Целью работы являлось изучение возможности использования в качестве подвижной фазы горячей и субкритической воды при ВЭЖХ анализе смеси ароматических веществ, а также компонентов экстракта расторопши, на колонках со сверхсшитым полистиролом MMN1 и силикагелем, модифицированным октадецильными группами. ВЭЖХ-анализ модельной смеси бензола и толуола 1:1 по объему на колонке Hypersil GOLD С18 показал сходство элюирующей силы у смеси ацетонитрил : вода 20:80 (% об.) и горячей воды при температуре 90°С. Вода при температуре 125°С по элюационным характеристикам соответствует соотношению ацетонитрил: вода 30:70 (% об.). Число теоретических тарелок при смене водно-ацетонитрильной ПФ на субкритическую воду говорит о снижении ее эффективности примерно на 25-30%. Такая же тенденция прослеживается и при ВЭЖХ анализе других аналитов с использованием субкритической воды в качестве ПФ. За счет образования флюидной структуры воды в субкритических условиях происходит изменение давления в системе, обеспечивающее возможность варьирования скорости потока элюента, что отчасти компенсирует размытие пиков. В качестве реального объекта для изучения элюационных характеристик горячей воды на колонке Hypersil GOLD С18 был выбран водный экстракт расторопши, полученный в субкритических условиях при температуре 170°С. Эксперимент проводили при температурах 90°С и 125°С. Температуру анализа в дальнейшем не повышали ввиду ухудшения разделения компонентов аналита, а также из-за низкой термостабильности неподвижной фазы С18. Оптимальные результаты в условиях эксперимента получили при температуре 90°С, при этом полного разделения достичь не удалось. При ВЭЖХ анализе на колонке Purolite MMN1 в стандартных условиях модельная смесь бензол:толуол:ксилол не элюируется подвижной фазой ацетонитрил:вода 20:80 (об.%). При увеличении концентрации ацетонитрила в ПФ до 80% элюирования компонентов также не произошло. Использование в качестве подвижной фазы субкритической воды при температурах 125°C, 150°C, 170°C не привело к элюированию компонентов с колонки Purolite MMN1. Экстракт расторопши удалось разделить на колонке Purolite с сорбентом MMN1 в стандартных условиях, при этом оптимальные результаты получили с подвижной фазой ацетонитрил : 0,01М фосфатный буфер (pH=3) в соотношении 35:65. Компоненты экстракта расторопши - силибин, силикристин, селидианин, таксифолин, плохо растворимы в воде, имеют в своей структуре бензольные кольца, но размеры и полярность молекул позволяют избежать в условиях анализа необратимых взаимодействий с неподвижной фазой, как в случае с модельной смесью, возможно в данном случае наблюдается молекулярно-ситовой эффект.
Сорбционные и хроматографические процессы
2022. — Выпуск 2
Содержание:
В статье представлен экспрессный способ определения метанола в спиртных напитках с применением газовой хромато-масс-спектрометрии (ГХ-МС) дистиллятов, полученных при перегонке этанола из анализируемого напитка. Разработка направлена на решение задачи совершенствования аналитического контроля качества и безопасности алкогольной продукции. Метод ГХ-МС в настоящее время становится приоритетным инструментальным методом, применяемым в аккредитованных аналитических лабораториях в идентификации примесей контаминантов в алкогольной продукции. В связи с достаточно большим количеством случаев острого отравления метанолом в результате употребления фальсифированных спиртных напитков, суррогатов и других спиртосодержащих жидкостей, разработка экспрессных методик выполнения измерений на хромато-масс-спектрометрическом оборудовании является актуальной проблемой. Метанол - токсичное соединение, его минорные количества характерны для коньячных спиртов, в меньшем количестве его следы имеются в питьевом этиловом спирте, но его содержание строго регламентируется. Следует отметить, что по запаху и вкусу метанол не отличим от этанола, что способствует его ошибочному употреблению. При анализе дистиллятов, виски, рома, текилы и аперитивов обнаружено хроматографическое наложение пиков метанола и этилацетата. В целях селективного определения подобраны условия, обеспечивающие достаточное разделение целевых аналитов. Анализ выполняли методом ГХ-МС на газовом хроматографе Agilent 8890, оснащенном масс-селективным детектором модель 5977B, капиллярной колонкой высокой полярности HP-FFAP длиной колонки 50 м. В результате планирования эксперимента были подобраны оптимальные режимы для определения метанола, при этом одновременно возможно определение этилацетата. Разработанный способ определения метанола в алкогольных напитках с применением ГХ-МС может быть рекомендован для применения в контроле качества и безопасности алкогольной продукции, а также в судебно-медицинской экспертизе в качестве референтной методики для подтверждения достоверности идентификации метилового спирта.
Ключевые слова
Рассмотрен простой, экспрессный и доступный способ идентификации и определения антибактериальных веществ фторхинолонового ряда в природных водах сорбционно-флуориметрическим методом с использованием смартфона и хемометрического анализа. Предложенный подход основан на статической сорбции фторхинолонов силикагелем из водных растворов. При облучении сорбата монохроматическим ультрафиолетовым светом (365 нм) наблюдается синяя или бирюзовая флуоресценция, измерение интенсивности которой осуществляли с помощью смартфона. В качестве аналитического сигнала использовали значения базисных компонентов цветометрической системы RGB с последующим расчетом итогового цвета. Показана возможность использования хемометрического анализа, позволяющего сократить время анализа и визуализировать данные исследования. Обработку массива данных проводили методами главных компонент, иерархического кластерного анализа и метода k-means c применением программного обеспечения XLSTAT. Проведена идентификация и оценка количественного содержания антибиотиков фторхинолонового ряда в природной воде с использованием хемометрического анализа. Диапазоны определяемых содержаний – 0.002-0.2 мкг/см3. Предложен способ определения фторхинолонов в природных водах. Относительная погрешность результатов анализа не превышает 20%.
Ключевые слова
Одним из эффективных методов очистки водных сред от загрязнителей является адсорбция. Актуальной задачей является модифицирование и допирование структуры TiO2, что позволяет улучшить его адсорбционные характеристики. Целью работы являлось изучение влияние лантана на адсорбционные характеристики диоксида титана при адсорбции метилового оранжевого и ализаринового красного С. Методом темплатного синтеза были получены образцы мезопористого диоксида титана, допированного различным количеством лантана - 2.2 масс.%, 9.5 масс.% и 17.9 масс.% - La(2.2)/TiO2, La(9.5)/TiO2, La(17.9)/TiO2 соответственно, и образец недопированного ТІО2. Полученные материалы были изучены при помощи методов рентгенофазового анализа и низкотемпературной адсорбции-десорбции азота. Адсорбционные свойства полученных диоксидов титана изучали на примере адсорбции из водных растворов метилового оранжевого и ализаринового красного С. На дифрактограммах синтезированных образцов присутствовали только рефлексы, характерные для фазы TiO2 типа анатаза. Показано, что при допировании TiO2 лантаном происходит уменьшение размера кристаллитов по сравнению с размером недопированного образца. Допирование образца лантаном позволило увеличить удельную площадь поверхности материалов с 67 м2/г у недопированного образца, до 104-108 м2/г у допированных образцов. Допирование лантаном улучшило адсорбционные свойства полученных допированных образцов La/TiO2, по сравнению с недопированным TiO2. Метиловый оранжевый и ализариновый красный С лучше всего адсорбировались на образце La(2.2)/TiO2, что согласуется с его наибольшим, по сравнению с другими образцами, объемом пор. Адсорбция на La(2.2)/TiO2 метилового оранжевого через 3 часа составила 66%, адсорбция ализаринового красного С из его водного раствора произошла полностью через 2 часа от начала процесса.
Ключевые слова
В аптечных организациях реализуется множество эфирных масел различных производителей и разной ценовой категории. Некоторые из этих масел производятся из видов, которые не произрастают в России. К таким маслам относится и эфирное масло пачули. Пачули (лат. Pogostemon cablin) травянистый полукустарник семейства Lamiaceae, который культивируется в Индии, Китае, Индонезии. Эфирное масло обладает множеством различных фармакологических эффектов, среди которых такие как противоязвенный, антимикробный, антиоксидантный, противовоспалительный и многие другие. Как известно, необходимое качество препаратов, достигается при наличии достаточно точно воспроизводимого компонентного состава. Благодаря современным методам анализа, также можно обнаружить различные примеси и другие моменты фальсификации при изменении состава некоторыми производителями в корыстных целях. К таким современным методам анализа относится газовая хромато-масс-спектрометрия. Определен компонентный состав четырех образцов натурального эфирного масла пачули, реализуемого в аптечной организации. Данные эфирные масла получены методом паровой дистилляции, из листьев тропического растения. Компонентный анализ химического состава эфирных масел проведен на хромато-масс-спекрометрическом комплексе Agilent Technologies 7890B GC System с масс-селективным детектором 5977A MSD тип ионизации - электронный удар с энергией излучения 70 эВ. Регистрацию сигнала проводили по полному ионному току (TIC) в диапазоне масс 20-550 m/z. Обработка данных осуществлялась на основании баз данных NIST11 (19 мая 2011 года), использовалось программное обеспечение MassHunter v.B.06.00 и NIST MS Search 2.0. Все эфирные масла заявлены производителями как 100% натуральные, дополнительные растворители не указаны. Во всех образцах исследования было выявлено от 70 до 92 различных органических соединений. У трех образцов масла пачули выявлено доминирование соединений сесквитерпеновой природы, у одного образца -монотерпеновой. Кроме того, у двух образцов идентифицировано соединение копаен, редко встречаемый в природе сесквитерпеновый трициклический углеводород, содержащийся в эфирном масле пачули в количествах меньше 1%. В работе было идентифицировано его содержание более 20%, что может указывать на примесный характер. В одном образце определен изопропилмиристат (около 70%). На основании проведенного анализа компонентного состава эфирных масел определен их хемотип: все исследуемые масла можно отнести к хемотипу пачулола.
Ключевые слова
Исследование посвящено разработке технологии выделения из растворенных осадков накопленных высокоактивных отходов (ВАО) сложного состава радионуклидов америция и плутония с целью выведения их в отдельный поток, направляемый на остекловывание. Подобное решение позволит отвердить оставшийся раствор, содержащий основное количество макрокомпонентов, более простым и доступным методом цементирования. Для обеспечения возможности цементирования растворенных пульп накопленных ВАО необходимо достичь следующих коэффициентов очистки от основных альфа-излучающих радионуклидов: от америция ~300, от плутония -150. Содержание урана в растворенных пульпах не ограничивает степень включения данного раствора в цементный компаунд. Для имитации присутствия в растворе америция и плутония в экспериментах использовали их химические аналоги - Nd и Th, соответственно. Изучена эффективность совместного извлечения неодима и тория из модельного раствора, имитирующего растворенные осадки накопленных высокоактивных отходов, на твердофазных экстрагентах отечественного и импортного производства на основе N,N,N’,N’-тетраоктилдигликольамида (ТОДГА и DN RESIN-B). Для селективного извлечения тория применяли ТФЭ на основе четвертичного аммониевого основания TEVA Resin-B. Показана возможность достижения требуемых коэффициентов очистки. По эффективности сорбции на ТФЭ DN Resin-B и ТОДГА компоненты раствора можно расположить в следующем порядке: Th>Nd>U. Проведены испытания двухстадийной схемы с предварительным выделением тория на твердофазном экстрагенте TEVA RESIN-B и последующим извлечением неодима на твердофазном экстрагенте DN Resin-В. Установлено, что предварительное выделение тория позволяет увеличить эффективность очистки от неодима в 3 раза. Однако эффективность извлечения тория на ТФЭ TEVA Resin-B ниже, чем на ТФЭ ТОДГА и DN Resin-B. С учетом этого, предпочтительной выглядит схема с двумя последовательными ступенями очистки на ТФЭ DN Resin-B. Снижение содержания урана в модельном растворе с 3.2 г/дм3 до 0.9 мг/дм3 позволило значительно увеличить эффективность извлечения неодима и тория.
Ключевые слова
Современные фармакологические исследования по иммобилизации лекарственных веществ на природных сорбентах считают перспективным использование энтеросорбентов на основе алюмосиликатов в качестве носителей лекарственных препаратов для увеличения стабильности и эффективности их применения. Одним из представителей таких алюмосиликатов является клиноптилолит - цеолитовый туф с развитой поверхностью, высокой сорбционной емкостью и возможностью модификации. Из группы полусинтетических антибиотиков тетрациклинового ряда можно выделить гидрохлорид доксициклина, который по сравнению с другими тетрациклинами практически не угнетает нормальную микрофлору кишечника, отличается высокой биодоступностью. Целью данной работы явилось изучение сорбционной способности клиноптилолита по отношению к гидрохлориду доксициклина. В качестве объектов исследования были выбраны рекомендованный в качестве энтеросорбента «Климонт» клиноптилолитовый туф Люльинского месторождения (Приполярный Урал Югры), основной фазой которого является клиноптилолит (68%), и антибиотик - гидрохлорид доксициклина. Сорбционное равновесие в системе клиноптилолит - водный раствор гидрохлорида доксициклина изучали при температуре 298 К в статических условиях методом переменных концентраций в интервале 0.05-4.0 ммоль/дм3 (рН=4.5). Фильтрат анализировали на содержание антибиотика спектрофотометрическим методом на спектрофотометре Shimadzu UV-1800. Для определения содержания внекаркасных катионов сорбента использовали методы пламенной фотометрии и комплексонометрии. Получена изотерма сорбции гидрохлорида доксициклина на клиноптилолите. Определен вклад обменной и необменной составляющих в сорбционный параметр. Установлено, что мономолекулярной сорбции антибиотика на алюмосиликате соответствует механизм эквивалентного обмена внекаркасных катионов сорбента на катионы препарата за счет электростатического взаимодействия между положительно заряженными КН3+-группами доксициклина и электроотрицательными центрами каркаса сорбента. Выявлено, что формирование полимолекулярных слоев возможно в результате ассоциации доксициклина за счет водородных связей групп С=О пиранозного цикла и гидроксильных групп фенольных группировок. Изотерма сорбции гидрохлорида доксициклина на клиноптилолите обработана с применением моделей Ленгмюра, Фрейндлиха и Редлиха-Петерсона. Установлено, что сорбция антибиотика из разбавленных растворов наилучшим образом описывается моделью Ленгмюра. Рассчитаны величины сорбционных параметров с использованием линеаризованных уравнений сорбционных моделей и равновесный коэффициент распределения.
Ключевые слова
Благодаря компонентам поглощающего комплекса почва является мощным природным сорбентом тяжелых металлов в поверхностном слое, снижая, таким образом, негативное воздействие поллютантов. Накопление в почве ионов никеля, способных при изменяющихся внешних условиях вновь переходить в растворенное состояние, диктует необходимость изучения кинетики сорбционного процесса между ионами металла и почвой. Лабораторный эксперимент по изучению кинетики сорбции ионов никеля проводили в статических условиях контакта раствора соли с верхним гумусовым горизонтом (А0 ) дерново-подзолистой, дерново-карбонатной и серой лесной почв, наиболее распространенных в Удмуртской республике. Представлены результаты определения параметров кинетики ионов никеля из водных растворов сульфата никеля почвой. В эксперименте использовалась серия почвенных суспензий, в которых через фиксированные промежутки времени (0.5-600 час) определяли остаточную концентрацию ионов металла методом атомно-абсорбционной спектрометрии с электротермической атомизацией. Определено, что процесс сорбции протекает достаточно быстро, более 90% ионов никеля поглощается в первые два часа всеми типами исследуемых почв; равновесие в системе «почва - никель» достигается практически за 24 часа. С помощью экспериментальных кинетических кривых найдено, что величина адсорбции в момент равновесия у дерново-подзолистой почвы по отношению к ионам никеля равна 0.00697 моль∙кг-1, у дерново-карбонатной -0.00645моль∙кг-1 и у серой лесной -0.00635 моль∙кг-1. Применение уравнений диффузионной кинетики к экспериментальным кинетическим кривым показало, что кинетика исследуемого сорбционного процесса представляет собой комбинацию внешней и внутренней диффузионной кинетики, при этом внешнедиффузионные ограничения проявляются в большей степени у дерново-подзолистой и дерново-карбонатной почв. Сопоставление результатов использования моделей псевдо-первого и псевдо-второго порядков при изучении механизмов сорбции ионов никеля почвами Удмуртии показывает, что в изученных условиях уравнение псевдо-второго порядка лучше описывает экспериментальные данные у всех исследуемых типов почв, свидетельствуя о контроле процесса сорбции металла почвой химической реакцией. Максимальная константа скорости зафиксирована у дерново-карбонатной почвы (2.97-10-6 кг∙моль-1∙час-1), минимальные значения константы скорости у дерново-подзолистой почвы (0.68∙10-6 кг∙моль-1∙час-1).
Ключевые слова
Проведено исследование механизмов поверхностных явлений в системе «песок - техногенный сток» для определения их роли в ситуации загрязнения прибрежных зон ионами никеля (II). В качестве объектов исследования использованы прибрежные пески из экономически значимых районов Вьетнама. Эксперименты проведены на основе имитационного моделирования с использованием искусственно созданных техногенных стоков. Полученные результаты свидетельствует, что степень удерживания ионов никеля (II) из водного раствора на поверхности зависит от скорости фильтрования раствора через слой песка и снижается по мере ее увеличения. Эффект удаления ионов никеля (II) из потока и осаждение их на минеральных частицах зависит от зернистости песка, степени его однородности и кристаллохимических особенностей. Гранулометрические и кристаллохимические характеристики, в свою очередь, зависят от географических особенностей места отбора пробы. Морской песок, отобранный на берегу залива Бакбо (Южно-Китайское море), в составе которого находится практически чистый кварц, менее всего сорбирует ионы никеля. На поверхности речных песков условия сорбции ионов никеля (II) более благоприятны, однако у каждого песка проявляются свои особенности. Анализ кинетических закономерностей показывает, что для описания механизма поверхностного процесса подходит модель псевдо-первого порядка, найденные значения энергии активации сорбции подчеркивает значимость диффузионных стадий процесса. Механизм поверхностного процесса, вероятно, включает адсорбцию и ионообмен между функциональными группами на поверхности песка и ионами никеля, и сопровождается образованием комплексов и осадков на поверхности песка. Предложена возможная схема стадий поверхностного процесса. Для всех песков характерны необратимые взаимодействия, на поверхности минеральных частиц после десорбции всегда остается некоторое количество ионов никеля (II). Количественные показатели десорбции свидетельствуют, что по своим природным качествам исследуемые пески способны играть важную роль в процессах загрязнения прибрежных зон ионами никеля (II).
Ключевые слова
В работе приводятся результаты исследования структуры ацетатцеллюлозных мембран УАМ-50 и УАМ-100 до и после воздействия трансмембранного давления методами ИК-спектроскопии и сканирующей электронной микроскопии. В диапазонах валентных колебаний 3000-3700 см-1; 2884.02-2942.35 см-1 отмечены изменения колебаний атомов для рабочих образцов мембран. Отмечено уменьшение интенсивности рассеяния, изменение формы полос поглощения и снижение их индекса асимметрии для ОН-групп до 0.77 для УАМ-50, до 0.79 для УАМ-100. На полосах поглощения проявляются два «плеча» - одно при 3350.2 см-1, второе при 3412.8 см-1 , для УАМ-50, для УАМ-100 при 3248.5 и 3505.9 см-1, которые свидетельствуют о разрушении ОН-групп, участвующих в межмолекулярных связях. Исследование ацетатцеллюлозных мембран методом сканирующей электронной микроскопии позволило установить толщину активного слоя исследуемых образцов: для УАМ-50 - 28 нм, для УАМ-100-16 нм. На поверхности активного слоя мембран наблюдались поры от 2 до 20 нм. Отмечено уменьшения диаметра пор у рабочих образцов мембран. Это явление объясняется сорбцией задерживаемого вещества мембраной, а также приложенное давление уплотняет активный слой за счет чего уменьшается поры. Исследования морфологии поверхности ультрафильтрационных аццетатцеллюлозных мембран показали, что они имеют асимметричную структуру пор. Мелкопористый селективный слой задерживает молекулы растворенного вещества, а крупнопористый слой, располагающийся под селективным, отводит растворитель, влияя на проницаемые свойства мембраны.
Ключевые слова
В данной работе исследована сорбция ионов W(VI) на природных цеолитсодержащих туфах с использованием современных методов анализа, в числе которых кристалл-дифракционный спектрометр ARL Perform'X, атомно-эмиссионный спектрометр Оптима-2000 DV с ИСП (анализ вольфрама в цеолитсодержащих туфах и растворах), спектрометры PinAAcle 900 F, UNICO 1201 (силикатный анализ пород), ИК-Фурье спектрометр Termo Scientific Nikolet 6700, электронно-сканирующий микроскоп LEO 1430VP с энергодисперсионным спектрометром INCA Energy 350. Цель работы - определить сорбционную способность природных цеолитов по отношению к ионам W(VI) из водных растворов. Выявлена высокая сорбционная емкость цеолитсодержащих туфов двух месторождений Забайкалья (Россия) при рН~8. На основании данных ИК-спектроскопии и электронной микроскопии предположено, что сорбция ионов W(VI) на цеолитсодержащих туфах в нейтрально-щелочных условиях протекает по механизму ионного обмена кальция на натрий и последующей физической сорбции на их поверхности. Таким образом, цеолитсодержащие туфы могут быть использованы в очистке промышленных растворов и стоков в нейтрально-щелочных условиях среды.
Ключевые слова
На территории г. Воронежа, как и во многих других регионах России, наблюдается интенсивное усыхание ясеня. Однако на данный момент для г. Воронежа исследования по изучению патогенов отсутствуют. Для идентификации видовой принадлежности грибов, поражающих ясень, мы культивировали их на питательной среде, выделяли и очищали ДНК с использованием сорбционных спин-колонок, амплифицировали и секвенировали ITS участки ДНК. Анализ полученных в результате секвенирования хроматограмм позволил определить видовую принадлежность грибов, поражающих ясени. Стоит отметить, что анализ хроматограмм, полученных в результате секвенирования ДНК изучаемых грибов, не выявил Hymenoscyphus fraxineus, грибковый патоген, который являлся наиболее очевидным кандидатом на основную причину усыхания ясеня, так как данный гриб сильно сократил популяцию ясеня в Центральной и Северной Европе, а также был ране обнаружен в Воронежской области на территории Теллермановского опытного лесничества. Напротив, в одном из деревьев был идентифицирован Fusarium avenaceum, который считается эндофитом ясеня и, по некоторым данным, обладает антагонистической активность по отношению к H. fraxineus. Но, тем не менее, на двух деревьях была определена ДНК Erysiphe salmonii, гриба вида мучнисторосяных грибов, который ранее поражал ясени на территории Восточной Европы. В свою очередь на хроматограммах были выявлены пики, которые соответствовали нуклеотидным последовательностям ДНК Aspergillus niger, Coprinellus micaceus и C. ovatus. Результаты данного исследования применимы в экономико-экологической отрасли лесного хозяйства Воронежской области для проектирования стратегии целенаправленной борьбы с эпидемией усыхания ясеня на территории г Воронежа.