CC BY
85
компонентов - эссенциале и глицирризиновой кислоты для защиты ткани печени от острых токсических воздействий.
Таким образом, из восьми исследованных ге-патопротекторов с различным механизмом действия не обнаружено препаратов ухудшающих состояние печени на фоне токсического гепатита; комбинация эссенциальных фосфолипидов и глицирризиновой кислоты, представленная препаратом фосфоглив, обладает существенно более значимой гепатопротективной активностью, в сравнении с эффективностью компонентов этой комбинации, применённых по отдельности.
Библиографический список
1. Бабак О.Я. Медикаментозные токсические поражения печени: пути фармакологической коррекции // Здоровье Украины. - 2009. -№1. - С. 26-34.
2. Гуськова Т.А. Оценка безопасности лекарственных средств на стадии доклинического изучения // Химико-фармацевтический журнал. -1990. - №7. - С. 10-15.
3. Поливанов В.А. Фармакоэкономический анализ терапии алкогольной болезни печени в стадии стеатоза и гепатита препаратами Эссливер Форте и Эсенциале Форте Н // Фармакоэкономи-
ка. - 2009. - №>1. - C. 7-11.
4. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ. - М., 2000. - 398 с.
5. РябоконьЕ.В. Современные аспекты клинического применения эссенциальных фосфолипидов в комплексной терапии хронических гепатитов // Здоровье Украины. - 2009. - .№4. -С. 70-75.
6. СитниковИ.Г., Шошин А.А., ФёдоровВ.Н. Фармакотерапевтическая эффективность гепа-топротективных лекарственных средств при парентеральных вирусных гепатитах // Инфекционные болезни. - 2005. - №3. - Т. 3. - С. 12-17.
7. Ткач С.М. Эффективность и безопасность ге-патопротекторов с точки зрения доказательной медицины // Здоровье Украины. -2009. - №6. - С. 7-10.
8. ТолстиковГ.А., БалтинаЛ.А., СердюкН.Г. Солодка: применение в мировой практике (обзор по материалам охранных документов за период с 1951 по 2007 годы) // Хим.-фармац. журн. -2008. - Т. 32. - №8. - С. 5-14.
9. KaurP., Kaur S. Evaluation of antigenotoxic activity of isoliquiritin apioside from Glycyrrhiza glabra L // Toxicology in Vitro. - 2009. - Vol. 23. -№4. - Р 680-686.
10. Lee W.M. Drug-induced hepatotoxity // New Engl J Med. - 2003. - Vol. 349. - P. 474-485.
УДК 661.183
Цветкова Анна Дмитриевна
Военная академия войск РХБ защиты и ИВ имени Маршала Советского Союза С.К. Тимошенко (г. Кострома)
Акаев Олег Павлович
доктор технических наук Костромской государственный университет им. Н.А. Некрасова
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА АДСОРБЦИИ ИОНОВ МЕДИ НА МОДИФИЦИРОВАННОМ ДИОКСИДЕ КРЕМНИЯ
В статье рассматриваются адсорбционные характеристики диоксида кремния (кремнегеля) — побочного многотоннажного продукта производства фторида алюминия. Оценена степень очистки водных растворов от ионов меди модифицированной формой сорбента. Приведены кинетические параметры процесса адсорбции — константы скорости адсорбции, энергия активации.
Ключевые слова: адсорбция, диоксид кремния, ионы тяжелых металлов, модифицирование.
Изучаемый кремнийсодержащий материал (кремнегель) является побочным . продуктом производства фторида алюминия. Кремнегель - это полидисперсный продукт, представленный достаточно рыхлыми
вторичными агрегатами частиц размером 0,4120 мкм с преобладающим размером 40-50 мкм. Удельная поверхность Sуд, измеренная методом оптической микроскопии, составляет ~10 м2/г. После отделения на фильтре от маточного раство-
© Цветкова А.Д., Акаев О.П., 2011
Вестник КГУ им. Н.А. Некрасова ♦ № 2, 2011
27
ра АШ3 диоксид кремния имеет влажность 40-50%. Основными сопутствующими компонентами являются АШ3, А1(ОН)3, Н^Р6 в количествах, не превышающих 6,0%.
При производстве 1 т фторида алюминия образуется около 0,36 т кремнегеля (в пересчете на 100% SiO2). Общее количество кремнегеля при производстве фторидов в стране оценивают «40 тыс.т/год. Долгое время он сбрасывался в отвалы вблизи промышленных предприятий, занимая полезные территории и нанося вред окружающей среде. Лишь в последнее время диоксид кремния начали применять в качестве грубодисперсного наполнителя ряда композитов [ 1].
Цель данной работы заключается в исследовании процесса адсорбции ионов тяжелых металлов (на примере Си2+) на диоксиде кремния (крем-негеле) с перспективой дальнейшего использования его для очистки сточных вод.
Исследование адсорбции проводили в статических условиях на модельном растворе соли меди с концентрацией 100 мг/л при соотношении Т:Ж = 3:100 при температурах 250С, 350С и 450С. Концентрацию металла определяли с помощью ионоселективного электрода. Количество адсорбированных ионов рассчитывали по формуле:
А =
(г - С
исх рав/
где А - адсорбционная емкость, мг/г адсорбента; С и С - соответственно исходная и равновес-
исх рав А
ная концентрации раствора (в пересчете на ион металла), мг/л; V - объем раствора, л; т - масса адсорбента (в пересчете на сухое вещество), г.
Для вычисления степени очистки водного раствора от ионов металла использовали следующую формулу:
J =
(С - С )-100%
- исх - рав/
С !
исх
(2)
^№-адсорбен
(1)
где J - степень очистки водных растворов от ионов меди, %; С и С - соответственно исходная
7 7 исх рав
и равновесная концентрации раствора (в пересчете на металл), мг/л.
Модифицирование сорбента проводили путем обработки его поверхности одноосновными предельными карбоновыми кислотами (пальмитиновой СН3-(СН2)14-СООН и стеариновой СН3-(СН2)16-СООН). Содержание модификатора составляло 15% от общей массы адсорбента.
Анализ экспериментальных данных показал очень низкую адсорбционную способность ионов меди исходным диоксидом кремния.
Изменение адсорбционных свойств кремнийсодержащих соединений может быть достигнуто в результате химического модифицирования их поверхности.
^ мин
Рис. 1. Кинетические кривые адсорбции ионов меди адсорбентом, модифицированным стеариновой кислотой:
1 - при 450С; 2 - при 350С; 3 - при 250С
^ мин
Рис. 2. Кинетические кривые адсорбции ионов меди адсорбентом, модифицированным пальмитиновой кислотой:
1 - при 450С; 2 - при 350С; 3 - при 250С
Таблица1
Влияние вида обработки адсорбента на степень очистки раствора от ионов меди
Температура, 0С Адсорбент, модифицированный стеариновой кислотой Адсорбент, модифицированный пальмитиновой кислотой
25 67,3±5,08 56,5±6,72
35 74,3±6,76 61,6±5,95
45 80,0±6,85 68,4±6,43
В связи с тем что электронная d-оболочка кремния не заполнена, распределение электронной плотности в гидроксильных группах поверхности кремнегеля таково, что в них отрицательный заряд сильно смещен к атому кислорода, а атом водорода частично протонирован. При частичном или полном замещении гидроксильных групп кремнезема на молекулы, обладающие сосредоточенной на периферии электронной плотностью, наблюдается усиление адсорбции ионов тяжелых металлов, являющихся электронными акцепторами, в результате включения в адсорбционный процесс донорно-акцепторного взаимодействия [2].
На рисунках 1 и 2 показана зависимость А =Д0 для адсорбента, модифицированного соответственно стеариновой и пальмитиновой кислотами.
При изучении адсорбции ионов меди модифицированным кремнегелем установлено, что с ростом температуры адсорбционная емкость сорбента возрастает. Следовательно, на модифицированном алюмосиликате протекает хемосорбция, в результате на поверхности адсорбента
*
Ъ с
Рис. 3. Зависимость 1^(С0-С)/С^С = ОД для адсорбции Си2+ адсорбентом, модифицированным стеариновой кислотой: 1 - при 45 0С; 2 - при 35 0С; 3 - при 25 0С
образуются химические соединения. Образование таких химических соединений происходит благодаря наличию на поверхности адсорбента активных центров и функциональных групп, которые взаимодействуют с частицами адсорбата, увеличивая адсорбционную емкость сорбента.
После достижения адсорбционного равновесия наблюдается незначительная десорбция, что свидетельствует о непрочности связи, образовавшейся между адсорбентом и частицами ад-сорбата.
Для принятия решения о практическом использовании адсорбента важной характеристикой является степень очистки. Значения степени очистки раствора от ионов меди, рассчитанные с использованием формулы 2, представлены в таблице 1.
Значения степени очистки раствора от ионов меди исследуемым модифицированным кремне-гелем сопоставимы с аналогичными показателями уже используемых сорбентов, что дает основания рассматривать его как альтернативный материал для очистки сточных вод от ионов меди и других тяжелых металлов.
Ї, с
Рис. 4. Зависимость 1^(С0-С)/С^С = ОД для адсорбции Си2+ адсорбентом, модифицированным пальмитиновой кислотой: 1 - при 45 0С; 2 - при 35 0С; 3 - при 25 0С
Вестник КГУ им. Н.А. Некрасова ♦ № 2, 2011
29
Таблица2
Значения констант скорости (К • 102) процесса адсорбции ионов меди кремнийсодержащим сорбентом, л • моль-1 с-1 • м-2
Температура, 0С Адсорбент, модифицированный стеариновой кислотой Адсорбент, модифицированный пальмитиновой кислотой
25 27,12±2,03 5,38±0,64
35 39,35±3,58 6,95±0,42
45 52,35±4,50 11,84±1,11
Скорость адсорбции Си2+ модифицированным сорбентом подчиняется уравнению второго порядка, на что указывает прямолинейный характер зависимости в координатах С -1 [3].
Для реакции второго порядка w=kc2, где k -константа скорости реакции, учитывая гетерогенность процесса, запишем:
, , . Л Е 1
1п к = 1п А-------------.
R Т
(8)
1 dc
w =-~§~аі!
(3)
где w - скорость реакции; S - удельная поверхность адсорбента; с - концентрация; t - время:
1 dc , 2 ------= £с2 (4)
Sdt К ’
Преобразовав выражение, получим
1 dc
= kdt. (5) Интегрируя левую часть этого уравнения в пределах от С0 до С и правую - в пределах от 0 до t, получим
1 С - С
•& с0с
(6)
Построив зависимость в координатах
1 с0 - с ,
——— t, можно определить константу к, как
тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс. Результаты представлены на рисунках 3, 4 и в таблице 2.
Для большинства реакций зависимость скорости реакции и константы скорости реакции от температуры выражается уравнением Аррениуса:
- Е
к = АеЯ, (7)
где к - константа скорости реакции; А - предэкспо-ненциальный множитель, е - основание натурального логарифма; Е - энергия активации; Я - универсальная газовая постоянная; Т - температура.
Прологарифмировав уравнение Аррениуса, получим:
Используя рассчитанные ранее значения констант скорости адсорбции (см. таблицу 2), построили зависимость 1п £ = f ^ , тангенс угла накло-
Е
на а к оси абсцисс равен------------, откуда Е = ■ R.
R
В результате установлено, что энергия активации процесса адсорбции ионов меди адсорбентом, модифицированным стеариновой кислотой, составляет 24,56 кДж/моль, при модифицировании поверхности пальмитиновой кислотой энергия активации процесса равна 29,85 кДж/моль. Рассчитанные значения энергии активации указывают на то, что адсорбция на модифицированном адсорбенте протекает в переходной области, где гетерогенный процесс контролируется как диффузией, так и химическим процессом на границе фаз.
Проведенные исследования показали, что модифицированные кремнийсодержащие отходы обладают достаточно высокой адсорбционной способностью по отношению к ионам тяжелых металлов и способны конкурировать с уже используемыми пористыми материалами.
Библиографический список
1. Мурашкевич А.Н., Жарский И.М. Кремнийсодержащие продукты комплексной переработки фосфатного сырья. - Минск: БГТУ, 2002. -389 с.
2. Новый справочник химика и технолога. Сырье и продукты промышленности органических и неорганических веществ. - СПб.: НПО «Профессионал», 2002. - 40 с.
3. СтромбергА.Г. Физическая химия: Учеб. для хим. спец. вузов / А.Г. Стромберг, Д.П. Сем-ченко; под ред. А.Г. Стромберга. - М.: Высшая школа, 2003. - 527 с.
