CC BY
60
УДК 622.331
ИССЛЕДОВАНИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ТОРФА МЕСТОРОЖДЕНИЯ «КУЗЬМИНСКИЙ»
1 2 3
© 2013 Н. И. Косолапова , И. Б. Кометиани , Е. А. Буданова
1канд. хим. наук, доцент каф. химии e-mail nataliko7@yandex.ru
2 канд. биол. наук, доцент каф. химии e-mail: ilona.kometiani@gmail.com
3 студентка II-го курса специальности
«Фундаментальная и прикладная химия» e-mail:Budanova46@rambler. ru
Курский государственный университет
Определен фракционный состав органического вещества торфа месторождения «Кузьминский». Проведены исследования органической части торфа методом ИК-спектроскопии.
Ключевые слова: торф, битумы, гуминовые вещества, гуминовые кислоты, водорастворимые вещества, легкогидролизуемые вещества.
Многообразие направлений использования в промышленности, обусловленное уникальным химическим составом, обеспечивает торфу особое место среди прочих природных ресурсов. Торф является источником для получения сырых и модифицированных восков, ростовых веществ и биостимуляторов, медицинских препаратов, красителей для древесины и картона, стабилизаторов в производстве буровых растворов и т.д. Ценность торфа как сырья для переработки определяется составом и свойствами его органической части, поэтому важным этапом в выборе наиболее оптимального пути применения торфа конкретного месторождения является изучение состава и свойств его органических веществ.
Было проведено исследование образцов торфа низинной залежи месторождения «Кузьминский» Березовского городского округа Свердловской области.
Все использованные реактивы имели квалификацию «ос.ч», «х.ч.» или «ч». Для приготовления всех водных растворов использовали дистиллят. Массы навесок определяли на аналитических весах ВЛА-200г-М.
При подготовке к ИК-спектроскопическим исследованиям, спектрально чистый бромид калия предварительно прокаливали при t = 2500C в течение 5 часов. Исследуемые образцы измельчали в агатовой ступке и смешивали с бромидом калия. Полученную смесь, содержание образца в которой составляло -0,3%, прессовали в таблетки толщиной 0,8-1 мм с использованием пресс-формы ПФ13.
Спектр регистрировали на ИК-Фурье-спектрометре «ФСМ 1201» посредством усреднения 4 интерферограмм и последующего их Фурье-преобразования в абсорбционный спектр в диапазоне 400-4000 см-1 с разрешением 4 см-1.
Для определения фракционно-группового состава органического вещества исследуемых образцов торфа был выбран метод Н.Н. Бамбалова, Т.Я. Беленькой (см.: [Дементьева и соавт. 2011]).
Образец торфа
Рис. 1. Схема анализа фракционно-группового состава органического вещества торфов по методу Н.Н. Бамбалова, Т.Я. Беленькой, где Б - битумы, ГВ - гуминовые вещества, ГК - гуминовые кислоты, ФК - фульвокислоты, ВР - водорастворимые вещества, ЛГ -легкогидролизуемые вещества, ТГ - трудногидролизуемые вещества (целлюлозы), НО - негидролизуемый остаток (лигнин)
Результаты проведенного исследования представлены в таблице 1.
Косолапова Н. И., Кометиани И. Б., Буданова Е. А. Исследование органического вещества торфа
месторождения «Кузьминский»
Таблица 1
Фракционно-групповой состав органического вещества исследуемых образцов торфа
Определяемый параметр* Фактическое значение результатов испытаний, % х±Д
Общее содержание органического вещества (ОВ) 91,2±2,5
Массовая доля ОВ фракции Б 13,7±0,5
Массовая доля ОВ щелочной фракции ГК 23,4±0,9
ФК 5,6±0,3
пирофосфатной фрации ГК 2,13±0,2
Массовая доля ОВ фракции ВР и ЛГ 14,9±1,3
Массовая доля ОВ фракции ТГ 8,0±0,6
Массовая доля ОВ фракции НО 25,6±0,4
* расчет массовых долей ОВ каждой фракции произведен на абсолютно сухое вещество образца
Для изучения строения органического вещества образцов их исследовали методом ИК-спектроскопии.
ИК-спектры исследуемых образцов (рис. 2), полученные как описано выше, были интерпретированы по положению отдельных максимумов поглощения (табл. 2).
Рис. 2. ИК-спектр образца торфа низинного месторождения «Кузьминский»
Таблица 2
Полосы поглощения в ИК-спектре исследуемого образца торфа и их отнесение __по литературным данным [2-4]_
Частота, см-1 Отнесение полос
3300-3500 Валентные колебания ОН групп, связанные водородными связями
3298 слабое плечо Валентное колебание КИ (Амид А)
2920 Валентные колебания СН2, СН3 групп
2851
1680-1720 Валентные колебания С=О в карбоксильной группе, частично другие С=О
1650 плечо Амид I
1610-1630 Скелетные колебания ароматических структур, валентные колебания сопряженных углеродных двойных связей С=С и т.д.
1550 Амид II
1520-1500 Скелетные колебания ароматических структур
1375-1460 Асимметричные и симметричные деформационные колебания связи С-Н в СН2- и СН3-группах
1240-1280 Валентные колебания связи С-О карбоксильных групп, спиртов, сложных эфиров, деформационные плоскостные колебания связей ОН спиртов и фенолов
1030-1100 Валентные колебания связей С-О углеводов, спиртов, циклических и алифатических эфиров
1150 Валентные колебания связей С-О фенолов
720-730 Маятниковые колебания (СН2)п-фрагментов с п > 4
ИК-спектр исследуемого торфа имеет характерный для торфов набор полос поглощения. Обращает на себя внимание относительно невысокая интенсивность полос поглощения СН2-, СНз-групп и углеводных фрагментов, характерная для низинных торфов различных месторождений. Показано присутствие в составе органической части исследуемого торфа полипептидных фрагментов (наличие достаточно интенсивной полосы амид I (1650 см-1) и полосы амид II (1550 см-1).
Библиографический список
Дементьева Т. В., Богданова О. Ю., Шинкеева Н. А. Физикохимия и биология торфа. Руководство по методам изучения трансформации органического вещества торфов: методическое пособие. Томск: Томский ЦНТИ, 2011. С. 46-56.
Купцов А. Х. Жижин Г. Н. Фурье-спектры комбинационного рассеяния и инфракрасного поглощения полимеров: справ. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. 656 с.
Преч Э. Определение строения органических соединений. Таблицы спектральных данных. М.: Мир; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. С. 251-318.
Орлов Д. С., Гришина Л. А. Практикум по химии гумуса: учеб. пособие. М.: Изд-во Москов. ун-та, 1981. С. 188-205.
