+
Сорбционные и хроматографические процессы
2024. — Выпуск 1
Содержание:
+
В настоящей работе исследован элементарный акт адсорбции мономеров и димеров энантиомеров гистидина на правовращающей модельной УНТ хиральности (7,6) из водного раствора методами квантовой химии для интерпретации изотермы адсорбции L- и D- гистидина на углеродных нанотрубках mkNANO MKN-SWCNT S1 и выявления механизма сорбционных взаимодействий сорбент-сорбат. Квантово-химическое моделирование структур проведено с привлечением программы GAUSSIAN 09 методом B3LYP/6-31G(d,p) GD3; для учета влияния среды использована модель поляризационного континуума Томаси (PCM). Результаты квантово-химического моделирования установили большее число точечных взаимодействий атомов азота и кислорода D- изомера с правовращающей УНТ, что обуславливает большую величину энергии адсорбции мономера и димера D- гистидина на УНТ по сравнению L- изомером. Показано, что энантиомеры закрепляются на нанотрубках, в основном, силами Вандер-Ваальса и п-п-взаимодействиями между имидазольным кольцом гистидина и углеродной нанотрубкой. Проведена оценка вклада в величину адсорбции п-п- стэкинговых взаимодействий методами квантовой химии. На поверхности УНТ возможно формирование 4-х различных димеров L-аминокислоты: 2L1, 2L2, 2L3, 2L4 а также для D изомера: 2D1; 2D2; 2D3; 2D4. Результаты квантово-химического моделирования показали что наибольшую энергию адсорбции на УНТ имеют димеры 2L4 и 2D4. Методы квантовой химии также применены для расчета средней энергии межмолекулярных Н связей в семи-, восьми-, тринадцатичастичном кластерах L-гистидина, а также в семи-и девятичастичном кластерах D-энантиомера. Расчет показал, что эта величина увеличивается с увеличением размера кластера. Это приводит к существенному вкладу водородной связи в понижение энергии сорбционной системы при адсорбции кластеров.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Работа посвящена анализу изотерм адсорбции энантиомеров гистидина на углеродных нанотрубках mkNANO MKN-SWCNT S1 из водных растворов в интервале температур 25-80°С. В качестве аминокислот использованы энантиомеры гистидина производителя Sigma Aldrich, в качестве адсорбента - углеродные нанотрубки марки mkNANO MKN-SWCNT S1 (Канада). Экспериментальные данные, полученные при построении изотерм, использованы для расчета коэффициентов разделения энантиомеров на УНТ, значение которых является более высоким, чем для других сорбентов. Интерпретация изотерм выполнена на основе модели кластерной адсорбции, обеспечивающей очень хорошее согласование теории и эксперимента (R2=0.994-0.999) и показавшей, что L- и D-гистидин сорбируются на поверхности нанотрубки в форме мономеров и кластеров. На изотермах адсорбции выделены три характерные области: - область концентраций, в которой на поверхности нанотрубки закрепляются только мономеры сорбата; - область концентраций, в которой молекулы сорбата закрепляются на нанотрубке только в форме кластеров; - область концентраций, в которой на поверхности сорбента присутствуют мономеры и кластеры. Проанализирована зависимость данных областей изотермы от температуры.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
В работе исследован флавоноидный состав экстракта кожуры мандаринов 10 сортов различных производителей. Кожуру мандаринов снимали с плодов, приобретенных на рынке г. Белгорода, и высушивали при комнатной температуре вне доступа прямого солнечного света. Для экстракции были подобраны составы «зеленых», основанных на этаноле экстрагентов, и соотношения «навеска растительного материала : объем экстрагента», обеспечивающие высокий выход флавоноидов. Для разделения использовали обращенно-фазовую ВЭЖХ на стационарной фазе Kromasil 100-5C18 в экологически благоприятных составах подвижных фаз, содержащих в качестве органического модификатора этанол, а в качестве подкислителя все подвижные фазы содержали 0.2 об.% ортофосфорной кислоты, в режиме градиентного элюирования. Для отнесения компонентов экстракта использовали образцы ряда веществ и параметры электронных спектров поглощения в сравнении с литературными данными. Установлено, что хроматографический профиль экстрактов исследованных образцов заметно различался. Во всех экстрактах обнаружен ряд наименее липофильных соединений - производных коричных кислот. Затем следуют два гликозида флаванонов - основной из которых гесперидин (гесперитин-7-рутинозид), содержание которого составляет 26.0-39.9 мг на 1 г высушенного сырья, и в существенно меньших количествах содержится нарингин (нарингенин-7-неогесперидизид) - от 0 до 1.15 мг на 1 г. Но наибольший интерес представляют полиметоксилированные флавоны, среди которых основной компонент нобилетин (5,6,7,8,3',4'-гексаметоксифлавон) с содержанием в сушеной кожуре от 0,03 до почти 11 мг/г, и в несколько меньших количествах обнаруживается тангеретин (5,6,7,8,4'-пентаметоксифлавон) - 0.1-5.4 мг/г. Установлено, что особенно высокий уровень накопления нобилетина и тангеретина наблюдается в кожуре мелких мандаринов. И в целом, кожура мандаринов является ценным источником высоко биологически активных флавоноидов, поэтому ее переработка - важная задача пищевой промышленности.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Карбонизацией опилок при 500°С в течение 3 часов со скоростью нагрева до данной температуры 10°С/мин получены сосновый и березовый биоугли с достаточно хорошим выходом для медленного пиролиза в 29 и 36% и размером частиц до 160 и 350 мкм соответственно. Щелочная активация в течение 2 часов приводит к уменьшению размера частиц (20-60 мкм для березового и 50-150 мкм для соснового углей), возрастанию насыпной и истинной плотностей, небольшому увеличению рН. Методом энергодисперсионного анализа установлена углеродная основа активированных биоуглей, выявлена тенденция увеличения содержания углерода и снижения кислорода в результате активации, что ведет к снижению отношение О/C для березового угля до 0.258, для соснового - до 0.243. Кинетические кривые сорбции красителя метиленового голубого на всех исследуемых образцах углей корректно описываются моделью псевдо-второго порядка, Скорость адсорбции зависит от количества адсорбционных центров и контролируется вкладом химической реакции. Вероятна значительная доля электростатических взаимодействий катионного красителя с отрицательно заряженной поверхностью биоуглей. Сорбционная емкость исходного и активированного березового угля в 2 раза выше соответствующих образцов из сосны. Модель адсорбции Ленгмюра корректно описывает сорбцию метиленового голубого на исследуемых биоуглях, что подтверждается высокими значениями коэффициентов корреляции. Эффективность очистки от катионного красителя метиленового голубого сорбцией на активированных биоуглях из березы и сосны достигает 98 и 49 % соответственно, что согласуется со значениями адсорбционной емкости и скоростями сорбции на этих образцах углей.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Изучение физико-химических (в том числе адсорбционных) свойств наноалмаза требует возможности воспроизводимого получения углеродной поверхности индивидуальной частицы без металлических примесей неизвестного состава. Получение такой поверхности может быть достигнуто посредством дополнительной процедуры глубокой очистки коммерчески доступного образца. Работа посвящена исследованию состава несгораемых примесей нанопорошка детонационного алмаза. Методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой железо и титан определены как основные металлические компоненты несгораемого остатка, качественно установлено присутствие Cr, Ni, Zr, As и Sb. Представлен предполагаемый состав основных молекулярных ионов, образующихся на поверхности несгораемого остатка в условиях масс-спектрометрии с лазерной десорбционной ионизацией. На основе результатов масс-спектрометрического анализа предложен вариант двухстадийной химической обработки нанопорошка детонационного алмаза, позволивший понизить массовую долю несгораемых примесей при отжиге на воздухе с 2.0 до 0.1%.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Одной из важных производственных задач является выделение чистых аминокислот из промышленных растворов. Полученные в результате химической или микробиологической обработки растворы аминокислот имеют ряд примесей, преимущественно органических. Микробиологическому синтезу пролина сопутствует наличие в культуральной жидкости валина, лейцина, аланина и окрашенных высокомолекулярных компонентов, относящихся к группе меланоидинов. Меланоидины пролино-кислого производства являются высокомолекулярными соединениями, содержащими аминокислотные фрагменты, гетероциклические структуры и имеющими в составе амидные связи. Меланоидины в растворах способны существовать в катионной, биполярной и анионной формах. Они отличаются по молекулярным массам, размерам молекул и изоэлектрическому состоянию. Для выделения целевой аминокислоты возможно применение различных ионообменных способов. Следует заметить, что взаимодействие аминокислот с ионообменными материалами является сложным процессом, зависящим от электролитических свойств сорбата и сорбента и сопровождается множеством побочных эффектов. Знание особенностей взаимодействия в системе «аминокислота-сорбент» и факторов, оказывающих влияние на транспорт ионов сорбата в фазе сорбента, является необходимым условием при выборе способа выделения целевого продукта. Целью данной работы было установление влияния рН на процесс сорбции пролина и валина высокоосновными ионообменниками, выявление особенностей их взаимодействия и использование полученных результатов для оптимизации условий разделения аминокислот. Изучен процесс взаимодействия биполярных ионов и анионов пролина (Про±, Про-) и валина (Вал±, Вал-) с анионитами АВ-17-8 и АВ-17-2П. Установлено, что механизм переноса ионов аминокислот в гранульных сорбентах зависит от величины рН в системе «анионит-внешний раствор». На основании изученных взаимодействий предложены способы анионообменного разделения пролина и валина. Выбраны условия разделения пролина и валина на анионите АВ-17-2П в ОН-форме (рН исходного раствора 6.6-6.7; скорость пропускания растворов 2 см3/мин). Результаты по разделению аминокислот свидетельствуют о том, что даже в одноактном процессе сорбции в пяти-семи фракциях, содержащих пролин, отсутствуют ионы валина, а концентрация пролина в 2.0-2.7 раза превышает таковую в исходном растворе.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
В работе предложена лабораторная методика синтеза сорбента 1-карбокси-2-/пер-гидро(1,3,5-дитиазин)/-5-илэтана (КПДЭ). С использованием различных методов зарегистрирован ИК-спектр полученного соединения. Выявлены спектральные признаки для идентификации структуры 1-карбокси-2-/пергидро(1,3,5-дитиазин)/-5-илэтана в продуктах синтеза. Состав целевого соединения подтвержден также методом ЯМР-спектроскопии на ядрах 13С и 15N. Получена порошковая рентгенограмма 1-карбокси-2-/пергидро(1,3,5-дитиазин)/-5-илэтана. На основе проведенных сорбционных экспериментов показана возможность эффективного применения синтезированного сорбента в процессах селективного извлечения тяжелых, благородных и редкоземельных металлов из модельных и реальных многокомпонентных растворов. Проведена оценка возможности применения синтезированного сорбционного материала при адсорбции благородных металлов из реальных отработанных растворов аффинажного производства. Доказано, что присутствует выраженная селективность синтезированного материала, так как концентрации тяжелых металлов (например, никеля и свинца) в процессе сорбции при различных температурах изменяются незначительно, в то время как например золото, палладий и платина сорбируются практически со 100% эффективностью.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Описаны отличительные особенности и основные вехи развития и применения метода жидкостной хроматографии со свободной неподвижной фазой (ЖХСНФ) в неорганическом анализе. Под действием ассиметричного поля сил, возникающих при планетарном движении разделительной колонки, одна из фаз двухфазной жидкостной системы удерживается в колонке без специального носителя при непрерывном прокачивании второй фазы. Сочетание принципов жидкость-жидкостной экстракции и хроматографии в методе ЖХСНФ позволяет проводить концентрирование, разделение и выделение целевых компонентов из различных матриц за один цикл. Отмечено, что именно российские исследователи в 1986 г впервые в мире предложили использовать метод для разделения неорганических веществ с близкими свойствами. Обзор содержит краткую информацию об аппаратурном оформлении метода ЖХСНФ и областях его применения. Приведены отдельные примеры использования метода в аналитической химии неорганических веществ (анализ особо чистых веществ, разделение редкоземельных элементов, радионуклидов, металлов платиновой группы, анализ нефти и технологических растворов). Показано, что метод ЖХСНФ весьма перспективен в анализе широкого спектра образцов и может стать надежным инструментом в арсенале химиков-аналитиков.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
В настоящее время существует большое количество методов очистки сточных вод от ионов металлов. Одним из ведущих методов является сорбционный процесс. Преимуществом сорбционной очистки является возможность извлечения веществ из многокомпонентных смесей и высокая эффективность при небольших концентрациях загрязнений сточных вод. Целью данной работы являлось исследование сорбционной способности активированного угля марки «ОУ-Б» по отношению к ионам металлов (Cu2+, Zn2+, Mn2+). Ставились следующие задачи: установление оптимальных параметров для проведения сорбции в статическом режиме, аппроксимация полученных данных линейными формами кинетических и адсорбционных уравнений, а также способность отделения частиц угля от водного раствора методом электрофлотации. Для изучения закономерностей использовались следующие методы исследования: низкотемпературная адсорбция азота, атомно-абсорбционная спектрометрия, нефелометрия. Экспериментально были установлены оптимальные параметры для проведения сорбции в статическом режиме (масса навески угля, время процесса, начальная концентрация ионов металлов). Максимальная степень извлечения ионов металлов в процессе сорбции достигалась при соотношении угля к водному раствору 1:133 за 60 минут процесса и равна 82% для Cu2+, 73% для Zn2+ и 63% для Mn2+. Полученные результаты сорбции были проанализированы с помощью кинетических моделей Зельдовича-Чена-Клейтона, псевдопервого, псевдовторого порядков и адсорбционных моделей Ленгмюра, Фрейндлиха, Темкина, Дубинина-Радушкевича, Флори-Хиггинса. Анализ показал, что сорбция Cu2+, Zn2+, Mn2+ на угле ОУ-Б проходит по механизму физической адсорбции, которая описывается сорбционными моделями Ленгмюра, Фрейндлиха и кинетической моделью Зельдовича-Чена-Клейтона. Непростой с технологической точки зрения задачей является разделение отработанных сорбентов и водной фазы вследствие малых размеров частиц угля В статье показана перспективность применения электрофлотации для извлечения угля ОУ-Б из водных растворов: степень извлечения частиц угля достигала 97-99% при добавлении в раствор катионного или неионогенного ПАВ.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Поиск новых сорбентов для концентрирования веществ - одна из важных задач аналитической химии в плане современного мониторинга водных объектов. Источники водоснабжения необходимо регулярно контролировать, качество природной воды также является показателем состояния экосистем. Применение сорбентов при отборе воды для анализа упрощает подготовку сложных проб, позволяет применять для определения абсорбата твердый концентрат и оперативно регистрировать результаты многоэлементными инструментальными методами в портативном исполнении in situ. Нами предложено в качестве сорбентов нового типа для этих целей использовать слабосшитые полимерные гидрогели (СПГ) на основе полиакриламида. В отличие от традиционных сорбентов, гидрогели сильно набухают в воде (рН 4-7), что позволяет проводить сорбцию элементов не только на поверхности, но и внутри гранул СПГ. Сорбцию проводят в статическом режиме, поместив навеску СПГ в определенный объем пробы воды, с последующим высушиванием на воздухе при 70-100°С. Цель данной работы - получение и изучение методом ЭПР спектроскопии твердых полимерных концентратов СПГ в плане подтверждения сорбции элементов в СПГ для дальнейшей разработки методик пропободготовки различных водных объектов. Для этого получали индивидуальные и бинарные полимерные комплексы парамагнитных элементов Cu(II), Gd(III), V(IV), Mn(II) и Fe(III) из модельных растворов их солей (от 10-7 (ИНАА) до 10-3 (ЭПР) моль/дм3) и высушивали. Для подтверждения сорбции и надежного связывания элементов в полимерные комплексы использовали метод ЭПР-спектроскопии при 293 К. Экспериментально полученные новые спектры ЭПР сравнивали с теоретическими. Моделирование сложных спектров ЭПР проводили с использованием оригинального программного пакета, разработанного в ИОНХ РАН. Показано, что при высушивании СПГ полностью освобождается от молекул воды, а сорбция металлов зависит от рН, увеличиваясь с увеличением рН раствора. При совместном присутствии ионы металлов образуют более сложные соединения, чем в случае индивидуальной сорбции. Для спектров комплексов с СПГ были посчитаны константа сверхтонкой структуры (СТС) и g-фактор для всех образцов. Определено, что при комплексообразовании металлов с СПГ ближайшая координационная сфера сильно искажается, причем природа искажения лигандного окружения зависит от элемента. В случае системы Cu(II) и V(IV) наблюдается аддитивность спектров ЭПР, а в случае Cu и Gd(III) - нет. В любом случае подтверждается образование прочных и устойчивых полимерных комплексов. Сорбционное концентрирование с использованием СПГ предложено в качестве пробоподготовки природных и техногенных водных систем путем переведения определяемых ионов в твердый концентрат гидрогеля для дальнейшего его анализа многоэлементными инструментальными методами (например, рентгенофлуоресцентный анализ (РФА), инструментальный нейтронно-активационный анализ (ИНАА) и др.).
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Целью настоящего исследования является определение степени ферментативного гидролиза соевого лецитина с помощью метода тонкослойной хроматографии в сочетании с современной программой обработки данных визуализации. Г идролиз фосфолипидов осуществляли под действием ферментного препарата фосфолипазы А2 (ФЛА2) в присутствии ионов кальция в течение 2 ч при температуре 50°С и pH 5.7. Хроматографическое разделение компонентов реакционной среды проводили через 10, 20, 30, 60, 90 и 120 мин после внесения ферментного препарата ФЛА2 в системе хлороформ : метанол : аммония гидроксид в соотношении 6.5 : 2.5 : 0.4 (об/об/об). Идентифицированы следующие фосфолипиды и их лизоформы: Rf = 0.41±0.03 для фосфатидилэтаноламина (ФЭ), Rf = 0.28±0.02 для фосфатидилхолина (ФХ), Rf = 0.09±0.01 для фосфатидилинозитола (ФИ), Rf = 0.06±0.01 для фосфатидной кислоты (ФК), Rf = 0.15±0.02 для лизофосфатидилэтаноламина (ЛФЭ), Rf = 0.08±0.01 для лизофос-фатидилхолина (ЛФХ), Rf = 0.03±0.01 для лизофосфатидилинозитола (ЛФИ) и Rf = 0.02±0.01 для лизофосфатидной кислоты (ЛФК). Показано, что в соевом лецитине до ферментативной реакции присутствуют ФХ, ФЭ, ФИ и ФК, содержание которых после внесения ферментного препарата ФЛА2 уменьшается за счет образования ЛФХ, ЛФЭ, ЛФИ и ЛФК соответственно. Получена зависимость степени гидролиза (а, %) ФХ от продолжительности ферментативной реакции. Установлено, что интенсивное превращение ФХ в ЛФХ под действием ферментного препарата ФЛА2 наблюдается в течение 60 мин (а = 82%). Дальнейшая конверсия ФХ происходит незначительно: по истечении 90 мин - 84%, после 120 мин - 87%, что обусловлено ингибированием активности фермента конечным продуктом реакции.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Одним из актуальных направлений биотехнологии и медицины является разработка высокостабильных биопрепаратов на основе иммобилизованных ферментов. Методом сорбционной иммобилизации были получены гетерогенные биокатализаторы на основе коллагеназы (КФ 3.4.24.3) из Clostridium histolyticum и среднемолекулярного (200 кДа) и высокомолекулярного (350 кДа) хитозанов. Целью работы являлось изучение физико-химических и кинетических свойств свободной и иммобилизованной на матрице хитозана коллагеназы из Clostridium histolyticum. Классическими биофизическими и биохимическими методами были изучены физико-химические и кинетические свойства энзима в растворимом и иммобилизованном состояниях. Показано, что у нативной коллагеназы максимальная активность наблюдается при 37°С, а у иммобилизованного на среднемолекулярном и высокомолекулярном хитозанах фермента - при 40°С. Сорбционная иммобилизация биокатализатора на матрице хитозанов способствовала повышению его стабильности при инкубации в диапазоне температур 40-70°С. После инкубации при 80 и 90 °С не были выявлены существенные различия в активности растворимой и иммобилизованной коллагеназы. При исследовании зависимости протеазной активности фермента от кислотности среды в диапазоне рН от 5.0 до 9.0 было установлено, что максимум каталитической способности растворимой коллагеназы наблюдается при значении рН, равном 7.5. Иммобилизованный на среднемолекулярном и высокомолекулярном хитозанах биокатализатор оказался высокоактивным при рН 6.0-7.5. Каталитическая способность фермента в свободном и адсорбированном состояниях заметно снизилась при рН 8.0, а при рН 9.0 растворимая и иммобилизованная на среднемолекулярном и высокомолекулярном хитозанах коллагеназа была полностью инактивирована. Максимальная скорость ферментативной реакции нативного и иммобилизованного на хитозане биокатализаторов наблюдалась при концентрации субстрата, равной 0.04 мМ. Был произведен расчет кажущихся значений Vmax и K'm. Иммобилизация коллагеназы на среднемолекулярном и высокомолекулярном хитозанах не привела к снижению максимальной скорости реакции и изменению степени сродства фермента к субстрату. Используя метод динамического светорассеяния, мы подтвердили, что структура коллагеназы в растворе наиболее устойчива при рН 7.0-8.0, так как именно в данном диапазоне значений [H+] выявлено наибольшее содержание частиц, соответствующих размеру нативной коллагеназы, и наименьшее содержание ее агрегатов. Оптимальной температурой, при которой коллагеназа была наиболее стабильна (отсутствовали процессы автолиза, а агрегация частиц была минимальна), можно считать 46°С.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
МикроРНК представляют собой класс некодирующих молекул РНК, как важнейших регуляторов различных биологических процессов в растениях. МикроРНК играют важнейшую регуляторную роль ранней ответной реакции клетки на стрессовое воздействие, в том числе и обеспечивая межклеточную сигнализацию. Внеклеточные везикулы растений играют ключевую роль в транспорте молекул в растениях. За последнее десятилетие были разработаны многочисленные методы выделения внеклеточных везикул, при этом дифференциальное центрифугирование позволяет выделять небольших маленькие везикулы. Применение метода дифференциального центрифугирования позволило выделить из листьев кукурузы две фракции внеклеточных везикул (Р40 и Р100), различающихся размером и молекулярной массой. Фракция больших везикул имела размер более 150 нм и содержала высокомолекулярные и низкомолекулярные нуклеиновые кислоты. При этом, для везикул фракции Р100 определен размер от 30 до 200 нм, которые содержат только низкомолекулярные нуклеиновые кислоты. Разработан специфический зонд для идентификации микроРНК miR165а с помощью полимеразной цепной реакции. Применение зонда типа «стебель-петля» позволило получить матрицы кДНК размером более 70 пар нуклеотидов (п.н.), что является достаточным для оценки методом полимеразной цепной реакции (ПЦР). Результаты ОТ-ПЦР-анализа со специфическими праймерами к микроРНК miR165a свидетельствуют о наличии продукта амплификации размером около 70-80 пар нуклеотидов, что соответствует теоретическим значениям. Следовательно, фракции внеклеточных везикул из листьев кукурузы содержат микроРНК miR165a, что, вероятно, обуславливает их физиологическую функцию межклеточного транспорта малых некодирующих РНК.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Загружаем данные из библиотечной системы...
+
Загружаем данные из библиотечной системы...
Вверх