Исследование адсорбционных свойств ягеля и цеолита по иону кобальта (II)

Министерство образования республики Саха (Якутия)
Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова
Биолого-географический факультет
Кафедра общей, аналитической и физической химии
Исследование адсорбционных свойств природного растительного и минерального сырья Республики Саха (Якутия)
Выполнила: Заровняева Н.А.,
студентка 3 курса ХО-09 БГФ
Научный руководитель: Каратаева Е.В.,
ст.преподавателькафедры общей,
аналитической и физической химии
г. Якутск, 2012 г.
Экспериментальная часть
Методика определения удельной адсорбции по иону кобальта (II)
Адсорбционную емкость энтеросорбентов (полифепан, ягель механоактивированный, цеолит с месторождения Хонгуруу) относительно ионов кобальта (II) определяли по количеству сорбированных ионов металла из стандартных растворов хлорида кобальта.
Для количественного определения ионов кобальта в растворе строили градуировочный график. Для этого в пробирки вносили по 0,5 мл стандартных водных растворов хлорида кобальта (0,2М; 0,4М; 0,6М; 0,8М), 0,3 г сухого роданида аммония, 2 мл воды и доводили объем смеси до 5 мл пропиловым спиртом. После перемешивания измеряли оптическую плотность относительно контроля, в качестве которого выступал раствор, не содержащий ионов кобальта, на ФЭК при длине волны 590 нм.
Удельную адсорбцию иона кобальта (II) из раствора на поверхность энтеросорбента определяли следующим образом: в колбы на 100 мл помещали 1 г сухого энтеросорбента и добавляли 10 мл раствора хлорида кобальта различной концентрации (0,1М; 0,2М; 0,3М; 0,4М). Количество несвязавшихся с энтеросорбентом ионов кобальта с энтеросорбентом ионов кобальта (II) определяли описанным выше способом.
Величину удельной адсорбции рассчитывали по формуле:
Г=((Со - С)V)/m,
где Со – начальная концентрация, моль/л;
С – равновесная концентрация, моль/л;
V – объем раствора CoCl2, л;
m – масса адсорбента, кг.
В результате эксперимента получены следующие результаты:
Табл. 3. Результаты определения адсорбционной емкости полифепана
Название энтеросорбента Со, С Д Г
Полифепан 0,2 0,150 0,604 0,025
0,4 0,310 1,940 0,025
0,6 0,400 2,245 0,100
0,8 0,560 3,115 0,120
Табл. 4. Результаты определения адсорбционной емкости ягеля механоактивированного
Название энтеросорбента Со С Д Г
Ягель механоакти-
Вированный 0,2 0,135 0,740 0,033
0,4 0,235 1,300 0,083
0,6 0,280 1,550 0,160
0,8 0,350 1,880 0,225
Табл. 5. Результаты определения адсорбционной емкости цеолита месторождения Хонгуруу
Название энтеросорбента Со С Д Г
Хонгурин 0,2 0,145 0,800 0,028
0,4 0,285 1,600 0,057
0,6 0,320 1,700 0,092
0,8 0,400 2,200 0,200
По результатам эксперимента построены диаграммы зависимости адсорбционной емкости от равновесной концентрации (рис. 3).
Рис. 3. Величина адсорбции ионов кобальта различными адсорбентами
Во второй части исследовательской работы исследовали адсорбционные свойства 8 проб: ягель грубого помола, ягель механоактивированный, цеолит грубого помола, цеолит механоактивированный, композит 10:1 грубого помола (ягель: цеолит), композит 10:1 механоактивированный, композит 20:1 грубого помола, композит 20:1 механоактивированный.
Таблица 6. Результаты определения адсорбционной емкости ягеля грубого помола
Название энтеросорбента Со, С Д Г
Ягель грубого помола 0,1 0,072 0,286 0,014
0,2 0,146 0,520 0,027
0,3 0,258 0,830 0,030
0,4 0,330 1,040 0,035
Таблица 7. Результаты определения адсорбционной емкости ягеля механоактивированного
Название энтеросорбента Со, С Д Г
Ягель грубого помола 0,1 0,081 0,320 0,009
0,2 0,122 0,450 0,039
0,3 0,164 0,550 0,068
0,4 0,256 0,820 0,072
Таблица 8. Результаты определения адсорбционной емкости цеолита грубого помола
Название энтеросорбента Со, С Д Г
Цеолит грубого помола 0,1 0,046 0,180 0,027
0,2 0,136 0,480 0,032
0,3 0,214 0,680 0,043
0,4 0,310 0,999 0,045
Таблица 9. Результаты определения адсорбционной емкости цеолита механоактивированного
Название энтеросорбента Со, С Д Г
Цеолит механо-активированный 0,1 0,092 0,370 0,004
0,2 0,158 0,530 0,021
0,3 0,234 0,650 0,033
0,4 0,330 1,070 0,035
Таблица 10. Результаты определения адсорбционной емкости композита механоактивированного в соотношении 10:1(лишайник:цеолит)
Название энтеросорбента Со, С Д Г
Композит механоактивированный в соотношении 10:1(лишайник:цеолит) 0,1 0,080 0,315 0,010
0,2 0,130 0,464 0,035
0,3 0,184 0,590 0,058
0,4 0,250 0,800 0,075
Таблица 11. Результаты определения адсорбционной емкости композита механоактивированного в соотношении 20:1(лишайник:цеолит)
Название энтеросорбента Со, С Д Г
Композит механоактивированный в соотношении 20:1(лишайник:цеолит) 0,1 0,085 0,346 0,007
0,2 0,129 0,464 0,035
0,3 0,170 0,560 0,038
0,4 0,310 0,990 0,045
Таблица 12. Результаты определения адсорбционной емкости композита грубого помола в соотношении 10:1(лишайник:цеолит)
Название энтеросорбента Со, С Д Г
Композит грубого помола в соотношении 10:1(лишайник:цеолит) 0,1 0,075 0,200 0,013
0,2 0,152 0,520 0,024
0,3 0,250 0,840 0,030
0,4 0,340 1,070 0,036
Таблица 13. Результаты определения адсорбционной емкости композита грубого помола20:1(лишайник:цеолит)
Название энтеросорбента Со, С Д Г
Композит грубого помола в соотношении 10:1(лишайник:цеолит) 0,1 0,078 0,310 0,011
0,2 0,162 0,540 0,019
0,3 0,249 0,864 0,025
0,4 0,343 1,082 0,028
На гистограмме показаны зависимость адсорбционной емкости от равновесной концентрации: 1-ягель грубого помола, 2 – ягель механоактивированный, 3- цеолит грубого помола, 4 – цеолит механоактивированный, 5 – композит 10:1 механоактивированный, 6 – композит 20:1 механоактивированный, 7 – композит 10:1 грубого помола, 8 – композит 20:1 грубого помола.

Рис. 4. Величина адсорбции ионов кобальта различными адсорбентами
Обсуждение результатов
Природные лишайниковые (-олигосахариды проявляют себя как комплексообразователи с катионами металлов [15].Адсорбционную емкость для солей тяжелых металлов определяли на примере ионов Со2+из стандартных растворов хлорида кобальта (II). Из рис. 4 видно, что сорбционная активность механоактивированного ягеля намного выше, чем у других адсорбентов.
Представленный сорбционный материал на основе механоактивированных слоевищ лишайников расширяет сырьевую базу для получения сорбентов из растительного сырья и может быть использован для создания энтеросорбентов с целью формирования здоровой микрофлоры, лечения экзогенных и эндогенных интоксикаций различной этиологии.
Выводы
Проведен литературный обзор методов механохимической активации сырья и исследования его адсорбционных свойств, спектрофотометрических методов исследования.
Показано, что широкий спектр биологической активности лишайников, их морфологическая, структурная уникальность, экологическая обусловленность и ресурсная обеспеченность, обосновывают актуальность и целесообразность использования натурального северного растительного сырья в механохимической биотехнологии инновационных продуктов.
Исследованы адсорбционные свойства ягеля механоактивированного и цеолита месторождения Хонгуруу и показана их эффективность в отношении поглощения тяжелых металлов, на примере ионов кобальта (II).
Литература
1. Шеина Н.Е., Шеин А.А., Филиппова Г.В., Шашурин М.М., Хлебный Е.С.,
Журавская А.Н., Кершенгольц Б.М., Шаройко В.В.Возобновляемое сырье Якутии: состав, свойства, биотехнологические аспекты применения (обзор). Часть 2. Разработки на основе лишайникового сырья (жидкофазные биопрепараты) // Наука и образование, №1, 2012.
2. Аньшакова В.В., Кершенгольц Б.М., Хлебный Е.С., Шеин А.А. Механохимические технологии получения биологически активных веществ из лишайников // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2011. – Т.13, №1. – С.236-240.
3. www.google.ru.wikipedia.org4. www.google.ru.wikipedia.org5. www.vostokpharm.ru6. www.google.ru.wikipedia.org7. www.lybrary2.ru8. Сафронов А.Ф., Колодезников К.Е., Уаров В.Ф. Полезные ископаемые Сунтарского района и перспектива их промышленного освоения. – Якутск: ЯФ ГУ «Издательство СО РАН», 2004.
9. Колодезников К.Е. Типы цеолитового сырья месторождения Хонгуруу/ К.Е.Колодезников, П.Г.Новгородов, В.В.Степанов// Перспективы применения цеолитовых пород месторождения Хонгуруу. – Якутск, ЯНЦ СО РАН, 1993.
10.Колодезников К.Е., Александров А.Р., Новгородов П.Г. и др. Цеолитовое сырье месторождения Хонгуруу. – Якутск: Изд-во ЯНЦ СО РАН, 2000.
11. Максютина Н. П., Комиссаренко Н. Ф., Прокопенко А. П. и др.Растительные лекарственные средства / под ред. Н.П. Максютиной. - Киев.: «Здоровье». 1985. 280 с.
12. Блехер Л. Б., Колосова Т.И. Лечебное применение лекарственных растений.— Санкт-Петербург: ТЦ «Северо-Запад» СПБО СФК, 1992.— 378 с.
13. Сафонова М.Ю., Саканян Е.И., Лесновская Е.Е.Cetrariaislandica (L) Ach.: химический состав и перспективы применения в медицине // Растительные ресурсы. 1999. Т. 35. №2. С. 106–115.
14. Под редакцией Золотова Ю.А. Основы аналитической химии. Книга 2. – Москва: ФГУП «Издательство «Высшая школа», 2002.
15. Аньшакова В.В. Механохимические технологии получения биологически активных веществ из лишайников / В.В. Аньшакова, Б.М. Кершенгольц, Е.С. Хлебный, А.А. Шеин // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2011. – Т.13, №1. – С.236-240.
16. . Аньшакова В.В., Кершенгольц Б.М. Роль биотехнологий в развитии российского севера // Фундаментальные исследования. – 2011. - № 12 (часть 4) . С. 782-784.
17. Аньшакова В.В., Шарина А.С., Каратаева Е.В., Кершегольц Б.М.Способ получения сорбционного материала из слоевищ лишайников // Заявка на патент РФ № 2011130301 от 20. 07. 2011.
18. Аньшакова В.В.Механохимическая технология получения биокомплексов на основе лишайникового сырья. // Биофармацевтический журнал. – 2011. - Т. 3. № 5. – С. 33-42.
19. Аньшакова В.В., Кершенгольц Б.М. Пути повышения эффективности лечебно-профилактических средств коррекции экологического неблагополучия // Известия Самарского научного центра РАН – т. 13, №1(8), 2012, С. 1973-1977.
20. . Филиппова Г.В., Павлов Н.Г., Шашурин М.М., Кершенгольц Б.М. Влияние биологически активных веществ из слоевищ северных лишайников, экстрагированных различными методами, на биологические свойства микобактерий туберкулеза // Сибирский медицинский журнал. 2008. №3. С.99-103.
21. Соловьева М.И., Кузьмина С.С. Динамика накопления некоторых биологически активных веществ в лишайниках в зависимости от сезона года // Вестник ЯГУ. 2008. - Т 5. № 4. - С. 141-143.