CC BY
34
УДК 541.138.2
А.Р. Ишмуратова, Г.Р. Гараева1, А.К. Евсеев1, А.А. Степанов1, Т.Г. Царькова, Ю.А. Курилкин1
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия Научно-исследовательский институт скорой помощи им. Н.В. Склифосовского, Москва, Россия
ЭЛЕКТРОСИНТЕЗ ИСТОЧНИКОВ АКТИВНОГО КИСЛОРОДА В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ
Разработан метод синтеза доноров активного кислорода путем анодного окисления 2%-ных водных растворов сульфата натрия, содержащих следовые количества хлорида натрия. Обнаружено, что окислительная активность синтезированных растворов достаточна для окисления растворенных токсичных веществ, но при этом не обладают травмирующим действием по отношению к тканям и биологическим средам организма.
The method of synthesis of active oxygen donors by electrooxidation of sodium sulfate aqua solution containing traces of chloride ion was developed. It was obtained that oxidative activity of synthesized solutions is available for oxidation of certain toxicants in solution. Moreover synthesized active oxygen donors are unable traumatic activity towards biological media.
Известно, что растворы, содержащие активный кислород, занимают прочное место в разработке медицинских технологий для лечения различных гипоксических состояний различной этиологии. В первую очередь это обусловлено успешным развитием так называемой «окислительной терапии» [1]. В частности, она активно используется при острых отравлениях [2], нейротравмах [3], сердечно-сосудистых заболеваниях [4]. В токсикологической реаниматологии к указанной проблеме добавляются задачи экстренного выведения из организма ксенобиотиков и ускорения процессов их биотрансформации [2].
Некоторые исследователи считают, что внутривенное использование оксигенирующих растворов сопоставимо по эффективности с широко известным и давно используемым методом гипербарической оксигенации [5]. При этом в кровь вводят различные окислители в виде растворенных в воде веществ - доноров кислорода. Как правило, это растворы, содержащие озон или перекись водорода [6]. Эти растворы используются в настоящее время, несмотря на ряд осложнений при их применении [7].
Метод непрямого электрохимического окисления крови также нашел применение в клинической практике [8]. Этот метод основан на использовании окисляющего действия электрохимически синтезированного гипохлорита натрия (ГХН).
Среди обнаруженных лечебных эффектов ГХН наиболее важным является способность препарата снижать токсические концентрации ряда психотропных препаратов в крови путем интенсификации их окислительной биотрансформации до неактивных водорастворимых производных и усиления элиминации последних с мочой.
Однако использование ГХН в комплексном лечении острых экзогенных отравлений и других гипоксических состояний затруднено в виду его повышенной окислительной активности, что приводит в условиях клиники к ряду осложнений.
В качестве альтернативного источника активного кислорода было предложено использовать персульфат натрия, электрохимически синтезированный в разбавленных растворах сульфата натрия [9]. Однако, несмотря на то, что синтезированные растворы способны окислять токсичные вещества, их активность остается не достаточно высокой.
Было предположено, что добавка микроколичеств хлорида натрия в растворах, подающихся в электролизер, позволит получать растворы с большей активностью, чем растворы персульфата натрия, но при этом избежать агрессивного воздействия на организм, которое наблюдается при использовании растворов гипохлорита натрия.
Ранее было показано [9], что об окислительной способности растворов можно судить по значениям их редокс потенциалов. Чем более положительное значение редокс потенциала устанавливается в растворе, тем большей окисляющей активностью он обладает, тем активнее он способен выводить токсичные вещества, способные окисляться.
Целью данной работы является разработка условий получения окисляющих растворов с помощью анодного окисления сульфата натрия в присутствии микроколичеств хлорида натрия, исследование окисляющих свойств полученных растворов с помощью измерений их редокс потенциалов и сравнение этих характеристик с электрохимически синтезированными растворами гипохлорита натрия, персульфата натрия.
Измерения редокс потенциалов проводились на точечном платиновом электроде относительно насыщенного хлорсеребряного электрода сравнения. Электросинтез растворов производили в электролизере фильтр-прессного типа с разделенными мембраной МК-40 катодным и анодным пространствами. Концентрации хлорида натрия для получения гипохлорита натрия и сульфата натрия для получения персульфата составляли 0,14 М. В случае сульфатно-хлоридного раствора содержание сульфата натрия составляло 0,14 М, а хлорида натрия - 0,0005 М.
Поляризационные измерения в растворах электролитов проводились на микроэлектроде ОРТА в потенциостатическом режиме. Процесс при каждом значении потенциала считали установившимся, если изменение величины тока не превышало 5% за две минуты.
Анализу подвергали растворы, получаемые в анодной камере электролизера. Анолиты, полученные из хлоридного и сульфатного растворов, имели на выходе из электролизера значения рН 2-3, поэтому перед измерением редокс потенциала рН анолитов доводили до 7,2 при помощи 0,1 М №ОН. В случае анолита, получаемого из сульфатно-хлоридного раствора, подбирались такие условия электролиза, чтобы на выходе иметь нейтральный раствор.
Результаты измерений редокс потенциалов синтезированных анолитов показали (рис. 1), что наибольшее значение потенциала (830 мВ) устанавливается в анолите, полученном из хлоридного электролита. Наименьшее (140 мВ) - в анолите, полученном из сульфатного электролита. Промежуточное положение занимает сульфатно-хлоридный анолит (потенциал 450 мВ).
Время, с
Рис. 1. Изменение редокс потенциалов синтезированных анолитов во времени
Было предположено, что добавление в раствор электролита, подвергающегося электроокислению, микроколичеств хлорид-иона позволило получить продукты, обладающие более высокой окисляющей активностью, чем основной продукт персульфат натрия.
Это предположение было проверено с помощью исследования поляризационных характеристик процессов электроокисления для различных электролитов (рис. 2).
Е, мВ
Рис. 2. Анодные потенциостатические поляризационные кривые в сульфатном, хлоридном и сульфатно-хлоридном электролитах Из полученных данных видно, что добавление микроколичеств хлорид-иона приводит к смещению потенциалов электроокисления в область положительных значений, что указывает на увеличение перенапряжения протекающего процесса. Смещение анодной поляризационной кривой в сульфатно-хлоридном электролите в сторону положительных значений потенциалов относительно сульфатного и хлоридного электролитов может указывать на возможность протекания процессов электроокисления с образованием других продуктов.
Приведенные данные поляризационных измерений сульфатных электролитов, содержащих микроколичества хлорид-ионов, в соединении с описанными выше сдвигами в положительную область редокс потенциалов растворов, синтезированных из тех же электролитов, свидетельствуют об
образовании более сильного окислителя. Возможно, такими продуктами электролиза могут быть оксиды хлора.
Библиографические ссылки
1. Hypoxia, Metabolic Acidosis and the Circulation, Edited by A.I. Arieff, Burlington VT: Queen City Printers Inc., 1992. P. 229-240.
2. Лужников Е.А., Гольдфарб Ю.С., Мусселиус С.Г. Детоксикационная терапия (руководство). Спб.: Лань, 2000. 192 с.
3. Царенко С.В., Крылов В.В. Церебральное перфузионное давление и вторичная ишемия головного мозга// Нейрохирургия. 1998. №1. С. 57-62.
4. Сердечно-сосудистая хирургия. Под ред. Бураковского В.И., Бокерия Л.А. М.: Медицина, 1996. 768 с.
5. Hyperbaric Medicine Practice. Eds. Kindwall E.P., Whelan H.T. Flagstaff AZ: Best Publishing Co, 2002. 952 p.
6. Altman N. Oxygen Healing Therapies. Rochester, VT: Healing Arts Press, 1998. 272 p.
7. Cina S.J., Downs J.C., Conradi S.E. Hydrogen peroxide: a source of lethal oxygen embolism - case report and review of the literature // Amer. J. Forensic Med. Pathol. 1994. V.15. P. 44-50.
8. Васильев Ю.Б., Сергиенко В.И., Гринберг В.А., Мартынова А.К. Удаление токсинов из организма с помощью электрохимического окисления. // Вопр. мед. химии. 1991. Т. 37. №2. С. 74-78.
9. Евсеев А.К., Хубутия М.Ш., Гольдин М.М., Волков А.Г., Колдаев А.А. Электрохимическое получение пероксодисульфатов из разбавленных растворов сульфатов для детоксикации биологических сред // Электрохимия, 2008. Т. 44. №8. С. 972-980.
УДК 669.4.054.8:66.061
И. В. Громова, Р. Р. Гарипова, Н. П. Какуркин.
Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия
ИЗУЧЕНИЕ ВЫМЫВАНИЯ СВИНЦА ИЗ ШЛАКОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ОТРАБОТАННЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ
Одним из важных направлений утилизации отработанных аккумуляторов и других вторичных свинецсодержащих материалов является их переплавка с получением чистого свинца и его сплавов. Однако образующиеся в используемом процессе «содовой» плавки шлаки содержат свинец в форме, растворимой в почвенных растворах, что исключает их применение в строительстве (в частности, дорожном) и для других целей, а также создает значительные трудности при их захоронении. С целью устранения данного недостатка ФГУП "Институт Гинцветмет" разработал новый процесс, позволяющий получать фаялитовые шлаки, в которых свинец связывается в трудно-
