (МДГ) у крыс в норме, в условиях аллоксанового диабета и у животных с патологией, принимавших перорально спиртовой экстракт полыни горькой, а также выделение фермента с помощью ионообменной хроматографии. Индукцию экспериментального сахарного диабета осуществляли с помощью однократного внутрибрюшинного введения 5% раствора аллоксана самцам белых лабораторных крыс (Rattus norvegicus) линии Wistar. После появления признаков диабета всех крыс разделили на 3 группы: контрольные животные (аллоксан не вводился), группа «диабет» (животные с признаками диабета) и группа «диабет + экстракт полыни (ЭП)» (крысы с повышенным уровнем глюкозы в крови, принимавшие вместо воды спиртовой экстракт полыни). Сравнение удельной активности МДГ из гепатоцитов печени крыс контрольной группы, подвергнутых аллоксановому диабету, и животных с патологией, принимавших экстракт полыни показывает, что в условиях индуцированного диабета скорость функционирования МДГ увеличивается, тогда как пероральное введение экстракта полыни снижало исследуемый показатель до нормальных значений. Для решения вопроса об активации при аллоксановом диабете тех или иных метаболических процессов, связанных с малатдегидрогеназной активностью проводили ее очистку. Проведенные исследования показали, что по сравнению с контрольными животными, в гепатоцитах в которых присутствуют две изоформы МДГ2 и МДГ1 с удельной активностью 39.7 Е/мг белка и 48.0 Е/мг белка и степенью очистки 99.2 и 120.0, соответственно, у животных с экспериментальным диабетом появляется дополнительная изоформа МДГ3 с удельной активностью 38 Е/мг белка и степенью очистки 47.5. Для группы крыс, которым вводили перорально экстракт полыни, было характерно наличие двух изоформ МДГ с удельной активностью 72.08 и 60.5 Е/мг белка и степенью очистки 182.0 и 152.2, соответственно, что совпадало с тенденциями, характерными для изоферментов малатдегидрогеназы из контрольной группы животных. Таким образом, использование 4х-стадийной очистки позволило получить высокоочищенные препараты изоформ МДГ из печени крыс в условиях аллоксанового диабета. Увеличение активности и появление новой изоформы МДГ в печени крыс при диабете подтверждают возможность участия малатдегидрогеназной ферментной системы в адаптивной реакции организма при стрессовых условиях. Полученные результаты свидетельствуют, что экстракт полыни обладает гипогликемическим действием, проявляющимся в заметном снижении концентрации глюкозы в крови крыс при аллоксановом диабете, и блокировании образования дополнительной изоформы МДГ у животных с экспериментальным диабетом.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Для регулирования активности гуморального иммунитета и концентрации реактивных антител чаще всего используется плазмаферез, однако существует плазмасберегающая альтернатива - специфическая гемосорбция. Данный метод предполагает использование сорбентов с лигандом для извлечения из крови только определенного вида молекул, например, иммуноглобулинов. В Беларуси существует отечественное производство специфических гемосорбентов. Статья посвящена изучению сорбента, где активным лигандом является ароматическая аминокислота триптофан, которая обладает способностью взаимодействовать с Fc-фрагментом иммуноглобулинов класса G. Предметом исследования являлся анализ изменения концентрации общих иммуноглобулинов класса G, А, М и подклассов IgG-1, IgG-2, IgG-3, IgG-4 после контакта с гемосорбентом. Проводились стендовые эксперименты, в которых моделировали геометрию и условия проведения экстракорпоральной гемосорбции у пациентов: продолжительность, температура, стерильность и условия потока (движения) крови с помощью перистальтического насоса, штатива, емкостей для забора и слива биоматериала. Результаты экспериментов показали, что после прохождения плазмы крови через гемосорбент происходит снижение концентрации альбумина и глобулина. Полученные результаты свидетельствуют о высокой эффективности исследуемого гемосорбента в отношении всех основных классов иммуноглобулинов. Рассчитанная эффективность сорбции для IgG составила 44.89 (37.24; 46.27)%, для IgM - 31.83 (31.73; 39.74)%, для IgA - 22.25 (12.64; 25.08)%, для IgE - 13.91 (9.76; 16.37)%. Исследования выявили различия в эффективности сорбции подклассов IgG. Количество IgG-3 в плазме после экспериментов уменьшалось более чем на 50% от исходной концентрации, рассчитанная эффективность сорбции для IgG-3 составила 51.23 (45.65; 63.84)%, для IgG-2 - 31.25 (26.54; 33.21)%, для IgG-1 - 23.26 (15.45; 25.30)%, для IgG-4 - 31.91 (23.61; 33.25)%. Таким образом, данный гемосорбент может быть рекомендован для применения у пациентов с заболеваниями, патогенез которых связан с участием данных иммуноглобулинов: аутоиммунные заболевания, реакции отторжение, гипергаммаглобулинемии и др.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Важнейшим этапом подготовки биологических образцов для проведения биохимических и/или диагностических процессов является выделение нуклеиновых кислот из образца. Выбор метода выделения РНК зависит прежде всего от поставленных задач, а также от ряда требований, основными из которых являются следующие: экономичность и простота метода, высокий выход выделяемой РНК, а также достаточная степень очистки конечного продукта. Целью данной работы являлась идентификация генов сукцинатдегидрогеназы в клетках печени крыс с использованием силикагельной мембраны для выделения суммарной клеточной РНК. Набор PureLink®RNA MiniKit (Invitrogen, США) позволил получить препарат суммарной РНК практически без следов деградации, что подтверждается содержанием 28S рРНК примерно в три раза превышающим содержание 18S рРНК. Технология PureLink® обеспечила высокий выход РНК. Важным преимуществом данного метода явилось также то, что он не требует экстрагирования токсичными растворителями (фенол/хлороформ), центрифугирования с CsCl или LiCl и осаждения спиртом, т.е. использования веществ, являющихся ингибиторами ПЦР. Кроме того, в связи с малой сменой наконечников и эппендорфов, возможность загрязнения значительно сокращена, что подтверждено спектрофотометрически (соотношение A260/A280 для выделенного препарата РНК составило 2.03, а A260/A230- 1.98, что характеризует его как высокоочищенный). Таким образом, была подобрана эффективная методика выделения суммарной клеточной РНК, не имеющая в своем составе примесей посторонних нуклеиновых кислот. Чистая РНК, полученная в ходе выделения с применением силикагельной мембраны, в дальнейшем применяли для получения комплементарной ДНК. Полученная кДНК, путём применения метода реакции обратной транскрипции, использовалась в дальнейшем для количественной оценки содержания транскриптов генов, кодирующих субъединицы А и В (sdha и sdhb) сукцинатдегидрогеназы. Проведенный в дальнейшем ПЦР-анализ показал, что подобранные нами праймеры являются специфичными и могут быть использованы в дальнейших исследованиях по определению скорости транскрипции генов sdha и sdhb сукцинатдегидрогеназы у крыс в норме и при различных патологиях.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
The purpose of the work was to search for a sorbent with good selective properties for water purification. For this purpose, we determined the organohalogen compounds in the water of a swimming pool. A method of gas-liquid chromatography was used, using packed and capillary chromatographic columns. To concentrate the impurities of the organohalogen compounds, an automatic vapour-phase dispenser was used. This established that the swimming pool water, taken in the evening, had a complex composition of components, including 33 organohalogens, which have different toxicities for the human body. These are classed as belonging to the first and second groups of hazards. Identification of the individual component composition was carried out by determining the relative retention times of the test compounds and standard samples of the organohalogen compounds dissolved in methanol. Out of the entire range of the organohalogen compounds contained in the swimming pool water it was determined that the highest concentration of chloroform was 0.024 mg/dm3 and the highest concentration of carbon tetrachloride was 0.018 mg/dm3. The total content of organohalogen substances in the swimming pool water was 0.370 mg/dm3, which increases the risk of human diseases while the swimming pool is in operation. It is proposed to clean the water in the swimming pools from toxic impurities by an adsorption method using rocks containing zeolite from the Tatar-Shatrashan deposit, which are characterized by a sufficiently high sorption capacity in relation to the organohalogen compounds.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Дискуссионная статья Р.Х. Хамизова посвящена обсуждению материалов, представленных профессором В.А. Шапошником в журнале «Сорбционные и хроматографические процессы» (2021, Т. 21, № 1) В статье Р.Х. Хамизова и А.М.Долгоносова «К вопросу о статье В.А. Шапошника «Электростатическая теория селективных ионообменников» рассмотрены подходы к этой проблеме, в том числе, в модели Дж. Поли для оценки констант равновесия ионного обмена. Более корректной моделью селективности представляется модель Дж. Эйзенмана, хотя она выступает только в роли качественной характеристики. Привлекательность модели Эйзенмана вытекает из того, что она неподгоночная. Эйзенман использовал в своих расчетах табличные значения кристаллохимических радиусов, считая, что между фиксированным ионом и противоионом нет молекул воды. Критические замечания в адрес В.А. Шапошника в своем подходе к теории селективности сделаны в связи с тем, что, развивая какую-то гипотезу, необходимо пользоваться не только первыми шагами предшественников, но и последующими (или наиболее признаваемыми) достижениями. В этом плане выражено несогласие с позицией В.А. Шапошника в том, что он отказывается от энергии дегидратации. Неучет энергий дегидратации при рассмотрении селективности ионообменников приводит к очень большим ошибкам. Следует отметить, что модель качественную, основанную на энергии кулоновского взаимодействия, до количественных оценок успешно довел Д. Райхенберг, введя в соответствующие соотношения термы для энергий близкодействующих взаимодействий, включая дисперсионные. Автор данной статьи считает, что поправлять расчеты с помощью дробных зарядов в точечной модели Кулона (где не предусмотрена делокализация) нецелесообразно. Рассматривая применимость уравнения Пуассона к ионообменникам, автор этой статьи рекомендует ознакомиться с его работами (в соавторстве с Н.А. Тихоновым), где были решены очень сложные задачи для сильноосновных анионообменников и гидрогелей на основе графена.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
В статье продолжена дискуссия по поводу теории селективности сильных ионообменников, предложенной профессором В.А. Шапошником. Применение моделей, использующих дробные заряды, лишено физического смысла. Физически добротная теория должна оперировать целочисленными величинами по отношению элементарному заряду, а волатильность значений энергии кулоновского взаимодействия может быть объяснена различным расстоянием между зарядами, эффектами экранирования и т.п. В статье приведены математические выводы, касающиеся транспорта ионов разбавленного раствора под действием слабого электрического поля. Эти выводы опираются на закон Нернста-Эйнштейна, связывающий скорость ионов с их диффузионными коэффициентами и температурой. Согласно известной модели перескоков противоионов между фиксированными зарядами при движении в фазе ионита коэффициенты внутренней диффузии с хорошей точностью подчиняются правилу, выражающему их через коэффициенты распределения и коэффициенты диффузии ионов в жидкости. Последние сильно зависят от температуры, что необходимо учитывать в расчетах. Коэффициенты распределения связаны с избыточной энергией Г иббса при сорбции, соответствующей энергии активации перескока. Проведено сравнение данных, полученных автором и В.А. Шапошником, по оценке вклада в энергию сорбции кулоновского взаимодействия между фиксированными зарядами ионообменников и противоионами, показывающее (по Китайгородскому) эффективность подхода автора по рассматриваемому вопросу.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
Вверх